一种复极式电解装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种复极式电解装置，所述电解装置包括两块端板(1)和两块端电极(2)，以及一个单组电还原装置(3)或串联在一起的多个单组电还原装置(3)；所述两块端板(1)分别设置在电解装置的两端，在端板(1)内侧设置端电极(2)，在两个端电极(2)之间为一个或多个单组电还原装置(3)；所述单组电还原装置(3)包括隔膜(5)以及由隔膜(5)隔开的两个单元槽(4)；所述单元槽(4)包括依次设置的双极板(6)、电解液导流框(7)和电极(8)，其中，电极(8)与隔膜(5)相邻。本实用新型专利技术的复极式电解装置具有操作方便、电解能耗低、节省空间等优点，可广泛应用于高价铁和四价钛的还原过程中。

A bipolar electrolysis device

The utility model discloses a bipolar electrolysis device, which comprises two end plates (1) and two end electrodes (2), and a single group electroreduction device (3) or a plurality of single group electroreduction devices (3) connected in series; the two end plates (1) are respectively arranged at two ends of the electrolysis device, and an end electrolysis is arranged inside the end plate (1). The electrode (2) comprises one or more single-group electroreduction devices (3) between two end electrodes (2); the single-group electroreduction device (3) comprises a diaphragm (5) and two cell grooves (4) separated by a diaphragm (5); the cell groove (4) comprises a bipolar plate (6), an electrolyte conduction frame (7) and an electrode (8) arranged in sequence, wherein the electrode (8) and the diaphragm (5) are in phase. Neighbour. The bipolar electrolysis device of the utility model has the advantages of convenient operation, low energy consumption and space saving, and can be widely used in the reduction process of high-valent iron and tetravalent titanium.

【技术实现步骤摘要】
一种复极式电解装置
本技术涉及电解装置的制造领域，特别涉及一种复极式电解装置，主要作为电解还原钛液中的高价铁和四价钛的装置。
技术介绍
钛白粉是性能优异的白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、油墨、橡胶、化学纤维和化妆品。颜料级钛白粉对其中杂质的含量有严格要求，特别是铁含量，一般要求窑下品中Fe2O3含量在50ppm以下。Fe3+在pH＝2的条件下即开始水解，而Fe2+水解的pH值要高得多。为了避免铁杂质对钛液水解的不良影响，以及方便后续漂洗工序中除铁，只要确保水解钛液中有Ti3+存在，就能确保铁杂质以Fe2+形式存在于钛液中(Fe2+不易水解)。在传统硫酸法钛白生产中，一般通过向钛液中添加铁粉或铁屑，或者利用铝粉还原法制备Ti3+。这种制备Ti3+的方法虽然简单，但对整个体系来说，不仅增加了杂质含量，也增加了后续除杂和水处理的工作量。电解还原法具有清洁、简单、高效等特点，被认为是代替铁粉还原的较优方案。电解还原装置是电解还原钛液中高价铁和四价钛核心装置，其结构的合理性直接关系到系统运行的可行性及可靠性。目前电解还原钛液中高价铁和四价钛装置均为单极式电解槽，存在结构复杂，不紧密，运行稳定性差，成本高，占地面积大等问题，且仅存在于实验室研究小电解槽阶段，未能放大，直接影响到电解系统的工业可实施性。
