微_小型次氯酸钠发生器性能及设计参数研究

第19卷　第2期1999年4月

西安公路交通大学学报Jou rnal of X i’an H ighw ay U n iversity

V o l 119　N o 12A p r .1999

收稿日期:1998205203

文章编号:100724112(1999)022*******

微、小型次氯酸钠发生器性能及设计参数研究

刘　珊1,王亚娥2,郭　炜

(1.西安公路交通大学建筑及环境工程系,西安　710064,讲师;2.兰州铁道学院,兰州　730070)

摘　要:研究了小型次氯酸钠发生器性能及其影响因素之间的关系,提出了有关的设计参数。关键词:次氯酸钠发生器;电解;加氯消毒;有效氯;食盐;设计参数中图分类号:O 64615 文献标识码:A

Study on the Function of Porta tive Sod iu m Hypochlor ite

Genera tor and D esign Param eters

L IU S han 1

,W A N G Y a 2e 2

,GUO W ei

(1.D epartm ent of A rch itectural and Environm ental Engineering ,X i’an H ighw ay U niversity ,X i’an 710064;

2.L anzhou R ail w ay Institute ,L anzhou 730070)

Abstract :B y a system atic study in the functi on of po rtative sodium hypoch lo rite generato r and the relati on of facto rs ,the paper p resen ts the relative design param eters .

Key words :po rtative sodium hypoch lo rite generato r ;electro lysis ;ch lo rinating ;effective ch lo 2rine ;salt ;design param eter

次氯酸钠发生器是在直流电作用下,电解食盐溶液产生次氯酸钠消毒液的设备,主要用于大型供水及污水的消毒,其相应的大型次氯酸发生器的生产技术比较成熟,已基本实现了设备的系列化和工业化。根据次氯酸钠发生器结构简单,操作方便,费用低廉等特点,将其小型或微型化,使其用于家庭、宾馆、餐饮、医疗和农业养殖等方面的消毒,有着广泛的发展前景,目前市场上尚未见此类产品,亦未见此类产品的研究报道。本文系统地研究了小型次氯酸钠发生器性能及其影响因素之间的关系,为设计生产提供了设计参数。

1　工作原理

次氯酸钠发生器是在一定的外加直流电源作用下,通过电解槽内食盐溶液在电极上的一系列反应,产生次氯酸钠溶液,工作原理如图1所示。

电极反应为阳极2C l --2e →C l 2↑阴极2H ++2e →H 2↑溶液中C l 2+H 2O =HC l O +HC l

HC l O =C l O -+H

+

图1　实验装置简图

可知,次氯酸钠发生器性能的好坏主要在于单

位时间内产生的以次氯酸钠为主的消毒液含量(实际中以有效氯表示)的多少,而影响次氯酸钠产量的主要因素有盐液浓度与纯度、电流及电压的大小、极板间距等。

2　试验方法

实验采用自制超小型次氯酸钠发生器,整流电

源输出电压为6～12V ,电解槽为有机玻璃粘接而成,尺寸为5150×250mm ,极板最大面积为S =20×150mm 2,极板间距为d =46mm 和d =15mm 。采用间隙式实验方法,实验装置如图1所示,阴级采用钛板,阳级采用钛板上涂钌和铱。

3　试验结果分析

311　电压、电流的影响

在极板有效面积为20×105mm 2,极板间距为d =46mm ,食盐溶液比重为1118条件下,外加电压分别6V 、8V 、9V 、12V 实验,电解过程中电流和有效氯随时间的变化见图2和图3,其间关系可归为表1。

表1　极板间距46mm 时,有效氯

及电流密度与时间关系

电压(V )

电解时间(m in )有效氯

(m g l )

电流密度(A m 2)

86010000102794510000103412

40

1200

01053

　注:电解原液为食盐饱和溶液,温度为16℃左右。

图2

　电解时间和电流变化关系

由图2,在电压一定的条件下,随着电解时间的增长电流不断增加,且电压越高电流增加的速率越大。另外,起始阶段电流增加得很快,20m in 后电流增加速率降低,最后基本趋于稳定,产生这一现象的原因主要是电解反应是一个放热反应,随着电解时间的不断增加,电解槽内溶液的温度不断升高,离子浓度增加,电解槽电阻减小所致。

由图3,随着电解时间和电流的增加,电解槽内溶液中有效氯含量不断的增加,电压越高,有效氯含量增加越快,但有效氯增加的速率并不和电压增加的速度呈正比,当电压从6V 增加到8V 时,同样电

图3　电解时间和有效氯变化关系

解时间内有效氯增加得很快,而电压从8V 增加到

12V 时,有效氯增加得不太多,可见在此极板间距下,设计中合理的电压参数应选在8V 以上。另外在电压为9V 和12V 条件下,电解时间分别达到45m in 和20m in 后,随着电解时间增加,有效氯含量开始降低,产生这一现象的主要原因是电解液中

C l -含量有限,完全电解后没有新的有效氯产生,另

外电解液温度随电解时间不断升高,有效氯从水中逸出也造成了水中有效氯含量降低。312　加碘食盐的影响

一般家庭和宾馆日常多用加碘食盐,为此用目前市面销售的加碘食盐和精纯食盐作对比实验,结果见图4,在同样电解时间内加碘盐有效氯产量比纯食盐少,当电压为6V 时少20%～30%,当电压为8V 少10%左右。如次氯酸钠发生器设计电压值大于8V 时,尽管使用加碘盐有效氯产量会有所降低,但降低量不大。

313　极板间距的影响

极板间距是影响有效氯产量的又一因素。在同一电压下,极板间距越小,电流越大,有效氯产量也越大,但极板间距太小时,极板发热太快电解溶液温度升高太快,在有效氯产量还没达到最大值时,溶液浓度太高,有效氯逸出过多影响产率。另外,过多的氯逸出也会影响使用环境。大型次氯酸钠发生器中,极板间距一般在80～250mm 之间。从结构和发热程度两方面考虑,微、小型次氯酸钠发生器极板间距最小可放到15mm 左右。本试验要考查当极板间距为15mm 时,电解过程中的发热情况及与极板间距为46mm 情况下,有效氯产量的变化关系,试验结果见图5,可见,当极板间距为15mm 时,同样的电解时间内有效氯产量比极板间距为46mm 时要增

4

11 西　安　公　路　交　通　大　学　学　报 1999年