CN100515960C - 一种次氯酸钠发生器及净水方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改良的次氯酸钠发生器，用于净化水，主要包括一个容器，用于盛载盐和水，以产生盐水；一个浮水装置，与容器相连接，以使容器浮于水中或固定于水池壁上；一个电解装置，包含至少一个电解池；一个供电装置，固定在浮水装置上，连接到所述供电装置，向所述容器供电；和一个流通通道，使所述盐水由所述容器流经所述电解装置抵达所需净化的水中。本发明还涉及一种次氯酸钠和金属离子发生器，其通过在上述次氯酸钠发生器的容器内安装一个或多个金属离子，将次氯酸钠发生器和金属离子发生器相结合，以协同净水。本发明还涉及一种通过生产次氯酸钠和/或金属离子来净化水的方法。本发明可达到提高净水效率，降低生产、操作及维修成本，经久耐用等目的。

Description

一种次氯酸钠发生器及净水方法

技术领域

本发明涉及一种净水器，特别是涉及用于净水的次氯酸钠发生器。

本发明还涉及一种次氯酸钠和金属离子发生器，由次氯酸钠发生器和金属离子发生器相结合所构成，用于净水。

本发明还涉及一种用于净水的金属离子发生器。

本发明还涉及一种通过产生次氯酸钠和/或金属离子来净化水的方法。

背景技术

水的分子是由氢和氧所组成：H₂O分子的形状约以一个四面体所组成，氧原子大约在四面体的中心位置，四面体的其中两角为氢原子，而在氢及氧原子之间为氢氧各一个电子(共两个)，即这两角成轻微正极，四面体的其余两角为氧原子的各两个外层电子，即这两角成轻微负极，因此水分子是一个有方向性电极的分子。在纯水的情形中，水分子的正负极各自与相反电极的另一个或多个水分子邻近时较为稳定。

当溶剂溶入水中时，这个带方向性电极的水分子会各自对溶剂的分子的方向性电极依据正负极排列。以氯化钠的两个组成原子，钠原子端为带有些微正极，水分子的负极位置会向钠原子端靠拢，而氯原子端为带有些微负极，水分子的正极位置会向氯原子端靠拢。而钠化合物及氯化合物大部份容易溶于水中，是因为这两种原子所组成的化合物，其合成的力量比起在水中因水分子的电极排列而形成的拉力为底，使得这些化合物在水中较易分解为离子Na⁺及Cl^-。

Na⁺及Cl^-这两种离子在水中都是较稳定的，即这些离子在水中被水分子的带电极方面包围时，不会轻易与其相反电压离子重新组合成化合物。即在高浓度盐水中，有大量的Na⁺及Cl^-离子被带有电极性的水分子所包围。而这种带电极性的离子，亦对水分子有拉力，使部份水分子离子化成H⁺及OH^-。

电解池为借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转变为化学能的装置。电解池包括：(1)直流电源；(2)两个电极，其中与电源的正极相连的电极叫做阳极，与电源的负极相连的电极叫做阴极；(3)电解质溶液或熔融态电解质。电解质导电的实质为：对电解质溶液(或熔融态电解质)通电时，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，电解质的阳离子移向阴极得电子发生还原反应；电解质的阴离子移向阳极失去电子(有的是组成阳极的金属原子失去电子)发生氧化反应，电子从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极。这样，电流就依靠电解质溶液(或熔融态电解质)里阴、阳离子的定向移动而通过溶液(或熔融态电解质)，所以电解质溶液(或熔融态电解质)的导电过程，就是电解质溶液(或熔融态电解质)的电解过程。

如果电极体旁边的电解物为流动液体，会将部分所产生的正或负离子带离电极体，使得这微量半作用继续无需导电体而偶尔发生。

铜是一种较为稳定的金属，在一般情况之下较难氧化，但当铜或铜合金放在海水中，会发生腐蚀作用而令铜氧化，平均来说，海水中的盐份约为3.5％，即每公升水中有35克盐份，在高浓度盐水中，所述盐份高於海水的平均盐份的话，所产生的Cl^-离子会与铜指针发生作用生成[CuCl]⁺。在水中因受到带方向性电极水份子的拉力，[CuCl]⁺还会溶在水中成为铜离子。就如海水流动般将部份负电子及铜正离子带离铜探针，使到这微量铜氧化作用能持续发生。

相对于其它金属，银较为稳定，亦即在与其它金属在一起时，银不会被氧化，亦即有银合金时，例如铜银合金，铜会首先氧化。当然如果在水中各有银及铜的金属探针，中间并无化学接触或电导接触，两种金属就各自与高浓度盐水产生作用。所以一个纯银探针在海水中亦会因为有大量Cl^-负离子而如上述铜金属一样产生氧化作用，生成AgCl。同样因为氯化物的易溶于水的特性，AgCl亦会在溶在水中成为银离子。就如海水流动般将部份负电子及铜正离子带离铜探针，使到这微量银氧化作用能持续发生。

