CN101412550A - 电吸附除盐净水器 - Google Patents

Abstract

一种电吸附除盐净水器，其包括高精度预处理滤芯、电吸附滤芯、电气控制线路板和可检测水中盐分含量的水质探头，原水先经过高精度预处理滤芯处理去除水中的悬浮物、颗粒物后，再经电吸附滤芯去除水中的盐分，电吸附滤芯的出水管路中设有水质探头，在水质探头之后分为两路，其一路为淡水管路连通净水箱，另一路为污水管路连通污水箱或者放空。该净水器具有如下优点：可以通过控制出水电导率来实现对出水水质的自动控制；因盐分中包含硬度成分，所以除盐净水器也是软水器，特别适合我国北方硬水地区使用；电吸附滤芯吸附饱和后，可通过解吸获得再生，并且再生时的排污量很小，节约水资源；再生时排出的浓水中不含酸碱液，不污染环境。

Description

电吸附除盐净水器

所属技术领域

本发明涉及水质净化技术领域，尤其涉及一种电吸附除盐净水器，其可以制成与饮水机配套使用的机型，可以制成台式机型，可以制成立式机型，也可以制成其它机型；其可以是饮用水净化设备，也可以是工业水净化设备。

背景技术

淡水资源紧张是全世界面临的严重问题之一，而海水或苦咸水淡化和中水回用是解决这一问题的根本途径。所以开发低成本、低能耗、适应性强、稳定性好的水淡化技术意义十分重大。

在水淡化技术领域中，目前公知的技术主要有蒸馏、反渗透、离子交换、电渗析和EDI等几种。但是，这些技术都有明显的不足。例如：蒸馏技术能耗大；反渗透技术设备造价高，对水的预处理要求苛刻，并且运行压力大，故运行成本较高；离子交换技术需要经常对树脂进行再生，而再生需要消耗大量酸碱液，并且用过的再生液需要适当处理才能排放，所以系统整体造价和运行成本都较高；电渗析技术设备复杂，造价较高，并且其膜堆容易结垢，严重影响设备的稳定运行和使用寿命；EDI技术是在离子交换和电渗析基础上发展起来的一种深度除盐技术，其中的离子交换树脂不需要再生，设备可以连续除盐，但其中的离子交换膜仍是比较脆弱的且容易结垢，影响设备使用寿命，并且EDI技术对含盐量较高的水质不适应。

在小型水处理设备(例如家用净水器)中常用的除盐技术是反渗透和纳滤技术，一般需要有较高的压力(例如设置高压泵)，系统较复杂，能耗较大，并且排污量大(其中反渗透技术将四分之三的水作为废水排放)，耗水严重。小型水处理设备常用的软化技术是离子交换。采用离子交换技术的产品需要再生，自动再生装置系统复杂，造价高；手动再生装置的再生操作较复杂，普通用户难以掌握，因而再生效果差。此外，再生时排出的液体严重污染环境。

针对上述除盐和软化技术的不足，中国专利申请号为200620166387.9《卷式电吸附滤芯》中公开了一种电吸附除盐技术，该除盐技术对原水适应能力强、净化效果好、使用能耗低、设备结构简单、制造成本低、使用寿命长、排污量少。该技术产品(即卷式电吸附滤芯)可作为电吸附除盐净水器的一个核心部件，但要形成完整的除盐净水器产品，并充分发挥核心部件的作用，还需要作整体开发。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状的不足而提供一种电吸附除盐净水器，由于盐分中包含硬度成分，所以，该产品同时也是软水器或软化净水器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种电吸附除盐净水器，其包括高精度预处理滤芯、电吸附滤芯、电气控制线路板和可检测水中盐分含量的水质探头，原水先经过预处理滤芯处理去除水中的悬浮物、颗粒物后，再经电吸附滤芯去除水中的盐分，电吸附滤芯的出水管路中设有可检测水中盐分含量的水质探头。

