飲水電解制取裝置及應(yīng)用該裝置的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種飲水電解制取裝置及應(yīng)用該裝置的設(shè)備，屬于水電解設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。該裝置包括盛水容器、設(shè)于盛水容器內(nèi)的至少一對陰電極和陽電極、用于對陰電極和陽電極供電的電解電源；成對的陰電極和陽電極之間設(shè)有透水性隔膜，所述透水性隔膜覆蓋在陽電極上，所述透水性隔膜與陰電極的間距δ范圍是0≤δ≤10毫米。該裝置對水電解時可以制取出氧化還原電位低富含氫且具有一定殺菌能力的適宜飲用的水。
【專利說明】飲水電解制取裝置及應(yīng)用該裝置的設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種水電解裝置及應(yīng)用該裝置的設(shè)備，屬于水電解設(shè)備技術(shù)領(lǐng) 域。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)實中，日常用水尤其是生活用水所受污染越來越嚴(yán)重?，F(xiàn)有以介質(zhì)吸附或采用 各種孔徑的過濾膜將水中的有害物加以攔截濾除的物理方式處理工藝，由于吸附材料很容 易飽和失效，而各種過濾膜又很容易被細(xì)菌污染或有機(jī)物阻塞或破損，實際情況是并不能 達(dá)到理論設(shè)計所期望的水質(zhì)凈化效果，甚至連細(xì)菌超標(biāo)問題都難以解決。另一方面，伴隨社 會的進(jìn)步與生活水平的提高，人們也對日常用水健康指標(biāo)提出更高要求。例如，期望飲水中 富含氫、氧化還原電位比較低，以消除人體內(nèi)號稱"萬病之源"的氧自由基，健康長壽。目前 相對能滿足上述日常用水綜合需求的是電化學(xué)水處理技術(shù)。
[0003] 電化學(xué)水處理，通過對水電解反應(yīng)專門過程，既可制取得到氧化還原電位低富含 氫的有益健康水，同時又通過陽極反應(yīng)等過程，在水中生成強(qiáng)氧化因子，滅活細(xì)菌和降解水 體中的各種污染物。例如已公示中國專利1(申請?zhí)?01010120654. X) -種堿性還原水無 隔膜電解裝置，以及中國專利2(申請?zhí)?01010525481. X)還原水無隔膜電解裝置，主要以 制取富氫水為目的，兼有一定殺菌凈化作用（主要通過陽極直接氧化和活性炭的吸附）。不 過，中國專利1電解效率較低，且易堿性超標(biāo)；中國專利2針對前者不足，將陰、陽兩電極之 間距離S范圍減小限定為5m > δ >〇;但陰、陽兩電極之間距離δ范圍過小，又不可避免 會發(fā)生因活性炭陽極表面破損剝落情況導(dǎo)致陰、陽極間短路。因此該專利現(xiàn)實應(yīng)用中難以 將S范圍減小至1_以下。總之，上述兩專利的制水效率及水質(zhì)凈化能力均顯不足需要改 進(jìn)。
[0004] 此外，日常飲水場合因及裝置不同，水的污染程度也不同。既要制取出健康的水， 又要凈化殺菌確保飲水安全，還要防止過度消毒導(dǎo)致水的生物性指標(biāo)變差。然而，迄今尚沒 有一種既能改善水的健康指標(biāo)同時又可針對具體飲水場合，適當(dāng)調(diào)整水的殺菌凈化能力的 水處理裝置。 實用新型內(nèi)容
[0005] 通過上述【背景技術(shù)】的描述可以知道，現(xiàn)有水凈化處理技術(shù)不能保證日常飲水的安 全；現(xiàn)有水電解處理技術(shù)只能解決人們對日常飲水的單一需求，目前尚沒有一種可以同時 滿足人們對日常飲水的安全和健康需求的水電解裝置。具體說，就是目前還沒有一種水電 解裝置可以在高效制取氧化還原電位低富含氫的水的同時可以有效調(diào)節(jié)和控制氧化因子 的生成量，以便根據(jù)人們對日常飲水的安全和健康的不同需求，制取出和去具有一定殺菌 能力的適宜飲用的水。
[0006] 因此，本實用新型要解決的技術(shù)問題是，提出一種通過電解可以制取出氧化還原 電位低富含氫且具有一定殺菌能力的適宜飲用的水的裝置。
[0007] 本實用新型為解決上述技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是：一種飲水電解制取裝置，包 括盛水容器、設(shè)于盛水容器內(nèi)的至少一對陰電極和陽電極、用于對陰電極和陽電極供電的 電解電源；成對的陰電極和陽電極之間設(shè)有透水性隔膜，所述透水性隔膜覆蓋在陽電極上， 所述透水性隔膜與陰電極的間距S范圍是〇< δ <1〇毫米。
[0008] 上述技術(shù)方案中所述透水性隔膜也叫透水膜或透水性隔離膜，是指可以穿透水分 子的隔膜，其透水孔徑從毫米級到納米級，包括日常水處理使用的各種過濾膜，如：超濾膜 (UF)、納濾膜（NF)和微濾膜（MF)，等。
