CN111573914A

CN111573914A - 一种具有自净化功能的饮用水微型电解反应器

Info

Publication number: CN111573914A
Application number: CN202010407053.0A
Authority: CN
Inventors: 杨小峰; 尚柯; 马创奇; 武成; 王新展
Original assignee: Xi'an Changling Yishui Network Technology Co ltd
Current assignee: Xi'an Changling Yishui Network Technology Co ltd
Priority date: 2020-05-14
Filing date: 2020-05-14
Publication date: 2020-08-25

Abstract

本发明涉及一种具有自净化功能的饮用水微型电解反应器，包括：反应电极组件、反应器壳体和控制器；反应电极组件包括：第一反应电极、第二反应电极、第一电极端子、第二电极端子、第一管路连接帽、第二管路连接帽；反应器壳体的两端开口；其中，第一反应电极与第一电极端子连接，第一电极端子的一端通过第一管路连接帽与进水管道连接，其另一端与反应器壳体的一端开口连接；第二反应电极与第二电极端子连接，第二电极端子的一端通过第二管路连接帽与出水管道连接，其另一端与反应器壳体的另一端开口连接；控制器与第一反应电极、第二反应电极连接。该饮用水微型电解反应器对特定指标内的原水进行净化处理，具有处理量大、设备结构简单的特点。

Description

一种具有自净化功能的饮用水微型电解反应器

技术领域

本发明属于饮用水电解反应器技术领域，具体涉及一种具有自净化功能的饮用水微型电解反应器。

背景技术

净水器的功能就是过滤水中的漂浮物、重金属、细菌、病毒、余氯、泥沙、铁锈、微生物等都去除掉，它具备精度高的过滤技术，家庭使用的净水器五级过滤技术第一级为滤芯又称PP棉滤芯，第二级颗粒活性碳滤芯，第三级为精密压缩活性炭滤芯，第四级为反渗透膜或超滤膜，第五级为后置活性炭。净水器不仅对自来水污染比较严重的地区适用，也能过滤到常规自来水中的余氯，同时可以改善用水口感。

市场上常用的家用净水器大概分为两种，第一种是超滤机，其净水效果不是很理想，对原水水质的要求较高，第二种是反渗透净水机，其净化出的水是纯净水，不含对人体有益的矿物质。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种具有自净化功能的饮用水微型电解反应器。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：一种具有自净化功能的饮用水微型电解反应器，包括：反应电极组件、反应器壳体以及控制器；其中，

所述反应电极组件包括：第一反应电极、第二反应电极、第一电极端子、第二电极端子、第一管路连接帽、第二管路连接帽；所述反应器壳体的两端开口；其中，所述第一反应电极与所述第一电极端子连接，所述第一电极端子的一端通过所述第一管路连接帽与进水管道连接，其另一端与所述反应器壳体的一端开口连接；所述第二反应电极与所述第二电极端子连接，所述第二电极端子的一端通过所述第二管路连接帽与出水管道连接，其另一端与所述反应器壳体的另一端开口连接；

所述出水管道上连接有排水管道，所述排水管道通过排水电磁阀控制通断；

所述控制器包括：恒流稳压直流电源模块、电极极性转换模块以及反冲洗控制模块；其中，

所述恒流稳压直流电源模块分别与外接电源、所述电极极性转换模块电连接；所述电极极性转换模块与所述反冲洗控制模块电连接；

所述电极极性转换模块分别与所述第一反应电极和所述第二反应电极电连接；所述反冲洗控制模块与所述排水电磁阀电连接。

优选的，所述第一电极端子、所述第二电极端子均为两端开口的空腔柱体结构；所述第一反应电极和所述第二反应电极均为圆板状，且圆板状的所述第一反应电极和所述第二反应电极上设置有若干通孔，并嵌入所述第一电极端子和所述第二电极端子的相对端口上。

优选的，还包括绝缘隔离圈，所述绝缘隔离圈设置在所述反应器壳体中部，将所述第一反应电极和所述第二反应电极相互绝缘。

优选的，所述第一反应电极和所述第二反应电极的材质均为纯钛、钛合金、贵金属材料、具有贵金属涂层的钛基材料中的任意一种。

优选的，所述贵金属为铂、钌、铱中的任意一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明的饮用水微型电解反应器具有对特定指标内的原水进行净化处理、降解有机物、减少重金属、杀菌消毒的作用；

2、过流式的设备结构处理量大，且该设备结构简单、无隔膜流型好；

3、本发明具有电极转换和冲洗功能，可应用于各类净水设备的核心部件装置，具有处理能力强，自净化，从而延长了反应电极的使用寿命长。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的电极端子的结构示意图；

