1.本发明涉及电解装置技术领域，尤其涉及一种高效耐用型次氯酸钠电解装置。
背景技术：
2.次氯酸钠作为氯气的替代品之一，是一种真正高效、广谱、安全的强力灭菌、杀病毒药剂。研究表明，次氯酸钠有效氯含量维持时间优于氯气，对难以彻底杀灭的微生物孢子脱囊有更好的抑制作用，非常适用水厂、加压泵站、污水处理厂、医院等场所的安全消毒，以及电厂循环冷却水杀菌除藻等作业。
3.此前，用于消毒的次氯酸钠常由化工厂生产，高浓度的工业品次氯酸钠溶液具有一定的危险性，国家规定浓度超过5％的次氯酸钠水溶液属于危险品，易发生爆炸，运输过程受到国家管控。再者，次氯酸钠作为氯碱工业的常见副产物，因以氯气和氢氧化钠为原料生产，产品中往往含有过多的氢氧化钠与氯化物杂质，易造成二次污染。高浓度的次氯酸钠溶液呈强碱性，易在硬质水中造成投加孔槽结垢，投加前需要稀释，使用时仍有一定不便。
4.现场制备次氯酸钠进行消毒的技术是一种兼具消毒效果与效率的方式，通过电解食盐水的方法在需要消毒的现场制取低浓度的次氯酸钠，在液态低浓度的状态下投加，可以准确控制投加量与时机，保持须消毒水体持续消毒能力。
5.目前市场常见的次氯酸钠发生器电解槽均采用板式电极组装配成长方体形态置于圆管型电解槽内。该设置由于板式电极组与电解槽圆管形态呈现一定差异，使得电解槽内部极板组周边空间未能得到灵活和有效利用，常需要通过提高电极板组运行的电流密度以保障次氯酸钠的产量和产品浓度，过高的运行电流密度容易造成电极板组的寿命损耗；同时，板式电极组的设置不利于最大程度地优化导气导流性能，从而非常容易出现电解生成的氯气与反应液接触时间不足，造成部分氯气逸散出装置，不利于提升或维持合格的次氯酸钠的产量和产品浓度。
6.此外，次氯酸钠电解装置的电解槽是关键部件，其外壳管常采用upvc制成。电解槽在工作过程中，由于稀释食盐水巨大的电阻电解时温度可达40℃以上，随着运行状态的波动，电解槽在热水的浸泡下，也仍然会出现微小变形，黄变，标志着pvc材料开始不可逆形变、降解，时刻成为设备安全运行的隐患。而在实际运行过程中，次氯酸钠电解系统会偶发控温故障，如冷水系统停供冷水等情况时有发生，这些故障将会使得电解装置温度瞬时升高、甚至超出upvc材料工作极限，最后常常造成电解槽外壳管变形、壳管端头漏水、甚至破裂等事故。又及，在使用过程中，软化水装置不可能彻底除去水中的钙，镁，铝等离子，导致在电解过程中在呈碱性的混合液会逐渐形成结垢，一方面、现采用的upvc材料制成的电解槽外壳内壁容易发生结垢；另一方面，电极同样容易形成结垢，结垢到一定程度需要使用盐酸对电极进行酸洗除垢。综上，在如此反复运行中，对电解槽外壳材料具有更高的性能要求。
技术实现要素：
7.本发明的目的在于提供一种高效耐用型次氯酸钠电解装置。根据本发明的电解装置，可实现通过优化电解槽空间和电极板分布设定最优电流密度，以及优化导气导流设置，可较传统装置提高电解次氯酸钠产量和产品浓度，降低盐耗电耗，延长电极板的使用寿命，本发明采用的技术方案如下：
8.根据本发明的一个方面，提供了一种高效耐用型次氯酸钠电解装置，装置包括电解槽外壳管、进电组件、电解电极芯总成和导气导流圆形隔板组件，所述电解槽外壳管的两端通过活接式封头连接有所述进电组件，所述电解电极芯总成设在电解槽外壳管内，且其两端分别与进电组件连接，所述电解电极芯总成的外侧套设有所述导气导流圆形隔板组件，所述电解槽外壳管的一端开设有电解进液口，在电解槽外壳管与所述电解进液口相对一侧开设有酸洗进液口，所述电解槽外壳管的另一端开设有电解出液口，在电解槽外壳管与所述电解出液口相对一侧开设有酸洗出液口。
