CN1092606C - 可除氯、水银重金属的水电解装置 - Google Patents

Abstract

一种可除氯、水银重金属的水电解装置，特别是指在圆形容体内设有多数同心状态的负、正极电极及隔膜，而由底部十字分流盘相对供应碱、酸性水溶液予以电解后；由顶部的十字分离盖予以分别收集，其中十字分流盘顶面具有供电极固置的尖笋结构；而底面呈十字分槽结构以分设呈两侧入水槽、废水槽而对应电极且交错的孔，而同一侧的入水槽、废水槽之间是经由孔及阻隔片的对立而供水溶液循环对流，使电解水是由下往上的电解过程产生而排除氯气，且使沉积物可以因十字分流盘的设置而收集。

Description

可除氯、水银重金属的水电解装置

技术领域

本发明涉及一种水处理装置，更确切地说，涉及一种可除氯、水银重金属的水电解装置。

背景技术

水是维持生命的三大要素之一，而在当今社会，由于环境污染日益严重而对水质的要求日渐提升，所以，目前有许多制造高品质水的技术产生，其中以电解的方式由于可将水予以酸、碱分离而且保持矿物质涵盖其中，因此其所获得的水较一般纯水有更高的饮用价值，藉以可补充人体电解质的所需而改善体质。但是，现在的水电解装置局限于现有技术的延用，所以其设计不仅无法达到电解水功能及效率，甚至往往在电解水时因为含有重金属或因化合物被解离而产生有机物及无机物，如果缺乏善加处理的程序便极易成为有毒电解水，例如在食盐水(Na+Cl-)状态时虽然无毒；但是因电解过程会使氯化钠解离而使钠离子放电还原，令氯离子放电成为氯气，再者；在农业及工业污染或废电池的影响下，由于水银离子、铅离子等有机物是带有正电的，其在放电后因还原为水银、铅不溶于水而且比重大于水，所以将会往下沉在负极环境中，若再供应人体长期饮用下，不仅无法为人体所吸收(不溶于水的有机物是不被人体所吸收)，反而更容易造成身体的危害。再者；由于大部分的水电解装置都是由上而下地电解设计(即入口在上、出口在下)，而在电解过程中所沉积的有害物质便极易随着使用者取用而顺势流出；另外，在电解过程中所产生的废气由于比重远较水轻，所以必然会因向上流动的过程及不能排出的设计而再度溶合于水中，因此所能获得的水仍是不够纯净，相反地，由于隔膜是呈多孔性设计，所以无法完全将酸、碱性水溶液予以隔离。

发明内容

本发明的目的是提供一种可除氯、水银重金属的水电解装置，藉由本发明呈由下而上的电解设计(在清洗时则是由上、下一起进水而往下排水)，以及在十字分流盘中可将水溶液进行循环对流的结构组成，将可在实施后提供使用者更纯净的酸水、碳水，并防止氯气溶于水及水银等有机物随水流取出。

本发明是这样实现的：

由容体1、中心柱2、十字分离盖3、十字分流盘4、电极5、隔膜6、垫套7、顶盖板8及底盖板9所组成，十字分离盖3、十字分流盘4以上下对应方式经由垫套7而将若干圆型电极5、隔膜6以环绕中心柱2成同心而交错状态设置于容体1内，顶盖板8、底盖板9分别置设在十字分离盖3、十字分流盘4上，使得碱、酸性水溶液分别经由底盖板9的负、正极入水管91，92对应负、正极电极5而导入，将电解生成的高纯度碱、酸性水溶液由上方顶盖板8的负、正极排出管81，82所接设的开闭元件87而排出，其特征在于：隔膜6是以冲床板轧成圆型预留上、下端不冲孔为骨架，再复盖纺织网后在轴向分别涂复有一纵向的氟化物或磺酸成为正离子隔膜61、涂复有一纵向的羧酸成为负离子隔膜62成交错状所组成的负、正离子隔膜，可只供离子交换而阻绝水溶液相通。

其中十字分离盖3在内侧端面设有容孔31供中心柱2穿置固定，且在容孔31外环设有若干圈不等半径而同心状态的尖笋34供电极5、隔膜6卡固，该两半部尖笋32间分别具有相互交错而间隔的孔33，以对应外侧端面十字分槽34所成的四区间；形成负、正极导电区35，36以及负、正极排出区37，38，可由两侧负、正极导电区35，36相对电极5而交错的孔33供电线51接设该侧的电极5成并联状态，而再以环氧树脂形成密封。

