電解水生產(chǎn)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電解水生產(chǎn)裝置及方法。本發(fā)明的裝置包括殼體、隔膜、陽極和陰極，所述隔膜將殼體分隔為陽極室和陰極室，陽極設(shè)置在陽極室內(nèi)，陰極設(shè)置在陰極室內(nèi)，且所述隔膜采用如下方法制備：(1)將陽離子交換膜浸泡于2～15wt％的堿金屬鹽溶液中，浸泡12～36小時(shí)，晾干；(2)將步驟(1)所得的陽離子交換膜浸泡于2～12wt％的堿金屬鹽溶液中，浸泡12～36小時(shí)，晾干；(3)將步驟(2)所得的陽離子交換膜浸泡于2～10wt％的堿金屬鹽溶液中，浸泡6～20小時(shí)，得到隔膜；其中，各步驟中堿金屬鹽均相同且為水溶性的堿金屬鹽。本發(fā)明的電解水生產(chǎn)裝置能夠在電解水過程中同時(shí)生成酸性水和堿性水。
【專利說明】
電解水生產(chǎn)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種電解水生產(chǎn)裝置及方法，尤其是能夠電解水同時(shí)產(chǎn)生酸性水和堿 性水的裝置及方法。
【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。離子 交換膜是電解水生成裝置的核心設(shè)備，其與電解水的質(zhì)量存在密切的關(guān)系。
[0003] CN104671365A公開了一種實(shí)驗(yàn)室用超純水機(jī)所用連續(xù)電去離子裝置，其包括淡水 隔板、濃水隔板等元件，陽離子交換膜、陰離子交換膜、淡水隔板、濃水隔板都位于陽極電極 板和陰極電極板之間，陽離子交換膜、陰離子交換膜、淡水隔板、濃水隔板相互交替排列，陽 極電極板位于最外側(cè)濃水隔板的外側(cè)，陽極端板覆蓋在陽極電極板上，離子交換樹脂層位 于陽離子交換膜和陰離子交換膜之間，陰極端板覆蓋在陰極電極板上，陽極端板的頂端側(cè) 設(shè)有一個(gè)原水進(jìn)口和一個(gè)廢水出口，陽極端板的底端側(cè)設(shè)有濃水進(jìn)口，陰極端板的頂端側(cè) 設(shè)有一個(gè)純水出口。該裝置利用離子交換膜可以生產(chǎn)高純水。
[0004] CN103880124B公開一種去離子純水處理裝置，有若干個(gè)方形的正極基板和若干個(gè) 方形的負(fù)極基板間隔交錯(cuò)布置，每個(gè)正極基板和每個(gè)負(fù)極基板之間布置一個(gè)方形絕緣框體 組件;每個(gè)絕緣框體組件均由絕緣框體、隔板、絕緣網(wǎng)、活性炭纖維層、陰離子交換膜及陽離 子交換膜組成，正極基板與陰離子交換膜同側(cè)，負(fù)極基板與陽離子交換膜同側(cè);在與隔板平 行的絕緣框體的一對側(cè)邊上的絕緣網(wǎng)處設(shè)有孔，一側(cè)邊上是進(jìn)水孔，另一側(cè)邊上是出水孔， 在每個(gè)隔板上均開有流水孔，所有相鄰絕緣框體組件上的進(jìn)水孔和出水孔依次連接;通過 施加靜電場，強(qiáng)制離子向帶有相反電荷的電極迀移，使其被電極表面產(chǎn)生的雙電層吸附并 從溶液中去除。該裝置利用離子交換膜可以生產(chǎn)高純水，去離子效率高。
[0005] 因此，在目前的制水設(shè)備中，大多數(shù)是利用離子交換膜生產(chǎn)高純水，很少利用離子 交換膜同時(shí)生產(chǎn)酸性水和堿性水。目前，迫切需要開發(fā)一種電解水生產(chǎn)裝置，其采用經(jīng)過簡 單處理后的離子交換膜就可以同時(shí)生成酸性水和堿性水。

【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)裝置，其能夠同時(shí)生成酸性水和堿性 水。
[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，其可以穩(wěn)定地同時(shí)生成酸性 水和堿性水。
[0008] 本發(fā)明的目的可以通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0009] 本發(fā)明提供一種電解水生產(chǎn)裝置，其包括殼體、隔膜、陽極和陰極;所述隔膜將所 述殼體分隔為陽極室和陰極室，所述陽極設(shè)置在陽極室內(nèi)，所述陰極設(shè)置在陰極室內(nèi)；所述 隔膜是采用如下方法制備得到的：
[0010] (1)將陽離子交換膜浸泡于濃度為2~15wt %的堿金屬鹽溶液中，浸泡時(shí)間為12~ 36小時(shí)，晾干；
