CN218621065U - 一种插入式离子膜电解槽 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种插入式离子膜电解槽，包括槽体、导电铜排，单元槽、阴极板、阳极板。所述槽体内通过插入和吊出的方式，可灵活装卸多个单元槽，数量可根据实际情况调整，单元槽通过槽体内的卡槽固定，等距离间隔排列。在单元槽中插入某一极性的电极板，在单元槽两两之间插入另一极性的电极板，如此形成阴极板和阳极板依次排列。阴极板、阳极板通过极耳搭接在导电铜牌上实现电接触。本实用新型相对现有技术，灵活可装卸式设计无需整槽停机实现对离子膜和电极板的快速更换，节约了时间和人力；同时，单元槽浸入在槽体中，整个电解液无漏液风险，降低了维护成本。

Description

一种插入式离子膜电解槽

技术领域

本发明属于电解槽技术领域，具体涉及一种插入式离子膜电解槽。

背景技术

离子膜电解槽是随着离子膜应用于烧碱生产而发展的特殊装备，其基本功能是在阳极和阴极之间安装离子选择性交换膜，阴极发生析氢反应，阳极发生析氯反应，是永久性阴极和阳极。氯碱工业用的离子膜电解槽经过长期研究与实践，在电解槽的结构、供电方式、溶液的循环方式、电极有效面积、电极间距离等方面研究已得到很大的进步。

目前比较常用的离子膜电槽是板框压滤机式膜电解槽，它有单极式和复极式两种形式。一个阴极室和一个阳极室被一张离子膜相隔形成一个单元槽，多个阳极室和阴极室交替排列，阴极室和阳极室中分别置入阴极和阳极。由于降低极距能显著降低槽压，如今的离子膜电解槽的极距多为零极距，即阴阳两电极直接与膜接触，极间距只有膜的厚度。然而，该种离子膜电解槽局限于氯碱工业的应用，它们无法移植到其它电解领域。在有色冶金工业，电解过程的阳极或阴极通常发生电化学溶解过程或者电沉积过程，电极的厚度是发生变化的，通常需要定时更换。此外，传统电解槽的密封方式多采用拉杆紧固或油压密封，对装膜工序的技术要求很高，易造成漏液。同时，在实际电解过程中，由于各种异常因素也会导致漏液，比如离子膜缺陷造成单元槽内部泄漏，长期的缝隙腐蚀造成泄漏，电解槽软管断流泄漏等。如果一个电解单元槽组出现故障，需要整机停止工作，换下故障的电解单元槽组进行修理，拆装不便，降低了工作效率。在此基础上，传统的电解槽的解决方案主要集中在事前预防和过程监控上，如选择高强度系列膜、装槽贴膜工艺的提升、开发新型密封垫片、每台电解槽单独进行反应状态检测和相应的工艺控制操作。然而，当泄漏流量超过规定值时，仍需要利用短路开关装置进行选择性的跳槽和备用槽换，发现其缺陷是：采购高强度的离子膜导致投资成本增加；贴膜工艺的提升对工人素质要求增高；过程监控需要较多的操作人员和检测频次，在泄漏初期不易发现，影响了生产系统的稳定运行，导致成本的增大，增加了生产的安全隐患。因此，目前市面上的离子膜电解槽存在较大的局限性，亟需设计一种灵活可装卸式结构的离子膜电解槽。

发明内容

本发明旨在提供一种插入式离子膜电解槽，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的目的是这样实现的，一种插入式离子膜电解槽，包括槽体1、导电铜排、单元槽4、阳极板5和阴极板6，所述的的导电铜排包括阳极导电铜排2，阴极导电铜排3；所述槽体1两个短边侧壁上分别设置进液口7和出液口10，所述槽体1内插入多个单元槽4；所述单元槽4通过槽体1内的卡槽8固定，所述的单元槽4的底部设置支撑块22，以确保单元槽4底部与槽体1的内底部留有空隙；所述单元槽4内插入阳极板5或者阴极板6且两两之间插入阴极板6或者阳极板5，所述的阳极板5、阴极板6通过极耳搭接在阳极导电铜排2和阴极导电铜排3上实现电路连通；

