CN213834682U

CN213834682U - 一种臭氧水在线制备单元

Info

Publication number: CN213834682U
Application number: CN202023002904.8U
Authority: CN
Inventors: 吴志红
Original assignee: Shanghai Chujing Medical Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Chujing Medical Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2021-07-30
Anticipated expiration: 2030-12-15

Abstract

本实用新型公开了一种臭氧水在线制备单元，包括绝缘框、第一电极、第二电极、电极支撑装置、电解质膜；所述第一电极包括第一电极金属片与第一金刚石电极层；所述第二电极包括第二电极金属片与第二金刚石电极层；所述电解质膜与所述电极支撑装置之间具有水气快速通道；所述绝缘框上设置进水口、出水口，所述出水口和所述电解质膜之间设置出水腔；所述出水腔中设置挡条；所述第一电极金属片以及第二电极金属片边缘具有突出端。本实用新型通过对臭氧水制备单元的出水腔结构的设计，提高了电解产生的臭氧在水中的溶解程度，减少了臭氧气体的逸散损失。

Description

一种臭氧水在线制备单元

技术领域

本实用新型涉及臭氧水制备技术领域，具体属于一种臭氧水在线制备单元。

背景技术

臭氧是自然界最强的氧化剂之一，具有极强的氧化性，臭氧溶解于水得到臭氧水。电解水产生的臭氧水不会额外引入硝酸根离子，在消毒、食品、医疗、电子领域有广阔的前景。目前，一种较佳的电解水产生臭氧的电极材料为导电金刚石(BDD)，该材料由金刚石掺硼制成，导电金刚石电极有宽电化学势窗、低背景电流、极耐臭氧腐蚀，以及低吸附等特性，能够提高电解水制备臭氧的电解效率。

人工电解获得臭氧水或臭氧气体的方法之一是：两片导电金刚石片电极之间夹固体电解质膜,电源正负极分别接两片导电金刚石电极，通过电极电解水获得较高浓度的臭氧或臭氧水。设置固体电解质膜的目的在于只选择性允许离子透过，同时降低电回路的电阻，从而提高电解效率，而在装置中设置水气快速通道，可以及时带出电解产生的气体，避免其对电解效率产生影响。在线化制备臭氧水的过程中，电解产生的臭氧往往没有全部溶解在水中便被水流冲离电极表面，最后逸出损失，因此提高电解产生臭氧在水中的溶解程度可以提升臭氧水的制备效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于通过对出水腔中流体流路的结构设计，促进电解产生的臭氧在水中的溶解，以解决以上问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种多层叠合式臭氧水在线制备单元，包括：第一电极、第一电极支撑装置、绝缘框、电解质膜、第二电极支撑装置、第二电极；

所述第一电极包括第一电极金属片和第一金刚石电极层，所述第二电极包括第二电极金属片和第二金刚石电极层；所述第一金刚石电极层和所述第二金刚石电极层的材质均为导电金刚石材料；

所述第一电极金属片、所述第一金刚石电极层、所述第一电极支撑装置、所述电解质膜、所述第二电极支撑装置、所述第二金刚石电极层、所述第二电极金属片由上至下依次设置；

所述第一金刚石电极层、所述第一电极支撑装置、所述电解质膜、所述第二电极支撑装置、所述第二金刚石电极层均位于所述绝缘框内；所述第一电极金属片、所述绝缘框、所述第二电极金属片依次紧密贴合形成耐压腔体，能够承受水流通过时的压力；

所述绝缘框的两侧设置有进水口和出水口，所述绝缘框的内部具有分别与所述进水口和所述出水口连通的进水腔和出水腔；所述进水腔位于所述电解质膜与所述进水口之间，所述出水腔位于所述电解质膜与所述出水口之间；

