電解水生產(chǎn)設(shè)備及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電解水生產(chǎn)設(shè)備及方法。本發(fā)明的裝置包括殼體、隔膜、第一電極和第二電極；所述的隔膜將所述的殼體分隔為第一電解室和第二電解室，所述第一電極和所述第二電極分別設(shè)置在所述第一電解室和所述第二電解室中；所述第一電極包括不銹鋼基材、二氧化鈦涂層和含鈰的鉑鍍層；所述的二氧化鈦涂層設(shè)置在不銹鋼基材外表面，其厚度為5～10微米；所述的含鈰的鉑鍍層設(shè)置在二氧化鈦涂層外表面，其厚度為3～10微米；基于含鈰的鉑鍍層的總重量，所述的含鈰的鉑鍍層含有0.5～10wt％的鈰。本發(fā)明采用帶有二氧化鈦涂層和含鈰的鉑鍍層的不銹鋼基材，降低了生產(chǎn)成本，并且使用穩(wěn)定性好。
【專利說明】
電解水生產(chǎn)設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種電解水生產(chǎn)設(shè)備及方法，尤其是使用穩(wěn)定性好的電解水生產(chǎn)設(shè)備 及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電解水生成裝置可以生成電解水，主要包括堿性水、弱酸性水、強(qiáng)酸性水等。電極 和分離膜都是電解水生成裝置的核心設(shè)備，它們與電解水的質(zhì)量存在密切的關(guān)系。
[0003] CN205099424U公開了一種電極可除垢電解水裝置，其包括由電解槽殼體、陽極和 陰極構(gòu)成的電解槽，電解槽殼體上設(shè)有陽極、陰極，陽極、陰極分別通過導(dǎo)線連接倒極電路， 倒極電路分別通過導(dǎo)線連接控制電路及電解槽電源，電解槽殼體上設(shè)有超聲波換能器，超 聲波換能器通過導(dǎo)線連接換能器驅(qū)動(dòng)電路，換能器驅(qū)動(dòng)電路通過導(dǎo)線連接控制電路。該電 解水裝置可以降低電極表面水垢生成來保護(hù)電極，但是不能防止電極滲出有害金屬離子。 為了防止電解水生成裝置的電極滲出有害金屬離子，通常采用鉑鈦電極作為電解水生成裝 置的陽極。但是，鉑鈦電極價(jià)格昂貴，這導(dǎo)致電解水生成裝置的生產(chǎn)成本居高不下，嚴(yán)重制 約了其推廣應(yīng)用。因此，需要廉價(jià)的電極以替代鉑鈦電極。
[0004] CN202440350U公開了一種用于自來水電解分離的裝置，由離子交換膜、鈦合金陽 極、不銹鋼陰極、電解室、上端蓋、下端蓋構(gòu)成，離子交換膜安裝在鈦合金陽極與不銹鋼陰極 之間，鈦合金陽極安裝在電解室的一側(cè)，不銹鋼陰極安裝在電解室的另一側(cè)，電解室固定在 上端蓋與下端蓋之間。該專利文獻(xiàn)在鈦合金陽極的表面燒接有釕銥金屬層，代替了在鈦合 金陽極上電鍍的鉑金，節(jié)約了成本，但是其價(jià)格依然較高。又如，CN104562078A公開了一種 電解用電極，該電解用電極包括導(dǎo)電性基材和活性涂層，所述導(dǎo)電性基材為包含鈦或鈦合 金的基材，所述活性涂層至少包含底層涂層和表層涂層，所述底層涂層包含鈦氧化物、銥氧 化物和釕氧化物，所述表層涂層包含銥氧化物、釕氧化物、鈦氧化物、以及鈀、鉑中的一種或 兩種元素的金屬或氧化物。該專利文獻(xiàn)的電解用電極采用了雙層涂層，相比只含有釕、銥、 鈦的單層涂層，其電極活性更好，且電極的析氯電位低，析氧電位高，電極的使用壽命更長， 電解穩(wěn)定性更好。但是，該專利文獻(xiàn)中依然使用鈦或鈦合金作為基材，造成電極的成本依然 較高。
[0005] 因此，目前迫切需要一種電解水生產(chǎn)設(shè)備，其生產(chǎn)成本較低，并且生產(chǎn)的電解水中 基本上不含六價(jià)鉻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的之一在于提供一種電解水生產(chǎn)設(shè)備，其生產(chǎn)成本較低。本發(fā)明的進(jìn) 一步的目的在于提供一種電解水生產(chǎn)設(shè)備，其生產(chǎn)的電解水中基本上不含六價(jià)鉻，使用穩(wěn) 定性好。
[0007] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種電解水生產(chǎn)方法，其可以降低生產(chǎn)成本，長時(shí) 間穩(wěn)定地獲得基本上不含六價(jià)鉻的電解水。
