CN114368806A - 一种碱性电解离子水制备系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碱性电解离子水制备系统，包括电解槽、存料桶、蓄水桶、成品桶以及控制器，所述电解槽内设有阳极室和阴极室，所述存料桶通过第一泵体与所述阳极室连通，所述蓄水桶通过第二泵体与所述阴极室连通，所述成品桶通过第三泵体与所述阳极室连通，所述成品桶内设有pH监测仪；所述控制器分别与所述第一泵体、所述第二泵体、所述第三泵体以及所述pH监测仪电性连接。本发明具备了结构简单、操作方便以及自动化程度高的优点，且有效提高了碱性电解离子水制备的效率，降低了人工的劳动强度。

Description

一种碱性电解离子水制备系统

技术领域

本发明涉及碱性电解离子水技术领域，特别是涉及一种碱性电解离子水制备系统。

背景技术

离子水是由自然水经过多级反渗透膜过滤，使之净化达到工业级纯水的使用标准，再通过膈膜电解生成两种活性的水，即离子水。集中于阴极流出来的为碱性电解离子水，集中于阳极流出来的为酸性电解离子水。其中碱性电解离子水不仅在杀菌消毒、去油污、家居清洁、鲜果蔬菜去农残及保鲜等日常生活领域有着广泛的应用，而且还可以用于工、农业领域，如在工业方面，用于配制乳化剂，可增强乳化剂的效果，用于配制油漆，可以增大油漆的延展性，用于配制切削液，切削液依然有着较好的润滑性和散热性，且在一定程度能提高加工精度，在农业方面，用于农药的配制，降低农药中重金属成分的配比，农药依然保持较好的毒性，有利于环境保护；此外，碱性电解离子水还具有安全环保、无毒副作用的特性。对于不同领域、不同场合以及不同物品，实际所采用碱性电解离子水的pH都会做出适应性的调整，以达到最佳使用效果。

目前的，主要通过电解槽制备碱性电解离子水，电解槽内设有离子交换膜，离子交换膜将内腔分隔为阴极室和阳极室，阴极室加入纯水并与电源负极接通，阳极室加入电解质溶液并与电源正极接通，随着时间不断电解反应，电解质中的阳离子会经过离子交换膜移动至阴极室，而阴极室中电解生成氢氧根离子，从而得到碱性电解离子水。由此可见的，制备原理相对简单，但是现有的制备装置却存在如下问题：其一，在补充电解质和纯水时、检测得到的碱性电解离子水的pH时以及其他制备过程中，主要依赖于人工，效率较低，人工劳动强度较大；其二，人工长期接触电解质和碱性电解离子水，不利于人工的健康；其三，单次反应所得到的碱性电解离子水的pH不达标，需要多次反应，但还是无法达到强碱性的标准。基于以上原因，亟需上述问题。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单、操作方便以及自动化程度高的优点，且有效提高碱性电解离子水制备的效率，降低了人工的劳动强度的碱性电解离子水制备系统。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种碱性电解离子水制备系统，包括电解槽、存料桶、蓄水桶、成品桶以及控制器，所述电解槽内设有阳极室和阴极室，所述存料桶通过第一泵体与所述阳极室连通，所述蓄水桶通过第二泵体与所述阴极室连通，所述成品桶通过第三泵体与所述阳极室连通，所述成品桶内设有pH监测仪；所述控制器分别与所述第一泵体、所述第二泵体、所述第三泵体以及所述pH监测仪电性连接。

进一步的，还包括散热装置，所述散热装置包括散热片和送风机构，所述电解槽的外表面设有若干所述散热片，所述送风机构的输出端与所述散热片对应设置；散热片有效增大接触面积，送风机构使得散热片周围的气体流动的更快，从而加快散发电解过程中产生的热量，保证电解槽的正常工作温度，避免电解过程中发生失效的可能，且有效保证电解反应的效率。

进一步的，所述存料桶内设有搅拌装置，所述搅拌装置包括电机和搅拌头，所述电机与所述控制器电性连接，所述电机固接于所述存料桶上，所述搅拌头固接于所述电机的输出端，且伸入所述存料桶内；电机带动搅拌头转动，从而搅动存料桶内的电解质溶液，在配比电解质溶液时，可有效加快其溶解的效率，且避免了结晶的可能性，保证了电解质溶液的浓度。