9.优选的，所述进电组件包括电极柱和进电导板，所述电极柱的一端与所述进电导板连接，所述进电导板位于所述电解槽外壳管内。
10.优选的，所述电解电极芯总成包括电解电极管段一和电解电极管段二，所述电解电极管段一设为两个，两个所述电解电极管段一分别位于所述电解槽外壳管的两端，且分别与进电导板连接，在两个电极管段一之间设有所述电解电极管段二，所述电解电极管段二和电解电极管段一通过支承紧固组件连接。
11.优选的，所述电解电极管段一包括阴阳极电解电极管、复合电解电极管一和阴阳极电解电极实心管，所述阴阳极电解电极管和复合电解电极管一设为多个，多个所述阴阳极电解电极管和复合电解电极管一由外到内依次套设在所述阴阳电解电极实心管的外侧。
12.优选的，所述电解电极管段二包括复合电解电极管二和复合电解电极实心管，所述复合电解电极管二设为多个，多个所述复合电解电极管二间隔套设在所述复合电解电极实心管的外侧。
13.优选的，所述支承紧固组件包括支承紧固板和支承紧固板固定栓，所述支承紧固板上开设有栓孔一，在所述电解电极管段一和电解电极管段二上对应设有栓孔二，所述支承紧固板固定栓穿过所述栓孔一和所述栓孔二，将所述支承紧固板分别与电解电极管段一和电解电极管段二连接固定。
14.优选的，所述导气导流圆形隔板组件包括两个半圆环形板，两个所述半圆环形板相对设置且其端部通过垫片连接，每个半圆环形板的中部沿轴线方向开设有导气导流孔。
15.优选的，所述装置还包括感应组件，所述感应组件包括酸度计监测器、温度感应器、电导率仪和液位感应器，所述酸度计监测器设为两个，两个酸度计监测器分别设在所述酸洗进液口和酸洗出液口上，所述温度感应器设为两个，两个温度感应器分别设在所述电解进液口和电解出液口上，所述电导率仪设在电解进液口上，且与温度感应器相对设置，所述液位感应器设在电解出液口上，且与温度感应器相对设置。
16.优选的，所述活接式封头上开设有活接式封头主体中心孔，所述活接式封头的内侧设有内螺纹，所述电解槽外壳管的端部设有外螺纹，所述活接式封头与电解槽外壳管螺纹连接。
17.优选的，所述电解槽外壳管采用聚氨酯tpu材质制成。
18.本发明采用的上述技术方案，具有如下显著效果：
19.(1)本发明采用了圆形阴阳极电解电极管和复合电解电极管相互平行相对穿插交错于电解槽外壳管内部，电解电极管上开设导气导流孔，充分让反应产生的氯气在阴阳极电解电极管和复合阴阳极电解电极管内部进行半环流循环反应，增大氯气与反应液接触时间，同时让稀盐水停留更多时间，使得电解更充分，提高氯气利用率，提高产品有效氯浓度，同时进一步降低盐耗及电耗。
20.(2)本发明选择聚氨酯tpu作为电解槽外壳管材料，比起传统采用的upvc材料，可以有效使得电解槽得到更好的耐高压，耐温度波动，耐腐蚀，抗结垢，抗撞击跌落损坏的性能，从而保障了电解装置在运行条件发生波动的情况下能持续稳定运行，同时也能大幅度延长电解槽壳体的使用寿命。
21.(3)本发明的导气导流圆形隔板组件上下开设导气导流孔，导流上方及下方气水混合液，下方液体在排空情况下更易排出，同时方便氯气等气体更顺利的进入到下一个电解反应室，使得电解槽内部气液混合物反应更充分。
