本实用新型涉及一种降低自然水中氘含量的设备。
背景技术：
氘是氢的同位素，是热聚变反应的核心原料。因氘原子核内比氕多一个中子故氘原子量比氕大，为2.014。氘水广泛存在于天然水中，冰川雪山水中含氘量为130-135ppm(质量含量为0.013-0.0135％)，平原地区天然水中含氘量为150ppm，沿海地区含氘量略高，靠近赤道和赤道地区为155ppm。含氘量低于135ppm的水称之为低氘水DDW或超轻水，根据众多医学研究证明，低氘水具有抑制癌细胞生长的效果，是一种优质健康饮用水，因此降低水中氘含量，尤其是饮用水中的含氘量对人体十分有利。
现有降低水中氘含量的方法或低氘水的制备方法主要有：冰冻法、精馏法、电解法和交换法等几种。
冰冻法：利用氘水与氕水冰点不同的原理，通过控制天然水的冰点来从天然水中分离出氘水，通过分离出氘水降低水中的含氘量，但受温度、气压等众多因素影响导致冰点控制极其困难，耗水量大，成本高，故难以实际应用。
精馏法：利用氘水与氕水沸点不同的原理，通过控制蒸发温度将天然水中的氕水蒸发掉，然后再冷凝蒸发掉的氕水以制备出低氘水，该法是目前市场上的通用方法，但设备要求精度高，设备复杂，耗能大，成本高，控制难度大，耗水量大。而且该法还存在有如下不足：生产出的低氘水是蒸馏后低氘水，虽然具有低氘的优势但同时也将水中的矿物质和人体必需的微量元素精馏殆尽，长期饮用没有矿物质和微量元素的低氘水会对人体健康产生不良影响。
电解法：利用氕离子较易在电极上富集并被电解成氕气的原理，在电价较低的地区它被广泛采用于生产氘水。该方法是电解自然水以产出氕气和氧气，收集氕气和氧气并使之反应生产出氕水。该设备要求精度也高，设备复杂，耗能大，控制难度大，耗水量大，成本高，低氘水中未含矿物质和微量元素。
交换法：利用化合物中的氢气与之反应生成氢气再与氧气反应生成超轻水的方法，因为副产物极多且难以达到环保要求，故该方法仅用于工业领域。
技术实现要素：
本实用新型提供了降低自然水中氘含量的设备，其克服了背景技术中降低水中含氘量所存在的不足。
本实用新型解决其技术问题的所采用的技术方案是：
一种降低水中氘含量的设备，包括电化学反应装置和器体，该电化学反应装置包括一能使水发生电化学反应的电极单元和一电接电极单元的电源单元，该器体设有用于供水流流过的流道，该电极单元插入器体的流道中，该电极单元包括能产生·OH自由基的阳极和能产生H离子和D离子且D离子能自行组合反应生成氘气并脱离水体以降低水中氘含量的阴极。
一实施例之中：该阳极采用催化性低析氧性的材料；该阴极采用催化性低析氢性的材料。
一实施例之中：该阳极选用DSA电极、外涂贵金属氧化物涂层电极、贵金属电极、合金电极或非金属电极；
该阴极选用钛、钽、铌、锆、钒、钼或钨的电极或者钛、钽、铌、锆、钒、钼或钨中至少两种混合的合金电极。
一实施例之中：还包括排气装置，该排气装置接通流道的出水口，通过排气装置从水体中排出包含有氘气的气体。
一实施例之中：还包括储水器，该储水器接通排气装置的排水口。
一实施例之中：该阳极和阴极都采用板状结构且平行间隔，该间隔间距为0.5mm-5mm。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
电极单元能使水发生电化学反应，以在阳极能产生·OH自由基，在阴极能产生H离子和D离子，H离子比D离子更易与·OH自由基重组成水，使得有D离子自行组合反应生成氘气并析出，通过析出氘气气体使得水体中的氘含量降低，可进一步降低至低氘水，设备简单，易控，能耗低，耗水量低，提取成本低，而且水体中还保留了自然水中携带的人体必需的矿物质和微量元素，可制备出一种健康优质饮用水。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是降低自然水中氘含量的设备的结构示意图。
具体实施方式
请查阅图1，一种降低自然水中氘含量的设备，包括电化学反应装置10、器体20、排气装置30、储水器40。
该器体20用于供水流流过，设有用于供水流流过的流道，如为电解槽。本实施例以电解槽为例但不限于电解槽，其它的结构只要能供水流流经或存水，且能供电极单元插入，能使电极单元接触水即可。该器体如采用绝缘材料制成。
该电化学反应装置10包括电极单元和电接电极单元的电源单元11，该电极单元包括阳极12和阴极13。
该阳极12采用高催化性低析氧性(具有析氧过电位高的特性)的材料，该高催化性低析氧性是指具有生成电催化剂的能力以能从OH-夺取1个电子使其生 成难以还原成氧气外逸的·OH自由基，因此电解自然水能使阳极12周围富集·OH自由基。该阴极13采用高催化性低析氢性的材料，该高催化性低析氢性是指电解过程中能吸附或富集H+使其难以还原成氢气外逸，因此电解自然水能使阴极13周围吸附或富集H离子和D离子。
