電解水生產(chǎn)設備及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電解水生產(chǎn)設備及方法。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)設備及方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種電解水生產(chǎn)設備及方法，尤其是使用穩(wěn)定性好的電解水生產(chǎn)設備 及方法。
【背景技術】
[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、強酸性水等。電極 和分離膜都是電解水生成裝置的核心設備，它們與電解水的質量存在密切的關系。
[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 陰極構成的電解槽，電解槽殼體上設有陽極、陰極，陽極、陰極分別通過導線連接倒極電路， 倒極電路分別通過導線連接控制電路及電解槽電源，電解槽殼體上設有超聲波換能器，超 聲波換能器通過導線連接換能器驅動電路，換能器驅動電路通過導線連接控制電路。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，鉑鈦電極價格昂貴，這導致電解水生成裝置的生產(chǎn)成本居高不下，嚴重制 約了其推廣應用。因此，需要廉價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，不銹鋼陰極安裝在電解室的另一側，電解室固定在 上端蓋與下端蓋之間。該專利文獻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電性基材和活性涂層，所述導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 基本上不含六價鉻。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的之一在于提供一種電解水生產(chǎn)設備，其生產(chǎn)成本較低。本發(fā)明的進 一步的目的在于提供一種電解水生產(chǎn)設備，其生產(chǎn)的電解水中基本上不含六價鉻，使用穩(wěn) 定性好。
[0007] 本發(fā)明的另一個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 間穩(wěn)定地獲得基本上不含六價鉻的電解水。
[0008] 本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)如下技術方案可以實現(xiàn)上述目的。
[0009] 本發(fā)明提供一種電解水生產(chǎn)設備，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)明所述的設備，優(yōu)選地，所述的隔膜為具有透水性的連續(xù)多孔質膜，其孔 徑為15~190nm〇
[0015] 根據(jù)本發(fā)明所述的設備，優(yōu)選地，所述第一電解室的下部設置有第一進水口，所述 第一電解室的上部設置有第一出水口；所述第二電解室的下部設置有第二進水口，所述第 二電解室的上部設置有第二出水口。
[0016] 本發(fā)明還提供利用上述設備生產(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，隔膜兩側的水壓差為土 5.5kPa以內。
[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行除油，然后在酸性溶液中浸蝕活化60~80秒得到預處理基材；
[0021] (2)將所述預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小時后取出晾干，然后在惰性氣體保護下、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)設備，第一電極的基材為不銹鋼材質，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，例如在長時間的使用過程中保證不銹鋼中的六價鉻不會滲 入電解水中。
【附圖說明】
[0024] 圖1是實施例1的電解水生產(chǎn)設備，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- 第一進水口，42-第二進水口，51-第一出水口，52-第二出水口，6-電流調整單元，7-電源。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于 此。
[0027] 在本發(fā)明中，"不銹鋼"表示在空氣中或化學腐蝕介質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設置在B的外表面"，并不是嚴格意義上的A將B完全包裹，A、B 之間可能存在相互重疊、交叉、相互滲透的關系。
[0029]〈電解水生產(chǎn)設備〉
[0030] 本發(fā)明的電解水生產(chǎn)設備包括殼體、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)設備還可以包括電流調整單元和電 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構、三室結 構和多室結構，優(yōu)選為兩室結構。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，則為兩室結構;如果隔膜為兩片，則為三室結構;如果隔膜為超過兩 片，則為多室結構。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)明的電解質膜可以使用高分子電解質膜。高分子形成的陽離子 交換膜的實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 社的 FLEMI0N、W.L. Gore&Associates 公司的 GORE-SELECT 以及旭化成株式會社的 ACIPLEX; 高分子形成的陰離子交換膜的實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)多孔質膜。多孔質膜的孔徑可 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膜，可以 將隔膜兩側的水壓差控制在±5.5kPa以內，從而避免隔膜的劣化，延長隔膜使用壽命。本發(fā) 明的多孔質膜可以具有面內和立體上不規(guī)則的孔。本發(fā)明的連續(xù)多孔質膜可以選自多孔質 玻璃膜、多孔質氧化鋁膜、多孔質氧化鈦膜等多孔質陶瓷膜，也可以選自多孔質聚乙烯膜、 多孔質聚丙烯膜、氯化高分子多孔質膜、氟化高分子多孔質膜等多孔質聚合物膜。本發(fā)明的 多孔質膜的實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) 明的多孔質膜可以為由不同孔徑的多孔質膜形成的層疊膜。這樣更有利于離子的迀移，并 降低應力集中效應。
[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。基于含鈰的鉑鍍層的總重量，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，使得主要材質為不銹鋼的電極可 以作為陽極應用于電解水生成裝置;并且可以保證在長時間的使用過程中，不銹鋼中的六 價絡不會滲入電解水中。
[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【具體實施方式】，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置有第一進水口，所述第一電解室的上部 設置有第一出水口；所述第二電解室的下部設置有第二進水口，所述第二電解室的上部設 置有第二出水口。第一進水口用于與第一進水管連接，用于將第一種水導入第一電解室;第 一出水口與第一出水管連接，用于將產(chǎn)生的電解水導出。第二進水口用于與第二進水管連 接，用于將第二種水導入第二電解室;第二出水口與第二出水管連接，用于將產(chǎn)生的電解水 導出。第一進水管和第二進水管均可以設置有流量控制閥，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【具體實施方式】，第一進水口與第二進水口與一根進水管連接，用于導入含氯離 子的自來水。