目前，用于水体净化的的方法很多，如可采用氯气、次氯酸钠、高锰酸钾、碘、二氧化氯、三氯异氰尿酸、过氧化氢、氯化溴等杀菌剂进行杀菌或杀病毒，还可采用银、铜、锌等金属离子发挥杀菌或灭藻的作用。相应的，出现了发生器或金属离子发生器等用于生产氯气、次氯酸钠或金属离子的设备。

在所有的杀菌剂中，氯气最为经济，因此净化水以中和水中的病原体及有害的细菌，很多时都会使用到氯气。氯气会破坏病原体的细胞或细胞的酶(enzyme)体系，氯气水解后的残余次氯酸(HOCl)亦能维持一个较长的时间，直至这些残余消失为止。美国环境保护局规定，饮用水之中的氯含量要在每公升0.2-0.5mg之间。虽然氯气的价格对此其它杀菌剂相对廉宜，但购买氯气以长年累月的用作净化一个水池的金钱还是不少的。再者，氯气本身是有毒气体，处理及储存氯气所需的金钱、劳动力及所引起的危险性，就如处理其它相关的有毒的、用作净水用的化学物质，例如：氯气丸(chlorine tablets)、氧化剂(oxidizer)、杀藻剂(algaecides)或抑藻剂(algae inhibitors)，需要加倍小心处理。

氯气、氯原子作为清洁杀菌等一般实施使用时，是以含氯的化合物存在，不一定是必须是氯气。有效的含氯化合物大致有两类：1、在产生时以液体形式，及易於清洁液体(例如饮用水)时，是以次氯酸钠为主；及2、以粉剂或片装制成使用时溶於水中，包括二氯异氰尿酸钠(Sodium dichloroisocyanurate，C₃Cl₂N₃NaO₃)或三氯异氰尿酸钠为主。

美国专利NO.5,362,368公开了一种氯气发生器，所述氯气发生器包括一个电解池，用于生产氯气；一个盐水箱，向电解池的阳极室供应饱和盐水；及一个盐酸供给箱，储存足够浓度的盐酸，以保证阳极电解盐水的pH值低于4.0。在实际操作时，盐水箱储存的固体氯化钠，可溶于盐水，以便当氯离子在电解过程中被消耗时，补充阳极电解盐水。盐酸供给箱与盐水箱之间的液体是相通的，以便盐水在电解过程中能保持恒定的体积。

现有技术中，这类氯气发生器存在耐用性的问题，同时还需要复杂的化学品生产及防漏处理。这类产生器一般来说需要高昂的安装费用和操作时耗费大量的电力。现有技术中所使用的电极需用110或220伏特电力来生产氯气，这就是除了抽水机外还需另一个使用电力的装置，因为如果只产生氯气而抽水机没有开动的话，氯气亦不会被抽送到水中，因而客户的电力费用支出增大。从安全的角度看，在生产氯气附近的地方如果有电力开关装置，在某些特定的情况下会引起触电的危险，而这些电力开关装置亦会因为短路而引至装置失效，装置失效亦即不能生产氯气，又要维修以至引起其它相关问题。通常电解池中电极板之间的空隙较少，电极板上所累积的钙会令这空隙变窄而最终引致短路，这样需要约每二年或更短的时间更换一次电解池。水池拥有者如果认为不需要购买昂贵的氯气而自购设备去生产氯气可以省钱的话，会由于相继付出的维修、修理及操作费用等而失望。

其它生产氯气的装置使用交替电极的方法希望能将积聚的钙清除，但这种方法的成效有限，不断改变电解池的正负电极位置会缩短电解池的有效寿命。还有一些生产氯气的装置是生产氯气的地方与储存及需要净水的地方分开安装，所以需要使用抽水机运送氯气到水中。这种设计会加重抽水机的工作量而加快其损耗，并增加了能源费用；再者，如果抽水机关了的话，就是无法继续净水。其它生产氯气的装置需要附加大量盐，例如一个家用水池要加300公斤的盐，但电解池的电极仍会钙化以至停止运作。加入大量的盐份影响了水中的钙含量，进而对水池中的灰泥影响。而水中有较高盐份亦增加了触电危险：清水不是一种很好的导电体，但盐水就是一种很好的导电体。载有高浓度的化学品的载体要加强防漏处理，否则漏出的化学品会产生氯气而造成危险。这些防漏装置很可能是昂贵的。

