CN111621803A - 一种二氧化氯发生装置及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二氧化氯发生装置及应用。所述二氧化氯发生装置包括一任意形状的容器；容器内设有一隔板，隔板将容器分隔成两个电离室；每个电离室内均设有一电极，电极为铝‑石墨烯电极或石墨烯‑石墨烯电极；两个电离室内充填有氯化钠水溶液、亚氯酸钠水溶液、次氯酸钠水溶液或氯酸钠水溶液；两个电离室内的电极分别连接直流电源的正极和负极。本发明二氧化氯发生装置的制作简单易行，可以制作任意形状的装置来满足不同人群的需求；二氧化氯高纯度气体对于室内所有异味、细菌，均有高效杀菌去除作用，可有效净化空气；还可应用于锅炉燃烧废气的处理中，可以去除燃煤锅炉产生的二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮等大气污染物，硫化物去除率99％，氮化物去除率90％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种二氧化氯发生装置及应用。
背景技术
前市场上存在的二氧化氯发生装置采用化学反应方式产生气体二氧化氯溶于水后反复浓缩，在弱碱条件下形成稳定二氧化氯溶液。在使用过程中还需调整pH值至酸性活化，释放出二氧化氯气体，制备过程复杂，使用受到极大限制。因此需要提供一种简单、灵活，且在任何条件下都可以发生二氧化氯气体的装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单、灵活任何条件下都可以发生二氧化氯的装置，所述装置可应用于各种场合以实现对空气的净化以及污染物气体的去除。
本发明所提供的二氧化氯发生装置，包括一任意形状的容器；
所述容器内设有一隔板，所述隔板将所述容器分隔成两个电离室；
每个所述电离室内均设有一电极，所述电极为铝-石墨烯电极或石墨烯-石墨烯电极石墨或石墨制品电极；
两个所述电离室内充填有氯化钠水溶液、亚氯酸钠水溶液、次氯酸钠水溶液或氯酸钠水溶液；
两个所述电离室内的所述电极分别连接直流电源的正极和负极。
本发明中，可选择任意形状的容器，具体可根据使用场合确定。
本发明装置中，所述隔板可为离子交换隔板、硅酸铝板或玻璃纤维板。
所述氯化钠水溶液、所述亚氯酸钠水溶液、所述次氯酸钠水溶液或所述氯酸钠水溶液的浓度0.05～0.2mol/L。
本发明所采用的所述氧化石墨烯-石墨烯电极，可按照包括如下步骤的方法制备：
微波和高温处理氧化石墨，得到膨胀氧化石墨，然后压制成板得到氧化石墨板；采用胶带复合于所述氧化石墨板上进行剥离，将剥离后的所述胶带放置于水合肼中进行还原得到石墨烯薄膜，然后复合于聚酯板上即得到。
当采用所述氧化石墨烯-石墨烯电极时，可产生高纯度的二氧化氯气体，且电极不会腐蚀，一般需要在几分钟至几十分钟内产生气体。
当采用所述铝-石墨烯电极时，可在接通电源后迅速(一般几秒内)产生二氧化氯气体，但是缺点是铝电极被腐蚀。
在二氧化氯发生装置的基础，本发明还提供了一种二氧化氯的制备方法，包括如下步骤：
接通所述二氧化氯发生装置中的所述直流电源，则一个所述电离室内产生二氧化氯气体，即能起到净化作用。
本发明还提供了一种净化室内空气的方法，包括如下步骤：
在室内放置所述二氧化氯发生装置，接通所述直流电源，所述电离室内产生二氧化氯气体，释放到空气中即体实现对室内空气的实时净化。
本发明还提供了一种去除室内甲醛的方法，包括如下步骤：
在室内放置所述二氧化氯发生装置，接通所述直流电源，所述电离室内产生二氧化氯气体，释放到空气中即实现对室内甲醛的去除。
具体地，适用于大型场合时，可将所述二氧化氯发生装置集成于中央空调内，通过中央空调送风回风净化环境空气，同时实时对整个中央空调系统进行消毒。
本发明还提供了一种去除锅炉燃煤产生的污染物的方法，包括如下步骤：
接通所述二氧化氯发生装置中的所述直流电源，所述电离室内产生二氧化氯气体；将所述二氧化氯气体和锅炉燃煤产生的废气输入至一气液交换塔内，即实现对锅炉燃煤产生的废气中污染物的去除；
在所述气液交换塔内，所述污染物与所述二氧化氯气体进行反应，发生的反应方程式如下：