所述的电吸附滤芯可以是中国专利《卷式电吸附滤芯》专利技术(申请号为200620166387.9)的电吸附滤芯，也可以是其它电吸附滤芯。

所述的高精度预处理滤芯具有强力去除混浊度的功能，高精度预处理滤芯中的过滤材料可以是微孔陶瓷，可以是PP棉，可以是无纺布、可以是纤维球、可以是中空纤维膜，也可以是其它高精度过滤材料。预处理滤芯中还可以包括具有吸附功能的吸附芯，例如活性炭芯。

所述的水质探头可以是电导率探头，可以是可检测水中钙离子、镁离子、钠离子、…，等阳离子浓度的探头，也可以是可检测水中氯离子、硫酸根、硅酸根、磷酸根、…，等阴离子浓度的探头。由于采用电导率探头成本较低，并且容易实现电气自动控制，优选电导率探头。溶解于水中的盐分都呈阴阳离子状态，阴阳离子就是带电粒子，而水的电导率参量一定程度上反映了水中带电粒子的多少，所以水的电导率能反映水中盐分的含量。

所述的电吸附滤芯的出水管路，在水质探头之后分为两路，其中一路为淡水管路连通淡水储水箱(本专利说明书中称为净水箱)，另一路为排污管路连通污水箱或原水箱或放空。在淡水管路和污水管路上可根据具体的设计方案需要设置阀门，配合电气控制系统，将淡水排入净水箱和将污水排入污水箱或原水箱或放空。

对于水源压力足够的情况，可以利用水源压力作为水流动力，不必设置水泵。

对于水源压力不足的情况，为了增加水流动力，需要设置水泵，还可以设置原水箱(也可以不设置原水箱)。为了防止水泵无水空转，保护水泵，设置可检测泵前管路中是否有水的水探头。

所述的水探头可以是电导率探头，可以是包含磁性浮子和干簧管的探头，可以是包含红外发光管和浮子的探头，也可以是可以检测是否有水的其它形式探头。

本发明的进一步技术措施是：设置可检测原水中盐分含量的水质探头，配合电气控制系统实现更完善的自动控制。

检测泵前管路中是否有水的水探头和检测原水中盐分含量的水质探头可以是两个独立的探头，也可以是两者共用的电导率探头。对于共用一个电导率探头的情况，当检测到电导率为零(或接近于零)时，表示无水；当检测到电导率较大但低于设定值时，表示有水，且水中有一定盐分含量；当检测到电导率高于设定值时，表示有水，且水中盐分含量较高。

本发明的进一步技术措施是：净水箱上设有可探测其中上水位和下水位的水探头。

本发明电吸附除盐净水器运行时，原水先经预处理滤芯过滤，去除水中的颗粒悬浮物，降低浊度后进入电吸附滤芯，然后在电场力的作用下，水中的各种阳离子(例如钙、镁、铁、铬等金属离子)将向阴极移动并吸附在阴极，水中的各种阴离子(例如硫酸根、氯离子、氟离子等)将向阳极移动并吸附在阳极，于是水中的导电粒子被去除，最后从电吸附滤芯出水口流出。去除了导电粒子的水，也就是去除了盐分的水，既是淡水，也是软水。净水器运行一段时间后，电吸附滤芯中的阳极和阴极将逐渐被水中的阴阳离子吸附饱和，也就是电吸附滤芯的除盐能力逐渐降低，这时，设于电吸附滤芯出水管路上的水质探头将检测到水的电导率上升现象。当出水的电导率上升到设定值，也就是出水的含盐量上升到设定值时，电吸附滤芯需要进行再生处理，以恢复电吸附能力。

电吸附滤芯的再生处理可以在净水器运行时中断净水过程进行，再生后继续净水过程，以保证出水水质；可以在每次启动时先进行再生处理，再生后再进行净水过程；也可以在每次净水过程结束时进行再生处理，再生处理结束后才停机。再生处理时按下述控制要求进行：

1.开启排污管路，关闭淡水管路，使电吸附滤芯中的水呈流动状态，同时给电吸附滤芯断电或者使电吸附滤芯的正负极反接一段时间后再断电。将电吸附滤芯的出水排入污水箱或者放空，这样已经吸附在电吸附滤芯阴阳极上的阳阴离子(盐分)就会脱附(也称解吸)，重新向水中迁移，这时从电吸附滤芯出水口中排出的水的含盐量会骤然上升，成为含盐量很高的浓水。

