【摘 要】
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我国经过多个五年规划的努力,农村供水保障工作已经有了长足的进步,但微生物超标一直是我国村镇饮用水安全保障的主要威胁之一。次氯酸钠（NaClO）是一种高效消毒剂,消毒能力较好。但是目前农村饮用水供给系统多为小型、分散型,且并不是所有供水系统都具备消毒能力。NaClO的运输、保存等也问题也制约了其在农村的广泛使用。本文旨在研究一种微型次氯酸钠发生器,可用于缓解目前运行费用较高或操作复杂的消毒设备并不适
【基金项目】
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黑龙江省头雁团队项目,项目编号HIT-SE-01；
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我国经过多个五年规划的努力,农村供水保障工作已经有了长足的进步,但微生物超标一直是我国村镇饮用水安全保障的主要威胁之一。次氯酸钠（NaClO）是一种高效消毒剂,消毒能力较好。但是目前农村饮用水供给系统多为小型、分散型,且并不是所有供水系统都具备消毒能力。NaClO的运输、保存等也问题也制约了其在农村的广泛使用。本文旨在研究一种微型次氯酸钠发生器,可用于缓解目前运行费用较高或操作复杂的消毒设备并不适宜应用在农村饮用水消毒工程中的问题。通过优化极板材料、极板间距以定制电解槽。经单因素实验及响应曲面分析,对参数进行优化;对次氯酸钠发生器运行条件进行优化,比选出最佳运行方式;对微型发生器进行抗冲击实验以评估其稳定性;根据优化结果对电解槽进行水力特性分析;利用扫描电镜分析极板表面形貌特征、X射线能谱分析（EDS）对极板表面元素特征,使用前后表面形貌进行对比,分析使用后极板材料脱落情况;同时生产出一款小型次氯酸钠发生器并对其进行试运行调试。结果表明:电解槽采用Ti/RuO2-IrO2-SnO2阳极、极板间距采用2 mm时,电解槽效果最佳;经单因素实验初步优化参数后,采用响应曲面分析并模拟得到最佳参数为:盐水流量5.1 L/h,电流密度8 A/dm~2,盐水浓度16.5 g/L。次氯酸钠发生器在阴极进水、电解槽横向放置、单向电流、单槽运行时具有最大运行效率,此时微型次氯酸钠发生器有效氯浓度为4.80 g/L,电流效率为75.28%,盐耗为3.44kg/kg,电耗为4.18 k Wh/kg,达到国家A级标准。单槽运行时示踪剂平均停留时间从未通电时的7.77 min减少至通电后的3.60 min、串联运行时从7.14 min减少至5.04 min。MDI值分别从5.55增加至7.39、5.35增加到8.12,提示返混更加严重,但是电解槽在抗流量、电流冲击方面表现出了良好的稳定性。电镜及EDS分析表明,使用过程中极板存在腐蚀脱落,钛元素占比由未经过使用极板的0.67%增加到使用后的5.22%。最后对生产的小型次氯酸钠发生器进行了调试运行。其在盐水流量9 L/h,电流密度15 A/dm~2,盐水浓度35 g/L条件下,可以达到有效氯浓度为6.21 g/L的运行效果,设备运行稳定,每吨水消毒成本为0.019元。产生的次氯酸钠消毒液中铅、铜、镉元素含量完全符合次氯酸钠发生器安全与卫生标准（GB 28233-2011）,汞元素未检出,铁、锰、铬三种元素含量均符合生活饮用水卫生标准（GB 5749-2022）。
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