一種兩倍以上超飽和含氫溶液的制備裝置及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及超飽和氫氣水溶液的技術和裝置，尤其涉及一種兩倍以上超飽和含氫溶液的制備裝置及其制備方法，具體的說是一種用化學方法產生氫氣，并用物理方法制備超飽和氫氣水溶液的方法和裝置。
【背景技術】
[0002]對于富氫水的研宄熱始于2007在《自然醫(yī)學》第一篇氫氣生物學論文開始，常識告訴我們氫氣是不溶于水的。在中學關于制備氫氣的化學實驗中，我們就采用排水發(fā)收集氫氣，其主要原因是考慮到氫氣是不溶于水。實際上，氫氣并不是不能溶解與水，只是溶解度確實比較低。如果按照摩爾濃度計算，標準大氣壓下，20°C時水溶解純氫氣的濃度為
0.91mmol/Lo如何提升并保持飽和氫氣水的濃度及穩(wěn)定性，是氫氣醫(yī)學應用上的科研難題。
[0003]目前可以使用一種叫“氫棒”的產品來通過化學反應產生氫氣，從而制備氫氣水溶液，氫棒的英文名為hydrogenrich stick，意思為富含氫氣的棒。它的原理是通過金屬鎂和水反應而產生氫氣，化學方程式是Mg+H20 = = Mg (OH) 2+H2，通過某些礦物質的參與，鎂會在冷水中緩慢均衡的反應，并生成豐富的氫氣。
[0004]氫棒雖體積小巧、便于攜帶，能很方便的制作出含氫的水溶液，但缺點是制備含氫溶液時間長、含氫量低，并且無法獲得兩倍以上超飽和含氫水溶液。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中通過“氫棒”產品制備氫氣水溶液主要存在制備時間長、含氫量低、并且無法獲得兩倍以上超飽和含氫水溶液的缺點，提供了一種通過化學反應產生氫氣、制備含氫溶液時間短的制備兩倍以上超飽和含氫溶液的裝置及其制備方法。
[0006]為了解決上述技術問題，本發(fā)明通過下述技術方案得以解決:
[0007]一種兩倍以上超飽和含氫溶液的制備裝置，包括機體、設在機體上的水罐、開口端設在水罐上的產氫部件，水罐內設有攪拌部件，產氫部件用于產生氫氣。
[0008]產生氫氣的物品為水、氫化鈣及硫酸鋁混合粉末。可發(fā)生化學反應產生氫氣的水、氫化鈣及硫酸鋁混合粉末容置于產氫部件內，將機體與水罐整體翻轉，水與氫化鈣及硫酸鋁混合粉末接觸發(fā)生化學反應產生氫氣，氫氣從產氫部件開口端通入水罐內與水混合，經攪拌部件攪拌氣水混合液形成兩倍以上超飽和含氫溶液。攪拌部件高速旋轉攪拌，使得密閉水罐中的氫氣迅速溶解于水中，從而在短時間內制得兩倍以上超飽和含氫溶液。
[0009]化學反應產生氫氣所需要的化學原料如下:
[0010]氫化鈣CaH2粉末:外觀與性狀為灰白色結晶或塊狀或者粉末，極易潮解，分子量42.10 ;氫化鈣常用于粉末冶金，當加熱至600?1000°C時，可與鋯、鈮、鉿等金屬氧化物還原，而得到相應的金屬粉末?？勺鳛檩p便的氫氣發(fā)生劑，也可用作還原劑、干燥劑、分析試劑。
[0011]硫酸鋁Al2(SO4)粉末:外觀與性狀為白色斜方晶系結晶粉末，易溶于水，分子量342.15 ;硫酸鋁第一大用途是用于造紙，第二大用途是在飲用水、工業(yè)用水和工業(yè)廢水處理中做絮凝劑。
[0012]作為優(yōu)選，產氫部件為產氫試管，產氫試管的中部設有試管隔層，產氫隔層與產氫試管之間形成用于容置產生氫氣的物品的空間。試管隔層為兩厘米厚的海綿。試管隔層的作用是讓水延時且緩慢進入產氫試管底部的化學反應區(qū)參與化學反應。
[0013]作為優(yōu)選，產氫試管開口端設有試管蓋，試管蓋上設有氣體單向閥。由于帶氣體單向閥的試管蓋的存在，使得只允許氣體單向從產氫試管內逸出，阻止了產氫試管外部的氣體或液體進入產氫試管，從而制備出兩倍以上超飽和含氫溶液。
[0014]作為優(yōu)選，試管蓋上設有卡槽，卡槽上固定設有橡膠墊固定拉條，橡膠墊固定拉條上設有橡膠墊，試管蓋與產氫試管之間通過密封圈密封?？ú塾糜诠潭▎蜗蜷_啟的橡膠墊。橡膠墊的作用在于:當遇到產氫試管內氣體產生向上的壓力時橡膠墊開啟，允許氣體通過，當產氫試管內的壓力小于產氫試管外的壓力時，橡膠墊向下蓋住卡槽，外部的液體不能進入產氫試管內，從而阻止了產氫試管外部的氣體或液體進入產氫試管，避免了不必要的麻煩甚至安全事故的發(fā)生。
[0015]作為優(yōu)選，機體與水罐之間設有密封環(huán)，密封環(huán)將水罐密封以防止氣體泄漏。
[0016]作為優(yōu)選，攪拌部件為攪拌葉輪，機體內設有電機，電機驅動攪拌葉輪。
[0017]作為優(yōu)選，水罐罐體上設有標示水位的刻度線，刻度線包括第一刻度線、第二刻度線。
