HE-50阜陽次氯酸鈉發(fā)生器生產廠家
一、次氯酸鈉發(fā)生器的應用范圍由于次氯酸鈉的強氧化性能和次氯酸鈉發(fā)生器的顯著特點,使其應用范圍極其廣泛。1.消毒。次氯酸鈉是一種消毒劑,用于消毒和抑制藻類的生長。(1)用于飲用水包括農村飲用水和城市自備水源的消毒。(2)用于醫(yī)院污水的處理。排放的污水經次氯酸鈉處理后可達到排放標準。(3)用于飯店、酒樓、食堂的餐具、用具消毒;用于旅館、浴池等部門的茶具、毛巾、浴巾等的消毒;也適用于家庭對餐具、蔬菜、水果等的消毒。(4)用于游泳池水的消毒。(5)發(fā)電廠等冷卻水中投加次氯酸鈉以抑制藻類生長。2.對電鍍含qing化物的廢水處理。它能氧化qing化物成為無毒物質,使得排放的廢水中qing化物含量達到排放標準。3.降低BOD。通過氯氧化廢水,中存在的有機化合物以降低BOD。4.除色除味。工業(yè)廢水中產生的色(如印染行業(yè))和氣味物質被氯氧化而去除色度和控制氣味。5.漂白。造紙、印染、紡織等部門可用次氯酸鈉作為漂白液使用,其效果等同于液lv或漂白fen。
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二、工作原理和結構1.無隔膜電解的原理t飲氯酸鈉發(fā)生器是采用無隔膜電解法,通過電解低濃度的食鹽水,生成低濃度次氯酸鈉液的設備,次氯酸鈉的生成過程包括電解反應和溶液反應。在無隔膜電解槽中裝有電解陽極和陰邋熊鏖盤查極,兩電極間充滿電解液(食鹽水)。在以低濃度食鹽水為電解液中,因食鹽水是強電解質,以離子狀存在。NaCl"rNa+C1。H 2O=;;H+OH-在溶液里有四種離子存在。當兩電極間通以直流電后,正負離子就會定向移動。電解在兩個電極上將發(fā)生不同的電極反應。陽極反應。2C1一一2-e—Cl。t陰極反應l 2H+2e—H2t-在電解反應生成了Cl。和Hz的情況下,電解槽內將產生相應的溶液反應。陽極生成的lv氣將與溶液中的水發(fā)生水解反應,生成次氯酸。Cl,+H O—叫ClO+HCl陰極產生的H。將逸出電解槽。剩下的O'H一和Na化合生成NaOH,陰極附近電解液的pH值將升高。Na+OH一=NaOH由于在陰、陽極之間沒有隔膜存在,隨著電解液的攪動,NaOH與HC10將發(fā)生中和反應而生成NaC10。NaOH+HClO NaC1O+H 2O綜合上述各種反應,得出如下方程式tNaC1+H2O+(2F)=NaC10+H2t式中l(wèi)F——法拉第常數,其數值為96500庫侖或26.8安培小時(A.h)。當溶液中通過2F(2x:26.8A·h)的電量時,電解一克分子的NaCI(58.5g)可以得到一克分子的NaC10(74.5g)。:’2=1.39g/h.h×26.8(A·h)所以,在理論上通過1A電流每小時能產生1.39g的NaC10。上述電解反應和溶液反應稱為生成次氯酸鈉的主反應。但由于NaC10并非在電極表面直接生成的,在電解槽實際工作中還存在著許多付反應。特別是電解電壓過高及電解液中雜質過多時,付反應將嚴重影響電解槽的正常工作并大大降低電流效率。在陰極上發(fā)生的付反應包括Ca++、Mg¨、Ba¨等離子得到電子被還原而形成結垢,以及次氯酸根離子在陰極得到電子被還原生成氯離子。ClO一十2H+2e—C1_+H2O陽極付反應包括氫氧根離子失電子生成氧氣,次氯酸根彼氧化生成氯酸及鹽酸等。4OH一一4e--~O2t+2H2Oi2C1O一十6H2O?i2e一4H CIOs+8HC1+3O2t應該指出的是。主次反應之間的關系與電極電位,電流密度,電極材料,電解槽內傳質條件及溫度變化等有關。因此對次氯酸鈉發(fā)生器的設計基本要求有三個。(i)要求電有優(yōu)良的電催化選擇性及活性,并且有較長的使用壽命。(2)要求選擇合理的電解參數。(3)要求設計*合理的電解槽。
