净化水杯的制作方法_2

文档序号:9918967阅读:来源:国知局
反应生成物仍可能具有某些毒性,本发明将阳极设置到容器外部,上述毒副产物直接就外排了;并给出了源水电解在阳电极上的反应产物如氧气、臭氧、氯气等极大的排出空间,可以通过外面直接排放掉,不会透过隔膜再返回容器内污染容器内的水质,不会残留在容器内水中,从而大大减轻了上述强氧化物的毒副作用。
[0020]其次,在本发明中,透水性隔膜的作用不仅仅是将容器内外隔离,由于自身的结构:透水性隔膜是非导电性材料制成的透水性隔膜,微观上表现为无数均匀微孔的过水通道区域(具有均匀孔径的微孔),还可以在电解电压作用下,在透水性隔膜内微孔中形成水体低压冷等离子放电反应。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。
[0021]传统的水体等离子放电技术,为产生水体等离子放电,往往通过外部向水中导入气体,并施以加高强度脉冲电压或高温条件。本发明则将等离子放电引导到透水性隔膜的无数微小蓄水空间进行,依靠阳电极对水电解析氢、析氧反应生成的气体,部分进入膜中诱发水体自身气化(由于阳电极与容器内渗透通过透水性隔膜的渗透水接触,这样,阳电极贴近透水性隔膜,阳极反应的氧气等容易进入膜微孔并在微孔水中生成气泡,在膜微孔狭小环境中,气泡破碎产生局部高温高压),进而以极小电压激发出高效的水体等离子放电,在水中生成羟基自由基类暂态氧化因子,该羟基自由基暂态氧化因子的氧化性极强(超过臭氧)同时在水中的存在时间又极短,因此可以在产生后迅速对水中有机物(如细菌)等污染物形成极强的降解作用并自身迅速氧化后直接还原为水,不留任何毒副作用。
[0022]由于常规化学水处理工艺在净化处理民众日常生活饮用水时,生成的各类强氧化因子基本是无选择性、不可控的,危及饮水安全,还原反应生成的强致癌物亚硝酸盐等,不适合应用在民众日常生活饮用水净化处理场合。因此,现实条件和常规思路限制了化学水处理工艺在民众日常生活饮用水方面的应用。本发明将常规电化学水生成的各类强氧化因子的不可控变成了可控,本发明正是利用羟自由基的这些特性,针对市供自来水这种特殊微污染水水质特点,通过结构上巧妙设计,一方面将阳极直接氧化反应引出到容器内水的外部发生,排除氧化反应毒副产物。另一方面将阳极间接氧化作用发挥到极致,实现对源水极其深度且安全的净化!
概括上述本发明的净化水杯技术方案的有益效果是:I)充分利用电化学水处理技术,以达到现有物理水处理工艺无法达到、对源水中污染物的深度降解、高效去除的效果,将阳极直接氧化反应引出到装置外部进行,抑制臭氧生成,以降低在容器内水中生成毒副产物的风险;2)主要依靠羟基类强氧化性且寿命极短、且无毒副作用的间接电化学中间体,来实现所期望的电化学水处理效果;3)杯体内的源水中残留余氯和各种有害阴离子向阳电极迀移,穿出透水性隔膜进入阳电极与膜之间水体并排出;4)杯体内水中的微生物,受透水性隔膜与容器内的阴电极之间U3的电场作用而灭活;5)将杯内水质深度净化,确保饮水安全,且结构简单、实现方便。
[0023]本发明在上述技术方案基础上的改进是:所述透水性隔膜是亲水性的透水性隔膜。
[0024]本发明的透水性隔膜是亲水性的透水性隔膜,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。
[0025]本发明在上述技术方案基础上的进一步改进是:在使用放电时,所述透水微孔中形成等离子放电。
[0026]本发明在上述技术方案基础上的更进一步改进是:在使用放电时,每个透水微孔中均形成等离子放电。
[0027]膜微孔的形状、以及孔径大小及均匀性,对膜中等离子放电影响甚大。为能在超低放电电压下高效生成等离子群,如图5所示,本发明中所采用的透水性隔膜,在使用放电时,电场方向透过每个透水微孔,两电极间电解电流经膜中各个微孔流通,相当于把一个大面积电极分割成了众多个针尖状的小电极,使得电极的放电曲率减小,放电效率得以提高,同时,本发明将等离子放电引导到透水性隔膜的无数微小蓄水空间进行,依靠阳电极对水电解析氢、析氧反应生成的气体,部分进入膜中诱发水体自身气化,进而以极小电压激发出高效的水体等离子放电,即可激发出水体等离子放电,在水中生成大量极具杀菌能力的暂态氧化因子,大大提高水体中污染物的降解效率。本发明在上述技术方案基础上的完善一是:所述水杯的杯盖侧壁内设有连通阳电极的第一导线,所述水杯的杯体侧壁内均设有与第一导线和电解电源连通的第二导线,所述第一导线和第二导线之间设有在杯盖盖紧在杯体时相互导通的碰头。