[0011] (2)將步驟（1)所得的陽離子交換膜浸泡于2~12wt%的堿金屬鹽溶液中，浸泡時(shí) 間為12~36小時(shí)，晾干；
[0012] ⑶將步驟⑵所得的陽離子交換膜浸泡于2~10wt%的堿金屬鹽溶液中，浸泡時(shí) 間為6~20小時(shí)，得到所述隔膜；
[0013] 其中，步驟(1)、（2)和(3)中的堿金屬鹽均相同，且均為水溶性的堿金屬鹽。
[0014] 本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述堿金屬鹽選自氯化鈉、氯化鉀、硝酸鈉或硝酸鉀中的一種。 [0015]本發(fā)明中，優(yōu)選地，步驟（1)中，堿金屬鹽溶液的濃度為3~IOwt %，浸泡時(shí)間為18 ~28小時(shí)；堿金屬鹽溶液的溫度為22~28°C;晾干條件為:溫度為15~35°C，相對濕度為25 ~60%，晾干時(shí)間為2~15小時(shí)。
[0016]本發(fā)明中，優(yōu)選地，步驟(2)中，堿金屬鹽溶液的濃度為2~8wt%，浸泡時(shí)間為18~ 28小時(shí)；堿金屬鹽溶液的溫度為22~28°C;晾干條件為:溫度為15~35°C，相對濕度為25~ 60%，晾干時(shí)間為2~15小時(shí)。
[0017]本發(fā)明中，優(yōu)選地，步驟(3)中，堿金屬鹽溶液的濃度為2~Swt %，浸泡時(shí)間為10~ 16小時(shí)，堿金屬鹽溶液的溫度為25~30°C。
[0018] 本發(fā)明中，優(yōu)選地，步驟（1)的陽離子交換膜選自磺酸型離子交換膜、磷酸型離子 交換膜、羧酸型離子交換膜中的任一種。
[0019] 本發(fā)明中，優(yōu)選地，步驟（1)的陽離子交換膜為異相膜，所述的異相膜包含離子交 換樹脂和粘合劑;所述的離子交換樹脂選自苯乙烯系陽離子交換樹脂;粘合劑選自聚烯烴。
[0020] 本發(fā)明中，優(yōu)選地，陽極室的下部設(shè)置有第一進(jìn)水口，陽極室的上部設(shè)置有第一出 水口；陰極室的下部設(shè)置有第二進(jìn)水口，陰極室的上部設(shè)置有第二出水口。
[0021] 本發(fā)明中還提供一種利用上述裝置生產(chǎn)電解水的方法，所述的方法包括如下步 驟：
[0022] (A)隔膜的制備步驟：
[0023] (1)將陽離子交換膜浸泡于濃度為2~15wt %的堿金屬鹽溶液中，浸泡時(shí)間為12~ 36小時(shí)，晾干；
[0024] (2)將步驟（1)所得的陽離子交換膜浸泡于2~12wt%的堿金屬鹽溶液中，浸泡時(shí) 間為12~36小時(shí)，晾干；
[0025] (3)將步驟(2)所得的陽離子交換膜浸泡于2~10wt%的堿金屬鹽溶液中，浸泡時(shí) 間為6~20小時(shí)，得到所述隔膜；
[0026]其中，步驟(1)、（2)和(3)中的堿金屬鹽均相同，且均為水溶性的堿金屬鹽；
[0027] (B)電解水步驟：
[0028]分別向包括所述隔膜的裝置中的陽極室和陰極室供給自來水，對陽極和陰極施加 電壓，從陽極室導(dǎo)出酸性水，同時(shí)從陰極室導(dǎo)出堿性水。
[0029]本發(fā)明中，優(yōu)選地，在電解水步驟中，自來水的水壓設(shè)置為0.2~0.6MPa，自來水的 流速設(shè)置為1~5L/min，電解過程的電壓設(shè)置為3~15V。
[0030]由于采用了特定方法制備得到的隔膜，本發(fā)明的電解水生產(chǎn)裝置能夠在電解水過 程中同時(shí)生成酸性水和堿性水，且所得電解水質(zhì)量達(dá)標(biāo)。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，本發(fā) 明的電解水生產(chǎn)裝置能夠更有效地生成酸性水和堿性水。
【附圖說明】
[0031]圖1為實(shí)施例1的電解水生產(chǎn)裝置，其中：
[0032] 1-殼體，11-陽極室，12-陰極室，2-隔膜，3-陽極，4-陰極，5-第一進(jìn)水口，6-第一出 水口，7-第二進(jìn)水口，8-第二出水口。
【具體實(shí)施方式】
[0033]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。
[0034] <隔膜及其制備方法>
[0035] 本發(fā)明的電解水生產(chǎn)裝置所使用的隔膜是通過對陽離子交換膜進(jìn)行可控處理而 得到的。陽離子交換膜經(jīng)過處理后，所得隔膜的結(jié)構(gòu)尚不完全清楚，因而無法采用結(jié)構(gòu)特征 在表征，只能通過制備方法特征來表征。我們猜想是隔膜的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生了非常復(fù)雜的變 化，進(jìn)而導(dǎo)致其離子通透性發(fā)生變化，從而使得其可以同時(shí)生產(chǎn)酸性水和堿性水。
