本發(fā)明屬于電解槽技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種酸性氧化電位水電解槽。

背景技術(shù)：

酸性氧化電位水(以下簡稱AEOW)電解槽是AEOW生成器的核心部件。主要的工作原理為在有隔膜的陽離子交換膜的電解槽中，采用DC電源連續(xù)電解濃度為1‰的氯化鈉溶液，陽極析出酸性氧化電位水，陰極析出堿性還原水。

陽離子交換膜有親水特性。在電解槽注入NACL水溶液，再次脫水后，陽離子交換膜本身會發(fā)生收縮(應(yīng)力重新分布)。

當(dāng)前國內(nèi)的電解槽內(nèi)部膜結(jié)構(gòu)層多為簡易的膜結(jié)構(gòu)層(如附圖1)，其中兩面僅由相互平行的板條夾持。電解槽在脫水后，陽離子交換膜發(fā)生收縮，導(dǎo)致其邊緣處發(fā)生破裂，使AEOW電解槽失去過濾鈉離子作用，從而使其報廢。國外的電解槽，多采用致密的鈦網(wǎng)貼合在陽離子交換膜上，在增強(qiáng)陽離子交換膜脫水后強(qiáng)度的同時，卻減少了電解面積,使電極板及陽離子交換膜的利用率降低,在制造成本上造成資源浪費。

AEOW電解槽中電極板的電極間距是影響酸性氧化電位水的一個重要參數(shù)。目前AEOW電解槽中，電極材料多選用厚度為0.5mm至1mm鈦基TA1(銥釕涂層)，電極板在外形尺寸加工時，應(yīng)用的工藝多為模具沖裁或激光切割,電極板本身的平面度很難保證，并且在電解槽組裝時，很難保證電極板間距的精度，從而影響電解槽的電解設(shè)計參數(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種既可以保證電極板間距的精度，又能夠在防止陽離子交換膜脫水后收縮破裂的酸性氧化電位水電解槽。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的酸性氧化電位水電解槽包括外殼和位于外殼內(nèi)的疊層；外殼上有兩個電極、總進(jìn)水口、第一電解液出口和第二電解液出口；疊層由電路板與膜結(jié)構(gòu)層交迭布置構(gòu)成；其特征在于膜結(jié)構(gòu)層包括上模板、陽離子交換膜和下模板；陽離子交換膜被夾緊在上模板與下模板之間；上模板和下模板上夾緊陽離子交換膜的部分均布六邊形網(wǎng)孔，形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)孔周圍面向電路板的一面各頂點處帶有觸點；上模板和下模板通過其上的各觸點與電極板相接；陽離子交換膜與兩側(cè)電極板之間的間隙形成兩個電解池，兩個電解池一個作為陽極池一個作為陰極池；兩個電解池的進(jìn)水口和出液口中間均設(shè)置有緩沖塊，緩沖塊為凸弧形，并且兩個電解池的進(jìn)水口均與總進(jìn)水口相通，兩個電解池的出液口分別與第一電解液出口和第二電解液出口相通。

本發(fā)明通過網(wǎng)狀式的上、下模板壓緊陽離子交換膜，將陽離子交換膜分隔成多個單元，在陽離子交換膜脫水后，能夠保證每一單元的離子膜收縮受力均勻，可有效的降低陽離子交換膜破裂的機(jī)率，延長了陽離子交換膜的使用壽命；上、下模板與電極板之間通過其上分布的多個觸點形成多點接觸，能夠保證電極板間距得到的精確控制。上模板和下模板上夾緊陽離子交換膜的部分為蜂窩狀結(jié)構(gòu)。在增強(qiáng)陽離子交換膜脫水后強(qiáng)度的同時，最大限度地保證了電解作用面積,使電極板及陽離子交換膜的利用率得到有效提高，避免了在制造成本上造成的資源浪費。

所述電解池的進(jìn)水口，其開口角的兩個邊定義為a角邊和b角邊；緩沖塊的遮擋角度β為75°，其遮擋角的兩個邊定義為c角邊和d角邊；a角邊與c角邊之間的夾角α為17.56°，b角邊與d角邊之間的夾角γ為15.38°；電解池的出液口與進(jìn)水口為左右對稱結(jié)構(gòu)。

