本發(fā)明涉及一種電解水生產(chǎn)裝置及方法，尤其是使用穩(wěn)定性好的電解水生產(chǎn)裝置及方法。
背景技術(shù)：
電解水生成裝置可以生成電解水，主要包括堿性水、弱酸性水、強(qiáng)酸性水等。電極和分離膜都是電解水生成裝置的核心設(shè)備，它們與電解水的質(zhì)量存在密切的關(guān)系。
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(yáng)極和陰極構(gòu)成的電解槽，電解槽殼體上設(shè)有陽(yáng)極、陰極，陽(yáng)極、陰極分別通過(guò)導(dǎo)線連接倒極電路，倒極電路分別通過(guò)導(dǎo)線連接控制電路及電解槽電源，電解槽殼體上設(shè)有超聲波換能器，超聲波換能器通過(guò)導(dǎo)線連接換能器驅(qū)動(dòng)電路，換能器驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)導(dǎo)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(lái)保護(hù)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裝置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裝置的陽(yáng)極。但是，鉑鈦電極價(jià)格昂貴，這導(dǎo)致電解水生成裝置的生產(chǎn)成本居高不下，嚴(yán)重制約了其推廣應(yīng)用。因此，需要廉價(jià)的電極以替代鉑鈦電極。
CN202440350U公開了一種用于自來(lái)水電解分離的裝置，由離子交換膜、鈦合金陽(yáng)極、不銹鋼陰極、電解室、上端蓋、下端蓋構(gòu)成，離子交換膜安裝在鈦合金陽(yáng)極與不銹鋼陰極之間，鈦合金陽(yáng)極安裝在電解室的一側(cè)，不銹鋼陰極安裝在電解室的另一側(cè)，電解室固定在上端蓋與下端蓋之間。該專利文獻(xiàn)在鈦合金陽(yáng)極的表面燒接有釕銥金屬層，代替了在鈦合金陽(yáng)極上電鍍的鉑金，節(jié)約了成本，但是其價(jià)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(dǎo)電性基材和活性涂層，所述導(dǎo)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(xiàn)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(zhǎng)，電解穩(wěn)定性更好。但是，該專利文獻(xiàn)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。
因此，目前迫切需要一種電解水生產(chǎn)裝置，其生產(chǎn)成本較低，并且生產(chǎn)的電解水中基本上不含六價(jià)鉻。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的之一在于提供一種電解水生產(chǎn)裝置，其生產(chǎn)成本較低。本發(fā)明的進(jìn)一步的目的在于提供一種電解水生產(chǎn)裝置，其生產(chǎn)的電解水中基本上不含六價(jià)鉻，使用穩(wěn)定性好。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種電解水生產(chǎn)方法，其可以降低生產(chǎn)成本，長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地獲得基本上不含六價(jià)鉻的電解水。
本申請(qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)如下技術(shù)方案可以實(shí)現(xiàn)上述目的。
本發(fā)明提供一種電解水生產(chǎn)裝置，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(shè)置在所述第一電解室和所述第二電解室中；
所述第一電極包括不銹鋼基材、二氧化鈦涂層和含鑭的鉑鍍層；所述的二氧化鈦涂層設(shè)置在不銹鋼基材外表面，其厚度為5～10微米；所述的含鑭的鉑鍍層設(shè)置在二氧化鈦涂層外表面，其厚度為3～10微米；基于含鑭的鉑鍍層的總重量，所述的含鑭的鉑鍍層含有0.1～5wt％的鑭。
根據(jù)本發(fā)明所述的裝置，優(yōu)選地，所述的二氧化鈦涂層的厚度為6～9微米；所述的含鑭的鉑鍍層的厚度為5～8微米；基于含鑭的鉑鍍層的總重量，所述的含鑭的鉑鍍層含有0.5～3wt％的鑭。
根據(jù)本發(fā)明所述的裝置，優(yōu)選地，所述的二氧化鈦涂層的厚度為7～8微米；所述的含鑭的鉑鍍層的厚度為6～7微米；基于含鑭的鉑鍍層的總重量，所述的含鑭的鉑鍍層含有1～2wt％的鑭。
