电解海水或盐水制消毒剂

• (4)阳极寿命终了失效后，可保留钛基体，拿回原生产
厂家重新涂复再用。
目前次氯酸钠发生器存在的问题
1. 电流效率较低 电流效率较低是影响电化学杀菌技术广泛应用的一个重要 原因。提高电流效率的方法主要是通过与其他的工艺相结 合产生协同作用提高杀菌效果，如紫外与电化学消毒结合。 另外优化电解反应器结构,如减小电极间距，也可以在一定 程度上提高电流效率,促进杀菌效果。 2. 阴极结垢 • 后果：阴阳极极间距减小,造成电流效率下降,流动阻力增 加,严重时甚至发生阻塞或短路。 • 影响结垢的因素：结垢的速率与温度、pH、硬度、碱度及 流速有关。 • 解决方法：目前解决结垢问题有两种思路: 一是增加前处 理，二是设法将已形成的垢除去,避免垢层增厚。如周期性 地颠倒电极的极性或采用交流电源、超声波除垢、机械除 垢等。
• 2．技术经济指标。
(1)直流电耗：次氯酸钠发生器的直流电耗是每生成1 kg次氯酸钠在电解槽中消耗的直流电能值，单位为 kwh/kg NaCIO，计算公式为：
（2）交流电耗。次氯酸钠发生器的交流电耗是每生产 1 kg次氯酸钠，设备所消耗的交流电能，数值等于设 备电源输入有功功率与次氯酸钠产率之比，单位为 kWh／kg— Cl2，计算公式为：
次氯酸钠消毒的优点
(1)投资少， 运转费用低
(2)使用安全
(3)消毒效果好
(4)具有余氯效应
(5)操作简便、使用方便。
工作原理
1、 原理：包括电解反应和溶液反应。
① 阳极反应 : 2C1--2e→Cl2
பைடு நூலகம்②阴极反应: 2H++2e → H2 ↑
③水解反应： Cl2 + H 2 O → HClO+ H Cl ④总反应：NaC1+ H2O+ ( 2 F) = NaC1O+ H2 ↑ 式中: F 为法拉第常数, 其数值为96500C或26.8A •h 。所 以，在理论上通过1A电流每小时能产生1.39g的NaC1O。
钠所消耗的固体食盐为5～7kg．
(5)阳极强化寿命试验失效时间
• 阳极的电催化选择性和活性，对设备的直流电耗，交流电耗， 电流效率和盐耗起关键性的影响。 • 目前多采用强化试验方法来评价电极寿命，因此阳极寿命用 阳极强化寿命试验失效时间来表示。其试验方法是使阳极在 1N硫酸溶液中，通以2A／cm2 的大电流密度下工作(恒温)。并
次氯酸钠的现场制备系统
现场制备次氯酸钠的主要设备包括：盐水制备装 置、盐水处理装置（根据需要）、电解槽、冷却装 置、电解槽出水处理系统、盐水及次氯酸钠收集罐、 整流器、开关控制箱。
常见的制备系统包括: (1)SANILEC系统；
(2)CLOR-TEC标准系统；
(3)W &T公司的OSEC系统；
(4)DeNora Seador系统
• 2.电催化开放式电解槽
开放式电解 槽最大的优 点就是连续 的水流可带 走海水或盐 水中所含的 不溶性离子
形成的沉淀。
电极材料
• 阴极材料通常包括不锈钢、钛板、钛基镀 镍阴极、镍基合金等。 • 阳极材料则有Pt／Ti、Pt／Nb、Pt／Ta、、 金属氧化物、银、铜、镍、高强度耐蚀镍 铜合金、各类DSA电极等。
电解海水或盐水制消毒剂
次氯酸钠发生器的基本知识
次氯酸钠发生器实例研究
次氯酸钠发生器的应用范围
• 1．消毒。次氯酸钠是一种消毒剂， 用于消毒和抑制藻类的 生长。 (1)用于饮用水消毒。 (2)用于医院污水的处理。 (3)用于餐具、用具、蔬菜、水果等消毒。 (4)用于游泳池水的消毒。 (5)发电厂等冷却水中投加次氯酸钠以抑制藻类生长。 • 2．对电镀含氰化物的废水处理 • 3．降低BOD。 • 4．除色除味。 • 5．漂白。造纸、印染、纺织等部门可用次氯酸钠作为漂白 液使用，其效果等同于液氯或漂白粉。
随时测试槽电压，阳极正常工作时，槽电压平稳。经过一段
时间后槽电压骤然上升，此时阳极失效。从开始试验到槽电 压骤然上升，所累计的电解时间称为电极强化试验失效时间。 一般强化寿命试验失效时间为10～20小时，甚至超过20小时。
