CN2099750U - 阴极垢层自动去除的次氯酸钠发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种阳、阴极采用同样材料的次 氯酸钠发生器，其特征在于阳、阴极均采用钛基贵金 属氧化物涂层电极，辅之以周期性换向直流电源，或 采用普通整流电源但增设一换向开关。该技术可避 免阴极结垢问题，或不需拆卸清洗，在电解过程中自 动清除垢层。此外，该技术与现有技术相比，有明显 节电效果，并避免了电极腐蚀及电解液污染等问题。

Description

次氯酸钠发生器是一种以食盐水为原料，通过电解来制备次氯酸钠溶液的有效氯现场发生装置，广泛应用于医疗污术和电镀废水处理，餐具、游泳池水、饮用水和食品工业器具消毒，以及纸浆和脱脂棉漂白等许多方面。

现有的次氯酸发生器多用不锈钢作为阴极材料，其主要缺点是：

1、不锈钢的阴极析氢超电势较高，故使槽电压高，电解耗电量大。

2、在电解过程中，盐水中的钙、镁离子在阴极不断沉积，形成以碳酸钙和氢氧化镁为主要成分的阴极垢层，使槽电压进一步升高，电耗也进一步增大。当垢层增厚到一定程度时，还会堵塞两极间隙，使电解无法继续进行。因此必须定期拆卸阴极，进行清洗除垢。

解决阴极结垢问题的一种现有技术是采用循环泵造成电解液沿电极表面的高速流动，靠电解液的冲刷力阻止阴极结垢。但该技术使设备复杂化，并增加了电能消耗，故增加了设备投资和运转费用。在中、小型次氯酸钠发生器上尤其不宜采用。

3、虽在电解过程中不锈钢材料处于阴极电位保护下不会发生锈蚀，但断电后不锈钢表面与次氯酸钠溶液接触会发生锈蚀，严重影响不锈钢阴极的使用寿命。同时锈蚀过程溶出的铁、铬等离子对电解液有污染作用，限制了次氯酸钠发生器的应用范围。

有一种现有技术以钛作阴极材料，虽能避免上述弊端，但钛阴极的析氢超电势比不锈钢还高。同时容易发生氢脆现象，影响到阴极寿命。

上述现有技术在博克里斯主编的《电化学大全》第二卷中有所反映。

为克服现有技术的上述缺点，本实用新型的次氯酸纳发生器用与其阳极材料相同的贵金属养化物涂层电极作为阴极。本实用新型采用的贵金属氧化物涂层电极，包括金红石结构的钌－钛氧化物涂层电极和尖晶石结构的钴－铱氧化物涂层电极等，上述氧化物涂层电极均以金属钛作为基本材料。本实用新型的次氯酸钠发生器的电源部分采用周期性换向直流电源，其频率需小于0.5赫兹；也可采用普通整流电源，但需增设一个换向开关，以便定期手动改换电流方向。

本实用新型与现有技术相比，有如下优点：

1、贵金属氧化物涂层电极的析氢超电势处于铂和镍之间，远低于不锈钢和金属钛。几种阴极材料的析氢超电势依从高到低的顺序，排列如下：

钛＞不锈钢＞镍＞贵金属氧化物涂层电极＞铂。

铂因价格昂贵，不宜作为次氯酸钠发生器的阴极材料使用。贵金属氧化物涂电极虽然价格也贵于比它氢超高的阴极材料，但它优良的耐腐蚀性能使其寿命也远超过那些阴极材料。使用该种材料作为次氯酸钠发生器的阴极，可使槽电压有显著降低，从而明显减少了电耗。

2、本实用新型的次氯酸钠发生器因为阳、阴极采用同样材料，故可通过周期性交换两极的极性（即周期性改变直流电流的方向）而避免阴极结垢问题。也可在电解过程中，当阴极垢层增厚到一定程度时（槽电压增高是其表征），手动换向开关来交换两极的极性。这样，在下一个电解周期开始时，原来的阴极变为阳极，垢层就会迅速消退。不必频繁拆卸设备来清洗垢层。

