鹼性還原水無隔膜電解裝置的製作方法

2023-05-15 15:12:56

專利名稱：鹼性還原水無隔膜電解裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於生成鹼性還原水的電解裝置，屬於電解功能水裝置技術 領域。
背景技術：
功能水是經科學處理得到的具有重現性和有益功能的水溶液，其處理方法和生理 功能的科學依據已被明確證實。嚴格符合以上定義，並普遍得到水研究科學家公認，而且有 標準可執行的是電解水(也有稱之為「離子水」)。電解水主要包括氧化水和還原水。一般 地，以使用銀-氯化銀電極測定出水的氧化還原電位值(0RP值)為+200mV時作為中間值， 將氧化還原電位值低於該中間值的水稱作還原水。氧化水通常是偏酸性的，還原水通常是 偏鹼性的，其中鹼性還原水的的應用較為廣泛，比如弱鹼性還原水適宜人飲用並利於人體 健康，又比如中鹼性還原水適宜清洗瓜果蔬菜，再比如強鹼性還原水適宜醫用消毒，等等。無隔膜電解裝置因其結構簡單、無隔膜汙染而在電解水領域得到越來越多地應 用。但是，對於現實中有效製取鹼性還原水的需要，目前還是只能採用二槽有隔膜電解裝置 來完成。這是因為傳統認識認為，由於無隔膜電解裝置的陰極室和陽極室未分隔開，電解氧 化水與電解還原水在陰_陽極之間不斷生成又不斷中和，因此無法單獨生成所需的鹼性還 原水。經檢索，目前已知能夠製取還原水的無隔膜電解裝置有1、採用對電極施加高頻 交流電壓進行電解的裝置，如日本專利(特開2000-84560號公報)公開的一種還原水生成 裝置；2、採用對電極施加非對稱交流電壓進行電解的裝置，如中國專利ZL200510093514. 7 公開的另一種還原水生成裝置；3、採用對電極施加變頻直流脈衝電源進行電解的裝置，如 本發明人在先申請的中國專利 ZL200820183101. 7、ZL200820184175. 2、ZL200820184176. 7 分別公開的一種具有殺菌功能的飲水機、一種電解功能水杯、一種可攜式電解功能水製備
ο但是，上述現有無隔膜式電解裝置均無法獲得寬範圍鹼性(從弱鹼性到強鹼性， 即PH值從7-13)的鹼性還原水。1)上述的採用對電極施加高頻交流電壓或非對稱交流電 壓的兩種電解裝置是為了解決達到飲用水標準的問題，最多只能生成作為飲用的中性或弱 鹼性的還原水；2)上述的採用對電極施加變頻直流脈衝電源的電解裝置，一是製取電解水 時間過長；二是也只能得到弱鹼性的還原水。
實用新型內容本實用新型要解決的主要技術問題是提出一種通過電解有效製取具有寬範圍鹼 性和負氧化還原電位的鹼性還原水的無隔膜電解裝置。為了解決上述主要技術問題，本實用新型提出的基本技術方案是一種鹼性還原 水無隔膜電解裝置，包括盛水容器和置放在盛水容器內的一對陰、陽電極，以及與所述陰、 陽電極電連接的直流電源；所述陽電極是活性炭電極，所述陰電極是金屬電極。本實用新型的鹼性還原水無隔膜電解裝置相比現有無隔膜電解裝置，突破性地採用了含有活性炭的陽電極和金屬的陰電極這一獨特的電極組。通過活性炭極強的吸附離 子能力，使得陽電極附近水被電解產生的氧氣和氫離子被緊緊吸附在活性炭內部而難以脫 出，從而導致水中氫離子和氫氧根離子的失衡，並最終使水呈現鹼性是結構；同時活性炭電 解形成納米級金屬離子、絡合物、螯合物、膠狀質物進入水中後吸附活性氫，形成懸浮在水 中的穩定態活性氫，從而使水的氧化還原電位持續降低。這樣，本實用新型的鹼性還原水 無隔膜電解裝置可以有效製取寬範圍鹼性和負氧化還原電位的鹼性還原水。上述基本技術方案的改進一是所述活性炭是燒結活性炭和壓結活性炭之一。採 用結構穩定的燒結活性炭或壓結活性炭可以杜絕電解過程的析出碳。上述基本技術方案的改進二是所述直流電源的輸出電流範圍是10-1500毫安。 本實用新型發明人從長期實驗中獲得的上述輸出電流範圍，可以有效避免電解過程中活性 炭中過量酸根基團的生成。上述基本技術方案的改進三是所述活性炭電極的比表面積範圍是500-2000m2/
