用于生产洗涤剂和消毒剂液体的方法和电解槽技术

本发明专利技术提供电解槽，更准确地说，提供用于生产消毒液和洗涤剂的电解槽，该槽具有圆柱形管状构造，并且其中阴极和阳极相对于彼此同轴布置，并且其中阳极具有锥行形状。本发明专利技术还提供了上述电解槽用于生产上述消毒剂和洗涤剂液体的操作方法。

Method and electrolyzer for production of detergent and disinfectant liquids

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产洗涤剂和消毒剂液体的方法和电解槽
本专利技术涉及电解槽，更准确地说，涉及用于生产消毒剂和洗涤剂液体的电解槽，该电解槽包括与阴极同轴的锥形阳极。本专利技术还涉及上述电解槽用于生产上述消毒剂和洗涤剂液体的操作方法。
技术介绍
迄今为止，已知许多技术用于生产针对生产化学溶液的工厂的电解槽。例如，在水以及有机和无机液体的消毒和灭菌领域中已经存在同轴电化学槽，其可以从氯化钠水溶液开始实现消毒液和洗涤剂的生产。消毒剂液体可用于需要对空气、有机和/或无机液体以及物体进行消毒的所有应用中。洗涤剂液体也可用作脱脂剂。一般来说，电解槽由三个同轴圆柱体组成：-具有最大直径的阳极；-直径较小阴极，和-具有中间直径并且置于上述两个电极之间的膜。对上述装置进行组装并配备有一系列机械和电气组件，这些组件保证了部件的机械紧固，和工艺流体的压力密封，以及对电极的供电。所述槽必须用直流电供电和具有由氯化钠水溶液组成的工艺流体，所述氯化钠水溶液从入口管线液压进入阳极和中间膜。所述水溶液中含有的氯化钠分子通过电解分离，并释放氯和钠。更确切地说：1.钠通过陶瓷膜并在阴极和膜之间的液压管线中产生洗涤剂液体。这条管线供应有水；和2.氯不通过膜并保留在生产消毒液的溶液中至相应的输出管线。在操作期间，电极以直流电操作并且由于焦耳效应而产生热能，其必须通过水或空气冷却系统充分地处理，以避免组件过度过热而导致破损。阳极经受高直流通过，随着时间的推移，由于电荷的存在，倾向于在接触工艺流体的内表面上引起化学氧化和蚀刻，这导致构成阳极的金属厚度的逐渐减薄。为了克服导致性能降低的阳极劣化、具有潜在微裂纹的结构弱化和液压泄漏的这些缺点，阳极的内表面被贵金属混合物构成的衬底(所谓的“涂层”)覆盖，这保护了制成阳极的金属，并避免了上述现象的发生。然而，已经发现，当前市场上如此制造的电解槽在相同槽的结构设计中具有一系列关键和内在限制，这在操作、安装和/或维护步骤期间导致严重的可靠性和性能限制。例如，美国专利号8,795,483B2公开了一种同轴圆柱形电解槽，其具有由金属圆柱体构成的阳极，其中在其两端连接有两个塑料头部，所述头部通过在塑料体本身中获得的螺纹拧紧。这种结构方案的缺点在于螺纹座中材料的结构限制。其在头部形成裂缝之后，导致损害整个槽运行的液压泄漏。此外，这种结构布置的另一个缺点在于，液压密封件由塑料头部中形成的座中的正常O形环组成，并由阳极端压紧。因此，利用这种结构布置，在密封件的损害之后密封件的最佳压紧不能得到保证并且发生工艺液体的泄漏，这可能引起未被涂层保护的金属材料外侧的腐蚀。此外，从美国专利US7,374,645B2中已知一种圆柱形同轴电解槽，其提供了部件之间的连接通过头部在阳极内的穿透和橡胶密封件的插入来实现。这种结构布置的缺点在于，不能保证对液体的最佳密封，并且由于疲劳、高温和金属腐蚀引起的机械应力会对塑料材料造成损坏。在文献中US7897023B2描述了一种从碱金属或碱金属氯化物水溶液的电解开始生产气态电解质产品如氯和氧的方法，并且用于水净化和消毒过程以及用于某些化学产品的电化学生产。根据该方法，提供了一种同轴电解槽，其具有带有外部热交换器的槽冷却系统。这种结构布置在所需的额外液压连接、构造和冷却流体再循环回路的维护方面显示出一些缺点。另一方面，文献US9340883B2公开了一种从各种浓度的电解质水溶液开始生产广泛用于医学、生物学和生态学的消毒剂的电解方法。