CN204958479U - 一种纯电解水杯 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种纯电解水杯，该电解水杯包括电解电源以及设有阴电极和阳电极的内胆，所述阳电极、阴电极分别连接电解电源的正、负极；所述阴电极和阳电极相对侧面之间设有紧密叠置的透水性隔膜和离子性隔膜，所述透水性隔膜紧贴阴电极，所述阳电极远离阴电极的侧面设有活性炭构件，所述活性炭构件与所述阳电极的间距δ是0毫米。该电解水杯不但可以制取富含活性氢的、具有低氧化还原电位的饮用水，而且可以大幅降低制水功耗。

Description

一种纯电解水杯

技术领域

本实用新型涉及一种纯电解水杯，属于水电解设备技术领域。

背景技术

水为生命之源。伴随着社会进步以及环境污染的加剧，人们对日常用水(包括居民生活用水，医疗用水、美容用水和食品制作等工业用水，等等)尤其是生活用水的水质提出越来越高和越来越多样化的需求。

由市政提供的民众日常生活用水,即使自来水厂出厂水质安全指标基本达标,输送到民众用水终端的“龙头水”,由于下述原因,也己经成为一种(特殊的)微污染水:

1)水环境污染日益恶化,现有自来水厂处理工艺陈旧,出厂水质已经难以达标(特别是在突发饮用水卫生事件的情况下)；

2)输水管网系统带来的二次污染；

3)水中余氯与残留有机物相互作用,可能生成源水中没有的新的有害物质(例如强致癌物三氯甲烷,等等)。尤其是,上述余氯导致的毒副产物,用诸如把水烧开的简单方法并不能去除。

因此,为保障饮水的绝对安全,有必要对龙头水加以再净化处理。通常人们认为将自来水烧开饮用是保证饮水安全的最简单办法。其实，自来水煮沸喝并不代表安全，因为水煮沸并不能“杀死”重金属、砷化物、氰化物、亚硝酸盐、有机污染物(比如农药、杀虫剂、合成洗涤剂等有害物质)，自来水中残留的余氯会与源水中的腐植酸、富里酸等反应生成三卤甲烷、卤乙酸等有毒致癌物，加热过程则会加速其生成。

目前已公示专利技术的电解制水杯均为无隔离膜结构，如专利号ZL201020582802.5的一种还原水无隔膜电解水杯，通过采用活性碳阳极和金属阴极对，利用活性碳阳极的强效吸附作用，产生对水电解时氧化还原反应总体平衡下的局部不平衡，来制取得到所需还原水。其优点为对水质净化效果极佳，缺点是纳米陶瓷(采用中间相工艺烧结的高比表面积活性碳块)对生产工艺要求高，且对于高硬度自来水，制水后pH可能超过8.5。再如专利号ZL201120509347.0的一种制取富含负氢离子水的无隔膜电解制水杯，采取钛基材惰性阳极构件和杯体的底板内壁设置一个δ范围是5mm≥δ＞0的间隙，其制水机理是利用在微小电流下对水电解时传质反应滞后于电化学反应的差异。这种电解制水杯的优点是避免了制水后pH可能超过8.5，缺点则是对水的净化效果不如前一种。上述两种电解制水杯的的共性问题是制水功耗比较高。

发明内容

本实用新型的目的在于：克服上述现有技术的缺陷，提出一种不但可以制取富含活性氢的、具有低氧化还原电位的饮用水，而且可以大幅降低制水功耗的电解水杯。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种纯电解水杯，包括电解电源以及设有阴电极和阳电极的内胆，所述阳电极、阴电极分别连接电解电源的正、负极；所述阴电极和阳电极相对侧面之间设有紧密叠置的透水性隔膜和离子性隔膜，所述透水性隔膜紧贴阴电极，所述离子性隔膜紧贴阳电极，所述透水性隔膜和离子性隔膜的面积均与所述阴电极和阳电极相对侧面的面积相等；所述阳电极与内胆之间设有活性炭构件，所述活性炭构件与所述阳电极的间距δ是0毫米。

