CN110627190A - 一种使用低压电解技术消毒的反渗透直饮水机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种使用低压电解技术消毒的反渗透直饮水机，包括：储水箱，在储水箱内部设置有若干隔板，若干隔板在高度方向上交替分布在储水箱内部的左右侧壁上，且各隔板在高度方向上部分重合；PEM电解装置，包含有相对独立的氢气电解阴极腔体和臭氧电解阳极腔体，氢气电解阴极腔体的进水管路和出水管路分别与设置在储水箱上部侧壁的两个氢气水孔相连，臭氧电解阳极腔体的进水管路和出水管路分别与设置在储水箱底板侧壁上的两个臭氧水孔相连。本发明可以直接利用反渗透纯水作为原液进行利用，阳极产生的臭氧与水有一定的混合度，使用创新性的多层隔板结构可代替普通的复杂气液混合方式，从底部层层向上进行混合，对整体纯水箱进行高效杀菌。

Description

一种使用低压电解技术消毒的反渗透直饮水机

技术领域

本发明涉及消毒杀菌领域，具体涉及到一种使用低压电解技术消毒的反渗透直饮水机。

背景技术

臭氧O₃作为最强氧化剂之一用于杀菌、消毒、农药降解、环境治理等领域已有相当有效的应用。特别是臭氧的氧化能力极强、杀菌安全彻底，而且不污染环境、最终还原成氧气。

固体聚合物电解质膜(Polymer Electrolysis Membrane，简称PEM)技术发展促进了低压电解法展现出了独特的优势，包括浓度可高达18％-20％；原料为相对纯水，副产物仅有H₂、O₂，无副产物污染。并且，PEM低压电解装置使用直流低压，操作安全，设备简单小巧，性价比高，适用场合广泛。

现有的反渗透直饮水机一般采用小流量反渗透膜制水，制纯水的流量难以直接供给引用，需要水箱将纯水储存。在储存的过程中，有空气中的细菌进入水箱滋生，导致菌落总数指标超标，对饮水卫生安全产生隐患。现有的解决方案一般采用紫外灯，但是有使用寿命短、死角难以照射、材料需耐紫外线等问题；还有使用高压臭氧气体，经过曝气、射流等方式，但是会有利用效率低、副产物多等问题。

因此，结合无副产物、高浓度的PEM低压电解技术进入反渗透直饮水杀菌设备，是一项非常有效的应用。

发明内容

本发明提供了一种使用低压电解技术消毒的反渗透直饮水机，包括：

储水箱，储水箱设置有放水口，在所述储水箱内部设置有若干隔板，所述若干隔板在高度方向上交替分布在所述储水箱内部的左右侧壁上，且各所述隔板在高度方向上部分重合；

PEM电解装置，所述PEM电解装置包含有相对独立的氢气电解阴极腔体和臭氧电解阳极腔体，氢气电解阴极腔体的进水管路和出水管路分别与设置在储水箱上部侧壁的两个氢气水孔相连，臭氧电解阳极腔体的进水管路和出水管路分别与设置在储水箱底板侧壁上的两个臭氧水孔相连。

进一步的，在储水箱内壁指定液面高度处设置有液位传感器，液位传感器的高度位于氢气水孔之上，且所述液位传感器、所述PEM电解装置均与所述饮水机的控制电路板相连。

进一步的，两个氢气水孔位于储水箱内的液面以下。

进一步的，储水箱设置有顶板，该顶板设置有开口，在开口处安装有臭氧消解器。

进一步的，臭氧消解器为PTC加热模块和/或二氧化锰催化模块。

进一步的，所述储水箱为储存有经反渗透过滤系统过滤后的纯水的正方体。

进一步的，所述隔板的一端固定在所述储水箱左侧或右侧内壁上，且另一端与所述储水箱另一侧内壁留有距离。

进一步的，臭氧电解阳极腔体的进出水管路在储水箱底板靠近最低端隔板固定在所述储水箱内壁的一侧。

进一步的，所述隔板相互之间平行设置，且所述隔板与储水箱内壁之间的夹角为90°±20°。

进一步的，所述隔板为光板、波浪板或者在光板表面设置有凸起。

本发明可以解决使用传统高压放电产生臭氧所产生的臭氧浓度低、副产物多、构造复杂的问题，相比于传统高压放电产生臭氧气体，结构简单、装置小巧；产生的臭氧浓度、纯度、产出率高，不含有副产物；针对反渗透直饮水机储水箱的特点，可以直接利用反渗透纯水作为原液进行利用，阳极产生的臭氧与水有一定的混合度，使用创新性的多层隔板结构可代替普通的复杂气液混合方式，从底部层层向上进行混合，对整体纯水箱进行高效杀菌。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种使用低压电解技术消毒的反渗透直饮水机的结构示意图；

