碱性还原水无隔膜电解装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种碱性还原水无隔膜电解装置，属于电解功能水装置技术领域。该装置包括盛水容器和置放在盛水容器内的一对阴、阳电极，以及与所述阴、阳电极电连接的直流电源；所述阳电极主要由活性炭制成的活性炭电极构成，所述阴电极主要由金属制成的金属电极构成。该装置通过采用主要由活性炭电极和金属电极组成的阴、阳电极组，可以有效得到宽范围碱性（ｐＨ值从７到１３）和负氧化还原电位的碱性还原功能水；并且可以减少电解功率消耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于生成碱性还原水的电解装置，属于电解功能水 装置技术领 域。
技术介绍
功能水是经科学处理得到的具有重现性和有益功能的水溶液，其处理方法和生理 功能的科学依据已被明确证实。严格符合以上定义，并普遍得到水研究科学家公认，而且有 标准可执行的是电解水(也有称之为“离子水”)。电解水主要包括氧化水和还原水。一般 地，以使用银-氯化银电极测定出水的氧化还原电位值(0RP值)为+200mV时作为中间值， 将氧化还原电位值低于该中间值的水称作还原水。氧化水通常是偏酸性的，还原水通常是 偏碱性的，其中碱性还原水的的应用较为广泛，比如弱碱性还原水适宜人饮用并利于人体 健康，又比如中碱性还原水适宜清洗瓜果蔬菜，再比如强碱性还原水适宜医用消毒，等等。无隔膜电解装置因其结构简单、无隔膜污染而在电解水领域得到越来越多地应 用。但是，对于现实中有效制取碱性还原水的需要，目前还是只能采用二槽有隔膜电解装置 来完成。这是因为传统认识认为，由于无隔膜电解装置的阴极室和阳极室未分隔开，电解氧 化水与电解还原水在阴_阳极之间不断生成又不断中和，因此无法单独生成所需的碱性还 原水。经检索，目前已知能够制取还原水的无隔膜电解装置有1、采用对电极施加高频 交流电压进行电解的装置，如日本专利(特开2000-84560号公报)公开的一种还原水生成 装置；2、采用对电极施加非对称交流电压进行电解的装置，如中国专利ZL200510093514. 7 公开的另一种还原水生成装置；3、采用对电极施加变频直流脉冲电源进行电解的装置，如 本专利技术人在先申请的中国专利 ZL200820183101. 7、ZL200820184175. 2、ZL200820184176. 7 分别公开的一种具有杀菌功能的饮水机、一种电解功能水杯、一种便携式电解功能水制备ο但是，上述现有无隔膜式电解装置均无法获得宽范围碱性(从弱碱性到强碱性， 即PH值从7-13)的碱性还原水。1)上述的采用对电极施加高频交流电压或非对称交流电 压的两种电解装置是为了解决达到饮用水标准的问题，最多只能生成作为饮用的中性或弱 碱性的还原水；2)上述的采用对电极施加变频直流脉冲电源的电解装置，一是制取电解水 时间过长；二是也只能得到弱碱性的还原水。
技术实现思路
本专利技术解决的主要技术问题是提出一种通过电解有效制取具有宽范围碱性和负 氧化还原电位的碱性还原水的无隔膜电解装置。为了解决上述主要技术问题，本专利技术提出的基本技术方案是一种碱性还原水无 隔膜电解装置，包括盛水容器和置放在盛水容器内的一对阴、阳电极，以及与所述阴、阳电 极电连接的直流电源；所述阳电极主要由活性炭制成的活性炭电极构成，所述阴电极主要由金属制成的金属电极构成。迄今为止，制取功能水的电解装置所使用的阴、阳电极组，习惯上均是采用相同的 材质，如早期曾使用的石墨阴、阳电极组，现今经常采用的钛基表面涂敷活性涂层的阴、阳 电极组，以及上述采用碳电极的阴、阳电极组。本专利技术则突破了这一传统惯性思维，同时也 突破了前述无隔膜电解装置因生成电解氧化水与电解还原水不断中和而无法单独生成碱 性还原水的传统认识，开创性地(也是革命性地)在无隔膜电解装置上实现全部生成碱性 还原水。以下，本专利技术人进一步在理论上分析采用上述本专利技术基本技术方案的碱性还原水 无隔膜电解装置能够生成碱性还原水的原因(1)碱性的形成对于现有无隔膜电解装置来说，当含水盛水容器内的阴、阳电极加电后，水中的阳 离子移向阴极得电子发生还原反应，水中的阴离子移向阳极失去电子发生氧化反应；同时 水也被电解，水的氢键被打开，氢气在阴极形成，氧气则在阳极形成。