凈水壺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種凈水壺，屬于生活飲用水水質(zhì)深度處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]水污染主要是由人類活動(dòng)產(chǎn)生的污染物造成，它包括工業(yè)污染源，農(nóng)業(yè)污染源和生活污染源三大部分。日趨加劇的水污染，已對(duì)人類的生存安全構(gòu)成重大威脅，成為人類健康、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大障礙。據(jù)世界權(quán)威機(jī)構(gòu)調(diào)查，每年因飲用不衛(wèi)生水至少造成全球2000萬人死亡，因此，水污染被稱作〃世界頭號(hào)殺手〃。當(dāng)前，水環(huán)境加劇惡化，已經(jīng)嚴(yán)重危及生命延續(xù)，特別當(dāng)突發(fā)天災(zāi)人禍時(shí)尤甚。在世界上一些極端貧窮落后地區(qū)，飲到干凈放心水對(duì)于普通民眾而言甚至幾近奢侈。倘若能以簡(jiǎn)單、廉價(jià)、高效的手段，使民眾皆可飲到干凈放心水，當(dāng)為何等無量之功德！
國(guó)內(nèi)外大多數(shù)自來水廠至今仍采用沉淀、過濾、加氯消毒的陳舊工藝方法，將江河水或地下水簡(jiǎn)單加工成可飲用水。然而，面對(duì)工業(yè)污水、農(nóng)業(yè)污水和生活污水猖獗泛濫涌入生活水源，自來水廠已經(jīng)不堪重負(fù)無能為力。再加上自來水從水廠經(jīng)輸水管網(wǎng)及高層儲(chǔ)水箱到達(dá)飲用水終端所帶來的附加污染，市政自來水已不敢說是衛(wèi)生的了。尤其是，自來水加氯雖然可有效殺除病菌，但同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生較多的鹵代烴化合物，這些含氯有機(jī)物的含量成倍增加，是引起人類患各種疾病的重大根源。即使是把自來水煮沸了，上述殘留物仍驅(qū)之不去，還會(huì)使亞硝酸鹽與三氯甲烷等致癌物增加。亦即，即便飲用開水的安全系數(shù)也是不高的。
[0003]既然直接飲用自來水難保安全，凈水器應(yīng)運(yùn)而生，成為民眾硬性需求。然而，現(xiàn)有的以市供自來水為源水的水質(zhì)凈化產(chǎn)品或涉水產(chǎn)品，基本為介質(zhì)吸附或采用各種孔徑過濾膜將水中污染物加以攔截濾除的物理處理工藝。由于活性炭類吸附材料很容易飽和失效，而各種過濾膜又很容易被細(xì)菌污染或有機(jī)物阻塞或破損，因此實(shí)際情況是并不能如理論設(shè)計(jì)所期望那樣作到對(duì)水中污染物的充分凈化。面對(duì)日益嚴(yán)重的源水污染，現(xiàn)有以介質(zhì)吸附或采用各種孔徑過濾膜將水中污染物加以攔截濾除的物理方式水處理工藝已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)。另外，傳統(tǒng)的RO膜反滲透過濾方法對(duì)水資源的浪費(fèi)非常嚴(yán)重，往往凈化I升純凈水就需要排出3升濃縮廢水。但是，物理方式水處理工藝也有可取之處:通常不生成毒副產(chǎn)物。
[0004]相比而言，化學(xué)水處理工藝雖具有廉價(jià)簡(jiǎn)單高效等諸多優(yōu)點(diǎn)，卻并不適宜于民用終端生活飲用水領(lǐng)域。究其原因，一是化學(xué)水處理工藝需要足夠的反應(yīng)時(shí)間，而在日常生活用水場(chǎng)合，凈水器從開機(jī)進(jìn)水到出水僅僅數(shù)秒鐘乃至更短，污染物在凈水器中停留時(shí)間太短，根本來不及完成相關(guān)化學(xué)反應(yīng)處理；其二是，化學(xué)水處理工藝通常伴隨一定的毒副作用。例如，盡管化學(xué)氧化反應(yīng)可強(qiáng)效滅活細(xì)菌，深度降解有機(jī)物，去除水中的各種有害物質(zhì)，但化學(xué)氧化法所生成的各類強(qiáng)氧化因子基本是無選擇性、不可控的，若處理不當(dāng)極可能生成源水中沒有的新物質(zhì)甚至強(qiáng)致癌物，反而危及飲水安全。而還原反應(yīng)控制不當(dāng)也會(huì)帶來類似問題，例如硝酸鹽可能轉(zhuǎn)化為強(qiáng)致癌物亞硝酸鹽;正因?yàn)槿绱?，迄今未見在生活飲用水凈化處理領(lǐng)域尤其是家庭飲水終端推廣應(yīng)用。