[0036] 下面介紹陽離子交換膜。本發(fā)明的陽離子交換膜可以選自磺酸型、磷酸型、羧酸型 中的任一種，優(yōu)選為磺酸型或羧酸型，更優(yōu)選為磺酸型。本發(fā)明的陽離子交換膜可以為異相 膜。本發(fā)明的異相膜包含離子交換樹脂和粘合劑，還可以包括添加劑。離子交換樹脂可以為 苯乙烯系陽離子交換樹脂;粘合劑可以為聚烯烴。
[0037] 在本發(fā)明中，作為離子交換樹脂的苯乙烯系陽離子交換樹脂的實(shí)例包括但不限于 001 X 7型陽離子交換樹脂、001 X 7FC型陽離子交換樹脂、001 X 7MB型陽離子交換樹脂、001 X8型陽離子交換樹脂、001 X 10型陽離子交換樹脂、DOOl型陽離子交換樹脂、D001FC型陽離 子交換樹脂、D001MB型陽離子交換樹脂。具體的生產(chǎn)廠家包括杭州爭光樹脂有限公司。作為 優(yōu)選，本發(fā)明的苯乙烯系陽離子交換樹脂包括001X7型陽離子交換樹脂、001 X7FC型陽離 子交換樹脂、001 X 7MB型陽離子交換樹脂、001 X 8型陽離子交換樹脂、001 X 10型陽離子交 換樹脂。作為更優(yōu)選，本發(fā)明的苯乙烯系陽離子交換樹脂包括001X7型陽離子交換樹脂、 00IX 7FC型陽離子交換樹脂、OOlX 7MB型陽離子交換樹脂。
[0038] 在本發(fā)明中，作為粘合劑的聚烯烴可以包括聚烯烴均聚物、聚烯烴共聚物、聚烯烴 均聚物的衍生物以及聚烯烴共聚物的衍生物。具體的實(shí)例包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚 正丁烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、氯磺化聚乙烯等。本發(fā)明的聚乙烯可以為高密度聚 乙烯、低密度聚乙烯和/或線性低密度聚乙烯。作為優(yōu)選，本發(fā)明的聚乙烯為低密度聚乙烯 和/或線性低密度聚乙烯。
[0039] 在本發(fā)明中，所述的添加劑包括但不限于抗氧劑、穩(wěn)定劑、增韌劑等。本發(fā)明的抗 氧劑可以為芳香胺類抗氧劑或受阻酚類抗氧劑，還有可以包含輔助抗氧劑。芳香胺類抗氧 劑的實(shí)例包括但不限于二苯胺、對苯二胺和二氫喹啉等。作為優(yōu)選，本發(fā)明的抗氧劑為受阻 酚類抗氧劑，具體的實(shí)例包括但不限于2，6_二叔丁基-4-甲基苯酚、4,4'_硫代雙(6-叔丁 基-3-甲基苯酚）、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧劑1010)。輔助 抗氧劑的實(shí)例包括硫代二丙酸雙酯、雙十二碳醇酯、雙十四碳醇酯和雙十八碳醇酯等，常與 受阻酚類抗氧劑并用。本發(fā)明的抗氧劑實(shí)例包括但不限于抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑 CA、抗氧劑164、抗氧劑DNP、抗氧劑TNP、抗氧劑TPP、抗氧劑MB、抗氧劑264等。本發(fā)明的穩(wěn)定 劑包括但不限于硬脂酸鈣、硬脂酸鋅;優(yōu)選為硬脂酸鈣。本發(fā)明的增韌劑包括但不限于聚異 丁烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙丙橡膠、三元乙丙橡膠、丁腈橡膠、丁苯橡膠、 天然橡膠、順丁橡膠等;優(yōu)選為聚異丁烯和/或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
[0040] 將上述離子交換樹脂和粘合劑以及添加劑等混合均勻，然后加工形成異相膜。根 據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述陽離子交換膜可以由包括如下重量份的組分制成： 離子交換樹脂粉 400 ~ 500，優(yōu)選為400 ~ 460; 低密度聚乙烯 ~ 150;優(yōu)選為100 ~ 120;
[0041] 線性低密度聚乙烯 19~25,優(yōu)選為20 ~ 22; 聚異丁烯 21~35，優(yōu)選為25~30; 氯磺化聚乙烯 5~10，優(yōu)選為6 ~ 8; 苯乙稀-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物2.5 ~ 3.5，優(yōu)選為3~3 5;
