CN103767465B - 净化水杯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种净化水杯，属于电化学与膜过滤水处理技术领域。该水杯包括设有阴电极和阳电极的内胆和电源，阳电极设置于内胆内底部，阳电极和阴电极分别连接电源的正负极，内胆内的阳电极附近设有沿水流方向过滤精度由低到高的至少二级过滤层，过滤层具有导电性并位于所述阴电极和阳电极之间。该水杯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

净化水杯
技术领域
本发明涉及一种对生活饮水进行净化的装置，属于水处理技术领域。
背景技术
通常认为将自来水烧开饮用是保证饮水安全的最简单办法。其实，自来水煮沸喝并不代表安全，因为水煮沸并不能“杀死”重金属、砷化物、氰化物、亚硝酸盐、有机污染物（比如农药、杀虫剂、合成洗涤剂等有害物质），自来水中残留的余氯会与源水中的腐植酸、富里酸等反应生成三卤甲烷、卤乙酸等有毒致癌物，加热过程则会加速其生成。
目前已公示专利技术的电解制水杯均为无隔离膜结构，如专利号ZL201020582802.5的一种还原水无隔膜电解水杯，通过采用活性碳阳极和金属阴极对，利用活性碳阳极的强效吸附作用，产生对水电解时氧化还原反应总体平衡下的局部不平衡，来制取得到所需还原水。其优点为对水质净化效果极佳，缺点是纳米陶瓷（采用中间相工艺烧结的高比表面积活性碳块）对生产工艺要求高，且对于高硬度自来水，制水后pH可能超过8.5。再如专利号ZL201120509347.0的一种制取富含负氢离子水的无隔膜电解制水杯，采取钛基材惰性阳极构件和杯体的底板内壁设置一个δ范围是5mm≥δ＞0的间隙，其制水机理是利用在微小电流下对水电解时传质反应滞后于电化学反应的差异，该电解制水杯的优点是避免了制水后pH可能超过8.5，缺点则是对水的净化效果不如前一种。上述两种电解制水杯的的共性问题是制水功耗比较高。
发明内容
本发明解决的技术问题是：提出一种能够进行水质深度净化的水杯。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种净化水杯，包括设有阴电极和阳电极的内胆和电源，所述阳电极设置于内胆内底部，所述阳电极和阴电极分别连接电源的正负极，所述内胆内的阳电极附近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。
本发明基于上述具有导电性过滤层的存在，阳极与阴极吸收和释放电子的电化学反应仍可正常进行，而对水电解阴极析氢、尤其是阳极析氧的传质过程却受隔离膜的影响大大滞后于电化学反应，处于阴极区域的氢离子在聚合为氢气逸出之前之前有机会获得更多的电子，形成负氢离子，而使制水的氧化还原电位下降。与此对应地，电解供电电源所需提供的电能反而减少。
本发明净化水杯的有益效果是：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。
上述本发明技术方案的完善是：
1）所述内胆内底部阳电极上面设有多孔疏水板；
2）所述内胆作为阴电极。
3）所述阴电极环绕所述内胆内壁。
4）所述阳电极是钛板喷涂铂族氧化物的惰性电极，所述内胆采用不锈钢板制成。
5）所述过滤层是活性碳纤维滤膜和超滤膜构成的二级过滤层；所述活性碳纤维滤膜采用两层活性炭纤维布叠加，厚度3毫米；所述超滤膜采用两片聚砜超滤膜叠加，支撑面在外，标称过滤精度0.02微米，极限耐热温度180oC。
6）所述过滤层由底部开孔的塑胶防水密封罩固定，所述塑胶防水密封罩底部开孔。
7）所述过滤层是活性碳纤维滤膜、超滤膜和竹炭构成的三级过滤层；所述竹炭涂覆于所述活性碳纤维滤膜与超滤膜的结合面处，厚度2毫米，并经纳米活化及均匀中孔改性处理，细度是60～80目。
8）所述内胆的顶部设有灌水口和倒水口.
