CN111229067A - 一种负压状态下富氢水的连续制取装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种负压状态下富氢水的连续制取装置及方法，涉及富氢饮品制备领域，包括电解槽、氢气发生器、氢气溶解箱、氢气袋和出水口。本发明使氢气在水中停留时间长，溶解于水中的氢气含量高，富氢水中氢气含量高，本发明制取的富氢水不与空气接触，水中氢气浓度下降速度慢，本发明采用了电解制氢技术进行连续制氢，生产和流通成本低，由于电解制氢的成本通常低于制氢剂制氢成本，也降低了使用成本，装置结构更加简化，氢气溶解箱内为负压，氢气不易穿过容器壁逸散，加氢频率和使用成本低，且氢气溶解箱内的负压对富氢水的浓度影响小。

Description

一种负压状态下富氢水的连续制取装置及方法
技术领域
本发明涉及富氢水制备领域，具体涉及一种负压状态下富氢水的连续制取装置及方法。
背景技术
目前富氢水的生产装置及方法存在以下不足：
1、富氢水中氢气含量低。无论是电解水或镁棒制取富氢水，因为氢气在水中停留时间短，导致溶解于水中的氢气含量低，一般只能达到ppb(十亿分之一)量级：
2、富氢水使用时，氢气保存时间短。无论是电解水、镁棒制取富氢水或加氢富氢水，开始饮用时，富氢水与空气接触，由于空气中氢气分压几乎为零，水中氢气浓度会迅速下降，从而导致富氢水需要在短期内被使用掉，未被使用的富氢水去氢气严重，逐渐失去富氢水的效用。
3、瓶装或者袋装富氢水，这种成品富氢水，是通过特殊工艺将高压氢气溶解在纯净水或者其它矿泉水中，然后密封在容器里而制成。但是由于氢气易燃易爆的特性，使得高压氢气的运输受到严格限制，因此高压氢气获取困难，导致瓶装或者袋装富氢水只能由专业厂商生产，生产和流通成本非常高。
4、富氢饮水机通常是正压工作，由于氢气分子小，易于穿过容器壁逸散，会导致加氢频率增加，增加了使用成本，也给使用带来不便。
5、氢气在水中的溶解度随压力增大而增大，在100个大气压内，其溶解度与压力呈线性关系，压力增至10倍，溶解度增加1倍。因此当微负压(负压不超过1米水柱即0.1大气压时)，氢气溶解度不低于正常压力下0.99倍，因此，微负压下，富氢水的浓度影响极小。
发明内容
本发明的目的在于克服现有富氢水的生产方法中的不足，提供一种负压状态下富氢水的连续制取装置及方法，其采用电解制氢技术进行连续制氢，对氢气溶解箱进行连续补氢，当溶解箱内压力大于保护压力时，就会向外释放氢气，以简化补氢过程，方便了操作，同时由于电解制氢的成本通常低于制氢剂制氢成本，也降低了使用成本，操作更加方便。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种负压状态下富氢水的连续制取装置，包括电解槽、氢气发生器、氢气溶解箱、氢气袋和出水口，电解槽有阳极室和阴极室，电解槽底部连通输排液口，氢气发生器与氢气溶解箱之间连通第一出气管，阴极室与第一出气管之间连通第二出气管，第一出气管上连通加水管，氢气溶解箱与出水口之间连通出水管，氢气溶解箱上设置通气管，通气管与氢气袋相通，出水管上设置泵，输排液口、通气管、第一出气管、加水管、出水管和第二出气管上分别设置阀门，阴极室上设置液位阀，出水管与液位阀之间连通进水管，氢气发生器内设置过滤筒和制氢剂，制氢剂位于过滤筒内。
进一步地，所述第一出气管上设置清洗瓶，清洗瓶上设置阀门。
进一步地，所述通气管的一端位于氢气溶解箱内的顶部，通气管上设置泄压装置。
进一步地，所述出水管上设置支路，支路上连通热水箱，支路上设置阀门。
本发明还提供了利用一种负压状态下富氢水的连续制取装置连续制取富氢水的方法，包括以下步骤：
①、加料；
电解液加入：打开第二出气管和输排液口上的阀门，将电解液注入电解槽中，直到电解液充满电解槽，关闭输排液口上的阀门；
②、排空；
将通气管从通气管上的阀门处脱开，挤压氢气袋，排空氢气袋内的空气，关闭通气管上的阀门，打开加水管上的阀门，通过加水管向氢气溶解箱中加水，直到水充满氢气溶解箱，关闭加水管上的阀门，将通气管与通气管上的阀门连接，打开通气管上的阀门；
③、加氢；
