连续饮用水净水机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种连续饮用水净水机，属于生活饮用水水质深度处理技术领域。
【背景技术】
[0002]当前，水环境加剧恶化，饮用水质卫生安全事故频发，已经严重危及人的生存。水污染主要是由人类活动产生的污染物造成，它包括工业污染源，农业污染源和生活污染源三大部分。日趋加剧的水污染，已对人类的生存安全构成重大威胁，成为人类健康、经济和社会可持续发展的重大障碍。据世界权威机构调查，每年因饮用不卫生水至少造成全球2000万人死亡，因此，水污染被称作〃世界头号杀手〃。
[0003]国内外大多数自来水厂至今仍采用沉淀、过滤、加氯消毒的陈旧工艺方法，将江河水或地下水简单加工成可饮用水。然而，面对工业污水、农业污水和生活污水猖獗泛滥涌入生活水源，自来水厂已经不堪重负无能为力。再加上自来水从水厂经输水管网及高层储水箱到达饮用水终端所带来的附加污染，市政自来水已不敢说是卫生的了。尤其是，自来水加氯虽然可有效杀除病菌，但同时也会产生较多的卤代烃化合物，这些含氯有机物的含量成倍增加，是引起人类患各种疾病的重大根源。即使是把自来水煮沸了，上述残留物仍驱之不去，还会使亚硝酸盐与三氯甲烷等致癌物增加。亦即，即便饮用开水的安全系数也是不高的。
[0004]现有水质净化产品或涉水产品，主要为介质吸附或采用各种孔径的过滤膜将水中的有害物加以拦截滤除的物理方式处理工艺。由于活性炭类吸附材料很容易饱和失效，而各种过滤膜又很容易被细菌污染或有机物阻塞或破损，因此实际情况是并不能如理论设计所期望那样作到对水中污染物的充分净化。面对日益严重的源水污染，现有的物理方式处理工艺已经远远不能保证水质达标。但物理方式水处理工艺也有一个优点，就是不会生成毒副产物。
[0005]因此传统的RO膜反渗透过滤方法生产的水质最为安全，但为保安全所换取的代价则是高达40%_70%甚至更多的逆反浓水被白白浪费排入下水管道，造成巨大的水资源和电能浪费，而且RO膜堵塞后更换的成本非常高。
[0006]相比而言，化学水处理工艺虽然具有廉价简单高效等诸多优点，是一种优良的高级氧化工艺，但电化学处理本身存在一系列问题，不宜在民用终端生活饮用水处理场合单独使用，迄今尚未见有在日常生活用水处理场合广泛应用。究其原因，一是化学水处理工艺需要足够的反应时间，而在日常生活用水场合，净水器从开机到出水仅仅数秒钟，污染物在净水器中停留时间太短，根本来不及完成相关化学反应处理;其二是，化学水处理工艺有可能伴随一定的毒副作用。例如，尽管化学氧化反应工艺可强效灭活细菌，深度降解有机物，去除水中的各种有害物质，但化学氧化法所生成的各类强氧化因子基本是无选择性、不可控的，若处理不当极可能产生源水中没有的新物质，反而危及饮水安全;正因为如此，在民众日常生活饮用水净化处理场合，对于化学水处理工艺的应用可以说是慎之又慎。
[0007]然而，在水环境前所未有严重污染、传统物理净水器已力不从心的今天，重新审视研究化学水处理一一尤其是电化学水处理技术与工艺在生活饮用水净化处理应用的可能性，创新开发一种既能高效除去水中污染物、又无毒副产物高度安全的化学处理工艺、乃至化学水处理工艺与物理吸附过滤工艺联用的全新水质净化方法与装置，具有十分重要的现实意义。
【发明内容】
[0008]本发明要解决技术问题是:提供一种可以降解水中有机物、去除余氯、灭活水中细菌且不产生毒副产物的连续饮用水净水机。
[0009]为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是:一种连续饮用水净水机，包括封闭容器、至少一对成对的阴电极和阳电极以及用于对所述阴电极和阳电极供电的电解电源，所述阴电极和阳电极之间设有将两者完全隔断的透水性隔膜;所述透水性隔膜为叠置的两层非导电材料制成的透水性隔膜，分别是靠近阳电极的第一透水性隔膜和靠近阴电极的第二透水性隔膜;所述第一透水性隔膜和第二透水性隔膜之间填充有物理吸附滤芯;所述物理吸附滤芯上设有进水口，所述封闭容器的侧壁上设有出水口 ；在使用时，所述阴电极与封闭容器内的水直接接触，所述阳电极仅与通过所述第一透水性隔膜渗出的渗透水接触。
[0010]需要说明的是，本发明处理的对象是市供自来水，正如【背景技术】中所述，现在水污染日益严重，市供自来水已经成为一种微污染水(或者说是特殊污染水)，其污染源包括环境污染(如农药残留等)、氯消毒产生的污染以及管道二次污染等。
[0011]本发明的工作机理及带来的有益效果具体陈述如下。
[0012]I)本发明的结构特征是，以透水性隔膜(包括第一、第二透水性隔膜)为分界，分设在透水性隔膜两侧的阴阳电极对:阴电极设于封闭容器的盛水空间内部且阳电极设于封闭容器的盛水空间外部。
