CN109455797A - 一种非饮用强碱性电解离子水的制备装置及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种非饮用强碱性电解离子水制备装置及其制备方法包括以下步骤：将电解质完全溶解于纯净水中，配制成一定浓度的电解液；将电解液从阳极室进水口导入阳极室中；将纯净水从阴极室进水口导入阴极室中；打开电源，向阳极板和阴极板之间施加直流电压，同时启动超声波发生装置；电解液在阳极室被电离，纯净水在阴极室被电离；金属阳离子在电场的作用下，穿过离子交换膜进入阴极室与氢氧基阴离子结合生成碱性电解离子水。本发明的非饮用强碱性电解离子水的制备装置及其制备方法，可以在电极板、离子交换膜和电解容器尺寸不变的情况下，大幅提升碱性电解离子水的制备速度，达到降低成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种非饮用强碱性电解离子水的制备装置及其制备方法，特别是一种涉及电解水领域的非饮用强碱性电解离子水的制备装置及其制备方法。
背景技术
非饮用强碱性电解离子水，其PH值可达12.5以上，是一种有别于强碱溶液的高活性、无化学腐蚀、无皮肤刺激的碱性水，具有环保零排放、强效去油污、杀菌除臭、防腐抗氧化、无泡易清洗等特点，在当今重视环境保护的大环境下，将会在食品加工、餐饮、酒店宾馆、汽车制造、宠物医院、水族馆等需要清洗或消毒的领域和行业得到越来越广泛的应用。
目前的非饮用强碱性电解离子水制备方法是：在电解容器中使用离子交换膜把电解液和纯净水隔离开，在电解液一侧通过正极板施加正电压，在纯净水一侧通过负极板施加负电压，电解液被电离后，其中的阳离子通过离子交换膜进入到纯净水中，纯净水被电离后生成氢氧基阴离子，阳离子与氢氧基阴离子结合使中性的纯净水变为碱性。通过控制电解液浓度、电离电压、电离时间或纯净水循环速度，以达到控制生成的碱性电解离子水的PH值。
现实生活中，使用碱性电解离子水进行清洗操作时，碱性电解离子水的使用量通常很大，这样就需要制备碱性电解离子水的制备时间要短，或者碱性电解离子水的出水量要大，可是，越短的时间或越大的出水量需要越大的电极板、越大的离子交换膜和越大的电解容器，电极板和离子交换膜则是整个装置中最贵的部件，装置的整体尺寸越大，制造工艺越复杂，碱性电解离子水的PH值也越难精确控制，装置的成本会非线性地急速增加，使得装置售价急速上涨，限制了其普及和应用。
发明内容
本发明为了解决上述问题而提供的一种非饮用强碱性电解离子水的制备装置，包括壳体，所述壳体包括产生反应的电解容器、阳极板、阴极板、仅让一价阳离子通过的离子交换膜和用于防止离子聚集的超声波发生装置，所述离子交换膜将所述电解容器分隔成为用于电离电解质溶液的阳极室和用于生成碱性电解离子水的阴极室，所述阳极室与所述阳极板连接，所述阴极室与所述阴极板连接，所述阳极板与所述阴极板形成电连接，所述超声波发生装置固定在所述电解容器上。
进一步地，所述电解容器还包括阳极室进水口、阳极室出水口、阴极室进水口和阴极室出水口，所述阳极室进水口和所述阳极室出水口分别与所述阳极室连通，所述阴极室进水口和所述阴极室出水口分别与所述阴极室连通。
进一步地，所述超声波发生装置包括超声频电源和换能器，所述超声频电源与所述换能器形成电连接，所述换能器固定在所述电解容器上。
进一步地，所述壳体为绝缘体。
进一步地，所述离子交换膜可为均相膜或非均相膜。
上述非饮用强碱性电解离子水制备装置的制备方法，所述制备方法如以下步骤：
S1、将电解质完全溶解于纯净水中，配制成一定浓度的电解液；
S2、将步骤S1制得的电解液从所述阳极室进水口导入所述阳极室中；
S3、将纯净水从所述阴极室进水口导入所述阴极室中；
S4、打开电源，向所述阳极板和所述阴极板之间施加直流电压，同时启动所述超声波发生装置；
S5、电解液在所述阳极室被电离，分离出金属阳离子，纯净水在所述阴极室被电离，分离出氢氧基阴离子；
S6、所述阳极室中电离出的金属阳离子在所述阳极板和所述阴极板通电所形成的电场的作用下，穿过所述离子交换膜进入所述阴极室，与氢氧基阴离子结合生成碱性电解离子水。
进一步地，在步骤S1中，所述电解质可为有机或无机的钾盐或钠盐。
进一步地，在步骤S3中，所述纯净水可以为由自来水经由常规的包含有PP棉滤芯、活性炭滤芯和反渗透膜等构成的生活净水装置或工业净水装置过滤后的水。
本发明的有益效果在于：本发明公开的非饮用强碱性电解离子水的制备装置及其制备方法，在储罐方式和连续出水方式碱性电解离子水制备装置的电解容器中加入超声波发生装置，一方面，电解液可以在超声波的作用下充分混合，有效防止了被电离的阴离子在阳极板周围的聚集，可以大大加快电离速度；另一方面，在超声波的作用下，可以有效降低阴阳离子分别在阳极室、阴极室及离子交换膜两侧附着，可以大大加快阳离子通过速度，提高电离速度，同时超声波发生装置技术成熟、价格低廉、安装方便。因此，本发明的非饮用强碱性电解离子水的制备装置及其制备方法，可以在电极板、离子交换膜和电解容器尺寸不变的情况下，大幅提升碱性电解离子水的制备速度，达到降低成本的目的。