打开第一出气管上的阀门，向氢气发生器注入反应液，制氢剂与反应液反应产生氢气和固体生成物，固体生成物被过滤筒截留，氢气进入氢气溶解箱后，通过通气管进入氢气袋；
打开第二出气管和输排液口上的阀门，氢气经第一出气管和第二出气管进入阴极室，将等体积电解液从输排液口排出，直到阴极室电解液液面达到液位阀的控制液位，关闭输排液口和第二出气管上的阀门；
当氢气袋充满氢气后，打开出水管上的阀门，直到氢气占据氢气溶解箱五分之一容积后，关闭出水管和第一出气管上的阀门，将氢气发生器从第一出气管上的阀门处脱开；
④、富氢水生成；
氢气溶解箱内的氢气溶解于水中生成富氢水，打开出水管上的阀门和泵，富氢水由出水口流出，氢气溶解箱内形成负压，将氢气袋中的氢气吸入氢气溶解箱；
⑤、补水；
当出水管上的泵抽不出水时，需要通过加水管向氢气溶解箱补水，水输入氢气溶解箱，将氢气溶解箱的氢气压入氢气袋；
⑥、补氢
接通电解槽电源，打开第二出气管上的阀门，当阴极室内的气体压力降低后，阳极室内的电解液进入阴极室，阴极室持续电解产生氢气，氢气流入氢气溶解箱。
进一步地，所述步骤⑤补水的向氢气溶解箱补水步骤，还包括：
向原水箱注水，原水箱内的水通过多层过滤器和RO反渗透膜由出口流入储水箱。
进一步地，所述电解液为至％的醋酸或醋酸钠或醋酸钾或氢氧化钠或氢氧化钾。
进一步地，所述多层过滤器为粗滤PP棉层、精滤PP棉层、活性炭层和烧结活性炭层。
进一步地，氢气发生器和阴极室中制取的氢气进入清洗瓶，并在清洗瓶内清洗和降温后进入氢气溶解箱；
清洗液加入：打开清洗瓶上的阀门，将纯净水注入清洗瓶，直到纯净水充满清洗瓶，关闭清洗瓶上的阀门。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明中氢气在水中停留时间长，溶解于水中的氢气含量高，富氢水中氢气含量高，本发明制取的富氢水不与空气接触，水中氢气浓度下降速度慢，本发明采用了电解制氢技术进行连续制氢，生产和流通成本低，对氢气溶解箱进行连续补氢，当氢气溶解箱内压力大于补氢压力时，就自动停止补氢，以简化补氢过程，方便了操作，同时由于电解制氢的成本通常低于制氢剂制氢成本，也降低了使用成本，氢气溶解箱内为负压，氢气不易穿过容器壁逸散，加氢频率和使用成本低，且氢气溶解箱内的负压对富氢水的浓度影响小。
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
附图说明：
图1是本发明结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
除非另外定义，否则本文使用的所有技术术语和科学术语具有与本发明实施例所属技术领域普通技术人员通常理解相同的含义。如果此部分中陈述的定义与通过引用纳入本文的所述专利、专利申请、公布的专利申请和其他出版物中陈述的定义相反或其他方面不一致，此部分中列出的定义优先于通过引用纳入本文中的定义。
另外，本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。
本发明实施例提供一种负压状态下富氢水的连续制取装置，包括电解槽1、氢气发生器2、氢气溶解箱3、氢气袋18和出水口10，电解槽1有阳极室5和阴极室6，电解槽1底部连通输排液口，氢气发生器2与氢气溶解箱3之间连通第一出气管7，阴极室6与第一出气管7之间连通第二出气管15，第一出气管7上连通加水管8，氢气溶解箱3与出水口10之间连通出水管9，氢气溶解箱3上设置通气管11，通气管11与氢气袋18相通，出水管9上设置泵，输排液口、通气管11、第一出气管7、加水管8、出水管9和第二出气管15上分别设置阀门，阴极室6上设置液位阀17，出水管9与液位阀17之间连通进水管16，氢气发生器2内设置过滤筒13和制氢剂14，制氢剂14位于过滤筒13内。
进一步地，所述第一出气管7上设置清洗瓶4，清洗瓶4上设置阀门。
进一步地，所述通气管11的一端位于氢气溶解箱3内的顶部，通气管11上设置泄压装置。
进一步地，所述出水管9上设置支路，支路上连通热水箱12，支路上设置阀门。
本发明还提供了利用一种负压状态下富氢水的连续制取装置连续制取富氢水的方法，包括以下步骤：
①、加料；
