專利名稱：：一種飲用水的處理方法及其裝置的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種水處理，尤其是涉及一種飲用水的處理方法及其裝置。
背景技術：
：近年來，我國飲用水水源的污染日益加劇，如不經有效處理而直接飲用，將給人民的健康帶來嚴重危害。目前，凈水廠主要采用"混凝_過濾_氯消毒"的傳統工藝，該工藝能有效去除水中的懸浮物、色度和病原菌，但對其中的重金屬離子和溶解性有機物的去除效果有限。而且，在氯化消毒過程中有機物會與氯氣反應而產生多種有毒有害副產物，如三鹵甲烷(THMs)、鹵代乙酸(HAAs)等。因此，尋求一種能同時去除有機污染物、病原體和重金屬離子的飲用水深度處理方法非常重要。目前市面上用于飲用水深度處理的方法主要有微濾、超濾、反滲透、紫外光光解和活性碳吸附，但均存在功能單一、運行成本高等缺點。放電等離子體水處理技術是一種新型的水處理技術，不需要額外添加化學藥劑，利用放電直接在水中產生等離子體，可在水中產生沖擊波、紫外光等物理效應和多種化學活性物質，如羥基自由基卜0H)、過氧化氫01202)、臭氧(03)、氫原子(*H)等，這些物理效應和化學活性物質的聯合作用可使水中的有機物發生徹底氧化分解，病原體細胞壁破壞和重金屬離子還原。目前典型的放電水處理工藝有介質阻擋放電([l]M.Kuraica，B.Obradovic，D.Manojlovic，D.0stojic，J.Puric，Ozonizedwatergeneratorbasedoncoaxialdielectric-barrier-dischargeinair，Vac皿m，73(2004)705-708)、高壓脈沖放電([2]SoonYongShim，Watertreatment即paratususingplasmareactorandmethodthereof,US0066228226B1,2001;[3]雷樂成，張興旺，幸青，等.飲用水安全消毒的脈沖等離子體催化裝置，中國專利CN201351129Y，2009)和輝光放電([4]高錦章，蒲陸梅，楊志明，等.等離子體飲用水凈化裝置，中國專利CN2737777Y，2005)等，受放電工藝及設備的局限，存在電源復雜，能量利用率低、電極腐蝕等缺點，不利于工業放大和優質飲用水的制備。
發明內容本發明的目的在于提供一種飲用水處理裝置。本發明的另一目的在于提供一種飲用水的處理方法。所述飲用水處理裝置設有反應容器、陰極、陽極、隔膜和電源。陰極和陽極設在反應容器內，陰極和陽極均固定在電極載體上，電極載體設在反應容器上部，陰極與電源負極電連接，陽極與電源正極電連接；隔膜底部固定在反應容器內底部，隔膜將反應容器分隔為陰極區和陽極區，在反應容器頂部設有進水口，在反應容器底部設有堿性水出水口和酸性水出水口。所述陽極最好為鉑陽極、鈦陽極或不銹鋼陽極等，在陽極上可設有套管，套管上設有至少1個小孔，所述套管可為石英套管或玻璃套管。所述陰極可以是石墨陰極、不銹鋼陰極或其它穩定材料陰極。3所述電極載體可為絕緣材料載體，尤其是采用聚四氟乙烯載體。所述隔膜可為多孔陶瓷隔膜，石英隔膜，玻璃隔膜或塑料隔膜等。所述電源可采用01500V直流電源或01500V直流脈沖電源。所述飲用水的處理方法，采用所述飲用水處理裝置，包括以下步驟1)反應容器通水后，開啟電源，對陰極和陽極施加電壓，發生電解反應；2)對陰極和陽極施加的電壓升高，焦耳熱的作用使陽極外層小孔處液態水氣化，小孔處氣體被擊穿，形成等離子體；3)利用放電對進水進行處理，當進水停留時間大于10min時，去除水中的有機物、病原體和重金屬，在堿性水出水口和酸性水出水口分別獲得pH>8.5的弱堿性水和pH<4.5的弱酸性水。