CN208328131U - 可提高反应速率的新型次氯酸钠发生器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可提高反应速率的新型次氯酸钠发生器，它包括依次通过管道相互串联连通的溶盐设备、电解发生装置和电解溶液收集装置，电解发生装置包括直流电源、密闭箱体、电解槽、阳极板和阴极板，电解槽的进液口与盐水稀释混合箱的出水端相连通，进液口设在电解槽的左侧壁上并靠近电解槽底侧壁的位置，阳极板设在电解槽内并靠近进液口的位置，阳极板的底端与电解槽底侧壁固定连接；出液口设置在电解槽的右侧壁上并靠近电解槽顶侧壁的位置，阴极板设在电解槽内并靠近出液口的位置，阴极板的顶端与电解槽顶侧壁固定连接。本实用新型电解效率高，电解制备的氯酸钠消毒液的浓度与pH值稳定，可提高次氯酸钠发生器内生成次氯酸钠的反应速率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种污水处理设备，具体来说，涉及一种用于污水杀菌消毒处理的可提高反应速率的新型次氯酸钠发生器。
背景技术
次氯酸钠发生器自上世纪末从国外引进后，就迅速应用于饮用水消毒、医院废水处理、食品器皿消毒、废水脱色、工业生活废水杀菌、养殖场消毒等行业。目前，应用较多的次氯酸钠发生器，通常是采用电解食盐水方法制作次氯酸钠消毒液。然而，现有技术的次氯酸钠发生器电解食盐水产生氯酸钠消毒液的效率不高、浓度低，电解制备的氯酸钠消毒液的浓度与pH值不稳定，电解槽内阴极周围的碱性离子与阳极周围的酸性离子中和时长，降低了次氯酸钠发生器内生成次氯酸钠的反应速率。
实用新型内容
针对以上的不足，本实用新型提供了一种电解食盐水产生氯酸钠消毒液的效率高、浓度高，电解制备的氯酸钠消毒液的浓度与pH值稳定，可有效缩短电解槽内阴极周围的碱性离子与阳极周围的酸性离子中和时间，次氯酸钠发生器内生成次氯酸钠的反应速率的可提高反应速率的新型次氯酸钠发生器，它包括依次通过管道相互串联连通的溶盐设备、电解发生装置和电解溶液收集装置，所述溶盐设备包括盐水生成装置，所述电解发生装置的进水端通过管道与稀盐水在线配比装置的出水端相连通，所述电解发生装置包括直流电源、密闭箱体、电解槽、阳极板和阴极板，所述电解槽设置在密闭箱体内部，所述电解槽上设有进液口和出液口，所述进液口与所述盐水稀释混合箱的出水端相连通，所述进液口设置在电解槽的左侧壁上并靠近电解槽底侧壁的位置，所述阳极板设置在电解槽内并靠近进液口的位置，所述阳极板的底端与电解槽底侧壁固定连接并与直流电源正极电性连接；所述出液口设置在电解槽的右侧壁上并靠近电解槽顶侧壁的位置，所述阴极板设在电解槽内并靠近出液口的位置，所述阴极板的顶端与电解槽顶侧壁固定连接并与直流电源负极电性连接，所述阴极板上覆盖有一层具有离子选择性的化合物涂层；所述次氯酸钠发生器还包括波轮搅拌装置，所述波轮搅拌装置包括波轮和旋转电机，所述波轮设置在电解发生装置的电解内并位于阴极板与阳极板之间的位置，所述旋转电机设置在电解槽的下部，且旋转电机的转头与波轮的下部传动连接。
本实用新型的有益效果：
