凈化水杯的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種凈化水杯，屬于生活飲用水水質(zhì)深度處理技術(shù)領(lǐng)域。該凈化水杯包括至少一對(duì)陰陽(yáng)電極、為陰陽(yáng)電極供電的電解電源和水杯，成對(duì)的陰電極和陽(yáng)電極之間設(shè)有透水性隔膜，透水性隔膜是非導(dǎo)電性材料制成的透水性隔膜，透水性隔膜具有均勻孔徑的透水微孔，陽(yáng)電極和透水性隔膜由絕緣邊框封裝成一整體單元，整體單元固定在水杯的杯蓋內(nèi)，整體單元下部浸入水杯的內(nèi)膽內(nèi)的存水中，陰電極設(shè)于水杯的內(nèi)膽底部，在使用時(shí)，陽(yáng)電極僅與水杯的內(nèi)膽內(nèi)的存水通過(guò)透水性隔膜滲透的滲透水接觸。該凈化水杯具有在對(duì)杯內(nèi)的家庭終端飲水進(jìn)行降解水中有機(jī)物時(shí)產(chǎn)生很少毒副產(chǎn)物且毒副產(chǎn)物不進(jìn)入杯內(nèi)水中的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
凈化水杯
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種凈化水杯，屬于生活飲用水水質(zhì)深度處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]水污染主要是由人類活動(dòng)產(chǎn)生的污染物造成，它包括工業(yè)污染源，農(nóng)業(yè)污染源和生活污染源三大部分。日趨加劇的水污染，已對(duì)人類的生存安全構(gòu)成重大威脅，成為人類健康、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大障礙。據(jù)世界權(quán)威機(jī)構(gòu)調(diào)查，每年因飲用不衛(wèi)生水至少造成全球2000萬(wàn)人死亡，因此，水污染被稱作〃世界頭號(hào)殺手〃。當(dāng)前，水環(huán)境加劇惡化，已經(jīng)嚴(yán)重危及生命延續(xù)，特別當(dāng)突發(fā)天災(zāi)人禍時(shí)尤甚。在世界上一些極端貧窮落后地區(qū)，飲到干凈放心水對(duì)于普通民眾而言甚至幾近奢侈。倘若能以簡(jiǎn)單、廉價(jià)、高效的手段，使民眾皆可飲到干凈放心水，當(dāng)為何等無(wú)量之功德！
[0003]國(guó)內(nèi)外大多數(shù)自來(lái)水廠至今仍采用沉淀、過(guò)濾、加氯消毒的陳舊工藝方法，將江河水或地下水簡(jiǎn)單加工成可飲用水。然而，面對(duì)工業(yè)污水、農(nóng)業(yè)污水和生活污水猖獗泛濫涌入生活水源，自來(lái)水廠已經(jīng)不堪重負(fù)無(wú)能為力。再加上自來(lái)水從水廠經(jīng)輸水管網(wǎng)及高層儲(chǔ)水箱到達(dá)飲用水終端所帶來(lái)的附加污染，市政自來(lái)水已不敢說(shuō)是衛(wèi)生的了。尤其是，自來(lái)水加氯雖然可有效殺除病菌，但同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生較多的鹵代烴化合物，這些含氯有機(jī)物的含量成倍增加，是引起人類患各種疾病的重大根源。即使是把自來(lái)水煮沸了，上述殘留物仍驅(qū)之不去，還會(huì)使亞硝酸鹽與三氯甲烷等致癌物增加。亦即，即便飲用開(kāi)水的安全系數(shù)也是不高的。
[0004]既然直接飲用自來(lái)水難保安全，凈水器應(yīng)運(yùn)而生，成為民眾硬性需求。然而，現(xiàn)有的以市供自來(lái)水為源水的水質(zhì)凈化產(chǎn)品或涉水產(chǎn)品，基本為介質(zhì)吸附或采用各種孔徑過(guò)濾膜將水中污染物加以攔截濾除的物理處理工藝。由于活性炭類吸附材料很容易飽和失效，而各種過(guò)濾膜又很容易被細(xì)菌污染或有機(jī)物阻塞或破損，因此實(shí)際情況是并不能如理論設(shè)計(jì)所期望那樣作到對(duì)水中污染物的充分凈化。面對(duì)日益嚴(yán)重的源水污染，現(xiàn)有以介質(zhì)吸附或采用各種孔徑過(guò)濾膜將水中污染物加以攔截濾除的物理方式水處理工藝已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)。另外，傳統(tǒng)的RO膜反滲透過(guò)濾方法對(duì)水資源的浪費(fèi)非常嚴(yán)重，往往凈化I升純凈水就需要排出3升濃縮廢水。但是，物理方式水處理工藝也有可取之處:通常不生成毒副產(chǎn)物。