根據(jù)本發(fā)明所述的裝置，優(yōu)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。
根據(jù)本發(fā)明所述的裝置，優(yōu)選地，所述的隔膜為具有透水性的連續(xù)多孔質(zhì)膜，其孔徑為15～190nm。
根據(jù)本發(fā)明所述的裝置，優(yōu)選地，所述第一電解室的下部設(shè)置有第一進(jìn)水口，所述第一電解室的上部設(shè)置有第一出水口；所述第二電解室的下部設(shè)置有第二進(jìn)水口，所述第二電解室的上部設(shè)置有第二出水口。
本發(fā)明還提供利用上述裝置生產(chǎn)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(duì)第一電極和第二電極施加電壓，從而形成電解水。
根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)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(lái)水。
根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，在所述電解水工序中，隔膜兩側(cè)的水壓差為±5.5kPa以內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，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℃下用堿性除油劑浸泡進(jìn)行除油，然后在酸性溶液中浸蝕活化60～80秒得到預(yù)處理基材；
(2)將所述預(yù)處理基材置于六氟鈦酸銨和硼酸形成的混合溶液中，于35～55℃下浸泡10～50小時(shí)后取出晾干，然后在惰性氣體保護(hù)下、在500～700℃下熱處理50～80分鐘，自然冷卻后得到含二氧化鈦涂層的電解用電極；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；
(3)將所述含二氧化鈦涂層的電解用電極作為陰極、鉑網(wǎng)為陽(yáng)極，以包含鑭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解用電極上形成含鑭的鉑鍍層，從而得到第一電極；其中，所述鑭化合物選自硝酸鑭或氯化鑭；所述的鉑化合物選自二亞硝基二氨合鉑或氯鉑酸。
本發(fā)明的電解水生產(chǎn)裝置中，第一電極的基材為不銹鋼材質(zhì)，相對(duì)于鈦或者鈦合金要便宜許多。本發(fā)明在不銹鋼基材上形成二氧化鈦涂層和鉑鍍層，并且添加鑭元素，這樣保證了電解用電極的使用穩(wěn)定性，例如在長(zhǎng)時(shí)間的使用過(guò)程中保證不銹鋼中的六價(jià)鉻不會(huì)滲入電解水中。
附圖說(shuō)明
圖1是實(shí)施例1的電解水生產(chǎn)裝置。
附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：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(jìn)水口，42-第二進(jìn)水口，51-第一出水口，52-第二出水口，6-電流調(diào)整單元，7-電源。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
在本發(fā)明中，“不銹鋼”表示在空氣中或化學(xué)腐蝕介質(zhì)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(fā)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(fā)明的不銹鋼可以加入能使鋼鈍化的鎳、鉬等元素。
在本發(fā)明中，所謂“A設(shè)置在B的外表面”，并不是嚴(yán)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(guān)系。
<電解水生產(chǎn)裝置>
本發(fā)明的電解水生產(chǎn)裝置包括殼體、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(shè)置在所述第一電解室和所述第二電解室中。本發(fā)明的電解水生產(chǎn)裝置還可以包括電流調(diào)整單元和電源。
本發(fā)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(guī)則的形狀，其可以一體成型或由不同的擋板焊接而成。本發(fā)明的殼體可以為兩室結(jié)構(gòu)、三室結(jié)構(gòu)和多室結(jié)構(gòu)，優(yōu)選為兩室結(jié)構(gòu)。本發(fā)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(jié)構(gòu)；如果隔膜為兩片，則為三室結(jié)構(gòu)；如果隔膜為超過(guò)兩片，則為多室結(jié)構(gòu)。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。
