[实用新型]一种超声波辅助电反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种适用于电合成使用的集电氧化、电还原与电渗析脱碱、脱盐于一身，多项功能可同时使用的电反应器。 

背景技术

一直以来，电合成以其化学合成无可比拟的高选择性和环保优势被国际化学界公认，但由于电合成需要消耗大量的电能，电极反应机理复杂，反应过程中电极容易被污染，电流效率低等原因，其发展一直受到限制；近几年来，我国核电、水电、风电的高速发展为电合成提供了充足的电力资源，极大的推动了电合成领域的发展。 

发明内容

本实用新型主要针对电极易污染、离子膜易堵孔和电流有效利用率低的问题设计了一种由超声波作为辅助设备的电反应器，有效解决阴阳离子膜堵孔问题，最大程度降低电极污染，提高极限电流，同时电渗析与电合成同时进行时电流利用效率在理论上翻了一倍。 

本实用新型所涉及的超声波辅助电反应器，是由阳离子膜、隔板、阴离子膜、隔板、阳极、阴极、超声波震子及外壳构成，外接直流电源；其采用的技术方案是阴阳离子膜及隔板、阴阳电极按顺序平行排列，把电反应器隔成多个区间，阳极侧以阴离子交换膜及隔板开始排列，一个阳离子交换膜及隔板和一个阴离子交换膜及隔板构成一个膜对，根据生产需要，膜对可以成对增加或减少，可以少于1对，阴极侧的膜为阴离子交换膜。设备的上方可以是加盖的，也可以不加盖，从顶部开孔进料，从底部开孔出料，每个进出料孔都与外部的泵连接。同时在电反应器的每个区间底部安装超声波震子，阴阳电极分别和外部直流电源的负极和正极连接，超声波震子和外部超声波发生器连接，电反应装置启动时超声波装置可以同时启动，由于超声波产生的震动能阻止粘性有机物在膜表面和电极表面的沉积，从而减轻膜堵孔和电极污染，同时使每个室内液体保持持续搅动状态，更有利于粘性大的有机物电合成和电渗析脱碱，电流效率高。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图 

如图1所示，本设备由①阳离子膜与隔板②阴离子膜与隔板③阳极④阴极⑤超声波震子⑥外壳构成，外接直流电源；阴阳电极、阴阳离子膜和隔板按照图1所示顺序排列，一个阳离子膜和一个阴离子膜(含隔板)构成一个膜对，膜对数目可以根据生产量的需要增加或减少；本设备的上方可以是加盖，也可以是密封开进料孔，底部开出料孔，进出料口均与外部泵连接；超声波震子连接外部超声波发生器，阴阳极分别连接外部直流电源的负极和正极；阴极区和阳极区的结构可以配合电极的结构做相应的调整。 

图2为本实用新型回收料液中所含NaOH的原理示意图，图中标记为①阳离子膜与隔板②阴离子膜与隔板③阳极④阴极⑤超声波震子⑥外壳。 

具体实施方式

如图1所示，本实用新型由①阳离子膜与隔板②阴离子膜与隔板③阳极④阴极⑤超声波震子⑥外壳构成，超声波震子和外部超声波发生器连接，阴阳电极分别和外部的直流电源负极与正极连接，阴极区以碱性活化的木糖溶液间接电还原生成木糖醇，然后通过电渗析脱碱，其脱碱进出料如图2所示；同时阳极区葡萄糖电氧化再与碳酸钙反应生成葡萄糖酸钙最后电渗析脱盐；木糖活化液从顶部进入阴极区进行间接电还原，从阴极区底部排出，按如图2所示的方式再回流入电反应器的渗析室，获得纯化的木糖醇溶液和稀碱液，所得的碱液成分单一，可以直接回用，也可以把稀的碱液回流入碱室，获得增浓的碱液。在电还原的同时，阳极池的葡萄糖被氧化生成葡萄糖酸，再与碳酸钙发生反应，生成葡萄糖酸钙和二氧化碳，完成反应的葡萄糖酸钙溶液通过电渗析室脱盐，获得净化的葡萄糖酸钙溶液和碳酸钙稀溶液。 

其阳极反应式：            H₂O+e-→H+OH^-

                      C₅H₁₀O₅+2H→C₅H₁₂O₅

其阳极反应式：              2H₂O→4H⁺2O+4e- 

                C₆H₁₂O₆+2O+CaCO₃→Ca(C₆H₁₁O₇)₂+CO₂+H₂O