[0005]相比而言，化學(xué)水處理工藝雖具有廉價(jià)簡(jiǎn)單高效等諸多優(yōu)點(diǎn)，卻并不適宜于民用終端生活飲用水領(lǐng)域。究其原因，一是化學(xué)水處理工藝需要足夠的反應(yīng)時(shí)間，而在日常生活用水場(chǎng)合，凈水器從開(kāi)機(jī)進(jìn)水到出水僅僅數(shù)秒鐘乃至更短，污染物在凈水器中停留時(shí)間太短，根本來(lái)不及完成相關(guān)化學(xué)反應(yīng)處理；其二是，化學(xué)水處理工藝通常伴隨一定的毒副作用。例如，盡管化學(xué)氧化反應(yīng)可強(qiáng)效滅活細(xì)菌，深度降解有機(jī)物，去除水中的各種有害物質(zhì)，但化學(xué)氧化法所生成的各類強(qiáng)氧化因子基本是無(wú)選擇性、不可控的，若處理不當(dāng)極可能生成源水中沒(méi)有的新物質(zhì)甚至強(qiáng)致癌物，反而危及飲水安全。而還原反應(yīng)控制不當(dāng)也會(huì)帶來(lái)類似問(wèn)題，例如硝酸鹽可能轉(zhuǎn)化為強(qiáng)致癌物亞硝酸鹽;正因?yàn)槿绱?，迄今未?jiàn)在生活飲用水凈化處理領(lǐng)域尤其是家庭飲水終端推廣應(yīng)用。
[0006]慶幸的是，日常生活中，飲用水需求往往具有分時(shí)段、間歇之特點(diǎn)。例如，家庭三頓飯用水及洗浴高峰主要集中在早中晚時(shí)間；洗衣用水則按周/次計(jì)算。日常生活中飲用水存儲(chǔ)裝置，通指帶有儲(chǔ)水箱(罐、容器)的飲用水終端，例如:I)管線凈水系統(tǒng)終端壁掛機(jī)、臺(tái)式或立式飲水機(jī);2)R0純水機(jī)出水儲(chǔ)存壓力桶(箱)，以及飲水杯、壺;3)城市供水管網(wǎng)高層建筑頂層安裝的高位水箱，甚至農(nóng)村居民抽取地下水至屋頂?shù)膬?chǔ)水罐。目前該類系統(tǒng)存在的共性問(wèn)題是儲(chǔ)水箱內(nèi)水中細(xì)菌微生物超標(biāo)，嚴(yán)重影響水質(zhì)甚至異味發(fā)臭。迄今尚無(wú)好的解決方法。
[0007]因此，急需開(kāi)發(fā)出一種能夠滿足杯內(nèi)的家庭終端飲水深度凈化要求的，對(duì)源水以間歇工作方式進(jìn)行處理、家家戶戶都用得起的凈化水杯。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種在對(duì)杯內(nèi)的家庭終端飲水進(jìn)行降解水中有機(jī)物時(shí)更少產(chǎn)生毒副產(chǎn)物的凈化水杯。
[0009]
【申請(qǐng)人】經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和多年探索，發(fā)現(xiàn)了電化學(xué)作為一種高級(jí)氧化水處理工藝，所附加毒副效應(yīng)遠(yuǎn)較常規(guī)化學(xué)水處理工藝為小，而且電化學(xué)水處理工藝可以通過(guò)電參數(shù)的調(diào)整來(lái)強(qiáng)化處理強(qiáng)度減少反應(yīng)時(shí)間。這樣，電化學(xué)水處理技術(shù)具有克服物理水處理工藝軟肋、可用于生活飲用水凈化處理的一定潛力。
[0010]電化學(xué)水處理技術(shù)是使污染物質(zhì)在電極上發(fā)生直接電化學(xué)反應(yīng)或是利用電極表面產(chǎn)生強(qiáng)氧化性活性物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)而被轉(zhuǎn)化.電化學(xué)技術(shù)及其輔以其他高級(jí)氧化技術(shù)的組合工藝，稱為電化學(xué)體系，包括電極電催化、電-Fenton、電-03、聲-電、光-電等。
[0011]電化學(xué)水處理離不開(kāi)電極作用，具體分為電極直接反應(yīng)和電極間接反應(yīng)。電極直接反應(yīng)是指污染物在電極上直接被氧化或還原而從水中去除。直接電解可分為陽(yáng)極過(guò)程和陰極過(guò)程。陽(yáng)極過(guò)程就是污染物在陽(yáng)極表面氧化而轉(zhuǎn)化成毒性較小的物質(zhì)或易生物降解的物質(zhì)，甚至發(fā)生有機(jī)物無(wú)機(jī)化，從而達(dá)到削減、去除污染物的目的。陰極過(guò)程就是污染物在陰極表面還原而得以去除。