进一步的，所述电解槽内设有将其内腔分隔为所述阳极室和所述阴极室的阳离子交换膜。

进一步的，所述电解槽设有若干个，若干所述电解槽之间采用拓扑结构连接；使得多个电解槽同时工作，同时发生电解反应，有效提高制备碱性电解离子水的效率。

进一步的，所述控制器包括自毁模块，所述自毁模块用于销毁所述控制器的内部程序；可通过操作启动自毁模块，从而销毁控制器的内部程序，保证本系统的内部程序的安全，避免泄密。

进一步的，所述蓄水桶还通过第四泵体与所述存料桶连通；通过第四泵体可向存料桶中泵入纯水，便于配比电解质溶液的浓度。

进一步的，所述第一泵体和所述阳极室之间、所述第二泵体和所述阴极室之间以及所述第三泵体和所述阳极室之间分别设有控制阀，所述控制阀与所述控制器电性连接；便于控制流体的流向、流量及通断，提高自动化程度，减少人工在碱性电解离子水制备过程中的参与，降低人工的劳动强度。

进一步的，所述存料桶、所述蓄水桶以及所述成品桶内均分别设有液位传感器，所述液位传感器与所述控制器电性连接；实现液位的智能检测，可自动的补充相对的溶液或停止本系统的工作，提高自动化程度。

进一步的，所述控制器采用PLC控制器；方便逻辑编程，以使的各部件相互协同工作，保证制备的效率，且便于操作及控制。

本发明的有益效果在于：在工作时，控制器可控制第一泵体工作，使得第一泵体将存料桶中的电解质溶液泵入电解槽的阳极室中，控制第二泵体工作，使得第二泵体将蓄水桶中的纯水泵入电解槽的阴极室中，再让电解槽通入直流电，阳极室与正极连通，阴极室与负极连通，从而开始电解反应，在反应一定时间后，电解反应停止，控制器使第三泵体工作，将阴极室中反应所得的碱性电解离子水泵向成品桶中，而成品桶中的pH检测仪会实时的检测pH值，并向控制器反馈，当pH值还未达到预设值时，控制器会使第三泵体工作，将成品桶中的溶液泵向阴极室，同时让第一泵体工作，向阳极室中补充电解质溶液，继续电解反应，再重复循环上述过程，直至pH值达到预设值，控制器便会停止工作，再由人工抽取成品桶的溶液即可，从而可自动的制备强碱性的离子水，有效减少人工的参与，降低人工劳动强度，提高制备效率，有效避免人工长期接触化学溶液，避免健康受到影响；由此解决了现有技术中的技术问题，总体而言，本发明具备了结构简单、操作方便以及自动化程度高的优点，且有效提高了碱性电解离子水制备的效率，降低了人工的劳动强度。

附图说明

图1是本发明实施例一的整体结构示意图；

图2是本发明实施例二的整体结构示意图。

附图标记说明如下：

1-电解槽；1.1-阳极室；1.2-阴极室；2-存料桶；3-蓄水桶；4-成品桶；5-控制器；6-第一泵体；7-第二泵体；8-第三泵体；9-pH监测仪；10-散热片；11-送风机构；12-电机；13-搅拌头；14-阳离子交换膜；15-第四泵体；16-控制阀；17-液位传感器。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施方式，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种碱性电解离子水制备系统，包括电解槽1、存料桶2、蓄水桶3、成品桶4以及控制器5，电解槽1内设有阳极室1.1和阴极室1.2，存料桶2通过第一泵体6与阳极室1.1连通，蓄水桶3通过第二泵体7与阴极室1.2连通，成品桶4通过第三泵体8与阳极室1.1连通，成品桶4内设有pH监测仪9；控制器5分别与第一泵体6、第二泵体7、第三泵体8以及pH监测仪9电性连接。

优选的，控制器5采用PLC控制器，控制器5包括操作面板和警示装置，通过操作面板可设定电解槽1的反应时间，通常根据电解槽1的实际容积计算出阳极室1.1中盛放有多少电解质溶液，在反应速率一定的情况下，阳极室1.1反应完成所需的时间一定，从而准确的控制电解槽1实际所要反应的时间，提高自动化程度。优选的，阳极室1.1连接有废液桶，废液桶和阳极室1.1之间设有手动阀，在电解反应结束后，需要更换阳极室1.1中的电解质溶液时，可开启手动阀，让阳极室1.1中的废液流入废液桶中，便于集中处理，避免污染。