[0037] 本發(fā)明的電解水生產(chǎn)設備還可以包括電流調整單元和電源。電源用于對第一電極 和第二電極施加電壓，電流調整單元用于調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)設備來實現(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，從而調控隔膜兩側 的水壓差。采用多孔質膜時，可以將隔膜兩側的水壓差為±5.5kPa以內，優(yōu)選為±3kPa以 內，更優(yōu)選為±lkPa以內。這樣可以避免多孔質膜的劣化，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，通過調節(jié)電流調整單元，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行除油，然后在酸性溶液中浸蝕活化60~80秒得到預處理基材； [0045] (2)將所述預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小時后取出晾干，然后在惰性氣體保護下、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 砂打磨。使用砂紙打磨時，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。浸泡溫度可以控制在30~45 °C，優(yōu)選為35~40°C。浸泡時間并沒有特別限定，以 將不銹鋼基材表面的油性物質去除干凈為限。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計算，鹽酸的重量百分比以HC1計算。根據(jù)本發(fā)明的一個具體 實施方式，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行。浸蝕活化時間可以控制在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;浸泡時間優(yōu)選為15~30小時，更優(yōu)選為20~25小 時。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下 進行。惰性氣體可以選自氮氣、氬氣和氦氣等。熱處理的溫度優(yōu)選為550~650°C，更優(yōu)選為 580~600 °C;熱處理時間優(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【具體實施方式】，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【具體實施方式】，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)明的另一個優(yōu)選的【具體實施方式】，所述電鍍液由上述組分組成。
[0059] 根據(jù)本發(fā)明進一步優(yōu)選的【具體實施方式】，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)明的另一個進一步優(yōu)選的【具體實施方式】，所述電鍍液由上述組分組成。
[0063] 本發(fā)明的步驟(3)可以在本領域常規(guī)的電鍍設備中進行，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 ;電鍍時間可以為10~50 小時、優(yōu)選為20~30小時。
[0064]〈水中的六價鉻含量的測定〉
[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鉻含量；
[0066] (2)采用離子色譜法測定水中的六價鉻含量，具體步驟參見"離子色譜法測定飲用 水中的六價絡"，胡忠陽等，第十四屆全國離子色譜學術報告會論文集，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小時后取出晾干，然后在氮氣保護下、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，和電鍍時間為20小時。
[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] 實施例1
[0077] 圖1示出了本發(fā)明的一種電解水生產(chǎn)設備。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，電流調整單元6用于調整電流。 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的下部設置有第一進水口 41，其上部設置有第一出水口 51;第二電 解室22的下部設置有第二進水口 42,其上部設置有第二出水口 52。第一進水口 41與第一進 水管(未圖示)連接，用于將第一種水導入第一電解室21;第一出水口 51與第一出水管(未圖 示)連接，用于將產(chǎn)生的電解水導出。第二進水口42與第二進水管(未圖示)連接，用于將第 二種水導入第二電解室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 水導出。第一進水管和第二進水管均設置有流量控制閥，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] 在使用上述設備時，首選通過第一進水口41向第一電解室21供給自來水，并通過 第二進水口42向第二電解室22供給自來水，調節(jié)流量控制閥以使得隔膜2兩側的水壓差為 ±5kPa以內；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導出，產(chǎn)生的堿性電解水從第二出水口 52導出。
[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鉻含量。在持續(xù)電解 水進行3000小時后，在生成的水中仍未檢測到六價鉻。
[0081 ] 實施例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鉻含量。在持續(xù)電解 水進行3000小時后，在生成的水中仍未檢測到六價鉻。
[0084] 實施例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鉻含量。在持續(xù)電解 水進行3000小時后，在生成的水中仍未檢測到六價鉻。
[0087] 實施例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鉻含量。在持續(xù)電解 水進行3000小時后，在生成的水中仍未檢測到六價鉻。
[0090] 實施例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 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鉻含量。在持續(xù)電解 水進行3000小時后，在生成的水中仍未檢測到六價鉻。
[0093] 本發(fā)明并不限于上述實施方式，在不背離本發(fā)明的實質內容的情況下，本領域技 術人員可以想到的任何變形、改進、替換均落入本發(fā)明的范圍。
【主權項】
1. 一種電解水生產(chǎn)設備，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)權利要求1所述的設備，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)權利要求1所述的設備，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)權利要求1所述的設備，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)權利要求1所述的設備，其特征在于：所述的隔膜為具有透水性的連續(xù)多孔質 膜，其孔徑為15~190nm〇6. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其特征在于：所述第一電解室的下部設置有第一進水 口，所述第一電解室的上部設置有第一出水口；所述第二電解室的下部設置有第二進水口， 所述第二電解室的上部設置有第二出水口。7. 利用權利要求1~6任一項所述的設備生產(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，隔膜兩側的水壓差 為±5.5kPa以內。10. 根據(jù)權利要求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 堿性除油劑浸泡進行除油，然后在酸性溶液中浸蝕活化60~80秒得到預處理基材； (2) 將所述預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小時后取出晾干，然后在惰性氣體保護下、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】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