[0013]本发明中阳电极只与第一透水性隔膜渗出的渗透水接触(阳电极不与封闭容器内的水直接接触)，把阳极直接氧化反应转移到过水容器外进行，源水中余氯和氡移向阳电极，透过第一透水性隔膜随渗透水排出，不致再返回封闭容器内污染水质。
[0014]2)本发明中第一、第二透水性隔膜的结构在微观上表现为无数透水微孔的过水通道区域，由于第一、第二透水性隔膜是非导电性材料制成，因而在透水微孔的过水通道内产生电压降，即当电解电源的电解电压施加于外电极(阳电极)和内电极(阴电极)后，在在透水微孔的过水通道内形成电压降落关系。
[0015]这样水电解时的析氢、析氧反应生成的气体很容易进入透水微孔的过水通道内并在过水通道内的水中生成气泡，在第一、第二透水性隔膜的透水微孔的过水通道内的狭小环境中气泡很容易破碎从而产生局部高温高压，进而以极小电压激发出高效的水体等离子放电，在透水性隔膜中及透水性隔膜周边区域水中生成羟基自由基类暂态氧化因子的等离子体(等离子体是和固态、液态、气态处于同一层次的物质第四态，低温等离子体富含电子、离子、自由基和激发态分子，电子与离子有很高的反应活性，可以使通常条件下难以进行或速度很难的化学反应变得十分迅速，通过水体放电生成等离子群，可以大大提高水体中污染物的降解效率)，该羟基自由基暂态氧化因子的氧化性极强，具有非常好的杀菌效果，可以加入到出水中，同时在水中的存在时间又较短，可以直接还原为水从而在杀菌后不留任何毒副作用。
[0016]3)本发明在使用时，源水从进水口进入净水机，水流流向为:进水口 —物理吸附滤芯—第二透水性隔膜—第二透水性过滤隔膜与阴电极之间储水空间—出水口，水中污染物先后经物理吸附滤芯吸附和第二透水性隔膜过滤去除，出水为常规净化的净水。另一方面，物理吸附滤芯和第一、第二透水性隔膜夹持在阴电极和阳电极之间，在电化学作用下(例如阳极的直接氧化、间接氧化、阴极还原反应)，水中的细菌、微生物被彻底灭活，有机物最终趋于降解为二氧化碳和水。不仅对源水深度净化，而且对物理吸附滤芯(活性炭)起到一定的再生作用，也是对第一、第二透水性隔膜极好的保护，大大改善了细菌污染和浓差极化，使第一、第二透水性隔膜的有效寿命大大延长。
[0017]4)本发明将电化学处理与物理吸附处理进行结合，首先进行电化学处理，灭活细菌，深度降解去除源水中的有机物等主要污染物，然后通过物理吸附滤芯和第二透水性隔膜进行物理拦截滤除水中残留有害物质，而且也滤除电解工作过程中可能产生导致生物指标变差的次生物质，确保了出水水质尤其是生物指标的高度安全性。
[0018]上述技术方案的改进是:所述封闭容器包括管状的金属筒体以及设置在所述金属筒体两端的绝缘密封端盖，所述金属筒体兼作为阴电极;所述阳电极也呈管状且位于金属筒体内，相应地，所述物理吸附滤芯也呈管状且所述阳电极、物理吸附滤芯与金属筒体同心设置，所述第一透水性隔膜、第二透水性隔膜分别满覆布设在物理吸附滤芯的内表面、外表面，所述金属筒体上设有可将从第一透水性隔膜渗出的污水排出的排污口。这样，结构更紧凑，且阴、阳电极的面积相比同体积其他结构更大，净水效率大大提高。
[0019]上述技术方案的进一步改进是:所述阳电极紧贴第一透水性隔膜，所述阳电极上开有若干通孔;所述进水口位于金属筒体的一端，所述排污口位于金属筒体的另一端且与所述阳电极的空心管结构连通。
[0020]为了进一步提高膜中等离子放电特性，可以使所述第一透水性隔膜和第二透水性隔膜都采用亲水性的隔膜。亲水性膜表面能与水形成氢键有序结构，可以改善膜孔充水浸润状态，有利于膜中等离子放电过程持续进行。
[0021]优选的，所述第一透水性隔膜的透水微孔的孔径大小和形状基本相同，所述第二透水性隔膜的透水微孔的孔径大小和形状也基本相同。
[0022]本发明中，如果第一或第二透水性隔膜的透水微孔的孔径过大(即过水通道过大)等效于变相增大了电极直径(电极曲率半径)致使水中放电起始激发电压增高，并且使产生气泡体积变大减小了气液两相接触反应的比表面积。透水微孔的孔径过小(即过水通道过小)，会使电解产气无法进入微孔的透水孔径(也就无法在过水通道内生成气泡)，从而使等离子放电无法正常进行。因此，经过发明人的反复试验，所述第一、第二透水性隔膜的透水微孔的孔径小于2毫米且大于I纳米，所述第一、第二透水性隔膜的透水微孔的孔径尺寸相互之间彼此相差小于20%，即所述第一、第二透水性隔膜具有均匀孔径的透水微孔。
[0023]膜微孔的形状均匀性以及孔径大小的均匀性，对膜中等离子放电影响甚大。为了更好更多的生成羟基自由基等离子群，优选的，在使用时，所述透水性隔膜的每个透