一种电解-微滤系统用于过氧化氢合成的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电解

【技术实现步骤摘要】
一种电解
‑
微滤系统用于过氧化氢合成的装置


[0001]本专利技术涉及电化学
，尤其涉及一种电解
‑
微滤系统用于过氧化氢合成的装置
。

技术介绍

[0002]过氧化氢
(H2O2)
是一种环境友好型的氧化剂和重要的化学原料
。
它被广泛应用在工业
、
医药
、
环境等方面
。
[0003]目前工业上生产过氧化氢主要是通过蒽醌法，这种方法能量要求高，会排放大量温室气体，并产生很多有机废料
。
燃料电池装置中通过电化学反应过程将反应物水
(H2O)
和氧气
(O2)
经过催化剂的作用下直接生产过氧化氢，而无需额外通入氢气
(H2)
绕过了
H2的危险，是一种有前景的替代途径
。
但是，在碱性介质中生产过氧化氢的稳定性较差，可以在碱中自发降解过氧化氢，极大地限制了其应用
。
[0004]因此，提出一种电解
‑
微滤系统用于过氧化氢合成的装置，来解决现有技术存在的困难，是本领域技术人员亟需解决的问题
。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种电解
‑
微滤系统用于过氧化氢合成的装置，将多孔钛基过滤器放置在阴极电极表面来实现，边界层中产生的氢氧根就可以通过氢氧根离子交换膜从外边界层进入多孔钛基过滤器的内室达到分离过氧化氢和氢氧根的效果，并通过碱液进料泵将氢氧根提取且在碱液循环泵的作用下浓缩；此时阳极电极附近扩散的氢离子被留在主体溶液中，也极大地避免了过氧化氢在碱中自发降解，同时产生的酸性过氧化氢溶液可作为消毒剂投入市政污水处理厂中，可以有效地去除水体中的溶解性有机物
。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种电解
‑
微滤系统用于过氧化氢合成的装置，包括电解系统
、
抽滤系统和循环系统；
[0008]抽滤系统位于电解系统的内部，用于将电解系统产生的过氧化氢溶液之外的氢氧根分离
、
提取和浓缩；
[0009]循环系统与电解系统连接，用于为电解系统循环氧气以及收集电解系统生成的过氧化氢溶液
。
[0010]上述的装置，可选的，电解系统包括电解槽和电源；
[0011]电解槽还包括第一阴极气室
、
第一气体扩散层
、
第二气体扩散层和第二阴极气室，电解槽上方设电解液排液口，下方设电解液进液口；
[0012]第一阴极气室上方设有第一氧气出口，下方设第一氧气进口，第一氧气出口和第一氧气进口同时与内循环系统相连通；
[0013]第一气体扩散层设置在第一阴极气室和第一阴极电极之间，用于氧气和电解液的阻隔；
[0014]第二阴极气室上方设有第二氧气出口，下方设第二氧气进口，第二氧气出口和第二氧气进口同时与内循环系统相连通；
[0015]第二气体扩散层设置在第二阴极电极和第二阴极气室之间，用于氧气和电解液的阻隔
。
[0016]上述的装置，可选的，抽滤系统包括第一多孔钛基过滤器
、
第一氢氧根交换膜
、
第一氢氧根排出管线
、
第二多孔钛基过滤器
、
第二氢氧根交换膜
、
第二氢氧根排出管线
、
碱液进料泵
、
碱储罐
、
碱液循环泵
、
第一碱液循环阀和第二碱液循环阀；
[0017]第一氢氧根交换膜位于第一多孔钛基过滤器内室；
[0018]第二氢氧根交换膜位于第二多孔钛基过滤器内室；
[0019]第一多孔钛基过滤器的出口通过第一氢氧根排出管线
、
第二氢氧根排出管线与碱液进料泵的进口相连接；
[0020]第二多孔钛基过滤器的出口通过第二氢氧根排出管线与碱液进料泵的进口相连接；
[0021]碱储罐的碱液出口与碱液循环泵的进口相连接；
[0022]碱液循环泵出口分别与第一碱液循环阀和第二碱液循环阀相连接
。
[0023]上述的装置，可选的，循环系统分为内循环系统和外循环系统；
[0024]内循环系统包括电解液排出管线
、
气液分离和净化元件
、
第一阴极气室供给管线
、
第二阴极气室供给管线；
[0025]电解液排出管线将电解液排液口排出的过氧化氢溶液和氧气的混合物排出，气液分离和净化元件将电解液排出管线中排出的过氧化氢溶液和氧气的混合物经气液分离并净化，气液分离和净化元件分离净化后得到的氧气经第一阴极气室供给管线
、
第二阴极气室供给管线分别循环到第一阴极气室氧气进口
、
第二阴极气室氧气进口；
[0026]外循环系统包括电解液储罐
、
电解液进口阀
、
电解液输送泵
、
电解液出口阀
、
电解液供给管线
、