[0005]慶幸的是，日常生活中，飲用水需求往往具有分時(shí)段、間歇之特點(diǎn)。例如，家庭三頓飯用水及洗浴高峰主要集中在早中晚時(shí)間；洗衣用水則按周/次計(jì)算。日常生活中飲用水存儲(chǔ)裝置，通指帶有儲(chǔ)水箱(罐、容器)的飲用水終端，例如:I)管線凈水系統(tǒng)終端壁掛機(jī)、臺(tái)式或立式飲水機(jī);2)R0純水機(jī)出水儲(chǔ)存壓力桶(箱)，以及飲水杯、壺;3)城市供水管網(wǎng)高層建筑頂層安裝的高位水箱，甚至農(nóng)村居民抽取地下水至屋頂?shù)膬?chǔ)水罐。目前該類系統(tǒng)存在的共性問題是儲(chǔ)水箱內(nèi)水中細(xì)菌微生物超標(biāo)，嚴(yán)重影響水質(zhì)甚至異味發(fā)臭。迄今尚無好的解決方法。
[0006]因此，急需開發(fā)出一種使用家庭終端自來水，對(duì)家庭終端自來水以間歇工作方式進(jìn)行深度凈化處理，家家戶戶都用得起的凈水壺。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種在對(duì)水壺中的家庭終端飲水進(jìn)行降解水中有機(jī)物時(shí)更少產(chǎn)生毒副產(chǎn)物的凈水壺。
[0008]申請(qǐng)人經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)和多年探索，發(fā)現(xiàn)了電化學(xué)作為一種高級(jí)氧化水處理工藝，所附加毒副效應(yīng)遠(yuǎn)較常規(guī)化學(xué)水處理工藝為小，而且電化學(xué)水處理工藝可以通過電參數(shù)的調(diào)整來強(qiáng)化處理強(qiáng)度減少反應(yīng)時(shí)間。這樣，電化學(xué)水處理技術(shù)具有克服物理水處理工藝軟肋、可用于生活飲用水凈化處理的一定潛力。
[0009]電化學(xué)水處理技術(shù)是使污染物質(zhì)在電極上發(fā)生直接電化學(xué)反應(yīng)或是利用電極表面產(chǎn)生強(qiáng)氧化性活性物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)而被轉(zhuǎn)化.電化學(xué)技術(shù)及其輔以其他高級(jí)氧化技術(shù)的組合工藝，稱為電化學(xué)體系，包括電極電催化、電-Fenton、電-03、聲-電、光-電等。
[0010]電化學(xué)水處理離不開電極作用，具體分為電極直接反應(yīng)和電極間接反應(yīng)。電極直接反應(yīng)是指污染物在電極上直接被氧化或還原而從水中去除。直接電解可分為陽極過程和陰極過程。陽極過程就是污染物在陽極表面氧化而轉(zhuǎn)化成毒性較小的物質(zhì)或易生物降解的物質(zhì)，甚至發(fā)生有機(jī)物無機(jī)化，從而達(dá)到削減、去除污染物的目的。陰極過程就是污染物在陰極表面還原而得以去除。
[0011]電極間接反應(yīng)則是利用電化學(xué)產(chǎn)生的氧化還原物質(zhì)作為反應(yīng)劑或催化劑，使污染物轉(zhuǎn)化成毒性更小的物質(zhì)。陽極間接反應(yīng)，在水中所產(chǎn)生的氧化還原物質(zhì)，通常包括以下幾類:(I)具有強(qiáng)氧化性的氯酸鹽、次氯酸鹽等；負(fù)電性，可以被陽極除去；(2)H202、03(標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)2.07，半衰期30-60min)等強(qiáng)氧化因子；(3)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性且壽命極短的中間體，包括e(溶劑化電子)、.0Η、Η02.、.02等自由基，以.0H為主，可以降解有機(jī)物。