[0008] 本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)如下技術(shù)方案可以實(shí)現(xiàn)上述目的。
[0009] 本發(fā)明提供一種電解水生產(chǎn)設(shè)備，其包括殼體、隔膜、第一電極和第二電極;所述 的隔膜將所述的殼體分隔為第一電解室和第二電解室，所述第一電極和所述第二電極分別 設(shè)置在所述第一電解室和所述第二電解室中；
[0010] 所述第一電極包括不銹鋼基材、二氧化鈦涂層和含鈰的鉑鍍層;所述的二氧化鈦 涂層設(shè)置在不銹鋼基材外表面，其厚度為5~10微米;所述的含鈰的鉑鍍層設(shè)置在二氧化鈦 涂層外表面，其厚度為3~10微米;基于含鈰的鉑鍍層的總重量，所述的含鈰的鉑鍍層含有 0.5~10界七％的鈰。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明所述的設(shè)備，優(yōu)選地，所述的二氧化鈦涂層的厚度為6~9微米;所述的 含鈰的鉑鍍層的厚度為5~8微米;基于含鈰的鉑鍍層的總重量，所述的含鈰的鉑鍍層含有1 ~8wt%的鋪。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明所述的設(shè)備，優(yōu)選地，所述的二氧化鈦涂層的厚度為7~8微米;所述的 含鈰的鉑鍍層的厚度為6~7微米;基于含鈰的鉑鍍層的總重量，所述的含鈰的鉑鍍層含有3 ~6wt%的鋪。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明所述的設(shè)備，優(yōu)選地，所述第二電極包括基材和覆蓋層，所述的基材選 自不銹鋼、鈦或鈦合金，所述的覆蓋層選自鉑、銥、鈀、鉭的一種或多種。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明所述的設(shè)備，優(yōu)選地，所述的隔膜為具有透水性的連續(xù)多孔質(zhì)膜，其孔 徑為15~190nm〇
[0015] 根據(jù)本發(fā)明所述的設(shè)備，優(yōu)選地，所述第一電解室的下部設(shè)置有第一進(jìn)水口，所述 第一電解室的上部設(shè)置有第一出水口；所述第二電解室的下部設(shè)置有第二進(jìn)水口，所述第 二電解室的上部設(shè)置有第二出水口。
[0016] 本發(fā)明還提供利用上述設(shè)備生產(chǎn)電解水的方法，其包括電解水工序：向第一電解 室供給第一種水，向第二電解室供給第二種水，對第一電極和第二電極施加電壓，從而形成 電解水。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，所述的第一種水為含氯離子的水，所述的第二種 水為自來水。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，在所述電解水工序中，隔膜兩側(cè)的水壓差為土 5.5kPa以內(nèi)。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，所述的方法還包括第一電極的制備工序：
[0020] (1)將不銹鋼基材采用80~110目的砂紙打磨，將打磨后的不銹鋼基材在30~45°C 下用堿性除油劑浸泡進(jìn)行除油，然后在酸性溶液中浸蝕活化60~80秒得到預(yù)處理基材；
[0021] (2)將所述預(yù)處理基材置于六氟鈦酸銨和硼酸形成的混合溶液中，于35~55°C下 浸泡10~50小時(shí)后取出晾干，然后在惰性氣體保護(hù)下、在500~700 °C下熱處理50~80分鐘， 自然冷卻后得到含二氧化鈦涂層的電解用電極;其中，所述混合溶液中的六氟鈦酸銨濃度 為0 · 2~0· 35mol/L、并且硼酸濃度為0· 2~0· 35mol/L;
[0022] (3)將所述含二氧化鈦涂層的電解用電極作為陰極、鉑網(wǎng)為陽極，以包含鈰化合物 和鉑化合物的溶液為電鍍液，在所述含二氧化鈦涂層的電解用電極上形成含鈰的鉑鍍層， 從而得到第一電極;其中，所述鈰化合物選自硫酸鈰、硝酸鈰或氯化鈰;所述的鉑化合物選 自二亞硝基二氨合鉑或氯鉑酸。
[0023] 本發(fā)明的電解水生產(chǎn)設(shè)備，第一電極的基材為不銹鋼材質(zhì)，相對于鈦或者鈦合金 要便宜許多。本發(fā)明在不銹鋼基材上形成二氧化鈦涂層和鉑鍍層，并且添加鈰元素，這樣保 證了電解用電極的使用穩(wěn)定性，例如在長時(shí)間的使用過程中保證不銹鋼中的六價(jià)鉻不會(huì)滲 入電解水中。
【附圖說明】
[0024] 圖1是實(shí)施例1的電解水生產(chǎn)設(shè)備，其中：