该阳极12如选用DSA电极、外涂贵金属氧化物涂层电极、贵金属电极、合金电极或非金属电极；该外涂贵金属氧化物涂层电极如Ti、Ru、Ir、Sn、Pt、Pd氧化物涂层电极，具体如钛基Pt氧化物涂层电极、钛基Pd氧化物涂层电极等；该贵金属电极如Pt、Pd、Ir、Ru等贵金属电极；该非金属电极如碳、石墨电极。上述的列举并非用于限制阳极12所采用的电极，根据需要只要具有电催化性能(可产生·OH-羟基自由基)的电极都可设为阳极。
该阴极13如选用钛电极、钽电极、铌电极、锆电极、钒电极、钼电极或钨电极，该列举并非用于限制阴极13所采用的电极，根据需要只要是高催化性低析氢材料制成即可。
该电源单元11采用直流开关电源，但不限于直流开关电源，其它如脉冲直流电源、全波硅整流电源等直流电源也可应用在本实用新型中。
该阳极12和阴极13的电极都采用面板结构且电极与电极间平行排列，以提高析出氘气效率。该面板结构如为平面板、弧面板、曲面板等。该阳极和阴极交替排列布置，使阳极和阴极都是相对布置，该阳极12和阴极14间隔间距为0.5mm-5mm，最好采用0.5mm-3mm，但不限于该距离，当然电极也不限于平面状，电极排列也不限于平行排列，只要天然水水流自阳极和阴极间流过并发生电化学反应即可。
该电极单元的阳极12和阴极13插入器体20的流道的水流中，如阳极12和阴极13的相背向面分别靠接在器体20内壁，使得水流能经阳极和阴极间流过 并发生电化学反应，以能在阳极12产生·OH自由基并在阳极12周围富集，能在阴极13产生H离子和D离子并在阴极13周围富集。
因H离子(氕离子)在阴极13富集吸附并不易被还原逸出，·OH自由基在阳极12富集吸附并不易被析出氧气，因此这为二者重组反应提供了充分条件，使得H离子和·OH自由基会迅速组成轻水。因D离子(氘离子)质量是氕离子质量的两倍，使氘离子析出速度慢于氕离子析出速度，使氘离子争夺的·OH离子的能力低于氕离子，使H离子比D离子更易与·OH自由基重组成水，而因D离子(氘离子)也在阴极13富集吸附，故富集的氘离子会自行组合反应生成D2(氘气)并从阴极析出，析出气体脱离水体即构成含有氘气的气体，该气体中还会混合有析出的氢气、氧气，脱离气体后的水体，降低了水中氘含量，可制备出低氘水。
该排气装置30连接器体20用于排出水中析出的气体，其结构如包括外壳31和一固装在外壳31内的滤膜阻气器32，该外壳31通过管道连接在器体20的出水口，该外壳31上部设有排气口，该外壳31下部设有排水口。该从器体20的出水口排出的水流经滤膜阻气器32，通过滤膜阻气器32使水中的气体脱离且气体从排气口出排出，已排出气体的水经排水口排出，该水体中已降低了氘含量。本实施例之中该排气装置30采用滤膜阻气器32结构，根据需要也可采用其它结构只要能实现水气分离即可。该储水器40接通排气装置30的排水口。本实施例以配设储水器为例，但根据需要也可不设储水器，如直接将设在水路中，使得该器件构成水路的一部分，使得流经水路中的水流都起到降低含氘量的作用，根据需要该储水器也可直接设为器件，将电极单元插入储水器中通过析出氘气实现降低氘含量作用。
根据需要，还可包括定时单元，该定时单元用于控制收集自电化学反应开始 起的1-60秒内的气体，如包括一设置在提取装置的排气口上的阀门，该定时单元控制阀门在电化学反应开始起的1-60秒内处于打开状态，其余时间关闭。当然，该定时单元还可电接电源单元，用于控制电源单元在电化学反应开始起的1-60秒后关闭电源。或者，根据需要，还包括水流控制机构，水流控制机构用于控制水流流经电极单元的时间为1-60秒。
本实施例中每平方米电流密度采用3-20安，但不限于该电流密度，因为任何电流密度皆可产生氘气，只是效率差别而已。
降低水中氘含量的方法，包括：
步骤1，电极单元使水发生电化学反应，以在阳极能产生·OH自由基，在阴极能产生H离子和D离子；
步骤2，H离子比D离子更易与·OH自由基重组成水，使得有D离子自行组合反应生成氘气并析出；
步骤3，使包含有氘气的气体流经排气装置以使水体中的气体逸出，逸出气体的水体降低了水中氘含量。
如用于装水的器件中，则收集从阴极析出的自电化学反应开始起的1-60秒内的气体或控制电催化时间在1-60秒。如用于流经电极单元的器件中：该步骤1控制水流流经电极单元的时间为1-60秒。上述的时间最佳为5-60秒。
电化学反应前段(初始期的短时间内)既完成了析出氘气的反应最高可达85％以上，之后便进入析(氢)(氕)期，氘气与氕气共析，但氘气含量比例趋于0，本实施例中反应时间约为60秒以内，但不限于此反应时间。
以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能依此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。