在本發(fā)明中，所述的隔膜可以為電解質(zhì)膜，例如陽(yáng)離子交換膜或者陰離子交換膜，根據(jù)具體的需求而定。本發(fā)明的電解質(zhì)膜可以使用高分子電解質(zhì)膜。高分子形成的陽(yáng)離子交換膜的實(shí)例包括但不限于杜邦公司的NAFION112、NAFION115、NAFION117，旭硝子株式會(huì)社的FLEMION、W.L.Gore&Associates公司的GORE-SELECT以及旭化成株式會(huì)社的ACIPLEX；高分子形成的陰離子交換膜的實(shí)例包括但不限于日本ASTOM公司的AHA、上海上化水處理材料有限公司的異相膜3362BW。
在本發(fā)明中，所述的隔膜優(yōu)選為具有透水性的連續(xù)多孔質(zhì)膜。多孔質(zhì)膜的孔徑可以為15～190nm，優(yōu)選為50～185nm，更優(yōu)選為105～180nm。采用上述孔徑的多孔質(zhì)膜，可以將隔膜兩側(cè)的水壓差控制在±5.5kPa以內(nèi)，從而避免隔膜的劣化，延長(zhǎng)隔膜使用壽命。本發(fā)明的多孔質(zhì)膜可以具有面內(nèi)和立體上不規(guī)則的孔。本發(fā)明的連續(xù)多孔質(zhì)膜可以選自多孔質(zhì)玻璃膜、多孔質(zhì)氧化鋁膜、多孔質(zhì)氧化鈦膜等多孔質(zhì)陶瓷膜，也可以選自多孔質(zhì)聚乙烯膜、多孔質(zhì)聚丙烯膜、氯化高分子多孔質(zhì)膜、氟化高分子多孔質(zhì)膜等多孔質(zhì)聚合物膜。本發(fā)明的多孔質(zhì)膜的實(shí)例包括但不限于日本湯淺膜系統(tǒng)公司(Yuasa)的Y-9201T、Y9211T隔膜。本發(fā)明的多孔質(zhì)膜可以為由不同孔徑的多孔質(zhì)膜形成的層疊膜。這樣更有利于離子的遷移，并降低應(yīng)力集中效應(yīng)。
在本發(fā)明中，第一電極包括不銹鋼基材、二氧化鈦涂層和含鑭的鉑鍍層。二氧化鈦涂層設(shè)置在不銹鋼基材外表面，其厚度為5～10微米，優(yōu)選為6～9微米，更優(yōu)選為7～8微米。含鑭的鉑鍍層設(shè)置在二氧化鈦涂層外表面，其厚度為3～10微米，優(yōu)選為5～8微米，更優(yōu)選為6～7微米?；诤|的鉑鍍層的總重量，含鑭的鉑鍍層含有0.1～5wt％、優(yōu)選為0.5～3wt％、更優(yōu)選為1～2wt％、最優(yōu)選為1.2～1.5wt％的鑭。本申請(qǐng)的發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，在鉑鍍層中增加少量鑭元素，顯著增加了其使用穩(wěn)定性，使得主要材質(zhì)為不銹鋼的電極可以作為陽(yáng)極應(yīng)用于電解水生成裝置；并且可以保證在長(zhǎng)時(shí)間的使用過(guò)程中，不銹鋼中的六價(jià)鉻不會(huì)滲入電解水中。
在本發(fā)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(yōu)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(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，第二電極為不銹鋼電極，這樣可以降低成本。
在本發(fā)明中，所述第一電解室的下部設(shè)置有第一進(jìn)水口，所述第一電解室的上部設(shè)置有第一出水口；所述第二電解室的下部設(shè)置有第二進(jìn)水口，所述第二電解室的上部設(shè)置有第二出水口。第一進(jìn)水口用于與第一進(jìn)水管連接，用于將第一種水導(dǎo)入第一電解室；第一出水口與第一出水管連接，用于將產(chǎn)生的電解水導(dǎo)出。第二進(jìn)水口用于與第二進(jìn)水管連接，用于將第二種水導(dǎo)入第二電解室；第二出水口與第二出水管連接，用于將產(chǎn)生的電解水導(dǎo)出。第一進(jìn)水管和第二進(jìn)水管均可以設(shè)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(shè)置有流量控制閥，用于控制水的流速以及水壓。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，第一進(jìn)水口與第二進(jìn)水口與一根進(jìn)水管連接，用于導(dǎo)入含氯離子的自來(lái)水。