[0012]電極間接反應(yīng)則是利用電化學(xué)產(chǎn)生的氧化還原物質(zhì)作為反應(yīng)劑或催化劑，使污染物轉(zhuǎn)化成毒性更小的物質(zhì)。陽(yáng)極間接反應(yīng)，在水中所產(chǎn)生的氧化還原物質(zhì)，通常包括以下幾類:(I)具有強(qiáng)氧化性的氯酸鹽、次氯酸鹽等；負(fù)電性，可以被陽(yáng)極除去；(2)H202、03(標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)2.07，半衰期30-60min)等強(qiáng)氧化因子；(3)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性且壽命極短的中間體，包括e(溶劑化電子)、.0Η、Η02.、.02等自由基，以.0H為主，可以降解有機(jī)物。
[0013]但是，電化學(xué)本質(zhì)上仍屬化學(xué)處理工藝，哪怕毒副作用再小，仍有使水的生物指標(biāo)降低之風(fēng)險(xiǎn)。在水環(huán)境前所未有嚴(yán)重污染、在傳統(tǒng)物理凈水器已力不從心的今天，重新審視研究化學(xué)水處理一一尤其是電化學(xué)水處理技術(shù)在生活飲用水凈化處理應(yīng)用的可能性，創(chuàng)新開(kāi)發(fā)一種既能高效除去水中污染物、又無(wú)毒副產(chǎn)物的電化學(xué)處理工藝、乃至電化學(xué)水處理工藝與物理吸附過(guò)濾工藝協(xié)同聯(lián)用的全新水質(zhì)凈化方法與裝置，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0014]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的發(fā)明人在上述認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上提出如下技術(shù)方案:一種凈化水杯，包括至少一對(duì)陰陽(yáng)電極、為所述陰陽(yáng)電極供電的電解電源和水杯，成對(duì)的陰電極和陽(yáng)電極之間設(shè)有透水性隔膜，所述透水性隔膜是非導(dǎo)電性材料制成的透水性隔膜，所述透水性隔膜具有均勻孔徑的透水微孔，所述陽(yáng)電極和透水性隔膜由絕緣邊框封裝成一整體單元，所述整體單元固定在所述水杯的杯蓋內(nèi)，所述整體單元下部浸入所述水杯的內(nèi)膽內(nèi)的存水中，所述陰電極設(shè)于所述水杯的內(nèi)膽底部，在使用時(shí)，所述陽(yáng)電極僅與所述水杯的內(nèi)膽內(nèi)的存水通過(guò)所述透水性隔膜滲透的滲透水接觸。
[0015]需要說(shuō)明的是，本實(shí)用新型裝置處理的對(duì)像是家庭終端飲水，一般是市供自來(lái)水，正如【背景技術(shù)】中所述，現(xiàn)在水污染日益嚴(yán)重，家庭終端飲水已經(jīng)成為一種微污染水(或者說(shuō)是特殊污染水)，其污染源包括環(huán)境污染(如農(nóng)藥殘留等)、氯消毒產(chǎn)生的污染以及管道二次污染等。
[0016]上述本實(shí)用新型公開(kāi)的凈化水杯技術(shù)方案的工作機(jī)理及有益效果陳述如下。
[0017]本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)特征是，參見(jiàn)圖1，以透水性隔膜為分界，分設(shè)在透水性隔膜上下兩側(cè)的陰陽(yáng)電極對(duì):陽(yáng)電極和透水性隔膜由絕緣邊框封裝成一整體單元，整體單元固定在水杯的杯蓋內(nèi)，整體單元下部浸入水杯的內(nèi)膽內(nèi)的存水中，陰電極設(shè)于水杯的內(nèi)膽底部。
[0018]當(dāng)電解電源的電解電壓施加于外電極(陽(yáng)電極)和內(nèi)電極(陰電極)后，形成如下的電壓降落關(guān)系:
[0019]膜外陽(yáng)電極(+)—陽(yáng)電極與膜之間水膜的電壓降U1—透水性隔膜自身阻抗產(chǎn)生的壓降U2—透水性隔膜與容器(水杯的內(nèi)膽)內(nèi)的陰電極之間水阻抗產(chǎn)生的壓降U3。
[0020]首先，本實(shí)用新型裝置的陽(yáng)電極和透水性隔膜由絕緣邊框封裝成一整體單元，同時(shí)，本實(shí)用新型裝置的陽(yáng)電極僅與水杯的內(nèi)膽內(nèi)的存水通過(guò)透水性隔膜滲透的滲透水接觸，在保證本實(shí)用新型裝置的電解反應(yīng)正常進(jìn)行的基礎(chǔ)上，把陽(yáng)極直接氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)移到容器外進(jìn)行，陽(yáng)極反應(yīng)產(chǎn)物在容器外排走，不致再返回容器內(nèi)污染水質(zhì)。同時(shí)，水中的陰性污染物例如余氯等，受陽(yáng)極電壓作用，也可以從容器內(nèi)水中透過(guò)透水性隔膜，迀移到容器外陽(yáng)極區(qū)域。
