CN110983365A - 一种电解海水制氯系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电解海水制氯系统及其方法，所述方法包括，取海水，采用热法海水淡化处理所述海水，获得盐水；将所述盐水与碱液混合均匀，获得混合液；所述混合液的pH值为10～11；将所述混合液和碳酸钠溶液混合、搅拌后，进行过滤，获得一次滤液；将所述一次滤液与氢氧化钠溶液依次混合、搅拌后，进行过滤，获得二次滤液；将所述二次滤液进行电解，获得次氯酸钠溶液。采用本发明公开的方法电解海水制氯，极板酸洗频率低，使用周期长，制氯效果高。

Description

一种电解海水制氯系统及其方法

技术领域

本发明属于化工技术领域，特别涉及一种电解海水制氯系统及其方法。

背景技术

电解海水制氯广泛用在海水预处理杀菌灭藻环节，但是由于海水氯离子含量低，直接电解海水制氯技术有效氯产量低。热法海水淡化也叫蒸馏法海水淡化，通过加热海水使之沸腾汽化，再把蒸汽冷凝成淡水，在淡化过程中产生的盐水中氯的含量非常高，用盐水作为电解制氯过程的原料，可以达到的提高产氯量的目的。

但是，由于海水硬度高，钙镁等易垢离子的存在，在热法海水淡化后的盐水中，钙镁等易垢离子的浓度更高，使得阳极板频繁酸洗，镀层易脱落。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种电解海水制氯系统及其方法，以解决现有技术中电解海水制氯所用海水硬度高，且钙镁等易垢离子的存在所导致的阳极板频繁酸洗，镀层易脱落的问题。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一方面,本发明提供了一种电解海水制氯方法，所述方法包括，

S1，取海水，采用热法海水淡化处理所述海水，获得盐水；将所述盐水与碱液混合均匀，获得混合液；所述混合液的pH值为10～11；

S2，将所述混合液和碳酸钠溶液，混合均匀后，进行一次过滤，获得一次滤液；

S3，将所述一次滤液与氢氧化钠溶液，混合均匀后，进行二次过滤，获得二次滤液；

S4，将所述二次滤液进行电解，获得次氯酸钠溶液。

进一步地，S1步骤中，所述碱液为氢氧化钠溶液。

进一步地，S2步骤中，所述混合液与所述碳酸钠溶液的体积比例为1：(50～60)，所述碳酸钠溶液的质量百分比为9～15％。

进一步地，S2步骤中，所述将所述混合液和碳酸钠溶液混合均匀后，进行一次过滤，获得一次滤液，包括，

将所述混合液和碳酸钠溶液混合均匀后，进行一次过滤，获得滤液；

将所述滤液和酸液混合均匀后，获得一次滤液。

进一步地，所述酸液为盐酸，所述盐酸的质量浓度为30～40％。

进一步地，所述一次滤液的pH值为6～7。

进一步地，S3步骤中，所述一次滤液与所述氢氧化钠溶液的体积比例为(18～22)：1，所述一次滤液与所述氢氧化钠溶液混合后的pH值为10～11.5，所述二次滤液的温度为35～45℃。

另一方面,本发明还提供了上述的一种电解海水制氯方法所用的制氯系统，包括储罐、碳酸钙反应器、薄膜过滤器、氢氧化镁反应器、板框式压滤机和电解海水制氯装置，

所述碳酸钙反应器、氢氧化镁反应器中设置有搅拌器，

所述储罐的出液口与所述碳酸钙反应器的进液口连通，所述碳酸钙反应器的出液口与所述薄膜过滤器的进液口连通，所述薄膜过滤器的出液口与所述氢氧化镁反应器的进液口连通，所述氢氧化镁反应器的出液口与所述板框式压滤机的入液口连通，所述板框式压滤机的出液口与所述电解海水制氯装置的进液口连通。

进一步地，所述系统还包括pH调节罐和熟化罐，

所述pH调节罐设置于所述薄膜过滤器和所述氢氧化镁反应器之间，所述pH调节罐的进液口与所述薄膜过滤器的出液口连通，所述pH调节罐的出液口与所述氢氧化镁反应器的进液口连通；

