公布日：2024.06.14
申请日：2024.01.24
分类号：C02F1/467(2023.01)I;C02F1/461(2023.01)I;C02F1/44(2023.01)I;C02F103/04(2006.01)N
摘要
本发明涉及化学电解技术领域，本发明公开了一种纳米离子水发生装置，包括：反渗透纯水机组、纯水储存罐、电离主反应装置、电离辅助反应装置、纳离水储存罐和水泵；反渗透纯水机组与纯水储存罐相连，纯水储存罐通过水泵与电离主反应装置相连，电离主反应装置分别与电离辅助反应装置和纳离水储存罐相连。本发明可以快速的制备纳离水，每块电解板的电解速度大概为50L/h，并且可以以电解板并联的方式提升制备速度，电解板的数量与制备速度成正比，电离辅助反应装置可以较精确的控制参与电离辅助反应的盐类水溶液浓度，能保证纳离水的电解质量。
权利要求书
1.一种纳米离子水发生装置，其特征在于，包括：反渗透纯水机组（1）、纯水储存罐（2）、电离主反应装置（3）、电离辅助反应装置（4）、纳离水储存罐（5）和水泵（6）；所述反渗透纯水机组（1）与纯水储存罐（2）相连，所述纯水储存罐（2）通过水泵（6）与电离主反应装置（3）相连，所述电离主反应装置（3）分别与电离辅助反应装置（4）和纳离水储存罐（5）相连；所述电离主反应装置（3）还包括电解板（31）、过渡水箱（32）、自吸泵（33）、加压罐（34）、纳离水浓度调节杯（35）、比例阀（36）、氢气排出口（37）和风扇（38）；所述电解板（31）由电解板正极（311）和电解板负极（312）组成；所述过渡水箱（32）与水泵（6）相连，过渡水箱（32）用于给电解主反应装置（3）中的电离板负极（312）和纳离水浓度调节杯（35）提供纯水；所述自吸泵（33）与过渡水箱（32）相连，自吸泵（33）和加压罐（34）共同组成电解主反应装置（3）和电解辅助反应装置（4）的水流动的动力源；所述电离主反应装置（3）与自吸泵（33）相连，所述电解板正极（311）进行低浓度水循环，所述电解板负极（312）进行纳离水的生成；所述纳离水浓度调节杯（35）分别与过渡水箱（32）和电解板（31）相连，且纳离水浓度调节杯（35）与过渡水箱设置有比例阀（36），用于控制纳离水浓度调节杯（35）参与纳离水浓度调节的目标PH值，纳离水浓度调节杯（35）用于调节电解板负极（312）所电离出的纳离水的浓度；所述风扇（38）用于将纳离水浓度调节杯（35）电离产生的积聚氢气（37）抽出装置外，以免氢气（37）大量积聚造成爆炸危险。
2.根据权利要求1所述的一种纳米离子水发生装置，其特征在于，所述反渗透纯水机组（1）还包括与其相连的自来水管（11）。
3.根据权利要求2所述的一种纳米离子水发生装置，其特征在于，所述电离辅助反应装置（4）还包括低浓度水罐（41）、高浓度水罐（42）、搅拌器（411）、浓度检测仪（412）、添加剂（43）、溢流管（44）、进水管（45）和出水管（46）；所述低浓度水罐（41）和高浓度水罐（42）中各有一个搅拌器（411）和浓度检测仪（412），搅拌器（411）搅拌水罐保证罐内的水溶液浓度均匀，浓度检测仪（412）实时检测罐内水溶液浓度，所述电解板正极（311）通过进水管（45）和出水管（46）与低浓度水罐（41）相连，电解反应进行时，所述进水管（45）和出水管（46）不断进行水循环，低浓度水罐（41）内水溶液浓度逐渐降低；为了保证低浓度水罐（41）内的水浓度，在所述低浓度水罐（41）一侧又设置了高浓度水罐（42），人工能够将增加水溶液浓度的添加剂（43）加入到高浓度水罐（42）中，所述自吸泵（33）将低浓度水罐（41）内的水溶液泵入到高浓度水罐（42）中，随之高浓度水罐（42）内水位升高并通过溢流管（44）自动流入到低浓度水罐（41）中，以此来调节低浓度水罐（41）中的水溶液浓度。