[0018]一種兩倍以上超飽和含氫溶液的制備方法，制備步驟包括:
[0019]步驟一:產氫試管內發(fā)生化學反應產生高純氫氣:
[0020]A、分別取氫化鈣粉末與硫酸鋁粉末，再將氫化鈣粉末與硫酸鋁粉末充分混合制成氫化鈣及硫酸鋁混合粉末，然后將氫化鈣及硫酸鋁混合粉末置于產氫試管底部；
[0021]B、產氫試管內塞入兩厘米厚的海綿作為試管隔層，將海綿壓到產氫試管底部至海綿緊貼在氫化鈣及硫酸鋁混合粉末上；
[0022]C、將水注入產氫試管；
[0023]D、蓋上帶氣體單向閥的試管蓋；
[0024]E、產氫試管內的水滲透通過海綿，經過海綿的延時，水緩慢流入產氫試管底部與氫化鈣及硫酸鋁混合粉末接觸，氫化鈣遇水產生化學反應，產生氫氧化鈣和氫氣，化學反應過程持續(xù)4分鐘；
[0025]步驟二:通過攪拌葉輪攪拌水罐內的氣水混合液，加快水溶解氫氣形成氫水混合液體:
[0026]F、將水注入水罐至水位達到第二刻度線；
[0027]G、將產氫試管固定在機體上，旋緊后將機體與水罐整體翻轉；
[0028]H、利用產氫試管中水通過海綿的間隔時間，將機體倒置與水罐連接，通過密封環(huán)將水罐密封；
[0029]1、連接水罐與機體后，產氫試管內產生的氫氣通過帶有單向閥的試管蓋通入水罐內形成5?6個標準大氣壓壓力的混合液，水罐內以第一刻度線為界，第一刻度線上方是帶壓氣體，第一刻度線下方是水；
[0030]J、化學反應完成后，對電機通電，電機帶動攪拌葉輪對帶壓水罐內的溶液進行攪拌，攪拌2分鐘，靜置2分鐘后再次攪拌2分鐘，水罐內氫氣與水充分混合；
[0031]K、將機體與水罐整體再次翻轉使機體與水罐恢復正立，打開水罐，水罐內液體恢復到常壓狀態(tài)，帶壓狀態(tài)下溶解在水中的氫氣在高壓轉至常壓時，以大量微小氣泡的形式從水中逃逸出而形成兩倍以上超飽和含氫溶液。
[0032]作為優(yōu)選，步驟A中的氫化媽粉末為0.5g、純度為95%的氫化媽粉末，硫酸鋁粉末為1.5g、純度為99%的硫酸鋁粉末；步驟C中的注入產氫試管的水為1ml ;步驟F中注入水罐的水為400ml ;步驟E中產生的氫氣量為約500ml ;步驟K中水罐內形成兩倍以上超飽和含氫溶液的氫的溶解度為4mmol/L。
[0033]作為優(yōu)選，步驟E中產生的氫氧化鈣及硫酸鋁水溶液殘留在產氫試管內，堿性的氫氧化鈣水溶液、酸性的硫酸鋁水溶液按1:3的配比溶解于水后形成PH值在6?8之間的中和溶液。
[0034]本發(fā)明由于采用了以上技術方案，具有顯著的技術效果:采用化學反應的方法快速安全地產生氫氣，利用物理方法快速高效地將氫氣溶解于水中，在短時間內獲得兩倍以上超飽和的含氫溶液，整個制備過程安全高效，無有毒有害物質殘留，并且該裝置結構較簡單，有利于推廣應用。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明制備兩倍以上超飽和含氫溶液的裝置實施例的結構示意圖。
[0036]圖2為本發(fā)明試管蓋實施例的結構示意圖。
[0037]附圖中各數(shù)字標號所指代的部位名稱如下:1 一水罐、2—機體、3—產氫試管、4一攪拌葉輪、5 —電機、6—第一刻度線、7—試管蓋、8—試管隔層、9 一第二刻度線、10—密封環(huán)、71—卡槽、72—橡膠墊、73—橡膠墊固定拉條、74—密封圈。
【具體實施方式】
[0038]下面結合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0039]實施例1
[0040]一種兩倍以上超飽和含氫溶液的制備裝置，如圖1-2所示，包括機體2、設在機體2上的水罐1、開口端設在水罐I上的產氫部件，水罐I內設有攪拌部件，產氫部件用于產生氫氣。
[0041]產生氫氣的物品為水、氫化鈣及硫酸鋁混合粉末。產氫部件內容置有可發(fā)生化學反應產生氫氣的水、氫化鈣及硫酸鋁混合粉末，將機體2與水罐I整體翻轉，水與氫化鈣及硫酸鋁混合粉末接觸發(fā)生化學反應產生氫氣，氫氣從產氫部件開口端通入水罐I內與水混合，經攪拌部件攪拌氣水混合液形成兩倍以上超飽和含氫溶液。
[0042]化學反應產生氫氣所需要的化學原料如下:
[0043]氫化鈣CaH2粉末:外觀與性狀為灰白色結晶或塊狀或者粉末，極易潮解，分子量42.10 ;氫化鈣常用于粉末冶金，當加熱至600?1000°C時，可與鋯、鈮、鉿等金屬氧化物還原，而得到相應的金屬粉末?？勺鳛檩p便的氫氣發(fā)生劑，也可用作還原劑、干燥劑、分析試劑。
[0044]硫酸鋁Al2(SO4)粉末:外觀與