[0021]需要特別指出的是:陽(yáng)極直接氧化反應(yīng)不是不需要，而是陽(yáng)極反應(yīng)生成物(例如臭氧)可能產(chǎn)生毒副作用，包括陰性污染物受陽(yáng)極直接氧化反應(yīng)生成物仍可能具有某些毒性，本實(shí)用新型將陽(yáng)極設(shè)置到容器外部，上述毒副產(chǎn)物直接就外排了；并給出了源水電解在陽(yáng)電極上的反應(yīng)產(chǎn)物如氧氣、臭氧、氯氣等極大的排出空間，可以通過(guò)外面直接排放掉，不會(huì)透過(guò)隔膜再返回容器內(nèi)污染容器內(nèi)的水質(zhì)，不會(huì)殘留在容器內(nèi)水中，從而大大減輕了上述強(qiáng)氧化物的毒副作用。
[0022]其次，在本實(shí)用新型中，透水性隔膜的作用不僅僅是將容器內(nèi)外隔離，由于自身的結(jié)構(gòu):透水性隔膜是非導(dǎo)電性材料制成的透水性隔膜，微觀上表現(xiàn)為無(wú)數(shù)均勻微孔的過(guò)水通道區(qū)域(具有均勻孔徑的微孔)，還可以在電解電壓作用下，在透水性隔膜內(nèi)微孔中形成水體低壓冷等離子放電反應(yīng)。低溫等離子體富含電子、離子、自由基和激發(fā)態(tài)分子，電子與離子有很高的反應(yīng)活性，可以使通常條件下難以進(jìn)行或速度很難的化學(xué)反應(yīng)變得十分迅速。
[0023]傳統(tǒng)的水體等離子放電技術(shù)，為產(chǎn)生水體等離子放電，往往通過(guò)外部向水中導(dǎo)入氣體，并施以加高強(qiáng)度脈沖電壓或高溫條件。本實(shí)用新型則將等離子放電引導(dǎo)到透水性隔膜的無(wú)數(shù)微小蓄水空間進(jìn)行，依靠陽(yáng)電極對(duì)水電解析氫、析氧反應(yīng)生成的氣體，部分進(jìn)入膜中誘發(fā)水體自身氣化(由于陽(yáng)電極與容器內(nèi)滲透通過(guò)透水性隔膜的滲透水接觸，這樣，陽(yáng)電極貼近透水性隔膜，陽(yáng)極反應(yīng)的氧氣等容易進(jìn)入膜微孔并在微孔水中生成氣泡，在膜微孔狹小環(huán)境中，氣泡破碎產(chǎn)生局部高溫高壓)，進(jìn)而以極小電壓激發(fā)出高效的水體等離子放電，在水中生成羥基自由基類暫態(tài)氧化因子，該羥基自由基暫態(tài)氧化因子的氧化性極強(qiáng)(超過(guò)臭氧)同時(shí)在水中的存在時(shí)間又極短，因此可以在產(chǎn)生后迅速對(duì)水中有機(jī)物(如細(xì)菌)等污染物形成極強(qiáng)的降解作用并自身迅速氧化后直接還原為水，不留任何毒副作用。
[0024]由于常規(guī)化學(xué)水處理工藝在凈化處理民眾日常生活飲用水時(shí)，生成的各類強(qiáng)氧化因子基本是無(wú)選擇性、不可控的，危及飲水安全，還原反應(yīng)生成的強(qiáng)致癌物亞硝酸鹽等，不適合應(yīng)用在民眾日常生活飲用水凈化處理場(chǎng)合。因此，現(xiàn)實(shí)條件和常規(guī)思路限制了化學(xué)水處理工藝在民眾日常生活飲用水方面的應(yīng)用。本實(shí)用新型將常規(guī)電化學(xué)水生成的各類強(qiáng)氧化因子的不可控變成了可控，本實(shí)用新型正是利用羥自由基的這些特性，針對(duì)市供自來(lái)水這種特殊微污染水水質(zhì)特點(diǎn)，通過(guò)結(jié)構(gòu)上巧妙設(shè)計(jì)，一方面將陽(yáng)極直接氧化反應(yīng)引出到容器內(nèi)水的外部發(fā)生，排除氧化反應(yīng)毒副產(chǎn)物。另一方面將陽(yáng)極間接氧化作用發(fā)揮到極致，實(shí)現(xiàn)對(duì)源水極其深度且安全的凈化！
[0025]概括上述本實(shí)用新型的凈化水杯技術(shù)方案的有益效果是:I)充分利用電化學(xué)水處理技術(shù)，以達(dá)到現(xiàn)有物理水處理工藝無(wú)法達(dá)到、對(duì)源水中污染物的深度降解、高效去除的效果，將陽(yáng)極直接氧化反應(yīng)引出到裝置外部進(jìn)行，抑制臭氧生成，以降低在容器內(nèi)水中生成毒副產(chǎn)物的風(fēng)險(xiǎn)；2)主要依靠羥基類強(qiáng)氧化性且壽命極短、且無(wú)毒副作用的間接電化學(xué)中間體，來(lái)實(shí)現(xiàn)所期望的電化學(xué)水處理效果;3)杯體內(nèi)的源水中殘留余氯和各種有害陰離子向陽(yáng)電極迀移，穿出透水性隔膜進(jìn)入陽(yáng)電極與膜之間水體并排出；4)杯體內(nèi)水中的微生物，受透水性隔膜與容器內(nèi)的陰電極之間U3的電場(chǎng)作用而滅活;5)將杯內(nèi)水質(zhì)深度凈化，確保飲水安全，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)方便。