所述熟化罐的进料口与所述板框式压滤机的滤饼出口连通。

本发明的有益效果至少包括：

本发明提供了一种电解海水制氯系统及其方法，所述方法包括，取海水，采用热法海水淡化处理所述海水，获得盐水；将所述盐水与碱液混合均匀，获得混合液；所述混合液的pH值为10～11；将所述混合液和碳酸钠溶液混合均匀后，进行一次过滤，获得一次滤液；将所述一次滤液与氢氧化钠溶液混合均匀后，进行二次过滤，获得二次滤液；将所述二次滤液进行电解，获得次氯酸钠溶液。本发明采用热法海水淡化所得的盐水为电解海水制氯的原料，配合特定的工艺，依次将浓盐水中的Ca²⁺、Mg²⁺转化成沉淀去除，再用于电解制氯。电解原料的除硬处理使得电解制氯过程中不会在极板上形成碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁等水垢，解决了因为水垢的形成所致的阳极板频繁酸洗、镀层易脱落的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种电解制氯系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的一种电解制氯方法工艺步骤图。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本发明实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一方面，本发明实施例提供了一种电解海水制氯方法所用的制氯系统，图1为本发明实施例的一种电解海水制氯系统的结构示意图，结合图1，所述制氯系统包括储罐1、碳酸钙反应器2、薄膜过滤器3、氢氧化镁反应器5、板框式压滤机6和电解海水制氯装置8，

所述碳酸钙反应器2、氢氧化镁反应器5中设置有搅拌器，

所述储罐1、碳酸钙反应器2、薄膜过滤器3、氢氧化镁反应器5、板框式压滤机6和电解海水制氯装置8依次连通。所述储罐1的出液口与所述碳酸钙反应器2的进液口连通，所述碳酸钙反应器2的出液口与所述薄膜过滤器3的进液口连通，所述薄膜过滤器3的出液口与所述氢氧化镁反应器5的进液口连通，所述氢氧化镁反应器5的出液口与所述板框式压滤机6的入液口连通，所述板框式压滤机6的出液口与所述电解海水制氯装置8的进液口连通。热法海水淡化所获得的盐水进入储罐1中，在储罐1中加入碱液调节pH值至10～11；调整好pH值的混合液进入碳酸钙反应器中，在碳酸钙反应器2中加入碳酸钠溶液，混合液与碳酸钠溶液在碳酸钙反应器2中反应生产碳酸钙沉淀；碳酸钙反应器中的混合物进入薄膜过滤器3中进行过滤，得到碳酸钙沉淀和滤液，碳酸钙沉淀经过干燥后获得碳酸钙成品，滤液进入氢氧化镁反应器5中；在氢氧化镁反应器5中加入氢氧化钠溶液，氢氧化钠与滤液中的Mg²⁺发生反应生产氢氧化镁沉淀；反应结束后，氢氧化镁反应器5中的混合物被泵入板框式压滤机6中进行过滤，过滤后得到氢氧化镁粉饼和二次滤液，二次滤液进入电解海水制氯装置8进行电解制氯。

进一步地，所述系统还包括pH调节罐4和熟化罐7，所述pH调节罐4设置于所述薄膜过滤器3和所述氢氧化镁反应器5之间，所述pH调节罐4的进液口与所述薄膜过滤器3的出液口连通，所述pH调节罐的出液口与所述氢氧化镁反应器5的进液口连通；

所述熟化罐7的进料口与所述板框式压滤机6的滤饼出口连通。

pH调节罐4用于调节薄膜过滤器3过滤后所得的滤液的pH值，以保证一次滤液中无CO₃ ^2-，在除Mg²⁺的过程中，不会生成碳酸镁沉淀。板框式压滤机6过滤后所得的氢氧化镁粉饼落入熟化罐7中进一步熟化处理，以提高氢氧化镁的品质。氢氧化镁价格昂贵，经过浓盐水除硬处理，得到了纯净的氢氧化镁，提高了回收利用率。