g°上基本技術方案改進三的進一步改進是所述燒結活性炭的燒結溫度是 700-1200°C，所述壓結活性炭的壓結壓力是0. 5-4MPa。本實用新型解決的次要技術問題是在解決上述主要問題的基礎上，進一步提高 上述鹼性還原水無隔膜電解裝置的電極導電性，並降低功率消耗。為了解決上述次要技術問題，本實用新型對上述技術方案的更進一步改進是所 述陽電極還含有由金屬製成的輔助金屬電極，並由活性炭電極和輔助金屬電極緊密接觸 形成複合陽電極。上述技術方案的又進一步改進是所述活性炭的電阻率範圍是0. 5-6/ Ω 皿-1。活性碳電極的電阻係數應儘可能小，這樣對於相同電解電流的電解電壓可以較 低，減少功率消耗。上述技術方案的再進一步改進之一是所述輔助金屬電極貼附在陽電極表面的一 部分，所述陽電極表面的另一部分面向所述陰電極。上述技術方案的再進一步改進之二是所述輔助金屬電極是鈦金屬網，所述活性 碳電極包在鈦金屬網內。上述技術方案的再進一步改進之三是所述輔助金屬電極與活性炭電極燒結成一 體。上述技術方案的衍生方案之一是所述盛水容器由金屬製成並且作為陰電極，所 述陽電極置於盛水容器中。上述技術方案的衍生方案之二是所述盛水容器由活性炭製成並且作為陽電極， 所述陰電極置於盛水容器中。上述衍生方案之一的改進一時所述盛水容器是不鏽鋼圓筒，所述活性碳電極是 竹炭經納米級活化處理後壓製成圓餅狀並燒結製成；所述輔助金屬電極是園片狀鈦基表面 塗敷鉬層，並嵌在活性炭電極上。上述衍生方案之一的改進二時所述陽電極呈圓柱環狀；所述輔助金屬電極是鈦 板塗覆鉬氧化層並嵌在圓柱環狀活性碳電極的內環面。上述衍生方案之二的改進時所述活性碳電極燒製成圓筒狀，所述輔助金屬電極 是鈦金屬網並緊實包覆在活性碳電極外表面構成圓筒狀複合陽電極，所述複合陽電極預埋鈦螺釘，所述螺釘穿過輔助金屬電極和活性碳電極側壁與直流電源的正極連接，所述陰電 極為圓柱狀並置於複合陽電極的內部正中。上述技術方案的完善是所述金屬是銅、鐵、鋁、不鏽鋼、合金和鈦之一，所述輔助 金屬電極的表面塗覆有惰性金屬層，所述惰性金屬層是鉬族氧化層。以下結合附圖對本實用新型的鹼性還原水無隔膜電解裝置作進一步說明。


圖1是現有無隔膜電解裝置的結構示意圖。圖2是本實用新型實施例一鹼性還原水無隔膜電解裝置的結構示意圖。圖3是本實用新型實施例二鹼性還原水無隔膜電解裝置的結構示意圖。圖4是本實用新型實施例三鹼性還原水無隔膜電解裝置的結構示意圖。圖5是本實用新型實施例四鹼性還原水無隔膜電解裝置的結構示意圖。圖6是本實用新型實施例五鹼性還原水無隔膜電解裝置的結構示意圖。圖7是本實用新型實施例六鹼性還原水無隔膜電解裝置的結構示意圖。圖8是圖7中A-A向截面圖。圖9本實用新型實施例七鹼性還原水無隔膜電解裝置的結構示意圖。
圖10是圖9中B-B向截面圖。
圖11本實用新型實施例八鹼性還原水無隔膜電解裝置的結構示意圖。
具體實施方式
實施例一本實施例的鹼性還原水無隔膜電解裝置如圖2所示，包括盛水容器1和置放在盛 水容器1內的一對陰、陽電極2、3，以及與陰、陽電極2、3電連接的直流電源4。陽電極3 是由活性炭製成的板狀活性炭電極，活性炭具體是採用優質椰殼顆粒活性碳並添加炭黑， 加入適量聚四氟乙烯乳液粘接劑，在成型模具中以IMPa壓力壓結，然後在220°C溫度下幹 燥，最後剪裁而成。陰電極2是由鈦板表面塗惰性金屬層(鉬層)製成的板狀金屬電極。 陰、陽電極2、3的幾何形狀相同但厚度不同，均是120mmX80mm，厚度0. 3mm,陰電極2厚度 0. 3mm,陽電極3厚度15mm。活性炭電極在實驗前用純淨水清洗烹煮20分鐘後使用。直流電源4採用變頻脈衝直流電源，其輸出峰值電壓範圍是3-220伏，其峰值電流 範圍是5-100毫安。電解容器槽3由塑料或其他非導電材料製成。活性炭電極的比表面積 620m2/g，其電阻率 5. 7/Ω · cnT1。本實用新型發明人將本實施例的鹼性還原水無隔膜電解裝置與