其中十字分流盘4在内侧端面设有容孔41供中心柱2底端穿置固定，且在容孔41外环设有相对分离盖3的尖笋42供电极5、隔膜6固定及孔43，藉以对应外侧端面十字分槽44所形成的四区间；形成负、正极入水槽45，46及负正极废水槽47，48，其中在入水槽侧设有阻隔片40对应十字分槽44上的孔401。藉以相连通该侧的废水槽，可使水溶液由入水槽输入容体1内且吸引废水槽的水溶液，使得废水槽相对容体1而吸入水溶液，形成入水槽、容体1与废水槽之间具有一股循环对流功能，使比重较大的杂质顺势流入回流槽而聚集。

其中垫套7为对应供十字分离盖3、十字分流盘4的尖笋32，42凸设出的弹性垫体。

其中顶盖板8为对应固置于十字分离盖3的圆盖体，其上凸伸有负、正极排出区37，38，而该负、正极通气管83，84经由液面控制器95控制负、正极入水管91，92的水流量，再以一管路98接固三通状态的流路切换阀86以与底盖板9的开闭阀96连动而各自接设负、正极排出管81，82、水龙头的开闭元件87，以对应排放电解气体及酸、碱水，以及具有对应负、正极导电区35，36的导电孔85供接设电极5后的电线51予以导引出。

其中底盖板9在两侧分别凸设有一负、正极入水管91，92及连设开闭阀96的负、正极排水管93，94以对应负、正极入水槽45，46的圆盖体，可由流路切换阀86的水路切换而使管路98配合负、正极入水管91，92进水；且打开负、正极排水管93，94的开闭阀96以供排出，达到自动清洗的目的。

其中隔膜6可为两层醋酸纤维布或纤维布高压复合于一上、下端不冲孔的冲床网两侧的方式而组成。

其中十字分离盖3与十字分流盘4的孔33，43可依其十字分槽34，44所形成的四区间，使同极性的导电区与排出区、同极性的入水槽与废水槽呈对角状态而设置，可供碱、酸性水溶液充分受电解，且令废水槽聚集杂质的作用不受入水槽导入水溶液所影响。

其中孔401上可复设有过滤网结构。

其中在排除废水过程中可先切换电源开关而进行电极5反极后，控制负、正极排出管81，82、负、正极排水管93，94的开闭阀96在一段时间后；再进行上、下冲洗动作而复归。

本发明是一种可除氯、水银重金属的水电解装置，特别是指在圆形容体内设有多数同心状态的负、正极电极及隔膜，而由底部十字分流盘相对供应碱、酸性水溶液予以电解后；由顶部的十字分离盖予以分别收集，其中十字分流盘顶面具有供电极固置的尖笋结构；而底面呈十字分槽结构以分设呈两侧入水槽、废水槽而对应电极且交错的孔，而同一侧的入水槽、废水槽之间是经由孔及阻隔片的对立而供水溶液循环对流，使电解水是由下往上的电解过程产生而排除氯气，且使沉积物可以因十字分流盘的设置而收集。

本发明具有下述优点：

一、由于电解过程中一些化合物元素会被解离产生气体(如氯化钠等物)而生成气体往上升，所以电解槽设计成由下往上的结构后，不仅可顺利地排出废气，而且其水溶液被解离成碱水、酸水的纯度更高、更纯净。

二、要得到高纯度的水电解程序，其隔膜是非常重要的，本发明以一纵向正离子隔膜、一纵向负离子隔膜的交错间隔方式予以组成；成为不通水溶液而仅通离子的负正离子隔膜，为了要达到迅速电解及电解最高效率，其电极间隔不超过5mm以上，可防止酸、碱水因间距小而中和；或者停止通电时碱、酸性水溶液再度溶合，而在电解过程中因水银等金属物质具有较大的比重所以会往下沉积而收集，而气体是呈上升排出的，因此本发明采由下往上电解的设计将可防止氯气再度溶于水中(否则由于水的溶解度高；会迅速又再度与废气等重新混合)，而且避免水银等有机物随着使用者的取用而流出。

