一種利用超聲加熱技術制備穩定小分子團水的裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及制備小分子團水的裝置及方法，具體涉及一種利用超聲加熱技術制備穩定小分子團水的裝置及方法。
[0002]
【背景技術】
[0003]水由氫氧兩種元素組成，它是包括無機化合、人類在內所有生命生存的重要資源，也是生物體最重要的組成部分。對于人體來說，水是僅次于氧氣的重要物質。水具有溶解消化、參與代謝、載體運輸、調節抑制、潤滑滋潤、稀釋和排毒等功能。水是以團簇形式存在的，自然界大多數水其團簇數為10-13，而只有當水的團簇分子數減少到5-9時，才形成我們所說的小分子團水，有研究結果表明:只有小分子團水才能通過2納米的人體細胞離子通道，進入細胞核和DNA，活化細胞酶組織，激發生命活力，而其他自來水、純凈水都無法通過離子通道進入細胞內。小分子水容易被體內每一個細胞吸收和利用；增強新陳代謝的效率和功能；增強每一個細胞和周圍組織機構間的信息傳遞；明顯改善全身營養物質傳送供應；提高全身氧的運輸能力；促進細胞內廢物及毒素的排出；促進正常的基因信息的傳遞。小分子團水是健康水、生命之水。
[0004]氫鍵是一種比分子間作用力(范德華力)稍強，比共價鍵和離子鍵弱很多的相互作用。其穩定性弱于共價鍵和離子鍵。液態水中，幾個水分子間通過較強的氫鍵作用結合在一起，即發生分子締合，形成(H20) η的分子團簇。水分子間氫鍵平均鍵能為21kJ/mol，當溫度、壓力變化或受外力作用，提供額外的能量破壞水分子間的氫鍵，而水分子中的化學鍵未被破壞，可得到團簇數較少的小分子團水。
[0005]通過外加能量，實現水分子團簇數目的改變，目前，一些研究者利用電解技術、遠紅外技術、納米技術、冷凍技術生產小分子水，其制備的小分子水穩定性差，長時間放置后又恢復到大分子團簇狀態；不可連續性操作、生產效率低、經濟性差，制備耗時長，日可處理量小。
[0006]
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于克服現有技術的不足，通過超聲和熱作用，提供一種可連續性操作、生成效率高、經濟性好、日處理量大、穩定性好的小分子團水制作裝置及方法。
[0008]本發明的目的是通過如下措施來達到的:
一種利用超聲加熱技術制備穩定小分子團水的裝置，所述裝置包括進水管、原水泵、去離子設備、超聲加熱設備和出水管；所述進水管與原水泵、去離子設備、超聲加熱設備、出水管順次連接；所述去離子設備由活性炭過濾器、反滲透膜組件和混合床組成，所述活性炭過濾器與反滲透膜組件、混合床順次連接；所述超聲加熱設備由第一超聲槽、第二超聲槽、超聲加熱槽、熱浴裝置和第三超聲槽組成，其中第一超聲槽與第二超聲槽、超聲加熱槽和第三超聲槽順次連接，且熱浴裝置與超聲加熱槽連接。
[0009]上述裝置中，所述裝置還包括電磁閥和控制箱；所述電磁閥連接于原水泵和去離子設備之間；所述控制箱通過信號線分別與原水泵、電磁閥、活性炭過濾器、反滲透膜組件、混合床、第一超聲槽、第二超聲槽、超聲加熱槽、熱浴裝置、第三超聲槽連接；所述控制箱通過調控原水泵、電磁閥，控制原水流量；所述控制箱通過調控去離子設備中的活性炭過濾器、反滲透膜組件、混合床，控制去離子水的電導率值；所述控制箱通過調控超聲加熱設備中第一超聲槽、第二超聲槽、超聲加熱槽、第三超聲槽的超聲諧振頻率和超聲時長，調控熱浴裝置的加熱升溫速率，控制超聲加熱過程。
[0010]上述裝置中，所述的第一超聲槽、第二超聲槽、超聲加熱槽、第三超聲槽容積均為5?100L。
[0011]一種利用超聲加熱技術制備穩定小分子團水的裝置的使用方法，包括以下步驟:
a.將原水由進水管通入所述裝置內，水依序通過原水泵和電磁閥，流經去離子設備和超聲加熱設備，由出水管流出；
b.控制箱調節電磁閥，原水泵抽水，將進水管內水的體積流率控制在0.5~10L/min ；
c.控制箱調控去離子設備，控制去離子水的電導率值小于10us/cm;
d.控制箱調控超聲加熱設備，控制超聲處理的諧振頻率為20~20000kHz，總超聲時長為 8~800min/L ；
e.控制箱調控熱浴裝置，控制超聲加熱槽升溫速率為0.5~15 K/min，升溫2~140min后急速降至室溫，再次以0.5-15 K/min的升溫速率加熱，加熱過程如此循環；
