用於淨化水族箱中水的裝置製造方法
2023-04-24 15:50:06
用於淨化水族箱中水的裝置製造方法
【專利摘要】一種淨化水族箱中廢水的裝置，其包含電化學絮凝反應器；該電化學絮凝反應器包含可操作來將該水族箱中的銨、氨、亞硝酸鹽和/或硝酸鹽轉變成氮氣的鈦基電極、以及適於產生羥基基團的碳基催化劑。
【專利說明】用於淨化水族箱中水的裝置
[0001]相關申請
[0002]本申請要請求2011年5月26日申請的N0.201103820-5新加坡專利申請的優先權，其內容在此通過引用併入。
發明領域
[0003]本發明涉及一種用於淨化水族箱中水的裝置。
【背景技術】
[0004]以下對本發明背景的論述僅為便於了解本發明。應了解該論述並非自認或承認所指的任何內容在本發明的 優先權日:時，在任何司法轄區中已公開、已習知、或為本領域技術人員的公眾常識的一部份。
[0005]公知水族箱中水的淨化典型地使用簡單的機械式過濾或生物式過濾來保持水質，以及移除積貯於該槽內的廢物。這種廢物包括但並非專指於氨(NH3)、銨(NH4)、亞硝酸鹽(NO2)和硝酸鹽(NO3)。
[0006]機械式過濾包括使水通過濾墊，但這種濾墊必須定期更換以保持水質。此外，這種機械式過濾器的大小必須依據水族箱的大小來被調適。
[0007]生物式過濾一般包括細菌或微生物等，譬如水族箱內的硝化和脫硝過程中所涉及的亞硝化單胞菌和/或其它的微生物，其會分解氮基廢物。但是，這種生物式過濾器可能是不可靠的，因為它們會對水的參數，譬如溫度、pH值、磷酸鹽濃度、溶解的氧濃度、水硬度值(一般硬度和碳酸鹽硬度二者)等高度敏感。假若水參數不適於微生物或細菌的存活，則它們可能更會助長廢物，而非分解廢物。
[0008]由於廢物在水族箱內積累，水中的高氮濃度對魚是有毒性的，通常通過換水來克月艮，或設置非常大的過濾單元(其由機械式和/或生物式過濾器所構成)來分解廢物。換水是一種冗煩的人工程序，其需要人力和時間，而使用機械和/或生物過濾器來將廢物分解成較低毒性的形式通常要較長的一段時間，且取決於流動單元、生物過濾介質的類型，以及用於過濾的細菌的種類。
[0009]因此，上述的方案並不能確保穩定的水質。由於疏忽、換水和/或水參數的變異而發生水質的變動將會因廢物累積而有害於魚類。
[0010]故本發明的目的是消除至少一個上述的問題。
【發明內容】
[0011] 本發明有關水族箱中廢物特別是氮基化合物的分解，該氮基化合物包含:
[0012]氨(NH3),其主要是從魚排洩物、未被吃的食物、或死於水槽中的魚中釋出到水族箱中。這特別地危險，因其會導致氨中毒而會殺死魚類。
[0013]銨(NH4)、雖比NH3的傷害性低，但當水的pH高於7時會轉變成NH3 ；
[0014]亞硝酸鹽(NO2)是在該有毒的NH3分解時所產生。NO2是一種毒素,且若未被控制會殺死魚類?』及
[0015]硝酸鹽(NO3)為NO2在水族箱中被分解的產物。NO3雖然毒性較低，但仍會傷害魚類。NO3最後可被分解並轉化成氮氣(N2)。
[0016]依據本發明的第一方面，提供了一種淨化水族箱中水的裝置，其包含電化學絮凝反應器；該電化學絮凝反應器含有可操作以將在該水族箱中的氮基化合物譬如氨、銨、亞硝酸鹽和/或硝酸鹽轉變成氮氣的鈦基的電極。
[0017]有利地是，該電化學絮凝反應器還包含可適於產生羥基基團的碳基催化劑。
[0018]優選地，該電化學過程的可操作的電壓為5-24V。更優選地該可操作的電壓為5-9V。
