CN212334687U - 制取次氯酸水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种制取次氯酸水装置，属于水电解技术领域。该装置包括容器和直流电源，容器内设置至少一对阳电极和阴电极，容器在其常态放置时阳电极位于阴电极上方，直流电源给电极供电以形成对溶液的电解，容器设有进液口和进液阀、排液口和排液阀；容器在其常态放置时的底部设有连通大气的开口，阴电极靠近开口并留有让溶液通过开口的通道，开口处设置有对溶液通过开口向外流动形成阻力压的阻力件；电解中当容器内气压+溶液的重力压‑阻力压＞大气压时，溶液通过阻力件向外排出。使用该装置可以稳定制取pH值为5.5～6.5的微酸性次氯酸水。

Description

制取次氯酸水装置

技术领域

本实用新型涉及一种制取次氯酸水装置，属于水电解技术领域。

背景技术

当前，新型冠状病毒正在全世界肆虐蔓延。为杀菌灭毒，各种消毒产品纷纷上市热销。其中，次氯酸水因其能广谱高效杀灭病毒微生物且使用安全诸多优点而成市场新宠。美国国家食品药物管理局与日本厚生劳动省先后认定低浓度的微酸性次氯酸水为食品添加剂，国标GB/T36758-2018“含氯消毒剂卫生要求”更是强调指出，“次氯酸水可以用于医疗卫生机构、各类公共场所、食品加工、餐饮店、家庭等多种场合；还可以用于各种对象的消毒，包括内窥镜、手术器械、疮口/创面、皮肤黏膜、空气、手部、物体表面、织物、水果蔬菜、餐饮具和二次供水设备的消毒等”。

次氯酸水属于含氯消毒剂，其杀菌有效成分是次氯酸(HCLO)。而次氯酸水的酸碱度对水中次氯酸浓度影响极大。当pH值在5.5～6.5范围内,次氯酸浓度趋于最大，次氯酸水的杀菌作用也极大地增强；pH值越偏向碱性,则次氯酸水中次氯酸更多转为次氯酸根离子(OCL^-)的状态存在,杀菌力下降(据有关测试，次氯酸根离子杀菌能力仅约为次氯酸的 80/1)；若次氯酸水的pH值越偏向酸性，则水中生成氯气增多，次氯酸浓度也降低。

制取次氯酸水方法很多。已知标准方法是在2V左右的直流电压下，由一室型即无隔膜电解槽电解浓度为2％～6％的稀盐酸水(一般用纯净水稀释)生成。在阳极生成氯气和H⁺，H⁺溶于水使水呈酸性，氯气与水反应生成盐酸和次氯酸(HCLO)，使水中有效氯浓度达到10～ 30mg/L；阴极生成氢气。

鉴于盐酸的价格较高，且为剧毒危险品属限购物质不易获得，因此无法普及使用。目前普遍用食盐(氯化钠)来替代盐酸。

以氯化钠为电解溶液制取次氯酸水，典型方法是采用两室型或三室型有隔膜电解。以两室型电解槽为例，原水(食盐水)送入阳极室(或同时送入阴极室)，阳极室出水为酸性电解水而阴极室出水为碱性电解水，将阴极室产出的碱性水按一定比例与阳极室产出的酸性电解水混合，调高阳极室产出酸性电解水的酸碱度，最终得到pH值为5.5～6.5的微酸性次氯酸水。

另一种制取次氯酸水方法是先以无隔膜电解氯化钠水溶液，得到碱性的次氯酸钠溶液，再向次氯酸钠溶液里按比例添加酸液(典型是用稀盐酸，也有加入乙酸碳酸等弱酸)，逐步调低次氯酸钠溶液的碱性直至成为呈中性或微酸性次氯酸水。

现有电解食盐水制取次氯酸水装置，其工艺要点是对pH值的在线监控，有的还设置有对氧化还原电位或有效氯的在线监控。而影响上述参数的的因素很多，以至于控制系统 (通常为单参数或多参数闭环调节)结构十分复杂、工艺控制难度大、特性参数难以维持稳定、安全性差等诸多问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，简化现有制取次氯酸水装置的结构和工艺，以实现工艺稳定可靠、装置结构简单、安全性高的制取次氯酸水，从而宜于推广普及到家。

本实用新型为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种制取次氯酸水装置，包括用于盛放含盐溶液的容器和直流电源，所述容器内设置至少一对阳电极和阴电极，所述容器在其常态放置时所述阳电极位于所述阴电极上方，所述直流电源给所述阳电极和阴电极供电以形成对所述溶液的电解，所述容器设有进液口和进液阀、排液口和排液阀；其特征在于: 所述容器在其常态放置时的底部设有连通大气的开口，所述阴电极靠近所述开口并留有让所述溶液通过所述开口的通道，所述开口处设置有对所述溶液通过所述开口向外流动形成阻力压的阻力件；电解中当所述容器内气压+所述溶液的重力压-所述阻力压＞大气压时，所述溶液通过所述阻力件向外排出。