具体的，通过操作面板设定pH值，从而改变pH检测仪9实际所检测的pH值，可设定的范围为8.5-13.6，从弱碱性到强碱性均能制备，以满足不同pH值的碱性电解离子水的制备需求。当pH检测仪9所检测的值等于预设值时，控制器5会使整个系统停止工作，并让警示装置工作，从而提醒人工，碱性电解离子水已经制备完成；在pH值还未达到预设值时，pH检测仪9会向控制器5反馈，控制器5使第三泵体8工作，将成品桶4中的溶液泵向阴极室1.2，同时让第一泵体6工作，向阳极室1.1中补充电解质溶液，继续电解反应，再重复循环上述过程，直至pH检测仪9所检测的值等于预设值。

警示装置可采用信号灯、蜂鸣器以及两者的结合，让人工更加直观的了解本系统的当前工作状态，避免人工操作失误的问题。

还包括散热装置，散热装置包括散热片10和送风机构11，电解槽1的外表面设有若干散热片10，送风机构11的输出端与散热片10对应设置。优选的，送风机构11可采用风扇、冷风装置、制冷装置或空压机，送风系统11也可以是连接工厂内气动系统的输出端。

存料桶2内设有搅拌装置，搅拌装置包括电机12和搅拌头13，电机12与控制器5电性连接，电机12固接于存料桶2上，搅拌头13固接于电机12的输出端，且伸入存料桶2内。

电解槽1内设有将其内腔分隔为阳极室1.1和阴极室1.2的阳离子交换膜14。优选的，采用钾离子交换膜。

存料桶2用于盛放电解质溶液，可采用钾盐或纳盐等配比而成，优选采用碳酸钾溶液；蓄水桶3还通过第四泵体15与存料桶2连通。当存料桶2内的电解质溶液即将消耗完毕，存料桶2内的液位传感器17检测到液位到达下限值时，第四泵体15会工作，向存料桶2中泵入纯水，同时人工加入碳酸钾粉体，同时电机12也会工作，从而驱使搅拌头13转动，加快碳酸钾粉体溶解的速率，直至存料桶2内的液位传感器17检测到液位到达上限值时，再将第四泵体15关闭，而搅拌装置会一直工作，人工继续完成碳酸钾溶液的配比，直至碳酸钾溶液的浓度达到规定值。

蓄水桶3直接与供水系统连接，供水系统与控制器5电性连接，当蓄水桶3内的液位传感器17检测到液位到达下限值时，会反馈给控制器5，控制器5便会使供水系统开启，向蓄水桶3内供入纯水，直至蓄水桶3内的液位传感器17检测到液位到达上限值后，同样会反馈给控制器5，控制器5便会使供水系统关闭。供水系统会连接净化系统，以保证纯水的干净，符合工业级纯水使用标准。

第一泵体6和阳极室1.1之间、第二泵体7和阴极室1.2之间以及第三泵体8和阳极室1.1之间分别设有控制阀16，控制阀16与控制器5电性连接。控制溶液的流速，保证溶液向电解槽1内流动时，溶液可平稳缓慢的流动，避免压力过高，将阳离子交换膜14损坏。具体的，控制阀16采用电磁控制阀。第一泵体6和第三泵体8均采用蠕动泵，能够将流体隔离在管道中，既便于管道的更换，又能防止强碱性的溶液与泵体接触；还能够使流体逆行，方便控制流体的流动方向，减少泵体的安装，既方便泵体的安装，也降低了成本。

存料桶2、蓄水桶3以及成品桶4内均分别设有液位传感器17，液位传感器17与控制器5电性连接。优选的，液位传感器17采用静压式，精度更高，检测更加灵敏，耐腐蚀。

控制器5包括自毁模块，自毁模块用于销毁控制器5的内部程序；在遇到紧急情况并可能涉及泄密的问题时，可通过操作面板启动自毁模块，自毁模块便会运行，销毁控制器5的内部程序；当然的，也可以远程控制，实现一键自毁，操作更加方便，无需担心本系统的内部程序被盗用的可能。