本發(fā)明的電解水生產(chǎn)裝置還可以包括電流調(diào)整單元和電源。電源用于對(duì)第一電極和第二電極施加電壓，電流調(diào)整單元用于調(diào)整電解過(guò)程的電流大小。
<電解水生產(chǎn)方法>
本發(fā)明的電解水生產(chǎn)方法利用上述電解水生產(chǎn)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)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(duì)第一電極和第二電極施加電壓，從而形成電解水。
在本發(fā)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(lái)水等。所述的第二種水可以為自來(lái)水，例如含有次氯酸或其衍生物的自來(lái)水。通常的自來(lái)水中均含有氯離子，以及一些金屬陽(yáng)離子，因此，本發(fā)明的第一種水和第二種水可以相同，均為自來(lái)水。通過(guò)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(diào)控隔膜兩側(cè)的水壓差。采用多孔質(zhì)膜時(shí)，可以將隔膜兩側(cè)的水壓差為±5.5kPa以內(nèi)，優(yōu)選為±3kPa以內(nèi)，更優(yōu)選為±1kPa以內(nèi)。這樣可以避免多孔質(zhì)膜的劣化，提高使用穩(wěn)定性。
打開電源對(duì)第一電極和第二電極施加電壓，通過(guò)調(diào)節(jié)電流調(diào)整單元，可以將電壓控制在3～5V，優(yōu)選為3.5～5V，更優(yōu)選為4～5V；可以將電流控制在15～30A，優(yōu)選為20～28A，更優(yōu)選為22～25V。
在電解水過(guò)程中，陰離子通過(guò)隔膜向陽(yáng)極遷移，陽(yáng)離子通過(guò)隔膜向陰極遷移，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(yáng)離子的電解水(堿性水)。富含陰離子的電解水通過(guò)第一出水口并由第一出水管導(dǎo)出；富含陽(yáng)離子的電解水通過(guò)第二出水口并由第二出水管導(dǎo)出。
本發(fā)明的第一電極的制備工序包括如下步驟：
(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℃下用堿性除油劑浸泡進(jìn)行除油，然后在酸性溶液中浸蝕活化60～80秒得到預(yù)處理基材；
(2)將所述預(yù)處理基材置于六氟鈦酸銨和硼酸形成的混合溶液中，于35～55℃下浸泡10～50小時(shí)后取出晾干，然后在惰性氣體保護(hù)下、在500～700℃下熱處理50～80分鐘，自然冷卻后得到含二氧化鈦涂層的電解用電極；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；
(3)將所述含二氧化鈦涂層的電解用電極作為陰極、鉑網(wǎng)為陽(yáng)極，以包含鑭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解用電極上形成含鑭的鉑鍍層，從而得到第一電極；其中，所述鑭化合物選自硝酸鑭或氯化鑭；所述的鉑化合物選自二亞硝基二氨合鉑或氯鉑酸。
在本發(fā)明的步驟(1)中，不銹鋼基材的打磨過(guò)程可以采用砂紙打磨，也可以采用細(xì)砂打磨。使用砂紙打磨時(shí)，可以采用80～110目的砂紙，優(yōu)選采用90～100目的砂紙。
在本發(fā)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(zhì)。浸泡溫度可以控制在30～45℃，優(yōu)選為35～40℃。浸泡時(shí)間并沒有特別限定，以將不銹鋼基材表面的油性物質(zhì)去除干凈為限。本發(fā)明的堿性除油劑可以為含10～35g/L磷酸三鈉和5～13g/L硅酸鈉的水溶液，優(yōu)選為含15～30g/L磷酸三鈉和6～11g/L硅酸鈉的水溶液，更優(yōu)選為含20～25g/L磷酸三鈉和8～10g/L硅酸鈉的水溶液。本發(fā)明的酸性溶液包括10～20wt％硝酸、30～40wt％鹽酸和45～55wt％水，優(yōu)選包括12～18wt％硝酸、32～38wt％鹽酸和46～52wt％水，更優(yōu)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HNO3計(jì)算，鹽酸的重量百分比以HCl計(jì)算。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，本發(fā)明的酸性溶液由10～20wt％硝酸、30～40wt％鹽酸和45～55wt％水組成。