电解液加入：打开第二出气管15和输排液口上的阀门，将电解液注入电解槽1中，直到电解液充满电解槽1，关闭输排液口上的阀门；
②、排空；
将通气管11从通气管11上的阀门处脱开，挤压氢气袋18，排空氢气袋18内的空气，关闭通气管11上的阀门，打开加水管8上的阀门，通过加水管8向氢气溶解箱3中加水，直到水充满氢气溶解箱3，关闭加水管8上的阀门，将通气管11与通气管11上的阀门连接，打开通气管11上的阀门；
③、加氢；
打开第一出气管7上的阀门，向氢气发生器2注入反应液，制氢剂14与反应液反应产生氢气和固体生成物，固体生成物被过滤筒13截留，氢气进入氢气溶解箱3后，通过通气管11进入氢气袋18；
打开第二出气管15和输排液口上的阀门，氢气经第一出气管7和第二出气管15进入阴极室6，将等体积电解液从输排液口排出，直到阴极室6电解液液面达到液位阀17的控制液位，关闭输排液口和第二出气管15上的阀门；
当氢气袋18充满氢气后，打开出水管9上的阀门，直到氢气占据氢气溶解箱五分之一容积后，关闭出水管9和第一出气管7上的阀门，将氢气发生器2从第一出气管7上的阀门处脱开；
④、富氢水生成；
氢气溶解箱3内的氢气溶解于水中生成富氢水，打开出水管9上的阀门和泵，富氢水由出水口10流出，氢气溶解箱3内形成负压，将氢气袋18中的氢气吸入氢气溶解箱3；
⑤、补水；
当出水管9上的泵抽不出水时，需要通过加水管8向氢气溶解箱3补水，水输入氢气溶解箱3，将氢气溶解箱3的氢气压入氢气袋18；
⑥、补氢
接通电解槽1电源，打开第二出气管15上的阀门，当阴极室6内的气体压力降低后，阳极室5内的电解液进入阴极室6，阴极室6持续电解产生氢气，氢气流入氢气溶解箱3。氢气溶解箱3内的压力过大时，泄压装置会向外释放氢气；
进一步地，所述步骤⑤补水的向氢气溶解箱补水步骤，还包括：
向原水箱注水，原水箱内的水通过多层过滤器和RO反渗透膜由出口流入储水箱。
进一步地，所述电解液为0至30％的醋酸或醋酸钠或醋酸钾或氢氧化钠或氢氧化钾。
进一步地，所述多层过滤器为粗滤PP棉层、精滤PP棉层、活性炭层和烧结活性炭层。
进一步地，氢气发生器2和阴极室6中制取的氢气进入清洗瓶4，并在清洗瓶4内清洗和降温后进入氢气溶解箱3；
清洗液加入：打开清洗瓶4上的阀门，将纯净水注入清洗瓶4，直到纯净水充满清洗瓶4，关闭清洗瓶4上的阀门。
制取富氢水时，将原水倒入原水箱，经过过滤器和RO反渗透膜过滤后进入储水箱，储水箱底部与加水管8相连，加水管上设置泵、阀门和单向阀。氢气溶解箱3下部连通第一出气管7，第一出气管7上设置阀门和单向阀，第一出气管7与清洗瓶4的顶部相连。热水箱12的进水管上设置单向阀，热水箱12的出水管上设置阀门。清洗瓶4底部通过第一出气管7与氢气发生器的出气口连通，清洗瓶4底部开设排液口，排液口上设置阀门，便于清洗瓶内纯净水的更换。阴极室和阳极室之间用隔板和渗透膜隔离，隔板下部设置电极，电极间设置渗透膜，电解液可以穿过渗透膜。阳极室顶部设置氧气排出管，氧气排出管上设置阀门，以便排出电解得到的氧气。
本发明中氢气在水中停留时间长，溶解于水中的氢气含量高，富氢水中氢气含量高，本发明制取的富氢水不与空气接触，水中氢气浓度下降速度慢，本发明采用了电解制氢技术进行连续制氢，生产和流通成本低，对氢气溶解箱进行连续补氢，当氢气溶解箱内压力大于补氢压力时，就自动停止补氢，以简化补氢过程，方便了操作，同时由于电解制氢的成本通常低于制氢剂制氢成本，也降低了使用成本，装置结构更加简化，氢气溶解箱内为负压，氢气不易穿过容器壁逸散，加氢频率和使用成本低，且氢气溶解箱内的负压对富氢水的浓度影响小。
本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种负压状态下富氢水的连续制取装置，其特征在于，包括电解槽(1)、氢气发生器(2)、氢气溶解箱(3)、氢气袋(18)和出水口(10)，电解槽(1)有阳极室(5)和阴极室(6)，电解槽(1)底部连通输排液口，氢气发生器(2)与氢气溶解箱(3)之间连通第一出气管(7)，阴极室(6)与第一出气管(7)之间连通第二出气管(15)，第一出气管(7)上连通加水管(8)，氢气溶解箱(3)与出水口(10)之间连通出水管(9)，氢气溶解箱(3)上设置通气管(11)，通气管(11)与氢气袋(18)相通，出水管(9)上设置泵，输排液口、通气管(11)、第一出气管(7)、加水管(8)、出水管(9)和第二出气管(15)上分别设置阀门，阴极室(6)上设置液位阀(17)，出水管(9)与液位阀(17)之间连通进水管(16)，氢气发生器(2)内设置过滤筒(13)和制氢剂(14)，制氢剂(14)位于过滤筒(13)内。