使用与维修
• 1. 投加量：l为保证消毒或处理效果，必须准确投加次氯 酸液，但不同水质变化较大，可通过现场需氯量试验而 求得，加氯量亦称投加量是需氯量与余氯之和;饮水消毒 投加量约为l～3g／t，污水约为20～40g／t。 • 2．食盐水的净化。由于食盐中含有一些不溶性的杂物， 容易堵塞水路的流通，使用中对盐水最好进行过滤，以 除去杂物。常用的过滤方式有砂滤、网滤等等。 • 3．电极清洗。如周期性地颠倒电极的极性或采用交流电 源、超声波除垢、机械除垢等。其中周期性颠倒电极极 性是最常用的一种方法,但不足之处是降低电流效率及缩 短电极寿命。一些研究者提出在极性颠倒之前维持一段 时间的零电流,有利于保持电流效率及延长电极寿命。
η=
一般电流效率为70～80％左右。最高的可达到86％。
• (4) 盐耗：次氧酸钠发生器的盐耗是生成1 kg次氧酸钠 所需要消耗的固体食盐质量，单位为kg／kg—Cl2：计 算公式为: 盐耗 = 式中: S : 电解液浓度(g／L) C: 有效氯浓度(g／L) 一般盐耗为5～7kg／kg—Cl2。即每生成1 kg次氯酸
Fig. 4. Temperature dependence of active chlorine production rate per A with iridium oxide coated titanium expanded metal electrodes (current density 15 mA cm-2, three different chloride concentrations: 150, 250 and 1000 mg dm-3).
式中：Pi：输入有功功率，可以为输入有功功率表读 数。
一般交流电耗为6~1 0kwh／kg-Cl2，即每生产1kg NaClO 交流电耗为6～1 0千瓦小时。
• (3)电流效率:将电解槽中流过一定电量后 , 有效氯的实际 生成量与理论生成量之比，称为该电解槽的电流效率。 • 计算公式为： 式中：Ⅰ: 额定电解电流 1.39 (g/Ah): 为电解槽通过1A电流时每小时 NaCIO的理论生成量。 实际中，次氯酸钠的产率常用有效氯的产率来表 示。其数值等于每升溶液含次氯酸钠中的氯元素量 的2倍。即1 g次氯酸钠等于含有效氯0.953g， 因此电 流效率可改为:
• 4．注意事项 • (1)电解完毕后， 电解槽内的NaCIO液一定要放空，不 能使电极浸泡在NaCIO溶液中，否则损坏电极。 • (2)电解时，冷却水不能中断， 冷却水中断会使电解 槽温度升高而影响NaCIO的产率，甚至影响电极寿命。
• (3)电解过程中有少量的氢气和氯气逸出， 为保证安
全，应用管道引出室外。
主要技术参数和技术经济指标
1．基本运行技术参数 (1)额定电解电压。一般额定电解电压为3～5V(单级)。 (2)额定电解电流。 (3)额定产率,单位为g/h。G=C×Q 式中 C：次氯酸钠浓度g／L Q: 每小时电解液流量(L/h) (4)电解液浓度:每升电解液中含固体食盐的克数(g/L)表 示。一般为3～ 5％。 (5)盐水消耗量 (L/h) 。 (6)电源电压、频率:一般为220/380V±10％; 50Hz土2％. (7)设备外形尺寸和安装尺寸。 (8)使用的环境温度和湿度。环境温度一般为0-40℃ ，相 对湿度为≤90％(20℃时) (9)次氯酸钠溶液温度。一般﹤40℃
Fig. 2. Dependence of active chlorine production rate per A with iridium oxide and platinum coated titanium expanded metal electrodes on the chloride concentration (current density: 15 mA cm-2, temperature 23 ℃).