本实用新型由于联合使用了透水性隔膜和离子性隔膜，因此可以大大降低工作电压，从而降低了功耗；同时由于活性炭构件可以对水中电解产生的氧化因子进行大量吸附，从而可以制成更易人引用的富含氢及氧化还原点位的水。

上述技术方案的改进是：所述阴电极上开有第一通孔，所述第一通孔的孔径大于或等于1毫米；所述活性炭构件上开有第二通孔，所述第二通孔的孔径大于或等于1毫米。

上述技术方案的进一步改进是：还包括固定在内胆里且绝缘的开口盒，所述阴电极、阳电极、透水性隔膜、离子性隔膜和活性炭构件设置在开口盒内，所述阴电极设于开口盒的开口处，所述阳电极设有穿出所述开口盒底部的导电螺杆，所述阳电极通过导电螺杆安装在内胆的底部，所述阳电极通过导电螺杆与电解电源的正极连接。

优选的，所述阴电极、阳电极是采用圆形钛基覆涂铂族氧化物制成的惰性电极。

优选的，所述电解电源是高电平窄脉宽的交变直流脉冲电源，且正向脉冲电平大于反向脉冲电平。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型实施例一的结构示意图。

图2是图1中电解单元的结构示意图。

图3是本实用新型实施例二的结构示意图。

具体实施方式

实施例

本实施例的纯电解水杯参见图1，包括顶部设有灌水口和倒水口(图中未示出)的胆1和电解电源4，内胆1内侧底部设有一对阴电极2和阳电极3，阴电极2和阳电极3分别连接电解电源4的正负极。本实施例中电解电源4采用高电平窄脉宽稳压30伏的直流脉冲电源。

本实施例中阴电极2和阳电极3均为圆形电极，透水性隔膜5和离子性隔膜6位于阴电极2和阳电极3之间，透水性隔膜5紧贴阴电极2，离子性隔膜6紧贴阳电极3，并覆盖阳电极3的上表面，透水性隔膜5与离子性隔膜6间距δ是0mm，活性炭构件7紧贴并覆盖阳电极3的底面。本实施例中阴电极2、阳电极3、透水性隔膜5、离子性隔膜6和活性炭构件7构成电解单元。

本实施例中由于联合使用了透水性隔膜5和离子性隔膜6，可以大大降低工作电压，从而降低了功耗；同时由于活性炭构件7可以对水中电解产生的氧化因子进行大量吸附，从而可以制成更易人引用的富含氢及氧化还原点位的水。

本实施例的阴电极2和阳电极3在内胆1内的水中平行放置时，阴电极2优选位于阳电极3的上方。

本实施例还可以作以下改进：阴电极2上开有第一通孔，第一通孔的孔径大于或等于1毫米；活性炭构件7上开有第二通孔，第二通孔的孔径大于或等于1毫米。

实施例二

本实施例是在实施例一基础上的改进，与实施例一的不同之处在于：如图2所示，本实施例中阴电极2、阳电极3、透水性隔膜5、离子性隔膜6、活性炭构件7和塑料垫片8构成一个电解单元，该电解单元集中设置在一个塑料外框9中，塑料垫片8紧贴并覆盖活性炭构件7底面，并使用螺母固定。

阴电极2、阳电极3、透水性隔膜5、离子性隔膜6和活性炭构件7均设置一个开口盒9内，开口盒9固定在内胆1里且绝缘的，阴电极2设于开口盒9的开口处，开口盒9的底部内侧设有塑料垫片8，塑料垫片8紧贴并覆盖活性炭构件7底面，并使用螺栓固定。

阳电极3设有穿出开口盒9底部的第一导电螺杆11，阳电极3通过第一导电螺杆11安装在内胆1的底部且通过第一导电螺杆11与电解电源4的正极连接。阴电极2设有穿出开口盒9底部的第二导电螺杆10，阴电极2通过第二导电螺杆10安装在内胆1的底部且通过第二导电螺杆10与电解电源4的负极连接。这样，可以使电解单元的结构更紧凑，而且可以将该电解单元应用到其他相关领域。