[0025] 1-殼體，2-隔膜，21-第一電解室，22-第二電解室，31-第一電極，32-第二電極，41- 第一進(jìn)水口，42-第二進(jìn)水口，51-第一出水口，52-第二出水口，6-電流調(diào)整單元，7-電源。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于 此。
[0027] 在本發(fā)明中，"不銹鋼"表示在空氣中或化學(xué)腐蝕介質(zhì)中能夠抵抗腐蝕的合金鋼， 包括但不限于馬氏體型不銹鋼、鐵素體型不銹鋼、奧氏體型不銹鋼、馬氏體型不銹鋼、鐵素 體-奧氏體型不銹鋼。本發(fā)明的不銹鋼中可以含有鉻，其含量可以在12%以上。除了鉻外，本 發(fā)明的不銹鋼可以加入能使鋼鈍化的鎳、鉬等元素。
[0028] 在本發(fā)明中，所謂"A設(shè)置在B的外表面"，并不是嚴(yán)格意義上的A將B完全包裹，A、B 之間可能存在相互重疊、交叉、相互滲透的關(guān)系。
[0029]〈電解水生產(chǎn)設(shè)備〉
[0030] 本發(fā)明的電解水生產(chǎn)設(shè)備包括殼體、隔膜、第一電極和第二電極;所述的隔膜將所 述的殼體分隔為第一電解室和第二電解室，所述第一電極和所述第二電極分別設(shè)置在所述 第一電解室和所述第二電解室中。本發(fā)明的電解水生產(chǎn)設(shè)備還可以包括電流調(diào)整單元和電 源。
[0031] 本發(fā)明的殼體可以采用耐酸耐堿的材料制成，其形狀可以為矩形箱體或者不規(guī)則 的形狀，其可以一體成型或由不同的擋板焊接而成。本發(fā)明的殼體可以為兩室結(jié)構(gòu)、三室結(jié) 構(gòu)和多室結(jié)構(gòu)，優(yōu)選為兩室結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的隔膜將所述的殼體分隔為第一電解室和第二電 解室。如果隔膜為一片，則為兩室結(jié)構(gòu);如果隔膜為兩片，則為三室結(jié)構(gòu);如果隔膜為超過兩 片，則為多室結(jié)構(gòu)。在隔膜為兩片以上的情況下，隔膜之間可以形成中間室，用于容納電解 液。
[0032] 在本發(fā)明中，所述的隔膜可以為電解質(zhì)膜，例如陽離子交換膜或者陰離子交換膜， 根據(jù)具體的需求而定。本發(fā)明的電解質(zhì)膜可以使用高分子電解質(zhì)膜。高分子形成的陽離子 交換膜的實(shí)例包括但不限于杜邦公司的祖?1(^112、祖?1(^115、祖?10附17，旭硝子株式會(huì) 社的 FLEMI0N、W.L. Gore&Associates 公司的 GORE-SELECT 以及旭化成株式會(huì)社的 ACIPLEX; 高分子形成的陰離子交換膜的實(shí)例包括但不限于日本AST0M公司的AHA、上海上化水處理材 料有限公司的異相膜3362BW。
[0033] 在本發(fā)明中，所述的隔膜優(yōu)選為具有透水性的連續(xù)多孔質(zhì)膜。多孔質(zhì)膜的孔徑可 以為15~190nm，優(yōu)選為50~185nm，更優(yōu)選為105~180nm。米用上述孔徑的多孔質(zhì)膜，可以 將隔膜兩側(cè)的水壓差控制在±5.5kPa以內(nèi)，從而避免隔膜的劣化，延長隔膜使用壽命。本發(fā) 明的多孔質(zhì)膜可以具有面內(nèi)和立體上不規(guī)則的孔。本發(fā)明的連續(xù)多孔質(zhì)膜可以選自多孔質(zhì) 玻璃膜、多孔質(zhì)氧化鋁膜、多孔質(zhì)氧化鈦膜等多孔質(zhì)陶瓷膜，也可以選自多孔質(zhì)聚乙烯膜、 多孔質(zhì)聚丙烯膜、氯化高分子多孔質(zhì)膜、氟化高分子多孔質(zhì)膜等多孔質(zhì)聚合物膜。本發(fā)明的 多孔質(zhì)膜的實(shí)例包括但不限于日本湯淺膜系統(tǒng)公司（Yuasa)的Y-9201T、Y9211T隔膜。本發(fā) 明的多孔質(zhì)膜可以為由不同孔徑的多孔質(zhì)膜形成的層疊膜。這樣更有利于離子的迀移，并 降低應(yīng)力集中效應(yīng)。
