具有自净化功能的饮用水电解反应器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于饮用水电解反应器技术领域，涉及一种无隔膜大流量可控自净化快速饮用水处理装置，具体涉及一种具有自净化功能的饮用水电解反应器。
【背景技术】
[0002]水作为一种电解质和溶剂，由于其中含有大量离子、胶体带电基团，所以可以使用电化学方法对其进行净化处理。其基本净化反应机理为:
[0003]阴极还原:2H20+2e-—20『+Η2个
[0004]阳极氧化:2H20_4e-—4H ++O2 ?
[0005]2CF-2e^ Cl 2
[0006]CL2发生歧化反应:
[0007]C12+H20 — HC10+HC1
[0008]由于采用铁基或其它电极进行电解处理，电极反应还伴有其它相应的产物产生，如铁电极的溶解等等，因电极材料不同而有差异。电解反应产生的O2有抑制厌氧类微生物的生长的作用，HClO具有较强的杀菌灭藻能力，可用于杀菌消毒；部分02溶于水增加了产水的溶解氧含量。例如，对于铁电极，还会发生以下反应:
[0009]Fe-2丨—Fe 2+
[0010]Fe2+_e-—Fe3+
[0011]Fe3++30H_—Fe (OH) 3 I
[0012]目前常见的利用电解方法处理水的工艺主要有以下两种:一是利用可牺牲阳极，即石墨、铁、不锈钢等金属电极制成的电解槽被大量使用于污水处理领域，可以起到絮凝、曝气等作用，有效降低污水的化学需氧量(简称为“C0D”)和浊度等指标，并有杀菌消毒的作用。但是由于阳极在电解反应中析出或溶解，并且整体处理选择性低，并不适用于饮用净水领域。二是利用贵金属惰性电极制成有隔膜的电渗析电解槽，其产品多称为电解水机，其阴极产生碱性水，阳极产生酸性水，中间用半透性隔膜将酸碱性水隔开，再并分别引出供不同用途。由于对净水电解电极要求高、价格贵，电解水机多用于家庭小容量制取功能水，而并不完全是饮用净水。
[0013]在现有技术中，也未发现电极转换和自动冲洗功能。
【实用新型内容】
[0014]本实用新型采用电化学原理，采用钛基复合材料电极、钛基贵金属材料涂覆层电极或贵金属(如铂)电极对特定指标内的原水进行净化处理，不添加任何化学添加剂，除去原水中的重金属、微生物等污染物，增加溶解氧，改善水质，保留原水中有益于人体健康的矿物质和微量元素，同时增加具有电极转换和冲洗功能。具体的技术方案是:
[0015]具有自净化功能的饮用水电解反应器，包括反应电极组件(I)、反应器壳体组件
(2)，其特征在于:
[0016]还包括冲洗组件⑶、控制器⑷；其中，
[0017]所述反应电极组件⑴包括依次相连接的反应电极(5)、电极固定座(6)和电极接线柱⑶；
[0018]所述反应器壳体组件⑵包括壳体(9)、顶盖(10)、进水口管路(11)、出水口管路
(12)、冲洗连接口(13);其中，所述顶盖(10)可拆卸地盖合在所述壳体(9)上，所述出水口管路(12)、电极接线柱⑶分别穿过所述顶盖(10);
[0019]所述冲洗组件(3)包括两者相连的自动控制阀(14)和冲洗水出口(15);
[0020]所述反应电极组件(I)设置在所述反应器壳体组件(2)的内部；所述控制器(4)分别与所述冲洗组件⑶的所述冲洗连接口(13)和所述自动控制阀(14)相连接，同时所述控制器(4)与所述反应器壳体组件(2)的所述电极接线柱(8)相连接；
[0021]所述控制器(4)控制所述反应电极组件(I)的电解电流、电压、电极极性转换；同时控制所述自动控制阀(14)的电磁阀的打开或关闭，利用水流对所述反应电极组件(I)进行反冲洗；
[0022]所述壳体(9)的下部与所述进水口管路(11)和所述冲洗组件(3)相连通；
[0023]所述顶盖(10)与所述电极接线柱⑶之间绝缘密封，所述出水口管路(12)与所述顶盖(10)之间密封。
[0024]进一步的，所述控制器(4)包括恒流稳压直流电源模块(16)、电极极性转换模块
(17)、反冲洗控制模块(18);其中，所述恒流稳压直流电源模块(16)可根据水质情况给所述电极极性转换模块(17)供电；所述电极极性转换模块(17)可按预先设置的时间自由控制所述反应电极组件(I)的电极极性，同时传给所述反冲洗控制模块(18)正负极转换信号；所述反冲洗控制模块(18)可在所述反应电极组件(I)的电极极性转换时控制水流对所述反应电极组件(I)进行反冲洗，反冲洗的时间和频次可自由设定。