这种生产方法和相关的电解槽的缺点是不能保证充分处理产生的热量，这也是由于隔膜、阳极室和阳极本身的低导热所致，这对整个电解槽来说是危急的。文献US20130146473A1公开了一种用于生产具有清洁和消毒性能的氢氧化钠(NaOH)稀溶液和次氯酸(HClO)稀溶液的电解方法。该方法涉及使用配备有三个腔室的同轴电解槽。根据该文献，该方法包括将氯化钠或氯化钾水溶液再循环到圆柱形电解槽的中心室中，以及将软化过滤水供应到阴极室和阳极室中。该方法有以下几个缺点：-在电学方面，存在由两个膜决定的双电阻，这使得由电解槽施加的电场不均匀且不一致，伴随着能量消耗的增加和电解质量的劣化；-由于双隔膜的存在使得隔热加倍，并且处理产生的热量的效率恶化；-由于电解槽中存在三个腔室，因此组件的阻碍更大并且所需的液压连接增加。另一个缺点是没有槽冷却系统。本专利技术的目的是通过提供同轴电解槽来解决现有技术的上述缺点/问题，其中阴极具有圆柱形状，而阳极具有锥行形状。本专利技术的另一个目的是通过提供用于生产具有非常低或没有盐残留的消毒剂和洗涤剂水溶液的方法，以及通过使用具有电极液体冷却系统的隔膜同轴电解槽来解决现有技术的上述缺点/问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种同轴电解槽，包括阳极、阴极、膜、两个头、封闭装置、垫圈和螺钉，其可以在不使用工具的情况下组装，并且其中所述阳极具有锥行形状。一旦所述电解槽由直流电供电，它允许从含有氯化钠的水溶液开始生产消毒和/或洗涤剂液体。此外，本专利技术提供一种在电解槽中生产具有消毒剂和洗涤剂性质的稀氢氧化钠(NaOH)和/或稀次氯酸(HClO)水溶液的方法。因此，本专利技术提供基本上根据所附权利要求的电解槽和生产方法。具体实施方式现在将详细描述用于生产消毒和洗涤液的电解槽的两个优选实施方案，所述电解槽包括与阴极同轴的锥形阳极，并且根据本专利技术参考下述附图通过非限制性实例给出，其中：图1是根据其第一实施方式的本专利技术的槽的透视图；图2A是描述图1的电解槽的正视图；图2B是图2A的槽沿线AA截取的纵向剖视图；图3A是图1的槽的阴极圆柱体的纵向剖视图；图3B是图1的槽的阳极体的纵向剖视图；图3C是图1的槽的接头(集管(header))的纵向剖视图；图4A至4C是说明本专利技术的槽的第二实施方式的视图；和图5是涉及本专利技术生产方法的不同步骤的功能示意图。现在参考附图，此处将说明根据本专利技术的电解槽的布置和操作。现在参考图1、2B和3B，所述槽具有基本上圆柱形的主体1，其以同轴布置的方式包括阴极4、膜6和阳极3，并且其中两个头部2分别在其端部提供。如图2B和3B所示，所述槽1包括由具有锥形(圆锥的)形状的管状构件构成的阳极3。更确切地说，所述阳极3具有中心圆柱体，其端部30的形状类似于截头圆锥形部分并与中心体连接。已经研究、开发和优化了锥形端部30的形状因素和开口角度，以避免与同轴电解槽的典型几何形状相关的一系列问题。如图2B所示，由于阳极3的端部30的锥行形状，实现了以下技术方案：-头部2具有平行于端部30的连接表面20和垫圈21；-阳极3和端头2之间的连接仅通过压力接触而无需螺纹来获得；-在所述槽1内部，在阳极3和阴极4之间存在双液体冷却系统(图2B)，其通过每个头部2上的管件(fittings)22连接至外部冷却回路(外部回路未在图中示出)；-反应器(即发生化学反应的体积)具有恒定面积的液压部分；-这里提供自动记录/调整安装系统；-头部2的成形允许根据不同的定向进行安装；和-由于存在啮合于所述阴极4的螺纹部分上的环形螺母5(图2B)，手动拧紧/关闭所述槽1，向前推进所述螺母5促使所述槽1的所有组件处于抵靠布置和接触彼此紧固至止挡(stop)。而且，如图2B和3B所示，根据本专利技术，阳极3由单件制成并且没有焊接。