阴极因失去氢离子(H+ 离子)使阴极附近水域含有较多的氢氧根离子(0H_)，具有还原性，呈现碱性。阳极因失去 氢氧根离子(0H_)而使阳极附近水域水含有较多的氢离子(H+离子)，具有氧化性，呈现酸 性。但本专利技术的阳电极是活性炭电极，由于活性炭拥有巨大比表面积及发达孔隙结构，具有 极强的吸附离子能力，使得阳电极附近水被电解产生的氧气和氢离子被紧紧吸附在活性炭 内部而难以脱出(这点可从后面具体实施方式的实验中得到验证，即电解时阳电极处没有 气泡形成)，很快即可导致水中氢离子和氢氧根离子的失衡，即水中的氢氧根离子数量远大 于氢离子数量，最终使水呈现碱性。本专利技术正是巧妙利用活性碳电极吸附氢离子，而金属电 极难以吸附离子的不同特性，创造性地实现电解水中氢离子和氢氧根离子的总量失衡来生 成碱性水的。(2)负氧化还原电位的形成水在电解时，附着在阴极的氢离子在形成分子的过程中会先形成带电子的单原子 态氢也就是活性氢或叫还原氢00。活性炭电极在电解情况下表面官能团发生反应，会有 少量纳米级的络合物、螯合物和胶状质物在官能团反应变化后脱落进入水中；同时活性炭 制作时带入的金属也会形成纳米级金属离子进入水中，这些纳米级的金属离子、络合物、螯 合物、胶状质物等具有吸附活性氢的性质。当活性氢附着在这些粒子上时，就形成悬浮在水 中具有稳定状态的活性氢。这样，随着水中稳定态活性氢的不断积聚，很快可以使水的氧化 还原电位持续降低，最终成为稳定态的负氧化还原电位水。综上，采用上述本专利技术基本技术方案的碱性还原水无隔膜电解装置相比现有无隔 膜电解装置具有的有益效果是可以有效制取宽范围碱性(在添加适当电解质的情况下还 可以快速生成强碱性还原水)和负氧化还原电位的碱性还原水。现在回过头来，看看前面
技术介绍
中提到的多个现有无隔膜电解装置的技术文 献，就可以明白，上述理论分析揭示了现有无隔膜电解装置
都未知晓的技术秘密， 从而实现了现有无隔膜电解装置都无法实现的单独在无隔膜电解装置上全部有效制取宽 范围碱性的碱性还原水。尤其是中国专利ZL200510093514. 7公开的还原水生成装置，由于 该装置的一对电极全是普通碳电极，即使控制施加正负电压时间，其中作阳极的碳电极也 不可避免地会析出碳，导致水中生成碳酸并影响负氧化还原电位的稳定；此外该装置控制 碳粒子析出，反而不能得到稳定负氧化还原电位的还原水。因此，上述本专利技术碱性还原水无隔膜电解装置的基本技术方案所具有的含有活性炭的阳电极和金属的阴电极这一技术特 征具有突出的实质性特点。需要特别说明的是虽然上述本专利技术碱性还原水无隔膜电解装置的基本技术方案 中含有活性炭的阳电极和金属的阴电极的电极组合貌似简单，但却是在本专利技术人长期大量 实验和不懈深入理论探求中获得的，以上并包括以下的理论分析和认识都是本专利技术人经过 长期深入探索研究得到的，并非显而易见。因此，上述本专利技术基本技术方案中含有活性炭的 阳电极和金属的阴电极构成的电极组相对现有技术是非显而易见的。另一方面，即使将本 专利技术基本技术方案看作一种电极材料的选择组合方案，其获得过程也是极其艰难的。因为 对于作为电化学科学的电解水技术来说，取得显著的进步并不仅仅体现在对电解装置及其 零部件的形状结构的改进，有时往往是在材料的选择上进行突破，从这个意义上说，上述本 专利技术碱性还原水无隔膜电解装置的基本技术方案可以说是绝无仅有的。本专利技术人经过大量实验研究发现，尚有其他因素会影响本专利技术碱性还原水无隔膜 电解装置的制水效果，为此对上述专利技术碱性还原水无隔膜电解装置的基本技术方案作出以 下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碱性还原水无隔膜电解装置，包括盛水容器和置放在盛水容器内的一对阴、阳电极，以及与所述阴、阳电极电连接的直流电源；其特征在于：所述阳电极主要由活性炭制成的活性炭电极构成，所述阴电极主要由金属制成的金属电极构成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖志邦，
申请(专利权)人：肖志邦，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]