图3为本发明控制器的原理示意图。

附图标记说明：

1-反应电极组件；2-反应器壳体；3-控制器；4-进水管道；5-出水管道；6-排水管道；11-第一反应电极；12-第二反应电极；13-第一电极端子；14-第二电极端子；15-第一管路连接帽；16-第二管路连接帽；17-电极接线槽；21-绝缘隔离圈；31-恒流稳压直流电源模块；32-电极极性转换模块；33-反冲洗控制模块；61-排水电磁阀。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

请同时参见图1和图2，本发明实施例提供了一种具有自净化功能的饮用水微型电解反应器，包括：反应电极组件1、反应器壳体2以及控制器3；其中，

反应电极组件1包括：第一反应电极11、第二反应电极12、第一电极端子13、第二电极端子14、第一管路连接帽15和第二管路连接帽16；其中，

第一反应电极11和第二反应电极12均为圆板状，板上设置有若干通孔，反应器壳体2为两端开口的空腔圆柱体结构，第一电极端子13和第二电极端子14均为两端开口的空腔柱体结构，圆板状的第一反应电极11和第二反应电极12嵌入第一电极端子13和第二电极端子14的相对端口上，即通过各自相连的第一电极端子13和第二电极端子14内表面的凹槽沿第一电极端子13和第二电极端子14的径向方向分别相对设置在第一电极端子13和第二电极端子14的内表面；第一电极端子13的一端通过第一管路连接帽15与进水管道4连接，第一管路连接帽15与第一电极端子13螺纹连接，进水管道4套在第一电极端子13的一端并通过第一管路连接帽15与第一电极端子13固定；第一电极端子13的另一端伸进反应器壳体2的一端开口内，并与反应器壳体2的一端开口螺纹连接；第二电极端子14的一端通过第二管路连接帽16与出水管道5连接，第二管路连接帽16与第二电极端子14螺纹连接，出水管道5套在第二电极端子14的一端并通过第二管路连接帽16与第二电极端子14固定；第二电极端子14的另一端伸进反应器壳体2的另一端开口内，并与反应器壳体2的另一端开口螺纹连接；通过第一管路连接帽15和第二管路连接帽16将进水管道4与出水管道5与整个反应器连接起来；图2只示例了第一电极端子13的连接关系。

需要说明的是，由于反应器壳体2内水流流速较大，并有并列设置的第一反应电极11和第二反应电极12作为扰流器，因此，水流在反应器壳体2内的流型为湍流，水可以经过充分混合和反应，且反应比较均匀。

进一步地，该微型电解反应器还包括绝缘隔离圈21，绝缘隔离圈21为绝缘材料支撑，绝缘隔离圈21设置在反应器壳体2中部，即沿反应器壳体2的径向方向设置在反应器壳体2的中部，从而将第一反应电极11和第二反应电极12进行相互绝缘。

第一反应电极11可以为正反应电极，也可以为负反应电极；第二反应电极12可以为正反应电极，也可以为负反应电极。

进一步地，正负反应电极上的通孔可以为圆形、椭圆形或多边孔；正负反应电极的形状可以根据实际情况进行设计，本发明实施例在此不作具体赘述。

进一步地，正负反应电极的材质均为纯钛、钛合金、贵金属材料、具有贵金属涂层的钛基材料中的任意一种；钛基材料为钛或钛合金；其中，贵金属为铂、钌、铱中的任意一种。

采用纯钛、钛合金、贵金属材料、具有贵金属涂层的钛基材料作为正负电极材料，具有电极材料不溶解、自身不反应、析氧析氯电位低和催化作用，同时在电解反应中提供电场环境、正负反应电极板附近分别提供氧化、还原环境以及酸碱性环境，有助于电化学反应的进行，即氧气、氯气的产生、重金属还原析出、难溶金属氧化物、氢氧化物等物质沉积、有毒有害有机物的氧化还原降解、水分子团重排变小。

进一步地，反应器壳体2为聚砜、PVC、UPVC、亚克力、有机玻璃或者其他非金属材料绝缘制成。

进一步地，该微型电解反应器还设置有排水管道6，排水管道6连接在出水管道5上，并与出水管道5连通，排水管道6通过排水电磁阀61控制通断，排水管道6用于将冲洗完第一反应电极11和第二反应电极12后的水排出去。

进一步地，请参见图3，控制器3包括恒流稳压直流电源模块31、电极极性转换模块32以及反冲洗控制模块33；其中，

电极极性转换模块32分别与正负反应电极电连接；电极极性转换模块32通过两个电极接线槽17与正负两个反应电极连接，电极接线槽17设置在第一电极端子13和第二电极端子14的外表面；反冲洗控制模块33与排水电磁阀61电连接。

