一种生产电子级双氧水的系统的制作方法

本技术属于化工生产，具体涉及一种生产电子级双氧水的系统。

背景技术：

1、目前工业生产双氧水的主流工艺是蒽醌法，采用2-烷基蒽醌作为氢的循环载体制备双氧水，但该工艺生产的双氧水中有机杂质含量较高，无法直接应用在芯片、显示面板、电子电路等高端制造领域。这些高端制造领域需要使用杂质含量更低的电子级双氧水。按国际半导体设备和材料协会标准semi c30-0218，电子级双氧水可细分为semi g1、g2、g3、g4、g5五个等级。目前生产电子级双氧水一般是以工业级别的双氧水为原料，经过精馏、离子交换、膜分离等传质分离的方法进行提纯制得。可见，现有生产电子级双氧水的工艺流程长，后续提纯分离成本高，有必要提出一种新的生产系统。

技术实现思路

1、以解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种生产电子级双氧水的系统，不涉及有毒有害物料，以水和氧气为原料电解生成过氧化氢，原料绿色无污染，废气是空气成分，能够直接排放，且对水和电解质有高效利用，实现绿色低碳环保的生产。

2、为实现上述实用新型目的，本实用新型采取的技术方案如下：

3、一种生产电子级双氧水的系统，包括供料单元、供氧单元、电解单元和分离提纯单元，所述电解单元包括电解反应器、重力气液分离器和供电装置，所述供电装置与所述电解反应器的阴极和阳极连接，所述供料单元与电解反应器的阴极区和阳极区连接，所述供氧单元与电解反应器的阴极区连接，所述重力气液分离器的进料口与电解反应器的阴极区连接，所述重力气液分离器的气相出口排空，所述重力气液分离器的液相出口与分离提纯装置连接，所述分离提纯单元与电解反应器的阳极区连接。

4、优选的，所述供氧单元包括氧气供气组件，所述氧气供气组件包括氧气储罐，所述氧气储罐与电解反应器的阴极区连接。

5、优选的，所述供氧单元包括空气供气组件，所述空气供气组件包括依次连接的空气过滤器、空气压缩机、空气冷却器、干燥器和空气储罐，所述空气储罐与电解反应器的阴极区连接。

6、优选的，所述分离提纯单元包括多个先后连接的提纯装置，第一个提纯装置与阳极区连接，最后一个提纯装置与双氧水储罐连接。

7、更优选的，所述分离提纯单元包括第一分离提纯装置和第二分离提纯装置，所述重力气液分离器的液相出口与所述第一分离提纯装置连接，所述电解反应器的阳极区与所述第一分离提纯装置连接，所述第一分离提纯装置的顶部与所述第二分离提纯装置连接，所述第一分离提纯装置的底部与所述电解反应器连接，所述第二分离提纯装置的顶部与所述电解反应器连接，所述第二分离提纯装置的底部与双氧水储罐连接。

8、更优选的，所述第一分离提纯装置包括降膜蒸发组件、刮膜蒸发组件和填料精馏组件的任意一种。

9、更优选的，所述第二分离提纯装置包括填料精馏组件。

10、优选的，供料单元包括纯水储罐、电解质储罐、供料换热器和电解质过滤器，纯水储罐、电解质储罐均与供料换热器连接，供料换热器与电解质过滤器连接，电解质过滤器分别与电解反应器的阴极区和阳极区连接。

11、优选的，在电解反应器中，阳极材料是钒酸铋单晶、掺杂的钒酸铋单晶、氧化锌单晶或掺杂的氧化锌单晶；阴极材料是石墨/炭黑/聚四氟乙烯复合物、氧化或掺杂的碳材料、或碳基单原子催化剂的碳基材料，阴极区和阳极区通过质子膜分隔。

12、优选的，所述供电装置提供的外加偏压为2.5v，所述供电装置提供的电流密度为0.25a/cm2。

13、有益效果：

14、本实用新型将多个单元操作组织起来实现电子级双氧水规模化生产，不涉及有毒有害物料，以水和氧气为原料电解生成过氧化氢，原料绿色无污染，废气是空气成分，能够直接排放，且对水和电解质有高效利用，实现绿色低碳环保的生产。

