一种活性氧发生器装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种活性氧发生器装置，包括臭氧气体发生器、触媒塔、过滤器，所述的臭氧气体发生器由壳体、进水分配管、臭氧电极板组成，臭氧电极板由阴极－阳极－阴极－阳极交互布置方式安装在壳体内，并对臭氧电极板进行直流供电，壳体上安装有进水分配管，壳体上设有排污口和排气口，触媒塔的下部与臭氧气体发生器的排气口相接，触媒塔上部与过滤器相连，过滤器的顶部设有排气口和排水管。本发明专利技术采用低电压高电流对浸泡在水中阴阳电极板进行供电，通过电流作用，直接在水中产生臭氧和氢气以及氧气。在通过对正负电极镀膜处理，使其电位差加大，阳极产生臭氧、氧气量增加，阴极产生氢气增加，再通过触媒处理三种气体转化成双氧水与羟基(H2O2与·OH)。

An active oxygen generator device

【技术实现步骤摘要】
一种活性氧发生器装置
本专利技术涉及一种活性氧发生器装置，揭示了以水作为原料来制备活性氧的原理及装置。活性氧包括臭氧、氧、双氧水及羟基自由基(O3,O,H2O2,·OH)。
技术介绍
臭氧是一种多功能的自然或人造气体,它能够除臭,减少紫外线对地球上动植物的伤害,帮助骨骼的再生,帮助癌症的治疗,消灭细菌、PM2.5、农药、肥料、霉菌及孢子微生物。臭氧只摧毁人体中癌细胞与受损细胞,无法伤害健康的细胞。在99％以上的臭氧处理中,不遗留氧化副产物或副作用,臭氧最后变成动植物都须要的氧气。因此，在浓度控制下产生的臭氧，是最环保、最能改善居住卫生环境的利器。自从1840年人类发现臭氧以来，电解空气产生臭氧(或称辉光放电)的技术，被发展为最普遍与最耐用的商品。不过，以水作为臭氧来源的电解水技术，具有小型化、携带化、简单化、无废气的优势。本专利技术的专利技术人之一，从事电解水产生臭氧的研发已超过20年。研发期间陆续提出专利申请，例如：美国专利9174895,12/602111,US20070272550,US2008/0181832A1及US2010/0135869A1；中国专利CN101608317A,CN202912689U,CN105002517A及CN201510376097.0等。这些专利技术都没有解决“电解水产生臭氧”的下列基本问题：●阳极材料的纯度与成本；●阴极的保护与保养；●氢气的潜在燃烧与爆炸危机。
技术实现思路
本专利技术的目的提供一种活性氧发生器装置，该装置采用低电压(8-12V)，高电流(最大100A)对浸泡在水中的阴阳电极板进行供电，通过电流的作用，使电极板受直流电压电解水，直接在水中产生臭氧和氢气以及氧气。在通过对正负电极的镀膜处理后，使其电位差加大，阳极产生的臭氧、氧气量也同步增加，阴极产生的氢气也随之增加，再通过触媒的处理将这三种气体转化成双氧水与羟基(H2O2与·OH)。同时也解决了以下三个问题：●阳极材料的纯度与成本；●阴极的保护与保养；●氢气的潜在燃烧与爆炸危机。本专利技术的技术方案为：活性氧发生器装置，包括臭氧气体发生器、触媒塔、过滤器，所述的臭氧气体发生器由壳体、进水分配管、臭氧电极板组成，臭氧电极板由阴极－阳极－阴极－阳极交互布置方式安装在壳体内，并对臭氧电极板进行直流供电，壳体上安装有进水分配管，壳体上设有排污口和排气口，其特征在于：触媒塔的下部与臭氧气体发生器的排气口相接，触媒塔的上部与过滤器相连，过滤器的顶部设有排气口和排水管。所述臭氧电极板以摻杂锑与镍两元素的二氧化锡为阳极，以表面有导电凃层的不锈钢为阴极。臭氧电极板的阳极产生的氧气与阴极产生的氢气，能被触媒塔中填充的触媒在线合并为双氧水；合并的双氧水能被触媒塔中填充的触媒在线转化为羟基自由基。所述的阴极导电凃层包括：铬、活性碳、石墨、纳米碳管、石墨烯、或碳材-金属氧化物复合材。其中碳材-金属氧化物复合材为优选。所述的摻杂元素镍的来源化合物为：氯化镍、硫酸镍、硝酸镍、磷酸镍、过氯酸镍、碳酸镍、碳酸氢镍、草酸镍或氢氧化镍。其中，碳酸镍为优选。所述触媒塔中填充的触媒的来源金属为：钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钇、锆、铌、钼、锝、鎝、钌、银、镉、钨或铈。其中，锰,锆,钨为优选。所述触媒塔中填充触媒的载体为钢丝球、结构填料或多孔陶瓷过滤板块。其中，钢丝球为优选。本专利技术的装置运行方式为：清水先通过进水管道进入下部臭氧气体发生器内，当清水达到设定高度时，臭氧电极板(阴阳两极)通电开始与水发生反应，阳极产生臭氧与氧气(O3、O2)气体，阴极产生氢气(H2)。产生的臭氧、氧气、氢气在水流的作用下通过在线触媒时，将氢气转化成双氧水(H2O2)，最终转化成自由基(·OH)，在水中形成臭氧、氧、双氧水及羟基自由基(O3,O,H2O2,·OH)共存的活性氧。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步描述。如图1所示，本专利技术包括臭氧气体发生器、触媒塔5、过滤器6，所述的臭氧气体发生器由壳体1、进水分配管2、臭氧电极板组成，臭氧电极板由阴极3－阳极4－阴极3－阳极4交互布置方式安装在壳体1内，并对臭氧电极板进行直流供电，壳体1上安装有进水分配管2，壳体1上设有排污口和排气口，其特征在于：触媒塔5的下部与臭氧气体发生器的排气口相接，触媒塔5的上部与过滤器6相连，过滤器6的顶部设有排气口和排水管。所述臭氧电极板以摻杂锑与镍两元素的二氧化锡为阳极，以表面有导电凃层的不锈钢为阴极。臭氧电极板的阳极产生的氧气与阴极产生的氢气，能被触媒塔中填充的触媒在线合并为双氧水；合并的双氧水能被触媒塔中填充的触媒在线转化为羟基自由基。工作原理及特点：水电解的基本化學为方程式(1)所显示：H2O(l)→2H2(g)+O2(g)Eo＝1.23V(1)即施加1.23V标准电压下，水在阴极上被电解产生氢气，同时，水也在阳极上被电解产生氧气。同样是阳极产物，臭氧的产量则是微乎其微。阳极的基材(钛金属)上，必须镀一层能提升氧气发生电压(称为氧气发生过电位)的触媒，臭氧的产量才会具有实用的水平。例如，二氧化锡镀在钛片上形成的阳极，能使氧气发生过电位提升至1.52V。因此，阳极产生氧气之前，臭氧会大量产生。然而，二氧化锡是半导体材料，它必须掺杂特定的元素，使二氧化锡能导电，并提升二氧化锡产生臭氧的效率。二氧化锡与掺杂元素组成的阳极，是所有“电解水产生臭氧”阳极触媒(须具有催化反应与电化学的特性)系统中“效率最高，成本最低、最环保的一组。以二氧化锡(SnO2)为基础的臭氧阳极，须要掺杂锑与镍，分别改善二氧化锡的导电度及臭氧产生率。锡-锑-镍三元素的可用先驱物(或称起始物)及优选，如表一显示：表一电解水产生臭氧(O3)中SnO2阳极的组成元素掺杂锑的二氧化锡称为ATO，二氧化锡还可掺杂铟(In)或氟(F)作为导电元素，分别称为ITO或FTO。ATO作为阳极电解水时，会产生羟基自由基(·OH)；SnO2阳极品质的鉴定，不能单凭水中之O3浓度的高低，也应测量水的氧化还原电位，单位是mV。水的氧化还原电位值是水溶液“氧化还原”能力的指标，比水中O3浓度更能表明“灭菌除污”的能力。本案的专利技术人之一曾以草酸亚锡(SnC2O4)替代四氯化锡，解决了二氧化锡阳极制造时，四氯化锡产生盐酸“伤害设备与操作员”的问题(中国专利申请公布号CN105002517A)。合成草酸亚锡须以草酸为原料之一(另一原料为氯化亚锡)，而药品级草酸的市场价格为工业级草酸的33倍。故工业级草酸须以“再结晶法”纯化，工艺包含80℃水溶解草酸，及过滤80℃热溶液。不过，倘若工业级草酸含有能溶于热水的杂质，过滤与结晶的效果均不佳。同样是工业级，柠檬酸不但比草酸便宜，且工业级柠檬酸的纯度与药品级柠檬酸同一水平。因此，本专利技术以柠檬酸亚锡作为SnO2的来源化合物，本专利技术还使用柠檬酸为络合剂,搭配乙二醇燃料产生溶胶-凝胶,锁住(锡-锑-镍)三金属离子，降低它们在高温下的挥发度，确保合成的触媒薄膜具有配方所设计的金属比例。前述利用柠檬酸与乙二醇的低温燃燒合成法，为MPPechini在西元1967年首创，并获得美国专利第3330697号。该法形成的金属氧化物触媒，具有“低耗能、纳米级晶体、组成均勻、结构密实”等优点。“电解本文档来自技高网...