2.常見的結構任何型式的次氯酸鈉發(fā)生器均由三個基本部分組成,即鹽水調配裝置,電解槽系統(tǒng)和電解電源三部分。(I)鹽水調配裝置:該裝置是供給電解槽所需要的一定濃度食鹽水的裝置。一般由飽和鹽水箱(或稀鹽水箱)、鹽水流量計、液位計、鹽水調配裝置及必要的閥門等組成。有的廠家設計了鹽水自動配比系統(tǒng)。是將固體食鹽放入飽和鹽水箱中形成飽和鹽水,由于飽和鹽水密度大,所以箱體底部鹽水總是處在飽和溶解狀態(tài)。飽和鹽水箱底部的濾頭用于去除鹽水中的不溶解的懸浮物質。打開閥門后,自來水通過水射器將一定量的飽和鹽水抽出,混合后即吸3~5%的稀鹽水,然后直接送入電解槽。電解槽在一些小型次氯酸鈉發(fā)生器中,一般用人工配置3~5%的稀鹽水,存在稀鹽水箱中備用。鹽水自動配比還有其它方法,這里不一一詳述,但應力求簡單使用方便。(2)電解電源。它實際上是給電解槽提供一個低電壓,大電流的直流電源。由降壓、整流、電流調節(jié)三部分組成。它同時給控制部分提供必要的電源。電源容量主要視次氯酸鈉的產率而定。一般地說liA·h電流產生i克次氯酸鈉。一臺每小時產生100克次氯酸鈉的電解槽則需提供一個100A左右的電源(電壓3---5V)余類椎。(3)電解槽。次氯酸鈉發(fā)生器的電解槽是設備的關鍵。生成次氯酸鈉的電解反應和溶液反應均在其內完成。電解槽性能的優(yōu)劣決定了設備的整機性能。電解槽一般由槽體、電解陽極、電解陰極等組成。按電解槽的形狀可分為管狀電解槽和方形板狀電解槽兩大類。按運轉方式可分為連續(xù)式電解和間歇式電解兩大類。電解槽的運轉方式就決定了次氯酸鈉發(fā)生器的運轉方式。管狀電解槽截面一般為園形,使用園管狀的陽極和陰極,該方式電解槽使用了一個陽極管和一個陰極管,成同心園布置,陰極為內管,陽極為外管,內外管間流過電解液,內管通以冷卻水,以降低電解液的溫度。該方式結構簡單,加工方便,缺點是電極表面利用系數低,單槽產量低等。目前較為*的是陰極內冷式電解槽,這種電解槽采用了內、外兩個陰極管,在內外陰極管之間安裝同心的電解陽極,,也有的采用數個小直徑的陽極管裝在內外陰極之間。在同一個半徑上均勻分布。該種型式單槽產量高,也可串,并聯使用,制成大型次氯酸鈉發(fā)生器。板狀方形電解槽,一般槽體為長方體,采用平板狀的電解陽極和陰極,平行放置。電解液在陰陽極問流過,這種方式結構簡單,加工方便,但冷卻比較困難。就運轉方式而言,一般大型次氯酸鈉發(fā)生器宜采用連續(xù)式運轉。小型的則宜采用問歇方式。在次氯酸鈉發(fā)生器中,還有一些控制裝置。如電解時間控制,鹽水流量控制,電流過載控制等,因設備和廠家而異。
三、主要技術參數和技術經濟指標1.基本運行技術參數。運行技術參數對技術經濟指標產生重大的影響。務述如下:(1)額定電解電壓。電解槽陰陽極之間外加的直流工作電壓,稱為電解電壓。對于次氯酸鈉發(fā)生器把以濃度為4og/L溫度為2O±5℃的食鹽水為電解液,電解槽通過額定電流時的電解電壓,稱作額定電解電壓,單位V。在電解槽采用多對電極串聯供電時,額定電解電壓應用每對電極問的電解電壓與電極串聯連接的級數表示,如4V×3等。一般額定電解電壓為3.v5V(單級)。當外電源電壓和鹽水濃度在允許范圍內波動時,設備亦應能保證額定電壓值。