一種臭氧生成電極及其陽極的生產(chǎn)工藝和臭氧產(chǎn)生器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)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(chǎn)工藝和應(yīng)用了該臭氧生成電極的臭氧產(chǎn)生器。
【背景技術(shù)】
[0002] 在缺乏水之消毒系統(tǒng)的地區(qū)，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(chǎn)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(shí)，它可能與水中的有機(jī)物如苯，結(jié)合為一種致癌物。相較之下，臭氧與紫 外線UV的消毒，便不會(huì)產(chǎn)毒性副產(chǎn)品。
[0003] 事實(shí)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(xué)品，產(chǎn)生水之消毒劑的技藝?？捎玫幕瘜W(xué)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(hào)、第4512865號(hào)與第4761208號(hào)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(hào)與第6348143號(hào)所 宣稱。在前述之所有處理中，次氯酸離子是發(fā)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?cè)芙夤腆w，變一種變成污染物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)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(chǎn)工藝，并提出了一種使用該臭氧生成電極的臭氧產(chǎn)生 器。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)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(chǎn)生效率的觸媒，所述觸媒為摻雜了Sb、 Ni的511〇2復(fù)合膜層，所述陰極與陽極之間具有放電間隙。
[0006] 優(yōu)選的，所述臭氧生成電極的陰極比陽極多一個(gè)，并且陰、陽極相間隔設(shè)置。
[0007] 優(yōu)選的，所述臭氧生成電極具有兩個(gè)陰極和一個(gè)陽極，所述陽極設(shè)置于兩個(gè)陰極 之間，并且所述陽極兩側(cè)分別與兩個(gè)陰極之間具有放電間隙。
[0008] 優(yōu)選的，所述陰極的基材為不銹鋼，所述陽極的基材為Ti。
[0009] 優(yōu)選的，所述陽極和陰極的形狀均為具有復(fù)數(shù)沖孔的板狀。
[0010] 本發(fā)明還揭示了一種臭氧生成電極中陽極的生產(chǎn)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(fù)合膜層，所述生產(chǎn)工藝包括如下步驟， 51、 沖孔步驟，對(duì)Ti板進(jìn)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(fù)數(shù)大小一致的Ti片； 53、 噴砂步驟，對(duì)Ti片表面進(jìn)行噴砂粗化； 54、 酸蝕步驟，將Ti片放入草酸水溶液中煮，進(jìn)行酸蝕； 55、 洗凈步驟，采用去離子水對(duì)Ti片進(jìn)行沖洗； 56、 烘干步驟，對(duì)Ti片進(jìn)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(duì)混合溶膠進(jìn)行加熱烘干，使其在Ti片上形成膜； 59、 熱解步驟，對(duì)膜進(jìn)行熱分解，使SnC204、Sb203、Ni(CH3COO) 2 ? 4H20分解氧化； 510、 循環(huán)步驟，步驟S7、步驟S8、步驟S9重復(fù)4~12次； 511、 燒結(jié)步驟，對(duì)Ti片上的膜進(jìn)行燒結(jié)，形成摻雜Sb、Ni的SnO2復(fù)合膜層。
[0011] 優(yōu)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(jìn)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(fā)明還揭示了一種臭氧產(chǎn)生器，特別地，包括至少一個(gè)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(gè)用于放大電源供給的超級(jí)電容。
[0013] 優(yōu)選的，所述臭氧發(fā)生器具有用于充放電狀態(tài)間相切換的兩組相同的超級(jí)電容。
[0014] 優(yōu)選的，所述電源的電壓為4V~10V，電源的輸出電流為IA以內(nèi)。
[0015] 本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在： 1. 陽極的表面具有用于增加臭氧產(chǎn)生效率的觸媒，提高了電導(dǎo)度，產(chǎn)生O3的效率提高， 且成本低廉； 2. 根據(jù)邊際效益，陰、陽極均具有復(fù)數(shù)孔，電極邊緣的電流密度較高，電化學(xué)反應(yīng)較劇 烈，使陽極與陰極產(chǎn)生大量的氣泡； 3. 陰極比陽極多一個(gè)，提高了陽極的利用率，降低了成本； 4. 陽極的生產(chǎn)工藝中的混合溶膠不含氯，氯具有較強(qiáng)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(shí)氯化物在高溫工藝中會(huì)產(chǎn)生鹽酸，易對(duì)操作員產(chǎn) 生傷害及易損壞設(shè)備； 5. 本發(fā)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(zhì)，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(fā)明一種臭氧生成電極應(yīng)用廣泛，適用性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明一種臭氧生成電極中陽極的生產(chǎn)工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 以下將結(jié)合附圖所示的【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并 不限于本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的 變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[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(chǎn)生效率的 觸媒，觸媒為摻雜了Sb、Ni的511〇2復(fù)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(wǎng)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(gè)，并且陰、陽極相間隔設(shè)置。臭氧生成電極具有兩個(gè)陰極和一個(gè)陽極，陽極 設(shè)置于兩個(gè)陰極之間，并且陽極兩側(cè)分別與兩個(gè)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(zhì)，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(fù)數(shù)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(chǎn)生的同時(shí)，03也可能在陽極上一起產(chǎn)生，只是產(chǎn)生03的標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)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(chǎn)生02之前出現(xiàn)大量的0 3， 因此本發(fā)明中陽極為Ti基材，具有觸媒，觸媒為摻雜Sb、Ni的Sn02復(fù)合膜層。
[0020] SnO2的氧過電位比Pt高0. 6V，產(chǎn)生03的效率高，為提高電導(dǎo)度對(duì)SnO2進(jìn)行摻雜， 摻雜后的SnO2產(chǎn)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(gè)陰極和一個(gè)陽極，所述陰極和陽極為大小一致的 板狀，陽極位于兩個(gè)陰極之間并且相互之間平行設(shè)置，所述陽極與兩側(cè)陰極的間隙均等，實(shí) 驗(yàn)表明，電極的邊緣比電極其他表面產(chǎn)生的氣泡要多，電極邊緣的電流密度較高，電化學(xué)反 應(yīng)較劇烈，這稱為邊際效應(yīng)，因此為使陽極與陰極產(chǎn)生多量的氣泡，陰、陽極均具有復(fù)數(shù)孔， 并且兩個(gè)陰極與一個(gè)陽極的孔均相匹配，相匹配的孔形成三孔同軸結(jié)構(gòu)，眾多孔洞能使陽 極與陰極的產(chǎn)物迅速脫離電極表面，陽極與陰極之間具有絕緣連接件。當(dāng)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(jié)構(gòu)設(shè)置，陰陽極的數(shù)量不設(shè)限