22.(5)本发明采用活接密封方式密封电解槽外壳管内部电解液，维修方便快速。
23.(6)电解装置设置感应组件监测温度及电导率变化情况，将更方便对于电解装置温度及稀盐水浓度的控制，更便于对耗盐量的把控。
24.(7)电解装置设置酸度监测器监测酸度变化情况，方便对于电解装置电解电极管结垢的酸洗工作控制，提高酸洗效率。
附图说明
25.图1是本发明的正视图；
26.图2是本发明的纵向剖视图；
27.图3是本发明的电解电极芯总成的斜切图。
28.图4是本发明的电解电极芯总成的正切图。
29.图5是本发明的活接式封头的正视图。
30.1-复合电解电极管二；2-复合电解电极管一；3-阴阳极电解电极管；4-电解槽外壳管；5-复合电解电极实心管；6-复合电解电极管上部；7-电解电极管导气导流槽；8-阳极电解电极管；9-支承紧固板固定栓；10-支承紧固板；11-外螺纹；12-电极柱；13-进电导板；14-活接式封头；15-活接式封头主体中心孔；16-电解电极管导气导流槽a；17-电解电极管导气导流槽b；18-电解电极管导气导流槽c；19-上导气导流孔；20-下导气导流孔；21-半圆环形板；22-酸洗进液口；23-电解进液口；24-电解出液口；25-酸洗出液口；26-酸度计监测器；27-温度感应器；28-电导率仪；29-温度感应器；30-酸度计监测器；31-阴极电解电极管；32-液位感应器。
具体实施方式
31.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
32.如图1-5所示，根据本发明的一种高效耐用型次氯酸钠电解装置，装置包括电解槽外壳管4、进电组件、电解电极芯总成和导气导流圆形隔板组件，电解槽外壳管4采用聚氨酯tpu材质制成，选用超硬聚醚型tpu材质作为新的电解槽外壳管材料，可获得更好的耐高压、耐温度波动、耐腐蚀、抗结垢和抗撞击跌落损坏的性能，从而保障了装置持续稳定运行，同时延长电解槽外壳管4的使用寿命。电解槽外壳管4的两端通过活接式封头14连接有进电组件。活接式封头14上开设有活接式封头主体中心孔15，活接式封头14的内侧设有内螺纹，电解槽外壳管4的端部设有外螺纹11，活接式封头14与电解槽外壳管4螺纹连接。进电组件包括电极柱12和进电导板13，电极柱12的一端与进电导板13连接，进电导板13位于电解槽外壳管4内。活接式封头14位于电解槽外壳管4两端，用于密封电解槽外壳管内部液体及气体。活接式封头14开设活接式封头主体中心孔15，活接式封头主体中心孔15的孔径和电极柱12的直径相同。电极柱12上及电解槽外壳管4两端凸起的啮合螺纹前均有弹性垫圈，扭紧活接式封头14将可以对电解槽外壳管4内部液体及气体进行密封。当需要维护时扭松即可，维护极为方便快捷。
33.电解电极芯总成设在电解槽外壳管4内，且其两端分别与进电导板13连接，电解电极芯总成包括电解电极管段一和电解电极管段二，电解电极管段一设为两个，两个电解电极管段一分别位于电解槽外壳管4的两端，且分别与进电导板13连接，在两个电极管段一之间设有电解电极管段二，电解电极管段二和电解电极管段一通过支承紧固组件连接。电解电极管段一包括阴阳极电解电极管3、复合电解电极管一2和阴阳极电解电极实心管，阴阳极电解电极管3和复合电解电极管一2设为多个，多个阴阳极电解电极管3和复合电解电极管一2由外到内依次套设在阴阳电解电极实心管的外侧。