[0009] 上述技術(shù)方案中所述透水性隔膜覆蓋在陽電極上，是指透水性隔膜與陽電極之間 基本是零間距。
[0010] 本實用新型通過創(chuàng)新的在陰、陽電極之間設(shè)設(shè)置透水性隔膜，并將該透水性隔膜 覆蓋陽極以及控制透水性隔膜與陰電極的間距，帶來的直接效果是：
[0011] 1)本實用新型裝置不僅可制取得到氧化還原電位低富含氫的有益健康水，同時 在水中還生成相當(dāng)多的強(qiáng)氧化因子，較之其它現(xiàn)有富氫水制取技術(shù)，殺菌凈化能力大大提 升；
[0012] 2)透水性隔離膜通?？梢院鼙。ɡ绯瑸V膜的厚度可做到0. 1mm?0. 5mm)，在 陰陽極之間加入隔離膜后，可以將陰陽電極之間間距穩(wěn)定保持在基本等于隔離膜的厚度范 圍，同等工況下的電解電壓可以很低，甚至僅僅以一塊3. 7V鋰電池供電，可以形成2安培以 上的工作電流，現(xiàn)有技術(shù)是無法做到的；加上膜中發(fā)生的等離子放電高效反應(yīng)因素等，使得 本實用新型裝置的實際功耗較之同類裝置大大降低。當(dāng)覆蓋碳材質(zhì)陽極時，還可有效防止 碳顆粒剝落造成短路。
[0013] 3)通過對隔離膜與電極性狀等的適當(dāng)選擇及調(diào)整，可以控制水中氧化因子的生 成，以適應(yīng)不同場合的飲水需求。
[0014] 上述本實用新型技術(shù)方案的改進(jìn)是：所述透水性隔膜的透水孔徑小于等于2毫米 且大于等于1納米。
[0015] 上述本實用新型技術(shù)方案完善一是：所述透水性隔膜是單層透水性隔膜或者是多 層透水性隔膜。其中，單層透水性隔膜可以是超濾膜或是采用碳質(zhì)材料制成的透水性隔膜； 多層透水性隔膜是疊加復(fù)合而成的至少二層，其中靠近陽電極的一層透水性隔膜是采用碳 質(zhì)材料制成的透水性隔膜。
[0016] 通過上述對本實用新型技術(shù)方案的完善一，可以在保證正常析氫反應(yīng)的同時，又 將水中有害物質(zhì)吸附到活性炭膜中進(jìn)行氧化降解，而且抑制水中的氧化物質(zhì)不至于太多， 防止生物指標(biāo)變差，尤其適合對以"飲"為目的的生活水進(jìn)行處理。
[0017] 上述本實用新型技術(shù)方案完善二是：透水性隔膜與陽電極的具體覆蓋可以是覆蓋 陽電極的全部表面，也可以是覆蓋陽電極的部分表面；當(dāng)覆蓋陽電極的部分表面時，優(yōu)選是 覆蓋陽電極相對陰電極一側(cè)的表面（也是主要反應(yīng)面）。
[0018] 上述本實用新型技術(shù)方案完善三是：所述陰電極上開有第一通孔，所述第一通孔 的孔徑大于等于1毫米。通過這樣的改進(jìn)，可以有利于陰極反應(yīng)更充分進(jìn)行，并將陰電極與 隔離膜之間區(qū)域產(chǎn)生的氫氣泡更好導(dǎo)出。
[0019] 上述本實用新型技術(shù)方案完善四是：所述透水性隔膜上開有第二通孔，所述第二 通孔的孔徑大于2毫米。
[0020] 上述本實用新型技術(shù)方案完善五是：所述電解電源是高電平窄脈寬的直流脈沖電 源或交變脈沖電源，交變脈沖電源的正向電壓大于反向電壓。
[0021] 作為上述本實用新型技術(shù)方案的應(yīng)用拓展之一是：本實用新型提出一種水杯，該 水杯含有上述本實用新型技術(shù)方案。
[0022] 作為上述本實用新型技術(shù)方案的應(yīng)用拓展之二是：本實用新型提出一種水壺，該 水壺含有上述本實用新型技術(shù)方案。
[0023] 作為上述本實用新型技術(shù)方案的應(yīng)用拓展之三是：本實用新型提出一種飲水機(jī)， 該飲水機(jī)含有上述本實用新型技術(shù)方案。
[0024] 作為上述本實用新型技術(shù)方案的應(yīng)用拓展之四是：本實用新型提出一種熱水瓶， 該熱水瓶含有上述本實用新型技術(shù)方案。
[0025] 作為上述本實用新型技術(shù)方案的應(yīng)用拓展之五是：本實用新型提出一種凈水器， 該凈水器含有上述本實用新型技術(shù)方案。
[0026] 作為上述本實用新型技術(shù)方案的應(yīng)用拓展之六是：本實用新型提出一種開水爐， 該開水爐含有上述本實用新型技術(shù)方案。
[0027] 作為上述本實用新型技術(shù)方案的應(yīng)用拓展之七是：本實用新型提出一種泡茶機(jī)， 該泡茶機(jī)含有上述本實用新型技術(shù)方案。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 下面結(jié)合附圖對本實用新型的飲水電解制取裝置及應(yīng)用該裝置的設(shè)備作進(jìn)一步 說明。