附图说明
图1为本发明提供的非饮用强碱性电解离子水的制备装置的结构示意图；
图2为本发明提供的超声波发生装置的结构示意图；
图3为本发明提供的非饮用强碱性电解离子水的制备装置的另一结构示意图
图4为本发明提供的非饮用强碱性电解离子水制备装置的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述：
如图1和图2所示，一种非饮用强碱性电解离子水的制备装置，包括壳体200，壳体200包括产生反应的电解容器100、阳极板10、阴极板50、仅让一价阳离子通过的离子交换膜30和用于防止离子聚集的超声波发生装置60，离子交换膜30将电解容器100分隔成为用于电离电解质溶液的阳极室20和用于生成碱性电解离子水的阴极室40，阳极室20与阳极板10连接，阴极室40与阴极板50连接，阳极板10与阴极板50形成电连接，超声波发生装置60固定在电解容器100上。
电解容器100还包括阳极室进水口21、阳极室出水口22、阴极室进水口41和阴极室出水口42，阳极室进水口21和阳极室出水口22分别与阳极室20连通，阴极室进水口41和阴极室出水口42分别与阴极室40连通，方便溶液在阴极室40和阳极室20中流动。
超声波发生装置60包括超声频电源61和换能器62，超声频电源61与换能器62形成电连接，换能器62固定在电解容器100上，换能器62将超声频电能转换成机械振动并通过电解容器100的器壁向位于容器中的溶液辐射超声波，通过超声空化使附着在阴极板50、阳极板10和离子交换膜30的离子分散在溶液中。
壳体200为绝缘体，防止壳体200漏电对操作人员产生伤害。
离子交换膜30可为均相膜或非均相膜，均相膜是由用高分子材料如丁苯橡胶、纤维素衍生物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等制成膜，然后引入单体如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等，在膜内聚合成高分子，再通过化学反应，引入所需的功能基团；非均相膜则是由粒度为200～400目的离子交换树脂和寻常成膜性高分子材料，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、氟橡胶等充分混合后加工成膜。
如图4所示，上述非饮用强碱性电解离子水制备装置的制备方法，制备方法如以下步骤：
步骤1、将电解质完全溶解于纯净水中，配制成一定浓度的电解液，电解质可为有机或无机的钾盐或钠盐；
步骤2、将步骤1制得的电解液从阳极室进水口导入阳极室中；
步骤3、将纯净水从阴极室进水口导入阴极室中，纯净水可以为由自来水经由常规的包含有PP棉滤芯、活性炭滤芯和反渗透膜等构成的生活净水装置或工业净水装置过滤后的水；
步骤4、打开电源，向阳极板和阴极板之间施加直流电压，同时启动超声波发生装置；
步骤5、电解液在阳极室被电离，分离出金属阳离子，纯净水在阴极室被电离，分离出氢氧基阴离子；
步骤6、阳极室中电离出的金属阳离子在阳极板和阴极板通电所形成的电场的作用下，穿过离子交换膜进入阴极室，与氢氧基阴离子结合生成碱性电解离子水。
[实施例1]
请结合图1和图4所示，在本实施例中非饮用强碱性电解离子水的制备装置的进出水方式为连续出水，壳体200还包括一水泵，阳极室出水口22、水泵和阳极室进水口21通过水管依次连通，上述非饮用强碱性电解离子水制备装置的制备方法，制备方法如以下步骤：
步骤1、将电解质完全溶解于纯净水中，配制成一定浓度的电解液，电解质可为有机或无机的钾盐或钠盐；
步骤2、将步骤1制得的电解液从阳极室进水口21导入阳极室20中，启动水泵，使电解质循环流动；
步骤3、将纯净水从阴极室进水口41导入阴极室40中，纯净水可以为由自来水经由常规的包含有PP棉滤芯、活性炭滤芯和反渗透膜等构成的生活净水装置或工业净水装置过滤后的水；
步骤4、打开电源，向阳极板10和阴极板50之间施加直流电压，同时启动超声波发生装置60；
步骤5、电解液在阳极室20被电离，分离出金属阳离子，纯净水在阴极室40被电离，分离出氢氧基阴离子；
步骤6、阳极室20中电离出的金属阳离子在阳极板10和阴极板50通电所形成的电场的作用下，穿过离子交换膜30进入阴极室40，与氢氧基阴离子结合生成碱性电解离子水。
打开阴极室出水口42即能获得碱性电解离子水，在本实施例中能够通过控制电解质溶液浓度和阴极室出水口42的水流速度控制碱性电解离子水的ph值，因此需要定时向阳极室20加入定量电解质。
