一種臭氧生成電極及其陽極的生產工藝和臭氧產生器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種臭氧生成電極，特別涉及一種工作效率高的臭氧生成電極，及該 臭氧生成電極中陽極的生產工藝和應用了該臭氧生成電極的臭氧產生器。
【背景技術】
[0002] 在缺乏水之消毒系統的地區，飲用水是令人生病之最可能的來源。山林間看似清 澈的水，可能含有寄生性原生蟲，飲用后可能產生長期性的疾病，讓人痛苦一輩子。為了消 除水中的微生物病毒，世上的自來水公司大都以氯為消毒劑。氯除了具有刺鼻的臭味，它無 法殺死原生蟲，同時，它可能與水中的有機物如苯，結合為一種致癌物。相較之下，臭氧與紫 外線UV的消毒，便不會產毒性副產品。
[0003] 事實上，自從1906年以來，法國尼斯市政府就用電解消毒自來水。電解消毒是一 種以電流在水中電解化學品，產生水之消毒劑的技藝。可用的化學品中，氯化鈉是最廣被采 用的，被電解成為次氯酸鈉，如美國專利第3622479號、第4512865號與第4761208號所揭 示。另外，次氯酸鈉也被用以去除水中的氨氣，如美國專利第5935392號與第6348143號所 宣稱。在前述之所有處理中，次氯酸離子是發生功能的消毒劑。然而，次氯酸離子能長期停 留在水中，增加水的總溶解固體，變一種變成污染物。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是解決上述現有技術的不足，提出一種適用范圍較廣、工作效率較 高的臭氧生成電極及其陽極的生產工藝，并提出了一種使用該臭氧生成電極的臭氧產生 器。
[0005] 為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：一種臭氧生成電極，包括陰極和 陽極，特別地，所述陽極的表面具有用于增加臭氧產生效率的觸媒，所述觸媒為摻雜了Sb、 Ni的511〇2復合膜層，所述陰極與陽極之間具有放電間隙。
[0006] 優選的，所述臭氧生成電極的陰極比陽極多一個，并且陰、陽極相間隔設置。
[0007] 優選的，所述臭氧生成電極具有兩個陰極和一個陽極，所述陽極設置于兩個陰極 之間，并且所述陽極兩側分別與兩個陰極之間具有放電間隙。
[0008] 優選的，所述陰極的基材為不銹鋼，所述陽極的基材為Ti。
[0009] 優選的，所述陽極和陰極的形狀均為具有復數沖孔的板狀。
[0010] 本發明還揭示了一種臭氧生成電極中陽極的生產工藝，特別地，所述陽極的表面 具有觸媒，所述觸媒為摻雜了Sb、Ni的311〇2復合膜層，所述生產工藝包括如下步驟， 51、 沖孔步驟，對Ti板進行沖孔，沖孔的孔徑為2 ~ 4毫米； 52、 裁切步驟，將Ti板裁切成復數大小一致的Ti片； 53、 噴砂步驟，對Ti片表面進行噴砂粗化； 54、 酸蝕步驟，將Ti片放入草酸水溶液中煮，進行酸蝕； 55、 洗凈步驟，采用去離子水對Ti片進行沖洗； 56、 烘干步驟，對Ti片進行烘干； 57、 涂覆步驟，將SnC204、Sb203、Ni(CH3COO) 2 ? 4H20的混合溶膠均勻的涂覆Ti片； 58、 熱烘步驟，對混合溶膠進行加熱烘干，使其在Ti片上形成膜； 59、 熱解步驟，對膜進行熱分解，使SnC204、Sb203、Ni(CH3COO) 2 ? 4H20分解氧化； 510、 循環步驟，步驟S7、步驟S8、步驟S9重復4~12次； 511、 燒結步驟，對Ti片上的膜進行燒結，形成摻雜Sb、Ni的SnO2復合膜層。
[0011] 優選的，所述涂覆步驟還包括混合溶膠制作步驟，將SnC204、Sb203、Ni(CH3COO) 2 ? 4H20混合液體加熱至70°C~90°C，然后進行通氧并攪拌，形成SnC204、Sb203、Ni(CH3COO) 2 ? 4H20的混合溶膠； 混合溶膠中Sn:Sb:Ni的摩爾比為（900 ~1000) : (10 ~ 16) : (1 ~ 3 )。
[0012] 本發明還揭示了一種臭氧產生器，特別地，包括至少一個臭氧生成電極， 用于給臭氧生成電極供電的電源，和至少一個用于放大電源供給的超級電容。