三、长时间电解时，负极电极会附着氧化铁及氧化物，增加电压而致使效率降低、污染水质，所以除去氧化物是必要的，因此可先由分离盖接设的电源开关切换而进行电极反极后，控制排出管、排水管的开闭阀于一定时间后进行上、下清洗动作而复位，达到自动清洗的目的。

下面结合附图和实施例，详细说明本发明的结构。

附图说明

图1是本发明的结构图；

图2是本发明的十字分流盘结构图；

图3是本发明的组成结构状态图之一；

图4是本发明的组成结构状态图之二；

图5是本发明的实施状态示意图；

图6是本发明十字分流盘的结构实施图；

图7是本发明十字分流盘的实施状态示意图；

图8是本发明切换水路而自动清洗的示意图；

图9是本发明自动清洗的水流状态示意图。

具体实施方式

本发明是一种可除氯、水银重金属的水电解装置，主要由容体1、中心柱2、十字分离盖3、十字分流盘4、电极5、隔膜6、垫套7、顶盖板8、底盖板9所组成(如图1所示)，其中：容体1：为顶、底端具有外扩的缘口11以供结合的绝缘圆管。十字分离盖3：于内侧端面设有容孔31供中心柱2穿置固定，且在容孔31外环设有若干圈不等半径而同心状态的尖笋32，该尖笋32的两半部上分别具有相互交错而间隔的孔33，以对应其外侧端面十字分槽34所成的四区间；形成负、正极导电区35、36以及负、正极排出区37、38，其中在周缘处、十字分槽34、容孔31处设有螺孔39。十字分流盘4：在内侧端面设有容孔41供中心柱2底端穿置固定，且在容孔41外环设有相对十字分离盖3的尖笋42结构及孔43，以对应外侧端面十字分槽44所成的四区间；形成负、正极入水槽45、46及负、正极废水槽47、48，其中在入水槽侧设有阻隔片40对应十字分槽44上的孔401，藉以相连通该侧的废水槽，且在十字分槽44的周缘处及容孔41处具有螺孔49(如图2所示)。隔膜6：是以冲床板轧成圆型预留上、下端不冲孔为骨架，再覆盖编织网后轴向分别涂复一纵向的氟化物或磺酸成正离子隔膜61，涂复一纵向的羧酸成为负离子隔膜62成交错状所组成的负、正离子隔膜。垫套7：为对应十字分离盖3、十字分流盘4的尖笋32、42、孔33、43的弹性垫体。顶盖板8：为对应固置于十字分离盖3上的圆盖体，其上凸伸有负、正极排出管81、82、负、正极通气管83、84以对应负、正极排出区37、38，而在负、正极导电区35、36分别具有一导电孔85对应。底盖板9：是在两侧分别凸设有一负、正极入水管91、92及连设开闭阀96的负、正极排水管93、94以对应负、正极入水槽45、46的圆盖体。

藉由上述构件，首先以底盖板9、十字分流体4对应容体1底端面固置，让垫套7对应覆置在十字分流盘4上，使各尖笋42可以凸伸出，此时再可以大小不等的隔膜6、圆管状的电极5依序设于容体1内的垫套7上而为尖笋42所卡固，形成若干隔膜6、电极5以同心状态而交错排列，然后把中心柱2固定于容孔41上，再将一垫套7设置于十字分离盖3上，而把十字分离盖3对应设置于容体1上方，让隔膜6、电极5、中心柱2受十字分离盖3、十字分流盘4的上下对应固置而定位，最后再利用十字分离盖3两侧负、正导电区35、36的孔33设计；分别以电线51接设一侧的电极5以呈交错状而相间的并联状态，使各侧的电线51经由顶盖板8的导电孔85穿出各接正、负电源后，而以环氧树脂密封其中，再把顶盖板8经十字分离盖3固定在容体1上，使得负、正极通气管83、84分别经由液面控制器95而控制负、正极入水管91、92的阀97，进而由阀97控制水流量(当使用者打开关元件87后，液面控制器95可分别控制负、正极入水管91、92的阀97，此阀97受流量控制以一定水流量进行电解)，再以一管路98接固三通状态的流路切换阀86以与开闭阀96连动而各自接设负、正极排出管81、82、水龙头的开闭元件87即可(如图3、图4、图5所示)。