所述電解池的進(jìn)水口，其開口角的兩個邊定義為a角邊和b角邊；緩沖塊的遮擋角度β為75°，其遮擋角的兩個邊定義為c角邊和d角邊；a角邊與c角邊之間的夾角α為16.5°，b角邊與d角邊之間的夾角γ為16.5°；電解池的出液口與進(jìn)水口為左右對稱結(jié)構(gòu)。

通過實際試驗表明，通過優(yōu)化流道設(shè)計，在進(jìn)出水口增加緩沖塊，可以在同樣的條件下有效的提升電解槽處理酸性氧化電位水的能力(最大可提升約25％)，從而提升電解槽的水流量。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的膜結(jié)構(gòu)立體圖。

圖2是本發(fā)明的電解槽立體圖。

圖3是電解槽縱截面剖視圖。

圖4是膜結(jié)構(gòu)層分體圖。

圖5是上模板局部放大圖。

圖6是電解槽的局部剖視圖。

圖7是電解過程的工作原理圖

圖8是現(xiàn)有技術(shù)電解池水流示意圖。

圖9是上模板的俯視圖。

圖10是下模板的仰視圖。

圖11是圖9、圖10的A部局部放大圖。

圖12是本發(fā)明中電解池水流示意圖。

圖中：101.電極；102.外殼；103.疊層；104.第一電解液出口；105.總進(jìn)水口；106.第二電解液出口；107.電極；131.上模板；1311.觸點；1312.A進(jìn)水口；1313.B進(jìn)水口；1314.A緩沖塊；1315A出液口；1316.B出液口；1317.B緩沖塊；132.陽離子交換膜；133下模板；1331.觸點；1332.C進(jìn)水口；1333.D進(jìn)水口；1334.C緩沖塊；1335.C出液口；1336.D出液口；1337.D緩沖塊；134.電路板；141、142.電解池；151.a角邊；152.b角邊；153.c角邊；154.d角邊。

具體實施方式

如圖2、3所示，所述電解槽包括外殼102和位于外殼102內(nèi)的疊層103；外殼102上有兩個電極101和107、總進(jìn)水口105、第一電解液出口104、第二電解液出口106。

如圖4、5、6所示，所述疊層103由電路板134與膜結(jié)構(gòu)層交迭布置構(gòu)成；膜結(jié)構(gòu)層包括上模板131、陽離子交換膜132和下模板133；陽離子交換膜132被夾緊在上模板131與下模板133之間；上模板131和下模板133上夾緊陽離子交換膜132的均布多個六邊形網(wǎng)孔，形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)，且網(wǎng)孔周圍面向電路板134的一面各頂點處均布六個觸點1311，下模板131的網(wǎng)孔周圍面向電路板134的一面各頂點處均布六個觸點1331；上模板131和下模板133通過其上的各觸點與電極板134相接。

電解槽的每分鐘能生產(chǎn)的酸性氧化電位水(L/min)，即電解槽的流量。即為電解槽的主要性能。

目前國內(nèi)的酸性氧化電位水電解槽，如果要提升其流量。主要靠增大電極板和陽離子交換膜的尺寸；或者采用分層式設(shè)計，利用多個電極板，多個陽離子交換膜讓主水流分別流入多個陰極池和陽極池。

本發(fā)明在以上辦法的基礎(chǔ)上，采用優(yōu)化流道設(shè)計，提升酸性氧化電位水電解槽流量。

如果進(jìn)水流量過快，進(jìn)水流量的1/2超過電解槽的最大流量。最主要的現(xiàn)象為陽極析出的酸性氧化電位水中會有NaCl殘留。主要原因為鈉離子在過快的水流條件下，未能充分通過陽離子交換膜進(jìn)入陰極池，造成鹽水進(jìn)入電解槽內(nèi)電解不充分。當(dāng)水流速度V₂超過鈉離子通過離子膜速度V₁一定程度時，陽極池就會有NaCl成分析出，如圖7所示。

水的流速在電解池內(nèi)是否均勻，是影響電解槽流量的一個重要因素。在陽極(或陰極)池內(nèi)，離進(jìn)水口居中的位置，水壓及流速會較大。而靠近邊緣處，水的流速偏小。由于流速的不均衡，會導(dǎo)致電解槽居中的位置，因水流過快，溶液中鈉離子未通過陽離子交換膜就留出電解槽(以NaCl的形式流出)，導(dǎo)致電解不充分。而邊緣處的流水流速較慢，雖然充分電解(鈉離子通過陽離子交換膜)，但大面積的陽(陰)極池未得到充分利用，如圖8所示。

