CN105734603B - 一种制备次氯酸的电解装置及电解方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备次氯酸的电解装置及电解方法，该电解装置包括设置有进酸口和出气口的盒体、位于盒体内的电极片组，该电极片组由复数个电极片间隔排列，其中电极片组中首尾极片上固定有引出盒体外部的电极导电端，在电解装置内电解产生的氯气通过出气口排出与水溶液混合得到次氯酸水溶液。该电解方法中采用盐酸溶液为电解液，电极片使用金属钛镀铂金的材料，电解产生的氯气。本发明采用了电极片组，这些电极片间隔排列，其中首尾的电极片分别与外部的电源的正负极连接，排列在中间的电极片不直接接电，而是通过电解液中的弱电流参与电解反应。本发明的电解装置可在较小体积下产生足够量的氯气，并与水反应可得到具有消毒作用的次氯酸水。

Description

一种制备次氯酸的电解装置及电解方法

技术领域：

本发明涉及消毒设备技术领域，特指一种用于制备次氯酸的电解装置及电解方法。

背景技术：

次氯酸的化学式HClO，结构式H－O－Cl，仅存在于溶液中，稀溶液无色。次氯酸是很弱的酸，但是有很强的氧化性和漂白作用，所以次氯酸水可作为杀菌的消毒水。经过研究，次氯酸水的杀菌速度快、效果好，并且具有很强的除臭力。同时次氯酸水对人和动物具有较高的安全性，其与有机物反应后或遇紫外线照射后就会分解，无残留物产生，对环境无负荷。

基于次氯酸的杀菌效果，并且次氯酸价格便宜，所以在医疗机构、食品加工企业中均会使用次氯酸酸进行消毒、杀菌。在日本以及我国台湾地区，已经有推出市场的家庭用的次氯酸水消毒设备。常规的次氯酸水通过次氯酸钠或者次氯酸钙与水混合得到，但是这种制备的方式不能直接适用于日常的消毒杀菌。同时，这种方式使用起来不方便，无法实现即用即有。所以目前的次氯酸水制备设备多采用电解方式。

次氯酸水的电解方式是采用含Cl的溶液作为电解液，通过电解产生次氯酸水溶液。但是目前的次氯酸水制备设备中的电解装置存在以下不足：

1、电解过程中无法产生足够的次氯酸，导致次氯酸水的浓度不够，pH值无法控制在一个合理的范围内。

2、目前的电解过程不论是采用有隔膜的或者无隔膜，其电解过程均存在难以控制，并且如果要产生pH值在合理范围的次氯酸水，电解装置的容腔通常需要足够大，这样也造成了整个设备的体积较大。

本发明人经过多年的研究和实验，提出了以下方案。

发明内容：

本发明所要解决的第一个技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种使用方便、安全、并且适用于家庭、企业的制备次氯酸的电解装置。

本发明所要解决的第二个技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种制备次氯酸的电解方法。

为了解决上述第一个技术问题，本发明采用了下述技术方案：该电解装置包括：设置有进酸口和出气口的盒体、位于盒体内的电极片组，该电极片组由复数个电极片间隔排列，其中电极片组中首尾极片上固定有引出盒体外部的电极导电端，在电解装置内电解产生的氯气通过出气口排出与水溶液混合得到次氯酸水溶液。

进一步而言，上述技术方案中，所述电极片通过垫片定位，通过垫片令两电极片之间形成间隙。

进一步而言，上述技术方案中，所述垫片中间开设有中孔，沿中孔的边缘形成有卡槽，所述的电极片通过卡槽内嵌在垫片的中孔处。

进一步而言，上述技术方案中，所述的垫片的造型与盒体内腔的横截面相同，在垫片的前表面开设有与中孔连通的沟槽，于沟槽中开设有贯穿垫片的通孔。

进一步而言，上述技术方案中，所述的垫片前表面设置有卡槽，垫片的后表面对应卡槽的位置设置有卡凸，垫片之间通过卡槽与卡凸的配合实现定位。

进一步而言，上述技术方案中，所述的盒体包括：通过固定螺钉紧固的前盒体和后盒体，所述的进酸口设置于前盒体下部，所述的出气口设置于后盒体上部，所述的前盒体和后盒体的端面上开设有供电极导电端伸出的通孔。

