一种强制循环离子膜电解槽的制作方法

1.本发明属于电解槽技术领域，具体的说是涉及一种强制循环离子膜电解槽。


背景技术：

2.离子膜电解法，又称膜电槽电解法，是利用阳离子交换膜将单元电解槽分隔为阳极室和阴极室，使电解产品分开的方法。离子膜电解法是在离子交换树脂(见离子交换剂)的基础上发展起来的一项新技术。利用离子交换膜对阴阳离子具有选择透过的特性，容许带一种电荷的离子通过而限制相反电荷的离子通过，以达到浓缩、脱盐、净化、提纯以及电化合成的目的。这项技术已经用于氯碱的生产，海水和苦咸水的淡化，工业用水和超纯水的制备，酶、维生素与氨基酸等药品的精制，电镀废液的回收，放射性废水的处理等方面，其中应用最广泛、成效最显著的是氯碱工业。在氯碱工业中，利用阳离子交换膜电解槽电解食盐或氯化钾水溶液来制造氯气、氢气和高纯度的烧碱(氢氧化钠)或氢氧化钾。
3.离子膜电解槽是离子膜电解法的发生装置，在现代氯碱工业中，自然循环与强制循环是两种最为常见的离子膜电解发生设备的电解液循环方式，自然循环有高位槽，电解液依靠位差进入电解槽内，相对来讲，压力较小，对膜的震动很小，可以提高膜的使用寿命，一般情况自然循环的离子膜期待寿命48个月，最初的自然循环电解槽内部循环不好，但经过不断改进，已经克服了这个缺点，从平稳运行和节能的角度来讲，自然循环是目前的主流技术；强制循环是由阴\阳极循环泵提供电解液直接供电解使用，它的优点是可以提供充足的电解液，内部循环较好，一般强制循环期待寿命36个月。
4.相比于自然循环方式，强制循环方式所需流量大，电机功率大，压力大，因此膜的震动也就比较大，所以对膜的使用寿命也是有影响的，而离子膜造价较高，振动所带来的离子膜损伤大大增加了电解槽的维护成本。
5.鉴于此，提出本发明以解决上述技术问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种强制循环离子膜电解槽，本发明所要解决的具体问题是现有强制循环方式膜的震动比较大，所以对膜的使用寿命有影响，而离子膜造价较高，振动所带来的离子膜损伤大大增加了电解槽的维护成本。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种强制循环离子膜电解槽，包括顶盖和固定于顶盖上的阴电极和阳电极，还包括：
9.外槽体；
10.内槽体，所诉内槽体置于外槽体内，且通过位于中心的橡胶块和底部的弹簧与外槽体固接。
11.优选的，所诉弹簧采用经表面电镀处理的弹簧钢制成。
12.优选的，所述内槽体上边缘固接有一层密封橡胶。
13.优选的，还包括：
14.离子膜进给装置，所述离子膜进给装置包括：
15.轴端盖，所述轴端盖内设置有发条，所述轴端盖有两个，通过支座前后对称固接于外槽体底部，所述轴端盖用于固定离子膜卷轴；
16.浮槽，所述浮槽设置于电解槽上方且贯穿顶盖顶部，所述浮槽底部固接有滑板，所述滑板有两个且呈前后对称分布；
17.所述内槽体前后内壁上有与滑板相配合的滑槽，且电解池底部的橡胶块上开设有用于通过滑板的方形孔，所述滑板与滑槽，以及滑板与方形孔均为滑动密封连接；
18.所述浮槽外壁与内槽体内壁和顶盖贯穿位置滑动密封连接；
19.所述浮槽顶部开设有用于通过离子膜的条形孔，离子膜可穿过条形孔并可拆卸的固定于浮槽底部内表面。
20.优选的，所述浮槽采用长玻璃纤维增强热固树脂发泡体材料制成。
21.优选的，所述橡胶块采用软质橡胶材料。