[0034] 在本發(fā)明中，第一電極包括不銹鋼基材、二氧化鈦涂層和含鈰的鉑鍍層。二氧化鈦 涂層設(shè)置在不銹鋼基材外表面，其厚度為5~10微米，優(yōu)選為6~9微米，更優(yōu)選為7~8微米。 含鈰的鉑鍍層設(shè)置在二氧化鈦涂層外表面，其厚度為3~10微米，優(yōu)選為5~8微米，更優(yōu)選 為6~7微米?；诤嫷你K鍍層的總重量，含鈰的鉑鍍層含有0.5~10wt%、優(yōu)選為1~ 8wt %、更優(yōu)選為3~6wt %、最優(yōu)選為4.5~5.5wt %的鋪。本申請的發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，在鉬 鍍層中增加一定量的鈰元素，顯著增加了其使用穩(wěn)定性，使得主要材質(zhì)為不銹鋼的電極可 以作為陽極應(yīng)用于電解水生成裝置;并且可以保證在長時(shí)間的使用過程中，不銹鋼中的六 價(jià)絡(luò)不會(huì)滲入電解水中。
[0035] 在本發(fā)明中，第二電極包括基材和覆蓋層。所述的基材選自不銹鋼、鈦或鈦合金， 所述的覆蓋層選自鉑、銥、鈀、鉭的一種或多種。作為優(yōu)選，所述的基材選自不銹鋼，所述的 覆蓋層選自鉑、銥的一種或兩種。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)【具體實(shí)施方式】，第二電極為不銹鋼電 極，這樣可以降低成本。
[0036] 在本發(fā)明中，所述第一電解室的下部設(shè)置有第一進(jìn)水口，所述第一電解室的上部 設(shè)置有第一出水口；所述第二電解室的下部設(shè)置有第二進(jìn)水口，所述第二電解室的上部設(shè) 置有第二出水口。第一進(jìn)水口用于與第一進(jìn)水管連接，用于將第一種水導(dǎo)入第一電解室;第 一出水口與第一出水管連接，用于將產(chǎn)生的電解水導(dǎo)出。第二進(jìn)水口用于與第二進(jìn)水管連 接，用于將第二種水導(dǎo)入第二電解室;第二出水口與第二出水管連接，用于將產(chǎn)生的電解水 導(dǎo)出。第一進(jìn)水管和第二進(jìn)水管均可以設(shè)置有流量控制閥，用于控制水的流速以及水壓。第 一出水管和第二出水管也均可以設(shè)置有流量控制閥，用于控制水的流速以及水壓。根據(jù)本 發(fā)明的一個(gè)【具體實(shí)施方式】，第一進(jìn)水口與第二進(jìn)水口與一根進(jìn)水管連接，用于導(dǎo)入含氯離 子的自來水。
[0037] 本發(fā)明的電解水生產(chǎn)設(shè)備還可以包括電流調(diào)整單元和電源。電源用于對第一電極 和第二電極施加電壓，電流調(diào)整單元用于調(diào)整電解過程的電流大小。
[0038]〈電解水生產(chǎn)方法〉
[0039] 本發(fā)明的電解水生產(chǎn)方法利用上述電解水生產(chǎn)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的方法包括電 解水工序，也可以包括第一電極的制備工序。電解水工序包括：向第一電解室供給第一種 水，向第二電解室供給第二種水，對第一電極和第二電極施加電壓，從而形成電解水。
[0040] 在本發(fā)明中，所述的第一種水可以為含氯離子的水，例如含有NaCl的電解液、含有 次氯酸或其衍生物的自來水等。所述的第二種水可以為自來水，例如含有次氯酸或其衍生 物的自來水。通常的自來水中均含有氯離子，以及一些金屬陽離子，因此，本發(fā)明的第一種 水和第二種水可以相同，均為自來水。通過控制流量控制閥以控制向第一電解室供給第一 種水的流速和水壓，并控制向第二電解室供給第二種水的流速和水壓，從而調(diào)控隔膜兩側(cè) 的水壓差。采用多孔質(zhì)膜時(shí)，可以將隔膜兩側(cè)的水壓差為±5.5kPa以內(nèi)，優(yōu)選為±3kPa以 內(nèi)，更優(yōu)選為±lkPa以內(nèi)。這樣可以避免多孔質(zhì)膜的劣化，提高使用穩(wěn)定性。
[0041] 打開電源對第一電極和第二電極施加電壓，通過調(diào)節(jié)電流調(diào)整單元，可以將電壓 控制在3~5V，優(yōu)選為3.5~5V，更優(yōu)選為4~5V;可以將電流控制在15~30A，優(yōu)選為20~ 28A，更優(yōu)選為22~25V。
[0042] 在電解水過程中，陰離子通過隔膜向陽極迀移，陽離子通過隔膜向陰極迀移，從而 在第一電解室形成富含陰離子的電解水(酸性水），而在第二電解室形成富含陽離子的電解 水(堿性水）。富含陰離子的電解水通過第一出水口并由第一出水管導(dǎo)出；富含陽離子的電 解水通過第二出水口并由第二出水管導(dǎo)出。
[0043] 本發(fā)明的第一電極的制備工序包括如下步驟：