在本發(fā)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(jìn)行。浸蝕活化時(shí)間可以控制在60～80秒，優(yōu)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二氧化鈦涂層的溶液。
在本發(fā)明的步驟(2)中，六氟鈦酸銨濃度可以為0.2～0.35mol/L，優(yōu)選為0.25～0.3mol/L；硼酸濃度可以為0.2～0.35mol/L，優(yōu)選為0.25～0.3mol/L。在本發(fā)明中，浸泡溫度優(yōu)選為38～52℃，更優(yōu)選為40～45℃；浸泡時(shí)間優(yōu)選為15～30小時(shí)，更優(yōu)選為20～25小時(shí)。為了保證二氧化鈦涂層均勻分布在不銹鋼基材上，上述熱處理可以在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行。惰性氣體可以選自氮?dú)?、氬氣和氦氣等。熱處理的溫度?yōu)選為550～650℃，更優(yōu)選為580～600℃；熱處理時(shí)間優(yōu)選為55～75分鐘，更優(yōu)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解用電極。這樣得到的含二氧化鈦涂層更為致密均勻。
在本發(fā)明的步驟(3)中，本發(fā)明的電鍍液為包含鑭化合物和鉑化合物的溶液。本發(fā)明的“溶液”表示電鍍材料與溶劑形成的混合物。上述鑭化合物為水溶性的鑭鹽，可以選自硝酸鑭或氯化鑭，優(yōu)選為硝酸鑭。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(NH3)2Pt(NO2)2·H2O、氯鉑酸H2PtCl6·6H2O等，優(yōu)選為二亞硝基二氨合鉑。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，所述電鍍液包括如下組分：
根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)具體實(shí)施方式，所述電鍍液由如下組分組成：
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的具體實(shí)施方式，所述電鍍液包括如下組分：
根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)優(yōu)選的具體實(shí)施方式，所述電鍍液由上述組分組成。
根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的具體實(shí)施方式，所述電鍍液包括如下組分：
根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)進(jìn)一步優(yōu)選的具體實(shí)施方式，所述電鍍液由上述組分組成。
本發(fā)明的步驟(3)可以在本領(lǐng)域常規(guī)的電鍍?cè)O(shè)備中進(jìn)行，這里不再贅述。在本發(fā)明的步驟(3)中，陰極電流密度可以為1～3A/dm2、優(yōu)選為1.5～2A/dm2；陰陽(yáng)極間距可以為0.6～1.5cm、優(yōu)選為0.8～1.0cm；槽電壓可以為2～5V、優(yōu)選為3～3.5V；電鍍液的pH值可以為9.5～11.5、優(yōu)選為10～11；電鍍溫度為80～95℃、優(yōu)選為85～90℃；電鍍時(shí)間可以為10～50小時(shí)、優(yōu)選為20～30小時(shí)。
<水中的六價(jià)鉻含量的測(cè)定>
(1)采用GB7467-1987的二苯碳酰二肼分光光度法檢測(cè)水中的六價(jià)鉻含量；
(2)采用離子色譜法測(cè)定水中的六價(jià)鉻含量，具體步驟參見“離子色譜法測(cè)定飲用水中的六價(jià)鉻”，胡忠陽(yáng)等，第十四屆全國(guó)離子色譜學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)論文集，2012年9月17日。
制備例1-第一電極A1的制備工序
(1)將不銹鋼基材采用90目的砂紙打磨，將打磨后的不銹鋼基材在35℃下用堿性除油劑浸泡進(jìn)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(yù)處理基材。酸性溶液為17wt％硝酸、33wt％鹽酸和50wt％水形成的溶液。
(2)將所述預(yù)處理基材置于0.25mol/L六氟鈦酸銨和0.25mol/L硼酸形成的混合溶液中，于40℃下浸泡25小時(shí)后取出晾干，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下、在600℃下熱處理60分鐘，自然冷卻后得到含二氧化鈦涂層的電解用電極。
(3)將含二氧化鈦涂層的電解用電極作為陰極、鉑網(wǎng)為陽(yáng)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鑭的鉑鍍層：