所述出水腔中设置至少一条挡条，所述挡条直接或者通过其他所述挡条与所述绝缘框相连；所述挡条起到使进入所述出水腔的水流分流后重新汇合或迂回绕行的目的；

所述第一电极支撑装置包括若干第一电极支撑条，每一根所述第一电极支撑条沿水流方向设置，所述第一电极支撑条之间具有距离间隔；所述第二电极支撑装置包括若干第二电极支撑条，每一根所述第二电极支撑条沿水流方向设置，所述第二电极支撑条之间具有距离间隔；

所述电解质膜受到所述第一电极支撑装置和所述第二电极支撑装置的支撑而呈波浪形，所述电解质膜在波浪形的波峰或波谷处分别与所述第一电极或所述第二电极紧密贴合；所述第一支撑装置与所述电解质膜的表面之间形成允许水流通过的水气快速通道；所述第二支撑装置与所述电解质膜的表面之间形成允许水流通过的水气快速通道；所述水气快速通道连通所述进水腔和所述出水腔；

在电解过程中，本实用新型明采用两电极相同的电极设置，在运行过程中定时循环倒极。

较佳地，所述第一电极支撑装置和所述第二电极支撑装置均与所述电解质膜的材质相同。

较佳地，所述绝缘框以及所述绝缘间隔层的材质为聚四氟乙烯、二氧化硅或氧化铝中的一种，也可以是其他机械强度佳、耐腐蚀的绝缘体材质。

较佳地，所述第一电极金属片以及所述第二电极金属片的材质为钛合金、钛、铂、金、镍、钯、铂钌合金或不锈钢中的一种，也可以是其他耐腐蚀、低电阻率的金属材质。

较佳地，所述电解质膜为全氟磺酸膜、全氟磺酸离子聚合物膜，非全氟磺酸离子聚合物膜中的一种。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型通过出水腔的结构设计，在线化的臭氧水制备过程中，增强了电解产生的臭氧在水流中的溶解程度，减少了臭氧的逸散损失，提升了臭氧水的制备效率。

附图说明

图1为本实用新型的电极工作区域的横向截面结构示意图；

图2为本实用新型的第一实施例的纵向截面结构示意图；

图3为本实用新型的第二实施例的出水腔纵向截面结构示意图；

图4为本实用新型的第三实施例的出水腔纵向截面结构示意图；

图中：1、第一电极金属片；2、绝缘框；3、进水口；4、出水口；5、第一金刚石电极层；6、电解质膜；7、第二金刚石电极层；8、第一电极支撑条；9、进水腔；10、出水腔；11、水气快速通道；12、第二电极金属片；13、第二电极支撑条；14、挡条。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

第一实施例

图1示出本实施例的电极工作区域的横向截面结构示意图、图2示出了本实施例的一条水气快速通道11处的纵向截面结构。本实施例包括绝缘框2、第一电极、第二电极、第一电极支撑装置，第二电极支撑装置、电解质膜6；第一电极包括第一电极金属片1和第一金刚石电极层5，第二电极包括第二电极金属片12和第二金刚石电极层7；第一电极支撑装置包括若干条第一电极支撑条8；第二电极支撑装置包括若干条第二电极支撑条13；每一条第一电极支撑条8沿水流方向设置，之间具有距离间隔；每一条第二电极支撑条13沿水流方向设置，之间具有距离间隔；

第一电极金属片1、第一金刚石电极层5、第一电极支撑装置、电解质膜6、第二电极支撑装置、第二金刚石电极层7、第二电极金属片12从上到下依次设置；

第一金刚石电极层5、第一电极支撑装置、电解质膜6、第二电极支撑装置、第二金刚石电极层7均位于绝缘框2内；第一电极金属片1、绝缘框2、第二电极金属片12通过螺栓紧固形成能够耐受水压的电解槽腔体；