[0044] (1)將不銹鋼基材采用80~110目的砂紙打磨，將打磨后的不銹鋼基材在30~45°C 下用堿性除油劑浸泡進(jìn)行除油，然后在酸性溶液中浸蝕活化60~80秒得到預(yù)處理基材； [0045] (2)將所述預(yù)處理基材置于六氟鈦酸銨和硼酸形成的混合溶液中，于35~55°C下 浸泡10~50小時(shí)后取出晾干，然后在惰性氣體保護(hù)下、在500~700 °C下熱處理50~80分鐘， 自然冷卻后得到含二氧化鈦涂層的電解用電極;其中，所述混合溶液中的六氟鈦酸銨濃度 為0 · 2~0· 35mol/L、并且硼酸濃度為0· 2~0· 35mol/L;
[0046] (3)將所述含二氧化鈦涂層的電解用電極作為陰極、鉑網(wǎng)為陽極，以包含鈰化合物 和鉑化合物的溶液為電鍍液，在所述含二氧化鈦涂層的電解用電極上形成含鈰的鉑鍍層， 從而得到第一電極;其中，所述鈰化合物選自硫酸鈰、硝酸鈰或氯化鈰;所述的鉑化合物選 自二亞硝基二氨合鉑或氯鉑酸。
[0047] 在本發(fā)明的步驟（1)中，不銹鋼基材的打磨過程可以采用砂紙打磨，也可以采用細(xì) 砂打磨。使用砂紙打磨時(shí)，可以采用80~110目的砂紙，優(yōu)選采用90~100目的砂紙。
[0048] 在本發(fā)明的步驟（1)中，將打磨后的不銹鋼基材用堿性除油劑浸泡以除去表面的 油性物質(zhì)。浸泡溫度可以控制在30~45 °C，優(yōu)選為35~40°C。浸泡時(shí)間并沒有特別限定，以 將不銹鋼基材表面的油性物質(zhì)去除干凈為限。本發(fā)明的堿性除油劑可以為含10~35g/L磷 酸三鈉和5~13 g//L硅酸鈉的水溶液，優(yōu)選為含15~30g/L磷酸三鈉和6~llg/Ι硅酸鈉的水 溶液，更優(yōu)選為含20~25g/L磷酸三鈉和8~1 Og/L硅酸鈉的水溶液。本發(fā)明的酸性溶液包括 10~20wt%硝酸、30~40wt%鹽酸和45~55wt%水，優(yōu)選包括12~18wt%硝酸、32~38wt% 鹽酸和46~52wt%水，更優(yōu)選為包括15~17wt%硝酸、33~35wt%鹽酸和49~51wt%水。其 中，硝酸的重量百分比以HN03計(jì)算，鹽酸的重量百分比以HC1計(jì)算。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體 實(shí)施方式，本發(fā)明的酸性溶液由10~20wt %硝酸、30~40wt %鹽酸和45~55wt %水組成。
[0049] 在本發(fā)明的步驟（1)中，將除油處理后的不銹鋼基材在酸性溶液中浸蝕活化，浸蝕 活化溫度可以在室溫下進(jìn)行。浸蝕活化時(shí)間可以控制在60~80秒，優(yōu)選為65~75秒。浸蝕活 化的目的在于使得不銹鋼表面容易附著擬形成二氧化鈦涂層的溶液。
[0050] 在本發(fā)明的步驟（2)中，六氟鈦酸銨濃度可以為0.2~0.35mol/L，優(yōu)選為0.25~ 0 · 3mo 1/L;硼酸濃度可以為0 · 2~0 · 35mo 1/L，優(yōu)選為0 · 25~0 · 3mo 1/L。在本發(fā)明中，浸泡溫 度優(yōu)選為38~52°C，更優(yōu)選為40~45°C;浸泡時(shí)間優(yōu)選為15~30小時(shí)，更優(yōu)選為20~25小 時(shí)。為了保證二氧化鈦涂層均勻分布在不銹鋼基材上，上述熱處理可以在惰性氣體保護(hù)下 進(jìn)行。惰性氣體可以選自氮?dú)狻鍤夂秃獾?。熱處理的溫度?yōu)選為550~650°C，更優(yōu)選為 580~600 °C;熱處理時(shí)間優(yōu)選為55~75分鐘，更優(yōu)選為60~70分鐘。將熱處理后的不銹鋼基 材自然冷卻至室溫，得到含二氧化鈦涂層的電解用電極。這樣得到的含二氧化鈦涂層更為 致密均勻。
[0051 ]在本發(fā)明的步驟(3)中，本發(fā)明的電鍍液為包含鈰化合物和鉑化合物的溶液。本發(fā) 明的"溶液"表示電鍍材料與溶劑形成的混合物。上述鈰化合物為水溶性的鈰鹽，可以選自 硫酸鈰、硝酸鈰或氯化鈰，優(yōu)選為硫酸鈰。上述鉑化合物為水溶性的鉑鹽，可以選自二亞硝 基二氨合鉑(NH 3)2Pt(N02)2 · H20、氯鉑酸H2PtCl6 · 6H20等，優(yōu)選為二亞硝基二氨合鉑。
[0052]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)【具體實(shí)施方式】，所述電鍍液包括如下組分： 二亞硝基二氨鉑 丨0 ~ 3()g/L, 硫酸鈰 1.5~2.5g/L：, 硝酸銨 50 ~ 150g/L, 亞硝酸納 5 ~ 15 g/L，
[0053] 氫氧化銨 30~60g/L， 十二烷基磺酸鈉0,01 ~ 0,06g/L, 糖精 0.01~0.06g/L·和 1，4-丁炔二醇 0.03 ~ 0.1g/L。
