TCAMIE 12-2021 质子交换膜电解臭氧发生装置

ICS11.080CCSJ88T/CAMIE12—2021质子交换膜电解臭氧发生装置Protonexchangemembraneelectrolyticozonegeneratingapparatus2021-11-05发布2022-02-05实施团体标准中国环保机械行业协会发布T/CAMIE12—2021中国环保机械行业协会标准质子交换膜电解臭氧发生装置T/CAMIE12—2021开本880×12301/16印张0.75字数14.5千字2021年11月第一版2021年11月第一次印刷T/CAMIE12—2021I目次前言Ⅲ引言Ⅳ1范围12规范性引用文件13术语和定义14要求24.1一般要求24.2型号标识24.3技术要求34.4环境要求35检验35.1检验方法35.2检验规则46包装、运输和贮存46.1包装46.2运输56.3贮存5附录A（规范性）臭氧产量检测6A.1适用范围6A.2测试器具6A.3测试条件6A.4试剂制备6A.5取样及滴定方式6A.6原理及计算方式7T/CAMIE12—2021III前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国环保机械行业协会提出并归口。本文件起草单位：清华大学、青岛爱侬康科技产业有限公司、青岛饮料集团有限公司、北京首创生态环保集团股份有限公司、北京科技大学、清华苏州环境创新研究院、同济大学、北京化工大学、北京市市政工程设计研究总院有限公司、山东省城市供排水水质监测中心。本文件主要起草人：孙文俊、刘凤艳、王达、陈仲贇、于明基、蔡然、李子富、楚文海、徐斌、王洋、贾瑞宝、王晓慧、李培成、崔利峰、闫枫、张元娜、吴芳芳、冷凤、宋武昌、李桂芳、马国峰、范红心、石景东、臧家乾、杨建伟、王光春、张洪良、张建。本文件为首次发布。T/CAMIE12—2021IV臭氧是天然物质中最强的氧化剂之一，氧化能力仅次于强腐蚀性的氟。超强的氧化性使其具有高效的灭菌、脱色和除味等功能。臭氧在医疗、工业、家庭等各个方面都具有广泛的应用。人工制取臭氧的方法通常有电晕放电法、放射紫外线法、等离子射流法和电解法等。电晕放电法是目前工业生产中最常用的一种方法，该方法所需的设备一般都比较大，且产生的臭氧浓度较低，如果以空气作为臭氧气源，还会产生有害的氮氧化物气体。电解法主要分为化学电解和质子交换膜电解，质子交换膜电解法是采用低压直流电导通特制的固态膜电极正负两极电解去离子水，使水在特制的阳极界面上失去电子使氢氧分离，氧在高密度电流作用下获得能量，并聚合成臭氧分子。质子交换膜电解臭氧发生装置产生臭氧的能耗比放电法要高，所以提高单位电极的臭氧产生效率，才能降低能耗。根据国标《臭氧消毒器卫生要求》GB28232中对能耗的规定，可计算出质子交换膜电解臭氧发生装置的单位电极面积产生臭氧的效率。臭氧气体的浓度大小由发生装置自身性质决定，根据能耗和产生臭氧的效率，进一步可以计算得出臭氧气体的浓度大小。质子交换膜电解等电化学技术的新进展使得利用电化学方法可以连续得到高浓度臭氧，相比于常规电晕放电法臭氧质量浓度3%-10%，质子交换膜电解法臭氧质量浓度可以达到20%左右，具有广阔的应用前景。然而，质子交换膜电解臭氧发生装置在我国生活、医疗和工业等各领域快速应用的过程中，其制造方面没有统一的技术标准，缺乏对设备的设计、制造、检验和选用形成规范性约束，影响了电解臭氧技术的长远发展。本标准的编制将弥补我国质子交换膜电解臭氧发生装置的生产技术标准空白，规范质子交换膜电解臭氧发生装置的型号标识、要求、检验方法、包装、运输和贮存等各项要求，为质子交换膜电解臭氧发生装置的设计、生产、检验和选用提供技术指导，可进一步规范和提高电解臭氧技术产品的质量和扩展该技术的应用范围，促进该技术的快速发展和应用范围的扩大，服务于社会广泛需求。引言T/CAMIE12—20211质子交换膜电解臭氧发生装置1范围本文件规定了用于质子交换膜电解臭氧发生装置的型号标识、要求、检验、包装、运输和贮存。本文件适用于采用质子交换膜电解产生臭氧产品的设计、生产、检验和选用。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的，所列文件其后的最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T2423.8电工电子产品环境试验第2部分GB4706.1家用和类似用途电器的安全第1部分：通用要求GB5749生活饮用水水质卫生规范GB/T18202室内空气中臭氧卫生标准GB/T20042.1质子交换膜燃料电池　第1部分：术语GB/T22090冷热饮水机GB28232臭氧消毒器卫生要求GB38598消毒产品标签说明书通用要求3术语和定义GB/T20042.1、GB28232界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1质子交换膜protonexchangemembranePEM以质子为导电电荷的聚合物电解质膜。