[0019]適當的是，這種電極被設成彼此之間有5-10釐米的距離。
[0020]優選地，可操作的電流為大約0.5毫安。
[0021]本發明的另一方面提供了一種用於淨化水族箱中廢水將氨、銨、亞硝酸鹽和/或硝酸鹽轉變成氮氣的方法，包含在該水族箱內的兩個鈦基電極之間使電荷通過的步驟。
[0022]優選地，該方法使用本發明的裝置來進行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]現將參照附圖，僅通過舉例描述本發明，其中:
[0024]圖1為依據本發明的實施方式的淨化裝置的示意圖。
[0025]圖2為依據本發明的實施方式的淨化裝置的部件的示意圖。
[0026]圖3為依據本發明的實施方式的淨化裝置的示意圖的側視圖和頂視圖。
[0027]圖4a為依據本發明的實施方式的淨化裝置的更換催化劑匣的步驟式方法，而圖4b為更換厭氧物匣(anaerobic cartridge)的步驟方法。
[0028]圖5A和圖5B為 淨化裝置用於水族箱內的示意圖；而圖5C為依據本發明的實施方式的電化學過濾方法的示意圖。
[0029]圖6為在含有適於產生羥基基團(0H_)的碳基催化劑匣的A槽，或只含有活化的碳基材的B槽中的pH(6A)、總氮氣(6B)、氨(6C)、亞硝酸鹽(6D)和硝酸鹽(6E)的水平的圖。
【具體實施方式】
[0030]依據本發明的第一實施方式為一種用以淨化水族箱中水的裝置10，包含如圖1中所示的電化學絮凝反應器12。該電化學絮凝反應器包含多個電極14。電極14由至少一種欽合金製成。
[0031]使用之前，該電化學絮凝反應器的以下參數必須被如下地調整/決定:
[0032]電極14的間距一5-10釐米。
[0033]可操作電壓的範圍一 5-24V。
[0034]可操作電流的範圍一0.5mA。
[0035]該裝置10將會在本文中描述其操作。
[0036]對大約80至200公升的水容量的水族箱尺寸，使用者啟動該裝置10至大約5V。陽極14a由鈦合金製成。陰極14b由鈦合金製成。在該優選實施方式中，陽極14a和陰極14b是相同的鈦合金，但本領域技術人員將會了解該陽極和陰極可為不同的鈦化合物。在一優選實施方式中陽極14a和陰極14b包含鈦碳纖維。
[0037]圖2標出該裝置10的優選實施方式的部件，有在馬達殼22內的馬達，在該馬達殼22的一側配裝了催化劑匣20。該催化劑匣20以馬達殼支撐罩24安裝於該馬達殼22內，並以馬達殼前蓋18和輸出噴嘴16固定。在該催化劑匣20嵌入該馬達殼22的相反側處，固設一系列的吸盤26，其會幫助將該裝置10固定於水族槽54的側面，任何專業人士所知的用以將該裝置10固定於水族槽54的側邊的其它裝置例如掛鈎也可以適用。馬達驅動軸27以陶瓷軸28形成，其被葉輪32及葉輪蓋36包圍。本領域技術人員所知的任何能夠驅動馬達的驅動軸也可以適用。在該馬達殼22的底部配裝著生物部分35，包含生物殼44，其內裝有一塊發泡體40優選是優良的生物發泡體。該發泡體成形為具有一凹部，而該馬達驅動軸27的葉輪蓋36會套入其中。對抵該發泡體40的一側是厭氧性介質盒30，其可被裝滿任何適當的過濾介質譬如泥苔蘚(若其需要降低PH)，珊瑚碎片(若其需要降低pH)，或本領域技術人員所知的任何其它介質。該生物殼以空氣管38來完成。空氣調節閥42和空氣管夾46均被厭氧物蓋34固定就位。該裝置的震動用會使該裝置10穩定抵住該水族槽54的側面的防震螺柱48來最小化。