电解电极管段二包括复合电解电极管二1和复合电解电极实心管5，复合电解电极管二1设为多个，多个复合电解电极管二1间隔套设在复合电解电极实心管5的外侧。将接与阳极进电导板13的阴阳极电解电极管3设为阳极电解电极管，将接与阴极进电导板13的阴阳极电解电极管3设为阴极电解电极管，阳极电解电极管的管内、外壁为铱涂层，阳极电解电极管的材质为钛合金；阴极电解电极管的管内、外壁为钛涂层，阴极电解电极管的材质为钛合金。
34.支承紧固组件包括支承紧固板10和支承紧固板固定栓9，支承紧固板10上开设有栓孔一，在电解电极管段一和电解电极管段二上对应设有栓孔二，支承紧固板固定栓9穿过栓孔一和栓孔二，将支承紧固板10分别与电解电极管段一和电解电极管段二连接固定。栓孔大小为最中心电解电极管直径的50％，在阴阳极电解电极管3和复合电解电极管一2上相对设置2个栓孔二，在复合电解电极管二1上相对设置2组栓孔二，每组设有两个相对设置的栓孔二。栓孔二通过放入支承紧固栓9将各电解电极管固定，且支承紧固栓9上在各相邻电解电极管间隙处放入圆形垫块，以调整保持各相邻电解电极管间距相同，支承紧固栓9量筒使用塑料螺母固定，支承紧固栓9上各部件均为塑料或pvc或其他不导电材质，支承紧固栓9两头穿过支承紧固板后用螺母固定。
35.阴阳电解电极管3、复合电解电极管一2和复合电解电极管二1均为中空管，管壁的厚度为0.8mm，复合电解电极管一2和复合电解电极管二1的长度为阴阳极电解电极管3的长度的2倍。依据次氯酸钠电解装置产量的不同，阴阳极电解电极管3的管数也不同，但数量为单数；复合电解电极管一2和复合电解电极管二1的数量为单数，数量随电解装置产量的增加而增加，增加的复合电解电极管一2和复合电解电极管二1数量可在管长方向上增加，复
合电解电极管一2距离进电导板13的距离为10mm。各相邻不同管径的电解电极管内壁与外壁间距3mm，阴极阳极电解电极管3管长方向上距复合电解电极管二1为10mm。各个不同管径阴极阳极电解电极管3分别同心焊接于进电导板13上，最中心处为阴阳极电解电极实心管，阴极、阳极电解电极管两头平行相对，同时不同管径的阴阳极电解电极管3、复合电解电极管管心均在同一直线上布置。相包含及相邻关系的阴阳极电解电极管及复合电解电极管管径差距4mm。
36.阴阳极电解电极管上间隔一定角度在管上开设有一组电解电极管导气导流槽a、一组电解电极管导气导流槽b和一组电解电极管导气导流槽c，每组中包括两个相对设置对应的电解电极管导气导流槽，电解电极管导气导流槽的长度小于阴阳极电解电极管20mm，且在阴阳极电解电极管管长方向上居中，依据不同产量的电解装置同一个阴极阳极电解电极管上相对设置6个电解电极管导气导流槽，电解电极管导气导流槽宽度8mm。阴阳电解电极管最中心一根管上不设置导气导流槽，阴阳电解电极管3沿各极管中心点向下半圆极管开对侧导气导流槽。复合电解电极管一2和复合电解电极管二1上则设置两组电解电极管导气导流槽a、两组电解电极管导气导流槽b和两组电解电极管导气导流槽c，每组中包括两个相对设置对应的电解电极管导气导流槽。
