一种过氧化氢和次氯酸的一体化消毒液发生装置的制作方法

本技术涉及电化学，特别涉及一种过氧化氢和次氯酸的一体化消毒液发生装置。

背景技术：

1、流行病威胁着公共健康和社会发展，需要消毒液消除病菌来预防流行病，避免流行病对人们的健康造成损害。过氧化氢(h2o2)是一种仅由氢和氧组成的过氧化物，被认为是绿色高效的氧化剂，可以在低浓度下实现无腐蚀的消毒。然而，主要的h2o2生产途径仍然是蒽醌过程，该过程需要多步氧化还原且能耗大。因此，如何提出一种合理配置反应装置提高h2o2的产率和降低能耗是本领域技术人员亟需解决的问题。

2、公告号为cn214436682u的专利公开了一种用于过氧化氢生产的萃取装置，该用于过氧化氢生产的萃取装置，通过多个筛板上部设置由纯水支管和环形支管组合成的纯水喷管，工作液通过时，纯水与工作液接触更加充分，从而萃取效率更高，进而产品浓度更高。但该专利制备过氧化氢时需要消耗大量的纯化水，且只能制备出过氧化氢一种消毒产物，产量低的同时消耗较大，不利于制备大量的消毒产物。

技术实现思路

1、本实用新型主要目的在提供一种过氧化氢和次氯酸的一体化消毒液发生装置，以解决上述问题。

2、为达上述目的，本实用新型提供一种过氧化氢和次氯酸的一体化消毒液发生装置，包括空气吸附和水气分离模组、存储模组、堆叠式反应模组和控制系统；

3、所述堆叠式反应模组包括气室、阴极室、电解液室、阳极室和用于封闭所述堆叠式反应模组的阳极侧端板；

4、所述气室顶部设置有与外界连通的气体出口，底部设置有与所述空气吸附和水气分离模组连通的气体入口，所述气室一侧设置有使所述气室与外界连通的开口；

5、所述阴极室与所述电解液室和所述阳极室的构造相同，所述阴极室的顶部设置有与所述存储模组连通的进液口，底部设置有与所述存储模组连通的排液口，两侧分别设置有开口；所述阴极室一侧的开口和所述阳极室一侧的开口分别与所述电解液室两侧的开口相连，所述阴极室和所述电解液室之间的开口间隔有阳离子交换膜，所述阳极室和所述电解液室之间的开口间隔有阴离子交换膜；

6、所述阴极室内远离所述电解液室一侧的开口处设置有阴极电极，所述阴极室内远离所述电解液室一侧的开口与所述气室的开口相连；

7、所述阳极室内远离所述电解液室一侧的开口处设置有阳极电极；

8、所述阳极侧端板与所述阳极室相连；

9、所述阴极电极上涂覆有碳催化剂，所述阳极电极上涂覆有钌铱涂层；

10、所述空气吸附和水气分离模组与所述存储模组连通；

11、所述控制系统与所述阴极电极和所述阳极电极电连接。

12、进一步的，所述阴极电极包括含碳的催化层以及用于疏水透气的气体扩散层；所述气体扩散层为碳毡、碳纤维布和碳黑纸中的任意一种；所述含碳的催化层喷涂或刮涂于所述气体扩散层表面，负载量为0.1～0.6mg cm-2。

13、进一步的，所述气室内设置有蛇形流道，所述蛇形流道的一端与所述气室的气体出口连通，另一端与所述气室的气体入口连通，侧面与所述气室的开口相连处与外界连通。

14、进一步的，所述空气吸附和水气分离模组包括依次连通的空气过滤器、空压机、湿空气进口阀、加热器、冷凝器、透气阀和纯化水过滤器；所述纯化水过滤器与所述存储模组连通，所述冷凝器侧部与所述气室的气体入口连通，所述透气阀设置于所述冷凝器与所述气室之间，所述透气阀用于阻止纯化水向气室流动。

15、进一步的，所述存储模组包括纯化水储罐、次氯酸储罐、过氧化氢储罐和电解质溶液储罐；所述纯化水储罐的底部与所述纯化水过滤器连通，顶部与所述阴极室和所述阳极室的进液口连通；所述次氯酸储罐与所述阳极室的排液口连通；所述过氧化氢储罐与所述阴极室的排液口连通；所述电解质溶液储罐的顶部与所述电解液室的进液口连通，底部与所述电解液室的排液口连通。