5SO2+2ClO2+6H2O＝5H2SO4+2HCl；
XNO+ClO2+H2O＝HNO3+HCl；
所述废气中的污染物包括二氧化硫、一氧化氮和/或二氧化氮。
本发明提供了实现去除锅炉燃煤产生的污染物的去除系统，包括所述二氧化氯发生装置；所述二氧化氯发生装置的所述电离室与一交换塔连通，用于输送所述二氧化氯发生装置产生的二氧化氯；
锅炉燃烧产生的废气通过一管线输入至所述气液交换塔内，在所述气液交换塔内，所述二氧化氯气体对所述废气中的污染物进行氧化，实现对锅炉燃烧废气中污染物的去除。
发生的反应反应式：
5SO2+2ClO2+6H2O＝5H2SO4+2HCl；
XNO+ClO2+H2O＝HNO3+HCl。
本发明具有如下优点：
1、本发明二氧化氯发生装置的制作简单易行，可以制作任意形状的装置来满足不同人群的需求。
2、本发明二氧化氯发生装置可快速发生二氧化氯高纯度气体，对于室内甲醛去除效果非常明显。
3、本发明二氧化氯发生装置发生的二氧化氯高纯度气体对于室内所有异味、细菌，均有高效杀菌去除作用，可有效净化空气。
4、本发明二氧化氯发生装置可应用于锅炉燃烧废气的处理中，可以去除燃煤锅炉产生的二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮等大气污染物，硫化物去除率99％，氮化物去除率90％以上。
附图说明
图1为本发明二氧化氯发生装置的结构示意图。
图2为去除甲醛实际检测结果。
图3去除锅炉燃煤产生的污染物的方法的流程图。
图4为本发明制备的石墨烯粉末的扫描电镜图片。
图5为本发明制备的石墨烯粉末元素分析图。
图6为本发明制备的石墨烯片扫描电镜图。
图7为本发明制备的石墨烯片元素分析图。
图8为1#石墨烯悬浮液的原子力显微镜图片。
图9为2#石墨烯悬浮液的原子力显微镜图片。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例采用的石墨烯电极按照下述方法制备：氧化石墨经高温(800～1000℃)处理后，产生膨胀氧化石墨压制成本板，用高粘度胶带复合在氧化石墨板上剥离出氧化石墨烯。剥离后的胶带放入10％水合肼中还原制得到石墨烯薄膜，将该薄膜复合在聚酯板上制成石墨烯电极。
其中，所制备得到的石墨烯的表征结果如下：
1、扫描电镜
(1)石墨烯粉末的扫描电镜图片如图4所示，图5为石墨烯粉末元素分析，其中，图5中左图为石墨烯粉末扫描电镜局部图，右图为石墨烯粉末元素分析。
表1为石墨烯粉末元素分析。
表1石墨烯粉末元素分析
(2)石墨烯片的扫描电镜图片如图6所示，图7为石墨烯片元素分析，其中，图7中左图为扫描电镜局部图，右图为石墨烯片元素分析。
表2为石墨烯片元素分析。
表2石墨烯片元素分析
由上述扫描电镜结果可以看出，两种固体均由片状的石墨烯组成，主要元素均为碳、氧、铝。
2、原子力显微镜测试
(1)1#悬浮液
原子力显微镜图片如图8(1号悬浮液)所示，可以看出，1#号悬浮液为粒径不均一的颗粒，直径几微米到几十纳米，厚度几纳米到100多纳米，未发现片状颗粒存在。
(2)2#悬浮液
原子力显微镜图片如图9(2号悬浮液)所示，2#悬浮液与1#悬浮液类似，多为粒径尺寸较大的颗粒状物质，也检测到部分片状结构物质存在，厚度为2.5nm左右。
对制备的石墨烯电极表面电阻进行重复测试，结果显示电阻值50Ω，导电性能非常显著。
如图1所示，为本发明提供的二氧化氯发生装置的结构示意图，包括一个方形的容器，容器的中部设置一个离子交换隔板1，该离子交换隔板1将容器分隔成两个电离室2和3。两个电离室2和3内均设有石墨烯-石墨烯电极4。两个电离室2和3内充填有亚氯酸钠水溶液，浓度为0.1M。两个电离室2和3内的石墨烯-石墨烯电极4电极分别连接直流电源的正极和负极，电流可以通过太阳能板、USB接口或电池等供电。
当接通5V直流电后，即在几秒内产生高纯度的二氧化氯气体(电离室3内)。
本发明发生装置产生的高纯二氧化氯气体可直接利用，不需要溶解于碱性溶液中。
本发明发生装置可以制作任意形状的装置来满足不同人群的需求。
