本发明专利技术所述的电化学法制备酸碱水的装置，包括电解槽体、电极、供电装置；其中，所述电极包括阳极体、以及阴极体，所述阳极体由基体、以及基体涂覆层构成，阴极体仅由基体构成，所述阳极体与阴极体之间设有微渗透膜。本发明专利技术所述的工艺方法，包括：S1.注入电解溶液；S2.启动供电装置；S3.导出电解溶液。本发明专利技术在所述步骤S3之前，加入NaCl溶液即可制备消毒水。本发明专利技术改变传统思维惯式，用微渗透膜代替离子膜，无需倒极，提高了电极的使用寿命，具有操作简单、方便、资源节约利用充分的优势。本发明专利技术既可以制备酸碱水，同时又可以制备消毒水，巧妙的利用电化学反应机理，工艺步骤简单、产出的酸碱水和消毒水均具有很大的实用价值。
【技术实现步骤摘要】
一种可降低成本的电化学法制备酸碱水的装置及工艺
本专利技术涉及电化学制备酸碱水
，更具体地，涉及一种可降低成本的电化学法制备酸碱水的装置及工艺，在此基础上，还涉及一种制备次氯酸消毒水的装置。
技术介绍
随着社会发展，人民生活水平的提高，对日常生活用水的质量有着更高的要求。通常，如图1所示，传统制备酸碱水的装置包括电解槽、阳极、阴极、以及离子膜。为了使阳极具有活性，阳极的结构为以钛金属作基体，在基体表面镀上铂，或者涂覆上铂族金属(钌、铱、钯)氧化物。通过在阳极和阴极之间设置仅容某种特定离子通过的离子膜，进行离子交换以产生酸碱水。由于离子膜在使用过程中沉积水合离子，会造成离子膜的堵塞。为了避免离子膜的堵塞，采用交换阳极和阴极的方法，即倒极，反向电离产生酸碱水，产生冲击力以导通沉积离子。由于需要倒极，阳极转变成阴极，而阴极转变成阳极，所以，传统的装置不仅需要阳极涂铂(或铂族金属)，也需要阴极涂铂(或铂族金属)。一方面，我国是铂系金属资源缺乏的国家，本国产量不能满足生产需求，需要从国外进口才能满足实际用量；另一方面，在装置中使用了离子膜，由于国内离子膜的生产技术与国外还存在着差距，许多高端产品还需要使用进口的离子膜，其中以美国杜邦公司生产的离子膜质量较佳，其价格被国外供货商人为抬高，每平方米离子膜的价格高达一万元以上，这两方面正阻碍着酸碱水制备装置产品的推广使用。更为关键的是，即使抛开上述价格高的问题，现有装置仍存在电极寿命受损、无法充分利用电极、发挥不出应有的材料价值的问题。如MasatsuguMotimitsu，RyuichiOtogolwa，MorioMatsunaga(ElectrochemicaActa40(2000)401-406)等人，对钛基二氧化铱、五氧化二钽涂层的阳极倒极运行做了研究，其结果显示当该电极材料在硫酸钠和硫酸混合溶液中，作为阳极以每平方米10000安培的超高电流密度运行，其工作寿命可达7000小时以上。而作为阴极以每平方米500安培的电流运行，其工作寿命不到200小时。从该结果可以发现，采用倒极之后阴极和阳极交换，将极大的影响电极的使用寿命，无疑使得装置成本更加高昂。因此，为了降低酸碱水制备装置的成本、节约贵重金属资源、减少高端离子膜的进口使用，并且提高装置的使用寿命，亟待改进现有制备酸碱水的装置及工艺。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于针对上述缺陷和不足，提供一种成本低、节约贵重金属、离子膜依赖性降低的、使用寿命长久的、无需倒极的电化学法制备酸碱水的装置。本专利技术的另一个目的在于，提供一种电解效率高、结构紧凑、节约型的电化学法制备酸碱水的装置。本专利技术的另一个目的在于，提供一种电化学法制备酸碱水的工艺方法。本专利技术的再一个目的在于，提供一种既可以制备酸碱水，同时还能够产生消毒水的工艺方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的具体技术方案为：本专利技术所述的电化学法制备酸碱水的装置，包括电解槽体、用于电解的电极、以及为电极提供电能的直流供电装置；其中，所述电极包括阳极体、以及阴极体，所述阳极体由基体、以及基体涂覆层构成，阴极体仅由基体构成，并且，所述阳极体与阴极体之间设有既可以导通离子，又可以微渗透溶液的微渗透膜。本专利技术中涉及的工作原理包括以下反应：阴极反应2H2O+2e→2OH-+H2↑(1)阳极反应2H2O-4e→4H++O2↑(2)目前市场上出售的电化学制备酸碱水的装置，其阴极和阳极均使用铂族贵金属化合物进行活化涂覆，目的是为了防止堵塞离子膜，用倒换电极的办法来维持电路的导通。这是因为虽然许多细微粒子本身不带电荷，但在水溶液中水是具有极性的分子，在电场的作用下会由于水合作用生成水合离子而使得细微粒子在外层具有电荷，迁移产生动态电位，称为ζ电位，从而引起膜的堵塞，为了保持电路导通，所以采取倒极的工艺。根据MasatsuguMotimitsu，RyuichiOtogolwa，MorioMatsunaga等人的研究可知，倒换电极后，电极的使用寿命将大大降低，并没有充分发挥电极的价值。