電鍍條件如下：陰極電流密度為2A/dm2，陰陽(yáng)極間距為1cm，槽電壓為3V，電鍍液的pH值為10，電鍍溫度為85℃，和電鍍時(shí)間為20小時(shí)。
通過(guò)制備例1制備得到第一電極A1。該第一電極由不銹鋼基材、二氧化鈦涂層和含鑭的鉑鍍層組成。經(jīng)檢測(cè)，二氧化鈦涂層的厚度為7微米，含鑭的鉑鍍層的厚度為6微米，其中含有1.5wt％的鑭。
制備例2-第一電極A2的制備工序
將制備例1的硝酸鑭用量由0.63g/L替換為0.5g/L，其余條件與制備例1相同，制備得到第一電極A2。該第一電極由不銹鋼基材、二氧化鈦涂層和含鑭的鉑鍍層組成。經(jīng)檢測(cè)，二氧化鈦涂層的厚度為7微米，含鑭的鉑鍍層的厚度為6微米，其中含有1.2wt％的鑭。
實(shí)施例1
圖1示出了本發(fā)明的一種電解水生產(chǎn)裝置。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(shè)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(diào)整單元6和電源7。電源7用于對(duì)第一電極31和第二電極32施加電壓，電流調(diào)整單元6用于調(diào)整電流。第一電極31采用制備例1獲得的第一電極A1；隔膜2為具有透水性的連續(xù)多孔質(zhì)膜，孔徑150nm，例如采用日本湯淺膜系統(tǒng)公司(Yuasa)的Y-9201T隔膜。
第一電解室21的下部設(shè)置有第一進(jìn)水口41，其上部設(shè)置有第一出水口51；第二電解室22的下部設(shè)置有第二進(jìn)水口42，其上部設(shè)置有第二出水口52。第一進(jìn)水口41與第一進(jìn)水管(未圖示)連接，用于將第一種水導(dǎo)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(chǎn)生的電解水導(dǎo)出。第二進(jìn)水口42與第二進(jìn)水管(未圖示)連接，用于將第二種水導(dǎo)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(chǎn)生的電解水導(dǎo)出。第一進(jìn)水管和第二進(jìn)水管均設(shè)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(shè)置有流量控制閥，用于控制水的流速以及水壓。
在使用上述裝置時(shí)，首選通過(guò)第一進(jìn)水口41向第一電解室21供給自來(lái)水，并通過(guò)第二進(jìn)水口42向第二電解室22供給自來(lái)水，調(diào)節(jié)流量控制閥以使得隔膜2兩側(cè)的水壓差為±5kPa以內(nèi)；對(duì)第一電極31和第二電極32施加電壓，電壓為5V，電流為25A；產(chǎn)生的酸性電解水從第一出水口51導(dǎo)出，產(chǎn)生的堿性電解水從第二出水口52導(dǎo)出。
采用二苯碳酰二肼分光光度法和離子色譜法測(cè)定水中的六價(jià)鉻含量。在持續(xù)電解水進(jìn)行3000小時(shí)后，在生成的水中仍未檢測(cè)到六價(jià)鉻。
實(shí)施例2
除了將第一電極31替換為制備例2獲得的第一電極A2之外，其他條件與實(shí)施例1相同。
采用二苯碳酰二肼分光光度法和離子色譜法測(cè)定水中的六價(jià)鉻含量。在持續(xù)電解水進(jìn)行3000小時(shí)后，在生成的水中仍未檢測(cè)到六價(jià)鉻。
實(shí)施例3
除了將隔膜2替換為陽(yáng)離子交換膜(杜邦公司的NAFION 117)之外，其他條件與實(shí)施例1相同。
采用二苯碳酰二肼分光光度法和離子色譜法測(cè)定水中的六價(jià)鉻含量。在持續(xù)電解水進(jìn)行3000小時(shí)后，在生成的水中仍未檢測(cè)到六價(jià)鉻。
實(shí)施例4
除了將隔膜2替換為陰離子交換膜(日本ASTOM公司的AHA)之外，其他條件與實(shí)施例1相同。
采用二苯碳酰二肼分光光度法和離子色譜法測(cè)定水中的六價(jià)鉻含量。在持續(xù)電解水進(jìn)行3000小時(shí)后，在生成的水中仍未檢測(cè)到六價(jià)鉻。
實(shí)施例5
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(shí)施例1相同。
采用二苯碳酰二肼分光光度法和離子色譜法測(cè)定水中的六價(jià)鉻含量。在持續(xù)電解水進(jìn)行3000小時(shí)后，在生成的水中仍未檢測(cè)到六價(jià)鉻。
本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的任何變形、改進(jìn)、替換均落入本發(fā)明的范圍。