如用于室内除甲醛时，在室内放置本发明二氧化氯发生装置，接通直流电源，电离室3内产生二氧化氯气体，释放到室内即能实现对空气的实时净化。如图2所示，为利用本发明二氧化氯发生装置产生的二氧化氯气体对某一选择14m2的房间内甲醛去除效果，该房间内释放甲醛1.972mg/m3超出国家标准20倍，开启本发明二氧化氯发生装置114分钟后甲醛去除率为95％，开启165分钟后甲醛去除率达到100％，甲醛完全被去除，本发明装置快速产生的二氧化氯高纯度气体对于室内甲醛去除效果非常明显。
如用于大型场合内空气净化时，可将本发明二氧化氯发生装置集成于中央空调内，配合室内空气监测模块，通过中央空调送风回风净化环境空气，同时实时对整个中央空调系统进行消毒。
如用于锅炉燃烧废气净化时，可在锅炉燃烧废气外输管线上安装本发明二氧化氯发生装置，将二氧化氯发生装置产生的二氧化氯气体通过管线输送至气液交换塔内，锅炉燃烧的废气(包括二氧化硫、一氧化氮和/或二氧化氮等污染物)也经管线输送至气液交换塔内，在气液交换塔内，二氧化氯与废气中的二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮等反应生成H2SO4、HNO3、HCl，净化后的气体经烟囱排放，流程图如图3所示。经反应后，硫化物去除率为99％；氮化物去除率为90％以上。
5SO2+2ClO2+6H2O＝5H2SO4+2HCl；
XNO+ClO2+H2O＝HNO3+HCl。
Claims (10)
1.一种二氧化氯发生装置，包括一任意形状的容器；
所述容器内设有一隔板，所述隔板将所述容器分隔成两个电离室；
每个所述电离室内均设有一电极，所述电极为铝-石墨烯电极或石墨烯-石墨烯电极；
两个所述电离室内充填有氯化钠水溶液、亚氯酸钠水溶液、次氯酸钠水溶液或氯酸钠水溶液；
两个所述电离室内的所述电极分别连接直流电源的正极和负极。
2.根据权利要求1所述的二氧化氯发生装置，其特征在于：所述隔板为离子交换隔板、硅酸铝板或玻璃纤维板。
3.根据权利要求1或2所述的二氧化氯发生装置，其特征在于：所述氯化钠水溶液、所述亚氯酸钠水溶液、所述次氯酸钠水溶液或所述氯酸钠水溶液的浓度为0.05～0.2mol/L。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的二氧化氯发生装置，其特征在于：所述氧化石墨烯-石墨烯电极按照包括如下步骤的方法制备：
微波和高温处理氧化石墨，得到膨胀氧化石墨，然后压制成板得到氧化石墨板；采用胶带复合于所述氧化石墨板上进行剥离，将剥离后的所述胶带放置于水合肼中进行还原得到石墨烯薄膜，然后复合于聚酯板上即得。
5.一种二氧化氯的制备方法，包括如下步骤：
接通权利要求1-4中任一项所述二氧化氯发生装置中的所述直流电源，则一个所述电离室内产生二氧化氯气体，直接收集所述二氧化氯气体即可。
6.一种净化室内空气的方法，包括如下步骤：
在室内放置权利要求1-4中任一项所述二氧化氯发生装置，接通所述直流电源，所述电离室内产生二氧化氯气体，释放到空气中实现对室内空气的实时净化。
7.一种去除室内甲醛的方法，包括如下步骤：
在室内放置权利要求1-4中任一项所述二氧化氯发生装置，接通所述直流电源，所述电离室内产生二氧化氯气体，释放到空气中实现对室内甲醛的去除。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于：将所述二氧化氯发生装置集成于中央空调内。
9.一种去除燃煤锅炉产生的污染物的方法，包括如下步骤：
接通权利要求1-4中任一项所述二氧化氯发生装置中的所述直流电源，所述电离室内产生二氧化氯气体；将所述二氧化氯气体和燃煤锅炉产生的污染物输入至一气液交换塔内，即实现对燃煤锅炉产生的污染物的去除；
所述污染物包括二氧化硫、一氧化氮和/或二氧化氮。
10.一种锅炉燃烧污染物的去除系统，包括权利要求1-4中任一项所述二氧化氯发生装置；所述二氧化氯发生装置的所述电离室与一气液交换塔连通，用于输送所述二氧化氯发生装置产生的二氧化氯气体；
锅炉燃烧产生的废气通过一管线输入至所述气液交换塔内。
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