进一步而言，上述技术方案中，所述的前盒体内端面设置有与电极片对应的卡位、与垫片上卡槽配合的盒体卡凸、以及与进酸口连通进酸孔；所述的后盒体内端面设置有与垫片卡凸配合的盒体卡槽以及与出气口连通的出气孔。

进一步而言，上述技术方案中，所述前盒体具有构成盒体主体的容腔，所述的后盒体盖设于前盒体的端口处，所述的前盒体开口的边缘设置有环形槽，所述的后盒体对应环形槽的位置设置有环形凸起，环形凸起与环形槽相互配合，并且在二者之间设置有密封圈。

为了解决上述第二个技术问题，本发明采用了下述技术方案：该制备次氯酸的电解方法中采用盐酸溶液为电解液，电极片使用金属钛镀铂金的材料，电解液以及电极片被封装在一个盒体内，该电解方法中采用了复数个间隔排列的电极片组，其中排列在首尾的电极片连接电源的正负极连接，盐酸溶液由靠近排列在首位的电极片端进入，顺序流经两电极片之间的间隙，电解产生的氯气通过靠近排列在尾部的电极片一端排出，并混合溶解在外部的供水中，形成次氯酸水溶液。

进一步而言，上述技术方案中，电极片通过垫片被隔离开，垫片相互叠加并放置在于其造型对应的盒体的腔体中，在垫片上开设有供盐酸溶液和气体流通的通孔。

本发明的原理为：本发明使用盐酸作为电解液，电极片使用金属钛镀铂金的材料。本发明电解装置采用的是无隔膜电解方式，同时与现有电解装置最大的区别在于：本发明的电极片采用了电极片组，这些电极片组间隔排列，其中首尾的电极片分别与外部的电源的正负极连接，排列在中间的电极片不直接接电，而是通过电解液中的弱电流参与电解反应。本发明的电解装置可在较小体积下产生足够量的氯气，并与水反应可得到具有消毒作用的次氯酸水。

综上所述，与现有的电解设备相比，本发明具有结构简单，使用安全，并且可以持续得到符合要求的次氯酸水。同时，本发明可实现即用即有，使用非常方便，可广泛适用于医疗机构、食品加工企业等卫生要求较高的场所，也可适用于学校等人员密集的场所。

附图说明：

图1是本发明电解装置的立体图；

图2是本发明电解装置的立体分解图；

图3是本发明电解装置的另一视角的立体分解图；

图4是本发明电解装置中垫片的立体图

图5是本发明电解装置中垫片另一视角的立体图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。

本发明为一种用于制备次氯酸的电解装置，通过该电解装置产生用于生产次氯酸的氯气。

见图1-5所示，电解装置3为设置有进酸口301和出气口302的盒体30，盒体30内部设置有电极片31。所述的电解装置3包括：设置有进酸口301和出气口302的盒体30、位于盒体30内的电极片组，该电极片组由复数个电极片31 间隔排列，其中电极片组中首、尾电极片31A、31B上固定有引出盒体30外部的电极导电端311。

所述的盒体30包括：通过固定螺钉紧固的前盒体303和后盒体304，所述的进酸口301设置于前盒体303下部，所述的出气口302设置于后盒体304上部，所述的前盒体303和后盒体304的端面上开设有供电极导电端311伸出的通孔。

所述前盒体303具有构成盒体30主体的容腔，所述的后盒体304盖设于前盒体303的端口处，所述的前盒体303开口的边缘设置有环形槽3031，所述的，后盒体304对应环形槽3031的位置设置有环形凸起3041，环形凸起3041与环形槽3031相互配合，并且在二者之间设置有密封圈。通过这种结构，盒体30可以形成一个密闭的空间。

所述盒体30内部设置有均匀间隔排列的电极片组，除了排列在首部的电极片31A，其他的电极片均通过垫片定位，并通过垫片32令两电极片31之间形成间隙。

所述垫片32中间开设有中孔321，垫片32的后端面沿中孔321的边缘形成有卡槽320，所述的电极片31通过卡槽320内嵌在垫片32的中孔321处。所述的垫片32的造型与盒体30内腔的横截面相同。在垫片32的前表面开设有与中孔321连通的沟槽322，于沟槽322中开设有贯穿垫片32的通孔323。

