CN205241298U - 低功耗富氢水电解商务水机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种低功耗富氢水电解商务水机，属于水电解设备技术领域。该商务水机包括主机和饮水终端，所述主机包括净水器以及与所述净水器连通的储水容器，所述饮水终端与储水容器连通；所述储水容器中设有电解装置和用于对所述电解装置供电的电解电源，所述电解装置包括至少一对阴电极和阳电极，每对阴电极和阳电极之间设有透水性隔膜和离子膜，所述透水性隔膜紧贴离子膜，所述离子膜紧密覆盖在阳电极上，所述透水隔膜与阴电极的间距δ范围是0≤δ≤10毫米。该商务水机可以生成氧化还原电位低、富含氢且呈弱碱性的有益健康水。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种低能耗富氢水电解商务水机，属于水电解设备技术领域。
背景技术
水是生命之源，人们的健康生活离不开安全，干净的饮用水。自来水是天然水的一种，还含有天然饮水中的有益矿物质，是符合人体生理功能的水，但存在管网老化、余氯等二次污染。因此，有必要对自来水再次进行净化处理。
目前市场上有各种各样的净水器，以超滤膜为主体和反渗透膜为主体的净水处理方法为主流，商务水机净化后的水储存在储水容器中，通过管线供水至饮水口，但是管线饮水系统会带来二次污染，会滋生大量细菌，往往会使细菌超标，特别是停滞供水一段时间（例如节假日）后，水中甚至会出现异味。
近年来随着人们保健意识的增强，对饮水的要求也在提高，富含活性氢有益健康的电解氢气水日益受到欢迎。“富氢水”是一种功能水，具有较好地抗氧化、抗老化功效，而且具有抗炎症、抗细胞凋亡、抗过敏和促进能量代谢等方面的效应。电化学方法是高效、亷价制取富氢水的最好方法，目前，采用电解结构对纯净水进行电解以获得氢的技术难以大范围普及，其关键在于传统电解结构在电解水过程中需要损耗大量电能并且不能生成适于饮用的弱碱性高浓度富氢水。
发明内容
本实用新型解决的技术问题是：提出一种低功耗的电解商务水机，该商务水机可以生成氧化还原电位低、富含氢且呈弱碱性的有益健康水。
为了解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案是：一种低功耗富氢水电解商务水机，包括主机和饮水终端，所述主机包括净水器以及与所述净水器连通的储水容器，所述饮水终端与储水容器连通；所述储水容器中设有电解装置和用于对所述电解装置供电的电解电源，所述电解装置包括至少一对阴电极和阳电极，每对阴电极和阳电极之间设有透水性隔膜和离子膜，所述透水性隔膜紧贴离子膜，所述离子膜紧密覆盖在阳电极上，所述透水隔膜与阴电极的间距δ范围是0≤δ≤10毫米。
本实用新型由于联合使用了透水性隔膜和离子膜，即将阴电极和阳电极之间设有透水性隔膜和离子膜，所述透水性隔膜紧贴离子膜，所述离子膜覆盖在阳电极上，这样可以大大降低工作电压，进而降低了功耗。同时由于所述透水性隔膜紧贴离子膜，离子膜覆盖在阳电极上，使阳极反应受到抑制，从而可以产生富氢水。另外，在电解时从阳极迁移到膜孔内的O2受高能电子的轰击及强电场作用生成大量氧化因子，最终扩散到储水容器的水中，因而较之其它现有富氢水制取技术，本实用新型的杀菌净化能力得到极大提升。
概括上述本实用新型的低功耗富氢水电解商务水机的技术方案的有益效果是：
1）可制取得到氧化还原电位低、富含氢的、呈弱碱性的有益健康水；
2）在水中还生成强氧化因子，较之其它现有富氢水制取技术，杀菌净化能力大大提升，可维持管线中不滋生细菌；
3）降低电解功耗，从而降低电解商务水机的使用成本。
本实用新型中，透水性隔膜的透水孔径大小进一步影响本实用新型处理水的效果。透水孔径小，则对阳极析氧气化反应的抑制效果好；但是透水孔径过小，对阳极析氧气化反应抑制过度，则在外加电解电压不变的情况下，阴阳极之间的电解电流大大下降，反而导致本实用新型中所期望的各种反应不能进行。因此，所述透水性隔膜的透水孔径小于等于2毫米且大于等于1纳米。