[0054] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)【具體實(shí)施方式】，所述電鍍液由如下組分組成： 二亞硝基二氨鉑 10~30g/L, 藏酸鈰 L5~2,5g/L， 硝酸銨 50 ~ 150g/L, 亞硝酸納 5 ~ 15g/L,
[0055] 氫氧化銨 30~60g/L〇 十二烷基磺酸鈉0.01~0,06g/L, 糖精 0.01 ~0.06g/'L，和 1,4-丁缺二醇 0.03 ~ 0.1g/L。
[0056] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的【具體實(shí)施方式】，所述電鍍液包括如下組分： 二亞硝基二氨鈾 20 ~ 23g/L, 硫酸鈰 1.6~2.0g/L, 硝酸銨 80~ 120g/L, 亞硝酸納 S ~丨0g/' L，
[0057] 氫氧化銨 35 ~ 5()g/L， 十二烷基罐酸鈉（).()3~0.05g/L， 糖精 0.03~().()5g/L，和 1，4-丁 炔二醇 0.06 ~ 0.08g/L〇
[0058] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的【具體實(shí)施方式】，所述電鍍液由上述組分組成。
[0059] 根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的【具體實(shí)施方式】，所述電鍍液包括如下組分： 二亞硝基二氨鉑 21 ~ 22g/L, 硫酸鈰 1.8~2.0g/L,
[0060] 硝酸銨 90 ~ llOg/L, 亞硝酸鈉 8 ~ 9g/L, 氫氧化銨 40:~45g/L, 十二規(guī)基罐酸納 0.03 ~ 0.04g/L,
[0061] 糖精 0.03 ?~().04g/L,和 1,4-丁 炔二醇 0.06 ~ 0.()7g/L。
[0062] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)進(jìn)一步優(yōu)選的【具體實(shí)施方式】，所述電鍍液由上述組分組成。
[0063] 本發(fā)明的步驟(3)可以在本領(lǐng)域常規(guī)的電鍍設(shè)備中進(jìn)行，這里不再贅述。在本發(fā)明 的步驟(3)中，陰極電流密度可以為1~3A/dm 2、優(yōu)選為1.5~2A/dm2;陰陽極間距可以為0.6 ~1.5cm、優(yōu)選為0.8~1.0cm;槽電壓可以為2~5V、優(yōu)選為3~3.5V;電鍍液的pH值可以為 9.5~11.5、優(yōu)選為10~11;電鍍溫度為80~95°C、優(yōu)選為85~90°C ;電鍍時(shí)間可以為10~50 小時(shí)、優(yōu)選為20~30小時(shí)。
[0064]〈水中的六價(jià)鉻含量的測定〉
[0065] (1)采用GB7467-1987的二苯碳酰二肼分光光度法檢測水中的六價(jià)鉻含量；
[0066] (2)采用離子色譜法測定水中的六價(jià)鉻含量，具體步驟參見"離子色譜法測定飲用 水中的六價(jià)絡(luò)"，胡忠陽等，第十四屆全國離子色譜學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)論文集，2012年9月17日。 [0067] 制備例1-第一電極B1的制備工序
[0068] (1)將不銹鋼基材采用90目的砂紙打磨，將打磨后的不銹鋼基材在35°C下用堿性 除油劑浸泡進(jìn)行除油。堿性除油劑為含22g/L磷酸三鈉和9g/L硅酸鈉的水溶液。將除油后的 不銹鋼基材在酸性溶液中浸蝕活化70秒后得到預(yù)處理基材。酸性溶液為17wt %硝酸、 33wt %鹽酸和50wt %水形成的溶液。
[0069] (2)將所述預(yù)處理基材置于0.25mol/L六氟鈦酸銨和0.25mol/L硼酸形成的混合溶 液中，于40°C下浸泡25小時(shí)后取出晾干，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下、在600°C下熱處理60分鐘，自然 冷卻后得到含二氧化鈦涂層的電解用電極。
[0070] (3)將含二氧化鈦涂層的電解用電極作為陰極、鉑網(wǎng)為陽極，以下述溶液為電鍍 液，在含二氧化鈦涂層的第一電極上形成含鈰的鉑鍍層： 二亞硝基二氨鉬 22g/L, 硫酸鈰 2 J:g/L, 硝酸銨 100g/L, 亞硝酸鈉 9g/L,
[0071] 氫氧化銨 45g/L, 十二烷基磺酸鈉 0.03 g/L, 糖精 0.03g/L,和 1,4-丁 炔二醇 0.06g/L。