锥形阳极3采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电解槽(1)，其具有相对于纵轴的管状形状，并且包括以同轴布置方式且从中心向外开始的阴极(4)、膜(6)、阳极(3)和布置在所述槽(1)端部的两个端头(2)，所述端头(2)包括液压连接件(22)，特征在于：它包括封闭装置(5,50)，所述封闭装置(5,50)与所述阴极(4)、所述膜(6)、所述阳极(3)和所述两个端头(2)配合以相互紧固和密封，并且其中所述阳极(3)包括锥形装置(30)，所述锥形装置(30)适于与所述端头(2)的相应接口装置(20)配合，以获得所述电解槽(1)的密封。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.16 IT 102016000127542;2017.06.27 IT 1020171.电解槽(1)，其具有相对于纵轴的管状形状，并且包括以同轴布置方式且从中心向外开始的阴极(4)、膜(6)、阳极(3)和布置在所述槽(1)端部的两个端头(2)，所述端头(2)包括液压连接件(22)，特征在于：它包括封闭装置(5,50)，所述封闭装置(5,50)与所述阴极(4)、所述膜(6)、所述阳极(3)和所述两个端头(2)配合以相互紧固和密封，并且其中所述阳极(3)包括锥形装置(30)，所述锥形装置(30)适于与所述端头(2)的相应接口装置(20)配合，以获得所述电解槽(1)的密封。2.根据前述权利要求所述的具有管状形状的电解槽(1)，其中所述阳极(3)包括圆柱形中心体和与所述中心体一体地连接的截头圆锥形端部(30)。3.根据权利要求2所述的具有管状形状的电解槽(1)，其中所述端头(2)的接口装置包括连接表面(20)和密封装置(21)，该布置使得在所述槽(1)的组装之后，所述连接表面(20)平行于所述端部(30)。4.根据权利要求1或2或3所述的具有管状形状的电解槽(1)，其中所述封闭装置包括同轴安装在所述阴极(4)上的环形螺母(5)和扁平构件(50)，且所述环形螺母(5)与所述阴极(4)的螺纹部分啮合，该布置使得所述环形螺母(5)每向前一步对应于所述槽(1)的所有组件的抵靠推力并因此在所述槽(1)的阳极(3)和端头(2)和阴极(4)之间通过彼此的压力接触形成液压密封。5.根据前述权利要求中任一项所述的具有管状形状的电解槽(1)，其中阳极(3)和端头(2)之间的功能连接仅通过压力接触而无需进一步的阻塞装置来实现。6.根据前述权利要求中任一项所述的具有管状形状的电解槽(1)，其中所述阴极(4)由具有液压密封的管状体组成，其中使冷却流体在其内部从所述管状体的一端流到相对端并且通过连接管件(40)，所述管件与所述阴极(4)成一体。7.根据前述权利要求中任一项所述的具有管状形状的电解槽(1)，其中所述阳极(3)具有安装在所述阳极(3)外表面上的外圆柱形套筒(31)，该布置使得所述阳极(3)和所述套筒(31)之间的冷却流体可以循环通过集成在所述套筒(32)上的管件(32)。8.根据前述权利要求中任一项所述的具有管状形状的电解槽(1)，其中所述端头(2)是对称的并且可以相对于所述槽(1)的纵轴旋转360°并且具有所述液压连接件(22)的自由定向。9.通过包括阴极室(240)和阳极室(230)的电解槽(1)生产消毒剂和洗涤剂水溶液的方法，特征在于：它包括下述步骤：-在所述阴极的冷却室(200)和阳极冷却室(800)中供应软化水；-通过注射器装置(330)混合来自所述阴极的冷却室(200)和所述阳极的冷却室(800)的水与来自所述阳极室(230)的次氯酸、氯气和氧的水溶液；和-从所述混合步骤形成预定的稀水溶液。10.根据前述权利要求所述的生产消毒剂和洗涤剂水溶液的方法，进一步包括向所述阳极室(230)供应预定混合物的步骤，所述混合物通过各自的计量泵(290,320)分别供应软化水和氯化钾(KC1)或氯化钠(NaCl)的饱和水溶液获得。11.根据权利要求9或10所述的生产消毒剂和洗涤剂水溶液的方法，进一步包括向所述阴极室(240)供给预定混合物的步骤，所述预定混合物通过各自的计量泵(300,301)分别供应软化水和氯化钾(KC1)或氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊戈尔·布特，
申请(专利权)人：马里奥·皮卡，伊戈尔·布特，
类型：发明
国别省市：意大利,IT