電解設備及電解水生產方法
【專利摘要】本發明公開了一種電解設備及電解水生產方法。本發明的電解設備包括殼體、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；所述的電極包括不銹鋼基材、鎳鍍層、二氧化鈦涂層和含鈰的鉑鍍層；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，這樣進一步保證了電極的使用穩定性。
【專利說明】
電解設備及電解水生產方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種電解設備及電解水生產方法，尤其是使用穩定性好的電解水生成 設備及電解水生產方法。
【背景技術】
[0002] 電解水生成設備可以生成電解水，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設備的核心設備，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設備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設 備的陽極。但是，鉑鈦電極價格昂貴，這導致電解水生成設備的生產成本居高不下，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設備，其生產成本較低，并且生產的電解水中基本上 不含六價鉻。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的之一在于提供一種電解設備，其生產成本較低。本發明的進一步的 目的在于提供一種電解設備，其生產的電解水中基本上不含六價鉻，使用穩定性好。
[0007] 本發明的另一個目的在于提供一種生產電解水的方法，其可以降低生產成本，長 時間穩定地獲得基本上不含六價鉻的電解水。
[0008] 本申請的發明人發現如下技術方案可以實現上述目的。
[0009] 本發明提供一種電解設備，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] 所述的第一電極包括不銹鋼基材、鎳鍍層、二氧化鈦涂層和含鈰的鉑鍍層;所述的 鎳鍍層設置在不銹鋼基材的外表面，其厚度為5~25微米;所述的二氧化鈦涂層設置在鎳鍍 層的外表面，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的外表面，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。
[0011] 根據本發明所述的設備，優選地，所述的鎳鍍層的厚度為10~20微米;所述的二氧 化鈦涂層的厚度為6~8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，所述的含鋪的鉬鍍層含有1~8wt %的鋪。
[0012] 根據本發明所述的設備，優選地，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。
[0013] 根據本發明所述的設備，優選地，所述的隔膜為具有透水性的連續多孔質膜，其孔 徑為15~190nm〇
[0014] 根據本發明所述的設備，優選地，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。
[0015] 根據本發明所述的設備，優選地，所述的電解設備為電解水生成設備。
[0016] 本發明還提供利用上述設備生產電解水的方法，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] 根據本發明所述的方法，優選地，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] 根據本發明所述的方法，優選地，在所述電解水工序中，隔膜兩側的水壓差為土 5.5kPa以內。
[0019] 根據本發明所述的方法，優選地，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)將所述預處理基材作為陰極，不銹鋼作為陽極，以包含鎳化合物的溶液為電鍍 液，在所述預處理基材上電鍍鎳，從而形成含鎳鍍層的電極；
[0022] (3)將所述含鎳鍍層的電極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;
[0023] (4)將所述含二氧化鈦涂層的電極作為陰極、鉑網為陽極，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。
[0024] 本發明的電解設備，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 極的使用穩定性，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】
[0025] 圖1是實施例1的電解設備，其中：
[0026] 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。
【具體實施方式】
[0027]下面結合具體實施例對本發明作進一步的說明，但本發明的保護范圍并不限于 此。
[0028] 在本發明中，"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 發明的不銹鋼可以加入能使鋼鈍化的鎳、鉬等元素。
[0029] 在本發明中，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。
[0030] 〈電解設備〉
[0031] 本發明的電解設備包括殼體、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。本發明的電解設備還可以包括電流調整單元和電源。
[0032]本發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則 的形狀，其可以一體成型或由不同的擋板焊接而成。本發明的殼體可以為兩室結構、三室結 構和多室結構，優選為兩室結構。本發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。
