净化水杯的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种净化水杯，属于生活饮用水水质深度处理技术领域。
【背景技术】
[0002]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〃。当前，水环境加剧恶化，已经严重危及生命延续，特别当突发天灾人祸时尤甚。在世界上一些极端贫穷落后地区，饮到干净放心水对于普通民众而言甚至几近奢侈。倘若能以简单、廉价、高效的手段，使民众皆可饮到干净放心水，当为何等无量之功德！
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。
[0003]既然直接饮用自来水难保安全，净水器应运而生，成为民众硬性需求。然而，现有的以市供自来水为源水的水质净化产品或涉水产品，基本为介质吸附或采用各种孔径过滤膜将水中污染物加以拦截滤除的物理处理工艺。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，现有以介质吸附或采用各种孔径过滤膜将水中污染物加以拦截滤除的物理方式水处理工艺已经远远不能保证水质达标。另外，传统的RO膜反渗透过滤方法对水资源的浪费非常严重，往往净化I升纯净水就需要排出3升浓缩废水。但是，物理方式水处理工艺也有可取之处:通常不生成毒副产物。
[0004]相比而言，化学水处理工艺虽具有廉价简单高效等诸多优点，却并不适宜于民用终端生活饮用水领域。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，净水器从开机进水到出水仅仅数秒钟乃至更短，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，化学水处理工艺通常伴随一定的毒副作用。例如，尽管化学氧化反应可强效灭活细菌，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，若处理不当极可能生成源水中没有的新物质甚至强致癌物，反而危及饮水安全。而还原反应控制不当也会带来类似问题，例如硝酸盐可能转化为强致癌物亚硝酸盐;正因为如此，迄今未见在生活饮用水净化处理领域尤其是家庭饮水终端推广应用。
[0005]庆幸的是，日常生活中，饮用水需求往往具有分时段、间歇之特点。例如，家庭三顿饭用水及洗浴高峰主要集中在早中晚时间；洗衣用水则按周/次计算。日常生活中饮用水存储装置，通指带有储水箱(罐、容器)的饮用水终端，例如:I)管线净水系统终端壁挂机、台式或立式饮水机;2)R0纯水机出水储存压力桶(箱)，以及饮水杯、壶;3)城市供水管网高层建筑顶层安装的高位水箱，甚至农村居民抽取地下水至屋顶的储水罐。目前该类系统存在的共性问题是储水箱内水中细菌微生物超标，严重影响水质甚至异味发臭。迄今尚无好的解决方法。
[0006]因此，急需开发出一种能够满足杯内的家庭终端饮水深度净化要求的，对源水以间歇工作方式进行处理、家家户户都用得起的净化水杯。
【发明内容】
[0007]本发明解决的技术问题是，针对现有技术不足，提出一种在对杯内的家庭终端饮水进行降解水中有机物时更少产生毒副产物的净化水杯。
[0008]申请人经过反复试验和多年探索，发现了电化学作为一种高级氧化水处理工艺，所附加毒副效应远较常规化学水处理工艺为小，而且电化学水处理工艺可以通过电参数的调整来强化处理强度减少反应时间。这样，电化学水处理技术具有克服物理水处理工艺软肋、可用于生活饮用水净化处理的一定潜力。
[0009]电化学水处理技术是使污染物质在电极上发生直接电化学反应或是利用电极表面产生强氧化性活性物质发生氧化反应而被转化.电化学技术及其辅以其他高级氧化技术的组合工艺，称为电化学体系，包括电极电催化、电-Fenton、电-03、声-电、光-电等。
[0010]电化学水处理离不开电极作用，具体分为电极直接反应和电极间接反应。电极直接反应是指污染物在电极上直接被氧化或还原而从水中去除。直接电解可分为阳极过程和阴极过程。阳极过程就是污染物在阳极表面氧化而转化成毒性较小的物质或易生物降解的物质，甚至发生有机物无机化，从而达到削减、去除污染物的目的。阴极过程就是污染物在阴极表面还原而得以去除。
[0011]电极间接反应则是利用电化学产生的氧化还原物质作为反应剂或催化剂，使污染物转化成毒性更小的物质。阳极间接反应，在水中所产生的氧化还原物质，通常包括以下几类:(I)具有强氧化性的氯酸盐、次氯酸盐等；负电性，可以被阳极除去；(2)H202、03(标准电极电势2.07，半衰期30-60min)等强氧化因子；(3)电化学反应产生的强氧化性且寿命极短的中间体，包括e(溶剂化电子)、.0Η、Η02.、.02等自由基，以.0H为主，可以降解有机物。
[0012]但是，电化学本质上仍属化学处理工艺，哪怕毒副作用再小，仍有使水的生物指标降低之风险。在水环境前所未有严重污染、在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、又无毒副产物的电化学处理工艺、乃至电化学水处理工艺与物理吸附过滤工艺协同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。
[0013]为了解决上述技术问题，本发明的发明人在上述认识的基础上提出如下技术方案:一种净化水杯，包括至少一对阴阳电极、为所述阴阳电极供电的电解电源和水杯，成对的阴电极和阳电极之间设有透水性隔膜，所述透水性隔膜是非导电性材料制成的透水性隔膜，所述透水性隔膜具有均匀孔径的透水微孔，所述阳电极和透水性隔膜由绝缘边框封装成一整体单元，所述整体单元固定在所述水杯的杯盖内，所述整体单元下部浸入所述水杯的内胆内的存水中，所述阴电极设于所述水杯的内胆底部，在使用时，所述阳电极仅与所述水杯的内胆内的存水通过所述透水性隔膜渗透的渗透水接触。
[0014]需要说明的是，本发明装置处理的对像是家庭终端饮水，一般是市供自来水，正如【背景技术】中所述，现在水污染日益严重，家庭终端饮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。
[0015]上述本发明公开的净化水杯技术方案的工作机理及有益效果陈述如下。
[0016]本发明装置结构特征是，参见图1，以透水性隔膜为分界，分设在透水性隔膜上下两侧的阴阳电极对:阳电极和透水性隔膜由绝缘边框封装成一整体单元，整体单元固定在水杯的杯盖内，整体单元下部浸入水杯的内胆内的存水中，阴电极设于水杯的内胆底部。
[0017]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，形成如下的电压降落关系:
膜外阳电极(+)—阳电极与膜之间水膜的电压降U1—透水性隔膜自身阻抗产生的压降U2—透水性隔膜与容器(水杯的内胆)内的阴电极之间水阻抗产生的压降U3。
[0018]首先，本发明装置的阳电极和透水性隔膜由绝缘边框封装成一整体单元，同时，本发明装置的阳电极仅与水杯的内胆内的存水通过透水性隔膜渗透的渗透水接触，在保证本发明装置的电解反应正常进行的基础上，把阳极直接氧化反应转移到容器外进行，阳极反应产物在容器外排走，不致再返回容器内污染水质。同时，水中的阴性污染物例如余氯等，受阳极电压作用，也可以从容器内水中透过透水性隔膜，迀移到容器外阳极区域。
[0019]需要特别指出的是:阳极直接氧化反应不是不需要，而是阳极反应生成物(例如臭氧)可能产生毒副作用，包括阴性污染物受阳极直接氧化