3.2质子交换膜电解臭氧发生单元PEMelectrolyticozonegeneratingunit由阳极、质子交换膜、阴极等核心部件构成，能产生臭氧气体的基本单元。3.3质子交换膜电解臭氧发生装置PEMelectrolyticozonegeneratingapparatus由多个质子交换膜电解臭氧发生单元组成的臭氧发生装置。3.4臭氧产量ozoneproduction臭氧发生装置单位时间产生的臭氧量。常用单位为毫克每小时（mg/h）或克每小时(g/h)。3.5臭氧浓度ozoneconcentration臭氧发生装置产生的单位体积气体或水中所含臭氧量。常用单位为毫克每升(mg/L)或克每立方米(g/m3)。T/CAMIE12—202123.6臭氧泄漏量amountofozoneleakage臭氧发生装置正常运行时，测量周围环境一小时内平均臭氧浓度。常用单位为毫克每立方米(mg/m³)。3.7臭氧发生装置电耗ozonegeneratingapparatuspowerconsumption臭氧发生装置产生单位臭氧所消耗的电能。常用单位为千瓦时每千克(kW·h/kg)。3.8臭氧产生效率ozoneproductionefficiency单位时间内单位有效面积的电极产生臭氧的能力。常用单位为毫克每小时每平方厘米(mg/h/cm2)。4要求4.1一般要求4.1.1组成质子交换膜电解臭氧发生装置由电解臭氧发生单元、尾气消除单元和控制单元组成。4.1.2标签依据《消毒产品标签说明书管理规范》卫监督发[2005]426号的规定，由商标名（或品牌名）、型号、通用名、属性名组成。每台质子交换膜电解臭氧发生装置在其适当的位置应有下列标识：a）产品名称与型号；b）产品编号；c）额定电压；d）额定功率；e）生产批号或生产日期；f）制造厂全称。注：如有特殊要求，制造厂商也可和订货方共同商定。4.1.3外观臭氧发生装置不应有机械损伤，表面应光滑平整。4.2型号标识质子交换膜电解臭氧发生装置的型号标识应符合下列格式。CF-PEM--装置臭氧总产量，单位mg/h发生单元个数单个发生单元臭氧产量，单位mg/h质子交换膜臭氧发生装置T/CAMIE12—20213示例：CF-PEM800-5-4000，表示质子交换膜电解臭氧发生装置，包含5个臭氧产量为800mg/h的发生单元，臭氧总产量为4000mg/h。4.3技术要求4.3.1质子交换膜电解臭氧发生装置，应选用耐臭氧的质子交换膜和贵金属及其合金材质的电极。4.3.2接触臭氧的部件，应使用耐臭氧材料。4.3.3所使用的去离子水，电导率不应大于5μS/cm。4.3.4去离子水适宜温度范围5℃～35℃。4.3.5应有去离子水液位控制和报警功能。4.3.6质子交换膜电解臭氧发生装置正常运行时，不应有水的泄露，具有水路密封性。4.3.7质子交换膜电解臭氧发生装置，应设置安全保护装置。臭氧压力不应超过0.15MPa，当压力过高时，安全保护装置（包含臭氧尾气破坏单元）应能一秒钟之内启动运行，无外排臭氧气体。4.3.8质子交换膜电解臭氧发生单元，臭氧产生效率不应小于70mg/cm2/h。4.3.9质子交换膜电解臭氧发生装置，初始臭氧产量应在其标示值±10%的范围内，臭氧浓度不应小于140mg/L。4.3.10质子交换膜电解臭氧发生装置，电极的寿命不应小于20000h。装置累计使用4000h后，臭氧产量不应低于标示值的70%，20000h后不应低于标示值的50%。4.3.11质子交换膜电解臭氧发生装置，电耗不应大于52.5kW·h/kg。4.3.12室内环境中使用质子交换膜电解臭氧发生装置，臭氧泄漏量不应大于0.1mg/m³。4.3.13额定电压AC（220±20）V，额定频率（50±1）Hz。4.3.14质子交换膜电解臭氧发生装置，根据实际情况，宜设置臭氧产量自动调节功能。4.3.15质子交换膜电解臭氧发生装置的电器安全设计应符合GB4706.1的要求，并按规定程序批准的图样和技术文件进行制造。4.4环境要求4.4.1设备的使用环境温度适宜范围为5℃～45℃。4.4.2设备使用环境的相对湿度不宜大于85%。4.4.3设备周围应无易燃、腐蚀性气体和导电尘埃。5检验5.1检验方法5.1.1外观外观检验主要采取目测进行，并辅以必要测量器具。5.1.2臭氧产量应按照本文件附录A规定的方法测定。5.1.3臭氧浓度应按照GB28232附录A规定的方法测定。5.1.4臭氧发生装置电耗应按照GB28232附录C规定的方法测定。T/CAMIE12—202145.1.5臭氧发生装置寿命应按照GB28232中8.1.1.6规定的方法测定。5.1.6臭氧泄漏量应按照GB/T18202规定的方法测定。5.1.7臭氧发生装置水路密封性应按照GB/T22090中6.2.6.1规定的方法测定。5.1.8电气安全性应