f.超聲加熱設備出水口與出水管相連，出水自然冷卻至室溫，制得具有小分子團簇特性的小分子團水。
[0012]上述方法中，去離子設備出水口所得去離子水的電導率小于10 us/cm。
[0013]上述方法中，所述小分子團水的分子團簇為4~8個水分子。
[0014]上述方法中，所述小分子團水在室溫下放置12個月，其水分子團簇仍保持在4~8個水分子。
[0015]本發明的有益效果是:
本發明裝置結構簡單，綜合利用超聲和熱作用，具有可連續性操作、生成效率高、經濟性好、日處理量大等優勢，解決了其它裝置制備所得產品(小分子團水)穩定性不好的缺陷。在加熱和超聲的交相作用下，輸入額外的能量，水分子間的氫鍵得以破壞，制成穩定性良好的小分子團水，本發明小分子團水制作方法簡單，可連續性生產，能耗低，經濟性好；本發明制作的小分子團水，水樣17O NMR半峰寬數值低、穩定性好，可長時間維持小分子水特性，可用于需長時間保持小分子團水特性的條件，如化妝品、瓶裝罐裝飲用水、醫用中。
[0016]
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明利用超聲加熱技術制備穩定小分子團水裝置的結構示意圖。
[0018]進水管1、原水泵2、電磁閥3、活性炭過濾器4、反滲透膜組件5、混合床6、第一超聲槽7、第二超聲槽8、超聲加熱槽9、熱浴裝置10、第三超聲槽11、控制箱12、出水管13。
[0019]
【具體實施方式】
[0020]以下實施例是對本發明進一步詳細分析，但本發明的實施方式不限于此。
[0021]如圖1所示，其連接關系為:一種利用超聲加熱技術制備穩定小分子團水的裝置所述裝置包括進水管1、原水泵2、去離子設備、超聲加熱設備、出水管13 ;所述進水管I與原水泵2、去離子設備、超聲加熱設備、出水管13順次連接；所述去離子設備由活性炭過濾器4、反滲透膜組件5和混合床6組成，所述活性炭過濾器4與反滲透膜組件5、混合床6順次連接；所述超聲加熱設備由第一超聲槽7、第二超聲槽8、超聲加熱槽9、熱浴裝置10和第三超聲槽11組成，其中第一超聲槽7與第二超聲槽8、超聲加熱槽9和第三超聲槽11順次連接，且熱浴裝置10與超聲加熱槽9連接。所述裝置還包括電磁閥3和控制箱12 ;所述電磁閥3連接于原水泵2和去離子設備之間；所述控制箱12通過信號線分別與原水泵2、電磁閥3、活性炭過濾器4、反滲透膜組件5、混合床6、第一超聲槽7、第二超聲槽8、超聲加熱槽9、熱浴裝置10、第三超聲槽11連接；所述控制箱12通過調控原水泵2、電磁閥3，控制原水流量；所述控制箱12通過調控去離子設備中的活性炭過濾器4、反滲透膜組件5、混合床6，控制去離子水的電導率值；所述控制箱12通過調控超聲加熱設備中第一超聲槽7、第二超聲槽8、超聲加熱槽9、第三超聲槽11的超聲諧振頻率和超聲時長，調控熱浴裝置10的加熱升溫速率，控制超聲加熱過程。
[0022]利用上述裝置制備穩定小分子團水的方法，其包括以下步驟:a.將原水由進水管通入所述裝置內，水依序通過原水泵和電磁閥，流經去離子設備和超聲加熱設備，由出水管流出；b.控制箱調節電磁閥，原水泵抽水，將進水管內水的體積流率控制在0.5~10L/min ；
c.控制箱調控去離子設備，控制去離子水的電導率值小于10 us/cm ；d.控制箱調控超聲加熱設備，控制超聲處理的諧振頻率為20~20000kHz，總超聲時長為8~800min/L ；e.控制箱調控熱浴裝置，控制超聲加熱槽升溫速率為0.5-15 K/min,升溫2~140min后急速降至室溫，再次以0.5~15 K/min的升溫速率加熱，加熱過程如此循環；f.超聲加熱設備出水口與出水管相連，出水自然冷卻至室溫，制得具有小分子團簇特性的小分子團水。
[0023]實施例1
通過控制箱12，調控原水泵2和電磁閥3，將原水以lL/min通入去離子設備，得到電導率為8us/cm的去離子水,接著依次通入第一超聲槽7、第二超聲槽8、超聲加熱槽9和第三超聲槽11，調控超聲槽7、8、11中直插式超聲波功率儀諧振頻率分別為20KHz、30KHz、50KHz，超聲加熱槽9中諧振頻率為40 KHz,熱浴10加熱升溫速率為2K/min，升溫20min后急速降至室溫，再次以2 K/min的升溫速率加熱，加熱過程依次循環，可使水半峰寬從進水管I中的113.69Hz降到出水管13中靜置到室溫(290K)時的60.54Hz，由17O