22.优选的，所述外槽体左右两侧壁开设有a进水口，所述内槽体左右侧壁开设有数量大于二的b进水口，所述b进水口在垂直方向均匀分布，所述阴电极与阳电极靠近b进水口安装；
23.所述外槽体底部左右两侧开设有a出水口，所述内槽体底壁开设有b出水口，所述a出水口与b出水口通过软管固接。
24.优选的，所述b进水口的设置与水平面呈一定夹角，且两侧b进水口均为靠近内槽体内侧的一面高于靠近外侧的一面。
25.优选的，所述软管采用特氟隆材料制成。
26.优选的，所述电极采用碳棒做电极。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
28.1.本发明将电解槽设置为双层结构，且内槽体和外槽体之间采用橡胶块与弹簧固接，当电解槽在运行过程中时，水泵作为强制循环的动力源，产生的振动通过管路传导至外槽体，内槽体与外槽体弹性连接，因此内槽体相对于外槽体的振动相对较小，起到一定的减震作用，位于内槽体中，受到的振动也就较小，一定程度上减小了振动对离子膜的损伤；现有的电解槽一般不具有双层结构，即使具有双层结构通常也没有采用弹性连接方式，没有起到减震效果，本发明相对于现有技术，通过对内槽体内的离子膜进行减震，提升了离子膜的使用寿命，降低了维护成本。
29.2.通过浮槽的设置，设离子膜在浮槽与轴端盖内的发条的共同作用下被拉直，同时因为下方采用发条，上方力主要来源于液体浮力，整体合力具有一定的弹性区间，合力大小不会损坏离子膜，同时，当离子膜达到使用寿命时，将浮槽内部底面的固定解开，将离子膜向上拉出合适的长度，将达到寿命的部分剪掉即可，再将新的部分固定在浮槽内部底面，即可完成更换，相比于传统电解槽更换方式，简化了更换步骤，节省了更换的时间。
附图说明
30.图1为本发明的主视图结构示意图；
31.图2为本发明的离子膜进给装置的左视图结构示意图；
32.图3为本发明的轴端盖的结构示意图。
33.图中：顶盖1、条形孔11、阴电极2、阳电极3、外槽体4、a进水口41、a出水口42、密封橡胶43、导向辊44、内槽体5、b进水口51、b出水口52、橡胶块6、弹簧7、离子膜进给装置8、轴端盖81、发条811、浮槽82、滑板821、软管9。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.本发明实施例通过提供一种强制循环离子膜电解槽，解决了现有强制循环方式膜的震动比较大，所以对膜的使用寿命有影响，而离子膜造价较高，振动所带来的离子膜损伤大大增加了电解槽的维护成本的技术问题。
36.本发明实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：通过设置双层电解槽体，使内槽体与外槽体弹性连接，外槽体的振动不会完全传导至内槽体，同时内外槽体之间可容纳电解液，也可以进一步提升减震作用。
37.为了更好的理解本发明的技术方案，请参阅图1至图3，本发明实施例中，一种强制循环离子膜电解槽，包括顶盖1和固定于顶盖1上的阴电极2和阳电极3，还包括：
38.外槽体4；
39.内槽体5，电解反应区在内槽体5中进行；
40.所诉内槽体5置于外槽体4内，且通过位于中心的橡胶块6和底部的弹簧7与外槽体4固接；