[0042] 硬脂酸鈣 3 ~ 7,優(yōu)選為5 ~ 6;和 抗氧化劑 0,8 ~ 1.2，優(yōu)選為I ~ 1.10
[0043] 在本發(fā)明中，離子交換樹脂粉可以為001X7型強(qiáng)酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂； 低密度聚乙烯的熔融指數(shù)為1.35~1.6克/10分；線性低密度聚乙烯的熔融指數(shù)為0.85~ I. 〇克/10分;聚異丁烯的分子量為400~500萬;氯磺化聚乙烯的含氯量為35~36wt %，含硫 量為0.9~I. Iwt % ;苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的熔融指數(shù)為0.8~3.0克/10份;抗 氧化劑優(yōu)選為四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧劑1010)。將上述 原料通過混合、壓延等步驟獲得陽離子交換膜，這里不再贅述。在本發(fā)明中，熔融指數(shù)均是 在溫度220°C、負(fù)荷為IOkg的條件下測定的。
[0044]本發(fā)明的陽離子交換膜也可采用市售商品，例如上?；S有限公司的3365,上 海上化水處理材料有限公司的336IBW等。
[0045] 下面介紹本發(fā)明的隔膜的制備方法，包括如下步驟：
[0046] (1)將上述陽離子交換膜浸泡于濃度為2~15wt%的堿金屬鹽溶液中，浸泡時(shí)間為 12~36小時(shí)，瞭干；
[0047] (2)將步驟（1)所得的陽離子交換膜浸泡于2~12wt%的堿金屬鹽溶液中，浸泡時(shí) 間為12~36小時(shí)，晾干；
[0048] (3)將步驟(2)所得的陽離子交換膜浸泡于2~10wt%的堿金屬鹽溶液中，浸泡時(shí) 間為6~20小時(shí)，得到所述隔膜；
[0049] 其中，步驟(1)、（2)和(3)中的堿金屬鹽均相同，且均為水溶性的堿金屬鹽。
[0050] 本發(fā)明中，所述制備方法還可以包括如下步驟：
[0051] (4)將步驟(3)得到的所述隔膜剪裁和打孔。
[0052] 在步驟(1)~(3)中，所述堿金屬鹽可以選自氯化鈉、氯化鉀、硝酸鈉或硝酸鉀中的 一種;優(yōu)選為氯化鈉或氯化鉀，更優(yōu)選為氯化鈉。
[0053] 在步驟（1)中，堿金屬鹽溶液的濃度可以為2~15wt%，優(yōu)選為2~12wt%，更優(yōu)選 為3~IOwt %，再優(yōu)選為4~8wt %。步驟（1)的浸泡時(shí)間可以為12~36小時(shí)，優(yōu)選為15~30小 時(shí)，更優(yōu)選為18~28小時(shí)，最優(yōu)選為20~26小時(shí)。步驟（1)的堿金屬鹽溶液的溫度可以為15 ~35 °C，優(yōu)選為15~32 °C，更優(yōu)選為18~30 °C。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(1)中 堿金屬鹽溶液的溫度為22~28°C。
[0054] 在步驟（1)中，晾干條件為:溫度為15~35 °C，相對濕度為25~60 %，晾干時(shí)間為2 ~15小時(shí)。優(yōu)選地，所述晾干條件為溫度為20~30°C，相對濕度為35~55%，晾干時(shí)間為3~ 8小時(shí)。更優(yōu)選地，所述晾干條件為溫度為22~28 °C，相對濕度為38~52%，晾干時(shí)間為3~5 小時(shí)。
[0055] 在步驟(2)中，堿金屬鹽溶液的濃度可以為2~12wt%，優(yōu)選為2~10wt%，更優(yōu)選 為2~8wt%，最優(yōu)選為4~6wt%。步驟(2)的浸泡時(shí)間可以為12~36小時(shí)，優(yōu)選為15~30小 時(shí)，更優(yōu)選為18~28小時(shí)，最優(yōu)選為20~26小時(shí)。步驟(2)的堿金屬鹽溶液的溫度可以為15 ~35 °C，優(yōu)選為15~32 °C，更優(yōu)選為18~30 °C。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(2)中 堿金屬鹽溶液的溫度為22~28°C。
[0056] 在步驟(2)中，晾干條件可以為:溫度為15~35°C，相對濕度為25~60%，晾干時(shí)間 為2~15小時(shí)。優(yōu)選地，所述晾干條件為溫度為20~30°C，相對濕度為35~55%，晾干時(shí)間為 2.5~8小時(shí)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述晾干條件為溫度為22~28°C，相對濕 度為38~52%，晾干時(shí)間為3~5小時(shí)。
