TWM479932U

TWM479932U - 多重氧化劑電解製造設備

Info

Publication number: TWM479932U
Application number: TW103202516U
Authority: TW
Inventors: zhen-you Zhang
Original assignee: Nat Taitung University
Priority date: 2014-02-13
Filing date: 2014-02-13
Publication date: 2014-06-11

Description

多重氧化劑電解製造設備

本新型是有關於一種多重氧化劑電解製造設備，特別是指一種將電流通過電解質溶液，而在陰極和陽極上引起氧化還原反應的多重氧化劑電解製造設備。

二氧化氯(ClO₂ )、臭氧(Q₃ )、氯(Cl₂ )等氣體具有殺菌效果，因此廣泛應用於飲用水、食品消毒、環境用藥以及工業污水處理等方面，近年來更進一步應用於冷卻循環系統、水產保鮮與水產養殖等領域。由於純的二氧化氯氣體、臭氧氣體或氯氣氣體具有危險性，因此在使用上，通常會將氣態的二氧化氯、臭氧或氯混合溶於液體中而製成氧化劑，並採取水溶液的形式而供使用，藉此降低危險性並方便攜帶。

一般混合前述氣體與液體的做法，通常是將前述氣體灌入一個密閉空間內，由於存放於前述密閉空間內的液體是靜止不動的，因此前述氣體與液體之間僅能透過液體的液面接觸，此種靜態的混合方式，致使氣體溶入液體中的速度過慢，故氣體溶解量相當有限。又因為氣體溶於液體必須達到一定的濃度，該水溶液才具有較佳的殺菌效果，所以前述靜態的混合方式將會耗費大量時間等待混合，其製造效率較低。

因此，本新型之目的，即在提供一種氣液混合效果佳而能提高製造效率的多重氧化劑電解製造設備。

於是，本新型多重氧化劑電解製造設備，包含：一個用於將一電解質溶液進行電解而產生一產物氣體的電解機構，以及一個可接收該電解機構的產物氣體的混合機構。

該電解機構包括一個圍繞界定出一個反應空間的殼體、一個安裝於該殼體內而將該反應空間區隔出一個陽極室與一個陰極室的隔膜、一個安裝於該陽極室內的陽極、一個安裝於該陰極室內的陰極，以及一個電連接該陽極與該陰極的直流電供應單元，該陽極的材料為鈦、銥、釕、鉑、銠，或此等之一組合，而該陰極的材料為鈦。

該混合機構包括一個用於將所述產物氣體與一溶劑混合的混合裝置，該混合裝置具有一個文氏塔、一個安裝於該文氏塔下方且用於容裝所述溶劑的混合桶，以及一個連通該混合桶與該文氏塔的第一循環單元。該文氏塔具有一個可將氣體送往該混合桶內的氣流通道，該氣流通道具有一個大徑部，以及一個位於該大徑部與該混合桶之間且口徑小於該大徑部的小徑部。該第一循環單元將該混合桶內的溶劑輸送至該大徑部，使所述溶劑與所述產物氣體在該小徑部混合後再進入該混合桶內。

本新型之功效在於：當所述溶劑進入該大徑部時，可以水柱或水滴的形式散佈，可增加所述溶劑與所述產物氣體之間的接觸面積，提高兩者混合的效果，還可透過該小徑部減緩所述溶劑的流速以協助混合。由此可知，本新型以動態的方式混合所述產物氣體與所述溶劑，確實具有較佳混合效果，因而可縮短混合時間並提高製造效率。

