【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学，具体为一种碱性电解离子水及过氧化氢的装置及方法。
技术介绍
1、过氧化氢(h2o2)是一种高价值的绿色化学氧化剂，广泛应用于如纸张和纤维的漂白，其他化学物质的合成，消毒和水处理等。工业上，h2o2是通过能源密集型的蒽醌工艺生产的。为了降低运输成本和安全问题，电化学合成为生产h2o2提供了另一种途径。
2、电化学生成h2o2的一个众所周知的途径是通过o2的电还原(2e-orr)。此外，电化学水氧化(2e-wor)可以考虑作为原位生成h2o2的另一种途径。与2e-orr相比，2e-wor可以利用大量的h2o作为反应物，避免因o2在水中溶解度低的问题导致使用压缩空气或气体扩散电极。
3、因此，如何提供一种碱性电解离子水及过氧化氢的装置及方法，成为了本领域技术人员急需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术存在的空缺，提供了一种碱性电解离子水及过氧化氢的装置及方法，电解槽通过阴极电极的阳离子交换膜将其分隔形成容纳阳极电极的阳极室和容纳阴极电极的阴极室。阴极室通过阴极电极发生电解水产氢反应得到含活性氢的碱性电解还原水，阳极室利用阳极电极发生2e-wor反应得到含过氧化氢的电解氧化水。
2、为达上述目的，本专利技术提供了一种碱性电解离子水及过氧化氢的装置，装置整体呈堆叠式结构，包括：依次设置的阴极端板、阴极电极、阳极电解液仓、阳极电极和阳极端板；阴极电极将装置整体分隔形成容纳阳极电极的阳极室和容纳阴极电极的阴极
3、进一步的，所述阴极电极通过阳离子交换膜表面喷涂催化层且所述催化层侧热压钛毡制得，其中阳离子交换膜无催化层侧朝向阳极电解液仓。
4、进一步的，所述催化层由高导电材料制成，包括铂碳材料、铂钴材料、铂镍材料；将所述高导电材料与全氟磺酸萘酚树脂分散液按一定的比例在醇/水溶液中预混、超声分散后并进一步经球磨获得分散良好的墨水，利用喷枪喷涂在阳离子交换膜表面。
5、进一步的，全氟磺酸萘酚树脂分散液与高导电材料的质量比值为0.1～1.5；所述醇水的质量比值为0.1～2.0；所述催化层的载量为0.1～2mg/cm2，全氟磺酸萘酚树脂的占比为10～25％；其中，醇包括甲醇、乙醇或异丙醇；热压的温度为110～150℃，时间为5～20min，压力为5～20mpa。
6、进一步的，所述阴极端板和阳极端板采用钛板或不锈钢板或导电性良好的耐腐蚀材料的任意一种，起到固定和集流的作用；其中，所述阴极端板和阳极端板通过导线分别于电源的负极和正极连接；所述电源电压为1～30v，电流为1～10a。
7、进一步的，阴极电解液为纯水，阳极电解液为碳酸氢盐或碳酸盐的任意一种溶液或碳酸氢盐和碳酸盐的摩尔比为1:1～10的混合溶液；所述阳极电解液的盐浓度为5～15wt％。
8、进一步的，所述阴极端板底部设有阴极电解液入水口，顶部设有碱水出水口；所述阳极电解液仓底部设有阳极电解液入水口，顶部设有过氧化氢出水口；所述阴极电解液的流速和阳极电解液流速的比值为1～5:1。
9、进一步的，所述阳极电极为氮掺杂氧化物电极；所述氮掺杂氧化物电极制备的方法步骤包括：
10、(1)将钛载体材料在盐酸溶液中经水热反应，清洗干燥后得到氧化物电极；
11、(2)将氧化物电极和尿素在惰性气氛下煅烧，得到氮掺杂氧化物电极。
12、进一步的，其中，所述钛载体材料为钛网、钛毡、钛片、泡沫钛的任意一种；所述盐酸溶液的浓度为1～15wt％；所述水热反应的水热温度为120～220℃，水热时间为10～30h；所述氧化物电极和尿素质量比为1：5～15；惰性气氛包括氩气或氮气或氢氩混合气；煅烧温度为500～800℃；煅烧时间为0.5～3h。
13、一种碱性电解离子水及过氧化氢的方法，包括：
14、阴极电解液纯水通过阴极端板底部的入水口流入到其蛇形流道中进入阴极室，在负载有催化层的阴极电极上发生电解水产氢反应后产生氢氧根离子，氢氧根离子进入阴极电解液中并被阳离子交换膜阻挡在阴极室；阳极电解液通过阳极电解液仓底部入水口进入阳极室，在内嵌的阳极电极表面发生电解水氧化反应得到过氧化氢产物，同时阳极电解液中碱性金属阳离子透过阳离子交换膜进入阴极室与生成的氢氧根离子结合富集形成碱性电解离子水。
15、本专利技术的有益效果在于：
16、本专利技术提供了一种碱性电解离子水及过氧化氢的装置及方法，通过阴极电极的阳离子交换膜将其分隔形成容纳阳极电极的阳极室和容纳阴极电极的阴极室；阴极室通过阴极电极发生电解水产氢反应得到含活性氢的碱性电解还原水，阳极室利用阳极电极发生2e-wor反应得到含过氧化氢的电解氧化水；碱性电解水主要作用为除脂除油、杀菌消毒；同时，碱性电解水的ph值还可以由阳极电解液的盐浓度决定。