4.根据权利要求3所述的一种纳米离子水发生装置，其特征在于，所述电离辅助反应装置（4）的低浓度水罐（41）的水溶液浓度控制在7~9mS/cm，高浓度水罐（42）的水溶液浓度控制在70~90mS/cm。
5.根据权利要求4所述的一种纳米离子水发生装置，其特征在于，所述纳离水储存罐（5）还包括与其相连的取用出口（51）。6.根据权利要求5所述的一种纳米离子水发生装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：自来水纯化进入过渡水箱（32）；S11：自来水从自来水管（11）进入反渗透纯水机组（1）进行净水，并将制备好的纯水保存在纯水储存罐（2）中；S12：纯水从纯水储存罐（2）经水泵（6）泵入过渡水箱（32）中；步骤2：电离主反应装置（3）电解纳离水；S21：自吸泵（33）将过渡水箱（32）中的纯水分别泵入电解板负极（312）和纳离水浓度调节杯（35）中；S22：调节比例阀（36），确定所需纳离水浓度；S23：电解板（31）开始工作；S24：电离后的氢气通过风扇（38）的抽吸作用从氢气排出口（37）排出装置；步骤3：电离辅助反应装置（4）辅助完成电离反应；步骤4：电解后的纳离水存放到纳离水储存罐（5）中，并可从取用出口（51）灵活取用；步骤2与步骤3同步进行，步骤1~4的工作流程持续进行。
7.根据权利要求6所述的一种纳米离子水发生装置的工作方法，其特征在于，所述电离辅助反应装置（4）的具体工作流程为；步骤一：搅拌器（411）工作，浓度检测仪（412）检测浓度，显示器显示读数；步骤二：自吸泵（33）通过进水管（45）将电解板正极（311）内的辅助电解完毕的水溶液泵入低浓度水罐（41）中，自吸泵（33）通过出水管（46）将低浓度水罐（41）中的水溶液泵入到电解板正极（311）中，由此形成循环；步骤三：自吸泵（33）将低浓度水罐（41）中的水溶液泵入到高浓度水罐（42）中，高浓度水罐（42）达到高液位后通过溢流管自动流入低浓度水罐（41）中；步骤四：当高浓度水罐（42）的水溶液浓度低于70mS/cm时，人工将添加剂（43）加入到高浓度水罐（42），直到高浓度水罐（42）的水溶液浓度达到90mS/cm；步骤五：当低浓度水罐（41）的水溶液浓度偏高时，自吸泵（33）降低自吸速度；当低浓度水罐（41）的水溶液浓度偏低时，自吸泵（33）增加自吸速度；直到浓度控制在8mS/cm左右时，自吸泵（33）恢复原速；步骤一至步骤五同时进行，在不断循环中进行动态调节。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米离子水发生装置及其工作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种纳米离子水发生装置是一种利用先进技术将自来水转化为纳离子水的设备，它包括反渗透纯水机组、纯水储存罐、电离主反应装置、电离辅助反应装置、纳离水储存罐和水泵；具体而言，反渗透纯水机组通过活性炭和石英砂的过滤，将自来水转化为纯水，并经由水泵与电离主反应装置相连，可以避免来自自来水中的钙镁等物质对电解板造成损坏；纯水储存罐用于收集过滤后的纯水，以备后续使用；电离主反应装置包括电解板、过渡水箱、自吸泵、加压罐、纳离水浓度调节杯、比例阀、氢气排出口和风扇；电解板由正极和负极组成，正极进行低浓度水循环，负极则产生纳离水；低浓度水中添加的盐类添加剂影响了水电离的效率；负极将水电解为氢和氢氧根离子，其中氢气通过排出口排出，而碱性的氢氧根离子水混合液则成为纳离水，具备杀菌消毒的效果；过渡水箱与水泵相连，用于为电离主反应装置中的负极和纳离水浓度调节杯提供纯水；自吸泵和加压罐共同提供电离主反应装置和电离辅助反应装置中水流动的动力。