[0033]在本發明中，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， 根據具體的需求而定。本發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上海上化水處理材料有限公司的異相膜 3362BW以及日本AST0M公司的AHA。
[0034]在本發明中，所述的隔膜優選為具有透水性的連續多孔質膜。多孔質膜的孔徑可 以為15~190nm，優選為50~185nm，更優選為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 明的多孔質膜可以具有面內和立體上不規則的孔。本發明的連續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。本發明的 多孔質膜的實例包括但不限于日本湯淺膜系統公司（Yuasa)的Y-9201T、Y9211T隔膜。本發 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。
[0035] 在本發明中，第一電極包括不銹鋼基材、鎳鍍層、二氧化鈦涂層和含鈰的鉑鍍層。 鎳鍍層設置在不銹鋼基材的外表面，其厚度為5~25微米，優選為10~20微米，更優選為15 ~20微米;二氧化鈦涂層設置在鎳鍍層的外表面，其厚度為5~10微米，優選為6~8微米，更 優選為7~8微米。含鈰的鉑鍍層設置在二氧化鈦涂層的外表面，其厚度為3~10微米，優選 為5~8微米，更優選為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%、優選為1~8wt%、更優選為3~6wt%、最優選為4.5~5.5wt%的鋪。本申請的發明 人意外地發現，在不銹鋼基材上增加鎳鍍層和二氧化鈦涂層，并在鉑鍍層中增加一定量的 鈰元素，可以更加顯著地增加不銹鋼基材的使用穩定性，使得主要材質為不銹鋼的電極可 以作為陽極應用于電解設備;并且可以保證在長時間的使用過程中不銹鋼中的六價鉻不會 滲入電解水中。
[0036] 在本發明中，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。根據本發明的一個【具體實施方式】，第二電極為不銹鋼電 極，這樣可以降低成本。
[0037] 在本發明中，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。根據本 發明的一個【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。
[0038] 本發明的電解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。
[0039]〈電解水生產方法〉
[0040] 本發明的電解水生產方法利用上述電解設備來實現。本發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。
[0041] 在本發明中，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，優選為±3kPa以 內，更優選為±lkPa以內。這樣可以避免多孔質膜的劣化，提高使用穩定性。
[0042] 打開電源對第一電極和第二電極施加電壓，通過調節電流調整單元，可以將電壓 控制在3~5V，優選為3.5~5V，更優選為4~5V;可以將電流控制在15~30A，優選為20~ 28A，更優選為22~25V。
[0043] 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。
[0044] 本發明的第一電極的制備工序包括如下步驟：
[0045] (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； [0046] (2)將所述預處理基材作為陰極，不銹鋼作為陽極，以包含鎳化合物的溶液為電鍍 液，在所述預處理基材上電鍍鎳，從而形成含鎳鍍層的電極；
[0047] (3)將所述含鎳鍍層的電極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;
[0048] (4)將所述含二氧化鈦涂層的電極作為陰極、鉑網為陽極，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。
[0049] 在本發明的步驟（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，優選采用90~100目的砂紙。
[0050] 在本發明的步驟（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，優選為含15~30g/L磷酸三鈉和6~llg/Ι硅酸鈉的水 溶液，更優選為含20~25g/L磷酸三鈉和8~1 Og/L硅酸鈉的水溶液。本發明的酸性溶液包括 10~20wt%硝酸、30~40wt%鹽酸和45~55wt%水，優選包括12~18wt%硝酸、32~38wt% 鹽酸和46~52wt%水，更優選為包括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。根據本發明的一個具體 實施方式，本發明的酸性溶液由10~20wt %硝酸、30~40wt %鹽酸和45~55wt %水組成。
[0051] 在本發明的步驟（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鎳鍍層的溶液。
[0052] 在本發明的步驟(2)中，在不銹鋼基材外形成具有微孔結構的鎳鍍層，從而促進了 納米二氧化鈦涂層的生成，進而提高了電極的抗腐蝕和抗氧化能力。本發明的"溶液"表示 電鍍材料與溶劑形成的混合物。上述溶劑可以為水。