需要说明的是，电解海水制氯装置为现有技术，凡是能实现海水制氯的装置都可以应用于本发明中。

另一方面，本发明还提供一种电解海水制氯方法，图2为本发明实施例的一种电解海水制氯方法的工艺步骤图，结合图2，所述方法包括，

S1，取海水，采用热法海水淡化处理所述海水，获得盐水；将所述盐水与碱液混合均匀，获得混合液,所述混合液的pH值为10～11。

由于热法海水淡化所得的浓盐水中含有大量的Ca²⁺、Mg²⁺，如果直接将含有Ca²⁺、Mg²⁺的浓盐水直接用于电解海水制氯，会在阳极板上结垢，Ca²⁺、Mg²⁺浓度越高，海水硬度越大，阳极板结垢速度越快，阳极板酸洗频率越高，严重影响电制氯系统的使用寿命。热法海水淡化所得的浓盐水的pH值为6～7，在这种情况下，将浓盐水与碳酸钠溶液直接混合会反应生成碳酸钙沉淀和碳酸镁沉淀。为了使碳酸钙沉淀和碳酸镁沉淀分离开，先在浓盐水中加入一定量的碱液，直至混合液的pH值调整为10～11，在这种pH值条件下，可以反应生成碳酸钙沉淀，而不生成碳酸镁沉淀，可以实现将Ca²⁺、Mg²⁺单独分离。

进一步地，所述碱液为氢氧化钠溶液。

S2，将所述混合液和碳酸钠溶液混合均匀后，进行一次过滤，获得滤液；

进一步地，所述混合液与所述碳酸钠溶液的体积比例为1：(50～60)，所述碳酸钠溶液的质量百分比为9～15％。

将混合液与碳酸钠溶液混合，使混合液中的Ca²⁺与碳酸钠溶液中的CO₃ ^2-反应，生产碳酸钙沉淀，由于混合液已经经过pH值调整，在此阶段只有碳酸钙沉淀生成。通过过滤将碳酸钙沉淀滤除，得到滤液。

S3，将所述滤液和酸液混合均匀后，获得一次滤液。

进一步地，所述酸液为盐酸，所述盐酸的质量浓度为30～40％。

进一步地，所述一次滤液的pH值为6～7。

为了使全部生成为碳酸钙沉淀，所得的滤液中CO₃ ^2-必定是过量的，因此，加入盐酸将过量的CO₃ ^2-去除，以避免下一步去除Mg²⁺生产碳酸镁和氢氧化镁两种物质，造成沉淀物不纯。

S4，将所述一次滤液与氢氧化钠溶液依次混合均匀后，进行二次过滤，获得二次滤液；

进一步地，所述一次滤液与所述氢氧化钠溶液的体积比例为(18～22)：1，所述一次滤液与所述氢氧化钠溶液混合后的pH值为10～11.5，所述二次滤液的温度为35～45℃。

将一次滤液与氢氧化钠溶液混合，并保证混合后pH值为10～11.5，可以使一次滤液中的全部Mg²⁺与OH^-充分发生反应，生成Mg(OH)₂，通过此步，二次滤液中已经没有了Ca²⁺、Mg²⁺，可以直接用于电解制氯。过滤后得到的Mg(OH)₂沉淀，经过熟化处理，可以提高氢氧化镁品质。热法海水淡化后所获得的浓盐水温度为35～45℃，而电解海水制氯系统需要控制温度为10～40℃，使用二次滤液作为电解海水制氯系统的原料，不需要加热就可以达到制氯温度；若热法海水淡化后的浓盐水直接排放，浪费热量，且影响所排放海域的海洋生态；并且在寒冷的冬季(11月份到来年3月份)，渤海湾海洋水温一般为10℃以下，最低可达到-2.4℃，低于电解海水制氯的温度，热法海水淡化后所得的浓盐水还解决了以海水为原料，需要进行海水加热，才可电解制氯的问题，同时可以提高电解制氯效率。