金属离子水净化器，可按一定量将铜、锌、银等金属离子引入水中。铜是公认的最佳杀菌剂，铜阻止藻类细胞的新陈代谢；银破坏细菌病毒的酶平衡，从而起到杀菌灭藻的作用；锌在电场和锌离子的影响下，使溶解在水中的矿物质组成的结晶习性发生永久性的改变，在整个系统内不再会有水垢的生成，而且锌是一种较强的还原剂，它会和水中下层溶解的活性氧结合。锌离子在水中对铁起着阴极保护作用，由于锌会还原三价铁，使原有的铁锈还原成氧化亚铁溶入水中，故经过处理过的水，不但有防垢作用，也可有效地防止管道内锈蚀，具除垢、除锈、除氧之功效。

美国专利NO.4,337,136公开了一种产生金属离子以净化水的装置：将银铜金属所制成的一对电极板，安装在一个浮动容器的底部。该浮动容器可根据需要，漂浮在需净化的水体表面上，并在其中安装干电池。该干电池通过一个时间控制开关及一个电流换向开关与两个电极进行电路连接。当直流电通过两个电极板时，会电解水，产生银和铜离子，其金属离子在水中破坏并防止有害细菌和藻类的生长。

银是效力最低而昂贵的净水剂，而在水中的最高安全含量是每公升0.5mg，这种情况使得银不能作为有效的净水剂，但在小剂量的情况下亦能作为有效的抑藻剂。事实上，现有技术中，有些装置是单一利用金属离子或金属的氧化物作为净水之用。但如果所使用金属离子或金属氧化物低于美国环境保护局相关规定的话，其作用未足以消灭那些对人体有害的病原体，美国环境保护局规定，铜的最高含量是每公升1mg，银的最高含量是每公升0.5mg。如果所使用的金属物质高于这限量，所净化的水无论是公用水、饮用水、浴池水或泳池水，都因为金属物质有机会被人体吸入而对公众健康做成伤害。而现有技术中的金属离子发生器因为所使用电极会很快钙化而损耗，更引发费时的维修以至金钱上的支出。

由上述可知，在现有技术中，氯气发生器存在设备复杂、安装及维护费用高、需要消耗大量电力、生产成本及运作成本高等问题；同时，水中氯气或金属离子含量不能超过既定的标准，因此在有效净水和控制水中氯气或金属离子的含量之间存在着一定的矛盾。

现有技术不能提供一种结构简单、低生产成本、低运作成本、寿命长而有效的次氯酸钠发生器，亦没有实施方案，能利用次氯酸钠发生器和金属离子发生器协同净水，以得到高效、低操作及低维修成本而有效的净水器。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种改良的次氯酸钠发生器，用于净水，可免于钙化问题、降低生产和运作成本、寿命长而有效。

本发明的另一个目的在于提供一种次氯酸钠和金属离子发生器，其将次氯酸钠发生器及金属离子发生器相结合，协同净水，达到在有效净水的同时，使水中次氯酸钠和金属离子的含量均低于规定标准的目的，并且达到降低操作及维修成本、经久耐用的目的。

本发明的再一个目的在于提供一种改良的金属离子发生器，用于净水，可有效杀菌、灭藻，且不需耗电，可降低生产及运作成本。

本发明的还一个目的在于提供一种通过产生次氯酸钠和/或金属离子来净化水的方法。

以上所述目的只为方便解释本发明的要点，而不是局限本发明的各个方面，不可作为本发明的全部目的，亦不可以作为其中一个实施方案的唯一目的。

根据本发明的一个目的，本发明提供了一种改良的用于净化水的次氯酸钠发生器，所述次氯酸钠发生器是由以下一个或多个装置协同构成，包括一个用于盛载盐(即氯化钠，下同)及水，以产生盐水的容器；一个浮水装置，所述容器安装在该浮水装置上，以使容器浮于水中或固定于水池壁上；一个电解装置，由至少一个电解池构成，所述电解池内有两个相邻的电极，分别为阳极和阴极；一个供电装置，安装在所述浮水装置上，连接到所述电解装置，向所述电解装置供电；和一个流通通道，使所述盐水由所述容器流经所述电解装置抵达所需净化的水中。电流通过电解池中的电极板时，使电极板之间的盐水发生化学反应，产生次氯酸钠和氢气，其中次氯酸钠可作净水之用，氢气在电解池的电极板之间上升而使液体向上流动。所述容器中应加入过量的盐，从而在电解生成次氯酸钠的过程中，容器中始终保持有固体盐存在，以使容器中产生的盐水保持恒定的高浓度。

本发明所述高浓度盐水浓度为接近饱和度的浓度，具体地说，浓度约为250,000PPM。在室温(25℃)的情况下，NaCl的饱和溶度约为270,000PPM，且该饱和溶度受水温的影响不太大。