依據本發明的實施方式的淨化裝置的側視圖示於圖3中，其中適用於100至300公升水槽的裝置的尺寸被標出，其中LI是114mm，Hl是243mm，H2是13mm，H3是256mm，而Wl是76mm。如此尺寸的裝置將提供500~550公升/小時的流率，且需要13W的電力。在其它實施方式中，這種尺寸可以改變來提供將會適用於不同的水槽容積的不同的流率。100公升的水槽大小可能需要250至300公升/小時的流率，或300公升以上的水槽大小可能需要800至1000公升/小時的流率。該水槽尺寸的容積愈大則將會需要愈快的流率,且同樣地,較小的水槽容積會需要相對較小的流率。
[0038]要更換該催化劑匣20時， 可按照圖4a的步驟式方法，在步驟I中，該生物部分35可用手指輕壓其側面(如所示)並穩固地拉開它來與該馬達殼22分開。在步驟2中，該輸出噴嘴16會被穩固地將它垂直上拉而被移除。在步驟3時，該馬達殼支撐罩24和前蓋18會被緩和地滑離該馬達殼22，其內裝著該催化劑匣20。該舊的催化劑匣20可在步驟4被丟棄，且一新的催化劑匣20會被準備如步驟5所示，即在一奔流的水龍頭底下徹底地衝洗該催化劑匣20。在步驟6時將該催化劑匣20放入該馬達殼22內，而使其平坦側曝露並背離該馬達殼22。
[0039]要更換該厭氧物腔室30時可按照圖4b的步驟式方法，在步驟I中，該厭氧物腔室30會被穩固地由該生物部分35卸除。在步驟2時，容納於該厭氧物匣56內部的厭氧物匣56用拇指向上推出。在步驟3時，用手指來掰開該匣56，以使任何適用的過濾介質能在該系統再被一起並回之前被添加。
[0040]本發明的另一方面提供一種使用如圖1中所示的電化學絮凝反應器12來淨化水族箱中水的方法。
[0041]當啟動該裝置10時，電解即會開始，而水中任何氨化合物的化學氧化過程詳示於如下的公式⑴至(6):
[0042]
【權利要求】
1.一種淨化水族箱中廢水的裝置，其包含電化學絮凝反應器，該電化學絮凝反應器包含可操作以將該水族箱中的銨、氨、亞硝酸鹽和/或硝酸鹽轉變成氮氣的數個鈦基電極和適於產生羥基基團的碳基催化劑。
2.根據權利要求1的裝置，其中該碳基催化劑的可操作量為10-50克。
3.根據前述權利要求任一項的裝置，其中該電化學過程的可操作的電壓為5-24V。
4.根據前述權利要求任一項的裝置，其中所述電極被設置成彼此之間有5-10釐米的距離。
5.根據前述權利要求任一項的裝置，其中可操作的電流為約0.5mA。
6.根據前述權利要求任一項的裝置，其還包含生物性腔室。
7.—種淨化水族箱中廢水而將銨、氨、亞硝酸鹽和/或硝酸鹽轉變成氮氣的方法，包含如下步驟:使電荷通過在該水族箱內的兩個鈦基電極之間，其中適於產生羥基基團的碳基催化劑位於所述鈦基電極之間。
8.根據權利要求7的方法，其中該電荷具有5-24V的電壓。
9.根據權利要求7的方法，其中該電荷具有5mA的電流。
10.根據權利要求7-9任一項的方法，還包含添加適於生物性過濾的微生物的步驟。
11.一種用於權利要求1所述含至少兩個鈦基電極和適於產生羥基基團的碳基催化劑的裝置的匣。
【文檔編號】C02F1/46GK103781730SQ201280031943
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年5月18日 優先權日:2011年5月26日
【發明者】張國煒, 葉展成 申請人:仟湖魚業集團