本专利的目的是克服倒极引起电极寿命下降，成本上升的缺点。本专利技术中采用既可以导通离子，又可以微渗透溶液的微渗透膜替换仅允许离子通过的离子膜，相对于离子膜来讲，通畅性提高，避免了水合离子堆积引起的堵塞，进而不需要采用倒极的方式保证电路畅通的工作方式，极大的提高了电极的使用寿命。传统技术的改进往往陷入在以离子膜为基础的思维惯式，其研究方向，同样是如何优化倒极工艺，减少装置的损伤，提高使用寿命。而采用允许离子和一些其他稍大体积的粒子通过的微渗透膜用于电解酸碱水的技术方案，跳出了传统的思维惯式，具有极大的创新。本专利技术所述的电解效率高、结构紧凑、节约型的电化学法制备酸碱水的装置中，所述阳极体与微渗透膜的距离小于阴极体与微渗透膜的距离。传统技术中因需要倒极操作，所以需要将电极与离子膜的距离设置为等距，以保证电极交换阴阳极后电解通路保持不变。而本专利技术不需要倒极操作，可以仅仅按需要将较长距离的电解通路设置在阴极体一侧，阳极体一侧的电解通路设置较短。这样的结构布局紧凑，缩短了阳极体一侧的电解通路，进而节省型材，制造所需要的材料较少。最重要的是，因为缩短电解通路，提高了电解效率，进一步地降低生产产品的成本。为了提高电解效率、以及节省电解槽体的制作耗材，所述阳极体与微渗透膜的距离小于阴极体与微渗透膜的距离。更进一步的，所述阳极体与微渗透膜的距离不超过2mm，所述阳极体与阴极体的间距不超过5mm。所述微渗透膜的厚度为0.5～0.8mm。为了方便导入和收集电解液，所述电解槽体包括内槽体、以及套设在内槽体上的外槽体；所述内槽体、以及外槽体上与微渗透膜的对应位置分别为阳极体、以及阴极体；所述阳极体与阴极体之间设有微渗透膜。所述阳极体与微渗透膜形成阳极区，所述阴极体与微渗透膜形成阴极区；所述外槽体设有与阴极区连通的电解溶液入口、以及阴极液出口，所述内槽体上设有阳极液流通孔、以及阳极液出口。为了增加阳极区的电解液流通能力，所述内槽体上还设有阳极液入口。为了方便加工，所述电解槽体的形状包括圆柱型、或棱柱型结构，其中电解槽体包括内槽体和外槽体。本专利技术中电解槽体的形状虽然在权利要求书中有明确列举出，但是，实际的电解槽体的形状包括但不限于上述形状，只要能够满足实际生产的需要，可以将电解槽体加工成其他形状，甚至是复杂形状。为了提高导通效果，所述微渗透膜包括微渗透性离子膜、或陶瓷渗透膜。为了保证电极免受腐蚀，所述基体为耐腐蚀不锈钢、纯钛、钛合金、或铌基体。为了方便加工，所述电极为柱型、板型、或网状电极。本专利技术中的电极除了上述几种形状外，还可以根据实际需求加工成其他形状，甚至是复杂形状。本专利技术所述的电化学法制备酸碱水的工艺方法，包括以下步骤：S1.向电解槽体内注入电解溶液；S2.启动直流供电装置为电极供电；S3.导出位于微渗透膜两侧的电解溶液。因为本专利技术改变传统本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电化学法制备酸碱水的装置，其特征在于：包括电解槽体(1)、用于电解的电极(2)、以及为电极(2)提供电能的直流供电装置(3)；其中，所述电极(2)包括阳极体(21)、以及阴极体(22)，所述阳极体(21)由基体(211)、以及基体涂覆层(212)构成，阴极体(22)仅由基体(211)构成，并且，所述阳极体(21)与阴极体(22)之间设有既可以导通离子，又可以微渗透溶液的微渗透膜(4)。/n
【技术特征摘要】
1.一种电化学法制备酸碱水的装置，其特征在于：包括电解槽体(1)、用于电解的电极(2)、以及为电极(2)提供电能的直流供电装置(3)；其中，所述电极(2)包括阳极体(21)、以及阴极体(22)，所述阳极体(21)由基体(211)、以及基体涂覆层(212)构成，阴极体(22)仅由基体(211)构成，并且，所述阳极体(21)与阴极体(22)之间设有既可以导通离子，又可以微渗透溶液的微渗透膜(4)。
2.根据权利要求1所述的电化学法制备酸碱水的装置，其特征在于：所述阳极体(21)与微渗透膜(4)的距离小于阴极体(22)与微渗透膜(4)的距离。
3.根据权利要求2所述的电化学法制备酸碱水的装置，其特征在于：所述阳极体(21)与微渗透膜(4)的距离不超过2mm，所述阳极体(21)与阴极体(22)的间距不超过5mm。
4.根据权利要求1所述的电化学法制备酸碱水的装置，其特征在于：所述电解槽体(1)包括内槽体(12)、以及套置在内槽体(1)上的外槽体(13)；所述内槽体(12)、以及外槽体(13)上与微渗透膜(4)的对应位置分别为阳极体(21)、以及阴极体(22)；所述阳极体(21)与阴极体(22)之间设有微渗透膜(4)。
5.根据权利要求4所述的电化学法制备酸碱水的装置，其特征在于：所述阳极体(21)、以...
【专利技术属性】
技术研发人员：李海涛，
申请(专利权)人：李幸，
类型：发明
国别省市：广东;44
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