[0029] 圖1是本實用新型實施例一飲水電解制取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖2是本實用新型實施例二飲水電解制取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031] 圖3是本實用新型實施例三飲水電解制取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032] 圖4是本實用新型實施例四二飲水電解制取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033] 圖5是圖4中A處的局部放大圖。
[0034] 圖6是本實用新型實施例五飲水電解制取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035] 圖7是圖6中B處的局部放大圖。
[0036] 圖8是本實用新型實施例六飲水電解制取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037] 圖9是圖8中C處的局部放大圖。
[0038] 圖10是本實用新型實施例七飲水電解制取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039] 圖11是本實用新型實施例八飲水電解制取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040] 圖12是圖11中D處的局部放大圖。
[0041] 圖13是本實用新型實施例九飲水電解制取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042] 圖14是圖13中E處的局部放大圖。
[0043] 圖15是本實用新型實施例十飲水電解制取裝置的結(jié)構(gòu)及部件放大組合示意圖。
[0044] 圖16是本實用新型實施例i^一飲水電解制取裝置的結(jié)構(gòu)及部件放大組合示意 圖。

【具體實施方式】
[0045] 實施例一
[0046] 本實施例的飲水電解制取裝置參見圖1，包括盛水容器1、設(shè)于盛水容器1內(nèi)的一 對陰電極2和陽電極3、用于對陰電極2和陽電極3供電的電解電源4 ;本實施例的盛水容 器1為敞開式容器。在陰電極2和陽電極3之間設(shè)有透水性隔膜5,透水性隔膜5覆蓋陽電 極3上，透水性隔膜5與陰電極2的間距δ是1mm。本實施例的透水性隔膜5采用平均透 水孔徑0. 03微米的單層PVDF超濾膜（聚偏二氟乙烯膜），厚度為0. 1mm。當(dāng)然本實施例的 超濾膜也可以采用其他材質(zhì)的超濾膜，平均透水孔徑在〇. 01?〇. 05微米之間均可。
[0047] 本實施例的透水性隔膜5覆蓋陽電極3的全部表面，即包覆電極3的全部表面。
[0048] 本實施例的陰電極2采用鈦基覆涂鉬族氧化物（涂層厚度為0. 8毫米）制成的惰 性電極，陰電極2呈圓形片狀；陽電極3采用石墨或活性炭等碳質(zhì)材料制成，呈長方形片狀。 陰電極和陽電極的表面均不開孔。
[0049] 本實施例的電解電源4采用高電平窄脈寬穩(wěn)壓30伏的直流脈沖電源，也可以采用 交變脈沖電源（但正向電壓要大于反向電壓）。
[0050] 本實施例的陰電極2和陽電極3在盛水容器1內(nèi)的水中平行放置時，陰電極2位 于陽電極3的上方。
[0051] 采用本實施例的飲水電解裝置進(jìn)行水電解實驗，盛水容器1的容積為 200X80X120毫米，源水是R0純水機(jī)的出水，TDS = 3mg/L，盛水容器注水約1.5升，電解 時間為30分鐘，每5分鐘取水樣測定一次；
[0052] 以下實驗中，水中氣泡量（強(qiáng)度）以及水中氧化因子多少采用定性觀測方法
[0053] ①水中氣泡量（強(qiáng)度）的目測分級：
[0054] 從水中氣泡為零?實驗中相對氣泡含量最大，分為0?5級；
[0055] ②水中氧化因子的測定
[0056] 如前所述，由于氧化因子在水中存留時間極為短暫，現(xiàn)有的檢測方法（例如化學(xué) 反應(yīng)法和捕獲法）的分析選擇性和可信度還難以令人滿意。同時考慮到本實用新型裝置系 專用于日常用水的處理，側(cè)重關(guān)心的是氧化因子的變化趨勢級宏觀作用。因此為簡化重復(fù) 實驗工作量，專門研發(fā)了定性了解水中氧化因子總量的滴定液。通過自制滴定液滴定到水 中后，觀察水體顏色的變黃程度，分為5級，定性判定水中氧化因子含量：
[0057] 無色-對應(yīng)水中氧化因子基本為零，設(shè)為〇級；
[0058] 顏色最黃-對應(yīng)水中氧化因子相對最多，設(shè)為5級；
[0059] 從無色到顏色最黃中間顏色變化的程度不同分設(shè)為1、2、3和4級。
[0060] 實驗結(jié)果如下表1 :
[0061] 表 1
[0062]

【權(quán)利要求】