所述单元槽4包括单元槽本体15，所述的单元槽本体15两侧对称顺序设置有第一垫片14、离子膜13、格栅12，第一垫片14、离子膜13、格栅12通过旋钮卡环16进行固定于单元槽本体15上。

所述的卡槽8为U型卡槽，其槽内宽度比单元槽4宽1~3mm。

所述的卡槽8对称设置至少两组于槽体1的两相对的内壁上。

所述的格栅12中空网状部分为经过钝化的镍金属丝，整体形状呈波浪形，与离子膜13接触面积小，离子膜13的有效利用面积大，耐酸碱，强度高，有利于离子膜13的支撑，波浪形结构有利于气泡的快速消除。

所述的槽体1为上方开口、无盖、内空的盒式结构。

所述的槽体1材质为钢筋混凝土、呋喃树脂混凝土、无衬里的预制聚合物混凝土、聚氯乙稀或玻璃钢。

所述的导电铜排上设置有限位器17，用于固定阴极板6和阳极板5的位置。

所述的导电铜排上固定有多个限位器17，所述限位器17包括带螺孔21用于固定的底座、弹片以及用于保持弹片弯曲的弹簧20，所述限位器17通过螺栓18、第二垫片19和螺孔21固定在导电铜排上；所述限位器17需两个配合使用，整体呈M形结构，当电极板未插入限位器17时，所述限位器17的弹片呈翘曲状态，而将电极板极耳卡装在限位器17的卡槽中时，所述限位器17的弹片被压制呈垂直状，而弹簧的弹力使得弹片与电极板的极耳紧密接触。电极板和导电铜排巧妙搭接，不但保证电极板的位置固定，更是形成了三面面接触，增加了电接触面积，降低了电接触压降。

所述阴极板6、阳极板5的极耳一侧为导电体，另一侧为绝缘体11。

所述的槽体1的内底部设置有底部胶塞9。

所述槽体内通过插入和吊出的方式，可灵活装卸多个单元槽，数量可根据实际情况调整，所述单元槽为双功能设计，既可以作为阳极槽，也可以作为阴极槽，当向其中插入阴极板，两个单元槽之间插入阳极板，形成若干个独立的阴极室和一个大通槽阳极室；而当向其中插入阳极板，两个单元槽之间插入阴极板，形成若干个独立的阳极室和一个大通槽阴极室；所述阴极板和阳极板也是可灵活装卸式设计，所述阳极板的导电侧极耳搭接阳极导电铜排，所述阴极板的导电侧极耳搭接阴极导电铜排，通过这样实现电路连通。所述电路为并联设计。当实际生产过程中需要更换离子膜、阴极板和阳极板，无需整槽停机维护，

优选的，所述槽体材质为玻璃钢，绝热、绝缘性能好，耐腐蚀，价格适中；

所述槽体的进液管和出液管采用氟塑料柔性软管，具有耐高温、耐老化和耐腐蚀的优点；

所述垫片材质为软质橡胶材料，其表面沿四周设置一圈密封条，所述单元槽体边框沿四周上设置一圈凹槽，密封条挤压进凹槽，垫片不易从单元槽体表面脱落，实现良好的密封；

所述垫片、离子膜和格栅组装完成后，其表面应比单元槽体边框表面高1~3mm，旋钮卡环对格栅的压力更大，更有利于良好的密封；

所述进液口和出液口均嵌有橡胶圈的硬铅制作的塞子，以防止漏液；

所述格栅中空网状部分采用经过钝化的镍金属丝，整体形状呈波浪形，与膜接触面积小；膜的有效利用面积大，耐酸碱，强度高，有利于离子膜的支撑；波浪形结构有利于气泡的快速消除。