[0072] 電鍍條件如下：陰極電流密度為2A/dm2,陰陽極間距為lcm，槽電壓為3V，電鍍液的 pH值為10，電鍍溫度為85 °C，和電鍍時(shí)間為20小時(shí)。
[0073] 通過制備例1制備得到第一電極B1。該第一電極由不銹鋼基材、二氧化鈦涂層和含 鈰的鉑鍍層組成。經(jīng)檢測，二氧化鈦涂層的厚度為7微米，含鈰的鉑鍍層的厚度為6微米，其 中含有5wt%的鈰。
[0074] 制備例2-第一電極B2的制備工序
[0075]將制備例1的硫酸鈰用量由2. Og/L替換為1.8g/L，其余條件與制備例1相同，制備 得到第一電極B2。該第一電極由不銹鋼基材、二氧化鈦涂層和含鈰的鉑鍍層組成。經(jīng)檢測， 二氧化鈦涂層的厚度為7微米，含鈰的鉑鍍層的厚度為6微米，其中含有4.5wt%的鈰。
[0076] 實(shí)施例1
[0077] 圖1示出了本發(fā)明的一種電解水生產(chǎn)設(shè)備。由圖可知，該裝置包括殼體1、隔膜2、第 一電極31和第二電極32;隔膜1將殼體2分隔為第一電解室21和第二電解室22,第一電極31 和第二電極32分別設(shè)置在第一電解室21和第二電解室22中。該裝置還包括電流調(diào)整單元6 和電源7。電源7用于對第一電極31和第二電極32施加電壓，電流調(diào)整單元6用于調(diào)整電流。 第一電極31采用制備例1獲得的第一電極B1;隔膜2為具有透水性的連續(xù)多孔質(zhì)膜，孔徑 150nm，例如采用日本湯淺膜系統(tǒng)公司(Yuasa)的Y-9201T隔膜。
[0078]第一電解室21的下部設(shè)置有第一進(jìn)水口 41，其上部設(shè)置有第一出水口 51;第二電 解室22的下部設(shè)置有第二進(jìn)水口 42,其上部設(shè)置有第二出水口 52。第一進(jìn)水口 41與第一進(jìn) 水管(未圖示)連接，用于將第一種水導(dǎo)入第一電解室21;第一出水口 51與第一出水管(未圖 示)連接，用于將產(chǎn)生的電解水導(dǎo)出。第二進(jìn)水口42與第二進(jìn)水管(未圖示)連接，用于將第 二種水導(dǎo)入第二電解室22;第二出水口 52與第二出水管(未圖示)連接，用于將產(chǎn)生的電解 水導(dǎo)出。第一進(jìn)水管和第二進(jìn)水管均設(shè)置有流量控制閥，用于控制水的流速以及水壓。第一 出水管和第二出水管均設(shè)置有流量控制閥，用于控制水的流速以及水壓。
[0079] 在使用上述設(shè)備時(shí)，首選通過第一進(jìn)水口41向第一電解室21供給自來水，并通過 第二進(jìn)水口42向第二電解室22供給自來水，調(diào)節(jié)流量控制閥以使得隔膜2兩側(cè)的水壓差為 ±5kPa以內(nèi)；對第一電極31和第二電極32施加電壓，電壓為5V，電流為25A;產(chǎn)生的酸性電解 水從第一出水口 51導(dǎo)出，產(chǎn)生的堿性電解水從第二出水口 52導(dǎo)出。
[0080] 采用二苯碳酰二肼分光光度法和離子色譜法測定水中的六價(jià)鉻含量。在持續(xù)電解 水進(jìn)行3000小時(shí)后，在生成的水中仍未檢測到六價(jià)鉻。
[0081 ] 實(shí)施例2
[0082]除了將第一電極31替換為制備例2獲得的第一電極B2之外，其他條件與實(shí)施例1相 同。
[0083]采用二苯碳酰二肼分光光度法和離子色譜法測定水中的六價(jià)鉻含量。在持續(xù)電解 水進(jìn)行3000小時(shí)后，在生成的水中仍未檢測到六價(jià)鉻。
[0084] 實(shí)施例3
[0085] 除了將隔膜2替換為陰離子交換膜（上海上化水處理材料有限公司的異相膜 3362BW)之外，其他條件與實(shí)施例1相同。
[0086] 采用二苯碳酰二肼分光光度法和離子色譜法測定水中的六價(jià)鉻含量。在持續(xù)電解 水進(jìn)行3000小時(shí)后，在生成的水中仍未檢測到六價(jià)鉻。
[0087] 實(shí)施例4
[0088] 除了將隔膜2替換為陰離子交換膜（日本AST0M公司的AHA)之外，其他條件與實(shí)施 例1相同。
[0089] 采用二苯碳酰二肼分光光度法和離子色譜法測定水中的六價(jià)鉻含量。在持續(xù)電解 水進(jìn)行3000小時(shí)后，在生成的水中仍未檢測到六價(jià)鉻。
[0090] 實(shí)施例5
[0091] 除了將隔膜2替換為陽離子交換膜(杜邦公司的NAFI0N 117)之外，其他條件與實(shí) 施例1相同。
[0092] 采用二苯碳酰二肼分光光度法和離子色譜法測定水中的六價(jià)鉻含量。在持續(xù)電解 水進(jìn)行3000小時(shí)后，在生成的水中仍未檢測到六價(jià)鉻。