如圖9、10所示，上模板131上有A進(jìn)水口1312、B進(jìn)水口1313、A出液口1315和B出液口1316；下模板133上有C進(jìn)水口1332、D進(jìn)水口1333、C出液口1335和D出液口1336；上模板131和下模板133上具有進(jìn)水口和出液口的部分及邊緣部分的頂面與電路板134相接觸，使上模板131、下模板133與電極板134之間的間隙形成兩個電解池141、142，兩個電解池141、142一個作為陽極池一個作為陰極池，當(dāng)兩個電極極性改變后陽極池和陰極池可以互換。B進(jìn)水口1313面向電解池的開口部分形成電解池進(jìn)水口，其中間設(shè)置A緩沖塊1314，B出液口1316面向電解池的開口部分形成電解池出液口，其中間設(shè)置B緩沖塊1317；D進(jìn)水口1333面向電解池的開口部分形成電解池進(jìn)水口，其中間設(shè)置C緩沖塊1334，D出液口1336面向電解池的開口部分形成電解池出液口，其中間設(shè)置D緩沖塊1337。如圖11所示，所述B進(jìn)水口1313開口部分開口角的兩個邊定義為a角邊151和b角邊152；A緩沖塊1314為凸弧形，其頂面為與電極板134的接觸面；A緩沖塊1314的遮擋角度β優(yōu)選75°，其遮擋角的兩個邊定義為c角邊153和d角邊154；a角邊151與c角邊153之間的夾角α優(yōu)選17.56°，b角邊152與d角邊154之間的夾角γ優(yōu)選15.38°；上模板131與下模板133結(jié)構(gòu)相同，均為左右對稱結(jié)構(gòu)；上模板131的A進(jìn)水口1312、B進(jìn)水口1313、A出液口1315、B出液口1316分別與下模板133的D進(jìn)水口1333、C進(jìn)水口1332、D出液口1336、C出液口1335相通；四個進(jìn)水口均與總進(jìn)水口105相通；A出液口1315和D出液口1336與第一電解液出口104相通，B出液口1316和C出液口1335與第二電解液出口106相通。

本發(fā)明在與電解池相通的進(jìn)水口和出液口中間設(shè)置緩沖塊，能使進(jìn)入電解槽內(nèi)的水流流速相對均勻，陽(陰)極池內(nèi)的鹽水電解反應(yīng)是相對均勻穩(wěn)定的，從而能夠保證氯化鈉在電解槽內(nèi)可以充分電解，提升電解槽的流量。(如圖12所示)

通過試驗，電解有效面積采用相同尺寸(178mm×56.6mm)，相同層數(shù)為5層(陰陽極池的組數(shù)相同)的電解槽，電源統(tǒng)一采用相同DC24V功率1000W。對無緩沖塊和有緩沖塊的電解槽分別測試。變量為水流量，對兩個電解槽的進(jìn)水流量分別為1L/min、2L/min、2.5L/min、3L/min,取樣為酸性氧化電位水，在器皿內(nèi)自然風(fēng)干。觀察是否有鹽粒析出。表1為得出的試樣數(shù)據(jù)。

表1

本發(fā)明中，電解池的進(jìn)水口、出液口及緩沖塊的角度不限于上述實施例。只要在進(jìn)水口、出液口中間設(shè)置緩沖塊，使得水流可以從進(jìn)水口緩沖塊兩側(cè)進(jìn)入電解池，電解液從出液口緩沖塊兩側(cè)流出電解池，即可在同樣的條件下提升電解槽處理酸性氧化電位水的能力，從而提升電解槽的水流量。

發(fā)明人通過大量的實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)a角邊151與c角邊153之間的夾角α為17.56°，b角邊152與d角邊154之間的夾角γ為15.38°時，即使進(jìn)水流量很大，出液口流出的電解液也無鹽粒析出，說明此時氯化鈉在電解槽內(nèi)可以充分電解，電解槽處理酸性氧化電位水的能力得到了最有效的提升。