[0012]但是，電化學(xué)本質(zhì)上仍屬化學(xué)處理工藝，哪怕毒副作用再小，仍有使水的生物指標(biāo)降低之風(fēng)險(xiǎn)。在水環(huán)境前所未有嚴(yán)重污染、在傳統(tǒng)物理凈水器已力不從心的今天，重新審視研究化學(xué)水處理一一尤其是電化學(xué)水處理技術(shù)在生活飲用水凈化處理應(yīng)用的可能性，創(chuàng)新開發(fā)一種既能高效除去水中污染物、又無毒副產(chǎn)物的電化學(xué)處理工藝、乃至電化學(xué)水處理工藝與物理吸附過濾工藝協(xié)同聯(lián)用的全新水質(zhì)凈化方法與裝置，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0013]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的發(fā)明人在上述認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上提出如下技術(shù)方案:一種凈水壺，包括至少一對(duì)陰陽電極、為所述陰陽電極供電的電解電源和水壺，成對(duì)的陰電極和陽電極之間設(shè)有透水性隔膜，所述透水性隔膜是非導(dǎo)電性材料制成的透水性隔膜，所述透水性隔膜具有均勻孔徑的透水微孔，所述陽電極和透水性隔膜由絕緣邊框封裝成一整體單元，所述整體單元固定在所述水壺的壺蓋內(nèi)，所述整體單元下部浸入所述水壺內(nèi)的存水中，所述陰電極設(shè)于所述水壺的壺體內(nèi)的底部，在使用時(shí)，所述陽電極僅與所述壺體內(nèi)通過所述透水性隔膜滲透的滲透水接觸。
[0014]需要說明的是，本發(fā)明裝置處理的對(duì)像是家庭終端飲水，一般是市供自來水，正如【背景技術(shù)】中所述，現(xiàn)在水污染日益嚴(yán)重，家庭終端飲水已經(jīng)成為一種微污染水(或者說是特殊污染水)，其污染源包括環(huán)境污染(如農(nóng)藥殘留等)、氯消毒產(chǎn)生的污染以及管道二次污染等。
[0015]上述本發(fā)明公開的凈水壺技術(shù)方案的工作機(jī)理及有益效果陳述如下。
[0016]本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)特征是，參見圖1，以透水性隔膜為分界，分設(shè)在透水性隔膜上下兩側(cè)的陰陽電極對(duì):陽電極和透水性隔膜由絕緣邊框封裝成一整體單元，整體單元固定在水壺的壺蓋內(nèi)，整體單元下部浸入水壺內(nèi)的存水中，陰電極設(shè)于水壺的壺體內(nèi)的底部。
[0017]當(dāng)電解電源的電解電壓施加于外電極(陽電極)和內(nèi)電極(陰電極)后，形成如下的電壓降落關(guān)系:
膜外陽電極(+)—陽電極與膜之間水膜的電壓降U1—透水性隔膜自身阻抗產(chǎn)生的壓降U2—透水性隔膜與容器(水壺的壺體)內(nèi)的陰電極之間水阻抗產(chǎn)生的壓降U3。
[0018]首先，本發(fā)明裝置的陽電極和透水性隔膜由絕緣邊框封裝成一整體單元，同時(shí)，本發(fā)明裝置的陽電極僅與壺體內(nèi)通過透水性隔膜滲透的滲透水接觸，在保證本發(fā)明裝置的電解反應(yīng)正常進(jìn)行的基礎(chǔ)上，把陽極直接氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)移到容器外進(jìn)行，陽極反應(yīng)產(chǎn)物在容器外排走，不致再返回容器內(nèi)污染水質(zhì)。同時(shí)，水中的陰性污染物例如余氯等，受陽極電壓作用，也可以從容器內(nèi)水中透過透水性隔膜，迀移到容器外陽極區(qū)域。
[0019]需要特別指出的是:陽極直接氧化反應(yīng)不是不需要，而是陽極反應(yīng)