过氧化氢供给管线
、
过氧化氢溶液泵
、
过氧化氢溶液进口阀
、
过氧化氢储罐；
[0027]过氧化氢供给管线将气液分离和净化元件分离净化后得到的过氧化氢溶液，通过过氧化氢溶液泵
、
过氧化氢溶液进口阀运输并收集至过氧化氢储罐；
[0028]上述的装置，可选的，电解液供给管线为电解系统供应电解液，电解液储罐的电解液出口通过电解液进口阀与电解液输送泵的进口相连接，电解液输送泵的出口与电解液出口阀和电解液进液口相连接，通过电解液供给管线将电解液从外循环系统输送到电解系统
。
[0029]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供了一种电解
‑
微滤系统用于过氧化氢合成的装置，具有以下有益效果：
1)
利用抽滤系统中的多孔钛基过滤器将电解系统在阴极电极表面产生的过氧化氢和氢氧根分离，其中氢氧根经氢氧根交换膜被收集到多孔钛基过滤器内室，而过氧化氢则被阻挡在多孔钛基过滤器外，由于氢氧根的缺失，导致阳极电极表面扩散来的氢离子无法被中和从而保留在主体溶液中形成酸性过氧化氢溶液，有效降低了过氧化氢在碱性条件下稳定性问题；
2)
电解系统产生的过氧化氢溶液还可作为消毒剂投入市政污水处理厂中，可以有效地去除水体中的溶解性有机物；
3)
由于电解系统在阳极电极表面发生析氧反应，一部分自扩散到阴极电极表面参与反应，但氧气在水溶液中溶氧量是有限的，本专利技术将多余的氧气经气液分离和净化元件分离和净化将氧气经内循
环系统又实现物料的循环，极大地提高了氧气的利用率
。
附图说明
[0030]为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种电解
‑
微滤系统用于过氧化氢合成的装置，其特征在于，包括电解系统
、
抽滤系统和循环系统；抽滤系统位于电解系统的内部，用于将电解系统产生的过氧化氢溶液之外的氢氧根分离
、
提取和浓缩；循环系统与电解系统连接，用于为电解系统循环氧气以及收集电解系统生成的过氧化氢溶液
。2.
根据权利要求1所述的一种电解
‑
微滤系统用于过氧化氢合成的装置，其特征在于，电解系统包括电解槽
(1)
和电源
(11)
；电解槽
(1)
包括第一阴极电极
(14)、
阳极电极
(15)、
第二阴极电极
(16)
，电源
(11)
位于电解槽
(1)
外部，第一阴极电极
(14)
和第二阴极电极
(16)
通过导线与电源
(11)
的负极相连
、
阳极电极
(15)
通过导线和电源
(11)
正极相连；其中，阳极电极
(15)
位于第一阴极电极
(14)
和第二阴极电极
(16)
之间，利用阳极电极
(15)
发生析氧反应产生的氧气到第一阴极电极
(14)
和第二阴极电极
(16)
的电极表面将其原位还原生成过氧化氢溶液
。3.
根据权利要求2所述的一种电解
‑
微滤系统用于过氧化氢合成的装置，其特征在于，电解槽还包括第一阴极气室
(12)、
第一气体扩散层
(13)、
第二气体扩散层
(17)
和第二阴极气室
(18)
，电解槽上方设电解液排液口
(111)
，下方设电解液进液口
(112)
；第一阴极气室
(12)
上方设有第一氧气出口
(121)
，下方设第一氧气进口
(122)
，第一氧气出口
(121)
和第一氧气进口
(122)
同时与内循环系统相连通；第一气体扩散层
(13)
设置在第一阴极气室
(12)
和第一阴极电极
(14)
之间，用于氧气和电解液的阻隔；第二阴极气室
(18)
上方设有第二氧气出口
(181)
，下方设第二氧气进口
(182)
，第二氧气出口
(181)
和第二氧气进口
(182)
同时与内循环系统相连通；第二气体扩散层
(17)
设置在第二阴极电极
(16)
和第二阴极气室
(18)
之间，用于氧气和电解液的阻隔
。4.
根据权利要求1所述的一种电解
‑
微滤系统用于过氧化氢合成的装置，其特征在于，抽滤系统包括第一多孔钛基过滤器
(21)、
第一氢氧根交换膜
(211)、
第一氢氧根排出管线
(212)、
第二多孔钛基过滤器
(22)、
第二氢氧根交换膜
(221)、
第二氢氧根排出管线
(222)、
碱液进料泵
(23)、
碱储罐
(24)、
碱液循环泵
(25)、
第一碱液循环阀
(251)
和第二碱液循环阀
(252)
；第一氢氧根交换膜
...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶小琴，王朔，裴洛伟，王力萍，徐浩，
申请(专利权)人：浙江奕湃科技有限公司，
类型：发明
国别省市：