[0057] 在步驟(3)中，堿金屬鹽溶液的濃度可以為2~10wt%，優(yōu)選為2~8wt%，更優(yōu)選為 3~6wt%。步驟(3)中浸泡時(shí)間可以為6~20小時(shí)，優(yōu)選為8~18小時(shí)，再優(yōu)選為10~16小時(shí)。 步驟(3的中堿金屬鹽溶液的溫度可以為15~35°C，優(yōu)選為15~32°C，更優(yōu)選為18~30°C。根 據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(3)的堿金屬鹽溶液的溫度為25~30°C。
[0058] 根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，隔膜的制備方法包括如下步驟：
[0059] (1)將上述陽離子交換膜浸泡于濃度為3~Swt %、溫度為22~28°C的氯化鈉溶液 中，浸泡時(shí)間20~26小時(shí)，取出，置于溫度為22~28°C，相對濕度為38~52%的環(huán)境中，晾干 3~5小時(shí)；
[0060] (2)將步驟（1)所得的陽離子交換膜浸泡于濃度為2~6wt%、溫度為22~28°C的氯 化鈉溶液中，浸泡時(shí)間20~26小時(shí)，取出，置于溫度為22~28°C，相對濕度為38~52%的環(huán) 境中，晾干3~5小時(shí)；
[0061] (3)將步驟(2)所得的陽離子交換膜浸泡于濃度為2~6wt%、溫度為25~30°C的氯 化鈉溶液中，浸泡時(shí)間10~16小時(shí)，取出，得到所述隔膜。
[0062] 在步驟(4)中，將步驟(3)得到的所述隔膜剪裁和打孔。將所述隔膜剪裁為矩形，并 在隔膜的四個(gè)角處打孔，以便于將所述隔膜固定安裝至電解水裝置中。所述隔膜固定安裝 于電解水裝置的陰極和陽極之間，用于將電解裝置分隔為陽極室和陰極室。所述隔膜剪裁 的尺寸與電解水裝置內(nèi)安裝隔膜的裝置尺寸相匹配，例如為100mm X 200mm、200mm X 400mm、 400mm X 800mm、800mm X 1600mm〇
[0063] <電解水生產(chǎn)裝置>
[0064] 本發(fā)明的電解水生產(chǎn)裝置包括殼體、隔膜、陽極和陰極;其中，所述隔膜將所述殼 體分隔為陽極室和陰極室，所述陽極設(shè)置在陽極室內(nèi)，所述陰極設(shè)置在陰極室內(nèi)。本發(fā)明的 電解水生產(chǎn)裝置還可以包括電源和電流調(diào)整單元。所述隔膜為采用上述方法制備的，不再 贅述。
[0065] 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)明的隔膜將所述的殼體分隔為陽 極室和陰極室。優(yōu)選地，所述陰極室和陽極室是分隔的、不連通的。本發(fā)明中，所述陽極和陰 極可采用不銹鋼電極或鉑鈦電極，優(yōu)選為鉑鈦電極。
[0066] 在本發(fā)明中，所述陽極室的下部設(shè)置有第一進(jìn)水口，所述陽極室的上部設(shè)置有第 一出水口；所述陰極室的下部設(shè)置有第二進(jìn)水口，所述陰極室的上部設(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，用于將自來水導(dǎo)入陽極室;第一出水口與第一出水管連 接，用于將產(chǎn)生的酸性水導(dǎo)出。第二進(jìn)水口用于與第二進(jìn)水管連接，用于將自來水導(dǎo)入陰極 室;第二出水口與第二出水管連接，用于將產(chǎn)生的堿性水導(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)水口與同一根進(jìn)水管連接，用于導(dǎo)入自來水。
[0067] 本發(fā)明的電解水生產(chǎn)裝置還可包括電源和電流調(diào)整單元。電源用于對陽極和陰極 施加電壓。該電源為直流電源，可以為線性直流電源或脈沖直流電源，更優(yōu)選為脈沖直流電 源。電流調(diào)整單元通過調(diào)整電阻的大小來調(diào)整電解過程的電流大小。
[0068]〈電解水生產(chǎn)方法〉
[0069] 本發(fā)明的電解水生產(chǎn)方法利用上述電解水生產(chǎn)裝置來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的電解水生產(chǎn) 方法包括(A)隔膜的制備步驟，以及(B)電解水步驟。
