блок электродов для получения хлоркислородных солей щелочных металлов

Формула изобретения

1. БЛОК ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРКИСЛОРОДНЫХ СОЛЕЙ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ, включающий кожух с набором плоскопараллельных электродов из титана, крайние из которых выполнены монополярными, а размещенные между ними - биполярными, причем анод и анодные стороны биполярных электродов покрыты окисно-рутениевым покрытием, отличающийся тем, что кожух выполнен диэлектрическим и закрытым с торцов, в торцевых стенках выполнены параллельные прорези шириной, равной межэлектродному расстоянию, причем отношение межэлектродного расстояния к высоте диэлектрического кожуха составляет 0,008 - 0,017 и отношение высоты кожуха между электродом и торцевой стенкой к высоте кожуха - 0,02 - 0,1.

2. Блок по п.1, отличающийся тем, что кожух снабжен диэлектрической рукояткой с крючком.

3. Блок по пп.1 и 2, отличающийся тем, что на внутренних противоположных вертикальных сторонах кожуха выполнены пазы для электродов.

4. Блок по пп.1 и 2, отличающийся тем, что электроды соединены шпилькой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электрохимическим устройствам, предназначенным для получения хлоркислородных соединений щелочных металлов, обладающих высокими дезинфицирующими свойствами, и предназначено, в основном, для бытового пользования.

Известно устройство для получения хлоркислородных соединений, включающее корпус прямоугольной формы, внутри которого размещены пластинчатые электроды, закрепленные на токоподводящих плитах, и источник тока с полупроводниковыми выпрямительными вентилями, причем полупроводниковые вентили размещены на токопроводящих плитах, установленных на боковой стенке корпуса [1]

Недостатком этого устройства является невысокая надежность его работы при получении растворов высокой концентрации, ибо происходит нагрев токоподводов, так как токи, используемые в работе, высоки.

Известно устройство для получения хлоркислородных соединений, включающее прямоугольный кожух с набором плоскопараллельных электродов, прикрепленных к боковой стенке, где размещена токоподводящая плита [2] Устройство снабжено камерой, соединенной с вентилятором и расположенной снаружи токоподводящей плиты с вентилятором, кожухом из неэлектропроводного, коррозионно-стойкого материала, причем электродный комплект размещен внутри него. В этом устройстве происходит циркуляция электролита через блок электродов, помимо этого идет охлаждение токоподводящей плиты, поэтому стало возможным получать растворы с высокой концентрацией гипохлорита.

Недостатком данного устройства является его сложность, наличие двух контуров охлаждения как воздушного, так и жидкостного, а также наличие вентилятора, обеспечивающего воздушное охлаждение. Кроме того, данная конструкция является стационарной, она довольно металлоемкая, ее трудно переносить, поэтому использование ее, например, в бытовых условиях затруднено.

Целью изобретения является создание устройства для получения хлоркислородных соединений, которое легко могло бы транспортироваться и покрыть потребность в дезинфицирующих растворах, используемых в быту. Помимо этого устройство должно быть простым в конструктивном плане и быть безопасным в работе, а также обеспечивать высокую концентрацию хлоркислородных соединений.

Для этого в блоке электродов для получения хлоркислородных солей щелочных металлов, включающем кожух с набором плоскопараллельных электродов с окисно-рутениевым покрытием, крайние из которых выполнены монополярными, а размещенные между ними биполярными, кожух выполнен закрытым с торцов и диэлектрическим, торцовые стенки выполнены с параллельными прорезями, ширина которых равна межэлектродному расстоянию, причем межэлектродное расстояние относится к высоте диэлектрического кожуха как 0,008-0,017 и высота корпуса между электродом и крышкой относится к высоте кожуха как 0,02-0,1.

На фиг. 1 показан блок электродов с выпрямителем; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 1.

Электролизная установка (фиг. 1) состоит из электродного блока (электрод-кассеты) 1, подсоединенного к блоку 2 электропитания постоянным током посредством электрошнуров 3, подсоединенных соответственно к положительному и отрицательному токоподводам электродного блока. Все электроды электродного блока выполнены из титана. Титан известен как наиболее стойкий материал для основы электродов, используемых в производстве хлора и щелочи, а также хлоркислородных соединений. Анод и анодные стороны биполярных электродов покрыты окисно-рутениевым покрытием. Указанное покрытие наиболее стойкое к выделяющемуся хлору, а кроме того, обладает довольно низким перенапряжением к выделению хлора.