当本发明实施时，负、正极排水管93、94是由开闭阀96所闭合，而下方的负极入水管91接设过滤后的碱性水溶液导入，且下方的正极入水管92则是接设过滤后的酸性水溶液而导入，使水溶液经由电解过程而透过隔膜6可供离子进行交换，使得水溶液具有较高的碱、酸性纯度，而由上方的负、正极排出管31、32的开闭元件87予以输出，而由于电解过程中；气体的产生是呈向上升的运动趋势，所以可由负、正极通气管83、84直接排出，藉以提高电解效果、防止再度溶合水溶液中，而在化合物产生时因其比重大于水溶液而会往下沉淀，且水溶液的导入是相对输出而对应，因此在水溶液由负、正极入水管91、92进入负、正极入水槽45、46时，由于阻隔片40配合孔401的设置而不易与负、正极废水槽47、48相通，使水溶液会由入水槽部份的孔43流入容体1内，且由入水槽孔43流入的水溶液因为其向上输入的设计将会促使沉淀在下方的电解杂质流向废水槽的上方处，进而再由孔43掉入或流入废水槽中(因为入水槽与容体1之间是设有若干个孔43，所以受的阻力较小，而废水槽则因增设有阻隔片40及孔401，因此阻力较大而不易流通，所以在水溶液经入水槽输入容体1内时，由于整个容体1内的水溶液是属一体状态，所以水溶液由入水槽输入容体1内时将会一起吸引废水槽内的水溶液一起输出，进而造成废水槽相对容体1产生一股吸引力而将水溶液吸入废水槽中，造成入水槽、容体1与废水槽之间具有一股循环对流的功能，所以比重较重的杂质将会顺势流入废水槽中而聚集，而在水溶液经由入水槽输入容体1的过程中，由于容体1内部水溶液的阻力作用，会使由入水槽输入的水溶液向四方呈开散状(如图6、图7所示)，因此十字分离盖3与十字分流盘4的孔33、34可令其十字分槽34、44所成的四区间，让同极性的导电区与排出区、同极性的入水槽与废水槽呈对角状态而设置，可使废水槽所聚集的杂质不受导入水溶液的作用所影响，而提高电解效益，(如负极入水槽45与负极排出管81呈对角状态)，供电极5因其极性不同而予以分别电解后由开闭元件87输出高纯度的碱、酸性溶液。

另外：由于长时间电解时负极电极5将会附着大量的氧化物，而在负、正极废水槽47、48中也有杂质沉淀，所以会增加电解电压的损失，因此去除氧化物是必要的，可由流路切换阀86的控制而由负、正极排出管81、82的管路98配合负、正极入水管91、92的进水；而打开开闭阀96，使水路呈上、下一起冲洗而往下(负、正极排水管93、94)的方式而排出，让容体1内部的杂质可以完全去除(如图8、图9所示)。

而且在排除废水过程中，可先切换电源开关而进行电极5反极后，控制负、正极排出管81、82、负、正极排水管93、94的开闭阀96在一定时间后；再进行上、下清洗动作而复归，藉以提高清洗效益。

而由于本发明的隔膜6是采用只供离子通过的负、正离子隔膜设计的；而无法供水溶液通过，所以不仅可藉由电解过程而产生高纯度的电解效果，而且即使在电解过程中不电解时亦可防止水溶液混合，达到省电高效率的效果。

再者；其隔膜6可为两层醋碳纤维布或纤维布高压复合于一上、下端不冲孔的冲床网两侧的方式而组成，其不仅在电解时不影响离子及水溶液互相流通，而且在不通电时能隔离杂质，使两侧水溶液的酸、碱性无法相通。

此外，为防止十字分流盘4的孔401会供杂质流通，其在孔401上可置设有过滤网。

Claims (10)

1、一种可除氯、水银重金属的水电解装置，由容体(1)、中心柱(2)、十字分离盖(3)、十字分流盘(4)、电极(5)、隔膜(6)、垫套(7)、顶盖板(8)及底盖板(9)所组成，十字分离盖(3)、十字分流盘(4)以上下对应方式经由垫套(7)而将若干圆型电极(5)、隔膜(6)以环绕中心柱(2)成同心而交错状态设置于容体(1)内，顶盖板(8)、底盖板(9)分别置设在十字分离盖(3)、十字分流盘(4)上，使得碱、酸性水溶液分别经由底盖板(9)的负、正极入水管(91)，(92)对应负、正极电极(5)而导入，将电解生成的高纯度碱、酸性水溶液由上方顶盖板(8)的负、正极排出管(81)，(82)所接设的开闭元件(87)而排出，其特征在于：隔膜(6)是以冲床板轧成圆型预留上、下端不冲孔为骨架，再复盖纺织网后在轴向分别涂复有一纵向的氟化物或磺酸成为正离子隔膜(61)、涂复有一纵向的羧酸成为负离子隔膜(62)成交错状所组成的负、正离子隔膜，可只供离子交换而阻绝水溶液相通。