绝缘框2的内部具有分别与进水口3和出水口4连通的进水腔9和出水腔10；进水腔9位于电解质膜6与进水口3之间，出水腔10位于电解质膜6与出水口4之间；

电解质膜6受到第一电极支撑装置和第二电极支撑装置的支撑而呈波浪形，电解质膜6在波浪形的波峰或波谷处分别与第一电极或第二电极紧密贴合；第一电极支撑条8与电解质膜6的之间形成允许水流通过的水气快速通道11；第二电极支撑条13与电解质膜6之间形成允许水流通过的水气快速通道11；水气快速通道11连通进水腔9和出水腔10；出水腔10中设置一条挡条14，挡条14沿水平方向延伸并且与水流方向垂直，挡条14的两端与绝缘框2相连；

运行时，第一电极金属片1，第二电极金属片12分别与电源的正负两极连接作为阴阳两极，通电电解时氢气在阴极析出，臭氧以及氧气在阳极析出，电极层表面产生的臭氧能够部分溶解在水中。净水水流从进水口3到达进水腔9后通过水气快速通道11，部分溶解并带出电极上产生的臭氧以及冲出未溶解的气体，到达出水腔10；进入出水腔10的水流受挡条14的阻碍上下分流并绕行，在挡条14后方汇合，在绕行与汇合过程中，水流与其所携带的气泡更充分地混合，促进更多臭氧溶于水中，再从出水口4离开；

当第一电极金属片1接电源正极、第二电极金属片12接电源负极时，电流从电源正极，第一电极金属片1，第一金刚石电极层5，电解质膜6，第二金刚石电极层7，第二电极金属片12，到电源负极，构成电流回路，此时氢气在第二金刚石电极层12上产生，臭氧和氧气在第一金刚石电极层1上产出，反之亦然。在运行过程中，第一电极以及第二电极定时循环倒极。

第二实施例

图3示出了本实施例的出水腔10的纵向截面结构，本实施例与第一实施例的区别在于：出水腔10中设置有4条错开排列的宽形挡条14，各条挡条14相互错位；

本实施例中水流进入出水腔10后，流路发生多次上下绕行，在绕行过程中水流同样能与其所携带的气泡更充分地混合，促进更多臭氧溶于水中。

第三实施例

图4示出了本实施例的出水腔10的纵向截面结构，本实施例与第一实施例的区别在于：出水腔10中设置有若干圆柱形挡条14；挡条14互相错位排列形成阵列；

本实施例中水流进入出水腔10后，流路发生多次分流和汇合，使其与其所携带的气泡更充分地混合，促进更多臭氧溶于水中。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种臭氧水在线制备单元，其特征在于，包括：第一电极、电极支撑装置、绝缘框、电解质膜、第二电极；

所述绝缘框和所述电解质膜设置在所述第一电极和所述第二电极之间，所述电解质膜位于所述绝缘框内部；所述绝缘框的两侧设置有进水口和出水口，所述绝缘框的内部具有分别与所述进水口和所述出水口连通的进水腔和出水腔；所述第一电极、所述电解质膜、所述第二电极之间均设置有电极支撑装置；所述电极支撑装置为若干沿水流方向延伸设置的电极支撑条；

所述第一电极包括第一电极金属片和第一金刚石电极层，所述第二电极包括第二电极金属片和第二金刚石电极层；所述第一金刚石电极层设置在所述第一电极金属片的朝向所述电解质膜的一面上；所述第二金刚石电极层设置在所述第二电极金属片的朝向所述电解质膜的一面上；

所述电解质膜和所述电极支撑装置之间具有允许水流通过的水气快速通道；所述水气快速通道连通所述进水腔和所述出水腔；

所述出水腔中设置至少一条挡条，所述挡条用于使进入所述出水腔的水流分流后重新汇合或迂回绕行。

2.根据权利要求1所述的臭氧水在线制备单元，其特征在于，所述电极支撑装置与所述电解质膜的材质相同。

3.根据权利要求1所述的臭氧水在线制备单元，其特征在于，所述出水腔中设置有多个错开排列的宽形挡条，所述宽形挡条相互错位设置。

4.根据权利要求1所述的臭氧水在线制备单元，其特征在于，所述出水腔中设置有若干圆柱形挡条，所述圆柱形挡条互相错位排列形成阵列。