專利名稱：一種連續(xù)操作小型電解還原池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于化學化工的電化學反應裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種連續(xù)操作小型電 解還原池。
背景技術(shù)：
電解還原過程是化學化工學科的一個重要過程，在很多化學化工領(lǐng)域都有廣泛應 用。電解還原過程相對一般還原過程有不引入雜質(zhì)和腐蝕性離子，不增加料液體積等優(yōu)勢。 傳統(tǒng)的電解還原設備一般是批式操作的槽式結(jié)構(gòu)，一次性加入一定量料液后，在陰極和陽 極之間通電一定時間后完成電解還原過程，將料液取出，再進行下一批操作。這樣的操作方 式很不方便，不利于過程的自動化。另一方面，批式操作設備內(nèi)如果沒有攪拌，那么電解效 率會很低，因為電極附近溶液會極化，與溶液主體間形成很大的濃度差，電解形成的新物質(zhì) 只能通過擴散來達到液相主體，速度很慢，同時電極附近反應物越來越少，副反應量越來越 大；而如果有攪拌，則要承受攪拌帶來的能量消耗，而且有些過程不希望也不適合攪拌的引 入，比如放射性操作中一般不希望有攪拌這樣的大運動部件引入。在這樣的背景下，開發(fā)連 續(xù)操作的、沒有主體傳質(zhì)阻力的新的電解設備，將有重要的實用意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種連續(xù)操作小型電解還原池，其特征在于該電解還原池 由陽極部分和陰極部分組合而成，這兩部分通過嵌入一個整體殼體或直接通過螺紋連接而
組合在一起；所述陰極部分由料液入口、電解池殼體和料液出口構(gòu)成，電解池殼體上設置料液 入口和料液出口，電解池殼體作為殼體的同時也與電源負極相連，作電解還原池的陰極使 用；所述陽極部分由電解池密封蓋、陽極支撐棒和陽極線圈構(gòu)成，陽極支撐棒置于電 解池殼體內(nèi)腔，陽極線圈纏繞在陽極支撐棒上作為陽極使用，陽極線圈通過導線與電源正 極相連；電解池密封蓋將陽極支撐棒和陽極線圈封在電解池殼體內(nèi)，電解池殼體與電解池 密封蓋形成的空間內(nèi)陽極支撐棒和電解池殼體之間的間隙構(gòu)成電解室。待電解還原的料液通過料液入口進入電解室，在電解室中流動的過程中被電解還 原，通過料液出口流出。電解池密封蓋和陽極支撐棒為絕緣材質(zhì)，陽極線圈為惰性導體材質(zhì)。在使用中，也 可以直接用惰性導體棒來代替陽極支撐棒和陽極線圈。電解池殼體為導體材質(zhì)(一般為金 屬)。所述電解室的尺寸根據(jù)反應體系需要，可通過調(diào)節(jié)電解池殼體和陽極支撐棒的尺 寸來調(diào)節(jié)。所述料液流量和電解電流大小可根據(jù)實際需要進行調(diào)節(jié)。
其原理在于電解室由陰極和陽極之間的間隙構(gòu)成，料液處于邊流動邊電解的狀 態(tài)，且由于料液流動，電極附近料液不斷更新，減小了傳質(zhì)對電解效率的減弱。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明的連續(xù)操作小型電解還原池具有占用體積小、使用 方便、效率高、可以連續(xù)操作的優(yōu)點?？蓱糜诨瘜W、化工、石化、醫(yī)藥和食品等眾多領(lǐng)域， 特別是化學化工的還原過程，可實現(xiàn)料液的連續(xù)進料，停留時間可控；料液流動過程中傳質(zhì) 快，電解效率高；電解池長度和間隙寬度可根據(jù)需要調(diào)節(jié)，適應不同體系和不同規(guī)模的電解 還原過程；設備結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省制造原料和空間，使用方便；是一種新型、高效的電解還原 設備。


