專利名稱：堿性還原水無隔膜電解裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于生成堿性還原水的電解裝置，屬于電解功能水裝置技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
功能水是經(jīng)科學(xué)處理得到的具有重現(xiàn)性和有益功能的水溶液，其處理方法和生理 功能的科學(xué)依據(jù)已被明確證實。嚴(yán)格符合以上定義，并普遍得到水研究科學(xué)家公認(rèn)，而且有 標(biāo)準(zhǔn)可執(zhí)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于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 偏堿性的，其中堿性還原水的的應(yīng)用較為廣泛，比如弱堿性還原水適宜人飲用并利于人體 健康，又比如中堿性還原水適宜清洗瓜果蔬菜，再比如強(qiáng)堿性還原水適宜醫(yī)用消毒，等等。無隔膜電解裝置因其結(jié)構(gòu)簡單、無隔膜污染而在電解水領(lǐng)域得到越來越多地應(yīng) 用。但是，對于現(xiàn)實中有效制取堿性還原水的需要，目前還是只能采用二槽有隔膜電解裝置 來完成。這是因為傳統(tǒng)認(rèn)識認(rèn)為，由于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(dú)生成所需的堿性還 原水。經(jīng)檢索，目前已知能夠制取還原水的無隔膜電解裝置有1、采用對電極施加高頻 交流電壓進(jìn)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、采用對電極施加非對稱交流電壓進(jìn)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、采用對電極施加變頻直流脈沖電源進(jìn)行電解的裝置，如 本發(fā)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(jī)、一種電解功能水杯、一種便攜式電解功能水制備
ο但是，上述現(xiàn)有無隔膜式電解裝置均無法獲得寬范圍堿性(從弱堿性到強(qiáng)堿性， 即PH值從7-13)的堿性還原水。1)上述的采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(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)的問題，最多只能生成作為飲用的中性或弱 堿性的還原水；2)上述的采用對電極施加變頻直流脈沖電源的電解裝置，一是制取電解水 時間過長；二是也只能得到弱堿性的還原水。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的主要技術(shù)問題是提出一種通過電解有效制取具有寬范圍堿 性和負(fù)氧化還原電位的堿性還原水的無隔膜電解裝置。為了解決上述主要技術(shù)問題，本實用新型提出的基本技術(shù)方案是一種堿性還原 水無隔膜電解裝置，包括盛水容器和置放在盛水容器內(nèi)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。本實用新型的堿性還原水無隔膜電解裝置相比現(xiàn)有無隔膜電解裝置，突破性地采用了含有活性炭的陽電極和金屬的陰電極這一獨(dú)特的電極組。通過活性炭極強(qiáng)的吸附離 子能力，使得陽電極附近水被電解產(chǎn)生的氧氣和氫離子被緊緊吸附在活性炭內(nèi)部而難以脫 出，從而導(dǎo)致水中氫離子和氫氧根離子的失衡，并最終使水呈現(xiàn)堿性是結(jié)構(gòu)；同時活性炭電 解形成納米級金屬離子、絡(luò)合物、螯合物、膠狀質(zhì)物進(jìn)入水中后吸附活性氫，形成懸浮在水 中的穩(wěn)定態(tài)活性氫，從而使水的氧化還原電位持續(xù)降低。這樣，本實用新型的堿性還原水 無隔膜電解裝置可以有效制取寬范圍堿性和負(fù)氧化還原電位的堿性還原水。上述基本技術(shù)方案的改進(jìn)一是所述活性炭是燒結(jié)活性炭和壓結(jié)活性炭之一。采 用結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的燒結(jié)活性炭或壓結(jié)活性炭可以杜絕電解過程的析出碳。上述基本技術(shù)方案的改進(jìn)二是所述直流電源的輸出電流范圍是10-1500毫安。 本實用新型發(fā)明人從長期實驗中獲得的上述輸出電流范圍，可以有效避免電解過程中活性 炭中過量酸根基團(tuán)的生成。上述基本技術(shù)方案的改進(jìn)三是所述活性炭電極的比表面積范圍是500-2000m2/