所述电解池通常包括：(1)直流电源；(2)两个电极，其中与电源的正极相连的电极叫做阳极，与电源的负极相连的电极叫做阴极；(3)电解质溶液或熔融态电解质。

所述次氯酸钠发生器，其特点还在于，包括一个安装在容器中的偏压浮力板。所述偏压浮力板可感应容器内盐重量的变化而在容器之中上下滑动，当容器内盐重量减轻时，向上滑动，以使电解池内的盐水保持恒定的高浓度。

所述偏压浮力板的原理是盐水的比重比清水高，当盐水在电解过程中消耗了盐份，邻近电解室的盐水会稀释而使盐水容器内的比重减低，这种浮力板会向上推动使得电解室内盐水浓度维持在预定范围。

所述次氯酸钠发生器，其特点还在于，包括一个或多个控制装置，通过控制水流和/或电流，以控制氢气和次氯酸钠的产生速度，从而控制次氯酸钠通过流通通道流到需净化的水中的速度。所述控制电流的装置可以是电位器和/或其它可限制电流流量的电子或电路装置，以控制氢气和次氯酸钠的产生速度，其中电位器还可用定阻值电阻代替。所述控制水流的装置可以是滑动门闩，其安装在流通通道的出口门的附近，控制通过出口门的有效水流量，以控制次氯酸钠的产生速度。

所述次氯酸钠发生器，其特点还在于，所述供电装置为一个或多个太阳能电池，所述供电装置也可为不同的干电池组合。

在较佳的实施方案中，所述供电装置和控制电流的装置露出水面，并且供电装置不应被其它装置所覆盖。这是由于当供电装置为太阳能电池时，如能使顶部的太阳能发电板直接受到阳光照射，其发电效能会更佳，沉在水中会因水的折射及反光而减低发电效能。

在本发明中，所浮出水面的部分也会设计有防水功能，以便当水池中有水流动以致有水份淋湿本发明顶部时，本发明亦能操作。因此可以理解，当所述供电装置和控制电流的装置在水面之下，也不会影响本发明所述次氯酸钠发生器的正常使用。

在方便操作的问题被解决的前提下，本发明所述的次氯酸钠发生器也可沉在水中。例如，将太阳能发电装置设置在不被其它装置覆盖的地方，将控制电流的装置设置在操作者较易接触的地方，所产生的次氯酸钠等能有一个液体流通的通道流出水池，并且使操作者较易从水池边取出本发明的次氯酸钠发生器。

在本发明中，只要达到实用性的设计，可以互换各部分位置而作为不同的实施方案。关于浮水装置与装盐水装置的相对位置，还应考虑其设计的合理性。首先是液流相通问题，在电解过程中少量产生的气体会带动液流向上，所以作为提供电解液装置的盐水容器应该设置在电解池下方位置，使得电解室附近位置液流大致向上；其次，对于整个发明物重心的考虑，浮水装置如果设置在装盐水容器之下，则发明物的重心较高，容易侧翻。出于上述考虑，在本发明较佳的实施方式中，盐水容器设置在电解池和浮水装置的下方位置。

根据本发明的另一个目的，本发明提供了一种次氯酸钠和金属离子发生器，其将次氯酸钠发生器及金属离子发生器相结合，协同净水。本发明通过在上述次氯酸钠发生器的容器内，安装一个或多个金属探针来实现，所述金属探针与盐水发生化学作用而产生金属离子，金属离子通过上述流通通道，流到需要净化的水中。较佳的安装方法是安装在容器内的周边，所述金属探针可由铜、银、锌等单一金属或它们的合金制成，可以是各种形状。在较佳的实施方案中，所述金属探针没有通过电线与所述供电装置相连接，即金属探针不需通电而是通过浸在高浓度盐水中来实现产生金属离子的目的。在较佳的实施方案中，安装的银探针和铜探针的总数为二至十个，其中至少包括一个铜探针和一个银探针。

所述次氯酸钠和金属离子发生器，其特点在于，上述次氯酸钠发生器的控制电流和/或水流的装置在此次氯酸钠和金属离子发生器中，可以同时控制次氯酸钠及金属离子通过流通通道流向需净化的水中的速度。所述控制装置可以是电位器和/或可限制电流流量的电子或电路装置，以控制氢气、次氯酸钠及金属离子的产生速度，其中电位器还可用定阻值电阻代替。所述控制装置还可以是滑动门闩，其安装在流通通道的出口门的附近，控制通过出口门的有效水流量，从而控制次氯酸钠及金属离子通过流通通道流向需净化的水中的速度。