1、本实用新型的可提高反应速率的新型次氯酸钠发生器，实际工作使用过程中，由于电解槽上设有进液口和出液口，进液口设置在电解槽的左侧壁上并靠近电解槽底侧壁的位置，阳极板设置在电解槽内并靠近进液口的位置，阳极板的底端与电解槽底侧壁固定连接并与直流电源的正极电性连接；出液口设置在电解槽的右侧壁上并靠近电解槽顶侧壁的位置，阴极板设置在电解槽内并靠近出液口的位置，阴极板的顶端与电解槽顶侧壁固定连接并与直流电源的负极电性连接，这样设计以使得阳极板的顶端与电解槽顶侧壁之间的间隔空间、阳极板与阴极板之间的间隔空间、以及阴极板底端与电解槽底侧壁之间的间隔空间形成一个可供电解液体流通的通道，这就使得溶液中含氯元素的离子只能从通道内流动，且溶液从进液口向出液口流动的过程中，在往复设置的通道内流动，大大延长了其流动路径，使溶液内有充足的反应时间产生足量的次氯酸钠，提高从出液口溢出的消毒液的消毒效果。同时，在浓度为3％左右的稀盐水溶液不断从进液口涌入电解槽的情况下，阴极板附近的盐水溶液也会朝向出液口方向流动，这就使得阴极板附近的氢离子首先与阳极板附近的氢氧根离子进行中和，使得中和后的盐溶液呈弱酸性，最终从出液口溢出的消毒液的pH值在较合适的水平。
2、本实用新型的可提高反应速率的新型次氯酸钠发生器，在电解槽内设有用于搅拌溶液的波轮，波轮在旋转电机的驱动下不断搅电解槽内的盐液，使阴极板与阳极板上的酸、碱离子能够快速中和掉，加快制取次氯酸钠所需的时间，提高了。实用新型设计简单，通过在电解槽下部设置波轮，使盐液可在电解槽内加速流动混合，加快阳极板与阴极板之间的中和速率，加快了次氯酸钠溶液的制取速率，提高了次氯酸钠发生器内生成次氯酸钠的反应速率与浓度。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的溶盐设备的的结构示意图；
图3为本实用新型的清水箱底部设有均衡布水管的结构示意图；
图4为本实用新型的稀盐水在线配比装置的结构示意图；
图5为本实用新型的电解发生装置的结构示意图
图6为本实用新型的自动补水浮球控制阀处于高水位时结构示意图；
图7为本实用新型自动补水浮球控制阀处于中间水位时结构示意图；
图8为本实用新型的自动补水浮球控制阀处于低水位时结构示意图；
图9为本实用新型的自动补水浮球控制阀阀芯的结构示意图；
图10为本实用新型的自动补水浮球控制阀阀芯的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行进一步阐述，其中，本实用新型的方向以图1为标准。
如图1至10图所示，本实用新型的可提高反应速率的新型次氯酸钠发生器，它包括溶盐设备1、稀盐水在线配比装置2、电解发生装置3、余氯监控装置4、波轮搅拌装置5和电解溶液收集装置6，其中：
溶盐设备1用于将非加碘食用盐溶解于自来水中以形成可供电解的稀盐水溶液，溶盐设备1包括盐水生成装置11和自动补水浮球控制阀12。
盐水生成装置11用于产出浓度为25％的饱和盐水，盐水生成装置11包括清水箱111、溶盐箱112和进水管113，清水箱111用于集中储存自来水，清水箱111设置在溶盐箱112内并位于左侧的位置，溶盐箱112采用耐酸碱腐蚀的PE材料制成，清水箱111与连接有自来水的进水管113相连通，进水管113上设有自动补水浮球控制阀12，清水箱111的底部设有均衡布水管114，均衡布水管114的出水端设有出水堵帽，均衡布水管114的管壁上均匀分布有若干出水孔，溶盐箱112内设有用于过滤盐水的盐水过滤器115，盐水过滤器115采用现有技术实现，盐水过滤器115与PVC软管116的进水端口相连通，PVC软管116的出水端口与3％浓度稀盐水在线配比装置的进水端相连通。