[实施例2]
请结合图3和图4所示，在本实施例中非饮用强碱性电解离子水的制备装置的进出水方式为储罐型，上述非饮用强碱性电解离子水制备装置的制备方法，制备方法如以下步骤：
步骤1、将电解质完全溶解于纯净水中，配制成一定浓度的电解液，电解质可为有机或无机的钾盐或钠盐；
步骤2、将步骤1制得的电解液从阳极室进水口21导入阳极室20中；
步骤3、将纯净水从阴极室进水口41导入阴极室40中，纯净水可以为由自来水经由常规的包含有PP棉滤芯、活性炭滤芯和反渗透膜等构成的生活净水装置或工业净水装置过滤后的水；
步骤4、打开电源，向阳极板10和阴极板50之间施加直流电压，同时启动超声波发生装置60；
步骤5、电解液在阳极室20被电离，分离出金属阳离子，纯净水在阴极室40被电离，分离出氢氧基阴离子；
步骤6、阳极室20中电离出的金属阳离子在阳极板10和阴极板50通电所形成的电场的作用下，穿过离子交换膜30进入阴极室40，与氢氧基阴离子结合生成碱性电解离子水。
打开阴极室出水口42即能获得碱性电解离子水，在本实施例中能够通过控制电解质溶液浓度和电离时间控制碱性电解离子水的ph值，因此需要定时向阳极室20加入定量电解质。
本发明公开的非饮用强碱性电解离子水的制备装置及其制备方法，在储罐方式和连续出水方式碱性电解离子水制备装置的电解容器中加入超声波发生装置，一方面，电解液可以在超声波的作用下充分混合，有效防止了被电离的阴离子在阳极板周围的聚集，可以大大加快电离速度；另一方面，在超声波的作用下，可以有效降低阴阳离子分别在阳极室、阴极室及离子交换膜两侧附着，可以大大加快阳离子通过速度，提高电离速度，同时超声波发生装置技术成熟、价格低廉、安装方便。因此，本发明的非饮用强碱性电解离子水的制备装置及其制备方法，可以在电极板、离子交换膜和电解容器尺寸不变的情况下，大幅提升碱性电解离子水的制备速度，达到降低成本的目的。
以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明的实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。
Claims (8)
1.一种非饮用强碱性电解离子水的制备装置，包括壳体，其特征在于，所述壳体包括产生反应的电解容器、阳极板、阴极板、仅让一价阳离子通过的离子交换膜和用于防止离子聚集的超声波发生装置，所述离子交换膜将所述电解容器分隔成为用于电离电解质溶液的阳极室和用于生成碱性电解离子水的阴极室，所述阳极室与所述阳极板连接，所述阴极室与所述阴极板连接，所述阳极板与所述阴极板形成电连接，所述超声波发生装置固定在所述电解容器上。
2.根据权利要求1所述的非饮用强碱性电解离子水的制备装置，其特征在于，所述电解容器还包括阳极室进水口、阳极室出水口、阴极室进水口和阴极室出水口，所述阳极室进水口和所述阳极室出水口分别与所述阳极室连通，所述阴极室进水口和所述阴极室出水口分别与所述阴极室连通。
3.根据权利要求1所述的非饮用强碱性电解离子水的制备装置，其特征在于，所述超声波发生装置包括超声频电源和换能器，所述超声频电源与所述换能器形成电连接，所述换能器固定在所述电解容器上。
4.根据权利要求1所述的非饮用强碱性电解离子水的制备装置，其特征在于，所述壳体为绝缘体。
5.根据权利要求1所述的非饮用强碱性电解离子水的制备装置，其特征在于，所述离子交换膜可为均相膜或非均相膜。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的非饮用强碱性电解离子水制备装置的制备方法，其特征在于，所述制备方法如以下步骤：
S1、将电解质完全溶解于纯净水中，配制成一定浓度的电解液；
S2、将步骤S1制得的电解液从所述阳极室进水口导入所述阳极室中；
S3、将纯净水从所述阴极室进水口导入所述阴极室中；
S4、打开电源，向所述阳极板和所述阴极板之间施加直流电压，同时启动所述超声波发生装置；
S5、电解液在所述阳极室被电离，分离出金属阳离子，纯净水在所述阴极室被电离，分离出氢氧基阴离子；
S6、所述阳极室中电离出的金属阳离子在所述阳极板和所述阴极板通电所形成的电场的作用下，穿过所述离子交换膜进入所述阴极室，与氢氧基阴离子结合生成碱性电解离子水。
7.根据权利要求6所述的非饮用强碱性电解离子水的制备装置，其特征在于，在步骤S1中，所述电解质可为有机或无机的钾盐或钠盐。
8.根据权利要求6所述的非饮用强碱性电解离子水的制备装置，其特征在于，在步骤S3中，所述纯净水可以为由自来水经由常规的包含有PP棉滤芯、活性炭滤芯和反渗透膜等构成的生活净水装置或工业净水装置过滤后的水。
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