CN219861607U - 一种双隔膜电解槽 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双隔膜电解槽，包括有槽体(1)；两片并排布置的隔膜(2)，设于槽体(1)内，将槽体(1)的内腔分隔为两个位于两片隔膜(2)两侧的电极室(110)以及位于两片隔膜(2)中间的中间室(100)；以及两片电极片(3)，分别位于两个电极室(110)内；其特征在于：所述的电极片(3)平行于隔膜(2)，还包括有至少一组与所述隔膜(2)相对应的驱动机构(4,4’)，用于驱动对应的隔膜(2)相对于另一隔膜(2)平移，用以在调节两片隔膜(2)的间距的同时调节该隔膜(2)与相邻电极片(3)的间距。与现有技术相比，本实用新型的双隔膜电解槽能够方便调节出水pH值、加速排气、抑制水垢沉积、加速离子传递。

Description

一种双隔膜电解槽

技术领域

本实用新型涉及厨房设备技术领域，具体指一种双隔膜电解槽。

背景技术

电解槽由槽体、阳极和阴极组成，多数用离子交换膜(也称隔膜)将阳极室和阴极室隔开。按电解液的不同分为水溶液电解槽、熔融盐电解槽和非水溶液电解槽三类。当直流电通过电解槽时，在阳极与溶液界面处发生氧化反应，在阴极与溶液界面处发生还原反应，以制取电解水。

如专利申请号为CN201810264395.4(公布号为CN108609693A)的中国发明专利《一种酸性水和碱性水的制备方法》以电解食盐水形成阳离子和阴离子，分别向电解电极两极运动，从阳极产生氢离子和活性很强的氯气，氯气溶于水生成次氯酸和盐酸溶液作为酸性水，从阴极产生氢氧根离子和氢气，形成氢氧化钠溶液作为碱性水。

对于双隔膜电解槽来说，一般采用阳离子交换膜和阴离子交换膜将槽体内腔分隔为阴极室、中间室和阳极室，中间室内通电解质溶液，电解质溶液中的阳离子和阴离子分别会通过阳离子交换膜和阴离子交换膜进入阴极室和阳极室，最终分别与阴极室内的氢氧根离子以及阳极室内的氢离子生成碱性水和酸性水。

现有电解水制备过程中存在以下问题：

第一，不同使用场景对电解水的pH值要求不同，如中、重度油污清洁需要pH＞12的超强碱性电解水、轻度油污清洁pH可降低至11左右，饮用水则需要弱碱性电解水(pH8-8.5)；目前大型电解槽采用多组电极同时电解，且电极面积大，因此产水的流量也较大，一般通过智能调整水流量大小来调节pH值；对于只有一对正、负电极且电极面积较小的低成本、小型电解槽体系，出水流量有限，过低的出水流量不利于用户体验，因此难以通过调整水流量大小来调节pH值，一般通过将电解槽拆装后调整电极间距改变水路大小及电流大小来调整pH值，这种方法需要专业人员操作，无法在线实时调整，不够智能，不利于用户体验；

第二，电解过程中，阴、阳极片上会产生大量气泡，气泡积攒在电极片、离子交换膜上和电解槽内水路中，导致电解体系所需电压高，能耗大，且减少了电解有效面积，降低电解反应效率，导致出水pH低，并阻碍水路通畅，使得pH值及电压极不稳定，气压还会加剧中间的离子交换膜形变，尤其在小型电解槽内上述问题更严重；

第三，电解过程中，阴极(负极)生成的OH^-会与水中的Ca²⁺、Mg²⁺等反应生成水垢，沉积在阴极及离子交换膜上，影响电解效果及电解槽寿命；

第四，电解过程中，离子需要先从阳极室通过离子交换膜进入到阴极室后方能促进整个电解反应的进行，但电解反应过程中离子及产物容易聚集在电极片周围，不利于离子的扩散及传递以及产物的均匀性，从而影响电解效率及pH的稳定性；

第五，电解水制备过程中会不断消耗电解质，目前普遍是通过将配置好的电解质溶液通入槽体来实现电解质的供给，但是这种方式需要额外设置电解质溶液配制装置和电解质输送管路，结构复杂且输送管路中易发生电解质结晶影响电解效率。