3、本实用新型的次氯酸钠发生器在断电期间不会发生电极腐蚀损坏和铁、铬等金属离子对电解液的污染。

4、本实用新型的次氯酸钠发生器由于阴极析氢超电势较低，还可以起到抑制次氯酸根离子阴极还原的作用，故其电流效率比现有技术可提高5－10％。

5、以钴－依阳极为例，使用寿命为1－2万小时，逾期需要更换。本实用新型采用同样材料的电极做阳、阴极，两极交替改换极性，电极更换周期可延长到2－4万小时。同时节省了价格也比较昂贵的不锈钢材料。

6、采用不锈钢阴极的次氯酸钠发生器操作电流密度通常为15安／平方分米左右。本实用新型的次氯酸钠发生器可提高20安／平方分米。仅此一项，也节省电极材料四分之一。

综上所述，本实用新型不仅强化了该类设备的性能，扩大了其可能应用的范围，而且有明显的节约材料和节约能源的效果。

本实用新型的阳、阴极材料都必须采用同样的钛基金属化合物涂层电极，但其电极形状则不仅可采取同轴管状，也可采取平行板或拉伸网等其它多种形状。电极设置方式既可采取单极式，也可采取复极式，以及各种形式的串、并联方式。槽型结构既可是普通易于拆装的，也可是固定设置的密闭循环体系。

实施例1：

现有的各种次氯酸钠发生器类设备，如餐具消毒液电解发生器，医院污水消毒器，游泳池水消毒器等，只需换用本实用新型建议的阴极材料，并增设一个换向开关，便可避免如前所述的各种弊端，并改善设备性能，取得明显节电效果。以现有次氯酸钠发生器为对照例1；用的是钌－钛阳极，不锈钢阴极，极间距5毫米。本实用新型实施例1：仅将阴极换用钌－钛电极，极间距仍为5毫米。除电极材料未见锈蚀，电解液未受到铁、铬等金属离子污染外，还可节电20％。详见表1、表2。

表1、不同电流密度下槽电压的比较

电流密度（安／平方分米）	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20
											比较例1槽电压（伏）	2.73	3.05	3.33	3.60	3.85	4.09	4.33	4.57	4.81	5.05
实施例1槽电压（伏）	2.35	2.58	2.77	2.98	3.19	3.38	3.56	3.75	3.92	4.12

表2、操作技术指标的比较

	电流密度（安／分米2）	槽电压（伏）	电解时间（分）	电解液有效氯含量（克／升）	电流效率（％）	电耗（瓦时／克）
							比较例1	15	4.5	60	9.8	61.7	5.5
实施例1	20	4.2	40	10.1	71.5	4.4

实施例2：

由于本实用新型的次氯酸钠发生器阳、阴极采用同样材料，故尤其适用于复极式的电极设置方式，复极式次氯酸钠发生器结构示意如附图：图1俯视图，图2侧剖面图，（1）整流电源，（2）换向开关，（3）槽体，（4）电极，（5）导线，（6）电解液面。电解液为3－5％的食盐水。槽内冷却管应设在电极上方，电解液面之下。

附图所示的复极式槽有多块电极，相当于多组电解槽串联，但省去了极间连线，使槽型结构紧凑。电极可制成统一的尺寸规格，通过改变电极数目和槽体大小，即可构成不同规格型号的次氯酸钠发生器。本实施例的另一个优点是因其可在较高电压，较小电流下操作，故相应提高了电源的整流效率，并降低了导线部分的电压损失，可减小电能的无效消耗。

上述各例仅为示例本实用新型的实施方法，本实用新型的应用范围并不只局限于此。

以钛基贵金属氧化物涂层电极作为一种低析氢超电势阴极，还可用于其它许多电解工艺。

Claims (3)

1、本实用新型涉及一种阳、阴极采用同样材料的次氯酸钠发生器，其技术特征在于：阳、阴极均采用钛基贵金属氧化物涂层电极，其电源部分为周期性换向直流电源，或采用普通整流电源，并增设一个换向开关。

2、权利要求1述及的电解装置，其特征在于电极形状采用同轴管状、平行板状或扩张网状。

3、权利要求1述及的电解装置，其特征在于电极设置方式是单极式或复极式。