g°上基本技術(shù)方案改進(jìn)三的進(jìn)一步改進(jìn)是所述燒結(jié)活性炭的燒結(jié)溫度是 700-1200°C，所述壓結(jié)活性炭的壓結(jié)壓力是0. 5-4MPa。本實用新型解決的次要技術(shù)問題是在解決上述主要問題的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高 上述堿性還原水無隔膜電解裝置的電極導(dǎo)電性，并降低功率消耗。為了解決上述次要技術(shù)問題，本實用新型對上述技術(shù)方案的更進(jìn)一步改進(jìn)是所 述陽電極還含有由金屬制成的輔助金屬電極，并由活性炭電極和輔助金屬電極緊密接觸 形成復(fù)合陽電極。上述技術(shù)方案的又進(jìn)一步改進(jìn)是所述活性炭的電阻率范圍是0. 5-6/ Ω 皿-1?；钚蕴茧姌O的電阻系數(shù)應(yīng)盡可能小，這樣對于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(shù)方案的再進(jìn)一步改進(jìn)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(shù)方案的再進(jìn)一步改進(jìn)之二是所述輔助金屬電極是鈦金屬網(wǎng)，所述活性 碳電極包在鈦金屬網(wǎng)內(nèi)。上述技術(shù)方案的再進(jìn)一步改進(jìn)之三是所述輔助金屬電極與活性炭電極燒結(jié)成一 體。上述技術(shù)方案的衍生方案之一是所述盛水容器由金屬制成并且作為陰電極，所 述陽電極置于盛水容器中。上述技術(shù)方案的衍生方案之二是所述盛水容器由活性炭制成并且作為陽電極， 所述陰電極置于盛水容器中。上述衍生方案之一的改進(jìn)一時所述盛水容器是不銹鋼圓筒，所述活性碳電極是 竹炭經(jīng)納米級活化處理后壓制成圓餅狀并燒結(jié)制成；所述輔助金屬電極是園片狀鈦基表面 涂敷鉬層，并嵌在活性炭電極上。上述衍生方案之一的改進(jìn)二時所述陽電極呈圓柱環(huán)狀；所述輔助金屬電極是鈦 板涂覆鉬氧化層并嵌在圓柱環(huán)狀活性碳電極的內(nèi)環(huán)面。上述衍生方案之二的改進(jìn)時所述活性碳電極燒制成圓筒狀，所述輔助金屬電極 是鈦金屬網(wǎng)并緊實包覆在活性碳電極外表面構(gòu)成圓筒狀復(fù)合陽電極，所述復(fù)合陽電極預(yù)埋鈦螺釘，所述螺釘穿過輔助金屬電極和活性碳電極側(cè)壁與直流電源的正極連接，所述陰電 極為圓柱狀并置于復(fù)合陽電極的內(nèi)部正中。上述技術(shù)方案的完善是所述金屬是銅、鐵、鋁、不銹鋼、合金和鈦之一，所述輔助 金屬電極的表面涂覆有惰性金屬層，所述惰性金屬層是鉬族氧化層。以下結(jié)合附圖對本實用新型的堿性還原水無隔膜電解裝置作進(jìn)一步說明。
圖1是現(xiàn)有無隔膜電解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型實施例一堿性還原水無隔膜電解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實用新型實施例二堿性還原水無隔膜電解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實用新型實施例三堿性還原水無隔膜電解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實用新型實施例四堿性還原水無隔膜電解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本實用新型實施例五堿性還原水無隔膜電解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本實用新型實施例六堿性還原水無隔膜電解裝置的結(jié)構(gòu)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堿性還原水無隔膜電解裝置的結(jié)構(gòu)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堿性還原水無隔膜電解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例一本實施例的堿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(nèi)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 是由活性炭制成的板狀活性炭電極，活性炭具體是采用優(yōu)質(zhì)椰殼顆粒活性碳并添加炭黑， 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(jié)，然后在220°C溫度下干 燥，最后剪裁而成。陰電極2是由鈦板表面涂惰性金屬層(鉬層)制成的板狀金屬電極。 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凈水清洗烹煮20分鐘后使用。直流電源4采用變頻脈沖直流電源，其輸出峰值電壓范圍是3-220伏，其峰值電流 范圍是5-100毫安。電解容器槽3由塑料或其他非導(dǎo)電材料制成。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(fā)明人將本實施例的堿性還原水無隔膜電解裝置與
圖1所示的現(xiàn)有 還原水電解裝置進(jìn)行對比實驗，實驗條件和過程還有1)源水選取純凈水(市售“水森活” 牌桶裝純凈水)；2)電解制水期間，控制每一制水周期內(nèi)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(nèi)各電極表面有無氣泡產(chǎn)生；4)每一制水周期完成 后，將電解槽內(nèi)水完全倒出至外部容器，充分混合并靜置2分鐘后測量PH值、ORP值(負(fù)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。本實施例堿性還原水無隔膜 電解裝置實驗的數(shù)據(jù)如表1-1?，F(xiàn)有還原水電解裝置的陰極和陽極均為鈦基鍍鉬族氧化，其 余條件與以上實驗條件相同，實驗數(shù)據(jù)如表1-2。表1-1 (本實施例)
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權(quán)利要求一種堿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(nèi)的一對陰、陽電極，以及與所述陰、陽電極電連接的直流電源；其特征在于所述陽電極是活性炭電極，所述陰電極是金屬電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述堿性還原水無隔膜電解裝置，其特征在于所述活性炭是燒結(jié) 活性炭和壓結(jié)活性炭之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述堿性還原水無隔膜電解裝置，其特征在于所述直流電源的輸 出電流范圍是10-1500毫安。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述堿性還原水無隔膜電解裝置，其特征在于所述活性炭電極的 比表面積范圍是500-2000m2/g。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述堿性還原水無隔膜電解裝置，其特征在于所述燒結(jié)活性炭的 燒結(jié)溫度是700-1200°C，所述壓結(jié)活性炭的壓結(jié)壓力是0. 5-4MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述堿性還原水無隔膜電解裝置，其特征在于所述陽電極還含有 由金屬制成的輔助金屬電極，并由活性炭電極和輔助金屬電極緊密接觸形成復(fù)合陽電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述堿性還原水無隔膜電解裝置，其特征在于所述活性炭的電阻 率范圍是 0. 5-6/Ω · cnT1。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述堿性還原水無隔膜電解裝置，其特征在于所述輔助金屬電極 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(jù)權(quán)利要求7所述堿性還原水無隔膜電解裝置，其特征在于所述輔助金屬電極 是鈦金屬網(wǎng)，所述活性碳電極包在鈦金屬網(wǎng)內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述堿性還原水無隔膜電解裝置，其特征在于所述輔助金屬電極 與活性炭電極燒結(jié)成一體。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-7之任一所述堿性還原水無隔膜電解裝置，其特征在于所述盛水 容器由金屬制成并且作為陰電極，所述陽電極置于盛水容器中。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-7之任一所述堿性還原水無隔膜電解裝置，其特征在于所述盛水 容器由活性炭制成并且作為陽電極，所述陰電極置于盛水容器中。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述堿性還原水無隔膜電解裝置，其特征在于所述盛水容器是 不銹鋼圓筒，所述活性碳電極壓制成圓餅狀；所述輔助金屬電極是園片狀鈦基表面涂敷鉬 層，并嵌在活性炭電極上。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述堿性還原水無隔膜電解裝置，其特征在于所述陽電極呈圓 柱環(huán)狀；所述輔助金屬電極是鈦板涂覆鉬氧化層并嵌在圓柱環(huán)狀活性碳電極的內(nèi)環(huán)面。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述堿性還原水無隔膜電解裝置，其特征在于所述活性碳電極 燒制成圓筒狀，所述輔助金屬電極是鈦金屬網(wǎng)并緊實包覆在活性碳電極外表面構(gòu)成圓筒狀 復(fù)合陽電極，所述復(fù)合陽電極預(yù)埋鈦螺釘，所述螺釘穿過輔助金屬電極和活性碳電極側(cè)壁 與直流電源的正極連接，所述陰電極為圓柱狀并置于復(fù)合陽電極的內(nèi)部正中。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-7之任一所述堿性還原水無隔膜電解裝置，其特征在于所述金屬 是銅、鐵、鋁、不銹鋼、合金和鈦之一，所述輔助金屬電極的表面涂覆有惰性金屬層，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堿性還原水無隔膜電解裝置，屬于電解功能水裝置技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括盛水容器和置放在盛水容器內(nèi)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制成的活性炭電極構(gòu)成，所述陰電極主要由金屬制成的金屬電極構(gòu)成。該裝置通過采用主要由活性炭電極和金屬電極組成的陰、陽電極組，可以有效得到寬范圍堿性(pH值從7到13)和負(fù)氧化還原電位的堿性還原功能水；并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(yōu)先權(quán)日2010年3月10日
發(fā)明者肖志邦 申請人:肖志邦