(2)額定電解電流。指為使次氯酸鈉發(fā)生器維持額定產率而要求保證的電解電流值,單位A。(3)額定產率。將次氯酸鈉發(fā)生器在額定狀態(tài)下工作時,每小時生成次氯酸鈉的蟄,稱為該設備的額定產率,單位為g/h。其數值等于設備每小時電解液消耗量和次氯酸鈉濃度的乘積。G=C×Q式中C:次氯酸鈉濃度g/LQ。每小時電解液流量(L/h)簽堡熊鏖壅騫(4)電解液濃度。次氯酸鈉發(fā)生器采用食鹽水溶液為電解液,電解液的敬凌用每升電解液中含固體食鹽的克數(g/L)表示。一般為3~5%。(5)鹽水消耗量。連續(xù)式電解梧一般以流量表示(L/h)。間歇式電解槽一般以電解槽容積和電解時間表示(L/h)鹽水消耗量一般和產率成正比。(6)電源電壓、頻率s一般為220/380V±1O%J 50Hz土2%(7)設備外形尺寸和安裝尺寸。(8)使用的環(huán)境溫度和濕度。環(huán)境溫度一般為0---40℃,:相對濕度為≤90%(20~C時)(9)次氯酸鈉溶液溫度。一般~40~G。2.技術經濟指標。(1)直流電耗。次氯酸鈉發(fā)生器的直流電耗是每生成1kg次氯酸鈉在電解槽中消耗的直流電能值,單位為kwh/kgNaCIO,計算公式為s—U I 1IIDc一G一Q—.—C式中:Vl電解電壓(VDC)I。電解電流(Aoc)G。次氯酸鈉產率(g/h)Q。鹽水耗量C。電解液次氯酸鈉濃度(g/L)一般直流電耗為4~6kwh/kg-Cl。即每生產lkgNaClO直流電耗為4~6千瓦小時。(2)交流電耗。次氯酸鈉發(fā)生器的交流電耗是每生產1kg次氯酸鈉,設備所消耗的交流電能,數值等于設備電源輸入有功功率與次氯酸鈉產率之比,單位為kWh/kg—Cl。,計算公式為。P^c=式中。Pi。輸入有功功率,可以為輸入有功功率表讀數。Pi=ViliCoS4,一般交流電耗為6"-'10kwh/kg-Cl:,即每生產1kgNaC10交流電耗為6~10千瓦小時。(3)電流效率。將電解槽中流過一定電量后,有效氯的實際生成量與理論生成量之比,稱為該電解槽的電流效率。計算公式為tTl×100~式中。I。額定電解電流1.39(g/Ah):為電解槽通過1A電流時每小時NaCIO的理論生成量。實際中,次氯酸鈉的產率常用有效氯的產率來表示。次氧酸鈉溶液的有效率濃度用每升溶液所具有的氧化能力,相當于若干質量(克)lv氣在水中所具有的氧化能力表示,其數值等于每升溶液含次氯酸鈉中的氯元素量的2倍。即1g次氯酸鈉等于含有效氯0.953g,因此電流效率可改為.rf,、Tl r 1×100~×1O0Ao一般電流效率為70---'80%左右。zui高的可達到86%。(4)鹽耗。次氧酸鈉發(fā)生器的鹽耗是生成1kg次氧酸鈉所需要消耗的固體食鹽質量,單位為kg/kg—Cl:計算公式為lC鹽耗=式中。S。電解液濃度(g/L)C。有效氯濃度(g/L)一般鹽耗為5~7kg/kg—Cl。。即每生成1kg次氯酸鈉所消耗的固體食鹽為5~'Tkg.(5)陽*化壽命試驗失效時間。電解陽極的制備是次氯酸鈉發(fā)生器的關鍵技術。陽極的電催化選擇性和活性,對設備的直流電耗,交流電耗,電流效率和鹽耗起關鍵性的影響。而其使用壽命是指陽極在額定狀態(tài)下保持正常工作的累計時間,一般常用小時表示,陽極壽命,一般在數千小時以·47·上,這樣在實際檢測上就發(fā)生困難。目前多采用強化試驗方法來評價電極壽命,因此陽極壽命用陽*化壽命試驗失效時間來表示。其試驗方法是使陽極在1N硫酸溶液中,通以2A/cm。的大電流密度下工作(恒溫)。并隨時測試槽電壓,陽極正常工作時,槽電壓平穩(wěn)。經過一段時間后槽電壓驟然上升,此時陽極失效。從開始試驗到槽電壓驟然上升,所累計的電解時間稱為電*化試驗失效時間。這個失效時間就反映了電極壽命。一般強化壽命試驗失效時間為10"-'20小時-甚至超過2os]~時。