本实施例的电解水杯呈圆柱形，其内胆1的直径是54mm，内胆1的高是210mm，容积350mL；本实施例的电解电源采用一块3.7V锂电池直接对阴、阳电极对供电(电解期间电流为30～150毫安)。本实施例中阴电极2和阳电极3均呈圆形片状，阴电极2开有直径φ2.1mm第一圆形通孔48个，活性炭构件7开有直径φ2.1mm第二圆形通孔30个，塑料垫片8开有与活性炭构件7数量相同且基本同心对齐的第三圆形通孔。本实施例的阴电极2采用钛基覆涂铂族氧化物(涂层厚度为0.8毫米)制成的惰性电极。

采用本实施例的电解水杯进行水电解试验，源水是大连市政自来水出水，ORP＝+320mv，pH＝7.1，TDS＝148mg/L，水杯内注水约0.3升，电解时间为10分钟。

以下实验中，水中气泡量(强度)以及水中氧化因子多少采用定性观测方法。

①水中气泡量(强度)的目测分级：

从水中气泡为零～实验中相对气泡含量最大，分为0～5级；

②水中氧化因子的测定

如前所述，由于氧化因子在水中存留时间极为短暂，现有的检测方法(例如化学反应法和捕获法)的分析选择性和可信度还难以令人满意。同时考虑到本实用新型系专用于日常用水的处理，侧重关心的是氧化因子的变化趋势及宏观作用。因此为简化重复实验工作量，专门研发了定性了解水中氧化因子总量的滴定液。通过自制滴定液滴定到水中后，观察水体颜色的变黄程度，分为五级，定性判定水中氧化因子含量：

无色——对应水中氧化因子基本为零，设为0级；

颜色最黄——对应水中氧化因子相对最多，设为5级；

从无色到颜色最黄中间颜色变化的程度不同分设为1、2、3和4级。

实验结果如表1所示：

表1

由实验结果可以得出，本实施例由于联合使用了透水性隔膜5和离子性隔膜6，因此可以大大降低工作电压，同时由于活性炭构件7可以对水中产生的氧化因子进行大量吸附，从而制成更易人引用的富含氢及氧化还原点位的水。而且根据我们的进一步大量实验，在相同工作条件下本实施例电解水杯功耗明显小于同类产品功耗，这也是由于本实施例联合采用了透水性隔膜5和离子性隔膜6的缘故。

本实用新型不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种纯电解水杯，包括电解电源以及设有阴电极和阳电极的内胆，所述阳电极、阴电极分别连接电解电源的正、负极；其特征在于：所述阴电极和阳电极相对侧面之间设有紧密叠置的透水性隔膜和离子性隔膜，所述透水性隔膜紧贴阴电极，所述阳电极远离阴电极的侧面设有活性炭构件，所述活性炭构件与所述阳电极的间距δ是0毫米。

2.根据权利要求1所述的纯电解水杯，其特征在于：所述阴电极上开有第一通孔，所述第一通孔的孔径大于或等于1毫米；所述活性炭构件上开有第二通孔，所述第二通孔的孔径大于或等于1毫米。

3.根据权利要求1或2所述的纯电解水杯，其特征在于：还包括固定在内胆里且绝缘的开口盒，所述阴电极、阳电极、透水性隔膜、离子性隔膜和活性炭构件均设置在开口盒内，所述阴电极设于开口盒的开口处，所述阳电极设有穿出所述开口盒底部的导电螺杆，所述阳电极通过导电螺杆安装在内胆的底部，所述阳电极通过导电螺杆与电解电源的正极连接。

4.根据权利要求1或2所述的纯电解水杯，其特征在于：所述阴电极、阳电极是采用圆形钛基覆涂铂族氧化物制成的惰性电极。

5.根据权利要求1或2所述的纯电解水杯，其特征在于：所述电解电源是高电平窄脉宽的交变直流脉冲电源，且正向脉冲电平大于反向脉冲电平。