2.随着排污过程的进行，已经吸附在电吸附滤芯阴阳极上的阳阴离子(盐分)会很快排尽，从电吸附滤芯出水口排出的水会很快恢复到与原水相同或相近的电导率，于是，电吸附滤芯的吸附功能获得再生。

为了确保净水器的出水水质，优选净水器每次启动时，开启排污管路，关闭淡水管路，同时给电吸附滤芯通电。这时，电吸附滤芯出水的电导率将逐渐下降，当电导率降低到设定值以下时，再关闭排污管路和开启淡水管路，将淡水排入净水箱中。

本发明的进一步技术措施是，对于设置泵前中间水箱和原水箱的情况，可以根据需要，在原水箱的底部设置预处理滤芯，在泵前中间水箱上设置可探测水位的水探头和/或可探测水中盐分含量的水质探头。

对于确定规格的电吸附滤芯，在出水水质一定的前提下，要提高净水流量，制造较大的设备，可以将多个电吸附滤芯并联使用，同时电吸附滤芯的电源容量作相应放大。

本发明电吸附除盐净水器的有益效果是：

1.可以通过控制出水电导率来实现对出水水质的自动控制；

2.因盐分中包含硬度成分，所以除盐净水器也是软水器，特别适合我国北方硬水地区使用；

3.电吸附滤芯吸附饱和后，可以通过解吸(也称脱附)获得再生，并且再生时的排污量很小，节约水资源，此外排出的浓水中没有酸碱液，不污染环境；

4.可以将电吸附滤芯规格化、模块化，可以制成小型设备，也可以制成大型设备。

附图说明

图1为本发明实施例一结构示意图。

图2为本发明实施例二结构示意图。

图3为本发明实施例三结构示意图。

图4为本发明实施例四结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明进行详细描述，但应当理解这里的详细描述并不构成对本发明保护范围的限制。

实施例一：本实施例电吸附除盐净水器，制成与普通饮水机配套使用的形式，即饮水机专用净水器，其包括原水箱(10)、泵前中间水箱(8)、净水箱(14)和电吸附滤芯(25)；原水箱(10)的底部设有双面过滤微孔陶瓷滤芯(9)；微孔陶瓷滤芯(9)的出水进入泵前中间水箱(8)；泵前中间水箱(8)上设有排气管(11)、可探测其中是否有水的水探头(6)和电导率探头(7)，其底部出水管路连通电吸附滤芯(25)的进水口；在连通电吸附滤芯(25)进水口的管路上设有水泵(4)和活性炭滤芯(5)；电吸附滤芯(25)的出水管路(21)上设有电导率探头(20)和三通(16)；三通(16)后分为两路，其一路为通过常开电磁阀(17)连通净水箱(14)的淡水管路，另一路为连通污水箱(49)的污水管路；污水箱(49)上设有可探测其中水位的水探头(13)；所述的净水箱(14)上分别设有可探测上设定水位和下设定水位的水探头(15)和(18)，其底部设有出水管(26)连通可滤除水中细菌的中空纤维滤芯(3)；中空纤维滤芯(3)的出水口连通可控制饮水机水斗中水位的浮子阀(1)；浮子阀(1)通过接头(2)固定在净水器壳体(12)上；净水器上还设有电气控制线路板(23)、显示屏(22)和喇叭(24)。

原水先经微孔陶瓷滤芯(9)去除水中的悬浮物，降低水的混浊度进入泵前中间水箱(8)。水泵(4)运行时，电吸附滤芯(25)通电，电磁阀(17)保持常开状态。泵前中间水箱(8)中的水经水泵(4)获得出水动力后，再经活性炭滤芯(5)去除水中的异色、异臭、异味和有机物，然后经电吸附滤芯(25)去除水中的盐分(包括硬度成分)，最后经常开电磁阀(17)流入净水箱(14)。当电导率探头(20)探测到水的电导率超过设定值时，电吸附滤芯(25)断电，同时电磁阀(17)断电关闭，从电吸附滤芯(25)中解吸出来的浓水排入污水箱(49)中。随着过程的进行，电导率探头(20)探测的电导率逐渐下降，当电导率降低到接近或等于设于泵前中间水箱(8)上的电导率探头(7)检测的电导率值时，给电吸附滤芯(25)通电，稍后给电磁阀(17)断电，开启淡水管路，使从电吸附滤芯(25)中排出的淡水进入净水箱(14)中。当净水箱(14)中的水位上升到上设定水位时，给电吸附滤芯(25)断电，同时电磁阀(17)通电关闭，将从电吸附滤芯(25)中解吸出来的浓水排入污水箱(49)中，稍后给水泵(4)断电。