（1）SANILEC系统
（2）CLOR-TEC标准系统
（3）OSEC系统
电解槽的类型
• 1.膜电解槽
膜电解槽的优势 ①阴阳极板的截距可以很小，可提高电流效率，减 少多个电解槽并列时占用的空间。
②可以避免部分可能发生的副反应
③可以减少对阴极板的腐蚀
常用的隔膜有： Nafion膜（全氟磺酸膜）、全氟羧 酸膜
• DSA(Dimensional Stable Anode)电极了以钛为基体．表 面涂敷铂族金属或其氧化物材料制成的电极。为其对 析氯反应具有良好的电催化活性、机械稳定性和化学 稳定性。 • DSA电极由一元涂层（如Ti／PdO 、Ti／RuO2 、Ti／ Pt 、Ti／IrO2等）向多元涂层（如Ti／IrOx—TiO2 、Ti ／RuO2一TiO2、Ti／IrOx—RuO2一TiO2等）发展。一元 涂层往往难以兼顾催化活性及耐腐蚀性，而多元涂层 电极的催化活性和耐腐蚀性较一元组分有显著提高。
国内外研究的趋势
I. 新型电解阳极的研制 旨在延长寿命和提高电催化活性，从而降低电耗和盐耗。 其中多组分金属阳极的进一步研制是努力方向。
2. 新型电解阴极的研究
研究方向是:一是阴极应具有低的氢析出电位；二是阴
极反应气体应容易逸出；三是提高耐腐蚀性能，如钛基镀
镍阴极。 3. 隔膜式电解槽的研制
一、实验目的 以低浓度的NaCl溶液为电解液时，研究Cl-浓度、电 流密度和阳极材料对活性氯产率的影响。 二、实验材料与操作 ① 阳极材料 材料 载量 几何尺寸 Ti/IrO2-Ta2O5 8 g Ir m-2 in a molar ratio 113mm×30mm of Ir to Ta: 70 to 30 (33.9 cm2) Ti/Pt thickness 2 μm 100mm×30mm (30 cm2)
⑤ 流速:阴阳极电解液均以300cm3/min的流速。
⑥ 阳极室与阴极室的体积分别为:1250cm3,280cm3
⑦利用NaOH调节pH.
三、结果与讨论 (1) Cl-浓度对活性氯产率的影响
Fig. 1. Dependence of active chlorine production rate per A with iridium oxide and platinum coated titanium expanded metal electrodes on the chloride concentration in the range 0 and 1500 mg dm-3 (current density: 15 mA cm-2, temperature 23 ℃).
② 隔膜：a Nafion® 450 cation exchange membrane.
③ 极间距：5mm
④ 低浓度NaCl电解液，为了实现活性氯产率的可靠性与重现 性，应避免已生成的氯与水中和设备中的氧化性物质反应。 为了达到这个目的，第一：所有设备的壁为PTFE材料或有 PTFE涂层；第二：增加预电解10min设施。
（2）温度对活性氯产率的影响
Fig. 3. Comparison of the temperature dependence of active chlorine production rate per A with iridium oxide and platinum coated titanium expanded metal electrodes (current density 15 mA cm-2, chloride concentration 150 mg dm-3).
2、副反应 特别是电解电压过高及电解液中杂质过多时，付反 应将严重影响电解槽的正常工作并大大降低电流效率。 • 阳极可能发生的副反应： ①析氧反应：4OH-一4e → O2 ↑ +2H2O ②次氯酸根彼氧化生成氯酸及盐酸： 12C1O-十6H2O - 12e → 4HCIO3+8HC1+3O2↑ • 阴极可能发生的副反应 ①结垢：主要是电解液中的Ca2+、Mg2+、Ba2+等离子得 到电子被还原而形成结垢。 ②次氯酸根的还原：ClO- + 2H+ + 2e → C1-+H2O 主次反应之间的关系与电极电位， 电流密度， 电极 材料， 电解槽内传质条件及温度变化等有关。