【技术保护点】
活性氧发生器装置，包括臭氧气体发生器、触媒塔、过滤器，所述的臭氧气体发生器由壳体、进水分配管、臭氧电极板组成，臭氧电极板由阴极－阳极－阴极－阳极交互布置方式安装在壳体内，并对臭氧电极板进行直流供电，壳体上安装有进水分配管，壳体上设有排污口和排气口，其特征在于：触媒塔的下部与臭氧气体发生器的排气口相接，触媒塔的上部与过滤器相连，过滤器的顶部设有排气口和排水管。

【技术特征摘要】
1.活性氧发生器装置，包括臭氧气体发生器、触媒塔、过滤器，所述的臭氧气体发生器由壳体、进水分配管、臭氧电极板组成，臭氧电极板由阴极－阳极－阴极－阳极交互布置方式安装在壳体内，并对臭氧电极板进行直流供电，壳体上安装有进水分配管，壳体上设有排污口和排气口，其特征在于：触媒塔的下部与臭氧气体发生器的排气口相接，触媒塔的上部与过滤器相连，过滤器的顶部设有排气口和排水管。2.根据权利要求1所述的活性氧发生器装置，其特征在于：所述臭氧电极板以摻杂锑与镍两元素的二氧化锡为阳极，以表面有导电凃层的不锈钢为阴极。3.根据权利要求3所述的活性氧发生器装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈木发，薛立人，叶荣川，
申请(专利权)人：碳氢技术工程管理武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42