当泵前中间水箱(8)中无水时，水探头(6)将检测到此无水信号，立即给水泵(4)断电停机或不得启动。当净水箱(14)中的水位降低到下设定水位时，水泵(4)启动。

当污水箱(49)中的水位上升到设定水位时，水探头(13)将探测到此高水位信号，喇叭(24)发出声音，提示用户将污水箱(49)中的水倒掉，并且污水箱(49)中的水位在设定水位之上时水泵(4)不得启动。

所述的喇叭(24)是一种警示装置，所以也可以替换成显示屏、指示灯等其它警示装置。

实施例二：本实施例电吸附除盐净水器，制成台式机型，其包括设于净水器壳体(36)中的原水箱(28)、泵前中间水箱(47)、净水箱(34)、电气控制线路板(97)和电吸附滤芯(43)；原水箱(28)的底部设有双面过滤微孔陶瓷滤芯(29)；微孔陶瓷滤芯(29)的出水进入泵前中间水箱(47)中；泵前中间水箱(47)上设有排气管(27)和电导率探头(45)，其底部设有出水管(46)，出水管(46)上设有水泵(44)；水泵(44)的出水口连通电吸附滤芯(43)的进水口；电吸附滤芯(43)的出水管路上设有电导率探头(42)和三通(30)；三通(30)后分为两路，其一路为通过常闭电磁阀(31)连通原水箱(28)的污水管路，另一路为设有常开电磁阀(32)和活性炭滤芯(39)并连通净水箱(34)的淡水管路；所述的净水箱(34)上分别设有可探测上设定水位和下设定水位的水探头(35)和(37)，其底部设有出水管(38)；出水管(38)上设有出水龙头(40)，出水龙头(40)的下方放置水杯(41)；泵前中间水箱(47)的底部设有排污管，排污管的端部设有排污阀(48)。

原水先经微孔陶瓷滤芯(29)去除水中的悬浮物，降低水的混浊度进入泵前中间水箱(47)。水泵(44)开始运行的同时，电吸附滤芯(43)通电，常开电磁阀(32)通电关闭，常闭电磁阀(31)通电开启。泵前中间水箱(47)中的水经水泵(44)获得出水动力后，再经电吸附滤芯(43)去除水中的盐分(包括硬度成分)，出水排入原水箱(28)。当电导率探头(42)探测到的电导率低于设定值时，常开电磁阀(32)断电开启，常闭电磁阀(31)断电关闭，出水再经活性炭滤芯(39)去除水中的异色、异臭、异味和有机物，最后流入净水箱(34)。当电导率探头(42)探测到水的电导率超过设定值时，电吸附滤芯(43)断电，同时常开电磁阀(32)和常闭电磁阀(31)通电使之分别呈关闭和开启状态，于是从电吸附滤芯(43)中解吸出来的浓水排入原水箱(28)中。随着过程的进行，电导率探头(42)探测的电导率逐渐下降，当电导率降低到接近或等于设于中间水箱(47)上的电导率探头(45)检测的电导率值时，给电吸附滤芯(43)通电，稍后给常开电磁阀(32)和常闭电磁阀(31)断电，使从电吸附滤芯(43)中排出的淡水进入净水箱(34)中。当净水箱(34)中的水位上升到上设定水位时，给电吸附滤芯(43)断电，同时常开电磁阀(32)和常闭电磁阀(31)通电使之分别呈关闭和开启状态，将从电吸附滤芯(43)中解吸出来的浓水排入原水箱(28)中。当泵前中间水箱(47)中无水时，水泵(44)应立即停机或不得启动。当净水箱(34)中的水位降低到下设定水位时，水泵(44)启动。