自动补水浮球控制阀12用于依据清水箱111的水位变化连续调节进水管113进水流量大小以控制清水箱111内的液位，自动补水浮球控制阀12包括阀基座121、阀门流量调节芯122、复位弹簧123、浮球连杆124和空心浮球125。阀基座121包括进水腔1211、阀盖1212和出水腔1213，进水腔1211的进水端口与进水管113的出水端口相连通，阀盖1212与进水腔1211液密封连接，阀盖1212的圆心处开设有中心孔；在进水腔1211侧壁上沿其长度方向的居中位置设有上下贯通的圆形出水孔，出水腔1213呈纵向设置在进水腔1211上对应于其圆形出水孔的位置，出水腔1213的进水端口与圆形出水孔相连通，出水腔1213的出水端口开口朝下。阀门流量调节芯122滑设在进水腔1211的中空腔体内，阀门流量调节芯122呈横向设置，阀门流量调节芯122为左端开口、右端封闭的管件，阀门流量调节芯122的左端为进水端口，阀门流量调节芯122的右端面上设有若干平衡孔，所有平衡孔以阀门流量调节芯122的右端面圆心为中心呈均匀分布，阀门流量调节芯122的右端面的圆心位置设置有球型槽，位于阀门流量调节芯122侧壁右端位置还设有若干条形出水孔，条形出水孔的长轴方向沿阀门流量调节芯122轴向延伸，阀门流量调节芯122的侧壁上位于条形出水孔两侧还设有环形密封槽，环形密封槽内设有密封圈，以使得阀门流量调节芯122在进水腔1211的中空腔体内滑动时具有良好的密封性能。复位弹簧123呈横向设置在进水腔1211的中空腔体内对应于阀门流量调节芯122的左端开口的位置。浮球连杆124包括顶杆1241、连接杆1242、第一轴销1243和第二轴销1244，顶杆1241呈横向设置，顶杆1241的左端与阀门流量调节芯122的右端面通过圆球与圆型球槽相配合铰接，连接杆1242上设置有沿其长度方向延伸的条形长孔，顶杆1241的右端穿过阀盖1212的中心孔，通过第一轴销1243与设置在连接杆1242上的条形长孔铰接，连接杆1242的一端与阀基座121的阀盖1212通过第二轴销1244铰接，连接杆1242的另一端与空心浮球125固定连接；空心浮球125设置在清水箱111内，空心浮球125采用空心的塑料加工成的中空圆球，从而空心浮球125可根据清水箱111内中的水位升降变化而上下浮动。
稀盐水在线配比装置2用于保证从溶盐设备1的盐水生成装置11内产出的25％的饱和盐水稀释成盐水浓度稳定控制在2.95％～3.05％的范围之间的稀盐水，稀盐水在线配比装置包括PVC加水管21、PVC出水管22、清水计量泵24、PLC控制器、25％饱和盐水计量泵26、盐水稀释混合箱27和在线盐度测量器28，PVC加水管21的进水端口与盐水生成装置11的清水箱111连通，PVC加水管21的出水端口和盐水生成装置11的PVC软管116的出水端口分别与稀盐水在线配比装置2的盐水稀释混合箱27的进水端相连通，清水计量泵24设置在PVC加水管21上，25％饱和盐水计量泵26设置在盐水生成装置11的PVC软管116上，其中，清水计量泵24为采用现有技术的固定频率计量泵，25％饱和盐水计量泵26为采用现有技术的耐酸碱腐蚀的变频计量泵。在线盐度测量器28的进水端与盐水稀释混合箱27的出水端相连通，在线盐度测量器28的出水端与PVC出水管22连通，在线盐度测量器28采用现有技术实现，清水计量泵24、25％饱和盐水计量泵26和在线盐度测量器28均与PLC控制器电性连接。