9）所述电源是24V非对称交变脉冲电解电源。采用非对称交变脉冲电源的供电方式，改善了电极的工作条件，并大幅度降低电解功率损耗。
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，而且必然封盖内胆内全部水流的通路或者说过滤层成为内胆内全部水流的通路（即内胆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净化水杯作进一步说明。
图1是本发明实施例一的净化水杯的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的净化水杯参见图1，包括顶部设有灌水口和倒水口的内胆1和电源4，内胆1采用由不锈钢制成，并且直接作为阴电极，电源4采用24V非对称交变脉冲电解电源。
内胆1内底部设有阳电极2，在阳电极2上面设有多孔疏水板5。阳电极是钛板喷涂铂族氧化物的惰性电极，阳电极2和内胆1（即阴电极）分别连接电源4的正负极。
内胆1内的阳电极2附近设有沿水流方向过滤精度由低到高的具有导电性的二级过滤层，分别是活性碳纤维滤膜3-1和超滤膜3-2。二级过滤层由塑胶防水密封罩6固定，塑胶防水密封罩6底部开孔。
活性碳纤维滤膜3-1采用活性炭纤维布，厚度3毫米，两层叠加；超滤膜3-2采用聚砜超滤膜，标称过滤精度0.02微米，极限耐热温度180oC，采用双片叠加，支撑面在外。
使用中，内胆1内底部的水通过多孔疏水板5后再经过阳电极2，最后通过活性碳纤维滤膜3-1和超滤膜3-2的二级过滤层持续循环经过电解和过滤，从而得到深度净化。本实施例净化水杯与背景技术中的二种现有电解水杯分别测试结果如下表1
表1
从表1中可以看出，本实施例净化水杯相对现有二种电解水杯具有显著进步。
实施例二
本实施例净化水杯水杯与实施例一基本相同，所不同的是：1）内胆1不直接作为阴电极，而是在内胆1内单独设置环绕内胆1内壁的阴电极；2）在活性碳纤维滤膜3-1与超滤膜3-2的结合面处涂覆2毫米厚度经纳米活化及均匀中孔改性处理的竹炭作为第三级过滤层，竹炭细度约60～80目。
本发明的净化水杯水杯不局限于上述实施例所述的具体技术方案，比如：1）过滤层也可以由二层变为四层或N层；2）多孔疏水板5也可以去掉；2）灌水口和倒水口也可以设在内胆1的其他位置；等等。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 (9)

1.一种净化水杯，其特征在于：包括设有阴电极和阳电极的内胆和电源，所述阳电极设置于内胆内底部，所述阳电极和阴电极分别连接电源的正负极，所述内胆内的阳电极附近设有沿水流方向过滤精度由低到高的二级过滤膜，所述过滤膜由活性碳纤维滤膜和超滤膜构成；所述过滤膜具有导电性并位于所述阴电极和阳电极之间。
2.根据权利要求1所述净化水杯，其特征在于：所述内胆内底部阳电极上面设有多孔疏水板。
3.根据权利要求1或2所述净化水杯，其特征在于：所述内胆作为阴电极。
4.根据权利要求1或2所述净化水杯，其特征在于：所述阴电极环绕所述内胆内壁。
5.根据权利要求1或2所述净化水杯，其特征在于：所述阳电极是钛板喷涂铂族氧化物的惰性电极，所述内胆采用不锈钢板制成。
6.根据权利要求1或2所述净化水杯，其特征在于：所述过滤膜由底部开孔的塑胶防水密封罩固定，所述塑胶防水密封罩底部开孔。
7.根据权利要求1或2所述净化水杯，其特征在于：所述活性碳纤维滤膜采用两层活性炭纤维布叠加，厚度3毫米；所述超滤膜采用两片聚砜超滤膜叠加，支撑面在外，标称过滤精度0.02微米，极限耐热温度180℃。
8.根据权利要求1或2所述净化水杯，其特征在于：所述内胆的顶部设有灌水口和倒水口。
9.根据权利要求1或2所述净化水杯，其特征在于：所述电源是24V非对称交变脉冲电解电源。
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