1‧‧‧電解機構

11‧‧‧殼體

111‧‧‧陽極排氣口

112‧‧‧陰極排氣口

113‧‧‧入料口

114‧‧‧冷卻入口

115‧‧‧冷卻出口

12‧‧‧反應空間

121‧‧‧陽極室

122‧‧‧陰極室

123‧‧‧冷卻室

13‧‧‧隔膜

14‧‧‧陽極

15‧‧‧陰極

16‧‧‧直流電供應單元

2‧‧‧混合機構

4‧‧‧混合裝置

41‧‧‧文氏塔

410‧‧‧氣流通道

411‧‧‧大徑部

412‧‧‧小徑部

42‧‧‧混合桶

421‧‧‧混合空間

422‧‧‧出料口

43‧‧‧第一循環單元

431‧‧‧第一管線

432‧‧‧第一下端口

433‧‧‧第一上端口

434‧‧‧第一泵浦

44‧‧‧第二循環單元

441‧‧‧第二管線

442‧‧‧第二下端口

443‧‧‧第二上端口

444‧‧‧第二泵浦

45‧‧‧洩氣閥

5‧‧‧第一送料機構

51‧‧‧第一儲存桶

52‧‧‧閥門

53‧‧‧輸送泵浦

6‧‧‧第二送料機構

61‧‧‧第二儲存桶

62‧‧‧閥門

7‧‧‧冷卻機構

71‧‧‧水冷裝置

72‧‧‧第一冷卻管

73‧‧‧第二冷卻管

74‧‧‧冷卻泵浦

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本新型多重氧化劑電解製造設備之一第一較佳實施例之一裝置示意圖；圖2是一俯視剖視示意圖，單獨顯示該第一較佳實施例之一電解機構；圖3是一類似圖2的俯視剖視示意圖，單獨顯示該電解機構的另一種實施態樣；及圖4是本新型多重氧化劑電解製造設備之一第二較佳實施例之一裝置示意圖。

在本新型被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1、2，本新型多重氧化劑電解製造設備之一第一較佳實施例用於將一電解質溶液電解製成一產物氣體後，再將所述產物氣體與一溶劑混合而製成氧化劑。在本實施例中，所述電解質溶液可為鹽水(NaCl)、亞氯酸鈉水溶液(NaClO₂ )、氯酸鈉水溶液(NaClO₃ )或此等之一組合；所述產物氣體可為氯氣(Cl₂ )、二氧化氯(ClO₂ )、臭氧(O₃ )或此等之一組合；所述溶劑為水。於是，本實施例可製造出含有氯氣、二氧化氯、臭氧，或此等之一組合的多重氧化劑，前述多重氧化劑為水溶液的形式，並可作為氧化試劑、殺菌試劑、消毒試劑，得應用於飲用水、冷卻水、食品消毒、環境用藥、工業污水處理、農業及養殖處理等用途。當然在實施上，所述電解質溶液、所述產物氣體與所述溶劑可依實際需求選用不同的材料，而不限於本實施例之舉例。

本實施例多重氧化劑電解製造設備包含：一個電解機構1、一個混合機構2、一個第一送料機構5，以及一個第二送料機構6。

本實施例的電解機構1用於將所述電解質溶液進行電解而產生所述產物氣體，並包括一個圍繞界定出一個用於容裝所述電解質溶液的反應空間12的殼體11、一個安裝於該殼體11內而將該反應空間12區隔出一個陽極室121與一個陰極室122的隔膜13、一個安裝於該陽極室121內的陽極14、一個安裝於該陰極室122內的陰極15，以及一個電連接該陽極14與該陰極15的直流電供應單元16。

該殼體11的材料為聚氯乙烯(PVC)、橡膠、鈦版、不鏽鋼板或此等之一組合，並具有一個連通該陽極室 121且可將經電解所產生的產物氣體朝該混合機構2排出的陽極排氣口111、一個連通該陰極室122且可將經電解所產生的氫氣(H₂ )向外排出的陰極排氣口112，以及一個連通該陽極室121之下方的入料口113。在本實施例中，該殼體11之俯視剖面為矩形，不過在實施上，該殼體11之俯視剖面也可為圓形或其他形狀，不需限制。

該隔膜13具體可為聚四氟乙烯(PTFE)-石綿織布隔膜、硫酸鹽隔膜、燒結陶器板隔膜、苯乙烯膜、聚乙烯-石墨粉膜、微孔性聚丙烯膜、4-乙烯吡啶陰離子膜(4-vinyl-pryidine)或甲基丙烯酸陽離子交換膜或其他陽離子交換膜等形式，但不限於以上之舉例。

該陽極14可為板狀、棒狀或網狀等結構，其材料為鈦(Ti)、銥(Ir)、釕(Ru)、鉑(Pt)、銠(Rh)，或此等之一組合。

該陰極15可為板狀、棒狀或網狀等結構，其材料為鈦。

該直流電供應單元16可為電池的形式，或是可將市電之交流電力轉換成直流充電電力的AC/DC轉換電路的形式，不需限制。

進一步說明的是，該電解機構1只要能將所述電解質溶液進行電解而產生所述產物氣體即可，該電解機構1的結構不限於本實施例所揭露的態樣。具體來說，以圖3為例，該電解機構1的隔膜13的數量可為兩個，此時，該兩個隔膜13彼此間隔地安裝於該殼體11內，進而將該反應空間12區隔出一個陽極室121與兩個陰極室122，並且該陽極室121位於該兩個陰極室122的中間。對應地，該電解機構1的陽極14的數量為一個而安裝於該陽極室121內，該電解機構1的陰極15的數量為兩個而分別安裝於該兩個陰極室122內。因此，在實施上，不需特別限制隔膜13、陽極室121、陰極室122、陽極14與陰極15的數量。