进一步地，倘若透水性隔膜是叠加复合而成的至少二层，且其中靠近离子膜的一层透水性隔膜是由碳质材料制成的透水性隔膜，则有以下效果：1）可以强化对阳极析氧的抑制；2）可以将源水中的污染物吸附在碳质材料的孔隙里,受到阳极的直接氧化和间接氧化作用而深度降解去除；3)对自来水中残留余氯有很好吸附,并在阳极作用下转化为无害氯离子,大大降低了水中残留余氯可能生成毒副产物的危险。
优选的，所述阴电极与透水性隔膜的间距是0毫米，所述透水性隔膜是超滤膜。这样，可以在水中生成强氧化因子，该强氧化因子主要构成为羟基，也有适量H2O2和O3等长效氧化因子，可维持净水分配管线中不滋生细菌。
再进一步地，所述阴电极上开有通孔，所述通孔的孔径大于等于1毫米。通过这样的改进，可以有利于阴极反应更充分进行。
优选的，所述电解电源是高电平窄脉宽的直流脉冲电源或交变脉冲电源。采用直流脉冲电源、尤其是采用高电平窄脉宽的脉冲电源更加有利于阴阳电极间水体内部的等离子放电，得到更好的制水效果。其次，采用正负交变脉冲电解电源对电极组供电，有利于改善阴阳电极表面因双电层极化电容效应而导致的电流减小效率下降。
优选的，所述阴电极采用钛网板制成的惰性电极，所述钛网板表面涂覆铱钌层；所述阳电极采用钛板制成的惰性电极，所述钛板表面涂覆铱钌层。这样，电极更稳定，不会产生降解反应，可以抵制毒副产物生成。
优选的，本实用新型还包括固定在储水容器里且绝缘的开口盒，所述阴电极、阳电极、透水性隔膜、离子膜依次设置在开口盒内，所述阴电极设于开口盒的开口处阴电极、阳电极均设有导电螺杆，阴电极、阳电极通过导电螺杆分别与电解电源的负极和正极连接。这样可以使电解装置的结构更紧凑，而且可以将该电解装置应用到其他相关领域。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型实施例一的结构示意图。
图2是图1中电解装置的结构示意图。
图3是本实用新型实施例二中电解装置的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的低功耗富氢水电解商务水机,如图1和图2所示，包括主机1和多个饮水终端9，其中主机1包括净水器2以及与净水器2连通的储水容器3，主机1上设有与储水容器3连通的饮水口6，饮水终端9同样与储水容器3连通，净水器2的进水口与源水10连通；储水容器3中设有电解装置4，电解装置包括至少一对阴电极4-2和阳电极4-3以及用于对阴电极4-2和阳电极4-3供电的电解电源4-4；每对阴电极4-2和阳电极4-3之间设有透水性隔膜4-5和离子膜4-6，透水性隔膜4-5紧贴离子膜4-6，离子膜4-6覆盖在阳电极4-3上，透水隔膜4-5与阴电极4-2的间距δ范围是0≤δ≤10毫米。
透水性隔膜4-5的透水孔径小于等于2毫米且大于等于1纳米时，效果更佳。因此，本实施例中透水性隔膜4-5采用平均透水孔径0.03微米的单层PVDF超滤膜，厚度为0.1mm，另外，离子膜的厚度为0.6mm。
本实施例由于联合使用了透水性隔膜4-5和离子膜4-6，即将阴电极4-2和阳电极4-3之间设有透水性隔膜4-5和离子膜4-6，这样可以大大降低工作电压，进而降低了功耗。同时由于透水性隔膜4-5紧贴离子膜4-6，离子膜4-6覆盖在阳电极4-3上，使阳极反应受到抑制，从而可以产生富氢水。
本实施例中电解电源4-4采用高电平窄脉宽的直流脉冲电源，有利于阴阳电极间水体内部的等离子放电，得到更好的制水效果。
本实施例的阴电极4-2采用钛基覆涂铂族氧化物（涂层厚度为0.015毫米）制成的惰性电极，呈圆形片状；阳电极4-3采用活性炭等碳质材料制成，呈长方形片状。
本实施例的阴电极4-2和阳电极4-3在储水容器3的水中平行放置，且阴电极4-2位于阳电极4-3的上方。
对本实施例的储水容器3进行水电解试验，源水10采用大连市供自来水，净水器2是RO纯水机，即储水容器3内的水为RO纯水机的出水，TDS=3mg/L，注水约15升，电解时间为180分钟，每30分钟取水样测定一次，试验结果如表1所示：
表1