[0026]本實(shí)用新型在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上的改進(jìn)是:所述透水性隔膜是親水性的透水性隔膜。
[0027]本實(shí)用新型的透水性隔膜是親水性的透水性隔膜，親水性膜表面能與水形成氫鍵有序結(jié)構(gòu)，可以改善膜孔充水浸潤(rùn)狀態(tài)，有利于膜中等離子放電過(guò)程持續(xù)進(jìn)行。
[0028]本實(shí)用新型在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上的進(jìn)一步改進(jìn)是:在使用放電時(shí)，所述透水微孔中形成等離子放電。
[0029]本實(shí)用新型在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上的更進(jìn)一步改進(jìn)是:在使用放電時(shí)，每個(gè)透水微孔中均形成等離子放電。
[0030]膜微孔的形狀、以及孔徑大小及均勻性，對(duì)膜中等離子放電影響甚大。為能在超低放電電壓下高效生成等離子群，如圖5所示，本實(shí)用新型中所采用的透水性隔膜，在使用放電時(shí)，電場(chǎng)方向透過(guò)每個(gè)透水微孔，兩電極間電解電流經(jīng)膜中各個(gè)微孔流通，相當(dāng)于把一個(gè)大面積電極分割成了眾多個(gè)針尖狀的小電極，使得電極的放電曲率減小，放電效率得以提高，同時(shí)，本實(shí)用新型將等離子放電引導(dǎo)到透水性隔膜的無(wú)數(shù)微小蓄水空間進(jìn)行，依靠陽(yáng)電極對(duì)水電解析氫、析氧反應(yīng)生成的氣體，部分進(jìn)入膜中誘發(fā)水體自身氣化，進(jìn)而以極小電壓激發(fā)出高效的水體等離子放電，即可激發(fā)出水體等離子放電，在水中生成大量極具殺菌能力的暫態(tài)氧化因子，大大提高水體中污染物的降解效率。本實(shí)用新型在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上的完善一是:所述水杯的杯蓋側(cè)壁內(nèi)設(shè)有連通陽(yáng)電極的第一導(dǎo)線，所述水杯的杯體側(cè)壁內(nèi)均設(shè)有與第一導(dǎo)線和電解電源連通的第二導(dǎo)線，所述第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線之間設(shè)有在杯蓋蓋緊在杯體時(shí)相互導(dǎo)通的碰頭。
[0031 ]由于將第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線埋設(shè)在杯蓋側(cè)壁和杯體側(cè)壁內(nèi)，外觀簡(jiǎn)潔，提高了電解電源供電的穩(wěn)定性。
[0032]本實(shí)用新型在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上的完善二是:所述杯蓋上開(kāi)有用于所述水杯的內(nèi)膽內(nèi)的存水通過(guò)所述透水性隔膜滲透的滲透水排放的排污口。
[0033]通過(guò)在杯蓋上開(kāi)有用于水杯的內(nèi)膽內(nèi)的存水通過(guò)透水性隔膜滲透的滲透水排放的排污口，可以將反應(yīng)生成的有害氣體和污水等及時(shí)排出。
[0034]本實(shí)用新型在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上的完善三是:所述透水性隔膜與陽(yáng)電極之間設(shè)有物理吸附濾層。
[0035]由于透水性隔膜與陽(yáng)電極之間設(shè)有物理吸附濾層，可對(duì)物理吸附濾層進(jìn)行消毒和再生，延長(zhǎng)使用時(shí)間。
[0036]本實(shí)用新型在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上的完善四是:所述電解電源設(shè)于杯體外底部并與杯體制為一體。
[0037]本實(shí)用新型在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上的又進(jìn)一步改進(jìn)是:所述電解電源設(shè)于一外部底座內(nèi)，所述電解電源與陰陽(yáng)電極之間通過(guò)分別設(shè)置在杯底和底座上的凹凸導(dǎo)電插口插接連接導(dǎo)通。
[0038]本實(shí)用新型在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上的完善五是:所述透水性隔膜的透水孔徑均小于等于2毫米且大于等于I納米且所述透水性隔膜中所有微孔的透水孔徑尺寸相互之間彼此相差小于20%。