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1.一种碱性电解离子水及过氧化氢的装置，其特征在于，装置整体呈堆叠式结构，包括：依次设置的阴极端板(1)、阴极电极(2)、阳极电解液仓(3)、阳极电极(4)和阳极端板(5)；阴极电极(2)将装置整体分隔形成容纳阳极电极的阳极室和容纳阴极电极的阴极室；所述阴极端板(1)内靠近的阴极电极(2)一侧设有蛇形流道(13)，用于流过反应所需的阴极电极液；所述阳极电解液仓(3)中盛有反应所需的阳极电解液。
2.如权利要求1所述的一种碱性电解离子水及过氧化氢的装置，其特征在于，所述阴极电极(2)通过阳离子交换膜表面喷涂催化层且所述催化层侧热压钛毡制得，其中阳离子交换膜无催化层侧朝向阳极电解液仓(3)。
3.如权利要求2所述的一种碱性电解离子水及过氧化氢的装置，其特征在于，所述催化层由高导电材料制成，包括铂碳材料、铂钴材料、铂镍材料；将所述高导电材料与全氟磺酸萘酚树脂分散液按一定的比例在醇/水溶液中预混、超声分散后并进一步经球磨获得分散良好的墨水，利用喷枪喷涂在阳离子交换膜表面。
4.如权利要求3所述的一种碱性电解离子水及过氧化氢的装置，其特征在于，全氟磺酸萘
5.如权利要求1或4所述的一种碱性电解离子水及过氧化氢的装置，其特征在于，所述阴极端板(1)和阳极端板(5)采用钛板或不锈钢板或导电性良好的耐腐蚀材料的任意一种，起到固定和集流的作用；其中，所述阴极端板(1)和阳极端板(5)通过导线分别于电源的负极和正极连接；所述电源电压为1～30V，电流为1～10A。
6.如权利要求5所述的一种碱性电解离子水及过氧化氢的装置，其特征在于，阴极电解液为纯水，阳极电解液为碳酸氢盐或碳酸盐的任意一种溶液或碳酸氢盐和碳酸盐的摩尔比为1:1～10的混合溶液；所述阳极电解液的盐浓度为5～15wt％。
7.如权利要求6所述的一种碱性电解离子水及过氧化氢的装置，其特征在于，所述阴极端板(1)底部设有阴极电解液入水口(11)，顶部设有碱水出水口(12)；所述阳极电解液仓底部设有阳极电解液入水口(31)，顶部设有过氧化氢出水口(32)；所述阴极电解液的流速和阳极电解液流速的比值为1～5:1。
8.如权利要求1所述的一种碱性电解离子水及过氧化氢的装置，其特征在于，所述阳极电极为氮掺杂氧化物电极；所述氮掺杂氧化物电极制备的方法步骤包括：
9.如权利要求8所述的一种碱性电解离子水及过氧化氢的装置，其特征在于，其中，所述钛载体材料为钛网、钛毡、钛片、泡沫钛的任意一种；所述盐酸溶液的浓度为1～15wt％；所述水热反应的水热温度为120～220℃，水热时间为10～30h；所述氧化物电极和尿素质量比为1：5～15；惰性气氛包括氩气或氮气或氢氩混合气；煅烧温度为500～800℃；煅烧时间为0.5～3h。
10.一种碱性电解离子水及过氧化氢的方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种碱性电解离子水及过氧化氢的装置，其特征在于，装置整体呈堆叠式结构，包括：依次设置的阴极端板(1)、阴极电极(2)、阳极电解液仓(3)、阳极电极(4)和阳极端板(5)；阴极电极(2)将装置整体分隔形成容纳阳极电极的阳极室和容纳阴极电极的阴极室；所述阴极端板(1)内靠近的阴极电极(2)一侧设有蛇形流道(13)，用于流过反应所需的阴极电极液；所述阳极电解液仓(3)中盛有反应所需的阳极电解液。
2.如权利要求1所述的一种碱性电解离子水及过氧化氢的装置，其特征在于，所述阴极电极(2)通过阳离子交换膜表面喷涂催化层且所述催化层侧热压钛毡制得，其中阳离子交换膜无催化层侧朝向阳极电解液仓(3)。
3.如权利要求2所述的一种碱性电解离子水及过氧化氢的装置，其特征在于，所述催化层由高导电材料制成，包括铂碳材料、铂钴材料、铂镍材料；将所述高导电材料与全氟磺酸萘酚树脂分散液按一定的比例在醇/水溶液中预混、超声分散后并进一步经球磨获得分散良好的墨水，利用喷枪喷涂在阳离子交换膜表面。
4.如权利要求3所述的一种碱性电解离子水及过氧化氢的装置，其特征在于，全氟磺酸萘酚树脂分散液与高导电材料的质量比值为0.1～1.5；所述醇水的质量比值为0.1～2.0；所述催化层的载量为0.1～2mg/cm2，全氟磺酸萘酚树脂的占比为10～25％；其中，醇包括甲醇、乙醇或异丙醇；热压的温度为110～150℃，时间为5～20min，压力为5～20mpa。
5.如权利要求1或4所述的一种碱性电解离子水及过氧化氢的装置，其特征在于，所述阴极...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶小琴，王朔，裴洛伟，向苇凯，
申请(专利权)人：浙江奕湃科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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