2、如权利要求1所述的可除氯、水银重金属的水电解装置，其特征在于：其中十字分离盖(3)在内侧端面设有容孔(31)供中心柱(2)穿置固定，且在容孔(31)外环设有若干圈不等半径而同心状态的尖笋(34)供电极(5)、隔膜(6)卡固，该两半部尖笋(32)间分别具有相互交错而间隔的孔(33)，以对应外侧端面十字分槽(34)所成的四区间；形成负、正极导电区(35，36)以及负、正极排出区(37，38)，可由两侧负、正极导电区(35，36)相对电极(5)而交错的孔(33)供电线(51)接设该侧的电极(5)成并联状态，而再以环氧树脂形成密封。

3、如权利要求1所述的可除氯、水银重金属的水电解装置，其特征在于：其中十字分流盘(4)在内侧端面设有容孔(41)供中心柱(2)底端穿置固定，且在容孔(41)外环设有相对分离盖(3)的尖笋(42)供电极(5)、隔膜(6)固定及孔(43)，藉以对应外侧端面十字分槽(44)所形成的四区间；形成负、正极入水槽(45，46)及负正极废水槽(47，48)，其中在入水槽侧设有阻隔片(40)对应十字分槽(44)上的孔(401)。

4、如权利要求1所述的可除氯、水银重金属的水电解装置，其特征在于：其中垫套(7)为对应供十字分离盖(3)、十字分流盘(4)的尖笋(32，42)凸设出的弹性垫体。

5、如权利要求1所述的可除氯、水银重金属的水电解装置，其特征在于：其中顶盖板(8)为对应固置于十字分离盖(3)的圆盖体，其上凸伸有负、正极排出区(37，38)，而该负、正极通气管(83，84)经由液面控制器(95)控制负、正极入水管(91，92)的水流量，再以一管路(98)接固三通状态的流路切换阀(86)以与底盖板(9)的开闭阀(96)连动而各自接设负、正极排出管(81，82)、水龙头的开闭元件(87)，以对应排放电解气体及酸、碱水，以及具有对应负、正极导电区(35，36)的导电孔(85)供接设电极(5)后的电线(51)予以导引出。

6、如权利要求1所述的可除氯、水银重金属的水电解装置，其特征在于：其中底盖板(9)在两侧分别凸设有一负、正极入水管(91，92)及连设开闭阀(96)的负、正极排水管(93，94)以对应负、正极入水槽(45，46)的圆盖体，可由流路切换阀(86)的水路切换而使管路(98)配合负、正极入水管(91，92)进水；且打开负、正极排水管(93，94)的开闭阀(96)以供排出，达到自动清洗的目的。

7、如权利要求1所述的可除氯、水银重金属的水电解装置，其特征在于：其中隔膜(6)可为两层醋酸纤维布或纤维布高压复合于一上、下端不冲孔的冲床网两侧的方式而组成。

8、如权利要求2或3所述的可除氯、水银重金属的水电解装置，其特征在于：其中十字分离盖(3)与十字分流盘(4)的孔(33，43)可依其十字分槽(34，44)所形成的四区间，使同极性的导电区与排出区、同极性的入水槽与废水槽呈对角状态而设置，可供碱、酸性水溶液充分受电解，且令废水槽聚集杂质的作用不受入水槽导入水溶液所影响。

9、如权利要求3所述的可除氯、水银重金属的水电解装置，其特征在于：其中孔(401)上可复设有过滤网结构。

10、如权利要求6所述的可除氯、水银重金属的水电解装置，其特征在于：其中在排除废水过程中可先切换电源开关而进行电极(5)反极后，控制负、正极排出管(81，82)、负、正极排水管(93，94)的开闭阀(96)在一段时间后；再进行上、下冲洗动作而复归。

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