41.本发明将电解槽设置为双层结构，且内槽体5和外槽体4之间采用橡胶块6与弹簧7固接，当电解槽在运行过程中时，水泵作为强制循环的动力源，产生的振动通过管路传导至外槽体4，内槽体5与外槽体4弹性连接，因此内槽体5相对于外槽体4的振动相对较小，起到一定的减震作用，位于内槽体5中，受到的振动也就较小，一定程度上减小了振动对离子膜的损伤；现有的电解槽一般不具有双层结构，即使具有双层结构通常也没有采用弹性连接方式，没有起到减震效果，本发明相对于现有技术，通过对内槽体5内的离子膜进行减震，提升了离子膜的使用寿命，降低了维护成本。
42.作为本发明的一种实施方式，所诉弹簧7采用经表面电镀处理的弹簧7钢制成。
43.弹簧7采用弹簧7钢材质，保证了对内层的减震作用，氯碱工业中，反应溶液为盐溶液，电解产物中含有烧碱，呈强碱性，腐蚀性较强，弹簧7钢表面经过电镀处理，极大地提升了弹簧7的耐腐蚀性能，增长了使用寿命。
44.作为本发明的一种实施方式，内槽体5上边缘固接有一层密封橡胶43。
45.顶盖1放置在内槽体5上方，在重力作用下，顶盖1将内槽体5边缘的密封橡胶43压实并使之变形，以达到紧密贴合，实现密封效果。
46.作为本发明的一种实施方式，强制循环离子膜电解槽还包括：
47.离子膜进给装置8，离子膜进给装置8包括：
48.轴端盖81，轴端盖81内设置有发条811，轴端盖81有两个，通过支座前后对称固接
于外槽体4底部，轴端盖81用于固定离子膜卷轴，外槽体4底部安装有用于支撑离子膜的导向辊44；
49.浮槽82，浮槽82设置于电解槽上方且贯穿顶盖1，浮槽82底部固接有滑板821，滑板821有两个且呈前后对称分布；
50.内槽体5前后内壁上有与滑板821相配合的滑槽，且电解池底部的橡胶块6上开设有用于通过滑板821的方形孔，滑板821与滑槽，以及滑板821与方形孔均为滑动密封连接；
51.浮槽82顶部开设有用于通过离子膜的条形孔11，离子膜可穿过条形孔11并可拆卸的固定于浮槽82底部内表面；
52.作为本发明的一种实施方式，浮槽82采用长玻璃纤维增强热固树脂发泡体材料制成；
53.离子膜卷轴通过电解槽下方的轴端盖81固定在电解槽下方，浮槽82采用长玻璃纤维增强热固树脂发泡体制成，一方面，这种材料耐腐蚀性能较好，另一方面，发泡体密度较小，同体积情况下质量相对于其他材料较轻，当向内槽体5内添加液体时，随液面提高，浮槽82会逐渐随液面上升，同时带动离子膜上升，离子膜固定于滑板821上，滑板821与滑槽和方形孔的配合保证了电解槽的密封效果，而离子依然可以通过固定于滑板821上的离子膜，保证了电解槽的密封效果；设置于电解槽下方的离子膜在浮槽82与轴端盖81内的发条811的拉力以及导向辊44的共同作用下被拉直，同时因为下方采用发条811，上方力主要来源于液体浮力，整体合力具有一定的弹性区间，合力大小不会损坏离子膜，浮槽82四周均与内槽体5内壁滑动密封连接，能够起到防止电解产生的氯气与氢气逸出造成安全隐患；同时，当离子膜达到使用寿命时，松开发条811，将浮槽82内部底面对离子膜的固定解开，将离子膜向上拉出合适的长度，将达到寿命的部分剪掉，再将新的部分固定在浮槽82内部底面，加紧发条811，即可完成更换，相比于传统电解槽更换方式，简化了更换步骤，节省了更换的时间。
54.作为本发明的一种实施方式，橡胶块6采用软质橡胶材料；
55.橡胶块6采用软质橡胶，能够对离子膜起到保护作用，避免离子膜表面在浮槽82上下移动的过程中刮伤，造成成本上的浪费。
56.作为本发明的一种实施方式，外槽体4左右两侧壁开设有a进水口41，内槽体5左右侧壁开设有数量大于二的b进水口51，b进水口51在垂直方向均匀分布，阴电极2与阳电极3靠近b进水口51安装；