1. 一種飲水電解制取裝置，包括盛水容器、設(shè)于盛水容器內(nèi)的至少一對陰電極和陽電 極、用于對陰電極和陽電極供電的電解電源；其特征在于：成對的陰電極和陽電極之間設(shè) 有透水性隔膜，所述透水性隔膜覆蓋在陽電極上，所述透水性隔膜與陰電極的間距S范圍 是0彡δ彡10毫米。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述飲水電解制取裝置，其特征在于：所述透水性隔膜的透水孔徑 小于等于2毫米且大于等于1納米。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述飲水電解制取裝置，其特征在于：所述透水性隔膜是疊加復(fù)合 而成的至少二層，其中靠近陽電極的一層透水性隔膜是由碳質(zhì)材料制成的透水性隔膜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述飲水電解制取裝置，其特征在于：所述透水性隔膜是單層透水 性隔膜，所述陽電極是含有碳質(zhì)材料的陽電極。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述飲水電解制取裝置，其特征在于：所述單層透水性隔膜是超濾 膜。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述飲水電解制取裝置，其特征在于：所述單層透水性隔膜是采用 碳質(zhì)材料制成的透水性隔膜。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述飲水電解制取裝置，其特征在于：所述陽電極是采用碳質(zhì)材料 制成的陽電極。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述飲水電解制取裝置，其特征在于：所述陽電極是由鈦基覆涂鉬 族氧化物制成的惰性電極和采用碳質(zhì)材料制成的惰性電極復(fù)合而成的陽電極，其中采用碳 質(zhì)材料制成的惰性電極靠近陰電極。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8之任一所述飲水電解制取裝置，其特征在于：所述透水性隔膜覆 蓋所述陽電極的全部表面。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-8之任一所述飲水電解制取裝置，其特征在于：所述透水性隔膜覆 蓋所述陽電極的部分表面。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述飲水電解制取裝置，其特征在于：所述透水性隔膜覆蓋所述 陽電極朝向所述陰電極一側(cè)的全部表面。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述飲水電解制取裝置，其特征在于：所述透水性隔膜覆蓋所述 陽電極朝向所述陰電極一側(cè)的部分表面。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1-8之任一所述飲水電解制取裝置，其特征在于：所述陰電極上開有 第一通孔，所述第一通孔的孔徑大于等于1毫米。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1-8之任一所述飲水電解制取裝置，其特征在于：所述透水性隔膜開 有第二通孔，所述第二通孔的孔徑大于2毫米。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1-8之任一所述飲水電解制取裝置，其特征在于：所述電解電源是高 電平窄脈寬的直流脈沖電源或交變脈沖電源，交變脈沖電源的正向電壓大于反向電壓。
16. -種設(shè)備，該設(shè)備是水杯，其特征在于：所述水杯含有如權(quán)利要求1-8之任一所述 飲水電解制取裝置。
17. -種設(shè)備，該設(shè)備是水壺，其特征在于：所述水壺含有如權(quán)利要求1-8之任一所述 飲水電解制取裝置。
18. -種設(shè)備，該設(shè)備是飲水機(jī)，其特征在于：所述飲水機(jī)含有如權(quán)利要求1-8之任一 所述飲水電解制取裝置。
19. 一種設(shè)備，該設(shè)備是熱水瓶，其特征在于：所述熱水瓶含有如權(quán)利要求1-8之任一 所述飲水電解制取裝置。
20. -種設(shè)備，該設(shè)備是凈水器，其特征在于：所述凈水器含有如權(quán)利要求1-8之任一 所述飲水電解制取裝置。
21. -種設(shè)備，該設(shè)備是開水爐，其特征在于：所述開水爐含有如權(quán)利要求1-8之任一 所述飲水電解制取裝置。
22. -種設(shè)備，該設(shè)備是泡茶機(jī)，其特征在于：所述泡茶機(jī)含有如權(quán)利要求1-8之任一 所述飲水電解制取裝置。
【文檔編號】C02F1/461GK203938504SQ201420176855
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月12日
【發(fā)明者】肖志邦 申請人:大連雙迪創(chuàng)新科技研究院有限公司