设于泵前中间水箱(47)中的电导率探头(45)，当探测到电导率非常小，几乎为零时表示无水，水泵(44)应立即停机，或不得启动；当探测到电导率较大但低于设定值时，净水器正常运行；当探测到电导率很大且高于设定值时，表示水中盐分太高，应开启排污阀(48)，将泵前中间水箱(47)中的浓水排掉。净水器就这样进行自动控制。

本实施例电吸附除盐净水器运行时排污量非常小，节约水资源。

实施例三：本实施例电吸附除盐净水器，制成立式机型，其包括设于净水器壳体(62)中的原水箱(64)、泵前中间水箱(63)、净水箱(67)、电气控制线路板(98)和电吸附滤芯(77)；原水箱(64)的底部上方和下方分别设有双面过滤微孔陶瓷滤芯(61)和活性炭滤芯(60)；原水箱(64)的上部设有进水管(78)，进水管(78)通过可控制原水箱(64)中水位的浮子阀(65)与原水箱(64)的壳体连接；泵前中间水箱(63)上设有电导率探头(59)，其底部设有出水管(58)，出水管(58)接水泵(50)的进水口；水泵(50)的出水口接电吸附滤芯(77)的进水口；电吸附滤芯(77)的出水管路上设有电导率探头(76)和三通(75)；三通(75)后分为两路，其一路为通过常闭电磁阀(51)连通污水箱(54)的污水管路，另一路为连通净水箱(67)的淡水管路(66)；污水箱(54)的上部设有电导率探头(55)，其底部设有排污管(53)，排污管(53)的端部设有管堵(52)；净水箱(67)上分别设有可探测上设定水位和下设定水位的水探头(68)和(70)，其底部设有出水管(69)连通热罐(73)；热罐(73)的底部设有排污管(57)，排污管(57)的端部设有管堵(56)；热罐(73)的顶部设有出水管(71)，出水管(71)的端部设有出水龙头(72)，出水龙头(72)的下方放置水杯(74)。

原水先经微孔陶瓷滤芯(61)去除水中的悬浮物，降低水的混浊度，再经活性炭滤芯(60)去除水中的异色、异臭、异味和有机物后进入泵前中间水箱(63)，然后通过水泵(50)获得水流动力，再经电吸附滤芯(77)去除水中的盐分(包括硬度成分)，最后经淡水管路(66)流入净水箱(67)。当电导率探头(76)探测到水的电导率超过设定值时，电吸附滤芯(77)断电，同时常闭电磁阀(51)通电开启，于是从电吸附滤芯(77)中解吸出来的浓水排入污水箱(54)中。随着过程的进行，电导率探头(76)探测的电导率逐渐下降，当电导率降低到接近或等于设于泵前中间水箱(63)上的电导率探头(59)检测的电导率值时，给电吸附滤芯(77)通电。稍后，当电导率探头(76)探测到水的电导率低于设定值时，常闭电磁阀(51)断电关闭，使从电吸附滤芯(77)中排出的淡水进入净水箱(67)中。当净水箱(67)中的水位上升到上设定水位时，水探头(68)将探测到此高水位信号，电气控制系统立即给水泵(50)断电停机，同时电吸附滤芯(77)断电。当净水箱(67)中的水位降低到下设定水位时，水探头(70)将探测到此低水位信号，电气控制系统立即给水泵(50)通电启动，同时常闭电磁阀(51)通电开启，将从电吸附滤芯(77)中解吸出来的浓水排入污水箱(54)中。稍后给电吸附滤芯(77)通电。当电导率探头(76)探测到水的电导率低于设定值时，电气控制系统将常闭电磁阀(51)断电关闭，将从电吸附滤芯(77)流出来的淡水排入净水箱(67)中。当泵前中间水箱(63)中无水时，水泵(50)应立即停机或不得启动。净水器就这样进行自动控制。