[0039]本實(shí)用新型裝置中，如果透水性隔膜的透水孔徑過(guò)大(即微孔空間過(guò)大)等效于變相增大了電極直徑(電極曲率半徑)致使水中放電起始激發(fā)電壓增高，并且使產(chǎn)生氣泡體積變大減小了氣液兩相接觸反應(yīng)的比表面積。而透水性隔膜的透水孔徑過(guò)小(即微孔空間過(guò)小)，會(huì)使電解產(chǎn)氣無(wú)法發(fā)生或是產(chǎn)氣效率極其低下，小到一定程度會(huì)導(dǎo)致隔膜內(nèi)各微孔中無(wú)數(shù)個(gè)小曲率半徑電極的尖端放電無(wú)法正常進(jìn)行。因此，經(jīng)過(guò)發(fā)明人的反復(fù)試驗(yàn)，確定透水孔徑范圍是2毫米-1納米。
【附圖說(shuō)明】
[0040]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的凈化水杯作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0041]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一的凈化水杯的內(nèi)部局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例四的凈化水杯的內(nèi)部局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例六的凈化水杯的內(nèi)部局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例七的凈化水杯的內(nèi)部局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖5是圖1的透水性隔膜中的透水微孔結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046]實(shí)施例一
[0047]本實(shí)施例的凈化水杯，參見(jiàn)圖1，包括至少一對(duì)陰電極22和陽(yáng)電極23、為陰陽(yáng)電極供電的電解電源3和水杯I。成對(duì)的陰電極22和陽(yáng)電極23之間設(shè)有透水性隔膜21。透水性隔膜21是非導(dǎo)電性材料制成的透水性隔膜，透水性隔膜21具有均勻孔徑的透水微孔。均勻孔徑的透水微孔是孔徑大小和孔的形狀大致均勻，比如，一張膜中都是同一形狀的孔，比如都是橢圓形的孔、三角形的孔，等等。一張膜中的孔徑大小都是同一尺寸的孔，等等。
[0048]陽(yáng)電極23和透水性隔膜21由絕緣邊框25封裝成一整體單元。整體單元固定在水杯I的杯蓋內(nèi)，整體單元下部浸入水杯I的內(nèi)膽內(nèi)的存水中。陰電極22設(shè)于水杯I的內(nèi)膽底部。在使用時(shí)，陽(yáng)電極23僅與水杯I的內(nèi)膽內(nèi)的存水通過(guò)透水性隔膜21滲透的滲透水接觸。
[0049]本實(shí)用新型裝置的滲透水是連續(xù)不斷產(chǎn)生。本實(shí)用新型裝置的陽(yáng)電極23與透水性隔膜21之間僅夾持有一層水膜，這樣，本實(shí)用新型裝置的陽(yáng)電極其余側(cè)面上是沒(méi)有水的，可以在電解反應(yīng)正常進(jìn)行外，還特別減弱了源水電解在陽(yáng)電極上的反應(yīng)。同時(shí)，陽(yáng)電極貼近透水性隔膜，陽(yáng)極反應(yīng)的氧氣等容易進(jìn)入膜微孔并在微孔水中生成氣泡，在膜微孔狹小環(huán)境中，氣泡破碎產(chǎn)生局部高溫高壓，部分進(jìn)入膜中誘發(fā)水體自身氣化，進(jìn)而以極小電壓激發(fā)出高效的水體等離子放電，在水中生成羥基自由基類暫態(tài)氧化因子。
[0050]本實(shí)施例的透水性隔膜21為單層微濾-納濾等非導(dǎo)電材質(zhì)過(guò)濾膜。在使用放電時(shí)，透水微孔中形成等離子放電。為了更好更多的生成羥基自由基等離子群，在使用放電時(shí)，每個(gè)透水微孔中均形成等離子放電。
[0051]為了透水性隔膜21獲得均勻孔徑的微孔，以使得在膜中等離子更好的放電，可以通過(guò)對(duì)透水性隔膜21進(jìn)行改性制取獲得，改性透水性隔膜提高了超濾膜親水性，增強(qiáng)了膜的抗污能力、延長(zhǎng)了膜使用壽命，同時(shí)與水中冷等離子放電相互促進(jìn)，可有效提高水中有機(jī)物降解率，還有效防止了因電流密度過(guò)大易導(dǎo)致生物性指標(biāo)的惡化。透水性隔膜21具有均勻孔徑的微孔是通過(guò)按照以下步驟制成的隔膜:
[0052]I)將納米二氧化鈦溶液在溫度為40 0C -60 0C的紫外箱內(nèi)輻照10-30分鐘；
[0053]2)由以下質(zhì)量比的原料組成膜液:
[0054]PVDF:20%-30%
[0055]致孔劑:2-5%
[0056]步驟I)輻照后的納米二氧化鈦:2%_4%
[0057]表面活性劑:3%_5%
[0058]溶劑:70%-80%;
[0059]3)將配置好的膜液通過(guò)超聲波振蕩20-40分鐘；
[0060]4)用刮膜機(jī)刮成液膜，將液膜在空氣中靜置10-30秒，然后浸入凝固液中凝固成隔膜；
[0061]5)隔膜在濃度為10%酒精水溶液中浸泡10-40分鐘，然后放入去離子水中漂洗；
[0062]6)將所述隔膜置于施加有1kv直流脈沖高壓的純水箱內(nèi)處理I小時(shí)。
[0063]透水性隔膜采用二氧化鈦改性技術(shù)，通過(guò)采用輻照技術(shù)在超濾膜表面增加納米二氧化鈦親水單體，提高超濾膜親水性，增強(qiáng)膜的抗污能力、延長(zhǎng)膜使用壽命。同時(shí)與水中冷等離子放電相互促進(jìn)，可有效提高水中有機(jī)物降解率。
[0064]本實(shí)施例的水杯I的杯蓋側(cè)壁內(nèi)設(shè)有連通陽(yáng)電極的第一導(dǎo)線，水杯I的杯體側(cè)壁內(nèi)均設(shè)有與第一導(dǎo)線和電解電源連通的第二導(dǎo)線，第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線之間設(shè)有在杯蓋蓋緊在杯體時(shí)相互導(dǎo)通的碰頭16。本實(shí)施例的杯蓋上開(kāi)有用于水杯I的內(nèi)膽內(nèi)的存水通過(guò)透水性隔膜21滲透的滲透水排放的排污口 15。
[0065]本實(shí)施例的透水性隔膜21選用親水性的透水性隔膜。本實(shí)施例的透水性隔膜21的透水孔徑小于等于2毫米且大于等于I納米且透水性隔膜21中所有微孔的透水孔徑尺寸相互之間彼此相差小于20%。優(yōu)選超濾膜。
[0066]一、實(shí)驗(yàn) I
[0067]在杯體中手動(dòng)注滿自來(lái)水，以中國(guó)大連地區(qū)的市供自來(lái)水為例，電解電源3采用平均電壓為40V的高電平窄脈寬的直流電源，提供恒定電流800mA，透水性隔膜21采用超濾膜，陰電極22設(shè)于杯體內(nèi)膽的底部處，陽(yáng)電極23和透水性隔膜21由絕緣邊框25封裝成一整體單
J L ο
[0068]源水中殘留余氯和各種有害陰離子向陽(yáng)極迀移，穿出隔膜進(jìn)入陽(yáng)極與膜之間水體并排出掉。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)，水中菌落總數(shù)<2CFU/ml;揮發(fā)性酚類<0.001 mg/L;陰離子合成洗滌劑<0.001mg/L;四氯化碳<0.001 mg/L;三氯甲烷<0.013mg/L，相對(duì)市供自來(lái)水，很好的提尚了水質(zhì)。
[0069]為了防止陰、陽(yáng)離子析出物在電極和透水性隔膜21表面的沉積結(jié)垢，在電解過(guò)程中適當(dāng)?shù)箵Q施加給成對(duì)的電極的電解電源極性。
[0070]實(shí)施例二
[0071]本實(shí)施例的凈化水杯是在實(shí)施例一基礎(chǔ)上的改進(jìn)，與實(shí)施例一的不同之處在于:
[0072]本實(shí)施例在杯體中手動(dòng)注滿自來(lái)水，仍以中國(guó)大連地區(qū)的市供自來(lái)水為例，電解電源3采用正向電壓電平大于反向電壓電平的交變脈沖電源，平均電壓為15V，透水性隔膜21采用微濾膜，微濾膜與位于膜外側(cè)的陽(yáng)電極23之間的間距δ是15毫米。
[0073]實(shí)施例三
[0074]本實(shí)施例的凈化水杯是在實(shí)施例一基礎(chǔ)上的改進(jìn)，與實(shí)施例一的不同之處在于:本實(shí)施例中位于透水性隔膜21外側(cè)的陽(yáng)電極23上開(kāi)有若干通孔，透水性隔膜21采用納濾膜。
[0075]本實(shí)施例仍以中國(guó)大連地區(qū)的市供自來(lái)水為例，透水性隔膜21與位于隔膜外側(cè)的陽(yáng)電極23之間的間距δ分別是O毫米、10毫米進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
[0076]實(shí)施例四
[0077]本實(shí)施例的凈化水杯是在上述實(shí)施例基礎(chǔ)上的改進(jìn)，與上述實(shí)施例的不同之處在于:如圖2所示，透水性隔膜21與陽(yáng)電極23之間設(shè)有物理吸附濾層24。
[0078]實(shí)施例五