所述的垫片32前表面设置有卡槽324，垫片32的后表面对应卡槽324的位置设置有卡凸325，垫片32之间通过卡槽324与卡凸325的配合实现定位。所有垫片32组合后的高度与盒体30的腔体深度对应，从而依靠盒体30前盒体303 和后盒体304的夹紧下降垫片32以及通过垫片32定位的电极片31进行固定。

为了与垫片32配合，在前盒体303内端面设置有与排列首位的电极片31A 对应的卡位3032、与垫片32上卡槽324配合的盒体卡凸3034、以及与进酸口 301连通进酸孔3033；所述的后盒体304内端面设置有与垫片卡凸325配合的盒体卡槽3042以及与出气口302连通的出气孔3043。

组装时该电解装置3时，首先将排列在首位、并具有电极导电端311的电极片31A放置在前盒体303内对应的卡位3032内，并将该电极片31的电极导电段 311由前盒体303中心的通孔伸出，为了防止盐酸溶液泄漏，电极导电段311与前盒体303中心的通孔结合处设置有密封胶圈。接着其他的电极片31分别与一个垫片32配合，每个电极片32通过垫片32的卡槽320定位限定。例如，本发明的实施例中，盒体30内腔横截面呈圆形，所以垫片32就形成一个铜钱造型，其圆形外缘与盒体30内腔配合，中间开设的方形中孔321略小于方形的电极片31，该中孔321用于显露电极片31。当所有的内嵌了电极片31的垫片放置到前盒体303构成的腔体中，最后将后盒体304盖设在前盒体303的端口处，并令排列在尾部的垫片32的卡凸325与后盒体304内端面的盒体卡槽3042对应。从而实现对对整个垫片32的定位。

本发明的电解方法中采用盐酸溶液为电解液，电极片使用金属钛镀铂金的材料，电解液以及电极片被封装在盒体30内，采用了复数个间隔排列的电极片组，其中排列在首尾的电极片31A、31B连接电源的正负极连接，盐酸溶液由靠近排列在首位的电极片31A端进入，顺序流经两电极片之间的间隙，电解产生的氯气通过靠近排列在尾部的电极片31B端排出，并混合、溶解在外部的供水中，形成次氯酸水溶液。以下具体说明本发明的电解过程：

本发明工作时，将盐酸溶液泵入电解装置3中，盐酸溶液由进液口301进入，并经过前盒体303上开设的进酸孔3033进入到盒体30内，并进入排列在首位的电极片31A与排列在第二位的电极片31之间的间隙，然后通过内嵌排列在第二位电极片31的垫片32(即排列在首位的垫片)上开设的沟槽322以及沟槽322 内开设的通孔323进入到后续电极片之间的间隙，如此不断的流经，直至抵达后盒体304的内端面。电解开始，通过加载在首尾电极片31A、31B的供电极导电端311上的电流，对电解装置3中的盐酸溶液开始进行电解反应。

电解装置电极片31采用了电极片组，这些电极片组间隔排列，其中首尾的电极片31A、31B分别与外部的电源的正负极连接，排列在中间的电极片不直接接电，而是通过电解液中的弱电流参与电解反应。电解产生的氯气和氢气将通过垫片32上开设的沟槽322以及沟槽322内开设的通孔323不断的向出气口302 方向运行，直至通过后盒体304上开设的出气孔3043后，由出气口302排出，并与通过供水进水通道输送的水进行混合、反应、产生次氯酸水溶液，最后由出水软管排出具有消毒、杀菌的次氯酸水溶液。

以下结合具体实施例对本发明进行进一步的说明。

本实施例中所使用的电极片为金属钛镀铂金的材料，即采用钛金属片上镀铂金层。当然，本发明中的电极片还可以采用烧结的方式形成铂铱电极片。铂金电极片或者铂铱电极片具有耐腐蚀、使用寿命长的优点。

