用于電化學產生次氯酸鹽的系統技術方案

本發明專利技術涉及一種按照需要以寬的體積與濃度范圍在使用端電化學產生次氯酸鹽的系統。該系統裝有調節電解液組成、電流密度和電解時間的處理器和能夠在需要更換電極時預先報警的警報系統。還可以提供幾種收集容器的插入與正確類型的自動檢測，由此觸發電解參數的設置。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及電化學產生次氯酸鹽的系統。
技術介紹
由堿金屬氯化物的稀釋鹽水電解生產次氯酸鹽，例如通過電解氯化鈉水溶液或海水電解生產次氯酸鈉是工業電化學領域中最常見的工藝之一。次氯酸鹽的生產常常伴隨著來自于氯化物的氧化的各種副產物的產生(通常以“活性氯”為名歸類)，在某些情況下產生氧化物質，如過氧化物，其大多數具有非常有限的壽命；為簡短起見，本文中水溶液中的此類產品的整體(主要由堿金屬次氯酸鹽和次氯酸以主要取決于PH的比例組成)稱為次氯酸鹽。在許多用途中，恰恰是極少非常活性的物質的內在不穩定性和短保存期使次氯酸鹽的原位生產引人注意，允許立即使用該產品溶液。在醫療/醫院領域(紗布或外科手術器械的消毒)、在酒店/服務行業(白色織物消毒、供給到淋浴間和衛生潔具的水的預處理)、在食品 和飲料中(固體和液體食品的處理與包裝)、在洗衣店中和在養殖與肉類加工業中這尤其是真實的。在許多此類環境中，希望盡可能靈活地提供即用型次氯酸鹽產生系統以便能用單一裝置響應不同的需求。例如，在工業化養殖領域中，可以要求不同體積和濃度的次氯酸鹽用于消毒相應的機械設備或用于處理動物皮膚，同樣在旅館環境中，不同的次氯酸鹽溶液可用于亞麻制品漂白或用于引入淋浴間和衛生潔具的水的消毒；因此有用的是提供一種能夠根據時機需要而設置所需產品的特性的裝置。電化學生產次氯酸鹽的最簡單和最有效的方法是在未分隔型電解槽中電解，所述電解槽具有各種形狀與幾何形狀的電極，例如具有交錯的平面電極。在電解槽中，通過氯化物的陽極氧化生產次氯酸鹽，同時氫在陰極處析出；當待電解的氯化物溶液含有顯著量的鈣或鎂離子時，如民用水加氯的情況，陰極表面附近電解質的自然堿化導致碳酸鹽的局部沉淀，這趨于使陰極失活并在一段時間后迫使其失效。在建議消除該問題的各種解決方案中，非常有效的一種解決方案包括對于電極施以周期性電勢反轉，使它們交替用作陰極和陽極。以這種方式，當反應環境趨于酸化時，在陰極操作下沉降在電極表面上的碳酸鹽沉積物在隨后作為陽極的操作過程中溶解。由于析氫反應在許多金屬材料上在足夠適度的電勢下發生，用設計以最大化更關鍵的次氯酸鹽產生陽極反應的效率的催化劑來活化必須在交替電極極化下工作的電解氯化器的電極。在交替極化條件下電極的功能允許以良好的效率運行，同時保持電極表面足夠干凈，不受不溶性沉積物污染；不過，在這種類型的電極構造的氫析出下的陰極操作招致低于最佳的操作壽命，因為在這些條件下涂層對基材的粘合趨于受損。這種類型的電極的失活機理(根本上是由于催化層從基材上脫離)致使在沒有明顯的征兆的情況下突然失效。為了防止嚴重的不便之處，通常在統計基礎上對電解槽中電極的剩余壽命進行預估，以便在快速和不可逆的失效發生之前對它們進行替換。由于在這種類型的操作條件下發生的電極失活受多種因素影響，其變化性相當高，并且保持足夠的安全裕度意味著更換已經運行了一段顯著的剩余時間的電極。此類變化性(對于在恒定工作條件下運行的電解池而言其本身也是高的)對于在經常變化的條件下施以工作循環的電解池而言變得幾乎不可控制，以便能夠根據不同需要快速制造可變體積與濃度的次氯酸鹽溶液。在這種情況下，許多電解槽上的甚至重要歷史數據的收集在電極剩余壽命的預測中也不是非常有用，該電極剩余壽命極大取決于它們經受的誘發類型，后者又受個別使用者的操作需求的影響。由此表明需要提供新的次氯酸鹽電化學產生系統，其特征在于提高的使用靈活性并同時預測電極失活的可能性，并隨之需要提前一段時間安排其替換干預。