与现有技术相比，本发明具备下列优点和效果：

1. 单元槽、阴极板和阳极板都是灵活可装卸式，无需整槽停机，可实现离子膜、阴极板和阳极板的快速更换，节约了时间，减少了停机检修所带来的经济损失。

2. 盒式槽体结构，大通槽阳极槽设计，无向外露液风险，降低维护成本;

3. 旋钮卡环式膜密封方式，降低膜安装难度，节省人力；

4. 模块化设计，制作容易，成本低，可用于多种电解体系，应用范围广，易于大规模工业化应用。

附图说明

图1是本发明的整体结构立体示意图；

图2为本发明的槽体的结构示意图；

图3为单元槽的爆炸示意图；

图4为阳极板的结构示意图；

图5为单元槽装配图；

图6为槽体内部结构立体示意图；

图7为电极板和铜排搭接示意图；

图中，1-槽体，2-阳极导电铜排，3-阴极导电铜排，4-单元槽，5-阳极板，6-阴极板，7-进液口，8-卡槽，9-底部胶塞，10-出液口，11-绝缘体，12-格栅，13-离子膜，14-第一垫片，15-单元槽体，16-旋钮卡环，17-限位器，18-螺栓，19-第二垫片，20-弹簧，21-螺孔，22-支撑块。

实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

如附图所示，本发明的一种插入式离子膜电解槽，包括槽体1、阳极导电铜排2、阴极导电铜排3、单元槽4、阳极板5、阴极板6等部件。所述的槽体1为上方开口无盖、内空的盒式结构，且槽体1的左右两个短边侧面分别设置进液口7和出液口10，用于电解液的循环和进料和出料。在所述的槽体1的内部长边侧面和底面上设置卡槽8，所述的卡8槽用于固定单元槽4。所述的槽体1的两长边侧面顶部固定有阳极导电铜排2和阴极导电铜排3，分别与电源的正、负极相连。

所述的单元槽4由格栅12、离子膜13、第一垫片14和单元槽体15组成，单元槽体15为底面和两短边侧面密封，两长边侧面和顶面为开口的结构，两长边侧面从内向外依次组装第一垫片14、离子膜13、格栅12。所述的单元槽4上两长边侧面边框处设置有旋钮卡环16，通过调节旋钮卡环16实现单元槽4的密封和快速装卸。所述的单元槽4插入到槽体1中，通过卡槽8固定，等距离间距排列。

如附图所示，阳极板5插入到单元槽4中，等距离排列，而阴极板6插入到两个单元槽4之间，同样等距离排列，阳极板5和阴极板6通过两端的极耳与导电铜排搭接，在自身重力的作用下保持垂直固定。阳极板5和阴极板6的极耳一侧通过绝缘体11实现电绝缘，另一侧导电，阳极板5的导电极耳与阳极导电铜排2电接触，绝缘一侧搭在阴极导线铜排3；阴极板6的电接触方式与阳极板5恰好相反，即阴极板6的导电极耳与阴极导电铜排3电接触，绝缘一侧搭在阳极导电铜排3上。如此，阳极板5和阴极板6实现间隔依次排列，形成多组电极对。

所述的单元槽4各部件组装、密封后，内部形成独立的阴极室，而其余的整个槽体1内部相互连通，形成大的阳极室。阴极室内的电解液通过单元槽4两面的离子膜13与槽体1内的电解液实现物质的交换。由于每对电极板组之间的电路是并联，且单元槽4、阳极板5和阴极板6都是灵活可装卸式，因此，可以根据产能需求调整单元槽4的数量。当需要更换离子膜12时，只需将单元槽4吊出更换，不需要停机。同样，更换某一阳极板5或阴极板6时，也只需将其吊出更换，无需停机。