2.根据权利要求1所述的一种负压状态下富氢水的连续制取装置，其特征在于，所述第一出气管(7)上设置清洗瓶(4)，清洗瓶(4)上设置阀门。
3.根据权利要求1所述的一种负压状态下富氢水的连续制取装置，其特征在于，所述通气管(11)的一端位于氢气溶解箱(3)内的顶部，通气管(11)上设置泄压装置。
4.根据权利要求1所述的一种负压状态下富氢水的连续制取装置，其特征在于，所述出水管(9)上设置支路，支路上连通热水箱(12)，支路上设置阀门。
5.一种利用权利要求1-4任意一项所述的一种负压状态下富氢水的连续制取装置连续制取富氢水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
①、加料；
电解液加入：打开第二出气管(15)和输排液口上的阀门，将电解液注入电解槽(1)中，直到电解液充满电解槽(1)，关闭输排液口上的阀门；
②、排空；
将通气管(11)从通气管(11)上的阀门处脱开，挤压氢气袋(18)，排空氢气袋(18)内的空气，关闭通气管(11)上的阀门，打开加水管(8)上的阀门，通过加水管(8)向氢气溶解箱(3)中加水，直到水充满氢气溶解箱(3)，关闭加水管(8)上的阀门，将通气管(11)与通气管(11)上的阀门连接，打开通气管(11)上的阀门；
③、加氢；
打开第一出气管(7)上的阀门，向氢气发生器(2)注入反应液，制氢剂(14)与反应液反应产生氢气和固体生成物，固体生成物被过滤筒(13)截留，氢气进入氢气溶解箱(3)后，通过通气管(11)进入氢气袋(18)；
打开第二出气管(15)和输排液口上的阀门，氢气经第一出气管(7)和第二出气管(15)进入阴极室(6)，将等体积电解液从输排液口排出，直到阴极室(6)电解液液面达到液位阀(17)的控制液位，关闭输排液口和第二出气管(15)上的阀门；
当氢气袋(18)充满氢气后，打开出水管(9)上的阀门，直到氢气占据氢气溶解箱五分之一容积后，关闭出水管(9)和第一出气管(7)上的阀门，将氢气发生器(2)从第一出气管(7)上的阀门处脱开；
④、富氢水生成；
氢气溶解箱(3)内的氢气溶解于水中生成富氢水，打开出水管(9)上的阀门和泵，富氢水由出水口(10)流出，氢气溶解箱(3)内形成负压，将氢气袋(18)中的氢气吸入氢气溶解箱(3)；
⑤、补水；
当出水管(9)上的泵抽不出水时，需要通过加水管(8)向氢气溶解箱(3)补水，水输入氢气溶解箱(3)，将氢气溶解箱(3)的氢气压入氢气袋(18)；
⑥、补氢
接通电解槽(1)电源，打开第二出气管(15)上的阀门，当阴极室(6)内的气体压力降低后，阳极室(5)内的电解液进入阴极室(6)，阴极室(6)持续电解产生氢气，氢气流入氢气溶解箱(3)。
6.根据权利要求5所述的一种负压状态下富氢水的连续制取方法，其特征在于，所述步骤⑤补水的向氢气溶解箱(3)补水步骤，还包括：
向原水箱注水，原水箱内的水通过多层过滤器和RO反渗透膜由出口流入储水箱。
7.根据权利要求5所述的一种负压状态下富氢水的连续制取方法，其特征在于，所述电解液为0至30％的醋酸或醋酸钠或醋酸钾或氢氧化钠或氢氧化钾。
8.根据权利要求6所述的一种负压状态下富氢水的连续制取方法，其特征在于，所述多层过滤器为粗滤PP棉层、精滤PP棉层、活性炭层和烧结活性炭层。
9.根据权利要求5所述的一种负压状态下富氢水的连续制取方法，其特征在于，
氢气发生器(2)和阴极室(6)中制取的氢气进入清洗瓶(4)，并在清洗瓶(4)内清洗和降温后进入氢气溶解箱(3)；
清洗液加入：打开清洗瓶(4)上的阀门，将纯净水注入清洗瓶(4)，直到纯净水充满清洗瓶(4)，关闭清洗瓶(4)上的阀门。
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