本发明的具体工作原理如下：在工作时，控制器5可控制第一泵体6工作，使得第一泵体6将存料桶2中的电解质溶液泵入电解槽1的阳极室1.1中，控制第二泵体7工作，使得第二泵体7将蓄水桶3中的纯水泵入电解槽1的阴极室1.2中，再让电解槽1通入直流电，阳极室1.1与正极连通，阴极室1.2与负极连通，从而开始电解反应，在反应一定时间后，电解反应停止，控制器5使第三泵体8工作，将阴极室1.2中反应所得的碱性电解离子水泵向成品桶4中，而成品桶4中的pH检测仪9会实时的检测pH值，并向控制器5反馈，当pH值还未达到预设值时，控制器5会使第三泵体8工作，将成品桶4中的溶液泵向阴极室1.2，同时让第一泵体6工作，向阳极室1.1中补充电解质溶液，继续电解反应，再重复循环上述过程，直至pH值达到预设值，控制器5便会停止工作，再由人工抽取成品桶4的溶液即可，从而可自动的制备强碱性的离子水。

实施例二

如图2所示，本实施例与实施例1相比，电解槽1设置有两个，两个电解槽1之间并联；当然的，电解槽1可设置更多个，多个电解槽1之间采用拓扑结构连接，使得该制备系统有多个电解槽1同时在发生电解反应，提高碱性电解离子水制备的效率，从而满足工业化大批量的生产。

以上显示和描述了发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明发明的原理，在不脱离发明精神和范围的前提下，发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的发明范围内。发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。

Claims (10)

1.一种碱性电解离子水制备系统，其特征在于：包括电解槽(1)、存料桶(2)、蓄水桶(3)、成品桶(4)以及控制器(5)，所述电解槽(1)内设有阳极室(1.1)和阴极室(1.2)，所述存料桶(2)通过第一泵体(6)与所述阳极室(1.1)连通，所述蓄水桶(3)通过第二泵体(7)与所述阴极室(1.2)连通，所述成品桶(4)通过第三泵体(8)与所述阳极室(1.1)连通，所述成品桶(4)内设有pH监测仪(9)；

所述控制器(5)分别与所述第一泵体(6)、所述第二泵体(7)、所述第三泵体(8)以及所述pH监测仪(9)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种碱性电解离子水制备系统，其特征在于：还包括散热装置，所述散热装置包括散热片(10)和送风机构(11)，所述电解槽(1)的外表面设有若干所述散热片(10)，所述送风机构(11)的输出端与所述散热片(10)对应设置。

3.根据权利要求1所述的一种碱性电解离子水制备系统，其特征在于：所述存料桶(2)内设有搅拌装置，所述搅拌装置包括电机(12)和搅拌头(13)，所述电机(12)与所述控制器(5)电性连接，所述电机(12)固接于所述存料桶(2)上，所述搅拌头(13)固接于所述电机(12)的输出端，且伸入所述存料桶(2)内。

4.根据权利要求1所述的一种碱性电解离子水制备系统，其特征在于：所述电解槽(1)内设有将其内腔分隔为所述阳极室(1.1)和所述阴极室(1.2)的阳离子交换膜(14)。

5.根据权利要求1所述的一种碱性电解离子水制备系统，其特征在于：所述电解槽(1)设有若干个，若干所述电解槽(1)之间采用拓扑结构连接。

6.根据权利要求1所述的一种碱性电解离子水制备系统，其特征在于：所述控制器(5)包括自毁模块，所述自毁模块用于销毁所述控制器(5)的内部程序。

7.根据权利要求1所述的一种碱性电解离子水制备系统，其特征在于：所述蓄水桶(3)还通过第四泵体(15)与所述存料桶(2)连通。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的一种碱性电解离子水制备系统，其特征在于：所述第一泵体(6)和所述阳极室(1.1)之间、所述第二泵体(7)和所述阴极室(1.2)之间以及所述第三泵体(8)和所述阳极室(1.1)之间分别设有控制阀(16)，所述控制阀(16)与所述控制器(5)电性连接。

9.根据权利要求8所述的一种碱性电解离子水制备系统，其特征在于：所述存料桶(2)、所述蓄水桶(3)以及所述成品桶(4)内均分别设有液位传感器(17)，所述液位传感器(17)与所述控制器(5)电性连接。

10.根据权利要求9所述的一种碱性电解离子水制备系统，其特征在于：所述控制器(5)采用PLC控制器。

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