氮是现场制备次氯酸钠过程中影响最大的杂质。
１．４．３次氯酸钠发生器的制备
次氯酸钠发生器系统如下图所示主要由溶盐装置，电解装置，电源装置，储液槽，软水器等组成【ｌ”。其基本工艺流程为先由溶盐装置配置一定浓度的稀盐水，再定量泵入电解槽进行循环电解，生成的次氯酸钠消毒液泵入储液槽备用
１１６】。
１．４．３．１ＳＡＮＩＬＥＣ海水现场次氯酸钠发生器
ＳＡＮＩＬＥＣ海水现场次氯酸钠制备系统电解槽阳极采用ＤＳＡ金属阳极，阴极则采用特殊的镍基合金，以抵抗海水和次氯酸盐溶液的腐蚀。与标准钛阴极设计比较，ＳＡＮＩＬＥＣ的材料选择还能降低能耗。电解槽设计为各电解模块呈单极同向排列（电流及水流均串联），阳极与阴极之间由厚２．５ｍｍ的ＰＶＤＦ隔板分隔。标准设计的电解器可由ｌ，３或６个电解槽组成。电解槽上选用透明丙烯酸材料，便于在正常运行时间观察电解槽内部元件情况１１７１。
图１，ｌＳＡＮＩＬＥＣ海水现场次氯酸钠系统电解槽结构图
进入电解槽前，海水系统的进水需经过过滤去除粒径超过８０９ｍ的固体颗粒。海水以固定的流速经过电解槽。整流器将交流电转变为直流电作用于电解器上。次氯酸盐的产量可根据水处理设施的水流量及余氯情况，通过调节整流器直流电电流的输出进行调控。此系统的次氯酸盐浓度约在１５０～３０００ＩＩｌ以有效氯的范围。具体流程如下图所示。
图１．２ＳＡＮＩＬＥＣ海水现场次氯酸钠系统流程图
次氯酸盐溶液流出电解槽后进入放气罐，电解产生的氢气在此被空气稀释到２％以下的浓度，排入大气。ＳＡＮＩＬＥＣ开发的另一项专利技术可以将９５％未溶解的氢气从电解槽排出液中分离出来，排入大气。这项专利技术可使次氯酸盐溶液获得不高于１０３．４２ＫＰａ的后压，从而不再需要泵提升。同时还能省去放气罐或氢气稀释吹脱塔等辅助设备。
１．４．３．２ＣＨＬＯＲ０队Ｃ海水现场次氯酸钠发生器
ＣＨＬＯＲＯＰＡＣ海水现场次氯酸钠发生器系统是ＳｉｅｍｅｎｓＷａｌ盯Ｔｅｅｈｎｏｌｏｇ－雌公司的产品，而且目前全球已有超过２５００个用户使用Ｃｈｌｏｒｏｐａｃ系统１１８】。Ｃｈｌｏｒｏｐａｅ系统按其产能分为两种：
一种是产能为０．１～８０ｋｇａａ有效氯的采用同心圆管电极（ＣＴＥ）的中小产能的发生器系统，如下图所示。该系统具有如下特点：（１）采用独特标准组件安装可适合各种不同的安装场合；（２）不需要酸洗；（３）安装了专利的电极监测系统。
图１．３ＣＨＬＯＲＯＰＡＣ海水现场次氯酸钠发生器系统中小产能系统结构图
一种是产能为４０～８０ｋｇ／ｈ有效氯的平行板电极（ＰＰＥ）大中产能的发生器系统。ＰＰＥ系统的电解槽中的电极排列方式为钛阴极和双极性阳极平行排列。该系统有如下特点：（１）采用标准组件安装可满足不同产能的需要；（２）槽内高压水流可最大限度的减少电解槽的清洗。如下图所示：
图１．４ＣＨＬＯＲＯＰＡＣ海水现场次氯酸钠发生器系统大中产能系统图１．４．３．３ＣＩｏＲ—ＴＥＣ盐水现场次氯酸钠发生器
ＳｅｖｅｒｎＴｒｅｎｔＳｅｒｖｉｃｅｓ公司在次氯酸钠发生器的设计、制造和服务领域具有广泛的经验。在饮用水和污水消毒方面，ＣＬＯＲ－－ＴＥＣ次氯酸钠现场发生系统都是替代传统液氧消毒的一个安全而可靠的选择，而且在全球已有超过１８００个用户。每个ＣＬＯＲ—ＴＥＣ次氯酸钠系统都安装有集成监控和数据采集（ＳＣＡＤＡ）和自动测量记录传导系统的ＰＬＣ控制器和定制的电脑用以实现全面的通讯和数据记录能力【１９１。
图１．５ＣＬＯＲ—一１限Ｃ次氯酸钠现场发生系统工艺流程图系统的设计和运行如上图所示。盐溶于水后制成浓盐水；原料浓盐水被稀释为３％的盐水后泵入电解槽；电解槽将盐水电解产生０．８％的次氯酸钠溶液；次氯酸钠靠重力流到储液罐；氢气直接排入大气：计量泵将次氯酸钠泵入消毒处理设施。
１．４．３．４ＯＳＥＣ盐水现场次氯酸钠发生器
ＯＳＥＣ盐水现场次氯酸钠发生器是ＳｉｅｍｅｎｓＷａｔｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ公司Ｗａｌｌａｅｅ＆Ｔｉｅｍａｎ品牌下的产品。Ｗ＆Ｔ品牌致力于供应水消毒系统已有近百年的