[0025]进一步的，所述恒流稳压直流电源模块(16)可提供包括OA?30A/-100V?+100V-DC范围之间任意值；所述反冲洗的电极极性转换时间自由设定，包括O?48h范围之间任意值。
[0026]进一步的，所述反应电极(5)为一组或多组的电极板(19)构成；每组所述电极板
(19)成对交错使用并具有正极、负极；所述电极板(19)之间由电极固定块(7)支撑固定并隔离绝缘。
[0027]进一步的，所述反应电极(5)为2组所述电极板(19)构成。
[0028]进一步的，所述电极板(19)上可以开孔，开孔可以是圆形、椭圆形或多边孔。
[0029]进一步的，所述电极板(19)的形状可以是板状，还可以是棒状、筒状、网状、蜂窝状或其它能增加反应接触面积的结构；所述电极板(19)的板状也可以是网板、微孔板或多孔板。
[0030]进一步的，所述电极板(19)的材料为钛基复合材料、贵金属材料或具有钛基贵金属材料涂覆层的材料。
[0031]进一步的，所述贵金属材料为铂、钌或铱。
[0032]进一步的，所述反应电极(5)与所述电极固定座(6)之间采用焊接或接插方式相连接；所述电极固定座(6)具有与所述电极板(19)相适应连接的卡槽；所述电极板(19)再通过所述卡槽与所述电极柱(8)相互绝缘并电连接；所述电极固定块(7)与所述卡槽的材料为绝缘材料。
[0033]进一步的，所述出水口管路(12)还连接有一段水管或活接头；所述反应器壳体
(9)的材料为透明聚砜、UPVC、有机玻璃或金属材料。
[0034]进一步的，所述进水口管路(11)与所述出水口管路(12)的水流方向可以互相调换，采用逆流水方式，从所述出水口管路(12)进水，从所述进水口管路(11)出水。
[0035]本实用新型的基本净化反应机理为:
[0036]阴极还原:2H20+2e-—20!Γ+Η2个
[0037]Mn++nOH_— M (OH) n丨(难溶金属离子沉淀)，
[0038]Mn++ne_—M I (重金属离子析出)；
[0039]阳极氧化:2H20-4e— 4H ++02 个
[0040]2C1 ~2e — Cl 2
[0041]CL2发生歧化反应:
[0042]C12+H20 — HC10+HC1
[0043]其中，Mn+代表金属离子(重金属离子以及钙、镁、铁等金属离子为代表)。
[0044]在阴极由于水的电解，电极附近产生了较多的0H_离子，OH _能与重金属离子反应生成难溶于水的M(OH)JX淀析出(少量的钙、镁、铁等金属离子也可以生成氢氧化物沉淀析出)，部分不活泼重金属离子会得到电子还原成单质析出；02及反应过程中生成的0.、H0.自由基具有强氧化性，可以降解水中有机物，HClO具有强除菌能力，可用于杀菌消毒；部分O2溶于水增加了产水的溶解氧含量。故电解反应可以达到降解有机物、杀菌消毒、去除重金属离子、增加水中溶解氧的作用。
[0045]电极在反应一段时间后，极板上会附着一些沉积物，电极极板极性转换后，沉积、附着在阴极表面的沉淀物迅速脱落，同时被冲洗水流冲走。
[0046]本实用新型有益的技术特点是:采用钛基复合材料电极、钛基贵金属材料涂覆层电极或贵金属(如铂)电极，具有电极材料不溶解、自身不反应、析氧析氯电位低和催化作用，同时在电解反应其中提供电场环境、正负电极附近分别提供氧化、还原环境以及酸碱性环境，有助于电化学反应的进行即氧气、氯气的产生、重金属还原析出、难溶金属氧化物、氢氧化物等物质沉积、有毒有害有机物的氧化还原降解、水分子团重排变小。本实用新型同时具有电极转换和冲洗功能，可应用于各类净水设备的核心部件装置，具有处理能力强，使用寿命长，可控自净化。
[0047]本实用新型的技术效果是:在温度一定时，将特定指标内的原水引入饮用水电解反应器，水流经过进水口进入反应器壳体，控制水流流率、反应电极板施加的电流、电压，可在反应器壳体内对原水快速进行电化学氧化还原反应。由于壳体内水流流速较大、并有极板作为扰流器、取消隔膜设计，可认为水流在其中的流型为湍流，反应液经过充分混合和反应，且反应是均匀的。
[0048]经过电解反应的原水，可以有效地去除有机污染物，镍、砷等金属、非金属有毒有害离子或基团，大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等致病菌群。
[0049]外接稳压直流电源可以设定O?48h内的电极极性转换时间，通过电极转换可以有效清除极板上附着的电解析出物和沉淀物，保证电极清洁和反应活性。
[0050]本实用新型可以广泛应