[0053]在本發明的步驟(2)中，電鍍鎳可以使用本領域已知的那些電鍍液。根據本發明的 一個實施方式，該步驟中的電鍍液可以包括硫酸鎳溶液、硼酸溶液、烷基硫酸鈉溶液和氯化 鎳溶液。根據本發明的另一個實施方式，該步驟中的電鍍液由硫酸鎳溶液、硼酸溶液、烷基 硫酸鈉溶液和氯化鎳溶液組成。在本發明中，硫酸鎳溶液的濃度可以為300~500g/L、優選 為350~460g/L，更優選為420~450g/L;硼酸溶液的濃度可以為30~42g/L、優選為32~ 40g/L，更優選為35~38g/L;烷基硫酸鈉溶液的濃度為5~25g/L、優選為8~20g/L、更優選 為10~15g/L;氯化鎳溶液的濃度可以為0.5~lg/L、優選為0.6~0.8g/L、更優選為0.65~ 0.75g/L。電鍍液中包含電鍍材料硫酸鎳，其可以以七水硫酸鎳的方式進行添加。本發明的 烷基硫酸鈉可以選自十六烷基硫酸鈉、十四烷基硫酸鈉、十二烷基硫酸鈉、正癸基硫酸鈉、 正辛基硫酸鈉等;優選為十二烷基硫酸鈉或正辛基硫酸鈉。
[0054]在本發明的步驟（2)中，其電鍍條件為：陰極電流密度為5~1 OA/dm2，優選為6~ 8A/dm2;電鍍溫度為40~60°C，優選為50~55°C;電鍍時間1~10分鐘，優選為2~5分鐘。
[0055] 在本發明的步驟（3)中，六氟鈦酸銨濃度可以為0.2~0.35mol/L，優選為0.25~ 0 · 3mo 1/L;硼酸濃度可以為0 · 2~0 · 35mo 1/L，優選為0 · 25~0 · 3mo 1/L。在本發明中，浸泡溫 度優選為38~52°C，更優選為40~45°C;浸泡時間優選為15~30小時，更優選為20~25小 時。為了保證二氧化鈦涂層均勻分布在不銹鋼基材的鎳鍍層上，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。熱處理的溫度優選為550~650°C， 更優選為580~600 °C;熱處理時間優選為55~75分鐘，更優選為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極。這樣得到的含二氧化鈦涂層更 為致密均勻。
[0056] 在本發明的步驟(4)中，本發明的電鍍液為包含鈰化合物和鉑化合物的溶液。本發 明的"溶液"表示電鍍材料與溶劑形成的混合物。本發明的溶劑可以為水。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，優選為 二亞硝基二氨合鉑。
[0057] 根據本發明的一個【具體實施方式】，所述電鍍液包括如下組分： 二亞硝基二氨鉑 10 ~ 30g/L, 硫酸鈰 1 5 ~ 2.5g/L, 硝酸銨 50 ^ 150g/L,
[0058] 亞硝酸鈉 5~15g/L， 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
[0059] 1,4-丁炔二醇 0.03 ~0.1g/L。
[0060] 根據本發明的另外一個【具體實施方式】，所述電鍍液由如下組分組成： 二亞硝基二氨鉬 10~30g/L, 硫酸鈰 1.5~2.5g/L, 硝酸銨 50 ~ 150g/L, 亞硝酸鈉 5- 15g/L,
[0061] 氫氧化銨 30~60g/L， 十二烷基磺酸鈉0 01 ~0.06g/L， 糖精 0.0卜0_06g/L，和 1.4- 丁炔二醇 0.03~0,lg/U
[0062] 根據本發明優選的【具體實施方式】，所述電鍍液包括如下組分： 二亞硝基二氨鉑：20~23g/L， 硫酸鈰 1.6 ~ 2.0g/L, 硝酸銨 80 ~ 120g/L, 亞硝酸納 8 ~ 1 Og/L,
[0063] 氫氧化銨 35 ~ 50g/L, 十二烷基磺酸鈉0.03~0.05g/L, 糖精 0.03~0.05g/L，和 1.4- 丁炔二醇 0.06 ~ 0.08g/L〇
[0064] 根據本發明的另外一個優選的【具體實施方式】，所述電鍍液由上述組分組成。
[0065] 根據本發明進一步優選的【具體實施方式】，所述電鍍液包括如下組分：
[0066] 二亞硝基二氨鈾 2:1 ~ 22g/L, 硫酸鈰 1.8~2.0g/L, 硝酸銨 90 ~ 110g/L, 亞硝酸鈉 8~9g/L,
[0067] 氫氧化銨 40~45g/L, 十二烷基磺酸鈉0.03~0.04g/L, 糖精 0.03 ~ 0.04g/L，和 1.4- 丁炔二醇 0.06 ~ 0.07g/L〇
[0068] 根據本發明的另外一個進一步優選的【具體實施方式】，所述電鍍液由上述組分組 成。
[0069]本發明的步驟(4)可以在本領域常規的電鍍設備中進行，這里不再贅述。在本發明 的步驟(4)中，陰極電流密度可以為1~3A/dm2、優選為1.5~2A/dm2;陰陽極間距可以為0.6 ~1.5cm、優選為0.8~1.0cm;槽電壓可以為2~5V、優選為3~3.5V;電鍍液的pH值可以為 9.5~11.5、優選為10~11;電鍍溫度為80~95°C、優選為85~90°C ;電鍍時間可以為10~50 小時、優選為20~30小時。
[0070]〈水中的六價鉻含量的測定〉
[0071] (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；
[0072] (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。 [0073] 制備例1-第一電極D1的制備工序
[0074] (1)將不銹鋼基材采用100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。
[0075] (2)將所述預處理基材作為陰極，不銹鋼基板作為陽極，以下述溶液為電鍍液，在 所述預處理基材上電鍍鎳，從而形成含鎳鍍層的電極： 硫酸鎳 450g/L, 硼酸 38g/L,
[0076] 十二烷基硫酸鈉 15g/L，和 氯化鎳 0,65g/L。
[0077] 電鍍條件為:陰極電流密度為8A/dm2,電鍍溫度為50°C，電鍍時間2分鐘。
[0078] (3)將所述含鎳鍍層的電極置于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極。
[0079] (4)將含二氧化鈦涂層的電極作為陰極、鉑網為陽極，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： 二亞硝基二氨鉑 22g/L? 硫酸鈰 2.0g/L, 硝酸銨 100g/L, 亞硝酸鈉 9g/L，