根据本发明的再一个目的，本发明提供了一种改良的金属离子发生器，所述金属离子发生器是由以下装置构成：包括一个容器，用于盛载盐及水，以产生盐水；至少一个金属探针，安装在容器内，用于与盐水发生化学反应，以产生金属离子；一个或多个水流通道，在容器上形成，使盐水与需净化的水相通，并使金属离子通过该通道流到需净化的水中；一个偏压浮力板，安装在容器中，所述偏压浮力板可感应容器内盐重量的变化而在容器之中上下滑动，当容器内盐重量减轻时，向上滑动，以使金属探针能得到不断的盐水供应。在一个实施方案中，所述偏压浮力板是一个浮体。在一个较佳实施方案中，所述金属离子发生器不需通电只需浸在高浓度盐水中即可产生金属离子，因此本发明的金属离子发生器可以不用安装供电装置。所述金属探针可由铜、银、锌等单一金属或它们的合金制成，可以是各种形状。

所述金属离子发生器，其特点在于，所述金属离子发生器包括一个浮水装置，其与容器相连接，以使容器浮于水中或固定于水池壁上。

根据本发明的还一个目的，本发明提供了一种通过操作上述次氯酸钠发生器生产次氯酸钠和/或金属离子以净化水的方法。其特点在于，所述次氯酸钠发生器包括容器、浮水装置、供电装置、电解装置及流通通道。所述方法包括以下步骤：

利用浮水装置，使次氯酸钠发生器浮于待净化的水中或固定于盛载待净化水的水池壁上；

向容器内放入盐和水，以生成盐水，使电解装置内充满盐水，所述盐水的浓度为高浓度；

利用固定于浮水装置上的供电装置向电解装置中多对与盐水有接触的电极板供电，使电极板之间的盐水发生化学反应，产生次氯酸钠和氢气；

产生的次氯酸钠通过流通通道，流到需要净化的水中；

所述次氯酸钠发生器还可包括控制水流和电流的装置，由此所述方法还包括以下步骤：

通过调节控制水流和电流的装置，以控制次氯酸钠的产生速度，从而控制次氯酸钠通过流通通道流到需要净化的水中的速度。

在较佳的实施方式中，供电装置和控制电流的装置露出水面。

所述次氯酸钠发生器还可包括偏压浮力板，由此所述方法还包括以下步骤：

当容器内盐的重量因消耗而减少时，偏压浮力板向上滑动，以不断提供盐水与电极板接触。

所述次氯酸钠发生器还可包括一个或多个安装在容器中的金属探针，以构成次氯酸钠和金属离子发生器，由此所述方法还包括以下步骤：

所述金属探针与盐水发生化学反应，产生金属离子；

所述金属离子通过流通通道，流到需要净化的水中；

可调节控制水流和电流的装置，以调节金属离子通过流通通道流到需净化的水中的速度。

开始时盐水容器内的盐水浓度比预定浓度高。固体盐的放置方法是直接将过量固体盐放在容器中，因为整个次氯酸钠发生器置于水中，并沉在水面之下，水份会慢慢流入。由于过量盐不能完全溶于水中，会在使用盐份电解并稀释后会继续溶入水中，而使得容器中的盐水浓度维持在250,000PPM左右。当要增加盐份时，可有几种选择方法，其中一种方法是将整个次氯酸钠发生器从水中提出，加入盐份后重新将发明物放在水中。

综上所述，本发明的技术效果在于：

(1)本发明提供的一种用于净水的次氯酸钠发生器，该次氯酸钠发生器的结构简单，原料的费用低廉，因此可以降低生产及维修成本；该次氯酸钠发生器包含一个安装在容器内的偏压浮力板，可以感应容器内盐分重量的变化而上下滑动，因此可以降低运作成本；该次氯酸钠发生器利用太阳能电池或干电池供电，因此可节省电力。

(2)本发明提供的一种次氯酸钠和金属离子发生器，其通过在次氯酸钠发生器内安装一个或多个金属探针，将次氯酸钠发生器及金属离子发生器相结合，以达到在有效净水的同时，使水中次氯酸钠和金属离子的含量均低于规定标准的目的，并且达到降低操作及维修成本、经久耐用的目的。

(3)本发明提供了一种用于净水的金属离子发生器，可有效杀菌、灭藻，且不需耗电，可降低生产及运作成本。

下面结合附图进一步详细说明本发明的具体实施方式。附图显示了各部份相互作用的关系，以方便说明本发明的要点。附图为关于本发明各种净水器的侧视图或切面图。这些附图不是局限本发明的具体实施方法，而是包含了各种可能及相同的设计。

附图的简要说明

图1为表示本发明一实施方案中的次氯酸钠和金属离子发生器截面图。

发明的具体实施方式

附图1是表示本发明一实施方案中的次氯酸钠和金属离子发生器截面图。当去除附图1中的某些部件时，附图1也可用于说明本发明关于另外两种发生器的实施方案，从而可更好的比较这三种发生器，并可说明关于本发明的各种变型是可以自由组合的。当去除附图1中接近容器18底部的铜和/或银金属探针部分时，附图1可用于说明本发明提供的次氯酸钠发生器；当去除附图1中发生器上部的电解池、供电装置、控制电流的装置等时，附图1还可用于说明本发明提供的金属离子发生器。