技术实现思路
针对现有装置存在的不足，本技术提供一种复极式电解装置，用于电解还原钛液中高价铁和四价钛，使用复极式电极，能够简化设备结构，减小占地面积，大幅降低运行成本，并且适于建造大型电解装置。为实现上述目的，本技术采用的的技术方案是：一种复极式电解装置，所述电解装置包括两块端板1和两块端电极2，以及一个单组电还原装置3或串联在一起的多个单组电还原装置3；所述两块端板1分别设置在电解装置的两端，在端板1内侧设置端电极2，在两个端电极2之间为一个或多个单组电还原装置3；所述单组电还原装置3包括隔膜5以及由隔膜5隔开的两个单元槽4；所述单元槽4包括依次设置的双极板6、电解液导流框7和电极8，其中，电极8与隔膜5相邻；当电解装置包括串联在一起的多个单组电还原装置3时，多个单组电还原装置的任两个相邻的单组电还原装置共用双极板；所述端板1上呈斜对角分布设置有电解液的进口9、出口10。优选地，所述电解装置中的各部件通过挤压方式密封安装形成电解装置。优选地，所述端板1的厚度为1-10cm，端板长度比单元槽长度长2-10cm，端板宽度比单元槽宽度宽2-10cm。优选地，所述端电极2的长度比电极8的长度长0-1cm，端电极2的宽度比电极8的宽度宽0-1cm。优选地，所述端电极2由高电导率的材料制成，其制作材料包括但不限于铜板、铝板或石墨板。优选地，所述电解液导流框7的厚度为0.1-10cm。优选地，所述端板1和电解液导流框7均由耐腐蚀强度好的绝缘材料制作，其制作材料包括但不限于PE、PVC、PVDF、PP或金属板衬塑料。优选地，所述双极板6由导电性良好且耐酸腐蚀的材料制成，其制作材料包括但不限于钛板、导电塑料板、石墨纸或石墨板。优选地，所述电极8由导电性良好、导电面积大且耐酸腐蚀的材料制成，其制作材料包括但不限于石墨毡、石墨纸或石墨板。优选地，所述隔膜5选用阴离子交换膜、阳离子交换膜、陶瓷膜或微孔膜。本技术所述的多个单组电还原装置串联组成的电解装置中，其组合方式为单组电还原装置3沿直线排成一列，左边一组单组电还原装置3靠右双极板与右边一组单组电还原装置3靠左双极板为共用双极板。本技术的优点在于：1.结构简单合理，装配方便快捷；2.电解槽中各部件易于加工，容易放大和实现工业化。附图说明图1为复极式电解装置的结构图；附图标记：1、端板；2、端电极；3、单组电还原装置；4、单元槽；5、隔膜；6、双极板；7、电解液导流框；8、电极；9、进口；10、出口。具体实施方式下面以附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。实施例1如图1所示，一种复极式电解装置，所述电解装置包括两块端板1和两块端电极2，以及一个单组电还原装置3或串联在一起的多个单组电还原装置3；所述两块端板1分别设置在电解装置的两端，在端板1内侧设置端电极2，在两个端电极2之间为一个或多个单组电还原装置3；所述单组电还原装置3包括隔膜5以及由隔膜5隔开的两个单元槽4；所述单元槽4包括依次设置的双极板6、电解液导流框7和电极8，其中，电极8与隔膜5相邻；当电解装置包括串联在一起的多个单组电还原装置3时，多个单组电还原装置的任两个相邻的单组电还原装置共用双极板；所述端板1上呈斜对角分布设置有电解液的进口9、出口10。所述电解装置中的各部件通过挤压方式密封安装形成电解装置。所述端板1的厚度为1-10cm，端板长度比单元槽长度长2-10cm，端板宽度比单元槽宽度宽2-10cm。所述端电极2的长度比电极8的长度长0-1cm，端电极2的宽度比电极8的宽度宽0-1cm。所述端电极2由高电导率的材料制成，其制作材料包括但不限于铜板、铝板或石墨板。所述电解液导流框7的厚度为0.1-10cm。所述端板1和电解液导流框7均由耐腐蚀强度好的绝缘材料制作，其制作材料包括但不限于PE、PVC、PVDF、PP或金属板衬塑料。所述双极板6由导电性良好且耐酸腐蚀的材料制成，其制作材料包括但不限于钛板、导电塑料板、石墨纸或石墨板。