S5，将所述二次滤液进行电解，获得次氯酸钠溶液。

本发明的优点包括，

(1)将热法海水淡化所得的盐水进行除硬处理，有效的降低了盐水的硬度，减小了Ca²⁺、Mg²⁺结垢倾向，降低了极板的酸洗频率，电极涂层的电化学性更好，提高了极板的更换周期，可延长电解海水制氯系统的使用寿命，降低电解制氯的运行成本。

(2)热法海水淡化所得的盐水的利用，有效减少了盐水的外排量，降低了盐水外排对海洋环境的污染及海水资源的浪费，具有很大的环境效益。

(3)热法海水淡化所得的盐水经过了高精度的过滤，悬浮物等杂质含量少，可减小电解海水制氯系统的预处理过程的负担，防止电解海水制氯系统的堵塞。

(4)充分利用了热法海水淡化的副产品盐水，实现了浓盐水中大量热量及含氯盐分的利用，降低了高温、高盐废水排放对海洋生态的影响。

(5)热法海水淡化所得的盐水温度适宜，盐水含氯盐分高，能在有效解决电解海水制氯系统冬季运行海水温度低造成的电解海水制氯量低的问题，提高电解海水时的电流效率和产氯效率。

下面将结合具体的实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

实施例1提供了一种电解海水制氯方法，所述方法包括，

S1，取海水，采用热法海水淡化处理所述海水，获得盐水；将所述盐水与氢氧化钠溶液混合均匀，获得混合液。所述混合液的pH值为10。。

S2，将所述混合液和碳酸钠溶液混合均匀后，进行一次过滤，获得滤液；

进一步地，所述混合液与所述碳酸钠溶液的体积比例为1:55，所述碳酸钠溶液的质量百分比为10％。

S3，将所述滤液和盐酸混合均匀后，获得一次滤液。

进一步地，所述盐酸的质量浓度为35％。

进一步地，所述一次滤液的pH值为6。

S4，将所述一次滤液与氢氧化钠溶液依次混合均匀后，进行二次过滤，获得二次滤液；

进一步地，所述一次滤液与所述氢氧化钠溶液的体积比例为20：1，所述一次滤液与所述氢氧化钠溶液混合后的pH值为10.8，所述二次滤液的温度为38℃。

S5，将所述二次滤液进行电解，获得次氯酸钠溶液。

实施例2

实施例2提供了一种电解海水制氯方法，所述方法包括，

S1，取海水，采用热法海水淡化处理所述海水，获得盐水；将所述盐水与氢氧化钠溶液混合均匀，获得混合液。所述混合液的pH值为11。

S2，将所述混合液和碳酸钠溶液混合均匀后，进行一次过滤，获得滤液；

进一步地，所述混合液与所述碳酸钠溶液的体积比例为1：59，所述碳酸钠溶液的质量百分比为14％。

S3，将所述滤液和盐酸混合、搅拌后获得一次滤液。

进一步地，所述盐酸的质量浓度为39％。

进一步地，所述一次滤液的pH值为6.4。

S4，将所述一次滤液与氢氧化钠溶液依次混合均匀后，进行二次过滤，获得二次滤液；

进一步地，所述一次滤液与所述氢氧化钠溶液的体积比例为21：1，所述一次滤液与所述氢氧化钠溶液混合后的pH值为11.2，所述二次滤液的温度为43℃。

S5，将所述二次滤液进行电解，获得次氯酸钠溶液。

实施例3

实施例3提供了一种电解海水制氯方法，所述方法包括，

S1，取海水，采用热法海水淡化处理所述海水，获得盐水；将所述盐水与氢氧化钠溶液混合均匀，获得混合液。所述混合液的pH值为10.5。

S2，将所述混合液和碳酸钠溶液混合均匀后，进行一次过滤，获得滤液；

进一步地，所述混合液与所述碳酸钠溶液的体积比例为1：52，所述碳酸钠溶液的质量百分比为12％。。

S3，将所述滤液和盐酸混合均匀后获得一次滤液。

进一步地，所述盐酸的质量浓度为32％。

进一步地，所述一次滤液的pH值为6.1。

S4，将所述一次滤液与氢氧化钠溶液依次混合均匀后，进行二次过滤，获得二次滤液；