在步驟1)中，所述施加電壓最好為0400V。在步驟2)中，所述施加的電壓升高最好為5001500V。本發明利用放電在水中直接產生等離子體，迅速高效地同步去除水中微量有機污染物、細菌等病原體以及重金屬離子，所獲得的弱堿性水具有小分子團特性，可作為飲用水等使用，所獲得的弱酸性水可作為洗浴水等使用。本發明的工藝條件范圍為常溫常壓條件，因此適用于小區供水以及家用飲用水，洗浴用水處理。圖1為本發明的飲用水處理裝置實施例的結構示意圖。具體實施例方式以下實施例將結合附圖對本發明作進一步的說明。圖1給出本發明的飲用水處理裝置實施例的結構示意圖，所述飲用水處理裝置設有反應容器1、陰極2、陽極3和隔膜6，陰極2和陽極3設在反應容器1內，陰極2和陽極3均固定在電極載體12上，電極載體12設在反應容器1上部，陰極2與電源負極7電連接，陽極3與電源正極8電連接；隔膜6的底部固定在反應容器1內底部，隔膜6將反應容器1分隔為陰極區和陽極區，在反應容器1頂部設有進水口9，在反應容器1底部分別設有堿性水出水口IO和酸性水出水口11。陰極2可采用石墨陰極、不銹鋼陰極等。陽極3可采用鉑陽極、鈦陽極或不銹鋼陽極等，在陽極3外設有帶有若干小孔的石英套管或玻璃套管5，帶有若干小孔的石英套管或玻璃套管5包覆陽極3。電極載體12可采用聚四氟乙烯或其他絕緣材料。所述電極載體12可為絕緣材料載體，尤其是采用聚四氟乙烯載體。所述陰極可以是石墨陰極、不銹鋼陰極或其它穩定材料陰極。所述隔膜材料可為多孔陶瓷，石英，玻璃及塑料。所述電源可采用01500V直流電源或直流脈沖電源。以下給出飲用水的處理方法實施例。實施例1反應容器中通水后，開啟直流電源，給陰極和陽極施加400V電壓，在反應容器中發生電解反應。繼續升高電壓到5001500V，小孔處氣體被擊穿，形成等離子體，對進水進行處理。實驗條件容器體積為1L;大腸桿菌初始濃度為103CFU/ml;苯酚濃度為2mg/l;初始pH為6.5;銀離子濃度為3mg/L;電流為25mA，電壓為5001500V,恒電流模式。檢測條件大腸桿菌用計數法測定，苯酚濃度用高效液相色譜測定，pH用酸度計測量，銀離子濃度用原子吸收法測定。所得數據如表1所示。表1進水停留時間(min)025101520大腸桿菌濃度(103CFU/ml)1.00.20.090.0030.0010.001苯酚濃度(mg/L)2.01.00.40.10.020.00銀離子濃度(mg/1)3.00.50.10.050.030.02pH(酸性出水口)6.55.34.74.03.83.7pH(堿性出水口)6.57.78.38.78.88.9實施例2反應容器中通水后，開啟直流脈沖電源，對進水進行處理。實驗條件容器體積為1L;大腸桿菌初始濃度為103CFU/ml;苯酚濃度為2mg/l;初始pH為6.5;銀離子濃度為3mg/L;脈沖電壓峰值為1000V;脈沖頻率為3000赫茲；輸入功率為50瓦。大腸桿菌用計數法測定，苯酚濃度用高效液相色譜測定，pH用酸度計測量，銀離子濃度用原子吸收法測定。所得數據如表2所示。