实用新型内容

本实用新型所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能够方便调节出水pH值的双隔膜电解槽。

本实用新型所要解决的第二个技术问题是提供一种能够加速排气的双隔膜电解槽。

本实用新型所要解决的第三个技术问题是提供一种能够抑制水垢沉积的双隔膜电解槽。

本实用新型所要解决的第四个技术问题是提供一种能够加速离子传递的双隔膜电解槽。

本实用新型所要解决的第五个技术问题是提供一种结构简单且可避免因外置输送管路中易发生电解质结晶影响电解效率的双隔膜电解槽。

本实用新型解决上述第一、第二、第三和第四个技术问题所采用的技术方案为：一种双隔膜电解槽，包括有

槽体；

两片并排布置的隔膜，设于所述的槽体内，将所述槽体的内腔分隔为两个位于两片隔膜两侧的电极室以及位于两片隔膜中间的中间室；以及

两片电极片，分别位于两个所述的电极室内；

其特征在于：所述的电极片平行于所述的隔膜，所述的双隔膜电解槽还包括有至少一组与所述隔膜相对应的驱动机构，用于驱动对应的隔膜相对于另一隔膜平移，用以在调节两片隔膜的间距的同时调节该隔膜与相邻电极片的间距。

为了进一步解决上述第五个技术问题，所述的槽体上具有与所述中间室相贯通的电解质投放口，所述的中间室内均设有搅拌件。

为了实现隔膜的平移，有以下两种方案：

方案一中，所述的驱动机构包括有

螺母，安装在对应的隔膜上；

丝杆，能转动的连接在所述的槽体上，与所述的螺母螺纹连接；以及

驱动件，其动力输出端与所述的丝杆相连，用以驱动该丝杆绕自身轴线转动。

方案二中，所述的驱动机构包括有

螺母，安装在对应的槽体上；

丝杆，能转动的连接在对应的隔膜上，与所述的螺母螺纹连接；以及

驱动件，其动力输出端与所述的丝杆相连，用以驱动该丝杆绕自身轴线转动。

为了实现搅拌件的自动搅拌，所述的搅拌件相对于所述的丝杆固定。这样，驱动机构既能带动隔膜平移又能带动搅拌件转动，一物两用，结构简单。

上述方案二中，隔膜和搅拌件的间距固定，当两者的间距设定较小时，隔膜周围的电解质浓度均匀和避免结晶效果会更佳。

为了保证隔膜的稳定平移，所述的槽体内安装有沿所述丝杆的长度方向布置的导轨，所述的隔膜上设有与该导轨导向配合的导向件。

为了方便排放废液，所述的槽体上具有与所述中间室相贯通的排液口。

为了简化结构，所述的排液口与所述的电解质投放口共用同一开口。

优选地，所述驱动机构的数量为两组，并与两片所述的隔膜一一对应。这样，两侧隔膜均可移动，两片隔膜之间间距调整行程较大，pH调节范围较广。

优选地，所述驱动机构的数量为一组，并与其中一片所述的隔膜相对应。这样，一侧隔膜移动，一侧隔膜固定，有助于减小双隔膜电解槽的整体尺寸。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)通过驱动机构驱动对应的隔膜相对于另一隔膜平移，一方面，可以在调节两片隔膜的间距的同时调节该隔膜与相邻电极片的间距，方便调节出水pH值；另一方面，隔膜移动可形成动态扰流，加速排气、抑制水垢沉积、加速离子传递；

(2)通过在槽体上设置与中间室相贯通的电解质投放口，并在中间室内安装搅拌件，一方面，电解质溶液在中间室内原位配制，无需额外设置电解质溶液配制装置和电解质输送管路，结构简单且可避免因外置输送管路中易发生电解质结晶影响电解效率，另外，搅拌件可对电解质溶液进行搅拌，让电解质浓度更加均匀，并加强电解质溶解避免结晶析出；另一方面，搅拌件可形成动态扰流，加速排气、抑制水垢沉积、加速离子传递。

附图说明

图1为本实用新型双隔膜电解槽的实施例1的立体结构示意图；

图2为图1中双隔膜电解槽的立体分解示意图；

图3为图2中框体的立体结构示意图

图4为图1中隔膜、驱动机构和搅拌件的立体结构示意图；

图5为图1的纵向剖视图；

图6为本实用新型双隔膜电解槽的实施例2中隔膜、驱动机构和搅拌件的立体结构示意图；

图7为本实用新型双隔膜电解槽的实施例2的纵向剖视图；

图8为本实用新型双隔膜电解槽的实施例3的纵向剖视图；

图9为本实用新型双隔膜电解槽的实施例4的纵向剖视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1：

如图1至图5所示，为本实用新型双隔膜电解槽的第一个优选实施例。该双隔膜电解槽包括有槽体1、隔膜2、电极片3、驱动机构4和搅拌件5。

其中，槽体1由框体10以及位于框体10左右两侧的两个罩体11装配形成，两个罩体11和框体10之间共同包围形成有一个封闭的内腔；各罩体11和框体10相对的两个端面之间均夹设有环形密封垫12；槽体1内水平布置有导轨13。