57.外槽体4底部左右两侧开设有a出水口42，内槽体5底壁开设有b出水口52，a出水口42与b出水口52通过软管9固接。
58.本发明在注入电解液时，电解液会首先填满电解槽两侧夹层内的空间，然后随液面上涨进入内槽体5，在使用过程中，内外槽之间的空间会填满电解液，能够进一步起到减震作用，同时b进水口51均匀布置在内槽体5侧壁，在电解池使用过程中，通过水泵注入的电解液会均匀且分散地从各个进水口51进入内槽体5，形成若干股水流而不是一股进入，因此能够与电极的各个高度的表面积均匀接触，使电解进行地更为快速、充分，各个深度的液体的消耗速度从而达到一致，使内槽体5内浓度差更为均匀，当电解液经电极电解后，依次经过内槽体5下方的b出水口52、软管9和a出水口42循环排出，在外部处理后再进入循环。
59.作为本发明的一种实施方式，b进水口51的设置与水平面呈一定夹角，且两侧b进水口51均为靠近内槽体5内侧的一面高于靠近外侧的一面；
60.通过将b进水口51设置为倾斜状态，内槽体5内电解产生的气体密度远远小于液体密度，因此在液体浮力作用下呈向上运动的趋势，而进水口51设置气体产生方向高而另一侧低，因此气泡不会在液体中轻易向下运动钻过进水口51进入夹层中，不会轻易逸出到内槽体5外部能够避免安全隐患的发生。
61.作为本发明的一种实施方式，软管9采用特氟隆材料制成；
62.特氟隆材料耐腐蚀性能较好，设置在电解液中，能够提升软管9的使用寿命，避免软管9被腐蚀失效，造成混液。
63.作为本发明的一种实施方式，电极采用碳棒电极。
64.碳棒导电性较好，同时相比于金属电极，不易参与到电解反应中，不会破坏液体循环的平衡。
65.工作原理：本发明在注入电解液时，电解液会首先填满电解槽两侧夹层内的空间，然后随液面上涨进入内槽体5，在使用过程中，内外槽之间的空间会填满电解液，能够进一步起到减震作用，同时b进水口51均匀布置在内槽体5侧壁，在电解池使用过程中，通过水泵注入的电解液会均匀进入内槽体5，并与电极均匀接触，使电解进行地更为快速、充分，使内槽体5内浓度差更为均匀，当电解液经电极电解后，依次经过内槽体5下方的b出水口52、软管9和a出水口42循环排出，在外部处理后再进入循环；当向内槽体5内添加液体时，随液面提高，浮槽82会逐渐随液面上升，同时带动离子膜上升，设置与电解槽下方的离子膜卷轴在浮槽82与轴端盖81内的发条811的共同作用下被拉直，同时因为下方采用发条811，上方力主要来源于液体浮力，整体合力具有一定的弹性区间，合力大小不会损坏离子膜；当电解槽在运行过程中时，水泵作为强制循环的动力源，产生的振动通过管路传导至外槽体4，内槽体5与外槽体4弹性连接，因此内槽体5相对于外槽体4的振动相对较小，起到一定的减震作用，位于内槽体5中，受到的振动也就较小，一定程度上减小了振动对离子膜的损伤，提升了离子膜的使用寿命，降低了维护成本。同时，当离子膜达到使用寿命时，将浮槽82内部底面的固定解开，将离子膜向上拉出合适的长度，将达到寿命的部分剪掉即可，再将新的部分固定在浮槽82内部底面，即可完成更换，相比于传统电解槽更换方式，简化了更换步骤，节省了更换的时间。