[0070] 本發(fā)明的步驟(A)包括如下具體步驟：
[0071] (1)將陽離子交換膜浸泡于濃度為2~15wt %的堿金屬鹽溶液中，浸泡時(shí)間為12~ 36小時(shí)，晾干；
[0072] (2)將步驟（1)所得的陽離子交換膜浸泡于2~12wt%的堿金屬鹽溶液中，浸泡時(shí) 間為12~36小時(shí)，晾干；
[0073] (3)將步驟(2)所得的陽離子交換膜浸泡于2~10wt%的堿金屬鹽溶液中，浸泡時(shí) 間為6~20小時(shí)，得到所述隔膜；
[0074] 其中，步驟（1)、（2)和（3)中的堿金屬鹽均相同，且均為水溶性的堿金屬鹽。步驟 (A) 的具體條件如前所述，這里不再贅述。
[0075] 下面詳細(xì)描述步驟(B)。將自來水同時(shí)引入本發(fā)明的電解水生產(chǎn)裝置的陽極室和 陰極室中進(jìn)行電解，在陽極室中生成酸性水，同時(shí)在陰極室中生成堿性水。本發(fā)明的自來水 可以直接使用，或者在過濾后使用。
[0076] 在步驟(B)中，隔膜兩側(cè)均通入自來水，自來水的水壓設(shè)置為0.2~0.6MPa，優(yōu)選為 0.3~0.4MPa;自來水的流速設(shè)置為1~5L/min，優(yōu)選為2~3L/min;電壓設(shè)置為3~15V，優(yōu)選 為6~12V。根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述電解水生產(chǎn)方法中，自來水的水壓設(shè)置為 0.3~0.4MPa，自來水的流速設(shè)置為2~3L/min，電壓設(shè)置為6~12V。采用上述方法可以在陽 極室生成酸性水，其pH可以為3~6.5;在陰極室生成堿性水，pH可以為8~11。此外，在步驟 (B) 中隔膜兩側(cè)的水壓差可以為±5.5kPa以內(nèi)，優(yōu)選為±3kPa以內(nèi)，更優(yōu)選為±lkPa以內(nèi)。
[0077] 制備例1-隔膜的制備方法
[0078] 將6kg氯磺化聚乙烯(CSM-40)和28kg聚異丁烯(德國巴斯夫公司，B200)在混煉機(jī) 中混煉，加入IOOkg低密度聚乙烯(熔融指數(shù)為1.5克/10分鐘）、20kg線性低密度聚乙烯(熔 融指數(shù)為1克/10分鐘）、3kg苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(熔融指數(shù)為2克/10分鐘）、Ikg抗 氧劑1010,在120°C下混煉10分鐘得到預(yù)混料;將5kg硬脂酸鈣加入該預(yù)混料中，混煉均勻后 再加入400kg陽離子交換樹脂粉(001 X7型強(qiáng)酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂），混合均勻得 到混合料;將混合料在延機(jī)壓上形成厚度為〇.40±0.03mm的膜片，壓延溫度為80°C ;將上述 膜片嵌入兩層增強(qiáng)絳綸網(wǎng)布之間，通過液壓機(jī)在150°C、0.5Mpa下熱壓60分鐘，得到陽離子 交換膜A。
[0079] 然后，按照如下步驟進(jìn)行處理：
[0080] (1)將陽離子交換膜A置于溫度為18°C、濃度為6wt%的氯化鈉溶液中浸泡22小時(shí)， 取出陽離子交換膜，然后在溫度為20°C、相對濕度為40%的條件下晾干5小時(shí)；
[0081] (2)將步驟（1)所得的陽離子交換膜置于溫度為18°C、濃度為6wt%的氯化鈉溶液 中浸泡22小時(shí)，取出陽離子交換膜，然后在溫度為20°C、相對濕度為40%的條件下晾干5小 時(shí)；
[0082] (3)將步驟(2)所得的陽離子交換膜置于溫度為25°C、濃度為3wt%的氯化鈉溶液 中浸泡10小時(shí)，得到隔膜Bl。
[0083] 制備例2-隔膜的制備方法
[0084] (1)將制備例1的陽離子交換膜A置于溫度為18°C、濃度為8wt%的氯化鈉溶液中浸 泡20小時(shí)，取出陽離子交換膜，然后在溫度為25°C、相對濕度為40%的條件下晾干3小時(shí)； [0085] (2)將步驟（1)所得的陽離子交換膜置于溫度為18°C、濃度為5wt%的氯化鈉溶液 中浸泡24小時(shí)，取出陽離子交換膜，然后在溫度為25°C、相對濕度為40%的條件下晾干3小 時(shí)；
[0086] (3)將步驟(2)所得的陽離子交換膜置于溫度為25°C、濃度為2wt%的氯化鈉溶液 中浸泡15小時(shí)，得到隔膜B2。
[0087] 制備例3-隔膜的制備方法