圖1是連續(xù)操作小型電解池示意圖； 圖中標號1_電解池密封蓋；2-陽極支撐棒；3-陽極線圈；4-直流電源；5-料液 入口 ；6-電解池殼體(陰極)；7-電解室；8-料液出口。
具體實施例方式本發(fā)明提出一種連續(xù)進料的小型電解還原池。該電解還原池由圖1所示的陽極部 分和陰極部分直接通過螺紋連接組合而成(也可以通過將陽極部分和陰極部分嵌入一個 整體殼體組合而成)。所述陰極部分由料液入口 5、電解池殼體6和料液出口 8構(gòu)成，電解池殼體6上設 置料液入口 5和料液出口 8，電解池殼體6作為殼體的同時也與電源4負極相連，作電解還 原池的陰極使用；所述陽極部分由電解池密封蓋1、陽極支撐棒2和陽極線圈3構(gòu)成，陽極支撐棒2 置于電解池殼體6內(nèi)腔，陽極線圈3纏繞在陽極支撐棒2上作為陽極使用，陽極線圈3通過 導線與電源4正極相連；電解池密封蓋1將陽極支撐棒2和陽極線圈3封在電解池殼體6內(nèi)，電解池殼體 6與電解池密封蓋1形成的空間內(nèi)陽極支撐棒2和電解池殼體6之間的間隙構(gòu)成電解室7。待電解還原的料液通過料液入口 5進入電解室7，在電解室7中流動的過程中被電 解還原，通過料液出口 8流出。電解池密封蓋1和陽極支撐棒2為絕緣材質(zhì)，陽極線圈3為惰性導體材質(zhì)。也可 以直接用惰性導體棒來代替陽極支撐棒2和陽極線圈3。電解池殼體6為導體材質(zhì)。所述電解室7的尺寸根據(jù)反應體系需要，可通過調(diào)節(jié)電解池殼體6和陽極支撐棒 2的尺寸來調(diào)節(jié)。所述料液流量和電解電流大小可根據(jù)實際需要進行調(diào)節(jié)。操作時，將電源的正負極分別接電解還原池的陽極和陰極；將待電解還原的料液 用泵打入料液入口 5，根據(jù)實驗需要調(diào)節(jié)固定流量；料液進入電解室7，在電流作用下發(fā)生 電解，按電解實驗需要，依據(jù)流量大小，固定一定電壓或電流；料液在通過電解室后電解過 程完成，電解完的料液通過出口 8流出。采用上述小型電解還原池進行電解還原操作。實施例1
將含0. 15mol/L Fe (NO3) 3、0· 04mol/L N2H5NO3 和 lmol/L HNO3 的溶液作為進料，用 蠕動泵打入連續(xù)電解池的入口，固定電流為0. 1A，調(diào)節(jié)蠕動泵流量為0. 2mL/min，停留時間 為lOmin，在出口收集料液并測定其中Fe2+濃度，計算出還原率為62%。實施例2 將含0. 15mol/L Fe (NO3) 3、0· 04mol/L N2H5NO3 和 lmol/L HNO3 的溶液作為進料,用 蠕動泵打入連續(xù)電解池的入口，固定電流為0. 1A，調(diào)節(jié)蠕動泵流量為2mL/min，停留時間為 lmin，在出口收集料液并測定其中Fe2+濃度，計算出還原率為15%。實施例3
將含0. 15mol/L Fe (NO3) 3、0· 04mol/L N2H5NO3 和 lmol/L HNO3 的溶液作為進料,用 蠕動泵打入連續(xù)電解池的入口，固定電流為0. 05A，調(diào)節(jié)蠕動泵流量為0. 2mL/min，停留時 間為lOmin，在出口收集料液并測定其中Fe2+濃度，計算出還原率為61%。實施例4:將含0. 15mol/L Fe(N03)3、0. 2mol/L N2H5NO3 和 lmol/L HNO3 的溶液作為進料，用蠕 動泵打入連續(xù)電解池的入口，固定電流為0. 05A，調(diào)節(jié)蠕動泵流量為0. 2mL/min，停留時間 為lOmin，在出口收集料液并測定其中Fe2+濃度，計算出還原率為62%。實施例5 將含0. 05mol/L Fe (NO3) 3、0· 04mol/L N2H5NO3 和 lmol/L HNO3 的溶液作為進料,用 蠕動泵打入連續(xù)電解池的入口，固定電流為0. 05A，調(diào)節(jié)蠕動泵流量為0. 2mL/min，停留時 間為lOmin，在出口收集料液并測定其中Fe2+濃度，計算出還原率為60%。從上述實施例可以說明本發(fā)明具有電流效率高和可連續(xù)操作的特點，設備加工成 本低，占用體積小，操作簡單；特別適合于化學化工電解還原領(lǐng)域應用。