16、进一步的，所述纯化水储罐与所述堆叠式反应模组之间设置有纯化水出口阀和纯化水计量泵，所述纯化水出口阀的一端与所述纯化水储罐的顶部连通，另一端与所述纯化水计量泵连通，所述纯化水计量泵的另一端分别与所述阴极室和所述阳极室的进液口连通。

17、进一步的，所述纯化水计量泵与所述阴极室和所述阳极室的进液口之间分别设置有第一纯化水入口阀和第二纯化水入口阀；所述第一纯化水入口阀的一端与所述纯化水计量泵连通，另一端与所述阴极室的进液口连通，所述第二纯化水入口阀的一端与所述纯化水计量泵连通，另一端与所述阳极室的进液口连通。

18、进一步的，所述次氯酸储罐与所述阳极室的排液口之间设置有次氯酸计量泵和次氯酸出口阀，所述过氧化氢储罐与所述阴极室的排液口之间设置有过氧化氢计量泵和过氧化氢出口阀；所述次氯酸计量泵的一端与所述次氯酸储罐连通，另一端与所述次氯酸出口阀连通，所述次氯酸出口阀的另一端与所述阳极室的排液口连通；所述过氧化氢计量泵的一端与所述过氧化氢储罐连通，另一端与所述过氧化氢出口阀连通，所述过氧化氢出口阀的另一端与所述阴极室的排液口连通。

19、进一步的，所述电解质溶液储罐与所述电解液室之间设置有第一电解液出口阀、电解液计量泵、电解液入口阀、第二电解液出口阀、电解液循环泵和电解液循环阀；所述第一电解液出口阀的一端连通有所述电解质溶液储罐的顶部，另一端依次连通有所述电解液计量泵、所述电解液入口阀和所述电解液室的进液口；所述第二电解液出口阀的一端连通有所述电解液室的排液口，另一端依次连通有所述电解液循环泵、所述电解液循环阀和所述电解质溶液储罐的底部。

20、进一步的，所述电解质溶液储罐内的电解质溶液为氯化钠和氯化钾中的一种或两种，其质量浓度为5～35％，流速为50～300ml min-1。

21、进一步的，所述控制系统包括控制面板，以及与所述控制面板电连接的电源；所述电源与所述纯化水出口阀、所述纯化水计量泵、所述第一纯化水入口阀、所述第二纯化水入口阀、所述次氯酸计量泵、所述次氯酸出口阀、所述过氧化氢计量泵、所述过氧化氢出口阀、所述第一电解液出口阀、所述电解液计量泵、所述电解液入口阀、所述第二电解液出口阀、所述电解液循环泵、所述电解液循环阀、所述阴极电极和所述阳极电极电连接。

22、本实用新型具有以下有益效果：

23、(1)空气吸附和水气分离模组可以将湿空气分离成纯化水和干燥空气，并以此作为堆叠式反应模组的原料，无需额外提供水源。

24、(2)电解液室内的电解质溶液采用氯化钠和氯化钾中的一种或两种，由于该物质在溶液中完全电离，其中碱金属阳离子可以穿透阳离子交换膜，使阴极发生两电子氧化还原反应的过程中，其可以优先在阴极电极表面形成电化学双层，从而抑制生成的过氧化氢进一步还原转化为水。同时其腔内的氯离子经过阴离子交换膜进入到阳极室中发生析氯反应，氯气进一步溶于水生成次氯酸消毒产物；两者在两个独立的腔室内同时产生，有效避免了两者之间发生相互作用从而导致消毒产物的损耗，实现了一个模式两种消毒产物，极大地促进了其公共消毒领域的应用。

25、(3)气室采用蛇形流道用于提高堆叠式反应模组中氧气的电化学利用率。通过提供气体流动通道以及气室和阴极室传输方向的设计，以增加气体、催化剂、电解质三相之间的接触时间，并最大限度地减少o2在电解液中的低溶解度问题，大大提高了反应的生成效率，从而提高h2o2产率的同时降低能耗。