Электродный блок снабжен токоподводом в виде рукоятки 4 и крючком 5 для удобства эксплуатации в емкостях различного объема. Для этой же цели рукоятка может быть расположена под углом к электродному блоку. Размеры рукоятки выполняются исходя из предполагаемых конкретных условий эксплуатации. В корпусе электродного блока размещены электроды, торец 6 с параллельными прорезями с шириной, равной ширине межлектродного расстояния. На кожухе электродного блока нанесены знаки полюсности токоподводов 7. В кожухе и нижней торцовой стенке блока для циркуляции электролита предусмотрены прорези 8.

Электродный комплект представляет собой систему монополярных и биполярных электродов (фиг. 3). Между монополярными анодом 9 и катодом 10 размещены биполярные электроды 11. Фиксация электродов и постоянное межэлектродное расстояние обеспечиваются изоляцией из инертного полимерного материала 12. Этот же материал полностью изолирует токоподводы и электрошнуры места контактов с электрошнурами 13, а также катоды и аноды, кроме рабочих поверхностей от воздействия окружающей среды. Электроды могут быть изолированы отдельно, а затем собраны в электродный пакет или одновременно в единый пакет, например методом литья под давлением. Изолирующая прокладка может полностью покрывать электродную пластину 11 с торцов. При этом изолирующие прокладки обеспечивают фиксированное межэлектродное расстояние.

Установка работает следующим образом. При погружении электродного блока в рабочий раствор поваренной соли (30-50 г/л) и включении блока электропитания выпрямленный ток протекает по системе биполярных электродов.

При этом на катоде выделяется гидроксид натрия, вступающий во взаимодействие с хлором, выделяющимся на аноде. В результате реакции образуется гипохлорид натрия, который нарабатывается в емкости до момента выключения электропитания. Блок электродов может быть помещен в любую емкость, это может быть какая-либо емкость домашнего обихода, может быть стационарный корпус, из которого можно непрерывно выводить образующийся раствор хлоркислородных соединений натрия или калия. Подобные блоки электродов могут быть объединены в серию и тогда резко возрастает мощность установки. Объединение в серию удобно для обеззараживания воды, подаваемой, например, в бассейн. На трубопроводе воды, подаваемой в бассейн, делается врезка и вставляется серия из предлагаемого блока электродов. Вода, проходящая через блоки, обогащается хлоркислородными соединениями и происходит обеззараживание воды.

В таблице приведены данные, подтверждающие высокие показатели предложенной конструкции.

Межэлектродное расстояние относится к высоте диэлектрического корпуса как 0,008-0,017, в указанном интервале обеспечиваются наилучшие электрохимические и технико-экономические показатели. Так при соотношении меньше 0,008 увеличивается скорость циркуляции, что может привести к снижению производительности и снижению концентрации хлоркислородных соединений, а следовательно, к непроизводительному перерасходу электроэнергии. При величине 0,017 межэлектродное расстояние возрастает, а следовательно, растет потребление электроэнергии.

Отношение высоты кожуха между электродом и крышкой к высоте кожуха позволяет сформировать зону, где не происходит электролиз, в этой зоне отсутствует газовыделение. Подобная зона позволяет улучшить циркуляцию электролита.

Величина меньше 0,02 не дает практически улучшения циркуляции, а величина больше 0,1 может привести к снижению скорости циркуляции, а следовательно, к снижению электрохимических показателей.

Электроды в диэлектрическом кожухе могут быть закреплены в пазах, выполненных на внутренней поверхности двух вертикальных противоположных сторон кожуха, или они могут быть стянуты шпильками и размещены в кожухе. В первом случае снижаются трудозатраты а монтаж электродного блока, во втором можно более точно поддерживать одинаковое расстояние между электродами.

Блок электродов можно формировать и заливкой самих электродов жидким диэлектрическим материалом.

Таким образом, предложенный блок позволяет эффективно получать дезинфицирующие растворы на основе хлоркислородных соединений, которые могут быть использованы в различных областях.