37.电解电极芯总成的外侧套设有导气导流圆形隔板组件，导气导流圆形隔板组件包括两个半圆环形板21，两个半圆环形板21相对设置且其端部通过垫片连接，每个半圆环形板21的中部沿轴线方向开设有导气导流孔，位于上方的导气导流孔为上导气导流孔19，位于下方的导气导流孔为下导气导流孔20。半圆环形板21为两个半圆环型，顶部中心及底部中心开设圆形或方形导气导流孔，孔面积2cm2半圆环形板21外圆直径小于电解槽外壳管1为1mm，内圆直径大于最外侧阴阳电解电极管3、复合电解电极管一2和复合电解电极管二1的直径1mm，半圆环形板21在支承紧固板10通过处开设缺口使其刚好通过，半圆环形板21厚度4mm，沿其赤道中心处分为2个半环，2个半环通过双孔垫片及螺栓螺母连接固定。导气导流圆形隔板最外缘设中间凹槽，放入o型弹性垫圈，弹性垫圈放入后突出1mm于导气导流圆形隔板最外缘。
38.电解槽外壳管4的一端开设有电解进液口23，在电解槽外壳管4与电解进液口23相对一侧开设有酸洗进液口22，电解槽外壳管4的另一端开设有电解出液口24，在电解槽外壳管4与电解出液口24相对一侧开设有酸洗出液口25。装置还包括感应组件，感应组件包括酸度计监测器26、温度感应器27、电导率仪28和液位感应器32，酸度计监测器26设为两个，两个酸度计监测器26分别设在酸洗进液口22和酸洗出液口25上，温度感应器27设为两个，两个温度感应器27分别设在电解进液口23和电解出液口24上，电导率仪28设在电解进液口23上，且与温度感应器27相对设置，液位感应器32设在电解出液口24上，且与温度感应器27相对设置。当电解液进液时，温度感应器27及电导率仪28开始工作，检测进液口的温度值及电导率值并显示同时传输数据信号给控制系统。当电解出液口24开始出液时，温度感应器27工作，显示同时传输信号给控制系统。当该发明系统需要酸洗维护时，电解槽外壳管4左端上的酸洗进液酸度监测器及电解槽外壳管4右端下的酸度监测器开始工作同时传输数据信号给控制系统。控制系统将根据输入的监测数据进行分析判定系统运行状态从而发出相应控制指令。
39.当电解稀盐水从电解槽外壳管4左端下电解进液口23进入至电解槽外壳管4右端
上电解出液口24出液，液位感应器32开始监测到有电解液流出后，连接有直流电源的阴阳极接线柱开始加载预设的直流电开始电解电解槽外壳管4内部的稀盐水电解液。通电后水(h2o)在阴极电解电极管31、复合电解电极管一2内外表面上放电生成氢气(h2)，于此同时稀盐水内形成的钠离子(na
)与阴极电解电极管31、复合电解电极管一2内外表面水电解后产生的氢氧根离子(oh-)结合形成氢氧化钠(naoh)。在阳极电解电极管、复合电解电极管一2内外表面，稀盐水内的氯离子(cl-)失去电子生成氯气(cl2)，阴阳极电解电极管3、复合电解电极管一2内外表面电解反应方程式如下：
40.阳极电解电极管、复合电解电极管一：2cl-‑
2e
→
cl2↑
41.阴极电解电极管、复合电解电极管一：2h
2e
→
h2↑
42.而后生成的氯气(cl2)与阴极电解电极管、复合电解电极管一内外表面水电解后产生的氢氧根离子(oh-)结合形成的氢氧化钠(naoh)生成次氯酸钠，反应方程式如下：
43.cl2 2naoh
→
nacl naclo h2o
44.总反应如下：
45.nacl h2o 直流电
→
naclo h2↑