电解发生装置3用于将盐水电解形成次氯酸钠消毒液，电解发生装置3的进水端通过管道与稀盐水在线配比装置2的出水端相连通，电解发生装置3包括直流电源、密闭箱体31、电解槽32、阳极板33、阴极板34，电解槽32设置在密闭箱体31内部，电解槽32上设有进液口321、出液口322、排氢气口和排污口，电解槽32的进液口321通过设有盐水泵的管道(PVC出水管22)与稀盐水在线配比装置2盐水稀释混合箱27的出水端相连通，进液口321设置在电解槽32的左侧壁上并靠近电解槽32底侧壁的位置，阳极板33设置在电解槽32内并靠近进液口321的位置，阳极板33呈纵向设置设置，阳极板33的底端与电解槽32底侧壁固定连接并与直流电源的正极电性连接；出液口322设置在电解槽32的右侧壁上并靠近电解槽32顶侧壁的位置，阴极板34设置在电解槽32内并靠近出液口322的位置，阴极板34呈纵向设置设置，阴极板34的顶端与电解槽32顶侧壁固定连接并与直流电源的负极电性连接，这样设计以使得阳极板33的顶端与电解槽32顶侧壁之间的间隔空间、阳极板33与阴极板34之间的间隔空间、以及阴极板34底端与电解槽32底侧壁之间的间隔空间形成一个可供电解液体流通的通道，使得电解液体在两电极板发生电解反应的过程中，在该通道内往复运动，提高电解效率以及电解效果。
进一步地，为了避免阴极板34的阴极主反应和Cl O-浓度升高造成的碱度升高，使阴极板34附近可电解反应的游离态H+量减少，加剧副反应而对对阴极板34的阴极主反应起到较大的抑制作用的问题，通过在电解槽32的电解液中加入化合物离子，以在阴极板2的外表面形成一层化合物涂层的覆盖层，即在阴极板34上覆盖有一层具有离子选择性的化合物涂层，化合物涂层完全覆盖住阴极板34的顶端面、阴极板34朝向阳极板33的一面(阴极板34与阳极板33相互正对着的一面)、以及阴极板34的底端面，且化合物涂层的厚度大于阴极板34的厚度，通过阴极板34表面覆盖的化合物涂层具有离子选择性，以使得电解液中的H+、H2O等小离子小分子可以通过，而ClO-等大离子不能通过，同时可以吸附OH-，从而可以有效降低电解液中的碱度，大幅度地削弱了电解过程中碱度升高对主反应抑制的作用，并可避免因ClO-浓度升高造成较强的副反应。
余氯监控装置4用于实时监控电解发生装置3的电解槽32的氯气含量，余氯监控装置4包括pH值传感器、余氯监测探头、余氯监测仪和电磁计量泵，pH值传感器、余氯监测探头设置在电解发生装置3的电解槽32内，电磁计量泵通过管道与电解发生装置3电解槽32的出液口连接，pH值传感器与PLC控制器电气连接，余氯监测探头与余氯监测仪电气连接，余氯监测仪与电磁计量泵电气连接。
波轮搅拌装置5用于不断搅拌电解发生装置3的电解槽32内的电解反应产生的盐液，波轮搅拌装置5包括波轮51和旋转电机52，波轮51设置在电解发生装置3的电解槽32内并位于阴极板34与阳极板33之间的位置，旋转电机52设置在电解槽32的下部，且旋转电机32的转头与波轮31的下部传动连接。
电解溶液收集装置6用于收集电解反应产生的次氯酸钠消毒液，电解溶液收集装置6通过管道与电解发生装置3的出液端连接，电解溶液收集装置6包括储液罐61、设置在储液罐61上的液位计、设置在储液罐61顶部的排空管道62、以及设置在储液罐61底部的排污口，排污口设有开关阀门。储液罐61的进液口通过管道与余氯监控装置4的电磁计量泵连接，以通过电磁计量泵将电解发生装置3的电解槽32内电解产生的次氯酸钠消毒液抽取至储液罐61内进行储存。
本实用新型的可提高反应速率的新型次氯酸钠发生器基本工作原理：