請再參閱圖1、2，本實施例的混合機構2連通該電解機構1而可接收該電解機構1所製得的產物氣體，並將所述產物氣體與所述溶劑混合。該混合機構2包括一個混合裝置4。

該混合裝置4用於將所述產物氣體與所述溶劑混合，並包括一個文氏塔41、一個安裝於該文氏塔41下方且用於容裝所述溶劑的混合桶42、一個連通該混合桶42與該文氏塔41的第一循環單元43、一個與該混合桶42結合安裝而使該混合桶42內的溶劑循環流動的第二循環單元44，以及一個與該文氏塔41結合安裝的洩氣閥45。

該文氏塔41具有一個可將由該陽極排氣口111輸送而來的所述產物氣體送往該混合桶42內的氣流通道410。該氣流通道410具有一個大徑部411，以及一個位於該大徑部411與該混合桶42之間且口徑小於該大徑部411的小徑部412。該小徑部412的口徑由連接該大徑部411之一端朝另一端先逐漸縮小再逐漸增大。

該混合桶42具有一個用於容裝所述溶劑的混合空間421，該混合空間421連通該氣流通道410，並具有一個供混合完成的多重氧化劑輸出的出料口422。

該第一循環單元43用於將該混合桶42內的溶劑輸送至該大徑部411，使所述溶劑與所述產物氣體在該小徑部412混合後再進入該混合桶42內。該第一循環單元43具有一個連通該混合桶42的混合空間421與該文氏塔41的大徑部411的第一管線431，以及一個可將所述溶劑由該混合空間421朝該大徑部411輸送的第一泵浦434。

該第一管線431具有一個連通該混合空間421且位於所述溶劑之液面下方的第一下端口432，以及一個連通該大徑部411的第一上端口433，而該第一泵浦434可將所述溶劑由該第一下端口432朝該第一上端口433輸送。

該第二循環單元44具有一個連通該混合桶42的混合空間421的第二管線441，以及一個與該第二管線441結合安裝的第二泵浦444。

該第二管線441具有一個連通該混合空間421且位於所述溶劑之液面下方的第二下端口442，以及一個連通該混合空間421且位於所述溶劑之液面上方的第二上端口443，而該第二泵浦444可將所述溶劑由該第二下端口442朝該第二上端口443輸送。

該洩氣閥45安裝於該文氏塔41的上方部位，並可被開啟而使該氣流通道410連通外界，因而能釋放該氣流通道410內氣體壓力至外界，使該氣流通道410內的氣壓低於該反應空間12的陽極室121，透過前述氣壓差值即可使該陽極室121內所產生的產物氣體能自動地流往該混合裝置4的文氏塔41。

本實施例的第一送料機構5用於將所述電解質溶液經由該入料口113而補充送入該電解機構1的陽極室121內，並包括一個用於容裝所述電解質溶液的第一儲存桶51、一個可控制該第一儲存桶51是否能將所述電解質溶液朝該電解機構1的入料口113輸送的閥門52，以及一個可被驅動而將所述電解質溶液朝該入料口113輸送的輸送泵補53。在電解製造的過程中，該電解機構1內的電解質溶液的濃度較高，透過該輸送泵補53的推送力，使該第一儲存桶51內的電解質溶液可克服濃度差距所帶來的滲透壓，從而順地利將電解質溶液輸送入該反應空間12的陽極室121內。

本實施例在實施上，主要是將食鹽、工業用鹽、亞氯酸鈉、氯酸鈉或此等之一組合之鹽類溶化成鹽水，並清除雜質及鈣、鎂等離子後即為本實施例所述之電解質溶液，並將所述電解質溶液注入到該第一儲存桶51內。需要說明的是，本實施例透過該第一送料機構5以持續輸送的方式將所述電解質溶液送入該陽極室121內，以補充該陽極室121內的電解質溶液因電解而減少的部分，使所述電解質溶液的濃度與容量能維持一定。在實施上，該第一送料機構5也可採用定時定量之批次補充方式將所述電解質溶液送入該陽極室121內，不需限制。

本實施例的第二送料機構6用於將所述溶劑補充送入該混合桶42的混合空間421內，並包括一個用於容裝所述溶劑的第二儲存桶61，以及一個可控制該第二儲存桶61是否能將所述溶劑朝該混合桶42輸送的閥門62。