[0093] 本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技 術(shù)人員可以想到的任何變形、改進(jìn)、替換均落入本發(fā)明的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電解水生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述的裝置包括殼體、隔膜、第一電極和第二電 極;所述的隔膜將所述的殼體分隔為第一電解室和第二電解室，所述第一電極和所述第二 電極分別設(shè)置在所述第一電解室和所述第二電解室中； 所述第一電極包括不銹鋼基材、二氧化鈦涂層和含鈰的鉑鍍層;所述的二氧化鈦涂層 設(shè)置在不銹鋼基材外表面，其厚度為5~10微米;所述的含鈰的鉑鍍層設(shè)置在二氧化鈦涂層 外表面，其厚度為3~10微米;基于含鈰的鉑鍍層的總重量，所述的含鈰的鉑鍍層含有0.5~ 10wt%的鋪。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于:所述的二氧化鈦涂層的厚度為6~9微米； 所述的含鈰的鉑鍍層的厚度為5~8微米;基于含鈰的鉑鍍層的總重量，所述的含鈰的鉑鍍 層含有1~8wt%的鈰。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于:所述的二氧化鈦涂層的厚度為7~8微米； 所述的含鈰的鉑鍍層的厚度為6~7微米;基于含鈰的鉑鍍層的總重量，所述的含鈰的鉑鍍 層含有3~6wt %的鈰。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于:所述第二電極包括基材和覆蓋層，所述的 基材選自不銹鋼、鈦或鈦合金，所述的覆蓋層選自鉑、銥、鈀、鉭的一種或多種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于：所述的隔膜為具有透水性的連續(xù)多孔質(zhì) 膜，其孔徑為15~190nm〇6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于：所述第一電解室的下部設(shè)置有第一進(jìn)水 口，所述第一電解室的上部設(shè)置有第一出水口；所述第二電解室的下部設(shè)置有第二進(jìn)水口， 所述第二電解室的上部設(shè)置有第二出水口。7. 利用權(quán)利要求1~6任一項(xiàng)所述的設(shè)備生產(chǎn)電解水的方法，其特征在于，所述的方法 包括電解水工序：向第一電解室供給第一種水，向第二電解室供給第二種水，對第一電極和 第二電極施加電壓，從而形成電解水。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:所述的第一種水為含氯離子的水，所述的 第二種水為自來水。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在所述電解水工序中，隔膜兩側(cè)的水壓差 為±5.5kPa以內(nèi)。10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述的方法還包括第一電極的制備工序： (1) 將不銹鋼基材采用80~110目的砂紙打磨，將打磨后的不銹鋼基材在30~45°C下用 堿性除油劑浸泡進(jìn)行除油，然后在酸性溶液中浸蝕活化60~80秒得到預(yù)處理基材； (2) 將所述預(yù)處理基材置于六氟鈦酸銨和硼酸形成的混合溶液中，于35~55°C下浸泡 10~50小時(shí)后取出晾干，然后在惰性氣體保護(hù)下、在500~700 °C下熱處理50~80分鐘，自然 冷卻后得到含二氧化鈦涂層的電解用電極;其中，所述混合溶液中的六氟鈦酸銨濃度為0.2 ~0 · 35mol/L、并且硼酸濃度為0 · 2~0 · 35mol/L; (3) 將所述含二氧化鈦涂層的電解用電極作為陰極、鉑網(wǎng)為陽極，以包含鈰化合物和鉑 化合物的溶液為電鍍液，在所述含二氧化鈦涂層的電解用電極上形成含鈰的鉑鍍層，從而 得到第一電極;其中，所述鈰化合物選自硫酸鈰、硝酸鈰或氯化鈰;所述的鉑化合物選自二 亞硝基二氨合鉑或氯鉑酸。
【文檔編號(hào)】C02F1/461GK106044961SQ201610525046
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月5日
【發(fā)明人】宋玉琴
【申請人】宋玉琴