CN101767848A

CN101767848A - 一种无隔膜微电流电解制取功能水的方法及装置

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Publication number: CN101767848A
Application number: CN200810189290A
Authority: CN
Inventors: 肖志邦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-12-30
Filing date: 2008-12-30
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2028-12-30
Also published as: CN101767848B

Abstract

本发明涉及一种采用无隔膜微电流电解制取功能水的装置及采用该装置制取功能水的方法，该装置包括一对惰性电极，电解槽，可控电解直流电源，所述的惰性电极设置在电解槽内，所述的可控电解直流电源用于给电解槽电解水时供电。采用所述的装置制取功能水的方法包括将水流入电解槽，给电解槽的惰性电极通电，通电时间为10分钟～3小时。本发明在制取功能水的同时，还带来极好的杀菌效果。

Description

一种无隔膜微电流电解制取功能水的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种采用无隔膜微电流电解制取功能水的方法和装置。

背景技术

通过适当的手段，在特定的条件下，将外部的能量，例如机械能、磁能、电能、远红外热能等作用于普通水，改变水的分子团结构使之具有有益功能的技术，统称为功能水技术。目前普遍得到水研究科学家公认而且唯一有标准可执行的是电生功能水，也称电解水。

迄今为止所有的市售电解水机其电解槽基本结构均为有膜方式，即在两块电极板之间夹隔一层离子膜将酸槽和碱槽的水隔离开来。有膜方式的电解槽结构复杂，膜容易被污染。

发明内容

研究发现，采用惰性电极对水溶液进行电解时，在维持电解直流电流很微小的控制条件下，水溶液的PH值会逐渐升高呈弱碱性，或(及)氧化还原电位ORP值会由正值逐步降低转为负值。大量试验证明，无论是市售的桶装或瓶装纯净水、矿泉水、矿物质水、还是市供自来水(实际通过北京、上海、广州等十几个城市试验)，只要控制电解电流在3～70毫安左右，无论惰性电极形状、间距如何，直流电解供电电压的大小、波形如何，均可得到相似结果。

本发明所要解决的技术问题是提供一种无隔膜微电流电解制取功能水装置。

本发明所要解决的另一技术问题是提供无隔膜微电流电解制取功能水的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种采用无隔膜微电流电解制取功能水的装置，其特征在于：包括：一对惰性电极，用于电解水的电解槽，用于给电解槽电解水时供电的可控电解直流电源，所述的惰性电极设置在所述的电解槽内；所述的惰性电极与可控电解直流电源电连接。

所述的可控电解直流电源，采用下述变频控制的直流脉冲发生器，它包括有：

功能参数设定单元，用于设定所需的PH值；

水质检测单元，用于检测被电解水溶液的导电率；

微处理器单元，用于接收来自功能参数设定单元、电流反馈单元及水质检测单元的信号，改变扫频发生器输出的周期脉冲数，对电解过程进行智能控制；

扫频脉冲发生器，受微处理器控制，产生固定脉冲幅值的变频脉冲序列；

直流高压脉冲功率输出单元，用于将扫频脉冲发生器产生的脉冲功率放大，对电解电极组供电；

电流反馈单元，检测电解实时电流，经模拟-数字信号转换后反馈给微处理器，以实现整个电解过程中电解电流的闭环控制。

采用本电解电源设计方案的优势在于：对于各种水质，均具有一致良好的杀菌效果。例如，对于电导率趋于零的纯净水，电解供电扫频频率为4,000～120,000赫兹、峰值电平为200伏的直流脉冲列。对于电导率较高的自来水或矿泉水，电解供电在微处理器的智能控制下自动调整为扫频频率40～70,000赫兹的直流脉冲列，而峰值电平仍为200伏不变。

所述的惰性电极组为表面涂有惰性金属的钛板电极。

一种采用如上所述装置制取功能水的方法其步骤如下：

1)放水流入电解槽；

2)给电解槽的惰性电极通电；

3)通电时间为10分钟～3小时。

给惰性电极供电的直流脉冲发生器的峰值电平为200V，电流为10毫安。

本发明的优点是，在制取功能水的同时，还带来极好的杀菌效果。基于高压电场对细胞膜的电击穿作用、电解过程产生的氧化性物质(H₂O₂，O₃，羟基自由基等)对细菌的杀伤作用、对细胞代谢功能的电渗和电泳作用、电极对细胞的吸附氧化性能以及电流对细胞的作用等等综合作用，共同达到强效杀菌的目的。尤其是电化学的持续杀菌效能，表现出比臭氧和紫外线更强的杀菌能力。

附图说明

图1本发明基本结构图；

图2直流变频电解电源结构图；

图3本发明实施例具有水质调节功能的饮水机结构图；

图4本发明实施例便携式无隔膜微电流电解功能水制备器结构图；

图5本发明实施例不锈钢材质的纯电解功能水杯结构图；

图6本发明实施例非金属材质的纯电解功能水杯结构图；

图7本发明实施例非金属材质的纯电解功能水杯的电解电极俯视图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种制得功能水的装置包括一对惰性电极组11、可控电解直流电源12、电解槽13。惰性电极组11可以为铂、金、石墨、钛等，采用表面涂覆惰性金属的钛板电极。

可控电解直流电源基本要求是对于不同水质均能够提供和控制电解过程中电解电解电流在3～70毫安的微电流，推荐采用变频控制的直流脉冲发生器，其峰值电平范围是30～200伏，峰值电流范围是3～70毫安。

电解槽采用非导电材料的电解容器，本发明实际的电解制水过程中，直流电解电压等级和波形、电流密度、电解反应时间、电极材料与形状及间距、电导率不同的水、电解容器形状诸因素，均对制水效果有所影响。

如图2所示，直流变频电解电源8的功能参数设定单元1，用于设定所需的PH值。水质检测单元2，实际是一个交流电桥。当电源接通后，首先向电解槽7的电解电极组上施加一定的高频电压，根据水质的不同，例如纯净水或矿泉水，电解电极间的电导率也不同，经电桥检测放大，转变成数字信号给微处理器3。可变脉冲个数的扫频脉冲发生器4根据微处理器的指令，产生可变的每秒脉冲个数，而脉冲幅值不变。例如，对于电导率趋于零的纯净水，经微处理器智能判断，控制扫频脉冲发生器以较高的频率工作；对于电导率较高的矿泉水或自来水，则减少每秒发出的秒冲个数。直流高压脉冲功率输出单元5，将脉冲发生器产生的脉冲功率放大，经开关变压器二次隔离升压输出，为电解组件供电。随电解过程进行，H₂O→H⁺+OH^-，水中导电离子浓度增加，电解电流也趋于上升，经电流反馈(模拟/数字转换)单元6检测和反馈给微处理器3，控制减小脉冲频率，维持电解工作电流不变。在给定时间内完成一个制水周期后，自动关断电解供电输出，电路处于微功耗待机状态。

作为本发明的一个典型应用，是将本发明装置装设在饮水机内，例如，取代常规饮水机的落水座。随着用户不断取水，新水不断补充进入，电导率下降到一定值，经微处理器智能判断，系统又自动启动开始新的电解制水周期。

如图3所示，一种具有水质调节功能的饮水机，能够将偏酸性的纯净水或中性的矿泉水的桶装水水质调节成为偏碱性的饮水机。包括与桶装水出水口插接的聪明嘴31和与聪明嘴31扣合的落水座32，在所述落水座32内设置有电解组件33，该电解组件33通过穿透落水座32的导线与可控电源34连接。

所述电解组件33是一对表面涂覆惰性金属的钛板331，所述可控电源34是本发明推荐直流变频电解电源。

所述变频控制的直流脉冲发生器峰值电平是200伏，电流是10毫安。

所述具有水质调节功能的饮水机的工作方法为：

饮水机上的水源是市售桶装水，让水通过聪明嘴31流入落水座32内，打开变频控制的直流脉冲发生器，对一对表面涂覆惰性金属的钛板331通电，变频控制的直流脉冲发生器的峰值电压是200伏、电流是10毫安，通电时间为10分钟～3小时，变频控制的直流脉冲发生器自动关断，完成饮水机的落水座内及饮水机上桶装水桶内的水质一个调节周期。

实施效果：

从饮水机出水口连续取水10杯，水杯容积约150毫升，当源水为市售桶装矿泉水时，实测PH变化为8.9～7.5，ORP变化为-230毫伏～-176毫伏。

本实施例1试验样机送南京市环境中心检测站检测，源水为市售桶装纯净水。分析依据：《水和废水监测分析方法》第四版水中细菌总数的测定。向市售桶装纯净水内细菌加标至1.3×105个/ml，电解1小时后从饮水机取水，测试细菌总数为28个，灭菌率99.98％。

实施例2

一种便携式无隔膜微电流电解功能水制备器，结构如图4所示，包括惰性电解极板组41，稳流电解电源42，非导电材料的电解容器43。电解容器形状任意。所述的惰性电解极板组41插入到所述电解容器43中，所述的惰性电解极板组41和稳流电解电源42电连接。

所述的惰性电解极板组41为铂、金、石墨、钛等材料的极板组，这里选取为表面涂覆惰性金属的钛板，单块电极板面积为80mm×100mm＝8000mm2，极板等间距4毫米。

稳流电解电源42采用可控电解直流电源，对于不同水质均能够提供和控制电解过程中电解电解电流在3～70毫安之间某给定值稳定不变。

电解槽43为市售塑料饭盒的盛水容器，水量1.2升。

实施效果

分别在北京丰台区(TDS＝290mg/L)、天津(TDS＝396mg/L)、山东淄博(TDS＝1710mg/L)、上海(TDS＝562mg/L)、武汉(TDS＝240mg/L)、深圳南山区(TDS＝103mg/L)、南京(TDS＝220mg/L)、广东台山(TDS＝51mg/L)等地取自来水电解试验，其中TDS为电导率，在维持电解电流10毫安不变的条件下，电解时间20分钟～1小时不等，测量电解水的PH均达到8.5以上、氧化还原电位ORP均低于-100毫伏。

实施例3

一种不锈钢材质的纯电解功能水杯，结构如图5所示，包括上杯盖51，与上杯盖51扣合的杯体55，固设于上杯盖51内的惰性内电极54以及与惰性内电极54连接的电解电源组件53；所述的上杯盖51内壁嵌有塑料内衬52，上杯盖51的塑料内衬52腔内设有电解电源组件53，所述的内电极54与水接触表面镀钛或铂。

实施效果

取源水为RO膜反渗透纯水机水，TDS＝3mg/L，PH＝6.5，ORP＝278毫伏。注入杯内水容积为400毫升，电解电流维持在7毫安。连续电解30分钟后测量，PH＝7.6，ORP＝-83毫伏。

取源水为南京市供自来水，TDS＝211mg/L，PH＝7.62，ORP＝439毫伏。注入杯内水容积为400毫升，电解电流维持在20毫安。电解时间30分钟，期间每隔10分钟断电测量，结果见下表1：

表1

实施例4

一种非金属材质的纯电解功能水杯，其结构如图6所示，包括杯盖61，与杯盖相扣合的杯体62，杯体62中设有一对电解电极63，与一对电解电极63相连的有电解稳流电源64。如图7所示为电解电极的俯视图。

实施效果

取源水为市售康师傅瓶装水，TDS＝11mg/L，PH＝5.8，ORP＝402毫伏。注入杯内水容积为400毫升，电解电流维持在10毫安。连续电解30分钟后测量，PH＝7.1，ORP＝-135毫伏。

取源水为市售农夫山泉瓶装水，TDS＝82mg/L，PH＝7.17，ORP＝355毫伏。注入杯内水容积为400毫升，电解电流维持在30毫安。电解时间30分钟，期间每隔10分钟断电测量，结果见下表2：

表2

本发明一种无隔膜微电流电解制取功能水方法及装置，由于结构简单，使用方便，有着极其广泛的应用。例如可用于桶装水、瓶装水生产线中作为水质调节、杀菌工艺环节，或制成便携式无隔膜微电流电解功能水杯，等等。所述的实施例及图，只是本发明较好的实施效果，并不是只局限于本发明，凡是与本发明的结构、装置、特征等近似、雷同者，均应属于本发明专利保护的范围。

Claims

1.一种无隔膜微电流电解制取功能水的装置，其特征在于：包括：一对惰性电极，用于电解水的电解槽，用于给电解槽电解水时供电的电流可控电解直流电源，所述的惰性电极设置在所述的电解槽内；所述的惰性电极与可控电解直流电源电连接。

2.如权利要求1所述的一种无隔膜微电流电解制取功能水的装置，其特征在于：所述的可控电解直流电源为变频控制的直流脉冲发生器，包括有：

3.如权利要求2所述的一种无隔膜微电流电解制取功能水的装置，其特征在于：所述的可控电解直流电源为变频控制的直流脉冲发生器还包括有：

功能参数设定单元，用于设定所需的PH值；

水质检测单元，用于检测被电解水溶液的导电率。

4.如权利要求1所述的一种无隔膜微电流电解制取功能水的装置，其特征在于：所述的惰性电极组为表面涂有惰性金属的钛板电极。

5.一种采用如权利要求1所述的装置制取功能水的方法：其特征在于：

1)放水流入电解槽；

2)给电解槽的惰性电极通电；所述的直流脉冲发生器的峰值电平为200V，电流为10毫安；

3)通电时间为10分钟～3小时。