[0080] 氫氧化銨 45g/L, 十二烷基磺酸鈉 0.03g/L, 糖精 0.03g/L,和 1,4-. 丁 炔二醇 0.06g/L。
[0081] 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。
[0082] 通過制備例1制備得到第一電極D1。該電極由不銹鋼基材、鎳鍍層、二氧化鈦涂層 和含鈰的鉑鍍層組成。經檢測，鎳鍍層的厚度為25微米，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。
[0083] 制備例2-第一電極D2的制備工序
[0084]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D2。該電極由不銹鋼基材、鎳鍍層、二氧化鈦涂層和含鈰的鉑鍍層組成。經檢 測，鎳鍍層的厚度為25微米，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。
[0085] 實施例1
[0086] 圖1示出了本發明的一種電解設備。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(未圖示） 和電源(未圖示）。電源用于對第一電極31和第二電極32施加電壓，電流調整單元用于調整 電流。第一電極31采用制備例1獲得的第一電極D1;隔膜2為具有透水性的連續多孔質膜，孔 徑150nm，例如采用日本湯淺膜系統公司(Yuasa)的Y-9201T隔膜。
[0087]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。
[0088]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;產生的酸性電解 水從第一出水口 51導出，產生的堿性電解水從第二出水口 52導出。
[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。在持續電解 水進行3500小時后，在生成的水中仍未檢測到六價鉻。
[0090] 實施例2
[0091] 除了將第一電極31替換為制備例2獲得的第一電極D2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。在持續電解 水進行3500小時后，在生成的水中仍未檢測到六價鉻。
[0093] 實施例3
[0094]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。
[0095] 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。在持續電解 水進行3500小時后，在生成的水中仍未檢測到六價鉻。
[0096] 實施例4
[0097] 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。
[0098] 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。在持續電解 水進行3500小時后，在生成的水中仍未檢測到六價鉻。
[0099] 實施例5
[0100] 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。
[0101] 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。在持續電解 水進行3500小時后，在生成的水中仍未檢測到六價鉻。
[0102] 本發明并不限于上述實施方式，在不背離本發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、替換均落入本發明的范圍。
【主權項】
1. 一種電解設備，其特征在于，所述的電解設備包括殼體、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； 所述的第一電極包括不銹鋼基材、鎳鍍層、二氧化鈦涂層和含鈰的鉑鍍層;所述的鎳鍍 層設置在不銹鋼基材的外表面，其厚度為5~25微米;所述的二氧化鈦涂層設置在鎳鍍層的 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的外表面，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0.5~1 Owt %的鈰。2. 根據權利要求1所述的設備，其特征在于:所述的鎳鍍層的厚度為10~20微米;所述 的二氧化鈦涂層的厚度為6~8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。4. 根據權利要求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多孔質 膜，其孔徑為15~190nm〇5. 根據權利要求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。6. 根據權利要求1所述的設備，其特征在于:所述的設備為電解水生成設備。7. 利用權利要求1~6任一項所述的設備生產電解水的方法，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) 將所述預處理基材作為陰極，不銹鋼作為陽極，以包含鎳化合物的溶液為電鍍液， 在所述預處理基材上電鍍鎳，從而形成含鎳鍍層的電極； (3) 將所述含鎳鍍層的電極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; (4) 將所述含二氧化鈦涂層的電極作為陰極、鉑網為陽極，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】C02F1/461GK106044962SQ201610525387
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月5日
【發明人】宋玉琴
【申請人】宋玉琴