恒流稳压直流电源模块31分别与外接电源、电极极性转换模块32电连接；电极极性转换模块32与反冲洗控制模块33电连接。

外接电源将电源输入给恒流稳压直流电源模块31，恒流稳压直流电源模块31可根据水质情况给电极极性转换模块32供电，它可提供0A～30A的电流，-100V～+100V的直流电压；电极极性转换模块32可按预先设置的时间自由控制正负反应电极的电极极性并给正负反应电极供电，同时，也给反冲洗控制模块33提供信号，反冲洗控制模块33一旦接收到该信号，则会控制排水电磁阀61打开，对正负反应电极进行冲洗，冲洗完后的水通过排水管道6流出，冲洗时间可以根据要求由控制器自行设定。

需要说明的是，水质情况即原水中的矿物质成分的多少，水中矿物质成分越多，水的电阻会变小，而恒流稳压直流电源模块31提供的是恒流电流，因此，电压会随着水的电阻的变化而变化。

由于负反应电极在反应一段时间后，电极上会附着一些沉积物，对电极板进行极性转换后，沉积、附着在负反应电极板表面的沉淀物会迅速脱落，同时在反冲洗控制模块33的控制下，将溶出、脱落的有害物质冲洗排除。

需要说明的是，反冲洗时进行的正负反应电极的电极极性转换时间可自由设定，包括0～48h之间任意值，也可设置为每次开机(工作时)换极，换极后的电极极性与上次工作时的极性相反。

需要说明的是，恒流稳压直流电源模块31、电极极性转换模块32以及反冲洗控制模块33均为已有技术，其具体电路结构本发明实施例在此不作具体赘述。

本发明的工作过程为：

如图1所示，当整个饮用水微型电解反应器开始工作时，水流由上面的进水管道4进入反应器壳体2，由控制器3对正负反应电极进行供电和控制，从而使水流在反应器壳体2内发生电化学氧化还原反应，得到净化后的水，净化后的水通过出水管道5进入后置的其他设备进行进一步过滤净化；当正负反应电极工作达到预设的时间后，利用控制器3将正负反应电极的极性进行转换并打开排水电磁阀61，使电解反应产生的堆积在负反应电极上的析出物溶出、脱落，并对正负反应电极进行冲洗，延长其使用寿命。

本发明的基本净化反应机理为：

阴极还原：2H₂O+2e^-→2OH^-+H₂↑；

Mⁿ⁺+ne^-→M↓；(重金属离子析出)；

阳极氧化：2H₂O-4e^-→4H⁺+O₂↑；

其中，Mⁿ⁺代表金属离子，主要为重金属离子以及钙、镁、铁等金属离子)。

在阴极由于水的电解，电极附近产生了较多的OH^-离子，部分不活泼重金属离子会得到电子还原成单质析出；O₂及反应过程中生成的O·、HO·自由基具有强氧化性，可以降解水中有机污染物、镍、砷等金属、非金属有毒有害离子或基团，大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等致病菌群，具有强杀菌消毒能力；部分O₂和H₂溶于水增加了产水的溶解氧含量和溶解氢含量；重金属被电解出后，水的pH会因此而略有升高，起到微调pH的作用。

故电解反应可以达到降解有机物、杀菌消毒、去除重金属离子、增加水中溶解氧和溶解氢、微调pH的作用。

本发明通过将反应器壳体以及与之相连的电极端子做成空腔圆柱体结构，使得该反应器便于装在管道上，且组成电解反应器的组件简单，尺寸易于控制，从而实现家用的效果。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种具有自净化功能的饮用水微型电解反应器，其特征在于，包括：反应电极组件、反应器壳体以及控制器；其中，

2.根据权利要求1所述的具有自净化功能的饮用水微型电解反应器，其特征在于，所述第一电极端子、第二电极端子均为两端开口的空腔柱体结构；所述第一反应电极和所述第二反应电极均为圆板状，且圆板状的所述第一反应电极和所述第二反应电极上设置有若干通孔，并嵌入所述第一电极端子和所述第二电极端子的相对端口上。

3.根据权利要求1或2所述的具有自净化功能的饮用水微型电解反应器，其特征在于，还包括绝缘隔离圈，所述绝缘隔离圈设置在所述反应器壳体中部，将所述第一反应电极和所述第二反应电极相互绝缘。

4.根据权利要求3所述的具有自净化功能的饮用水微型电解反应器，其特征在于，所述第一反应电极和所述第二反应电极的材质均为纯钛、钛合金、贵金属材料、具有贵金属涂层的钛基材料中的任意一种。

5.根据权利要求4所述的具有自净化功能的饮用水微型电解反应器，其特征在于，所述贵金属为铂、钌、铱中的任意一种。