權(quán)利要求
一種連續(xù)操作小型電解還原池，其特征在于該電解還原池由陽極部分和陰極部分組合而成，這兩部分通過嵌入一個整體殼體或直接通過螺紋連接而組合在一起；所述陰極部分由料液入口(5)、電解池殼體(6)和料液出口(8)構(gòu)成，電解池殼體(6)上設置料液入口(5)和料液出口(8)，電解池殼體(6)作為殼體的同時也與電源(4)負極相連，作電解還原池的陰極使用；所述陽極部分由電解池密封蓋(1)、陽極支撐棒(2)和陽極線圈(3)構(gòu)成，陽極支撐棒(2)置于電解池殼體(6)內(nèi)腔，陽極線圈(3)纏繞在陽極支撐棒(2)上作為陽極使用，陽極線圈(3)通過導線與電源(4)正極相連；電解池密封蓋(1)將陽極支撐棒(2)和陽極線圈(3)封在電解池殼體(6)內(nèi)，電解池殼體(6)與電解池密封蓋(1)形成的空間內(nèi)陽極支撐棒(2)和電解池殼體(6)之間的間隙構(gòu)成電解室(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)操作小型電解還原池，其特征在于直接用惰性導 體棒來代替陽極支撐棒(2)和陽極線圈(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)操作小型電解還原池，其特征在于電解池密封蓋 (1)和陽極支撐棒⑵為絕緣材質(zhì)，陽極線圈⑶為惰性導體材質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)操作小型電解還原池，其特征在于電解池殼體(6) 為導體材質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)操作小型電解還原池，其特征在于所述電解室(7) 的尺寸根據(jù)反應體系需要，通過調(diào)節(jié)電解池殼體(6)和陽極支撐棒(2)的尺寸來調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)操作小型電解還原池，其特征在于所述料液流量 和電解電流大小可根據(jù)實際需要進行調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)操作小型電解還原池，其特征在于待電解還原的 料液通過料液入口(5)進入電解室(7)，在電解室(7)中流動的過程中被電解還原，通過料 液出口⑶流出。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于化學化工的電化學反應裝置技術(shù)領(lǐng)域的一種連續(xù)操作小型電解還原池。該電解還原池由陽極部分和陰極部分通過嵌入一個整體殼體或直接通過螺紋連接組合而成。陽極部分由電解池密封蓋、陽極支撐棒和陽極線圈構(gòu)成；陰極部分由料液入口、電解池殼體和料液出口構(gòu)成；電解池殼體和陽極支撐棒之間的間隙構(gòu)成電解室。待電解還原的料液通過入口進入電解室，在電解室中流動的過程中被電解還原，電極附近料液不斷更新，實現(xiàn)了高效率的電解，電解還原完的料液通過出口流出。該電解還原池具有占用體積小、使用方便、效率高、可以連續(xù)操作的優(yōu)點，在化學、化工、石化、醫(yī)藥和食品等眾多領(lǐng)域有重要前景。
文檔編號C25B9/00GK101845639SQ20101017400
公開日2010年9月29日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者文明芬, 李少偉, 王建晨, 陳靖 申請人:清華大學