实施例四：本实施例电吸附除盐净水器，制成台式机型，其包括设于净水器壳体(84)中的净水箱(79)、PP棉滤芯(94)、活性炭滤芯(91)和电吸附滤芯(93)；PP棉滤芯(94)的进水口通过进水阀(96)接带有一定压力的水源，电吸附滤芯(93)的出水管路上设有电导率探头(82)和三通(83)；三通(83)后分为两路，其一路为通过常闭电磁阀(80)放空的污水管路，另一路为通过常开电磁阀(92)和活性炭滤芯(91)连通净水箱(79)的淡水管路；净水箱(79)上分别设有可探测上设定水位和下设定水位的水探头(86)和(87)，其底部设有出水管(88)连通出水龙头(89)；出水龙头(89)的下方放置水杯(90)。

原水先经PP棉滤芯(94)去除水中的悬浮物，降低水的混浊度，再经电吸附滤芯(93)去除水中的盐分(包括硬度成分)，最后经活性炭滤芯(91)去除水中的异色、异臭、异味和有机物后进入净水箱(79)。当电导率探头(82)探测到水的电导率超过设定值时，电吸附滤芯(93)断电，同时常闭电磁阀(80)通电开启，常开电磁阀(92)通电关闭，于是从电吸附滤芯(93)中解吸出来的浓水通过常闭电磁阀(80)放空废弃。随着过程的进行，电导率探头(82)探测的电导率逐渐下降，当电导率降低的速度接近或等于零时，说明电吸附滤芯再生完成。这时，给电吸附滤芯(93)通电，则电导率探头(82)检测的电导率逐渐下降，当降低到设定值后，常闭电磁阀(80)断电关闭，常开电磁阀(92)断电开启，使从电吸附滤芯(93)中排出的淡水进入净水箱(79)中。当净水箱(79)中的水位上升到上设定水位时，水探头(86)将探测到此高水位信号，电气控制系统立即关闭常开电磁阀(92)，开启常闭电磁阀(80)，同时给电吸附滤芯(93)断电，将从电吸附滤芯(93)中解吸出来的浓水从污水管放空废弃。稍后，待电导率探头(82)检测的电导率下降速度等于或者接近于零时，给电吸附滤芯(93)断电，关闭常闭电磁阀(80)和进水阀(96)，开启常开电磁阀(92)。当净水箱(79)中的水位降低到下设定水位时，水探头(87)将探测到此低水位信号，电气控制系统立即开启进水阀(96)接通水源，同时，开启常闭电磁阀(80)，关闭常开电磁阀(92)，并给电吸附滤芯(93)通电。当电导率探头(82)探测到水的电导率低于设定值时，电气控制系统将关闭常闭电磁阀(80)，开启常开电磁阀(92)，将从电吸附滤芯(93)中流出来的淡水排入净水箱(79)中。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1、一种电吸附除盐净水器，其特征在于：

a.包括高精度预处理滤芯、电吸附滤芯、电气控制线路板和可检测水中盐分含量的水质探头；

b.进入电吸附滤芯之前的水须先经过高精度预处理滤芯处理；

c.电吸附滤芯的出水管路中设有可检测水中盐分含量的水质探头。

2、按照权利要求1所述的电吸附除盐净水器，其特征在于：所述的高精度预处理滤芯中的过滤材料至少包括PP棉、无纺布、纤维球、微孔陶瓷和中空纤维膜其中的一种。

3、按照权利要求1所述的电吸附除盐净水器，其特征在于：所述的水质探头是电导率探头。

4、按照权利要求1所述的电吸附除盐净水器，其特征在于：净水器上设有原水箱。

5、按照权利要求4所述的电吸附除盐净水器，其特征在于：所述的原水箱底部设有滤芯。

6、按照权利要求1所述的电吸附除盐净水器，其特征在于：净水器上设有水泵和泵前中间水箱，泵前中间水箱上设有水探头或者水质探头。

7、按照权利要求1所述的电吸附除盐净水器，其特征在于：净水器上设有净水箱，净水箱上设有水探头。

8、按照权利要求1所述的电吸附除盐净水器，其特征在于：所述的电吸附滤芯的出水管路在水质探头之后分为两路，其一路为淡水管路，另一路为污水管路。

9、按照权利要求8所述的电吸附除盐净水器，其特征在于：在淡水管路上或者在污水管路上设有阀门。

10、按照权利要求1所述的电吸附除盐净水器，其特征在于：净水器上设有警示装置。

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