[0088] (1)將制備例1的陽離子交換膜A置于溫度為18°C、濃度為5wt%的氯化鈉溶液中浸 泡24小時(shí)，取出陽離子交換膜，然后在溫度為15°C、相對濕度為30%的條件下晾干6小時(shí)；
[0089] (2)將步驟（1)所得的陽離子交換膜置于溫度為18°C、濃度為5wt%的氯化鈉溶液 中浸泡24小時(shí)，取出陽離子交換膜，然后在溫度為15°C、相對濕度為30%的條件下晾干6小 時(shí)；
[0090] (3)將步驟(2)所得的陽離子交換膜置于溫度為25°C、濃度為5wt%的氯化鈉溶液 中浸泡12小時(shí)，得到隔膜B3。
[0091] 制備例4-隔膜的制備方法
[0092] (1)將制備例1的陽離子交換膜A置于溫度為18°C、濃度為10wt%的氯化鈉溶液中 浸泡18小時(shí)，取出陽離子交換膜，然后在溫度為30°C、相對濕度為40 %的條件下晾干2.5小 時(shí)；
[0093] (2)將步驟（1)所得的陽離子交換膜置于溫度為18°C、濃度為10wt%的氯化鈉溶液 中浸泡18小時(shí)，取出陽離子交換膜，然后在溫度為30°C、相對濕度為40%的條件下晾干2.5 小時(shí)；
[0094] (3)將步驟(2)所得的陽離子交換膜置于溫度為25°C、濃度為5wt%的氯化鈉溶液 中浸泡15小時(shí)，得到隔膜M。
[0095] 制備例5-隔膜的制備方法
[0096] (1)將制備例1的陽離子交換膜A置于溫度為18°C、濃度為12wt%的氯化鉀溶液中 浸泡15小時(shí)，取出陽離子交換膜，然后在溫度為35°C、相對濕度為45%的條件下晾干3小時(shí)； [0097] (2)將步驟（1)所得的陽離子交換膜置于溫度為18°C、濃度為12wt%的氯化鉀溶液 中浸泡時(shí)間15小時(shí)，取出陽離子交換膜，然后在溫度為35°C、相對濕度為45%的條件下晾干 3小時(shí)；
[0098] (3)將步驟(2)所得的陽離子交換膜置于溫度為25°C、濃度為4wt%的氯化鉀溶液 中浸泡8小時(shí)，得到隔膜B5。
[0099] 實(shí)施例1-電解水生產(chǎn)裝置
[0100] 本發(fā)明的電解水生產(chǎn)裝置如圖1所示，包括殼體1、隔膜2、陽極3和陰極4;其中，隔 膜2將殼體1分隔為陽極室11和陰極室12,所述陽極3設(shè)置在陽極室11內(nèi)，所述陰極4設(shè)置在 陰極室12內(nèi)。該裝置還包括電源(未示出）和電流調(diào)整單元(未示出），電源用于對陽極3和陰 極4施加電壓，電流調(diào)整單元用于調(diào)整電流。所述陽極3和陰極4均為不銹鋼電極。隔膜2為制 備例1方法制得的隔膜Bl。
[0101] 陽極室11的下部設(shè)置有第一進(jìn)水口5,其上部設(shè)置有第一出水口6;陰極室12的下 部設(shè)置有第二進(jìn)水口 7,其上部設(shè)置有第二出水口 8。第一進(jìn)水口 5與第一進(jìn)水管(未圖示)連 接，用于將自來水導(dǎo)入陽極室12;第一出水口6與第一出水管(未圖示)連接，用于將產(chǎn)生的 酸性水導(dǎo)出。第二進(jìn)水口7與第二進(jìn)水管(未圖示)連接，用于將自來水導(dǎo)入陰極室12;第二 出水口8與第二出水管(未圖示)連接，用于將產(chǎn)生的堿性水導(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。
[0102] 在使用上述裝置時(shí)，首先通過第一進(jìn)水口5向陽極室11供給自來水，同時(shí)通過第二 進(jìn)水口7向陰極室12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±3kPa以 內(nèi)；對陽極3和陰極4施加電壓，電壓為8V;產(chǎn)生的酸性水從第一出水口 6導(dǎo)出，產(chǎn)生的堿性電 解水從第二出水口 8導(dǎo)出。
[0103] 通過電流調(diào)整單元調(diào)節(jié)電流，酸性水的pH值可在3.5~6范圍內(nèi)，堿性水的pH值可 在8~11范圍內(nèi)。經(jīng)檢測，25°C下堿性水游離氯含量低于0.05mg/L，堿性水的氧化還原電位 ORP 值低于 _150mV。
[0104] 實(shí)施例2-5
[0105]在實(shí)施例2-5中，除了將隔膜2分別替換為制備例2-5獲得的隔膜B2-B5外，其他條 件與實(shí)施例1相同。
[0106] 通過電流調(diào)整單元調(diào)節(jié)電流，酸性水的pH值可在3.5~6范圍內(nèi)，堿性水的pH值可 在8~11范圍內(nèi)。經(jīng)檢測，25°C下堿性水游離氯含量低于0.05mg/L，堿性水的氧化還原電位 ORP 值低于 _150mV。
