專利名稱：陰極垢層自動去除的次氯酸鈉發(fā)生器的制作方法
技術領域：
次氯酸鈉發(fā)生器是一種以食鹽水為原料，通過電解來制備次氯酸鈉溶液的有效氯現(xiàn)場發(fā)生裝置，廣泛應用于醫(yī)療污術和電鍍廢水處理，餐具、游泳池水、飲用水和食品工業(yè)器具消毒，以及紙漿和脫脂棉漂白等許多方面。
現(xiàn)有的次氯酸發(fā)生器多用不銹鋼作為陰極材料，其主要缺點是1、不銹鋼的陰極析氫超電勢較高，故使槽電壓高，電解耗電量大。
2、在電解過程中，鹽水中的鈣、鎂離子在陰極不斷沉積，形成以碳酸鈣和氫氧化鎂為主要成分的陰極垢層，使槽電壓進一步升高，電耗也進一步增大。當垢層增厚到一定程度時，還會堵塞兩極間隙，使電解無法繼續(xù)進行。因此必須定期拆卸陰極，進行清洗除垢。
解決陰極結垢問題的一種現(xiàn)有技術是采用循環(huán)泵造成電解液沿電極表面的高速流動，靠電解液的沖刷力阻止陰極結垢。但該技術使設備復雜化，并增加了電能消耗，故增加了設備投資和運轉費用。在中、小型次氯酸鈉發(fā)生器上尤其不宜采用。
3、雖在電解過程中不銹鋼材料處于陰極電位保護下不會發(fā)生銹蝕，但斷電后不銹鋼表面與次氯酸鈉溶液接觸會發(fā)生銹蝕，嚴重影響不銹鋼陰極的使用壽命。同時銹蝕過程溶出的鐵、鉻等離子對電解液有污染作用，限制了次氯酸鈉發(fā)生器的應用范圍。
有一種現(xiàn)有技術以鈦作陰極材料，雖能避免上述弊端，但鈦陰極的析氫超電勢比不銹鋼還高。同時容易發(fā)生氫脆現(xiàn)象，影響到陰極壽命。
上述現(xiàn)有技術在博克里斯主編的《電化學大全》第二卷中有所反映。
為克服現(xiàn)有技術的上述缺點，本實用新型的次氯酸納發(fā)生器用與其陽極材料相同的貴金屬養(yǎng)化物涂層電極作為陰極。本實用新型采用的貴金屬氧化物涂層電極，包括金紅石結構的釕－鈦氧化物涂層電極和尖晶石結構的鈷－銥氧化物涂層電極等，上述氧化物涂層電極均以金屬鈦作為基本材料。本實用新型的次氯酸鈉發(fā)生器的電源部分采用周期性換向直流電源，其頻率需小于0.5赫茲；也可采用普通整流電源，但需增設一個換向開關，以便定期手動改換電流方向。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比，有如下優(yōu)點1、貴金屬氧化物涂層電極的析氫超電勢處于鉑和鎳之間，遠低于不銹鋼和金屬鈦。幾種陰極材料的析氫超電勢依從高到低的順序，排列如下鈦＞不銹鋼＞鎳＞貴金屬氧化物涂層電極＞鉑。
鉑因價格昂貴，不宜作為次氯酸鈉發(fā)生器的陰極材料使用。貴金屬氧化物涂電極雖然價格也貴于比它氫超高的陰極材料，但它優(yōu)良的耐腐蝕性能使其壽命也遠超過那些陰極材料。使用該種材料作為次氯酸鈉發(fā)生器的陰極，可使槽電壓有顯著降低，從而明顯減少了電耗。
2、本實用新型的次氯酸鈉發(fā)生器因為陽、陰極采用同樣材料，故可通過周期性交換兩極的極性(即周期性改變直流電流的方向)而避免陰極結垢問題。也可在電解過程中，當陰極垢層增厚到一定程度時(槽電壓增高是其表征)，手動換向開關來交換兩極的極性。這樣，在下一個電解周期開始時，原來的陰極變?yōu)殛枠O，垢層就會迅速消退。不必頻繁拆卸設備來清洗垢層。
3、本實用新型的次氯酸鈉發(fā)生器在斷電期間不會發(fā)生電極腐蝕損壞和鐵、鉻等金屬離子對電解液的污染。
4、本實用新型的次氯酸鈉發(fā)生器由于陰極析氫超電勢較低，還可以起到抑制次氯酸根離子陰極還原的作用，故其電流效率比現(xiàn)有技術可提高5－10％。
5、以鈷－依陽極為例，使用壽命為1－2萬小時，逾期需要更換。本實用新型采用同樣材料的電極做陽、陰極，兩極交替改換極性，電極更換周期可延長到2－4萬小時。同時節(jié)省了價格也比較昂貴的不銹鋼材料。