46.电解产生的氯气和氢气在电解电极管管径方向上，最外侧电解电极管上半段氢气和氯气会受到浮力上升，上升的过程中会带动周边的液体流动，形成电解电极管外侧的气液混合物上升流，与此同时氯气会和电解槽外壳管内的氢氧化钠(naoh)生成次氯酸钠溶液。在最外侧电解电极管内部的其他电解电极管间隙中，氯气会和电解电极管内的氢氧化钠(naoh)生成次氯酸钠溶液，大部分氯气参加反应，氢气不参与反应；氯气和氢气在电解电极管内部的环形反应区内上升，上升至电解电极管导气导流槽7时由槽出口逸出至电解电极管以外上部，电解槽外壳管4内部。电解电极管上半段气体沿电解电极管内部上升，上升的气体引导了周边的液体流动，故液体即会立刻填充气体位置，电解电极管下半段的液体也会被带上电解电极管上半段，电解电极管下半段电解产生的氯气继续在电解电极管的环形反应区内继续参加反应。此时电解电极管最外侧下半段因下段液体上升的原因，从而会产生下降流，从电解电极管中下侧进入电解电极管内部参与电解反应，从而在管径方向的纵向切面上就形成了与电解电极管数量2倍的半圆环流反应区。因该电解电极管内部半圆环流反应区较为闭合，反应路径较长，故参与反应的氯气有了较多的停留时间，电解产生的氯气量会更高，次氯酸钠浓度也更高，稀盐水参与反应的量也更多，从而提高了次氯酸钠产量及浓度，另一方面可以使用更低浓度的浓盐水量电解，从而达到了降低盐消耗量的目的。
47.电解产生的氯气和氢气在电解电极管管长方向上，电解反应产生的氯气和氢气的上升会上升，故液体即会立刻填充气体位置，从而引导了周边的液体流动，故在管长方向上后进的氢氧化钠溶液会朝原来气体移走的方向流动从而与新产生的氯气反应生成次氯酸钠，最后在管长方向上形成了次氯酸钠液体流。
48.上升的氢气和未被反应的极少部分氯气在最外侧电解电极管外壁顶部聚集，最后经半圆环形板上方圆孔处进入下一电解反应区，从而让残留的氯气进一步参与反应，不反应的氢气继续经过下一反应区的半圆环形板上方圆孔排出最后经电解出液口逸出。半圆环形板下方圆孔作为排空电解槽底部密度较大的沉底物质使用，同时还可过流稀盐水溶液及氯气和氢气。
49.本发明中提供的一种高效耐用型次氯酸钠电解装置采用电解电解管方式对稀盐
水进行电解，软水进水流量250l/h，26.4％浓盐水进液50l/h，进液至电解槽外壳管进液口处温度感应器，电导率仪将此处的监测数值传输至控制系统，电解液出至电解槽外壳管4出液口时，出液口温度感应器27、液位感应器32将监测信号传输至控制系统，同时制备系统开始在阴阳极进电极柱上加载300a的直流电流，开始电解电解槽外壳管内的稀盐水。电解产生的氯气与电解产生的氢氧化钠在电解电极管内的半环流上充分反应，电解产生的次氯酸钠浓度8～9g/l。当电解电极管长期电解产生结垢现象时，采用酸洗方式对电解电极管进行酸洗，此时停止制备系统制药，酸洗进液口及酸洗出液口的酸度监测器工作，酸洗进液ph＝2～3传输信号至控制系统，控制系统控制酸洗工作情况直至完成酸洗工作。
50.传统电解槽电极板为长方形板状，电极板组集为长方体形态，板式电极组与电解槽圆管形态呈现一定差异，使得圆管型的电解槽壳体空间难以合理地利用。本发明在电解槽形态和尺寸不变的情况下，可实现电解槽内部空间的最优利用，通过设置分布最理想的电极板面积设定最优电流密度，可较传统电解多出多达20％有效电解面积，在电解稀盐水流量、电解直流电流相同的情况下，电解产生的氯气浓度更高，产品有效氯浓度更高；同时，合理化电流密度的使用，也能最大化延长电极板的使用寿命。
51.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。