CN110697949A - 降低无隔膜电解水中氯离子残留量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了降低无隔膜电解水中氯离子残留量的方法，步骤如下：S1：先对原水进行过滤；S2：将过滤后的原水通入设置有电解单元的储存桶内，原水在储存桶内与电解单元发生反应；S3：电解后的原水经与储存桶相连的水泵进入无隔膜电解水设备中，在无隔膜电解水设备中实现电解制水。本发明能够实现有效降低无隔膜电解水中的氯离子残留量的技术效果。

Description

降低无隔膜电解水中氯离子残留量的方法
技术领域
本发明涉及电解方法的技术领域，具体涉及降低无隔膜电解水中氯离子残留量的方法。
背景技术
电解水是指在特殊装置中将含低浓度的电解质水溶液经电解槽进行电解后，使水的pH值、氧化还原电位、有效氯浓度等指标发生改变而产生的，具有特殊功能的水溶液的总称。
电解水设备可依据其电解槽的类型，分为隔膜电解水设备和无隔膜电解水设备。
酸性电解水的制取多采用的是将适量低浓度的稀盐酸和或氯化钠水溶液加入到无隔膜式电解槽内，通过电解的方式，在阳极生成氯气和H+，H+溶于水使水呈酸性，pH值为5.0-6.5，氯气与水反应生成盐酸和次氯酸(HClO)，其电极反应方程式如下：
阳极反应：2Cl--2e-→Cl2
Cl2+H2O→HClO+H++Cl-
阴极反应：2H++2e-→H2
无隔膜电解水中氯离子的来源主要包括三个方面：(1)原水(多数为生活饮用水，少数为地下水)中的氯离子残留，依据《GB5749-2006生活饮用水卫生标准》的要求，水中的氯离子残留应小于250mg/L；(2)电解槽中的电解质(盐酸或盐酸与氯化钠的混合溶液)未完全反应造成的氯离子残留，任何电解槽的电解效率都不可能达到100％；(3)电解过程产生的氯气溶于水生成的氯离子。
现有技术中的无隔膜电解水设备对自来水进行电解的示意图如说明书附图中的图1所示。
此外，无隔膜电解水中通常会残留氯离子，而氯离子是引起金属腐蚀的主要因素之一。Cl-对金属腐蚀的影响表现在两个方面：一是降低材质表面钝化膜形成的可能或加速钝化膜的破坏，从而促进局部腐蚀；另一方面使得CO2在水溶液中的溶解度降低，从而缓解材质的腐蚀。Cl-具有离子半径小、穿透能力强，并且能够被金属表面较强吸附的特点。Cl-浓度越高，水溶液的导电性就越强，电解质的电阻就越低，Cl-就越容易到达金属表面，加快局部腐蚀的进程；酸性环境中Cl-的存在会在金属表面形成氯化物盐层，并替代具有保护性能的FeCO3膜，从而导致高的点蚀率。腐蚀过程中，Cl-不仅在点蚀坑内富积，而且还会在未产生点蚀坑的区域处富积，这可能是点蚀坑形成的前期过程。它反映出基体铁与腐蚀产物膜的界面处的双电层结构容易优先吸附Cl-，使得界面处Cl-浓度升高。在部分区域，Cl-会积聚成核，导致该区域阳极溶解加速。
为了降低电解水中的氯离子，常使用的方法有：(1)增加原水处理装置，即采用过滤、软化和反渗透装置。但是，该方法增加了原水处理成本。(2)使用双隔膜式电解方法，必须使用原水处理装置，且离子膜容易堵塞，增加了更换和维护成本。
综上可见，采用新的方法降低无隔膜电解水中的氯离子残留量具有重要意义，尤其是在微酸性电解水用于不锈钢食品加工器具或手术器械进行消毒时，降低微酸性电解水中的氯离子浓度就显得至关重要。
发明内容
鉴于背景技术的不足，本发明提供了降低无隔膜电解水中氯离子残留量的方法，能够有效降低无隔膜电解水中氯离子的残留量。
为解决以上技术问题，本发明提供了如下技术方案：
降低无隔膜电解水中氯离子残留量的方法，步骤如下：
S1：先对原水进行过滤；
S2：将过滤后的原水通入设置有电解单元的储存桶内，原水在储存桶内与电解单元发生反应；
S3：电解后的原水经与储存桶相连的水泵进入电解水生成机中，在电解水生成器中实现电解制水。