纳离水浓度调节杯分别与过渡水箱和电解板相连，并通过比例阀控制其参与纳离水浓度调节的目标pH值；纳离水浓度调节杯用于调节负极所产生的纳离水的浓度；风扇用于将纳离水浓度调节杯中积聚的氢气排出设备外，防止大量氢气积聚引发爆炸危险；纳米离子水发生装置的作用是将自来水转化为纳离子水，这种水具有更强的杀菌消毒能力。
具体而言，电离辅助反应装置是纳米离子水发生装置的一部分，它起到辅助电离主反应装置的作用；该装置包括低浓度水罐、高浓度水罐、搅拌器、浓度检测仪、添加剂、溢流管、进水管和出水管。
低浓度水罐和高浓度水罐内各都设有一个搅拌器和一个浓度检测仪；搅拌器的作用是保证水罐内的水溶液浓度均匀混合，浓度检测仪则实时监测水溶液的浓度变化；当电解板正极进行电解反应时，通过进水管和出水管将水循环流动从低浓度水罐进入电解反应装置，这样低浓度水罐内的水溶液浓度会逐渐降低；为了保持低浓度水罐内的水溶液浓度恒定，在低浓度水罐的一侧设置了高浓度水罐；人工通过添加剂将增加水溶液浓度的物质加入到高浓度水罐中；通过自吸泵，低浓度水罐内的水溶液被泵入高浓度水罐中；随着水溶液的进入，高浓度水罐的水位上升，并通过溢流管自动流回低浓度水罐中，从而调节低浓度水罐内的水溶液浓度；电离辅助反应装置中的低浓度水罐的水溶液浓度控制在7~9mS/cm之间，而高浓度水罐的水溶液浓度控制在70~90mS/cm之间；纳离水储存罐是用于储存纳离子水的容器，其中设有取用出口，方便用户方便地取用所需的纳离子水；这些部件共同组成了纳米离子水发生装置中的电离辅助反应装置，使其能够实现对纳离子水浓度的精确调节和储存。
一种纳米离子水发生装置的工作方法，包括以下步骤：步骤1：11.自来水经过反渗透纯水机组进行净化，并储存于纯水储存罐中；12.水泵将纯水从纯水储存罐泵入过渡水箱中。
步骤2：21.自吸泵将过渡水箱中的纯水分别泵入电解板负极和纳离水浓度调节杯中；22.通过调节比例阀36，确定所需的纳离水浓度；23.电解板开始工作，将水电解为氢和氢氧根离子，在纳离水中生成纳离子水；24.电离后的氢气通过风扇的抽吸作用从氢气排出口排出装置。
步骤3：31.搅拌器开始工作，确保水罐内水溶液浓度均匀混合；32.浓度检测仪实时监测低浓度水罐和高浓度水罐中水溶液的浓度。
步骤4：41.自吸泵通过进水管将电解板正极内的辅助电解完成的水溶液泵入低浓度水罐中；42.自吸泵通过出水管将低浓度水罐中的水溶液泵入电解板正极中，形成循环。
步骤5：51.自吸泵将低浓度水罐中的水溶液泵入高浓度水罐中，直到高浓度水罐中的水溶液达到设定的浓度；52.当高浓度水罐的水溶液浓度低于70mS/cm时，人工向高浓度水罐中添加适量的添加剂，以提高水溶液的浓度；53.当低浓度水罐的水溶液浓度偏高时，自吸泵减小自吸速度；当低浓度水罐的水溶液浓度偏低时，自吸泵增加自吸速度；直到浓度控制在8mS/cm左右时，自吸泵恢复原速。
整个工作流程是持续循环进行的，同时进行步骤1至步骤5的操作，在不断循环中动态调节纳离子水的浓度并存储于纳离水储存罐中，方便用户取用。
本发明提出的一种纳米离子水发生装置及其工作方法，有益效果在于：1.本发明可以快速的制备纳离水，每块电解板的电解速度大概为50L/h，并且可以以电解板并联的方式提升制备速度，电解板的数量与制备速度成正比。
2.本发明的电离辅助反应装置可以较精确的控制参与电离辅助反应的盐类水溶液浓度，能保证纳离水的电解质量。
3.本发明的纳米离子水发生装置生产出的纳离水为碱性无毒无色无味水溶液，比普通的洗涤剂环保，该水溶液中含有氢氧根离子，与细菌/病毒结合可以破坏其结构达到杀菌消毒作用。
（发明人：蔡沈刚;吕鸿图;倪祥;陆亚琳;杨贺;张仁杰）