需要說明的是，本實施例透過該第二送料機構6以定時定量之批次補充方式將所述溶劑送入該混合桶42內，以補充該混合桶42內的溶劑因為從該出料口422送出而減少的部分。在實施上，該第二送料機構6也可採用持續輸送的方式將所述溶劑送入該混合桶42內，不需限制。

本實施例在使用時，可透過該第一送料機構5將所述電解質溶液送入該電解機構1的陽極室121內，透過該直流電供應單元16供應直流電給該陽極14與該陰極15，進而可電解所述電解質溶液。此時，該陰極室122內會產生氫氣而由該陰極排氣口112排出，同時在該陽極室121內會產生所述產物氣體則經由該陽極排氣口111排出至該混合裝置4內混合。

具體來說，由該陽極排氣口111所排出的產物氣體會進入該混合裝置4的文氏塔41的氣流通道410。當所述產物氣體進入該氣流通道410的大徑部411的同時，該第一循環單元43會將所述溶劑由該混合桶42朝該大徑部411輸送。相較於一般靜態的混合方式僅能透過液體的液面接觸，致使氣體溶入液體中的速度慢，產生的氣體溶解量有限的問題，在本實施例中，當所述產物氣體進入該氣流通道410的大徑部411時，配合該第一混合單元43使所述溶劑由該第一管線431的第一上端口433進入該大徑部411，使所述溶劑能以水柱或水滴的形式噴灑於該大徑部411內，進而可增加所述溶劑與所述產物氣體之間的接觸面積，藉此提高兩者混合的效果。進一步地，透過口徑小於該大徑部411的該小徑部412可減緩所述溶劑的流速以協助混合，同樣有助於所述產物氣體溶於所述溶劑內。

通過該氣流通道410之後，便往下進入該混合桶42的混合空間421內，透過該第二混合單元44將所述溶劑由位於之液面下方的該第二下端口442進入該第二管線441，並由位於所述溶劑之液面上的該第二上端口443流出，使容裝於該混合桶42內的溶劑產生垂直的上下擾動，提高所述溶劑與所述產物氣體的混合效果。同時又因為該第二上端口443位於所述溶劑之液面上方，因此當所述溶劑由該第二上端口443進入該混合空間421內時，也可採用水柱或水滴的形式噴灑，藉以增加所述溶劑與所述產物氣體之間的接觸面積而提升混合效果。

由此可知，本新型透過該混合機構2的混合裝置4的創新設計，令存放於該混合桶42內的溶劑能以動態的方式與所述產物氣體混合，使所述產物氣體溶於所述溶劑內之濃度可在較短的時間內達到一定的溶解量，故本新型的混合機構2確實能縮短混合時間，進而提高製造效率。

參閱圖4，本新型多重氧化劑電解製造設備之一第二較佳實施例，大致與該第一較佳實施例相同，兩者之間的差別在於：本實施例多重氧化劑電解製造設備還包含：一個冷卻機構7。

本實施例的陰極15與該殼體11間隔設置，並共同圍繞界定出一個冷卻室123，該殼體11還具有連通該冷卻室123的一個冷卻入口114與一個冷卻出口115。

本實施例的冷卻機構7包括一個可冷卻容裝於其內的冷卻液的水冷裝置71、一個連通該水冷裝置71與該冷卻入口114的第一冷卻管72、一個連通該水冷裝置71與該冷卻出口115的第二冷卻管73，以及一個冷卻泵浦74。

本實施例使用水作為冷卻液，不過在實施上，也可為透過空氣冷卻或是其他介質(例如油)，不需限制。在使用上，可驅動該水冷裝置71冷卻容裝於其內的冷卻液，並驅動該冷卻泵浦74將所述冷卻液由該水冷裝置71經該第一冷卻管72而送入該冷卻室123，藉此冷卻該陰極15在電解時所產生的高溫，同時透過該冷卻泵浦74將被加熱的冷卻液抽離該冷卻室123，並經由該第二冷卻管73而將被加熱的冷卻液送回該水冷裝置71，以維持連續性的冷水注入與熱水排出。至於前述水冷裝置71可冷卻容裝於其內的冷卻液的作動原理並非本新型的重點，不再詳述。

本實施例透過該冷卻機構7冷卻該陰極15，使該反應空間12內的溫度能維持恆定，不為因為電解反應而提升溫度，故在電解製造的過程中，反應溫度能維持在一定值，使電解生成的產物氣體的種類與產量維持一定，進而可提升本實施例多重氧化劑電解製造設備的產品品質。

惟以上所述者，僅為本新型之較佳實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，即大凡依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。