圖1所示的現有 還原水電解裝置進行對比實驗，實驗條件和過程還有1)源水選取純淨水(市售「水森活」 牌桶裝純淨水)；2)電解制水期間，控制每一制水周期內電流平均值為35毫安；3)制水周 期按每3分鐘遞增，觀察每一電解周期內各電極表面有無氣泡產生；4)每一制水周期完成 後，將電解槽內水完全倒出至外部容器，充分混合併靜置2分鐘後測量PH值、ORP值(負氧 化還原電位值)，測量完畢重新注入新水做下一電解周期實驗。本實施例鹼性還原水無隔膜 電解裝置實驗的數據如表1-1。現有還原水電解裝置的陰極和陽極均為鈦基鍍鉬族氧化，其 餘條件與以上實驗條件相同，實驗數據如表1-2。表1-1 (本實施例)
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權利要求一種鹼性還原水無隔膜電解裝置，包括盛水容器和置放在盛水容器內的一對陰、陽電極，以及與所述陰、陽電極電連接的直流電源；其特徵在於所述陽電極是活性炭電極，所述陰電極是金屬電極。
2.根據權利要求1所述鹼性還原水無隔膜電解裝置，其特徵在於所述活性炭是燒結 活性炭和壓結活性炭之一。
3.根據權利要求2所述鹼性還原水無隔膜電解裝置，其特徵在於所述直流電源的輸 出電流範圍是10-1500毫安。
4.根據權利要求3所述鹼性還原水無隔膜電解裝置，其特徵在於所述活性炭電極的 比表面積範圍是500-2000m2/g。
5.根據權利要求4所述鹼性還原水無隔膜電解裝置，其特徵在於所述燒結活性炭的 燒結溫度是700-1200°C，所述壓結活性炭的壓結壓力是0. 5-4MPa。
6.根據權利要求5所述鹼性還原水無隔膜電解裝置，其特徵在於所述陽電極還含有 由金屬製成的輔助金屬電極，並由活性炭電極和輔助金屬電極緊密接觸形成複合陽電極。
7.根據權利要求6所述鹼性還原水無隔膜電解裝置，其特徵在於所述活性炭的電阻 率範圍是 0. 5-6/Ω · cnT1。
8.根據權利要求7所述鹼性還原水無隔膜電解裝置，其特徵在於所述輔助金屬電極 貼附在陽電極表面的一部分，所述陽電極表面的另一部分面向所述陰電極。
9.根據權利要求7所述鹼性還原水無隔膜電解裝置，其特徵在於所述輔助金屬電極 是鈦金屬網，所述活性碳電極包在鈦金屬網內。
10.根據權利要求7所述鹼性還原水無隔膜電解裝置，其特徵在於所述輔助金屬電極 與活性炭電極燒結成一體。
11.根據權利要求1-7之任一所述鹼性還原水無隔膜電解裝置，其特徵在於所述盛水 容器由金屬製成並且作為陰電極，所述陽電極置於盛水容器中。
12.根據權利要求1-7之任一所述鹼性還原水無隔膜電解裝置，其特徵在於所述盛水 容器由活性炭製成並且作為陽電極，所述陰電極置於盛水容器中。
13.根據權利要求11所述鹼性還原水無隔膜電解裝置，其特徵在於所述盛水容器是 不鏽鋼圓筒，所述活性碳電極壓製成圓餅狀；所述輔助金屬電極是園片狀鈦基表面塗敷鉬 層，並嵌在活性炭電極上。
14.根據權利要求11所述鹼性還原水無隔膜電解裝置，其特徵在於所述陽電極呈圓 柱環狀；所述輔助金屬電極是鈦板塗覆鉬氧化層並嵌在圓柱環狀活性碳電極的內環面。
15.根據權利要求12所述鹼性還原水無隔膜電解裝置，其特徵在於所述活性碳電極 燒製成圓筒狀，所述輔助金屬電極是鈦金屬網並緊實包覆在活性碳電極外表面構成圓筒狀 複合陽電極，所述複合陽電極預埋鈦螺釘，所述螺釘穿過輔助金屬電極和活性碳電極側壁 與直流電源的正極連接，所述陰電極為圓柱狀並置於複合陽電極的內部正中。
16.根據權利要求1-7之任一所述鹼性還原水無隔膜電解裝置，其特徵在於所述金屬 是銅、鐵、鋁、不鏽鋼、合金和鈦之一，所述輔助金屬電極的表面塗覆有惰性金屬層，所述惰 性金屬層是鉬族氧化層。
專利摘要本實用新型涉及一種鹼性還原水無隔膜電解裝置，屬於電解功能水裝置技術領域。該裝置包括盛水容器和置放在盛水容器內的一對陰、陽電極，以及與所述陰、陽電極電連接的直流電源；所述陽電極主要由活性炭製成的活性炭電極構成，所述陰電極主要由金屬製成的金屬電極構成。該裝置通過採用主要由活性炭電極和金屬電極組成的陰、陽電極組，可以有效得到寬範圍鹼性(pH值從7到13)和負氧化還原電位的鹼性還原功能水；並且可以減少電解功率消耗。
文檔編號C02F1/461GK201746367SQ201020126649
公開日2011年2月16日 申請日期2010年3月10日 優先權日2010年3月10日
發明者肖志邦 申請人:肖志邦