在本发明的一个实施方案中，如图1所示，当去除金属探针28、30、43后，图1为表示本发明一实施方案中的次氯酸钠发生器截面图。次氯酸钠发生器1(简称为装置1)利用太阳能操作，用于中和水中的病原体、有害细菌和病毒，以消毒、杀菌和净化其所处的水11。一个较佳的实施方案是该次氯酸钠发生器1浮在水上，但该次氯酸钠发生器亦可安装在水池墙壁上。

在一个较佳的实施方案中，使用太阳能的光电伏打板(photovoltaic panel)12向该次氯酸钠发生器提供足够用来操作的电能。但亦可使用其它不同的供电装置，例如不同的干电池组合。太阳能板12提供电流到电解池中的两个非牺牲性电极板(non-sacrificial)14与16，该电极板14与16通电后，产生次氯酸钠的电解作用在下面有详细说明。在一个较佳的实施方案中，非牺牲性电极板14与16由已处理的钛合金所制成。根据供电线的安装，电极板14和电极板16可以分别是阳极和阴极。电极板14与16固定在一个有渗透性的电解池22之内，让水可自由流经电极板的附近。该电解池安装在所述次氯酸钠发生器的容器18的上部位置。

在开始操作时，容器18内盛载有大量的盐和水，因而产生高浓度盐水，所述高浓度盐水可为饱和或近饱和盐水，如浓度达250,000PPM(百万份之一)的近饱和盐水。高浓度的盐水包围了电极板14与16，可防止电极板的钙化现象而延长电极板的寿命，使用多年仍不需更换。供电装置，例如太阳能板12，连接到电极板14与16而使电极板首次使用时，因为电流流经时，会使水分子电解而产生氢气气泡，所产生的氢气气泡会向上升而使电极板之间的盐水流动；盐水会经过流通通道25向上流往电极板14与16之间的位置，盐水会继续因受电解作用而产生次氯酸钠，含有次氯酸根离子或/和金属离子的水会根据水流路径15所示流到水11中。

当盐水流经两个电极板之间时，分子电解作用的产生能有效地生产次氯酸钠来进行水体的清洁杀菌。电解反应如下：

NaCl(盐)+H₂O+电流→NaOCl(次氯酸钠)+H₂↑

NaOCl(次氯酸钠)+H₂O→HOCl(次氯酸)+NaOH(氢氧化钠)

水流路径15带动所产生的次氯酸钠通过容器18上的出口门24，因而有效地利用太阳能及廉价的盐作为原材料生产次氯酸钠。在一个较佳的实施方案中，出口门24可安装上滑动门闩26以调节水流流经出口门的速度。

在一个较佳的实施方案中，浮水装置32盛载整个装置1，使得净水装置浮于水11之上。一个电位器(potentiometer)34或其它可限制电流流量的电子或电路装置36可以控制次氯酸钠的生产速度。另一种实施方案，定阻值电阻可以代替电位器34。在另一种实施方案中亦可利用滑动门闩26的位置控制通过出口门24的有效流量从而控制次氯酸钠的生产速度。

在一个较佳的实施方案中，在装置1中有一个环形可滑动的浮体38安装在装置底部40的位置。当容器18内装满盐20时，盐的重量把浮体38压到容器18的底部。当盐溶化在水中成为盐水并电解产生次氯酸钠和氢气时，盐20的重量减少使得浮体38向上升，从而保持电极板14与16之间盐溶液的高浓度，高浓度的氯化钠溶液对防止现有技术中严重的钙化现象很有帮助。

钙化作用是因为在电极上除了发生主要半作用同时，亦会发生其它次要半作用，在水中及盐(NaCl)中会有少量钙化合物，在现有技术中，这种化合物会与电极发生半作用而形成钙化物，即从容易溶于水的[CaHCO₃]⁺转化为不易溶於水的轻质碳酸钙，而这种不溶于水的化合物会依附在电极上形成松木状多孔的非导电体，对持续电解造成障碍。

现有技术(如美国专利NO.5,362,368)是使用酸性物质溶化及清除所述轻质碳酸钙，而本发明采用另一种方式来防止电极钙化。由于本发明所使用的高浓度盐水中有高浓度Na⁺及Cl^-，其盐份浓度为250,000PPM(百万份之一)，相比之下，Ca²⁺与HCO₃ ^--离子的数量相差很远。由于[CaHCO₃]⁺和Na⁺的浓度相差千百倍，[CaHCO₃]⁺转变成CaCO₃的机会非常低，从而可以防止电极钙化。