进一步地，所述一次滤液与所述氢氧化钠溶液的体积比例为18：1，所述一次滤液与所述氢氧化钠溶液混合后的pH值为10.2，所述二次滤液的温度为36℃。

S5，将所述二次滤液进行电解，获得次氯酸钠溶液。

对比例1

对比例1提供了一种电解海水制氯方法，所述方法采用海水作为原料，直接进行电解制氯。

表1

项目	极板酸洗频率，次/年	极板更换周期，年/次	制氯效率，kg/h
				实施例1	0.33	5	85
实施例2	0.33	5	125
				实施例3	0.33	5	95
对比例1	1	2	60～90

表1是采用实施例1到实施例3以及对比例1的技术方案下，极板使用情况和制氯效率，根据表1中的数据，可以明显看出，实施例1～3的极板酸洗频率由对比例的1次/年，降低为0.33次/年，极板更换周期由对比例1的2年/次提高到5年/次，制氯效率由对比例1的60～90kg/h提高至85～125kg/h。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种电解海水制氯方法，其特征在于，所述方法包括，

S1，取海水，采用热法海水淡化处理所述海水，获得盐水；将所述盐水与碱液混合均匀，获得混合液；所述混合液的pH值为10～11；

S2，将所述混合液和碳酸钠溶液，混合均匀后，进行一次过滤，获得一次滤液；

S3，将所述一次滤液与氢氧化钠溶液，混合均匀后，进行二次过滤，获得二次滤液；

S4，将所述二次滤液进行电解，获得次氯酸钠溶液。

2.根据权利要求1所述的一种电解海水制氯方法，其特征在于，S1步骤中，所述碱液为氢氧化钠溶液。

3.根据权利要求1所述的一种电解海水制氯方法，其特征在于，S2步骤中，所述混合液与所述碳酸钠溶液的体积比例为1：(50～60)，所述碳酸钠溶液的质量百分比为9～15％。

4.根据权利要求1所述的一种电解海水制氯方法，其特征在于，S2步骤中，所述将所述混合液和碳酸钠溶液混合均匀后，进行一次过滤，获得一次滤液，包括，

将所述混合液和碳酸钠溶液混合均匀后，进行一次过滤，获得滤液；

将所述滤液和酸液混合均匀后，获得一次滤液。

5.根据权利要求4所述的一种电解海水制氯方法，其特征在于，所述酸液为盐酸，所述盐酸的质量浓度为30～40％。

6.根据权利要求4所述的一种电解海水制氯方法，其特征在于，所述一次滤液的pH值为6～7。

7.根据权利要求1所述的一种电解海水制氯方法，其特征在于，S3步骤中，所述一次滤液与所述氢氧化钠溶液的体积比例为(18～22)：1，所述一次滤液与所述氢氧化钠溶液混合后的pH值为10～11.5，所述二次滤液的温度为35～45℃。

8.根据权利要求1～7任一项所述的一种电解海水制氯方法所用的制氯系统，包括储罐、碳酸钙反应器、薄膜过滤器、氢氧化镁反应器、板框式压滤机和电解海水制氯装置，

所述碳酸钙反应器、氢氧化镁反应器中设置有搅拌器，

所述储罐的出液口与所述碳酸钙反应器的进液口连通，所述碳酸钙反应器的出液口与所述薄膜过滤器的进液口连通，所述薄膜过滤器的出液口与所述氢氧化镁反应器的进液口连通，所述氢氧化镁反应器的出液口与所述板框式压滤机的入液口连通，所述板框式压滤机的出液口与所述电解海水制氯装置的进液口连通。

9.根据权利要求8所述的一种电解海水制氯系统，其特征在于，所述系统还包括pH调节罐和熟化罐，

所述pH调节罐设置于所述薄膜过滤器和所述氢氧化镁反应器之间，所述pH调节罐的进液口与所述薄膜过滤器的出液口连通，所述pH调节罐的出液口与所述氢氧化镁反应器的进液口连通；

所述熟化罐的进料口与所述板框式压滤机的滤饼出口连通。

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