1)清水箱水位自适应平衡控制，向盐水生成装置11的溶盐箱112内加入非加碘食用盐，自来水通过进水管113进入清水箱111，在进水管113上设置的自动补水浮球控制阀12的控制下，以利用浮球对清水箱111内液位变化的响应合理地控制自动补水浮球控制阀12的开启程度，从而控制进水管113进入清水箱111的流量大小，达到根据清水箱111内水位的连续变化进行连续控制调节进水管113的进水量的目的，以使得清水箱111内的水位波动不会较大，始终维持在正常的水位，实现依据清水箱111的水位变化连续调节采用浮球触发的水位自适应平衡并集中控制的效果。
2)饱和盐水溶液的制备：清水箱111内的自来水通过其底部设置的均衡布水管114流入溶盐箱112内对应于堆盐区的位置，由于均衡布水管114的管壁上均匀分布有若干出水孔，而且清水箱111内集中储存的清水在预定的水位下具有一定的压强，使得从均衡布水管114的出水孔流出的水具有较大的冲击力，并通过均衡布水管114的管壁上均匀分布有若干出水孔均匀、缓慢、并分散地流入溶盐箱112内对应于堆盐区的位置，不仅可对堆盐区的食盐进行较强烈的冲刷作用，还可以在溶盐箱112内形成均匀分布的扰流，使得堆盐区的食盐在缓慢冲刷渗透的过程中逐渐溶解，形成浓度为25％的饱和盐水(饱和盐水浓度最高为25％，当浓度到达25％后，盐巴将不再溶解而达到饱和)。
3)浓度为3％的稀盐水溶液的在线配置，利用稀盐水在线配比装置2的盐水计量泵26将浓度为25％的饱和盐水精确定量地抽吸到盐水稀释混合箱27，同时在PLC控制器的控制下，使得盐水计量泵26可精确计量控制浓度为25％的饱和盐水向盐水稀释混合箱27中的输入量，且进入盐水稀释混合箱27中的浓度为25％的饱和盐水与通过清水计量泵24输送至盐水稀释混合箱27中的稀释自来水进行充分混合，通过在线盐度计8实时在线监测盐水稀释混合箱27中的盐度，并将监测到的数据实时发送至PLC控制器，当PLC控制器监测到盐度值高于或低于3％时，PLC控制器将发出命令对输送25％饱和盐水的盐水计量泵26的频率进行微调，从而保证产出的盐水浓度精确地控制在3％左右。
4)电解产生浓度为0.8％左右的次氯酸钠溶液，将稀盐水在线配比装置2配置的浓度为3％左右的稀盐水溶液泵入电解发生装置3的电解槽32内进行电解反应，单片机控制直流电源接通供电给阴极板34与阳极板33，浓度为3％左右的稀盐水溶液在电解槽32内部发生电化学反应，其反应方程式为：
Na Cl+H2O＝NaClO+H2↑
在电解过程中，阴极板34上不断将氯离子电离为次氯酸根离子，从而不断电离出氢离子，这就使得阴极板34周围的pH值不断降低；同时，在阳极板33上，由于氢离子不断得到电子而转化为氢气，继而不断产生大量的OH-离子，这就使得阳极板33周围的pH值不断升高，但是由于次氯酸为弱酸，其在水中的pH通常在4.25～6.25之间，利用pH值传感器不断检测电解槽32内盐液的pH值，再将检测到的pH值发送至单片机，单片机发送至显示屏上显示当前的pH值，当电解槽32内的盐液pH值达到4.25～6.25之间数值时，单片机发送断开信号至直流电源，直流电源停止对阴极板34与阳极板33的供电。