进一步是：所述阻力压是设定的常数。所述容器顶壁设有排气口和排气阀；所述容器顶壁设有加盐罐，所述加盐罐位于所述容器内的侧壁上设有小孔，所述加盐罐的罐口设有盖帽和密封件。所述容器底部还联接有废液罐，所述废液罐的罐壁上设有排废口和常开连通大气的排废阀。所述阻力件是微孔板、微孔膜或减压阀。

上述方案的一种变化是：所述容器是水桶，所述水桶底部制有支撑座，所述支撑座制有贯穿的通孔形成所述开口，所述支撑座与所述水桶底部之间设有用以将所述水桶底部与所述支撑座形成螺纹联接的旋盖，所述阻力件设置于所述旋盖与所述支撑座端面联接处；所述阴电极设置在所述水桶底部靠近所述阻力件处，其一端固定在所述支撑座上，其另一端与所述旋盖上的第一导线孔对接；所述阳电极设置在所述水桶上部，其一端固定在所述支撑座上，其另一端与所述水桶上部的第二导线孔对接。

本实用新型的有益效果是：有益效果是：

1、相比现有次氯酸水制取工艺和装置，本发明的装置结构简单，方法稳定可靠，对元器件要求不高，性价比极高，宜于推广普及到千家万户。

2、基于本发明装置阴阳电极在容器的位置排布，由于阳电极靠近容器侧壁的排液口，因此可以获得优质的次氯酸水；同时由于阴电极靠近容器底部的开口，因此可以将位于阴电极附近溶液电解产生的重金属离子和碱液(NaOH)等排出容器，提高安全性。

3、本发明的装置，由于可以按照需要设计固定尺寸的容器，从而使制取固定量的次氯酸水量且排出后自动停止电解。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的制取次氯酸水装置作进一步说明。

图1是实施例一的一种制取次氯酸水装置的结构示意图。

图2是实施例二的一种制取次氯酸水装置的结构示意图。

图3是实施例三的一种制取次氯酸水装置的结构示意图。

图4是实施例四的一种制取次氯酸水装置的结构示意图。

图5是实施例五的一种家用制取次氯酸水装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例提出的一种制取次氯酸水装置，如图1所示，包括用于盛放含盐(本实施例选择食盐)溶液的容器1和直流电源6，在容器1内设置一对呈上下位布置的阳电极5和阴电极2 (即容器1在其常态放置时阳电极5位于阴电极2的上方)，阴电极2和阳电极5通常可以制成板状、块状或其他形状。直流电源6给阴电极2和阳电极5供电以形成对容器1内溶液的无隔膜电解。容器1的侧壁设有进液口7和进液阀9、排液口8和排液阀10。在容器1 在其常态放置时的底部设有连通大气的开口3，阴电极2靠近开口并留有让容器1内溶液通过开口的通道。在开口处设置有对容器1内溶液通过开口向外流动形成阻力压的阻力件4。本实施例中，阻力件4是带微孔的金属微孔板(金属网板)，微孔的孔径介于10-100微米之间，该金属网板对水或盐水等含盐溶液具有的表面张力可以形成对容器内溶液的阻力压，该阻力压通常是根据金属网板及其微孔制成而为常数。

本实施例的制取次氯酸水装置具体制取次氯酸水的过程是：

1)设定容器1的容积为第一容积V1并设定盛入含盐溶液的容积为第二容积V2，使第一容积V1大于第二容积V2。本实施例中，设容器1内高度h，设阳极5距离容器1顶面距离为h1，设阳极5距离容器1底面距离为h2，h1+h2＜h，设容器1的截面积S，则第二容积V2 可以取h1ⅹS或者取(h1+h2)ⅹS。

2)选择具有某常数阻力压的阻力件4并安置在容器1的开口7处。阻力件4溶液的阻力压P阻通常可以通过实验获得。

3)将容器1处于常态(即阳电极5位于阴电极2上方的状态)放置，向容器内1盛入第二容积V2的盐水，电解前容器1盛入盐水的重力压P重-阻力压P阻≤大气压。

4)根据第二容积设定电解时间T，通常电解时间通过对不同容积含盐溶液的实验获得。开启直流电源6给阴电极2和阳电极5供电，对盐水进行电解；电解发生以下电化学反应：

2NaCL+2H₂O+e→2NaOH+H₂+Cl₂+O₂ (1)

2H₂O+e→2H₂+O₂ (2)

H₂O+Cl₂→HClO+HCl (3)

2NaOH+Cl₂＝2NaClO+H₂ (4)；

在阳极5侧生成Cl₂↑和O₂↑，在阴极2侧生成H₂↑，阳极5侧生成Cl₂溶于盐水反应生成次氯酸HClO；还有一部分Cl₂和O₂上升聚集在容器1的上部空间内(该空间容积＝V1-V2) 并逐渐对当容器1内盐水及其电解生成溶液形成气压P气。电解开始，P气+P重-P阻≤大气压，此时盐水在金属网板微孔处因液体表面张力形成的阻力压和大气压的作用下不能通过微孔排出。