表2停留時間(min)025101520大腸桿菌濃度(103CFU/ml)1.00.10.070.0020.0010.00005苯酚濃度(mg/L)2.00.80.30.070.0080.000銀離子濃度(mg/1)3.00.40.10.020.020.025<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本發明利用放電等離子體的電化學過程，該過程同時具備物理效應和化學效應，物理效應產生紫外光和沖擊波，化學過程形成多種活性物質，如H，0H，11202，激發態的原子、分子等。因而利用二者的協同作用，集光、電、化學氧化于一體，有效降解有機污染物，殺滅水中微生物。由于電極不與高活性的等離子體直接接觸，因此沒有電極損耗。電解的陰極還原可以去除水中重金屬離子；電解后陰極和陽極分別產生弱堿性水和弱酸性水；同時，用等離子體輻射對水分子氫鍵的影響產生小分子團的活化水，成為優質飲用水。權利要求一種飲用水處理裝置，其特征在于設有反應容器、陰極、陽極、隔膜和電源；陰極和陽極設在反應容器內，陰極和陽極均固定在電極載體上，電極載體設在反應容器上部，陰極與電源負極電連接，陽極與電源正極電連接；隔膜底部固定在反應容器內底部，隔膜將反應容器分隔為陰極區和陽極區，在反應容器頂部設有進水口，在反應容器底部設有堿性水出水口和酸性水出水口。2.如權利要求1所述的一種飲用水處理裝置，其特征在于所述陽極為鉑陽極、鈦陽極或不銹鋼陽極。3.如權利要求1或2所述的一種飲用水處理裝置，其特征在于在陽極上設有套管，套管上設有至少1個小孔，所述套管最好為石英套管或玻璃套管。4.如權利要求1所述的一種飲用水處理裝置，其特征在于所述陰極為石墨陰極或不銹鋼陰極。5.如權利要求1所述的一種飲用水處理裝置，其特征在于所述電極載體為絕緣材料載體，最好為聚四氟乙烯載體。6.如權利要求1所述的一種飲用水處理裝置，其特征在于所述隔膜為多孔陶瓷隔膜，石英隔膜，玻璃隔膜或塑料隔膜。7.如權利要求1所述的一種飲用水處理裝置，其特征在于所述電源為01500V直流電源或01500V直流脈沖電源。8.飲用水的處理方法，其特征在于采用如權利要求17所述飲用水處理裝置，所述處理方法包括以下步驟1)反應容器通水后，開啟電源，對陰極和陽極施加電壓，發生電解反應；2)對陰極和陽極施加的電壓升高，焦耳熱的作用使陽極外層小孔處液態水氣化，小孔處氣體被擊穿，形成等離子體；3)利用放電對進水進行處理，當進水停留時間大于10min時，去除水中的有機物、病原體和重金屬，在堿性水出水口和酸性水出水口分別獲得pH>8.5的弱堿性水和pH<4.5的弱酸性水。9.如權利要求8所述的飲用水的處理方法，其特征在于在步驟1)中，所述施加電壓為0400V。10.如權利要求8所述的飲用水的處理方法，其特征在于在步驟2)中，所述施加的電壓升高為5001500V。全文摘要一種飲用水的處理方法及其裝置，涉及一種水處理。提供一種飲用水處理裝置及處理方法。處理裝置設有反應容器、陰極、陽極、隔膜和電源。陰極和陽極設在反應容器內并固定在電極載體上，電極載體設在反應容器上部；隔膜底部固定在反應容器內底部，隔膜將反應容器分隔為陰極區和陽極區，在反應容器頂部設有進水口，在反應容器底部設有堿性水和酸性水出水口。反應容器通水后，對陰極和陽極施加電壓，發生電解反應，施加的電壓升高，焦耳熱的作用使陽極外層小孔處液態水氣化，形成等離子體；對進水進行處理，當進水停留時間大于10min時，去除水中的有機物、病原體和重金屬，在堿性水和酸性水出水口得弱堿性水和弱酸性水。文檔編號C02F1/467GK101734763SQ20091011305公開日2010年6月16日申請日期2009年12月16日優先權日2009年12月16日發明者王蕾申請人:廈門理工學院