[0013] 優選的，所述臭氧發生器具有用于充放電狀態間相切換的兩組相同的超級電容。
[0014] 優選的，所述電源的電壓為4V~10V，電源的輸出電流為IA以內。
[0015] 本發明的有益效果體現在： 1. 陽極的表面具有用于增加臭氧產生效率的觸媒，提高了電導度，產生O3的效率提高， 且成本低廉； 2. 根據邊際效益，陰、陽極均具有復數孔，電極邊緣的電流密度較高，電化學反應較劇 烈，使陽極與陰極產生大量的氣泡； 3. 陰極比陽極多一個，提高了陽極的利用率，降低了成本； 4. 陽極的生產工藝中的混合溶膠不含氯，氯具有較強的腐蝕性，因此采用不含氯的混 合溶膠能有效提高陽極的使用壽命，同時氯化物在高溫工藝中會產生鹽酸，易對操作員產 生傷害及易損壞設備； 5. 本發明的陽極無須匹配使用Pt陰極與離子交換膜，也無須在水中添加電解質，即 能搭配不銹鋼陰極，直接處理切削油廢水，迅速分解切削油分子； 6. 本發明一種臭氧生成電極應用廣泛，適用性強。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發明一種臭氧生成電極中陽極的生產工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0017] 以下將結合附圖所示的【具體實施方式】對本發明進行詳細描述。但這些實施方式并 不限于本發明，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的 變換均包含在本發明的保護范圍內。
[0018]-種臭氧生成電極，包括陰極和陽極，陽極的表面具有用于增加臭氧產生效率的 觸媒，觸媒為摻雜了Sb、Ni的511〇2復合膜層，陰極與陽極之間具有放電間隙。陰極、陽極的 基材為Al、Fe、Cu、Ni、Ti、Ag、Mg、Sn、Zn或不銹鋼中的一種，陽極、陰極的形狀為板狀、球狀、 塊狀、粒狀、棒狀、線狀、網狀、柱狀或管狀中的一種，為了充分利用陽極，臭氧生成電極的陰 極比陽極多一個，并且陰、陽極相間隔設置。臭氧生成電極具有兩個陰極和一個陽極，陽極 設置于兩個陰極之間，并且陽極兩側分別與兩個陰極之間具有放電間隙。陰極的基材為不 銹鋼，無須使用Pt陰極與離子交換膜，也無須在水中添加電解質，直接處理切削油廢水，迅 速分解切削油分子，成本低廉，陽極的基材為Ti。陽極和陰極的形狀均為具有復數沖孔的板 狀。
[0019] 水分子在陽極上被氧化，在陰極上被還原，可用方程式和來說明： 陽極氧化：2H20 =O2 + 4H+ + 4e-，Eo=I. 23V 陰極還原：2H20 + 2e- =H2 + 20H-，Eo= 0? 0V O2產生的同時，03也可能在陽極上一起產生，只是產生03的標準電極電位較高，如方程 式所示： 3H20 =O3 + 6H+ + 6e- ,Eo=I. 6V 由此可知若要使水的電解能夠產生可利用的〇3量，則所用的陽極材料的氧過電位必須 高于I. 6V值，需選用氧過電位在I. 6V以上的材料，這樣才能在產生02之前出現大量的0 3， 因此本發明中陽極為Ti基材，具有觸媒，觸媒為摻雜Sb、Ni的Sn02復合膜層。
[0020] SnO2的氧過電位比Pt高0. 6V，產生03的效率高，為提高電導度對SnO2進行摻雜， 摻雜后的SnO2產生0 3的效率能得到提高。
[0021] 具體的，臭氧生成電極具有兩個陰極和一個陽極，所述陰極和陽極為大小一致的 板狀，陽極位于兩個陰極之間并且相互之間平行設置，所述陽極與兩側陰極的間隙均等，實 驗表明，電極的邊緣比電極其他表面產生的氣泡要多，電極邊緣的電流密度較高，電化學反 應較劇烈，這稱為邊際效應，因此為使陽極與陰極產生多量的氣泡，陰、陽極均具有復數孔， 并且兩個陰極與一個陽極的孔均相匹配，相匹配的孔形成三孔同軸結構，眾多孔洞能使陽 極與陰極的產物迅速脫離電極表面，陽極與陰極之間具有絕緣連接件。當然該臭氧生成電 極僅為本案的具體案例之一，還可以有其他的結構設置，陰陽極的數量不設限