[0079]本實(shí)施例的凈化水杯是在上述實(shí)施例基礎(chǔ)上的改進(jìn)，與上述實(shí)施例的不同之處在于:本實(shí)施例的水杯的內(nèi)膽由金屬材料制成，陰電極22與內(nèi)膽制為一體。
[0080]實(shí)施例六
[0081]本實(shí)施例的凈化水杯是在上述實(shí)施例基礎(chǔ)上的改進(jìn)，與上述實(shí)施例的不同之處在于:如圖3所示，本實(shí)施例的電解電源3設(shè)于杯體外底部并與杯體制為一體。
[0082]實(shí)施例七
[0083]本實(shí)施例的凈化水杯是在上述實(shí)施例基礎(chǔ)上的改進(jìn)，與上述實(shí)施例的不同之處在于:如圖4所示，本實(shí)施例的電解電源3設(shè)于一外部底座內(nèi)，電解電源3與陰陽(yáng)電極之間通過(guò)分別設(shè)置在杯底和底座上的凹凸導(dǎo)電插口插接連接導(dǎo)通。
[0084]本實(shí)用新型的凈化水杯不局限于上述實(shí)施例所述的具體技術(shù)方案，比如:I)電解電源3是高電平窄脈寬的直流脈沖電源或正向電壓電平大于反向電壓電平的交變脈沖電源;2)陽(yáng)電極23是由活性炭或活性炭與鈦材涂覆鉑族氧化物復(fù)合而成;3)本實(shí)用新型的上述各個(gè)實(shí)施例的技術(shù)方案彼此可以交叉組合形成新的技術(shù)方案，等等。凡采用等同替換形成的技術(shù)方案均為本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種凈化水杯，包括至少一對(duì)陰陽(yáng)電極、為所述陰陽(yáng)電極供電的電解電源和水杯，成對(duì)的陰電極和陽(yáng)電極之間設(shè)有透水性隔膜，其特征在于:所述透水性隔膜是非導(dǎo)電性材料制成的透水性隔膜，所述透水性隔膜具有均勻孔徑的透水微孔，所述陽(yáng)電極和透水性隔膜由絕緣邊框封裝成一整體單元，所述整體單元固定在所述水杯的杯蓋內(nèi)，所述整體單元下部浸入所述水杯的內(nèi)膽內(nèi)的存水中，所述陰電極設(shè)于所述水杯的內(nèi)膽底部，在使用時(shí)，所述陽(yáng)電極僅與所述水杯的內(nèi)膽內(nèi)的存水通過(guò)所述透水性隔膜滲透的滲透水接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述凈化水杯，其特征在于:所述透水性隔膜是親水性的透水性隔膜。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述凈化水杯，其特征在于:在使用放電時(shí)，所述透水微孔中形成等離子放電。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述凈化水杯，其特征在于:在使用放電時(shí)，每個(gè)透水微孔中均形成等離子放電。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之任一所述凈化水杯，其特征在于:所述水杯的杯蓋側(cè)壁內(nèi)設(shè)有連通陽(yáng)電極的第一導(dǎo)線，所述水杯的杯體側(cè)壁內(nèi)均設(shè)有與第一導(dǎo)線和電解電源連通的第二導(dǎo)線，所述第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線之間設(shè)有在杯蓋蓋緊在杯體時(shí)相互導(dǎo)通的碰頭。6.根據(jù)權(quán)利要求1至4之任一所述凈化水杯，其特征在于:所述杯蓋上開(kāi)有用于所述水杯的內(nèi)膽內(nèi)的存水通過(guò)所述透水性隔膜滲透的滲透水排放的排污口。7.根據(jù)權(quán)利要求1至4之任一所述凈化水杯，其特征在于:所述透水性隔膜與陽(yáng)電極之間設(shè)有物理吸附濾層。8.根據(jù)權(quán)利要求1至4之任一所述凈化水杯，其特征在于:所述電解電源設(shè)于杯體外底部并與杯體制為一體。9.根據(jù)權(quán)利要求1至4之任一所述凈化水杯，其特征在于:所述電解電源設(shè)于一外部底座內(nèi)，所述電解電源與陰陽(yáng)電極之間通過(guò)分別設(shè)置在杯底和底座上的凹凸導(dǎo)電插口插接連接導(dǎo)通。10.根據(jù)權(quán)利要求1至4之任一所述凈化水杯，其特征在于:所述透水性隔膜的透水孔徑均小于等于2毫米且大于等于I納米且所述透水性隔膜中所有微孔的透水孔徑尺寸相互之間彼此相差小于20%。
【文檔編號(hào)】C02F1/461GK205527891SQ201620287672
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日
【發(fā)明人】肖志邦, 李燁, 滕茂友
【申請(qǐng)人】大連雙迪創(chuàng)新科技研究院有限公司