一种氢气水溶液制备器及一种氢气水溶液的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水的处理，具体涉及一种氢气水溶液制备器及一种氢气水溶液的制备方法。
【背景技术】
[0002]水分子结构的电荷中心不重叠，在氧原子上电子云密度相对较大显负性，两个氢原子则显正电性，水分子表现为强极性分子。水分子间可形成氢键，有相互吸引的趋势。这样一个水分子就可以通过氢键与多个水分子相互作用，形成“水簇(Water Cluster) ”。1969年《Nature》杂志报道了水分子簇的四面体构型。2002年《Science》杂志报道加州大学柏克莱分校用扫描隧道电子显微镜观察到了结晶六环水。2004年《科学》杂志报道了耶鲁大学等观测到稳定的纳米级结构的分子簇水。
[0003]大数目的水分子结合在一起形成的簇结构给水分子科学的研宄带来了很大困难，并且大数目的水分子结合形成簇结构使水分子的活性大大降低，对生物体的生命活动也带来一定困扰，氢气可以提高水溶液中氢键的活性，获得小的水分子簇结构，但是水中溶解的氧气等气体对此有较大影响；另外，氢气较难溶于水，也会影响氢气发挥活化作用。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明提供了一种氢气水溶液制备器及一种氢气水溶液的制备方法。所述氢气水溶液制备器简单实用，所述氢气水溶液中的氢气可以提高水分子簇中的氢键活性，有助于形成小的水分子簇结构。本发明提供的氢气水溶液的制备方法简单易操作。
[0005]本发明第一方面提供了一种氢气水溶液制备器，包括水槽、高压氢气生成器、反应池、储水池和真空泵，所述水槽上设有第一出口，所述第一出口通过第一管道与所述反应池连通，所述第一管道上设有第一开关阀，所述高压氢气生成器的上设有第二出口，所述第二出口通过第二管道与所述反应池连通，所述第二管道上设有第二开关阀，所述反应池上设有第三出气口，所述第三出气口通过第三管道与所述储水池连通，所述第三管道上设有第三开关阀，所述真空泵设置在所述反应池上，用于为所述反应池提供真空环境；所述储水池上设有第四出口，所述第四出口与一出口管道连通，所述出口管道上设有第四开关阀。
[0006]所述水槽装有超纯水或双蒸水，用于提供水分子簇。
[0007]所述高压氢气生成器产生高压氢气，用于提供氢键活化剂；
[0008]所述反应池用于提供水和氢气的混合反应空间。
[0009]所述储水池用于存储水分子簇氢键活化后的水即氢气水溶液。
[0010]所述真空泵用于提供所需真空环境。
[0011 ] 所述储水池的出口管道可以连接其他实验设备，用于研宄氢气对水分子簇大小的影响。
[0012] 优选地，所述第二管道上设有氢气压力表，用于实时监控高压氢气生成器第二出口的氢气压力值。
[0013]优选地，所述反应池上设有一压力表，用于实时监控所述反应池内的压力值。
[0014]优选地，所述高压氢气生成器可以为现有的设备，具体地可以为高压氢气气瓶、电解产氢装置或径裂解产氢装置。
[0015]本发明提供的氢气水溶液制备器，水槽的第一出口与反应池通过第一管道连通，第一管道上装有第一开关阀，第一开关阀可以控制第一管道的开合。水槽中的超纯水或双蒸水通过第一管道进入反应池。高压氢气发生器可以提供所需高压氢气，高压氢气发生器的第二出口与反应池通过第二管道连通，第二管道上装有第二开关阀，可以控制第二管道的开合。高压氢气发生器的第二出口处装有氢气压力表，可以实时监控高压氢气生成器出口的压力值。高压氢气通过第二管道进入反应池。在反应池内，高压氢气与液态水混合，氢气活化氢键。反应池装有压力表，可以实时监控反应池内的压力值。反应池的第三出口与储水池通过第三管道连通，第三管道上装有开关阀，可以控制第三管道的开合。活化后的水分子即氢气水溶液通过第三管道进入储水池。储水池出口设有出口管道，所述出口管道上设有第四开关阀，可以控制出口管道的开合。反应池上设有真空泵，在氢气和水反应之前，先将反应池抽真空，排除了其他气体的干扰。
[0016]在高压氢气环境下，构成氢键的水分子中的氧原子外层电子易与氢气分子结合，形成新的氢键，而氢气分子对氢键的控制能力较水分子簇强，因此与氢气分子结合构成氢键的水分子易于从水分子大簇结构脱离，形成小的水分子簇结构，达到提高水分子簇中氢键活性的目的，得到氢气水溶液。得到的氢气水溶液可以储存在储水池中备用。
[0017]本发明提供的氢气水溶液制备器先将反应池内空间抽真空，排除了其他气体的干扰；其次采用高压氢气，既缩短了氢气与液态水的反应时间，又增大了氢气在液态水中的溶解度，制得了纯净的氢气水溶液，为后续研宄氢气如何影响液态水中的团簇结构奠定了基础。
[0018]本发明第二方面提供了利用第一方面所述的氢气水溶液制备器制备氢气水溶液的方法，包括以下步骤:
[0019]将所述水槽中的水通过第一管道进入反应池，将所述高压氢气生成器中的氢气通过第二管道进入反应池，所述水和所述氢气在所述反应池中混合，所述氢气活化水分子簇氢键，得到氢气水溶液，将所述氢气水溶液置于储水池中备用。
[0020]优选地，所述高压氢气生成器释放的氢气压力为1.5个大气压。
[0021]优选地，所述氢气的纯度大于99.5%。
[0022]优选地，所述混合时间为0.5-2小时。
[0023]优选地，所述水槽中的水为超纯水或双蒸水。
[0024]优选地，在所述水和所述氢气混合前，对所述反应池抽真空半个小时。
[0025]综上，本发明有益效果包括以下几个方面:
[0026](I)本发明提供的水分子簇中氢键活化反应器装置简单实用，通过将高压氢气和水反应，使水分子大簇形成小的水分子簇结构，大大提高水分子簇中氢键活性，制得了纯净的氢气水溶液，为后续研宄氢气如何影响液态水中的团簇结构奠定基础。
[0027](2)本发明提供的制备氢气水溶液的方法简单易操作，可以提高水分子簇中的氢键活性，得到纯净的氢气水溶液。