隔膜2的数量为两片，分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜，阴离子交换膜并排布置在阳离子交换膜的左侧。上述两片隔膜2将槽体1的内腔分隔为两个电极室110和一个中间室100，位于阳离子交换膜右侧的电极室110记为阴极室110a，位于阴离子交换膜左侧的电极室110记为阳极室110b，位于两片隔膜2之间的空间为中间室100。各罩体11的下部和上部分别设有与对应电极室110相贯通的第一进液口111和第一出液口112，框体10的下部和上部分别设有与中间室100相贯通的第二进液口101和第二出液口102。本实施例中，隔膜2的外周安装有与上述导轨13导向配合的导向件21，用于限定隔膜2只能沿左右方向平移。

电极片3的数量为一对，分别记为阴极片3a和阳极片3b，上述阴极片3a基本竖直布置在阴极室110a内，上述阳极片3b基本竖直布置在阳极室110b内，且阴极片3a和阳极片3b均平行于隔膜2布置。各电极片3的顶部具有导电柱31，该导电柱31向上穿过对应罩体11并外露于该罩体11的顶壁，阴极片3a和阳极片3b上的导电柱31分别用于与外接电源的负极和正极电连接。

驱动机构4的数量为两组，并与上述两片隔膜2一一对应，用于驱动对应的隔膜2相对于另一隔膜2平移。本实施例中，各驱动机构4包括有螺母41、丝杆42和驱动件43。

具体地，螺母41安装在对应的隔膜2上；

丝杆42沿左右方向延伸，丝杆42的第一端通过轴承能转动地连接在对应罩体11的侧壁上，丝杆42的第二端与上述螺母41螺纹连接；

驱动件43为电机，安装在对应罩体11的外侧，其动力输出端与丝杆42的第一端相连，用以驱动该丝杆42绕自身轴线转动。

搅拌件5与上述驱动机构4相对应，各驱动机构4对应有两个搅拌件5，且两个搅拌件5分别位于对应的电极室110和中间室100内，并与丝杆42相连。本实施例中，搅拌件5为搅拌扇叶。

这样，启动驱动件43，丝杆42随之转动，一方面，由于丝杆42和螺母41的相互作用，可带动对应的隔膜2相对于另一隔膜2左右平移，用以在调节两片隔膜2的间距的同时调节该隔膜2与相邻电极片3的间距，从而实现pH调节(原因在于：第一、隔膜2和电极片3的间距调节会影响离子传递的速率；第二、两个隔膜3之间的间距调节会影响电解质溶液的离子数量，从而影响溶液的电阻)；另一方面，可带动搅拌件5随丝杆42同步转动，对电解质溶液进行搅拌，让电解质浓度更加均匀，并加强电解质溶解避免结晶析出，还可以形成动态扰流，加速排气、抑制水垢沉积、加速离子传递。

本实施例的工作原理如下：工作时，软水通过各第一进液口111进入对应的电极室110，电解质溶液通过第二进液口101进入中间室100，阴极片3a与溶液界面处发生还原反应，阳极片3b与溶液界面处发生氧化反应，电解质溶液中的阳离子通过阳离子交换膜进入阴极室110a内制取碱性水，电解质溶液中的阴离子通过阴离子交换膜进入阳极室110b内制取酸性水；

在电解过程中，可通过驱动件43驱动丝杆42转动，一方面，可带动对应的隔膜2相对于另一隔膜2左右平移，用以在调节两片隔膜2的间距的同时调节该隔膜2与相邻电极片3的间距，从而实现出水pH调节，相比加长/缩短电解时间来改变pH值的方式效率更高；另一方面，可带动搅拌件5随丝杆42同步转动，对电解质溶液进行搅拌，让电解质浓度更加均匀，并加强电解质溶解避免结晶析出，还可以形成动态扰流，加速排气、抑制水垢沉积、加速离子传递。

实施例2：

如图6和图7所示，为本实用新型双隔膜电解槽的第二个优选实施例。与实施例1的不同之处在于：

本实施例中，采用驱动机构4’来替代驱动机构4，该驱动机构4’包括有螺母41’、丝杆42’和驱动件43’。

具体地，螺母41’安装在对应罩体11的侧壁上；

丝杆42’沿左右方向延伸，丝杆42’的第一端与螺母41’螺纹连接，丝杆42’的第二端通过轴承能转动地连接在对应的隔膜2上；

驱动件43’为电机，安装在对应罩体11的外侧，其动力输出端与丝杆42’的第一端相连，用以驱动该丝杆42’绕自身轴线转动。

这样，启动驱动件43’，丝杆42’随之转动，由于丝杆42’和螺母41’的相互作用，丝杆42’会随之左右平移，从而带动对应的隔膜2和搅拌件5同步平移，相比实施例1，本实施例中，对应隔膜2和搅拌件5的间距固定，当两者的间距设定较小时，隔膜2周围的电解质浓度均匀和避免结晶效果会更佳。