开始时容器18内的盐水浓度比预定浓度高。固体盐的放置方法是直接将过量固体盐放在容器18中，整个装置1置于水中，并沉在水面之下，水份会慢慢流入。由于过量盐不能完全溶于水中，会在使用盐份电解并稀释后会继续溶入水中，而使得容器18中的盐水浓度维持在250,000PPM左右。当要增加盐份时，可有几种选择方法，其中一种方法是将整个装置从水中提出，加入盐份后将装置1重新放在水中。

如图1所示，在次氯酸钠发生器1中，供电装置和控制电流的装置露出水面，并且供电装置不应被其它装置所覆盖。这是由于当供电装置为太阳能电池时，如能使顶部的太阳能发电板直接受到阳光照射，其发电效能会更佳，沉在水中会因水的折射及反光而减低发电效能。

在本发明的另一个实施方案中，次氯酸钠和金属离子发生器2(简称为装置2)包含利用太阳能操作的次氯酸钠发生器和金属离子发生器的结合，用作中和水中的病原体、有害细菌和病毒，同时可以抑制藻类生长，从而可消毒、杀菌和净化其所处的水11。装置1与装置2的构造的唯一区别之处，在于装置2中在容器18内安装金属探针，因而具备产生金属离子的功能。本发明的其中一个特点是金属离子发生器无须与太阳能供电装置通过电线连接。有一个或多个金属探针安装在容器18内，较佳的安装方法是安装在容器18内的周边，较佳的金属探针是例如铜探针28和/或银探针30，而这些探针亦可使用同一金属所制成。在一个较佳的实施方案中，金属探针是由含99.9％的铜和0.1％的银所组成的合金所制，但其它材料制成的亦可以，例如合金可包含铜、银、镁、锌或其它成份的金属，只要其金属离子能在公用水或饮用水中产生抑制藻类生长或杀菌作用就可以。更优选的是，每个金属探针可由不同合金所组成。而各金属探针可以是各种形状，例如在其中一个实施方案中，金属探针43是一个环形探针，围绕在容器18的内壁。高浓度盐水与金属探针，例如探针28和30，产生化学作用而放出金属离子，如上述的盐水流经电极板14与16所产生的水流或气泡的作用可将金属离子运送到水中。金属探针，例如28和30，可作为金属离子产生过程中的阳极。使用铜干扰藻类细胞的新陈代谢；银破坏细菌病毒的酶平衡，使用锌除垢、除锈、除氧，从而起到杀菌、灭藻、净水的作用。在较佳的实施方案中，约有二至十个金属探针28与30，而这些探针是可移去和替换的。当移去部份金属探针时，亦可使水中的金属含量低于有关的安全水平。

电解池22内在两个电极板14与16之间发生的电解过程所产生的副产品包括次氯酸(HOCl)和氢气(H₂)。次氯酸对水的酸碱度略有影响，这种副作用是可以在水中使用碳酸钠(sodium Carbonate)或碳酸氢钠(sodiumbicarbonate)中和。碳酸钠及碳酸氢钠皆为廉价化学药品并很容易在市面上购买得到。少量的氢气因此而散发在空气中亦没有害处。

在不同的实施方案中，可以有不同的改变。在本发明的一个实施方案中，金属离子发生器3(简称为装置3)被设计成一个非常廉价的可抑制水中藻类生长的抑藻器，其由容器18、金属探针、滑动门闩41、水流通道组成，还可选择性地包括偏压浮力板38。该装置3可以浮在水面上、亦可以安装在其它地方。亦可将外型设计成开放形、封闭形的球体、鱼形或其它与水池相适应的形状。在开始操作时，容器18内盛载有大量的盐和水，因而产生高浓度的盐水，容器18内可选择性地安装一个或多个金属探针28、30和43，金属探针与此盐水接触，发生化学反应，产生金属离子。因为没有使用电解而没有氢气泡产生，金属离子需要流经另一通道进入水中。在其中一个实施方案中，滑动门闩41是用来选择使用水流通道37还是水流通道39。当水温较高，例如高于摄氏21℃以上时可使用具较细孔道的水流通道37。当水温较低时可使用具较大孔道的水流通道39。也可以设计其它的水流通道、导管或类似通道，让金属离子流进水中，快速将金属离子扩散到水中以有效的抑制藻类的生长。在一个较佳的实施方案中，一个浮体38，安装在容器中，所述浮体可感应容器内盐重量的变化而在容器之中上下滑动，当容器内盐重量减轻时，向上滑动，从而将盐份向上推，以使金属探针能得到不断的盐水供应。

对于本申请文件中所述的说明及图示，一个本领域的技术人员应该明白，对于装置的大小、形状、所使用物料、机械装置以至具体细节上，可作一定的改变而对本发明的基本精神不变，亦应该理解到，“上”、“下”和“垂直”的概念是相对所作绘图或地面而言，在实际的装置中是会受装置的操作、安装、运送、包装、外型美观等因素所影响。所附上绘图只是用作解释本发明的原理及其中的一个实施方案，而非用作生产用的制品版图。一个本领域的技术人员在了解本发明的说明后，在实际生产时各部件的相对大小、装置位置亦会因需要而可能作出大改动，而这种改动只是和本发明是一致的。

