[發(fā)明專利]具有自凈化功能的質(zhì)子交換膜水電解臭氧/氧發(fā)生裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611046873.1
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106757131B
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周元全;涂曉波
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢威蒙環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: C25B1/13
• 分類號: C25B1/13;C25B1/04;C25B9/00
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 汪俊鋒

本發(fā)明屬于電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種具有內(nèi)部自凈化功能的質(zhì)子交換膜水電解臭氧/氧發(fā)生裝置。本發(fā)明在陰極室和陰極水罐循環(huán)回路中串接了離子交換器；在純水箱內(nèi)填裝離子交換樹脂，進一步凈化陰極水罐的回流水和補充的原料水，經(jīng)過凈化后再送入陽極水罐。可有效交換由陽極室通過質(zhì)子交換膜遷移到陰極室并經(jīng)陰極室進入陰極水罐水中的金屬離子，降低水的電導(dǎo)率，從而降低電解槽工作電壓，大幅度延長發(fā)生器運行壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種具有內(nèi)部自凈化功能的質(zhì)子交換膜水電解臭氧/氧發(fā)生裝置。

背景技術(shù)

質(zhì)子交換膜型水電解式臭氧發(fā)生裝置和質(zhì)子交換膜型水電解式氧發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)相同，只是在發(fā)生器中使用的催化劑不同。都是以純水為原料，在低壓直流電的作用下，在陽極區(qū)可生產(chǎn)高濃度、高純度臭氧/氧氣，在陰極區(qū)可產(chǎn)生高純氫，且不產(chǎn)生對人體和環(huán)境有害的氮氧化物(NOx)，應(yīng)用前景十分廣闊。

已有的電解式臭氧/氧發(fā)生裝置如中國專利ZL201420547893.7公開了一種水電解臭氧發(fā)生裝置，中國專利ZL201520619763.4公開一種質(zhì)子交換膜型水電解制氧裝置。

臭氧/氧發(fā)生器陽極界面生成的H⁺由質(zhì)子交換膜遷移到陰極界面，同時裝置運行過程中產(chǎn)生的金屬離子(Meⁿ⁺)也由質(zhì)子交換膜遷移到陰極界面。這些電解式臭氧/氧發(fā)生裝置都存在著當發(fā)生器長期工作時，這些微量的金屬離子(Meⁿ⁺)在質(zhì)子交換膜陰極界面形成沉積物，覆蓋陰極催化劑，降低了催化劑的催化活性，增加了陰極膜電阻，增加析氫超電勢。

使發(fā)生器單槽工作電壓上升，最終影響發(fā)生器運行壽命，當單槽工作電壓上升到5伏以上時，將導(dǎo)致發(fā)生器損壞無法運行。金屬離子(Meⁿ⁺)同時污染了陰極水罐的純水，影響其循環(huán)使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有自凈化功能的質(zhì)子交換膜水電解臭氧/氧發(fā)生裝置。

本發(fā)明在發(fā)生器運行時采取了內(nèi)部連續(xù)自凈化措施，即在陰極室和陰極水罐循環(huán)回路中串接了離子交換器；在純水箱內(nèi)填裝離子交換樹脂，進一步凈化陰極水罐的回流水和補充的原料水，經(jīng)過凈化后再送入陽極水罐。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

一種具有自凈化功能的質(zhì)子交換膜型水電解臭氧/氧發(fā)生裝置，包括純水箱、臭氧/氧發(fā)生器、陽極水罐、陰極水罐，所述臭氧/氧發(fā)生器的陽極室與陽極水罐形成回路，臭氧/氧發(fā)生器的陰極室與陰極水罐形成回路，所述陰極水罐的下端通過回流管路與純水箱連通，用于回流純水，所述純水箱通過隔膜泵、二通電磁閥、電導(dǎo)率傳感器與陽極水罐連通，給陽極水罐供水；

所述陰極室與陰極水罐的回路中，串聯(lián)一個陽離子交換器。

所述離子交換器內(nèi)填裝有離子交換樹脂，離子交換器出水口連接臭氧/氧發(fā)生器陰極進水管，離子交換器進水口與陰極水罐出水口連通。

更一步地，所述純水箱內(nèi)填裝有離子交換樹脂，在純水箱中的陰極水罐回流水和純水箱的原料水經(jīng)過純水箱中的離子交換樹脂凈化后再通過隔膜泵送入陽極水罐；在隔膜泵和陽極水罐的連接管路上設(shè)置有二通電磁閥和電導(dǎo)率傳感器，電導(dǎo)率傳感器用于檢測純水的電導(dǎo)率，當純水的電導(dǎo)率超過質(zhì)子交換膜型水電解臭氧/氧發(fā)生裝置的設(shè)定值時，系統(tǒng)停機。

所述臭氧/氧發(fā)生器為質(zhì)子交換膜型水電解式臭氧/氧發(fā)生器，臭氧/氧發(fā)生器可由一個、兩個或多個電解單元組成，電解單元中的質(zhì)子交換膜采用全氟磺酸陽離子交換膜。所述臭氧/氧發(fā)生器由直流恒流電源提供電能。

所述臭氧/氧發(fā)生器陽極室與陽極水罐連通，所述臭氧/氧發(fā)生器陰極室與陰極水罐連通。所述臭氧/氧發(fā)生器陽極產(chǎn)生的臭氧/氧通過管路進入陽極水罐；臭氧/氧發(fā)生器陰極產(chǎn)生的氫氣通過管路進入陰極水罐，構(gòu)成內(nèi)循環(huán)回路。臭氧/氧和氫氣分別在陽極水罐和陰極水罐實現(xiàn)氣/水分離且通過純水自動散熱。