所述的槽体1的内底部设置有底部胶塞9，用于定期排放电解过程中产生的阳极泥。

本发明的工作过程：

将组装好的单元槽4插入到槽体1中，单元槽4内注入阴极液，槽体1内注入阳极液，将阴极板6插入到单元槽4内，阳极板5插入到两个单元槽4之间。阴极板6和阳极板5间隔排列。阴极板6的导电极耳搭接在阴极导电铜排3上，阳极板5的导电极耳搭接在阳极导电铜排2上，实现电接触。阳极导电铜排2和阴极导电铜排3分别与直流电源的正、负极相连，设定好电解电流或电压，进行电解，槽体1的进液口7和出液口10分别外接循环管路，实现电解液循环。

本实施方式作了详细说明，但是发明的保护范围并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种插入式离子膜电解槽，其特征在于包括槽体（1）、导电铜排、单元槽（4）、阳极板（5）和阴极板（6），所述槽体（1）两个短边侧壁上分别设置进液口（7）和出液口（10），所述槽体（1）内插入多个单元槽（4）；所述单元槽（4）通过槽体（1）内的卡槽（8）固定，所述的单元槽（4）的底部设置支撑块（22），以确保单元槽（4）底部与槽体（1）的内底部留有空隙；所述单元槽（4）内插入阳极板（5）或者阴极板（6）且两两之间插入阴极板（6）或者阳极板（5），所述的阳极板（5）、阴极板（6）通过极耳搭接在导电铜排上实现电路连通；

所述单元槽（4）包括单元槽本体（15），所述的单元槽本体（15）两侧对称顺序设置有第一垫片（14）、离子膜（13）、格栅（12），第一垫片（14）、离子膜（13）、格栅（12）通过旋钮卡环（16）进行固定于单元槽本体（15）上。

2.根据权利要求1所述的插入式离子膜电解槽，其特征在于所述的卡槽（8）为U型卡槽，其槽内宽度比单元槽（4）宽1~3mm。

3.根据权利要求1所述的插入式离子膜电解槽，其特征在于所述的卡槽（8）对称设置至少两组于槽体（1）的两相对的内壁上。

4.根据权利要求1所述的插入式离子膜电解槽，其特征在于所述的格栅（12）中空网状部分为经过钝化的镍金属丝，整体形状呈波浪形。

5.根据权利要求1所述的插入式离子膜电解槽，其特征在于所述的槽体（1）为上方开口、无盖、内空的盒式结构。

6.根据权利要求1所述的插入式离子膜电解槽，其特征在于所述的导电铜排包括阳极导电铜排（2）和阴极导电铜排（3），所述的阳极导电铜排（2）和阴极导电铜排（3）上设置有限位器（17），用于固定阴极板（6）和阳极板（5）的位置。

7.根据权利要求1所述的插入式离子膜电解槽，其特征在于所述的导电铜排上固定有多个限位器（17），所述限位器（17）包括带螺孔（21）用于固定的底座、弹片以及用于保持弹片弯曲的弹簧（20），所述限位器（17）通过螺栓（18）、第二垫片（19）和螺孔（21）固定在导电铜排上；所述限位器（17）需两个配合使用，整体呈M形结构，当电极板未插入限位器（17）时，所述限位器（17）的弹片呈翘曲状态，而将电极板极耳卡装在限位器（17）的卡槽中时，所述限位器（17）的弹片被压制呈垂直状，而弹簧的弹力使得弹片与电极板的极耳紧密接触。

8.根据权利要求1所述的插入式离子膜电解槽，其特征在于所述的阴极板（6）、阳极板（5）的极耳一侧为导电体，另一侧为绝缘体（11）。

9.根据权利要求1所述的插入式离子膜电解槽，其特征在于所述的槽体（1）的内底部设置有底部胶塞（9）。

10.根据权利要求1所述的插入式离子膜电解槽，其特征在于所述进液口（7）和出液口（10）均嵌有橡胶圈的硬铅制作的塞子，以防止漏液。

Images