从上述数据可以看出，随着电解时间增加，储水容器3内水中的氢相应增加，同时氧化还原电位降低，而功耗则保持稳定。
本实施例还可以作以下改进：
1）为了有利于阴极反应更充分进行，阴电极4-2开有通孔，通孔的孔径大于等于1毫米。
2）透水性隔膜4-5是叠加复合而成的至少二层，其中靠近离子膜的一层透水性隔膜是由碳质材料制成的透水性隔膜。这样可以强化对阳极析氧反应的抑制，并去除毒副产物。
实施例二
本实施例的低功耗富氢水电解商务水机与实施例一基本相同，与实施例一不同的变化是：
1）阴电极4-2采用具有3×6mm的菱形网孔的钛网板制成的惰性电极，钛网板表面涂覆铱钌层；阳电极4-3采用钛板制成的惰性电极，钛板表面涂覆铱钌层。这样电极更稳定，不会产生降解反应，并可以抵制毒副产物生成。
2）阴电极4-3与透水性隔膜4-5的间距是0毫米，即透水性隔膜4-5同时紧贴在阴电极4-3和离子膜4-6，透水性隔膜4-5采用超滤膜。这样，可以在水中生成强氧化因子。
3）如图3所示，电解装置固定在储水容器3内的绝缘的开口盒7中，即阴电极4-2、阳电极4-3、透水性隔膜4-5、离子膜4-6依次设置在开口盒内，阴电极4-2设于开口盒7的开口处，阳电极4-3封闭在开口盒7的底部，且开口盒7的底部不透水；开口盒7采用ABS塑料制成，阴电极4-2、阳电极4-3均设有导电螺杆，阴电极4-2、阳电极4-3通过导电螺杆分别与电解电源4-4的负极和正极连接。这样可以使电解装置的结构更紧凑，而且可以将该电解装置应用到其他相关领域。
4）电解电源4-4采用交变脉冲电源。这样有利于改善阴、阳电极表面因双电层极化电容效应而导致的电流减小效率下降。
对本实施例的储水容器3进行水电解试验，试验条件如实施例一相同，试验结果如表2所示：
表2
另外，为了进一步提高工作效率，本实施例中净水器2的出水可以先从储水容器3的上端流入，流经封装的电解装置4，从储水容器3下部流出，到达商务水机的饮水口6或饮水终端9。
本实用新型的商务水机不局限于上述实施例所述的具体技术方案，凡采用等同替换形成的技术方案均为本实用新型要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种低功耗富氢水电解商务水机，包括主机和饮水终端，所述主机包括净水器以及与所述净水器连通的储水容器，所述饮水终端与储水容器连通；其特征在于：所述储水容器中设有电解装置和用于对所述电解装置供电的电解电源，所述电解装置包括至少一对阴电极和阳电极，每对阴电极和阳电极之间设有透水性隔膜和离子膜，所述透水性隔膜紧贴离子膜，所述离子膜紧密覆盖在阳电极上，所述透水性隔膜与阴电极的间距δ范围是0≤δ≤10毫米。
2.根据权利要求1所述低功耗富氢水电解商务水机，其特征在于：所述透水性隔膜的透水孔径小于等于2毫米且大于等于1纳米。
3.根据权利要求1或2所述低功耗富氢水电解商务水机，其特征在于：所述阴电极开有通孔，所述通孔的孔径大于等于1毫米。
4.根据权利要求1或2所述低功耗富氢水电解商务水机，其特征在于：所述透水性隔膜是叠加复合而成的至少二层，其中靠近离子膜的一层透水性隔膜是由碳质材料制成的透水性隔膜。
5.根据权利要求1或2所述低功耗富氢水电解商务水机，其特征在于：所述阴电极与透水性隔膜的间距是0毫米，所述透水性隔膜是超滤膜。
6.根据权利要求1或2所述低功耗富氢水电解商务水机，其特征在于：所述阴电极采用钛网板制成的惰性电极，所述钛网板表面涂覆铱钌层；所述阳电极采用钛板制成的惰性电极，所述钛板表面涂覆铱钌层。
7.根据权利要求1或2所述低功耗富氢水电解商务水机，其特征在于：还包括固定在储水容器里且绝缘的开口盒，所述阴电极、阳电极、透水性隔膜、离子膜依次设置在开口盒内，所述阴电极设于开口盒的开口处，阴电极、阳电极均设有导电螺杆，阴电极、阳电极通过导电螺杆分别与电解电源的负极和正极连接。
8.根据权利要求1或2所述低功耗富氢水电解商务水机，其特征在于：所述电解电源是高电平窄脉宽的直流脉冲电源或交变脉冲电源。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |