CN103723871A

CN103723871A - 厨房净水器

Info

Publication number: CN103723871A
Application number: CN201310711706.4A
Authority: CN
Inventors: 肖英
Original assignee: Individual
Current assignee: Dalian Shuangdi Innovative Technology Research Institute Co ltd
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2033-12-20
Also published as: CN103723868A; CN103723868B; CN203683287U; CN203683180U; CN203676743U; CN103720347B; CN103721886B; CN103767465B; CN103720347A; CN203683288U; CN203683286U; CN203676843U; CN103721886A; CN103723870A; CN103767465A; CN103723869A; CN203683289U; CN103723796B; CN103723870B; CN203678595U

Abstract

本发明涉及一种厨房净水器，包括内设有至少二对阴电极和阳电极的封闭平板状壳体和电源，阳电极和阴电极分别连接电源的正负极；壳体内靠近进水口处设置一个阳电极，壳体内靠近出水口处设置一个阴电极，进水口与出水口之间设有沿水流方向过滤精度由低到高的至少二级导电性过滤层，过滤层位于阴电极和阳电极之间；进水口处阳电极与配对该阳电极的阴电极之间设有带透水孔的离子隔离膜；过滤层的一级设于进水口处阳电极与离子隔离膜之间，其余过滤层设于配对进水口处阳电极的阴电极与出水口处阴电极之间。该净水器将电化学水处理与过滤集成，构成电化学处理与过滤处理密不可分协同作用的有机整体，实现对源水的深度净化。

Description

厨房净水器

技术领域

本发明涉及一种对生活用水（如厨房内的用水）进行净化的装置，属于水处理技术领域。

背景技术

随着自来水受污染的状况日趋严重，人类关于自身健康的问题也日益关注。在日常生活中，家庭供水中的微污染物质一般通过三种渠道进入人体：饮用、呼吸和皮肤吸收。

厨房用水量虽仅占家庭用水总量的10%～15%，但却是家庭水处理设备的主要应用场所。厨房用水大致可细为：1）沏茶用水、直饮饮水；2）煮饭煲汤烹饪用水；3）果蔬清洗用水；4）餐具清洗与消毒用水；5）厨具灶台等清洁用水；厨房用水还有分时段间歇用水的特点，用水高峰主要集中在早中晚餐前后。

市场现有净水器的典型工艺结构为：①前处理（PP棉、陶瓷、不锈钢滤网等，主要用于去除源水中的悬浮颗粒、胶体物质）→②中间处理（均采用颗粒碳-烧结碳，用于除异味、降低色度、吸附余氯、阻隔大分子有机物并吸附小分子有机物、吸附去除重金属离子和除菌等等）→③膜过滤（过滤精度0.1～0.01微米的超滤膜，用于滤除水中所有的悬浮物、胶体、微生物与病毒、以及部分大分子有机物；过滤精度为纳米的纳滤膜，主要用于脱除三卤甲烷中间体、异味、色度、农药、合成洗涤剂、可溶性有机物、Ca等硬度成分及蒸发残留物质；反渗透膜）→④后处理（载银活性炭等，主要为改善口感、抑菌等）。上述现有净水器的工艺结构存在的问题有：

1、前处理尤其是中间环节—活性碳，起到承上启下的重要作用，却又极易受细菌污染等过早饱和失效，需要专业人士定期上门服务频繁更换，同时也增加了接头漏水的概率。

2、由于前级预处理不能有效工作，大大加重了后级超滤（纳滤、反渗透）处理单元的负荷，以至其设计容量不得不加大，整机成本也相应增加。

3、因前、中、后各级处理工作的负荷分配不合理，需频繁更换前级滤芯，导致现有净水器均为多级组装结构，无法集成到一个反应器中，性能价格比极低，同时还导致后级膜过滤单元提前破损失效，整机寿命短，这也是净水器不能真正成为家电商品的另一原因。

电化学水处理方法是以电化学电解过程的氧化还原反应基本原理为基础，利用电极反应及其相关过程，通过直接和间接的氧化还原、凝聚絮凝、吸附降解和协同转化等综合作用，对水中有机物、重金属、硝酸盐、胶体颗粒物、细菌、色度、嗅味等污染物具有优良的去除效果。但是，电化学水处理技术迄今难以应用到生活饮用水净化处理器中。这是因为，对于生活用净水器来说，水中污染物在净水器中停留接触时间仅仅是秒数量级，由于接触时间太短，因此根本来不及充分反应。目前较广泛应用的KDF（微生物抑制装置）水处理技术，算是电化学在生活用水净化处理器中一种比较好的尝试。但是KDF的比表面积不大，且价格较贵，通常是与活性碳组合使用；而且，KDF的自发原电池电位差太低，氧化还原效果不足。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提出一种长使用寿命（不少于三年）、免滤芯更换的厨房用水净化装置。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种厨房净水器，包括设有进水口和出水口的封闭平板状壳体和电源，所述壳体内设有至少二对的阴电极和阳电极，所述阳电极和阴电极分别连接电源的正负极；所述壳体内靠近进水口处设置一个阳电极，所述壳体内靠近出水口处设置一个阴电极，所述壳体内的进水口与出水口之间设有沿水流方向过滤精度由低到高的至少二级过滤层，所述过滤层具有导电性并位于所述阴电极和阳电极之间；所述进水口处的阳电极与配对该阳电极的阴电极之间设有离子隔离膜；所述过滤层的一级设于所述进水口处的阳电极与所述离子隔离膜之间，其余过滤层设于配对所述进水口处阳电极的阴电极与所述出水口处的阴电极之间；所述离子隔离膜的一端开有第一透水孔。

本发明厨房净水器的有益效果是：通过将电化学水处理工艺与过滤工艺集成，构成电化学处理与过滤处理密不可分协同作用高效处理的有机整体，在反应器内电极电场间沿水过滤方向，通过兼具电化学与物理过滤双重作用的导电过滤层组合，反应池内的电化学反应过程划分成若干个不同的反应区域，各级过滤层由于在其两侧产生电压降而使其两侧形成正、负极；工作负荷趋于平衡，将水中污染物分质过滤逐级去除，实现对源水的深度净化。

本发明的发明人在实践中进一步发现，如果进水口处的阳电极采用由可析出离子的金属材料制成，则会在进水口处的水中形成絮凝，从而增强水质净化效果。为此，作为对本发明的净水器的进一步改进是：所述壳体内靠近进水口处的阳电极采用由可析出离子的金属材料制成的阳电极。

本发明的发明人在实践中更进一步发现，若使源水进入本发明装置前后产生微涡旋紊流，可以显著改善对源水的净化和活化效果。为此，作为对本发明的净水器的更进一步改进是：所述进水口处的阳电极上开有使进水产生涡旋的第二透水孔。

上述本发明技术方案的完善如下：

1、所述壳体进水口处的阳电极是由铝或铁制成的阳电极，所述阴电极是采用钛或不锈钢制成的阴电极。

2、所述壳体进水口处的阳电极是多层折板彼此间隔平行的迷宫框结构。

3、所述阴电极和阳电极是二对，按水流方向依次分别是第一阳电极、第一阴电极、第二阳电极和第二阴电极；所述过滤层是五级过滤层，第一级过滤层是填充于进水口处阳电极与离子隔离膜之间的由多种合金烧结而成的多功能复合净水滤料，中间三级过滤层是依次设于第一阴电极与第二阳电极之间的电改性平面微滤膜、活性炭纤维滤布垫层和电改性平面超滤膜，最后一级过滤层是设于第二阳电极与第二阴电极之间的电改性低压反渗透平面膜，所述电改性低压反渗透平面膜采用物理或化学方法在反渗透平面膜支撑面侧附着导电层。

4、所述第二透水孔的直径大小不等。

5、所述离子隔离膜与第一阴电极之间的间隙形成第一过水通道，所述第一过水通道处的壳体上还开设有第一副出水口。

6、所述第二阳电极和最后一级过滤层之间形成第二过水通道，所述第二过水通道处的壳体上还开设有第二副出水口。

特注：上述本发明技术方案中提到的过滤层既然称为过滤层，则必然是透水性的，而且必然封盖壳体内全部水流的通路或者说过滤层成为壳体内全部水流的通路（即壳体内全部水流都应通过过滤层）。

附图说明

下面结合附图对本发明的厨房净水器作进一步说明。

图1是本发明实施例一的厨房净水器的主视结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的厨房净水器参见图1和图2，包括设有进水口8和出水口9的封闭平板状壳体1和电源，壳体1采用玻璃钢或塑料封装，电源分为第一电解电源4-1和第二电解电源4-2，壳体1内设有二对的阴电极和阳电极。壳体1内靠近进水口8处设置第一阳电极2-2，第一阳电极2-2由铝或铸铁等金属材料制成的多层折板彼此间隔平行的迷宫框结构，在壳体1注塑成型时压入。与第一阳电极2-2配对的第一阴电极2-1采用304号不锈钢制成。壳体1内靠近出水口9处设置采用304号不锈钢制成的第二阴电极2-3，与第二阴电极2-3配对的第二阳电极2-4采用导电碳纤维编织成网状。在第一阳电极2-2和第一阴电极2-1之间设有布满壳体1内与水流方向垂直横截面的离子隔离膜3，离子隔离膜3的一端开有第一透水孔。第一阳电极2-2和第一阴电极2-1分别连接第一电解电源4-1的正负极；第二阳电极2-4和第二阴电极2-3分别连接第二电解电源4-2的正负极。

壳体1内的进水口8与出水口9之间设有沿水流方向过滤精度由低到高的具有导电性的五级过滤层，五级过滤层布满壳体1内与水流方向垂直的横截面，从而成为壳体1内全部水流的通路使壳体1内全部水流都从这五级过滤层通过。

五级过滤层的第一级是填充于第一阳电极2-2与离子隔离膜3之间的多功能复合净水滤料3-1（采用多种合金烧结而成，粒径30～80目，堆积容重0.5-0.6g/cm³，比表面积≥900㎡/g，碘吸附值≧800mg/g，亚甲蓝吸附值≧120mg/g）；离子隔离膜3覆盖在多功能复合净水滤料上面。

五级过滤层的中间三级过滤层是依次设于第一阴电极2-1与第二阳电极2-4之间，这三级过滤层分别是电改性平面微滤膜3-2、活性炭纤维滤布垫层3-3和电改性平面超滤膜3-4。

五级过滤层的最后一级过滤层是设于第二阳电极2-4与第二阴电极2-3之间的电改性低压反渗透平面膜3-5（采用物理或化学方法在反渗透平面膜支撑面侧附着厚度在0.05～100微米的导电层）。

离子隔离膜3与第一阴电极2-1之间的间隙形成（留有）第一过水通道，在第一过水通道处的壳体1上还开设有第一副出水口5。

第二阳电极2-4和最后一级过滤层（电改性低压反渗透平面膜）之间，形成（留有）第二过水通道，在第二过水通道处的壳体1上还开设有第二副出水口6。

本实施例的厨房净水器具体使用情况和分析如下：

1）市供自来水源水从进水口8进入，由于离子隔离膜的阻水隔离作用，壳体1内在离子隔离膜3两侧的区域就构成了阳极区和阴极区。源水在阳极区内的第一阳电极2-2的迷宫内沿“之字形”曲线流动，源水中的悬浮物、残留余氯，细菌、微生物等，在第一阳电极2-2的直接氧化与间接氧化作用以及多功能复合净水滤料3-1的协同作用下被充分去除。源水中的有机物也得到不同程度的降解。适当调整第一电解电源的供电参数，可使第一阳电极2-2金属离子析出形成一定的电絮凝作用，源水中的金属化合物乃至钙镁离子也随水中悬浮物絮凝沉淀，被吸附在多功能复合净水滤料3-1中。然后经过初级净化的水穿过离子隔离膜3一端的透水孔进入阴极区，并经过第一阴电极2-1进入由电改性平面微滤膜3-2、活性炭纤维滤布垫层3-3和电改性平面超滤膜3-4组合的三级过滤层组件。最后经过中级净化的水穿过最后一级过滤层（电改性低压反渗透平面膜3-5）和第二阴电极2-3，从出水口9处得到低电导率的优质净化水。

2）上述水流动中，还可以在第一副出水口5得到PH大于9的碱性还原水，且具有很好的溶解力和小分子团簇特性，用于清洗瓜果蔬菜，对于降解瓜果蔬菜中的残留农药及有害金属离子，具有极好的效果。该原理样机出水经送专业机构检验，将农药毒死蜱、乐果、西维因、仲丁威、氯氰菊酯和氰戊菊酯等6种农药，分别于本发明装置出水3和市供自来水按同等比例加标混合作对比试验，不同时间取水样测定农药含量，测定结果分别见下表1、表2：

表1 不同时间取“农药降解水”样中农药含量（μg/mL）

取样时间	乐果	毒死蜱	西维因	仲丁威	氯氰菊酯	氰戊菊酯
							0h	2.15	2.36	1.56	1.98	1.57	1.42
0.5h	0.81	1.65	0.35	1.02	1.54	1.32
							1h	0.34	1.32	0.24	0.33	1.32	1.02
2h	0.14	0.96	0.23	0.32	1.16	0.84

表2 不同时间取自来水样中农药含量（μg/mL）

取样时间	乐果	毒死蜱	西维因	仲丁威	氯氰菊酯	氰戊菊酯
							0h	2.03	2.03	1.75	2.35	1.4	1.55
0.5h	1.75	1.95	1.55	2.14	1.38	1.34
							1h	1.53	1.87	1.23	1.99	1.25	1.28
2h	1.52	1.56	1.18	1.83	1.12	1.23

此外，第一副出水口5的出水还可以用于餐具洗涤，可减少洗洁精的用量，并可减少表面活性剂在餐具上的残留。

2）上述水流动中，还可以在第二副出水口6得到深度净化且氧化还原电位较低的洁净健康饮用水，可作为煮饭煲汤烹饪用水。

3）实践证明，迄今为止只允许水透过，其他物质不能透过的反渗透膜并不存在。国际优质饮用水都将TDS（矿物盐含量）作为水质感官舒适性的一项重要指标。按照传统理论，反渗透膜（RO膜）必须保持一定的纯水/浓水比，否则进水侧TDS将大大增加，反渗透膜将严重阻塞。在本实施例厨房净水器中，源水经过多级的深度净化，层层分质过滤，到达最后电改性低压反渗透平面膜3-5进水侧的污染物已经基本去除殆尽，残留的无机离子主要是钙镁离子。由于第二阳电极2-4对钙镁离子的排斥作用，以及第一阴电极2-1对钙镁离子的吸附作用，排斥和吸附协同作用，大大减轻了钙镁离子在电改性低压反渗透平面膜3-5膜面的沉淀堆积。

本发明人对国内不同地区市供自来水源水，在无浓水排放的情况下，RO膜进水侧与出水侧产品水的溶解性总固体（TDS）进行了大量测试，结果如下表3所示：

表3

源水TDS（mg/L）	进水侧水TDS（mg/L）	出水侧水TDS（mg/L）
			≤150	≤900	≤25
150-200	900-1200	25-33
			200-400	1200-2400	33-66
400-600	2400-3600	66-100
			600-800	3600-4800	100-133
800-1000	4800-6000	133-166

由上表可见，RO膜（电改性低压反渗透平面膜3-5）即使工作在无浓水排放状态，其出水侧的TDS均维持在国内外专家推荐的范围。RO膜进水侧的TDS虽然过高，但并非直接饮用，而且总量有限。由于是厨房用净水器，伴随着每天三顿饭期间第二副出水口6的用水，已将浓水及时排出而不会累积。本实施例净水器历经一年多的考核，出水口9出水的TDS始终保持稳定没有显著升高，说明RO膜始终维持在良好的初始状态。