历史。其标准系统的有效氯生产能力为６～２０００ｌｂｓ／ｄ（约为２．７～９０７．２ｋｇ／ｄ）［２０１０ＯＳＥＣ盐水现场次氯酸钠发生器系统的工艺流程和ＣＬＯＲ—ＴＥＣ系统大致相仿如下图所示：水经软化后，进入溶盐箱，盐在此溶于水后制成浓盐水；原料浓盐水然后被稀释为３％的盐水后进入电解槽：电解槽将盐水电解产生０．８％的次氯酸钠溶液；次氯酸钠溶液和氢气流入储液罐；氢气通过排气口排入大气：计量泵将次氯酸钠溶液送至消毒处理设施。
图１．６ＯＳＥＣ盐水现场次氯酸钠发生器工艺流程图ＯＳＥＣ系统由水软化器，溶盐箱，整流器，电解槽，储液罐和控制面板等组成。其中电解槽是ＯＳＥＣ系统的核心组成部分。电解槽中电极固定在钛基底板上。阳极ＤＳＡ金属电极，并由涂有稀有金属氧化物涂层的钛基制成。阳极和阴极之间由ＰＶＤＦ隔板分隔。其阳极和阴极的纵向排列能保证氢气能尽快地从阳极移走以保证最大的电解效率。其中每个电解槽通常都有四个电解槽单元组成以保证产生高质量的氯。其具体结构如下图所示。
图１．７ＣＩｏＲ—ＴＥＣ次氯酸钠现场发生系统电解槽结构图
１．５次氯酸钠发生器在自来水行业的应用现状
次氯酸盐用于自来水行业饮用水消毒已有一百余年的历史，１９０４年新泽西州的ＪＥＲｓＥＹＣＩＴＹ成为全美第一个使用次氯酸盐进行公共给水消毒的城市。
由于使用氯消毒存在着高危险性。如果对产生次氯酸的化学原料处置不当，原料会在储运过程中造成火灾，爆炸甚至是人员伤亡事故。氯气本身亦有剧毒，其储运和使用亦有相当危险【２ｌｌ。因而为了避免上述危险，氯气消毒已有不断减少的趋势。１９９８年美国自来水行业协会水质分会下的消毒系统委员会对美国大中型自来水的消毒状况进行的调查显示使用氯气消毒的水厂已从１９７８年的９１％至１９９８年的８３．８％１２２］，在对小型水厂的消毒状况的调查也显示在以地下水为水源的小型水厂中使用氯气的水厂也只占所调查水厂的６１％［２３】。相反现场制备消毒剂的技术逐渐得到开发和利用，而电解法是消毒剂现场制备的主要方法之一。从而利用化学电解原理在消毒现场制造次氯酸钠消毒剂的次氯酸钠发生器也得到了越来越广泛的应用。
次氯酸钠发生器早在二十世纪七十年代早期就被推出用于饮用水消毒，但由于美国当时氯气价格便宜而且饮用水法规宽松，发生器并没有得到广泛的使用。而现今随着饮用水法规的越来越严格和氯气价格的不断上涨再加上次氯酸钠发生器已被证明是一种行之有效的消毒方法，从而在美国得到了越来越广泛的使用Ⅲ】。到２００２年为止，在美国已有超过１５００家的自来水厂从使用氯气消毒转为使用次氯酸钠现场发生装置用于水厂消毒【”】。同时ＨｕｂｅｒｔＦｌｅｍｉｎｇａｎｄＷａｙｎｅＨｕｅｂｎｅｒ也指出由于气候原因次氯酸钠发生器在美国南方各州的使用更普遍１２“。
第二章本论文研究目的和内容
第二章本论文研究目的和内容
２．１研究目的
中德合作ＮＴ系列次氯酸钠的发生器系统采用了如下的工艺流程：
图２．１ＮＴ系列次氯酸钠的发生器系统工艺流程图
其中电解槽是其核心组成部分，直接影响发生器系统的有效氯产率，因此需要研究电解槽中电极在不同条件下有效氯的变化规律，以便为确定电极的最佳工况条件提供参考。
电解槽
图３．４不周电极厚度试验电极布置及试验装置图
３．２测试方法
３．２．１电导率的测定
在本次试验中电导率的测试采用德国ＷＴｗ公司的Ｃｏｎｄ３１５ｉ型便携式电导率仪，该电导率仪具有多功能ＬＣＤ显示屏，可测试电导率，温度，盐度，ＴＤＳ。配套ＴｅｔｒａＣｏｎ＠专利４极电导电极，耐污染，可提供非常精确的测试结果。其量程为Ｏ．０ｐｓ／ｃｍ～５００ｍｓ／ｅｍ共分为五个量程并可自动切换，温度范围为．５．Ｏ℃～＋１０５．０＂Ｃ：精确度为士Ｏ．５％测试值。
３．２．２有效氯的测定［２ｓ】
１测定原理
在含在碘化钾的酸性溶液中，次氯酸钠与碘化钾发生氧化还原反应，并释放出等当量的碘，用硫代硫酸钠标准溶液滴定，根据硫代硫酸钠溶液的用量，计算次氯酸钠溶液的有效氯浓度。
２试剂
ａ．碘化钾溶液：ｌＮ，分析纯＜ＧＢ１２７２）；
ｂ．冰乙酸：３６％，分析纯（ＧＢ６７６）：
ｃ．淀粉指示剂：５９／Ｌ；
ｄ．硫代硫酸钠标准溶液：０．０５Ｎ
（Ｉ）配制
称取２６９硫代硫酸钠（Ｎａ２Ｓ２０３＂５１１２０）（或无水硫代硫酸钠１６９），溶于１０００ｍｌ