需要注意的是，本实施例中，驱动件43’也会随丝杆42’同步平移，因此，需要在罩体11外侧设置导向机构(图中未示出)限定驱动件43’只能沿左右方向平移，保证驱动件43’的运动稳定性。

实施例3：

如图8所示，为本实用新型双隔膜电解槽的第三个优选实施例。与实施例2的不同之处在于：

本实施例中，框体10上并未设置第二进液口101和第二出液口102，框体10的顶部开设有与中间室100相贯通的电解质投放口103和排液口104，本实施例中，上述排液口104与电解质投放口103共用同一开口，且该开口处覆盖有旋盖1031。

这样，电解质溶液在中间室100内原位配制，无需额外设置电解质溶液配制装置和电解质输送管路，结构简单且可避免因外置输送管路中易发生电解质结晶影响电解效率。

实施例4：

如图9所示，为本实用新型双隔膜电解槽的第四个优选实施例。与实施例3的不同之处在于：

本实施例中，驱动机构4的数量为一组，并与阴离子交换膜相对应。

这样，一侧隔膜2移动，一侧隔膜2固定，有助于减小双隔膜电解槽的整体尺寸。

Claims (11)

1.一种双隔膜电解槽，包括有

槽体(1)；

两片并排布置的隔膜(2)，设于所述的槽体(1)内，将所述槽体(1)的内腔分隔为两个位于两片隔膜(2)两侧的电极室(110)以及位于两片隔膜(2)中间的中间室(100)；以及

两片电极片(3)，分别位于两个所述的电极室(110)内；

其特征在于：所述的电极片(3)平行于所述的隔膜(2)，所述的双隔膜电解槽还包括有至少一组与所述隔膜(2)相对应的驱动机构(4,4’)，用于驱动对应的隔膜(2)相对于另一隔膜(2)平移，用以在调节两片隔膜(2)的间距的同时调节该隔膜(2)与相邻电极片(3)的间距。

2.根据权利要求1所述的双隔膜电解槽，其特征在于：所述的槽体(1)上具有与所述中间室(100)相贯通的电解质投放口(103)，所述的中间室(100)内均设有搅拌件(5)。

3.根据权利要求2所述的双隔膜电解槽，其特征在于：所述的驱动机构(4)包括有螺母(41)，安装在对应的隔膜(2)上；

丝杆(42)，能转动的连接在所述的槽体(1)上，与所述的螺母(41)螺纹连接；以及

驱动件(43)，其动力输出端与所述的丝杆(42)相连，用以驱动该丝杆(42)绕自身轴线转动。

4.根据权利要求3所述的双隔膜电解槽，其特征在于：所述的搅拌件(5)相对于所述的丝杆(42)固定。

5.根据权利要求2所述的双隔膜电解槽，其特征在于：所述的驱动机构(4’)包括有螺母(41’)，安装在对应的槽体(1)上；

丝杆(42’)，能转动的连接在对应的隔膜(2)上，与所述的螺母(41’)螺纹连接；以及

驱动件(43’)，其动力输出端与所述的丝杆(42’)相连，用以驱动该丝杆(42’)绕自身轴线转动。

6.根据权利要求5所述的双隔膜电解槽，其特征在于：所述的搅拌件(5)相对于所述的丝杆(42’)固定。

7.根据权利要求3至6中任一权利要求所述的双隔膜电解槽，其特征在于：所述的槽体(1)内安装有沿所述丝杆(42,42’)的长度方向布置的导轨(13)，所述的隔膜(2)上设有与该导轨(13)导向配合的导向件(21)。

8.根据权利要求2至6中任一权利要求所述的双隔膜电解槽，其特征在于：所述的槽体(1)上具有与所述中间室(100)相贯通的排液口(104)。

9.根据权利要求8所述的双隔膜电解槽，其特征在于：所述的排液口(104)与所述的电解质投放口(103)共用同一开口。

10.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的双隔膜电解槽，其特征在于：所述驱动机构(4)的数量为两组，并与两片所述的隔膜(2)一一对应。

11.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的双隔膜电解槽，其特征在于：所述驱动机构(4)的数量为一组，并与其中一片所述的隔膜(2)相对应。