技术特征：

1.一种生产电子级双氧水的系统，其特征在于，包括供料单元、供氧单元、电解单元和分离提纯单元，所述电解单元包括电解反应器(1)、重力气液分离器(2)和供电装置(3)，所述供电装置(3)与所述电解反应器(1)的阴极和阳极连接，所述供料单元与电解反应器(1)的阴极区和阳极区连接，所述供氧单元与电解反应器(1)的阴极区连接，所述重力气液分离器(2)的进料口与电解反应器(1)的阴极区连接，所述重力气液分离器(2)的气相出口排空，所述重力气液分离器(2)的液相出口与分离提纯装置连接，所述分离提纯单元与电解反应器(1)的阳极区连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述供氧单元包括氧气供气组件，所述氧气供气组件包括氧气储罐(9)，所述氧气储罐(9)与电解反应器(1)的阴极区连接。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述供氧单元包括空气供气组件，所述空气供气组件包括依次连接的空气过滤器(4)、空气压缩机(5)、空气冷却器(6)、干燥器(7)和空气储罐(8)，所述空气储罐(8)与电解反应器(1)的阴极区连接。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分离提纯单元包括多个先后连接的提纯装置，第一个提纯装置与阳极区连接，最后一个提纯装置与双氧水储罐连接。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述分离提纯单元包括第一分离提纯装置(10)和第二分离提纯装置(11)，所述重力气液分离器(2)的液相出口与所述第一分离提纯装置(10)连接，所述电解反应器(1)的阳极区与所述第一分离提纯装置(10)连接，所述第一分离提纯装置(10)的顶部与所述第二分离提纯装置(11)连接，所述第一分离提纯装置(10)的底部与所述电解反应器(1)连接，所述第二分离提纯装置(11)的顶部与所述电解反应器(1)连接，所述第二分离提纯装置(11)的底部与双氧水储罐连接。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一分离提纯装置(10)包括降膜蒸发组件、刮膜蒸发组件和填料精馏组件的任意一种。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第二分离提纯装置(11)包括填料精馏组件。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，供料单元包括纯水储罐(18)、电解质储罐(19)、供料换热器(20)和电解质过滤器(21)，纯水储罐(18)、电解质储罐(19)均与供料换热器(20)连接，供料换热器(20)与电解质过滤器(21)连接，电解质过滤器(21)分别与电解反应器(1)的阴极区和阳极区连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的系统，其特征在于，在电解反应器(1)中，阳极材料是钒酸铋单晶、掺杂的钒酸铋单晶、氧化锌单晶或掺杂的氧化锌单晶；阴极材料是石墨/炭黑/聚四氟乙烯复合物、氧化或掺杂的碳材料、或碳基单原子催化剂的碳基材料，阴极区和阳极区通过质子膜分隔。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述供电装置(3)提供的外加偏压为2.5v，所述供电装置(3)提供的电流密度为0.25a/cm2。

技术总结本技术公开了一种生产电子级双氧水的系统，包括供料单元、供氧单元、电解单元和分离提纯单元，所述电解单元包括电解反应器、重力气液分离器和供电装置，供电装置与电解反应器的阴极和阳极连接，供料单元与电解反应器的阴极区和阳极区连接，供氧单元与电解反应器的阴极区连接，重力气液分离器的进料口与电解反应器的阴极区连接，所述重力气液分离器的气相出口排空，重力气液分离器的液相出口与分离提纯装置连接，分离提纯单元与电解反应器的阳极区连接。本技术不涉及有毒有害物料，以水和氧气为原料电解生成过氧化氢，原料绿色无污染，废气是空气成分，能够直接排放，且对水和电解质有高效利用，实现绿色低碳环保的生产。技术研发人员：李国岭,刘家义受保护的技术使用者：化学与精细化工广东省实验室技术研发日：20231120技术公布日：2024/6/23