为了更加有效的对RO膜（电改性低压反渗透平面膜3-5）进行保护，本实施例净水器在使用第二副出水口6开启时，可用优质净水从出水口9向RO膜的进水侧反冲洗，可确保RO膜长期可靠工作。

本实施例净水器采用电改性低压反渗透平面膜3-5，仅依靠自来水压在家庭三顿饭间歇期间制水，不仅真正实现了“无废水，而且废弃了传统的加压泵、低压开关等常规部件，使得装置既精简可靠又节能环保。

实施例二

本实施例净水器与实施例一基本相同，所不同的是：在第一阳电极2-2上开有使进水产生涡旋的直径大小不等的第二透水孔。

本发明的厨房净水器不局限于上述实施例所述的具体技术方案，比如：1）过滤层也可以由五层变为二层、三层、四层或N层；2）第一阳电极2-2上的第二透水孔也可以是等径均匀孔。凡采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种厨房净水器，其特征在于：包括设有进水口和出水口的封闭平板状壳体和电源，所述壳体内设有至少二对的阴电极和阳电极，所述阳电极和阴电极分别连接电源的正负极；所述壳体内靠近进水口处设置一个阳电极，所述壳体内靠近出水口处设置一个阴电极，所述壳体内的进水口与出水口之间设有沿水流方向过滤精度由低到高的至少二级过滤层，所述过滤层具有导电性并位于所述阴电极和阳电极之间；所述进水口处的阳电极与配对该阳电极的阴电极之间设有离子隔离膜；所述过滤层的一级设于所述进水口处的阳电极与所述离子隔离膜之间，其余过滤层设于配对所述进水口处阳电极的阴电极与所述出水口处的阴电极之间；所述离子隔离膜的一端开有第一透水孔。

2.根据权利要求1所述厨房净水器，其特征在于：所述壳体内靠近进水口处的阳电极是由可析出离子的金属材料制成的阳电极。

3.根据权利要求2所述厨房净水器，其特征在于：所述进水口处的阳电极上开有使进水产生涡旋的第二透水孔。

4.根据权利要求2所述厨房净水器，其特征在于：所述壳体进水口处的阳电极是由铝或铁制成的阳电极，所述阴电极是采用钛或不锈钢制成的阴电极。

5.根据权利要求1-4之任一所述厨房净水器，其特征在于：所述壳体进水口处的阳电极是多层折板彼此间隔平行的迷宫框结构。

6.根据权利要求5所述厨房净水器，其特征在于：所述阴电极和阳电极是二对，按水流方向依次分别是第一阳电极、第一阴电极、第二阳电极和第二阴电极；所述过滤层是五级过滤层，第一级过滤层是填充于进水口处阳电极与离子隔离膜之间的由多种合金烧结而成的多功能复合净水滤料，中间三级过滤层是依次设于第一阴电极与第二阳电极之间的电改性平面微滤膜、活性炭纤维滤布垫层和电改性平面超滤膜，最后一级过滤层是设于第二阳电极与第二阴电极之间的电改性低压反渗透平面膜，所述电改性低压反渗透平面膜采用物理或化学方法在反渗透平面膜支撑面侧附着导电层。

7.根据权利要求3所述厨房净水器，其特征在于：所述第二透水孔的直径大小不等。

8.根据权利要求6所述厨房净水器，其特征在于：所述离子隔离膜与第一阴电极之间的间隙形成第一过水通道，所述第一过水通道处的壳体上还开设有第一副出水口。

9.根据权利要求6所述厨房净水器，其特征在于：所述第二阳电极和最后一级过滤层之间形成第二过水通道，所述第二过水通道处的壳体上还开设有第二副出水口。

10.根据权利要求6所述厨房净水器，其特征在于：所述第二阳电极采用导电碳纤维编织成网状。