所述电极8由导电性良好、导电面积大且耐酸腐蚀的材料制成，其制作材料包括但不限于石墨毡、石墨纸或石墨板。所述隔膜5选用阴离子交换膜、阳离子交换膜、陶瓷膜或微孔膜。实施例2复极式电解装置如图1所示。端板为PE板，厚度为6cm，面积为30cm×20cm，端电极为紫铜板，大小与单元槽电极相同；整个电解还原装置中设置单电还原装置10个，电解液导流框用PE制成，导流框厚度为0.5cm，双极板为导电塑料板，电极为石墨毡，隔膜选用阳离子交换膜。制备的电解还原装置在500A/m2下运行100h，电还原效率达到95％以上，单槽电压小于2.0V。实施例3复极式电解装置如图1所示。端板为PP板，厚度为5cm，面积为60cm×40cm，端电极为铝板，大小与单元槽电极相同；整个电解还原装置中设置单电还原装置20个，电解液导流框用PP制成，导流框厚度为1cm，双极板为石墨纸，电极为石墨毡，隔膜选用阴离子交换膜。制备的电解还原装置在800A/m2下运行200h，电还原效率达到95％以上，单槽电压小于2.8V。实施例4复极式电解装置如图1所示。端板为不锈钢衬塑料板，厚度为8cm，面积为80cm×60cm，端电极为石墨板，长、宽分别比单元槽电极的长、宽大1cm；整个电解还原装置中设置单电还原装置16个，电解液导流框用PVC制成，导流框厚度为2cm，双极板为导电塑料板，电极为石墨，隔膜选用阳离子交换膜。制备的电解还原装置在300A/m2下运行100h，电还原效率达到93％以上单槽电压小于2.2V。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本技术的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本技术技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本技术的权利要求范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复极式电解装置，其特征在于，所述电解装置包括两块端板(1)和两块端电极(2)，以及一个单组电还原装置(3)或串联在一起的多个单组电还原装置(3)；所述两块端板(1)分别设置在电解装置的两端，在端板(1)内侧设置端电极(2)，在两个端电极(2)之间为一个或多个单组电还原装置(3)；所述单组电还原装置(3)包括隔膜(5)以及由隔膜(5)隔开的两个单元槽(4)；所述单元槽(4)包括依次设置的双极板(6)、电解液导流框(7)和电极(8)，其中，电极(8)与隔膜(5)相邻；当电解装置包括串联在一起的多个单组电还原装置(3)时，多个单组电还原装置的任两个相邻的单组电还原装置共用双极板；所述端板(1)上呈斜对角分布设置有电解液的进口(9)、出口(10)。

【技术特征摘要】
1.一种复极式电解装置，其特征在于，所述电解装置包括两块端板(1)和两块端电极(2)，以及一个单组电还原装置(3)或串联在一起的多个单组电还原装置(3)；所述两块端板(1)分别设置在电解装置的两端，在端板(1)内侧设置端电极(2)，在两个端电极(2)之间为一个或多个单组电还原装置(3)；所述单组电还原装置(3)包括隔膜(5)以及由隔膜(5)隔开的两个单元槽(4)；所述单元槽(4)包括依次设置的双极板(6)、电解液导流框(7)和电极(8)，其中，电极(8)与隔膜(5)相邻；当电解装置包括串联在一起的多个单组电还原装置(3)时，多个单组电还原装置的任两个相邻的单组电还原装置共用双极板；所述端板(1)上呈斜对角分布设置有电解液的进口(9)、出口(10)。2.根据权利要求1所述的一种复极式电解装置，其特征在于，所述电解装置中的各部件通过挤压方式密封安装形成电解装置。3.根据权利要求1所述的一种复极式电解装置，其特征在于，所述端板(1)的厚度为1-10cm，端板长度比单元槽长度长2-10cm，端板宽度比单元槽宽度宽2-10cm。4.根据权利要求1所述的一种复极式电解装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：余志辉，曲景奎，齐涛，李作成，马文，赵蓬勃，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，山东道恩钛业有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11