实际工作使用过程中，浓度为3％左右的稀盐水溶液从进液口321进入电解槽32中，阴极板34上的稀盐水溶液在发生氧化反应的同时，并产生大量氢离子，使阴极板34附近的局部区域的溶液pH值迅速降低成酸性，由于稀盐水溶液经阴极板34底端与电解槽32底侧壁之间的间隔空间形成的通道向阳极板33方向流动，同时在阳极板33的稀盐水溶液在发生还原反应的同时，并产生大量OH-离子，使阳极板33附近的局部区域溶液的p H值为碱性，由于电解槽32上设有进液口321和出液口322，电解槽32的进液口321通过设有盐水泵的管道与稀盐水在线配比装置2盐水稀释混合箱27的出水端相连通，进液口321设置在电解槽32的左侧壁上并靠近电解槽32底侧壁的位置，阳极板33设置在电解槽32内并靠近进液口321的位置，阳极板33呈纵向设置设置，阳极板33的底端与电解槽32底侧壁固定连接并与直流电源的正极电性连接；出液口322设置在电解槽32的右侧壁上并靠近电解槽32顶侧壁的位置，阴极板34设置在电解槽32内并靠近出液口322的位置，阴极板34呈纵向设置设置，阴极板34的顶端与电解槽32顶侧壁固定连接并与直流电源的负极电性连接，这样设计以使得阳极板33的顶端与电解槽32顶侧壁之间的间隔空间、阳极板33与阴极板34之间的间隔空间、以及阴极板34底端与电解槽32底侧壁之间的间隔空间形成一个可供电解液体流通的通道，在浓度为3％左右的稀盐水溶液不断从进液口321涌入电解槽32的情况下，阴极板34附近的盐水溶液也会朝向出液口322方向流动，这就使得阴极板34附近的氢离子首先与阳极板33附近的氢氧根离子进行中和，使得中和后的盐溶液呈弱酸性，最终从出液口322溢出的消毒液的pH值在较合适的水平。此外，设置在电解槽32下部的波轮51在旋转电机52的驱动下不断搅电解槽32内的盐液，使阴极板34与阳极板33上的酸、碱离子能够快速中和掉，加快制取次氯酸钠所需的时间。本实用新型设计简单，通过在电解槽32下部设置波轮51，使盐液可在电解槽32内加速流动混合，加快阳极板33与阴极板34之间的中和速率，加快了次氯酸钠溶液的制取速率，提高了次氯酸钠发生器内生成次氯酸钠的反应速率与浓度。
5)次氯酸钠溶液的收集与储存备用，通过电解发生装置3电解产生的浓度为0.8％左右的次氯酸钠溶液，通过电磁计量泵集中抽取至电解溶液收集装置6的储液罐61内进行储存备用。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。
Claims (1)
1.一种可提高反应速率的新型次氯酸钠发生器，其特征在于：它包括依次通过管道相互串联连通的溶盐设备、电解发生装置和电解溶液收集装置，所述溶盐设备包括盐水生成装置，所述电解发生装置的进水端通过管道与稀盐水在线配比装置的出水端相连通，所述电解发生装置包括直流电源、密闭箱体、电解槽、阳极板和阴极板，所述电解槽设置在密闭箱体内部，所述电解槽上设有进液口和出液口，所述进液口与所述盐水稀释混合箱的出水端相连通，所述进液口设置在电解槽的左侧壁上并靠近电解槽底侧壁的位置，所述阳极板设置在电解槽内并靠近进液口的位置，所述阳极板的底端与电解槽底侧壁固定连接并与直流电源正极电性连接；所述出液口设置在电解槽的右侧壁上并靠近电解槽顶侧壁的位置，所述阴极板设在电解槽内并靠近出液口的位置，所述阴极板的顶端与电解槽顶侧壁固定连接并与直流电源负极电性连接，所述阴极板上覆盖有一层具有离子选择性的化合物涂层；所述次氯酸钠发生器还包括波轮搅拌装置，所述波轮搅拌装置包括波轮和旋转电机，所述波轮设置在电解发生装置的电解内并位于阴极板与阳极板之间的位置，所述旋转电机设置在电解槽的下部，且旋转电机的转头与波轮的下部传动连接。
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