66.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种强制循环离子膜电解槽，包括顶盖(1)、离子膜和固定于顶盖(1)上的阴电极(2)和阳电极(3)，其特征在于：还包括：外槽体(4)；内槽体(5)，所诉内槽体(5)置于外槽体(4)内，且通过位于中心的橡胶块(6)和底部的弹簧(7)与外槽体(4)固接。2.根据权利要求1所述的一种强制循环离子膜电解槽，其特征在于：所诉弹簧(7)采用经表面电镀处理的弹簧(7)钢制成。3.根据权利要求1所述的一种强制循环离子膜电解槽，其特征在于：所述内槽体(5)上边缘固接有一层密封橡胶(43)。4.根据权利要求1所述的一种强制循环离子膜电解槽，其特征在于：还包括：离子膜进给装置(8)，所述离子膜进给装置(8)包括：轴端盖(81)，所述轴端盖(81)内设置有发条(811)，所述轴端盖(81)有两个，通过支座前后对称固接于外槽体(4)底部，所述轴端盖(81)用于固定离子膜卷轴，所述外槽体(4)底部安装有用于支撑离子膜的导向辊(44)；浮槽(82)，所述浮槽(82)设置于电解槽上方且贯穿顶盖(1)顶部，所述浮槽(82)底部固接有滑板(821)，所述滑板(821)有两个且呈前后对称分布；所述内槽体(5)前后内壁上有与滑板(821)相配合的滑槽，且电解池底部的橡胶块(6)上开设有用于通过滑板(821)的方形孔，所述滑板(821)与滑槽，以及滑板(821)与方形孔均为滑动密封连接；所述浮槽(82)外壁与内槽体(5)内壁和顶盖(1)贯穿位置滑动密封连接；所述浮槽(82)顶部开设有用于通过离子膜的条形孔(11)，离子膜可穿过条形孔(11)并可拆卸的固定于浮槽(82)底部内表面。5.根据权利要求4所述的一种强制循环离子膜电解槽，其特征在于：所述浮槽(82)采用长玻璃纤维增强热固树脂发泡体材料制成。6.根据权利要求1所述的一种强制循环离子膜电解槽，其特征在于：所述橡胶块(6)采用软质橡胶材料。7.根据权利要求1所述的一种强制循环离子膜电解槽，其特征在于：所述外槽体(4)左右两侧壁开设有a进水口(41)，所述内槽体(5)左右侧壁开设有数量大于二的b进水口(52)，所述b进水口(52)在垂直方向均匀分布，所述阴电极(2)与阳电极(3)靠近b进水口(52)安装；所述外槽体(4)底部左右两侧开设有a出水口(42)，所述内槽体(5)底壁开设有b出水口(53)，所述a出水口(42)与b出水口(53)通过软管(9)固接。8.根据权利要求7所述的一种强制循环离子膜电解槽，其特征在于：所述b进水口(52)的设置与水平面呈一定夹角，且两侧b进水口(52)均为靠近内槽体(5)内侧的一面高于靠近外侧的一面。9.根据权利要求7所述的一种强制循环离子膜电解槽，其特征在于：所述软管(9)采用特氟隆材料制成。10.根据权利要求1所述的一种强制循环离子膜电解槽，其特征在于：所述电极采用碳棒做电极。

技术总结
本发明属于电解槽技术领域，具体的说是涉及一种强制循环离子膜电解槽，包括顶盖和固定于顶盖上的阴电极和阳电极，还包括：外槽体和内槽体，所诉内槽体置于外槽体内，且通过位于中心的橡胶块和底部的弹簧与外槽体固接，本发明将电解槽设置为双层结构，且内槽体和外槽体之间采用橡胶块与弹簧固接，当电解槽在运行过程中时，双层结构一定程度上减小了振动对离子膜的损伤；现有的电解槽一般不具有双层结构，即使具有双层结构通常也没有采用弹性连接方式，没有起到减震效果，本发明相对于现有技术，通过对内槽体内的离子膜进行减震，提升了离子膜的使用寿命，降低了维护成本。降低了维护成本。降低了维护成本。


技术研发人员：曹文浩 范文杰 闫恒涛
受保护的技术使用者：曹文浩
技术研发日：2022.03.23
技术公布日：2022/5/25