一种多层叠合式臭氧水在线制备单元的制作方法

本实用新型涉及臭氧水制备技术领域，具体属于一种多层叠合式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，水流流速越高，带出臭氧的效率越高，但是流速越高，水流流经电解槽时其冲击力越容易对电解槽中的结构造成损坏。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于通过多层叠合的结构设计以及设置进水腔和出水腔的流路结构设计，提高臭氧水在线制备单元的耐压性能，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：第一保护金属层、第一绝缘间隔层、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、第二绝缘间隔层、第二保护金属层；

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；

所述第一保护金属层、第一绝缘间隔层、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、所述第二绝缘间隔层、所述第二保护金属层由上至下依次设置；

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；所述第一保护金属片、所述第一绝缘间隔层、所述第一电极金属片、所述绝缘框、所述第二电极金属片、所述第二绝缘间隔层、所述第二保护金属层依次紧密贴合形成耐压腔体，能够承受水流通过时的压力；其中所述第一保护金属层、所述绝缘框、所述第二保护金属层起承压作用，本领域技术人员可以根据需要设置其厚度；所述第一绝缘间隔层和所述第二绝缘间隔层用于避免漏电；

所述第一电极金属片的一侧边缘、以及所述第二电极金属片的一侧边缘，各自设置有突出端，用于电连接；

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；

所述进水腔中设置挡板，其目的在于改变水流方向，避免从所述进水口进入所述进水腔的水流直接冲击所述电解质膜；所述挡板两端连接在所述绝缘框上；

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。

较佳地，所述第一保护金属层以及所述第二保护金属层的材质为钛合金或者不锈钢中的一种，也可以是其他坚固、抗腐蚀、韧性佳的材质。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型通过多层叠合设计以及进水腔流路设计提升了臭氧水制备单元的耐压性能。

2、本实用新型中的多层叠合的结构设计组装简单，便于安装和更换。

附图说明

图1为本实用新型的纵向截面结构示意图；

图2为本实用新型的横向截面结构示意图；

图3为本实用新型的俯视图；

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、第一绝缘间隔层；15、第二绝缘间隔层；16、第一保护金属层；17、第二保护金属层；18、挡板；19、电极金属片突出端。

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。

图1示出了本实用新型的一条水气快速通道11处的纵向截面结构，图2示出了本实用新型的横向截面结构，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、第一保护金属层16、第一绝缘间隔层14、第二绝缘间隔层15、第二保护金属层17；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；

第一保护金属层16、第一绝缘间隔层14、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、第二绝缘间隔层15、第二保护金属层17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；第一保护金属层16、第一绝缘间隔层14、第一电极金属片1、绝缘框2、第二电极金属片12、第二绝缘间隔层15、第二保护金属层17通过螺栓紧固形成能够耐受水压的电解槽腔体；最外侧的第一保护金属层16和第二保护金属层17起到保护电解槽结构的作用，增强了臭氧水制备单元的耐压性能；第一绝缘间隔层14和第二绝缘间隔层15起到避免装置漏电的作用；

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；进水腔9的内部设置一个进水腔挡板18；进水腔挡板18沿横向设置，两端连接在绝缘框2上；

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。

图3示出了本实用新型的俯视图；第一电极金属片1以及第二电极金属片12各自在一侧的边缘设置有一个电极金属片突出端19用于电连接；

运行时，第一电极金属片1，第二电极金属片12各自的电极金属片突出端19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，水流在进入进水腔9后从上下侧绕过进水腔挡板18流动，避免直接冲击电解质膜6，水流在绕过进水腔挡板18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。

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。