所述电解单元由4片钛基镀铂电极组成，相关参数满足以下关系：
其中，A为电极面积(㎡)，AS为反应电极比表面积(m-1)，
Figure RE-GDA0002302305680000022
为电解效率，Ke为比例因数，I为电流值(A)，t为时间(s)，n为电化学反应的电子系数，F为法拉第常数(C/mol)，C0为次氯酸的产生量(mg/L)。
所述电解单元与直流电源相连接，对所述直流电源定期切换正负极。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：通过该方法处理时，电解过程在阴极表面结垢，降低了水的硬度；电解过程原水的pH值升高，可以和电解水生成设备内部pH调节装置共同调节电解水的pH值；原水电解过程产生的次氯酸，有助于提高电解水中的有效氯浓度，并有效降低氯离子残留量。
附图说明
图1为背景技术中的无隔膜电解水设备对自来水进行电解的示意图。
具体实施方式
本实施例中的降低无隔膜电解水中氯离子残留量的方法，步骤如下：
S1：先对原水进行过滤；
S2：将过滤后的原水通入设置有电解单元的储存桶内，原水在储存桶内与电解单元发生反应，本实施例中的电解单元与直流电源相连接，为了去除电极上产生的水垢，可定期对所述直流电源的正负极进行切换；
S3：电解后的原水经与储存桶相连的水泵进入电解水生成机中，在电解水生成器中实现电解制水。
在本实施例中，所述电解单元由4片钛基镀铂电极组成，相关参数满足以下关系：
其中，A为电极面积(㎡)，AS为反应电极比表面积(m-1)，为电解效率，Ke为比例因数，I为电流值(A)，t为时间(s)，n为电化学反应的电子系数，F为法拉第常数(C/mol)，C0为次氯酸的产生量(mg/L)。在本实施例中，电极面积A为0.0082㎡，反应电极比表面积AS为12m-1，电解效率
Figure RE-GDA0002302305680000033
为0.51，比例因数Ke为0.341，电流值I为3.0A，时间t为600s，电化学反应的电子系数 n为1.93*10-3，法拉第常数F为96485C/mol。
当本实施例使用电解质为6％的稀盐酸对pH7.1、氯离子残留为70mg/L的原水进行处理后，产水pH6.2，有效氯浓度为62ppm，氯离子残留值为95mg/L。
而如果采用普通的无隔膜电解水设备，不配合使用本实施例中的储水桶的电解单元对原水进行预先处理，最终的处理后的产水pH5.7，有效氯浓度39ppm，氯离子残留值为145mg/L。
综上，可见采用本实施例对原水进行处理后，其能有效降低氯离子残留量。

Claims (3)

1.降低无隔膜电解水中氯离子残留量的方法，其特征在于步骤如下：
S1：先对原水进行过滤；
S2：将过滤后的原水通入设置有电解单元的储存桶内，原水在储存桶内与电解单元发生反应；
S3：电解后的原水经与储存桶相连的水泵进入无隔膜电解水设备中，在无隔膜电解水设备中实现电解制水。
2.根据权利要求1所述的降低无隔膜电解水中氯离子残留量的方法，其特征在于所述电解单元由4片钛基镀铂电极组成，相关参数满足以下关系：
Figure FDA0002213132560000011
其中，A为电极面积(㎡)，AS为反应电极比表面积(m-1)，
Figure FDA0002213132560000012
为电解效率，Ke为比例因数，I为电流值(A)，t为时间(s)，n为电化学反应的电子系数，F为法拉第常数(C/mol)，C0为次氯酸的产生量(mg/L)。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的降低无隔膜电解水中氯离子残留量的方法，其特征在于所述电解单元与直流电源相连接，对所述直流电源定期切换正负极。
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