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四、使用與維修I.投加量l為保證消毒或處理效果,必須準確投加次氯酸液,但不同水質變化較大,可通過現場需氯量試驗而求得,加氯量亦稱投加量是需氯量與余氯之和j飲水消毒投加量約為l~3g/t,污水約為2o.--4og/t。應用選型舉例。以飲甩水消毒為例。若解決5ot/h的井水消毒。當加氧量為1g/t時,則選用TCL-oo型即可(TCL-60型產率為60g/h),由于水質需氯量的波動和管理上的原因,應選甩額定產率略大于實際投加量的設備,也就是說選型時要留有余地。2.食鹽水的凈化。由于食鹽中含有一些不溶性的雜物,容易堵塞水路的流通,使用中對鹽水進行過濾,以除去雜物。常用的過濾方式有砂濾、網濾等等。3.電極清洗。由于食鹽水中含有鈣、鎂等離子,在電解過程中這些鈣、鎂離子在陰極形成結垢,以致影響設備的正常運轉。此時應清洗電極。清洗方法是。將電極拆下,在1~3%左右的HCI溶液中浸泡I~2分鐘即可。再用清水沖洗,重新裝好再用。4.注意事項(I)電解完畢后,電解槽內的NaCIO液一定要放空,不能使電極浸泡在NaCIO溶液中,否則損壞電極。
(2)在維修拆卸時,電解直流電壓的正負極千萬不要接反,否則損壞電極。應陽極接正,陰極接負.(3)鹽水濃度應按廠家使用說明書配制。鹽水過濃,會使電解電壓降低電流上升。鹽水過稀會使電解電壓增高,電流下降。這些情況都將有可能使得電解電壓和電流調不到額定值而影響正常使甩,重者可能損壞內部機件。(4)電解時,冷卻水不能中斷,冷卻水中斷會使電解槽溫度升高而影響NaCIO的產率,甚至影響電極壽命。.(5)電解過程中有少量的氫氣和lv氣逸出,為保證安全,應用管道引出室外。(6)盡量防止YaCIO液外溢和滴漏,以避免原液對機體的腐蝕。(7)陽極壽命終了失效后,可保留鈦基體,拿回原生產廠家重新涂復再用。
五、國內外研究的趨勢I.新型電解陽極的研制。旨在延長壽命和提高電催化活性,從而降低電耗和鹽耗。其中多組分金屬陽極的進一步研制是努力方塑向,國內不少科研單位和大專院校做了大量的工作。2.新型電解陰極的研翩。目前對陰極的研究日益受到人們的重視。研究方向是·.一是陰極應具有低的氫析出電位。二是陰極反應氣體應容易逸出。三是提高耐腐蝕性能。如美國的SANilEC型次氯酸鈉發(fā)生器,采用鈦基鍍鎳陰極,在降低析氫電位同時,還設計了新穎的電極形狀以利于電解生成氣體的逸出,降低了因氣體積聚造成的電極過電位。3。隔膜式電解槽的研制:如艾昂尼克斯(1onics)公司的克羅若麥特系統(tǒng)(chloro—mat)采用新研制灼隔膜式電解槽,陰陽兩室間I采用杜邦公司研制的名為Nafion的耐化學腐蝕能力*的離子交換膜,電解飽和食鹽水,采用分離技術將兩室產生的lv氣和堿液送入一個反應器,生成NaCIO。該系統(tǒng)生成每公斤次氯酸鈉交流電耗3.7kwh鹽耗2.I公斤。此外,在鹽水的預處理,鹽水自動配比,整個系統(tǒng)的全自動控制等問題上也在開發(fā)研究。由于液lv的緊張和不安全使得大型次氧酸鈉發(fā)生器的研制也顯得越來越重要。
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