[0028]由于将第一导线和第二导线埋设在杯盖侧壁和杯体侧壁内,外观简洁,提高了电解电源供电的稳定性。
[0029]本发明在上述技术方案基础上的完善二是:所述杯盖上开有用于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排放的排污口。
[0030]通过在杯盖上开有用于水杯的内胆内的存水通过透水性隔膜渗透的渗透水排放的排污口,可以将反应生成的有害气体和污水等及时排出。
[0031]本发明在上述技术方案基础上的完善三是:所述透水性隔膜与阳电极之间设有物理吸附滤层。
[0032]由于透水性隔膜与阳电极之间设有物理吸附滤层,可对物理吸附滤层进行消毒和再生,延长使用时间。
[0033]本发明在上述技术方案基础上的完善四是:所述电解电源设于杯体外底部并与杯体制为一体。
[0034]本发明在上述技术方案基础上的又进一步改进是:所述电解电源设于一外部底座内,所述电解电源与阴阳电极之间通过分别设置在杯底和底座上的凹凸导电插口插接连接导通。
[0035]本发明在上述技术方案基础上的完善五是:所述透水性隔膜的透水孔径均小于等于2毫米且大于等于I纳米且所述透水性隔膜中所有微孔的透水孔径尺寸相互之间彼此相差小于20%。
[0036]本发明装置中,如果透水性隔膜的透水孔径过大(即微孔空间过大)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。而透水性隔膜的透水孔径过小(即微孔空间过小),会使电解产气无法发生或是产气效率极其低下,小到一定程度会导致隔膜内各微孔中无数个小曲率半径电极的尖端放电无法正常进行。因此,经过发明人的反复试验,确定透水孔径范围是2晕米-1纳米。
【附图说明】
[0037]下面结合附图对本发明的净化水杯作进一步说明。
[0038]图1是本发明实施例一的净化水杯的内部局部结构示意图。
[0039]图2是本发明实施例四的净化水杯的内部局部结构示意图。
[0040]图3是本发明实施例六的净化水杯的内部局部结构示意图。
[0041 ]图4是本发明实施例七的净化水杯的内部局部结构示意图。
[0042]图5是图1的透水性隔膜中的透水微孔结构示意图。
【具体实施方式】
[0043]实施例一
本实施例的净化水杯,参见图1,包括至少一对阴电极22和阳电极23、为阴阳电极供电的电解电源3和水杯I。成对的阴电极22和阳电极23之间设有透水性隔膜21。透水性隔膜21是非导电性材料制成的透水性隔膜,透水性隔膜21具有均匀孔径的透水微孔。均匀孔径的透水微孔是孔径大小和孔的形状大致均匀,比如,一张膜中都是同一形状的孔,比如都是椭圆形的孔、三角形的孔,等等。一张膜中的孔径大小都是同一尺寸的孔,等等。
[0044]阳电极23和透水性隔膜21由绝缘边框25封装成一整体单元。整体单元固定在水杯I的杯盖内,整体单元下部浸入水杯I的内胆内的存水中。阴电极22设于水杯I的内胆底部。在使用时,阳电极23仅与水杯I的内胆内的存水通过透水性隔膜21渗透的渗透水接触。
[0045]本发明装置的渗透水是连续不断产生。本发明装置的阳电极23与透水性隔膜21之间仅夹持有一层水膜,这样,本发明装置的阳电极其余侧面上是没有水的,可以在电解反应正常进行外,还特别减弱了源水电解在阳电极上的反应。同时,阳电极贴近透水性隔膜,阳极反应的氧气等容易进入膜微孔并在微孔水中生成气泡,在膜微孔狭小环境中,气泡破碎产生局部高温高压,部分进入膜中诱发水体自身气化,进而以极小电压激发出高效的水体等离子放电,在水中生成羟基自由基类暂态氧化因子。
[0046]本实施例的透水性隔膜21为单层微滤-纳滤等非导电材
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