图2-4为本发明的多层隔板在3种不同实施情况下的示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

本发明提供了一种使用低压电解技术消毒的反渗透直饮水机，如图1所示，包括：

储水箱1，储水箱1设置有放水口8，在所述储水箱1内部设置有若干隔板2，所述若干隔板2在高度方向上交替分布在所述储水箱1内部的左右侧壁上，且各所述隔板2在高度方向上部分重合；

PEM电解装置10，所述PEM电解装置10包含有相对独立的氢气电解阴极腔体4和臭氧电解阳极腔体5，氢气电解阴极腔体4的进水管路和出水管路分别与设置在储水箱1上部侧壁的两个氢气水孔7相连，臭氧电解阳极腔体5的进水管路和出水管路分别与设置在储水箱1底板侧壁上的两个臭氧水孔6相连。

本发明可以解决使用传统高压放电产生臭氧所产生的臭氧浓度低、副产物多、构造复杂的问题，相比于传统高压放电产生臭氧气体，结构简单、装置小巧；产生的臭氧浓度、纯度、产出率高，不含有副产物。工作过程简述为：储水箱1的水经过PEM电解装置10的氢气电解阴极腔体4和臭氧电解阳极腔体5分别用于电解生成氢气和臭氧，氢气、臭氧与水混合后分别经过氢气水孔7和臭氧水孔6输送回储水箱1中。进入水箱的臭氧水混合物通过设置在水箱内部多层隔板2的作用，可让臭氧与水的混合从底部随着挡板一级级逆流而上(如图1虚线箭头所示)，大大延长臭氧与水的流动时间，从而加大臭氧混合的溶解量。

其中储水箱1储存为反渗透过滤系统过滤的纯水，一般为正方体，体积为1-20L不等。反渗透纯水纯度较高，具有低电导率的特点，适合作为PEM低压电解器的原液进行电解。水箱的底部连接有放水口8，用于排水。此外，视实际情况所需，我们可以在储水箱1上配置加热器和/或制冷器。

在一优选的实施例中，储水箱1内还带有液位传感器9，液位传感器9、PEM电解装置10与饮水机的控制电路板相连。只有当储水箱1达到在高液位时才启动PEM电解装置10进行臭氧杀菌，避免水位过低，从而导致水不能充满PEM低压电解器。

进一步优选的，在储水箱1设置有顶板，该顶板设置有开口，在开口处安装有臭氧消解器3。臭氧在水中不稳定，易挥发，散发到空气中会有一股草腥味，因此储水箱1的排气口需要增加尾气处理装置。臭氧消解器3优选采用PTC加热模块和/或二氧化锰催化剂，经试验证实均有效降解臭氧浓度，达到室内空气排放标准。PTC加热器具有加热速率快、温度高的特点，可短时间将温度加热至200-300℃，高温可瞬间将臭氧分解还原为氧气。本方案亦可采用二氧化锰催化剂，一定量的催化剂可在常温下即催化分解臭氧为氧气。

PEM电解装置10设置有阴极和阳极两个腔体，电解阴极腔体4通过两个氢气水孔7与水箱侧面上部相连，将水箱储水通过阴极内的低压电解作用，产生H₂O、H₂的混合物，从水箱上部进入水箱。需要说明的是，氢气水孔7应分别设置在侧面靠近高液位且低于高液位处。臭氧电解阳极腔体5通过两个臭氧水孔与储水箱1底部相连，将水箱储水通过阳极内的低压电解作用，产生H₂O、O₃、O₂的混合物，从水箱底部进入储水箱1内。

所述隔板2的一端固定在所述储水箱1左侧或右侧内壁上，且另一端与所述储水箱另一侧内壁留有距离。此外，臭氧电解阳极腔体5的进出水管路在储水箱1底板靠近最低端隔板2固定在所述储水箱内壁的一侧，以进一步延长臭氧与水的流动时间。进一步优选的，我们在隔板2的表面设置有凸起20，可以在水流动过程中形成一些扰流，提高臭氧与水的混合效果。