本实施例中共使用了13片电极片31，并且每片电极片31的尺寸规格为： 52mm x52mm x 0.5mm。其使用寿命超过5000小时。

本实施例中电解槽中加载在首尾电极片31A、31B上的电流为：0.8A----1.3A。

本实施例中电解液所使用的稀盐酸的浓度可选择3-6％。

为了防止电解液的侵蚀，本实施例中盒体30以及盒体30内的垫片32采用 PVDF(聚偏氟乙烯)。

本发明的电解反应原理为：

1、阳极反应：2CI-→CI2↑+2e-

2、阴极反应：2H2O+2e-→H2↑+2OH-

3、输出溶液中的反应：CI2+H2O＝HOCI+HCI

最终输出的溶液有效成分为HOCL(次氯酸)，通过次氯酸的强氧化性进行消毒、杀菌。

工作时，每小时本实施例可产生2.2L/h----4.3L/h的次氯酸消毒溶液，其中该消毒溶液的PH值范围：5---6.5PH，有效氯浓度的PPM值范围：10----35ppm。

当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (7)

1.一种制备次氯酸的电解装置，该电解装置(3)包括：设置有进酸口(301)和出气口(302)的盒体(30)、位于盒体(30)内的电极片组，该电极片组由复数个电极片(31)间隔排列，其中电极片组中首尾极片(31A、31B)上固定有引出盒体(30)外部的电极导电端(311)，在电解装置(3)内电解产生的氯气通过出气口(302)排出与水溶液混合得到次氯酸水溶液；

所述电极片(31)通过垫片(32)定位，即通过垫片(32)令两电极片(31)之间形成间隙；

所述垫片(32)中间开设有中孔(321)，沿中孔(321)的边缘形成有卡槽(320)，所述的电极片(31)通过卡槽(320)内嵌在垫片(32)的中孔(321)处。

2.根据权利要求1所述的一种制备次氯酸的电解装置，其特征在于：所述垫片(32)的造型与盒体(30)内腔的横截面相同，在垫片(32)的前表面开设有与中孔(321)连通的沟槽(322)，于沟槽(322)中开设有贯穿垫片(32)的通孔(323)。

3.根据权利要求2所述的一种制备次氯酸的电解装置，其特征在于：所述的垫片(32)前表面设置有卡槽(324)，垫片(32)的后表面对应卡槽(324)的位置设置有卡凸(325)，垫片(32)之间通过卡槽(324)与卡凸(325)的配合实现定位。

4.根据权利要求3所述的一种制备次氯酸的电解装置，其特征在于：所述的盒体(30)包括：通过固定螺钉紧固的前盒体(303)和后盒体(304)，所述的进酸口(301)设置于前盒体(303)下部，所述的出气口(302)设置于后盒体(304)上部，所述的前盒体(303)和后盒体(304)的端面上开设有供电极导电端(311)伸出的通孔。

5.根据权利要求4所述的一种制备次氯酸的电解装置，其特征在于：所述的前盒体(303)内端面设置有与电极片(31)对应的卡位(3032)、与垫片(32)上卡槽(324)配合的盒体卡凸(3034)、以及与进酸口(301)连通进酸孔(3033)；所述的后盒体(304)内端面设置有与垫片卡凸(325)配合的盒体卡槽(3042)以及与出气口(302)连通的出气孔(3043)。

6.根据权利要求5所述的一种制备次氯酸的电解装置，其特征在于：所述前盒体(303)具有构成盒体(30)主体的容腔，所述的后盒体(304)盖设于前盒体(303)的端口处，所述的前盒体(303)开口的边缘设置有环形槽(3031)，所述的后盒体(304)对应环形槽(3031)的位置设置有环形凸起(3041)，环形凸起(3041)与环形槽(3031)相互配合，并且在二者之间设置有密封圈。

7.一种制备次氯酸的电解方法，该电解方法中采用盐酸溶液为电解液，电极片使用金属钛镀铂金的材料，电解液以及电极片被封装在一个盒体(30)内，其特征在于：该电解方法中采用了复数个间隔排列的电极片组，其中排列在首尾的电极片(31A、31B)连接电源的正负极连接，盐酸溶液由靠近排列在首位的电极片(31A)端进入，顺序流经两电极片之间的间隙，电解产生的氯气通过靠近排列在尾部的电极片(31B)端排出，并混合、溶解在外部的供水中，形成次氯酸水溶液；

电极片通过垫片(32)被隔离开，垫片(32)相互叠加并放置在于其造型对应的盒体(30)的腔体中，在垫片(32)上开设有供盐酸溶液和气体流通的通孔；

所述垫片(32)中间开设有中孔(321)，沿中孔(321)的边缘形成有卡槽(320)，所述的电极片(31)通过卡槽(320)内嵌在垫片(32)的中孔(321)处。