專利技術概述在所附權利要求書中顯示了本專利技術的各個方面。在一種實施方案中，電化學產生次氯酸鹽的系統包括以預定濃度將堿金屬氯化物溶液，例如氯化鈉溶液送入未分隔的電解槽中的投配室，所述未分隔的電解槽裝有一個或多個包含用兩種不同組成的外覆催化層活化的閥金屬基材的電極對，用于在每對的兩個電極之間以預定周期施加具有交替極化的電流的裝置，連接到警報裝置上的用于測量每對的兩個電極之間的電勢差的傳感器，在電解槽出口處的次氯酸鹽溶液收集容器，適于控制和 檢查下列項的處理器-堿金屬氯化物溶液的劑量和任選稀釋度；-其在電解槽內在預定電流密度下持續預定時間的電解；-電解的溶液向收集容器內部的排放；-由傳感器實施的電勢差測量與作為電解溶液濃度和施加的電流密度的函數的一組臨界值的比較；-所述電勢差結果高于相應臨界值時警報裝置的啟動。在本文中，詞語“處理器”是指適于進行上述測量和調節的普通可編程裝置。使用包含兩個不同組成的外覆催化層的電極的優點可在于，能夠對給定的一組操作參數在第一電解槽電壓水平下進行該過程，直到最外層仍然存在并起作用，并且在第二電解槽電壓水平下該最外催化層因使用立刻耗損或脫離。在一種實施方案中，不同組成的外覆催化層包含催化活性較低的內層，例如含有釕和銥的氧化物以及20-35摩爾％的選自鉭和鈮的閥金屬的氧化物，和催化活性較高的外層，例如含有釕和銥的氧化物以及70-80摩爾％的氧化鈦的混合物，以致于與一組參比參數相比，在電解質濃度和電流密度方面，外催化層在與內催化層相比顯著降低，例如低500-800毫伏的總電解槽電壓下運行。其優點可在于改善了電極對的電極之間電勢差與由處理器計算得到的臨界值的比較靈敏度，由此提高了警報系統的有效性，該警報系統必須僅在外催化層失活后但是遠早于內催化層失活的時候被激發。在一種實施方案中，以金屬表不的銥與釕的總含量在內層中為2-5克/米2，在外層中高于7克/米2，以便最大化貴金屬在更活性層中的使用，同時在內層中分配足夠量的貴金屬，其必須運行足夠長的時間以允許安排更換該電極。在本文中，短語“更換電極”對某些實施方案而言包括任選替換其中安裝電極的整個電解槽。在一種實施方案中，用于產生次氯酸鹽的系統包括外部選擇器裝置以便根據所需用途以連續或離散方式改變產物溶液的濃度和/或體積。連續選擇裝置的優點在于表現最大可用操作靈活性，滿足甚至非常特殊的使用需求(難以先驗地預測)；另一方面，離散選擇裝置(例如能夠按照需要進行三到十次預置程序)的優點可以在于覆蓋足夠寬的可能用途范圍，同時顯著簡化處理器進行的電勢測量值比較任務。在一種實施方案中，處理器編程為檢測收集容器的插入和識別收集容器的類型并設置選自要送入所述電解槽中的溶液的體積與鹽濃度、電流密度和電解時間的至少一種參數。其優點可在于簡化使用并消除操作者導致的可能的錯誤源，該操作者可例如具有兩個或更多個可用容器，涉及不同的用途(例如，1000毫升的壺可用于制造涉及工作面消毒的溶液，200毫升容器用于消毒工具)，一旦插入該系統中可以通過芯片或條形碼識別該可用容器，并基于預期的用途充以恰當體積的預定濃度的次氯酸鹽溶液。產品溶液的體積的調節允許防止任何浪費或產品過剩(其隨后需要儲存或處置)。在一種實施方案中，待送入未分隔的電解槽中的堿金屬氯化物溶液的劑量和任選稀釋度可以通過該處理器調節以便在100至1000毫升的總體積范圍內獲得2至30克/升的堿金屬氯化物濃度。在一種實施方案中，可以通過所述處理器調節電解參數以便在30秒至30分鐘的時間內在100至2500安培/平方米的電流密度下獲得5毫克/升至10克/升的活性氯濃度。上述參數覆蓋了寬范圍的可能用途，如對本領域技術人員清楚的那樣，但是此類范圍可以以幾種本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·貝納德托，
申請(專利權)人：德諾拉工業有限公司，
類型：
國別省市：