基于本发明所引申的实施方案是可以有不同的组合而设计上是利用本发明的基本发明原则的，所以说明文件不为局限性的描述所有的实施方案，而是说明发明原理。

Claims (17)

1、一种用于净化水的次氯酸钠发生器，包含：

一个容器，可以盛载氯化钠和水，以产生盐水；

一个浮水装置，所述容器安装在该浮水装置上，以使容器浮于水面或固定于水池壁上；

一个电解装置，包含至少一个电解池，所述电解池内含有一对相邻的电极板，分别为阳极板和阴极板；

一个供电装置，安装在所述浮水装置上，连接到所述电解装置，向所述电解装置供电；和

一个流通通道，使所述盐水由所述容器流经所述电解装置抵达所需净化的水中。

2、权利要求1所述的次氯酸钠发生器，其特征在于所述容器中安装一个偏压浮力板，所述偏压浮力板可感应容器内盐重量的变化而在容器之中上下滑动。

3、权利要求1所述的次氯酸钠发生器，其特征在于所述容器中安装一个或多个金属探针，以同时产生金属离子和次氯酸钠。

4、权利要求3所述的次氯酸钠发生器，其特征在于所述金属探针不与所述供电装置相连接。

5、权利要求1所述的次氯酸钠发生器，其特征在于所述次氯酸钠发生器包含一个或多个控制电流的装置，以控制电流流量。

6、权利要求5所述的次氯酸钠发生器，其特征在于所述控制电流的装置为电位器或定阻值电阻。

7、权利要求1所述的次氯酸钠发生器，其特征在于所述次氯酸钠发生器包含一个或多个控制水流的装置，以控制水流流量。

8、权利要求3所述的次氯酸钠发生器，其特征在于所述金属探针为铜探针和/或银探针。

9、权利要求3所述的次氯酸钠发生器，其特征在于所述金属探针由含99.9％的铜和0.1％的银的合金制成。

10、权利要求8所述的次氯酸钠发生器，其特征在于所述铜探针和银探针的总数为二至十个，其中至少包括一个铜探针和一个银探针。

11、权利要求1所述的次氯酸钠发生器，其特征在于所述供电装置为太阳能电池或不同的干电池组合。

12、一种应用权利要求1所述次氯酸钠发生器净化水的方法，其特征在于，所述次氯酸钠发生器包含容器、浮水装置、供电装置、电解装置及流通通道，所述方法由以下步骤组成：

利用浮水装置，使所述次氯酸钠发生器浮于待净化的水中或固定于盛载待净化水的水池壁上；

向容器内放入盐和水，以生成盐水，使电解装置内充满盐水，所述盐水的浓度为高浓度；

利用固定于浮水装置上的供电装置向电解装置中多对与盐水有接触的电极板供电，使电极板之间的盐水发生化学反应，产生次氯酸钠和氢气；

产生的次氯酸钠通过流通通道，流到需要净化的水中。

13、权利要求12所述的方法，其特征在于，所述次氯酸钠发生器还包含偏压浮力板，所述方法还包括以下步骤：

当容器内盐的重量因消耗而减少时，偏压浮力板向上滑动，以不断提供盐水与电极板接触。

14、权利要求12所述的方法，其特征在于，所述次氯酸钠发生器还包含控制水流和/或电流的装置，所述方法包括以下步骤：

通过调节控制水流和/或电流的装置，以控制次氯酸钠和氢气的产生速度，从而控制次氯酸钠通过流通通道流到需要净化的水中的速度。

15、权利要求12所述的方法，其特征在于，所述次氯酸钠发生器还包含一个或多个安装在容器中的金属探针，所述方法包括以下步骤：

所述金属探针与盐水发生化学反应，产生金属离子；

所述金属离子通过流通通道，流到需要净化的水中；

通过调节控制水流和/或电流的装置，以调节金属离子通过流通通道流到需净化的水中的速度。

16、一种用于净化水的金属离子发生器，包含：

一个容器，可以盛载盐和水，以产生盐水；

一个浮水装置，与所述容器相连接，以使容器浮于水中或固定于水池壁上；

一个或多个金属探针，设置在所述容器内，用于与盐水发生化学反应，以产生金属离子；和

一个或多个水流通道，在容器上形成，使盐水与需净化的水相通，并使金属离子通过该通道流到需净化的水中。

17、权利要求16所述的金属离子发生器，其特征在于所述金属离子发生器中安装一个偏压浮力板，所述偏压浮力板可感应容器内盐重量的变化而在容器之中上下滑动。

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