6、采用不銹鋼陰極的次氯酸鈉發(fā)生器操作電流密度通常為15安／平方分米左右。本實用新型的次氯酸鈉發(fā)生器可提高20安／平方分米。僅此一項，也節(jié)省電極材料四分之一。
綜上所述，本實用新型不僅強化了該類設備的性能，擴大了其可能應用的范圍，而且有明顯的節(jié)約材料和節(jié)約能源的效果。
本實用新型的陽、陰極材料都必須采用同樣的鈦基金屬化合物涂層電極，但其電極形狀則不僅可采取同軸管狀，也可采取平行板或拉伸網(wǎng)等其它多種形狀。電極設置方式既可采取單極式，也可采取復極式，以及各種形式的串、并聯(lián)方式。槽型結構既可是普通易于拆裝的，也可是固定設置的密閉循環(huán)體系。
實施例1現(xiàn)有的各種次氯酸鈉發(fā)生器類設備，如餐具消毒液電解發(fā)生器，醫(yī)院污水消毒器，游泳池水消毒器等，只需換用本實用新型建議的陰極材料，并增設一個換向開關，便可避免如前所述的各種弊端，并改善設備性能，取得明顯節(jié)電效果。以現(xiàn)有次氯酸鈉發(fā)生器為對照例1；用的是釕－鈦陽極，不銹鋼陰極，極間距5毫米。本實用新型實施例1僅將陰極換用釕－鈦電極，極間距仍為5毫米。除電極材料未見銹蝕，電解液未受到鐵、鉻等金屬離子污染外，還可節(jié)電20％。詳見表1、表2。
表1、不同電流密度下槽電壓的比較
表2、操作技術指標的比較
實施例2由于本實用新型的次氯酸鈉發(fā)生器陽、陰極采用同樣材料，故尤其適用于復極式的電極設置方式，復極式次氯酸鈉發(fā)生器結構示意如附圖


圖1俯視圖，圖2側剖面圖，(1)整流電源，(2)換向開關，(3)槽體，(4)電極，(5)導線，(6)電解液面。電解液為3－5％的食鹽水。槽內(nèi)冷卻管應設在電極上方，電解液面之下。
附圖所示的復極式槽有多塊電極，相當于多組電解槽串聯(lián)，但省去了極間連線，使槽型結構緊湊。電極可制成統(tǒng)一的尺寸規(guī)格，通過改變電極數(shù)目和槽體大小，即可構成不同規(guī)格型號的次氯酸鈉發(fā)生器。本實施例的另一個優(yōu)點是因其可在較高電壓，較小電流下操作，故相應提高了電源的整流效率，并降低了導線部分的電壓損失，可減小電能的無效消耗。
上述各例僅為示例本實用新型的實施方法，本實用新型的應用范圍并不只局限于此。
以鈦基貴金屬氧化物涂層電極作為一種低析氫超電勢陰極，還可用于其它許多電解工藝。
權利要求1.本實用新型涉及一種陽、陰極采用同樣材料的次氯酸鈉發(fā)生器，其技術特征在于陽、陰極均采用鈦基貴金屬氧化物涂層電極，其電源部分為周期性換向直流電源，或采用普通整流電源，并增設一個換向開關。
2.權利要求1述及的電解裝置，其特征在于電極形狀采用同軸管狀、平行板狀或擴張網(wǎng)狀。
3.權利要求1述及的電解裝置，其特征在于電極設置方式是單極式或復極式。
專利摘要本實用新型涉及一種陽、陰極采用同樣材料的次氯酸鈉發(fā)生器，其特征在于陽、陰極均采用鈦基貴金屬氧化物涂層電極，輔之以周期性換向直流電源，或采用普通整流電源但增設一換向開關。該技術可避免陰極結垢問題，或不需拆卸清洗，在電解過程中自動清除垢層。此外，該技術與現(xiàn)有技術相比，有明顯節(jié)電效果，并避免了電極腐蝕及電解液污染等問題。
文檔編號C01B11/06GK2099750SQ9020382
公開日1992年3月25日 申請日期1990年3月29日 優(yōu)先權日1990年3月29日
發(fā)明者侯鈺, 顧登平, 童汝亭, 何宗虞, 李鳳翔 申請人:河北省邯鄲市化工自動化應用技術研究所