[0107] 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)裝置，其特征在于，所述裝置包括殼體、隔膜、陽極和陰極;所述隔膜 將所述殼體分隔為陽極室和陰極室，所述陽極設(shè)置在陽極室內(nèi)，所述陰極設(shè)置在陰極室內(nèi)； 所述隔膜是采用如下方法制備得到的： (1) 將陽離子交換膜浸泡于濃度為2~15wt %的堿金屬鹽溶液中，浸泡時(shí)間為12~36小 時(shí)，瞭干； (2) 將步驟（1)所得的陽離子交換膜浸泡于2~12wt%的堿金屬鹽溶液中，浸泡時(shí)間為 12~36小時(shí)，瞭干； (3) 將步驟(2)所得的陽離子交換膜浸泡于2~10wt%的堿金屬鹽溶液中，浸泡時(shí)間為6 ~20小時(shí)，得到所述隔膜； 其中，步驟(1)、（2)和(3)中的堿金屬鹽均相同，且均為水溶性的堿金屬鹽。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述堿金屬鹽選自氯化鈉、氯化鉀、硝酸鈉 或硝酸鉀中的一種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，步驟（1)中，所述堿金屬鹽溶液的濃度為3 ~10wt%，所述浸泡時(shí)間為18~28小時(shí)；所述堿金屬鹽溶液的溫度為22~28°C;晾干條件 為:溫度為15~35°C，相對濕度為25~60%，晾干時(shí)間為2~15小時(shí)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，步驟(2)中，所述堿金屬鹽溶液的濃度為2 ~8wt%，所述浸泡時(shí)間為18~28小時(shí);堿金屬鹽溶液的溫度為22~28 °C;晾干條件為:溫度 為15~35°C，相對濕度為25~60%，晾干時(shí)間為2~15小時(shí)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，步驟(3)中，所述堿金屬鹽溶液的濃度為2 ~8wt %，所述浸泡時(shí)間為10~16小時(shí)，所述堿金屬鹽溶液的溫度為25~30°C。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，步驟（1)的所述陽離子交換膜選自磺酸型 離子交換膜、磷酸型離子交換膜、羧酸型離子交換膜中的任一種。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，步驟（1)的所述陽離子交換膜為異相膜，所 述的異相膜包含離子交換樹脂和粘合劑;所述的離子交換樹脂選自苯乙烯系陽離子交換樹 月旨;粘合劑選自聚烯烴。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述陽極室的下部設(shè)置有第一進(jìn)水口，所 述陽極室的上部設(shè)置有第一出水口；所述陰極室的下部設(shè)置有第二進(jìn)水口，所述陰極室的 上部設(shè)置有第二出水口。9. 利用權(quán)利要求1~8任一項(xiàng)所述的裝置生產(chǎn)電解水的方法，其特征在于，所述的方法 包括如下步驟： (A) 隔膜的制備步驟： (1) 將陽離子交換膜浸泡于濃度為2~15wt %的堿金屬鹽溶液中，浸泡時(shí)間為12~36小 時(shí)，瞭干； (2) 將步驟（1)所得的陽離子交換膜浸泡于2~12wt%的堿金屬鹽溶液中，浸泡時(shí)間為 12~36小時(shí)，瞭干； (3) 將步驟(2)所得的陽離子交換膜浸泡于2~10wt%的堿金屬鹽溶液中，浸泡時(shí)間為6 ~20小時(shí)，得到隔膜； 其中，步驟(1)、（2)和(3)中的堿金屬鹽均相同，且均為水溶性的堿金屬鹽； (B) 電解水步驟： 分別向包括所述隔膜的裝置中的陽極室和陰極室供給自來水，對陽極和陰極施加電 壓，從陽極室導(dǎo)出酸性水，同時(shí)從陰極室導(dǎo)出堿性水。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在所述電解水步驟(B)中，自來水的水壓 設(shè)置為0.2~0.6MPa，自來水的流速設(shè)置為1~5L/min，電解過程的電壓設(shè)置為3~15V。
【文檔編號】C02F103/04GK106006859SQ201610583247
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月21日
【發(fā)明人】宋玉琴
【申請人】宋玉琴