其中作为可选项，所述隔板2相互之间平行设置，且所述隔板2与储水箱1内壁之间的夹角α为90°±20°。图1示出了在储水箱1内设置有水平交错布置的隔板2，且隔板2为光板；图2示出了在储水箱1内设置有水平交错布置的隔板2，在隔板2的上下表面均设置有制造扰流的三角形凸起；图3示出了在储水箱1内设置有倾斜交错布置的隔板2。此外为了制造扰流我们也可以将采用波浪形状的隔板2，如图4所示。

本发明的有益效果在于：

(1)现有的市面上使用PEM低压电解器用作消毒的系统，均是将纯水作为电解液置于一个封闭的罐体，使用阳极产生的臭氧气体。此类使用方式适合使用臭氧气体消毒的场合，不适用于需要使用臭氧水消毒的需求，若要使用臭氧水，还需要进一步使用气液混合装置将产生的臭氧气体与目标杀菌水进行高度混合，对使用者及设备供应商来说增加了使用设备及步骤，非常不便。反渗透纯水纯度较高，具有低电导率的特点，适合作为PEM低压电解器的原液进行电解。针对反渗透直饮水机储水箱的特点，可以直接利用反渗透纯水作为原液进行利用。

(2)本发明通过在整体设备内设置多个分隔板应用于本系统中，可让臭氧与水的混合从底部随着挡板一级级逆流而上，大大延长臭氧与水的流动时间，从而加大臭氧混合的溶解量。本发明可以解决气液混合的问题，阳极产生的臭氧与水有一定的混合度，使用创新性的隔板结构可代替普通的复杂气液混合方式，对整体纯水箱进行高效杀菌。此外针对性的对隔板做出了一些设计(例如波浪板或者有凸起)，可以提高臭氧与水的混合效果。

(3)本系统优选采用PTC加热模块或二氧化锰催化剂，经试验证实均有效降解臭氧浓度，达到室内空气排放标准。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种使用低压电解技术消毒的反渗透直饮水机，其特征在于，包括：

储水箱(1)，储水箱(1)设置有放水口(8)，在所述储水箱(1)内部设置有若干隔板(2)，所述若干隔板(2)在高度方向上交替分布在所述储水箱(1)内部的左右侧壁上，且各所述隔板(2)在高度方向上部分重合；

PEM电解装置(10)，所述PEM电解装置(10)包含有相对独立的氢气电解阴极腔体(4)和臭氧电解阳极腔体(5)，氢气电解阴极腔体(4)的进水管路和出水管路分别与设置在储水箱(1)上部侧壁的两个氢气水孔(7)相连，臭氧电解阳极腔体(5)的进水管路和出水管路分别与设置在储水箱(1)底板侧壁上的两个臭氧水孔(6)相连。

2.如权利要求1所述的使用低压电解技术消毒的反渗透直饮水机，其特征在于，在储水箱(1)内壁指定液面高度处设置有液位传感器，液位传感器的高度位于氢气水孔(7)之上，且所述液位传感器、所述PEM电解装置(10)均与所述饮水机的控制电路板相连。

3.如权利要求1或2所述的使用低压电解技术消毒的反渗透直饮水机，其特征在于，两个氢气水孔(7)位于储水箱(1)内的液面以下。

4.如权利要求1所述的使用低压电解技术消毒的反渗透直饮水机，其特征在于，储水箱(1)设置有顶板，该顶板设置有开口，在开口处安装有臭氧消解器(3)。

5.如权利要求1所述的使用低压电解技术消毒的反渗透直饮水机，其特征在于，臭氧消解器(3)为PTC加热模块和/或二氧化锰催化模块。

6.如权利要求1所述的使用低压电解技术消毒的反渗透直饮水机，其特征在于，所述储水箱(1)为储存有经反渗透过滤系统过滤后的纯水的正方体。

7.如权利要求1或6所述的使用低压电解技术消毒的反渗透直饮水机，其特征在于，所述隔板(2)的一端固定在所述储水箱(1)左侧或右侧内壁上，且另一端与所述储水箱另一侧内壁留有距离。

8.如权利要求7所述的使用低压电解技术消毒的反渗透直饮水机，其特征在于，臭氧电解阳极腔体(5)的进出水管路在储水箱(1)底板靠近最低端隔板(2)固定在所述储水箱内壁的一侧。

9.如权利要求8所述的使用低压电解技术消毒的反渗透直饮水机，其特征在于，所述隔板(2)相互之间平行设置，且所述隔板(2)与储水箱(1)内壁之间的夹角为90°±20°。

10.如权利要求1或5所述的使用低压电解技术消毒的反渗透直饮水机，其特征在于，所述隔板(2)为光板、波浪板或者在光板表面设置有凸起。