5)电解中，当容器1内气压P气+P重-P阻＞大气压时，容器1内盐水电解后生成溶液通过开口3处阻力件4(金属网板)的微孔向外排出。其中所含是阴极侧生成物NaOH，即阴极侧生成物NaOH从微孔排出，此时可以观察到开口7向外排出溶液，从而减少容器内溶液的碱性度，使PH值尽可能偏低。

6)达到所述电解时间T，关闭直流电源6，打开排液阀10，排出盐水电解后生成溶液。其中所含有阳极侧生成物次氯酸HClO和次氯酸钠NaClO，从而获得所需的含次氯酸HClO的溶液。

本实施例中，第二容积V2就是可以排出的总制取液量，当排液量超过第二容积V2后，容器1液面与容器1顶面距离将大于h，即阳极5露出液面，此时电解电流降为零，自动停止电解，起到安全保护。

实施例二

本实施例是在实施例一基础上的变化，如图2所示，除了与实施例一相同以外所不同的是： (1)在容器1的顶部增加排气口和一个排气阀11；(2)在容器顶壁增设加盐罐12，加盐罐位于容器1内的侧壁上设有小孔，加盐罐的罐口设有盖帽和密封件。

实施例三

本实施例是在实施例二基础上的变化，如图3所示，除了与实施例二相同以外所不同的是： (1)阴极2直接贴在容器1底内壁上，开口3延伸到阴极2，即在阴极2上也开口并与容器1底部开口3贯通；(2)阻力件4由带微孔的金属微孔板替换为带微孔的微孔膜并设置在开口3上。

实施例四

本实施例是在实施例三基础上的变化，如图4所示，除了与实施例二相同以外所不同的是：(1)阻力件4由微孔膜替换为减压阀16；(2)容器1底部还联接有废液罐12，废液罐12的罐壁上设有排废口和常开连通大气的排废阀15。

实施例五

本实施例是一种家用制取次氯酸水装置，是上述实施例的一个具体产品，以实施例一为基础，如图5所示，具体是：(1)容器1是市面上可见的与各种家用饮水机配套的水桶；(2)在水桶底部制作一个支撑座13(类似于与各种家用饮水机落水套配合的支撑座)，支撑座13采用电绝缘材料制作，支撑座13制有贯穿的通孔形成水桶底部出口(即容器1底部的开口3)； (3)在支撑座13与水桶底部之间还设有旋盖14，用以将水桶底部与支撑座13形成螺纹联接，同时旋盖14与支撑座13端面联接处设置微孔膜以构成阻力件4；4)阴电极2设置在水桶底部靠近微孔膜处，其一端固定在支撑座13上，其另一端与旋盖14上的第一导线孔(图上未标出)对接；阳电极5则设置在水桶上部，其一端固定在支撑座13上，其另一端与水桶上部的第二导线孔(图上未标出)对接。

本实用新型的不局限于上述各实施例，比如电极数量不限于一对阴阳电极，等等；凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种制取次氯酸水装置，包括用于盛放含盐溶液的容器和直流电源，所述容器内设置至少一对阳电极和阴电极，所述容器在其常态放置时所述阳电极位于所述阴电极上方，所述直流电源给所述阳电极和阴电极供电以形成对所述溶液的电解，所述容器设有进液口和进液阀、排液口和排液阀；其特征在于:所述容器在其常态放置时的底部设有连通大气的开口，所述阴电极靠近所述开口并留有让所述溶液通过所述开口的通道，所述开口处设置有对所述溶液通过所述开口向外流动形成阻力压的阻力件；电解中当所述容器内气压+所述溶液的重力压-所述阻力压＞大气压时，所述溶液通过所述阻力件向外排出。

2.根据权利要求1所述制取次氯酸水装置，其特征在于：所述阻力压是设定的常数。

3.根据权利要求1或2所述制取次氯酸水装置，其特征在于：所述容器顶壁设有排气口和排气阀。

4.根据权利要求1或2所述制取次氯酸水装置，其特征在于：所述容器顶壁设有加盐罐，所述加盐罐位于所述容器内的侧壁上设有小孔，所述加盐罐的罐口设有盖帽和密封件。

5.根据权利要求1或2所述制取次氯酸水装置，其特征在于：所述容器底部还联接有废液罐，所述废液罐的罐壁上设有排废口和常开连通大气的排废阀。

6.根据权利要求1或2所述制取次氯酸水装置，其特征在于：所述阻力件是微孔板、微孔膜或减压阀。

7.根据权利要求1所述制取次氯酸水装置，其特征在于：所述容器是水桶，所述水桶底部制有支撑座，所述支撑座制有贯穿的通孔形成所述开口，所述支撑座与所述水桶底部之间设有用以将所述水桶底部与所述支撑座形成螺纹联接的旋盖，所述阻力件设置于所述旋盖与所述支撑座端面联接处；所述阴电极设置在所述水桶底部靠近所述阻力件处，其一端固定在所述支撑座上，其另一端与所述旋盖上的第一导线孔对接；所述阳电极设置在所述水桶上部，其一端固定在所述支撑座上，其另一端与所述水桶上部的第二导线孔对接。

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