【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种适用于去除碱土金属和重金属以及用于水软化的水处理装置。
技术介绍
1、在工业领域和用于家用的小电器领域都需要处理水以软化和去除碱土金属。
2、如已知的，由于溶解的盐的存在，水的硬度表示钙和镁离子的总含量。总硬度是暂时硬度与永久硬度(也称为固定残余物)的总和，该暂时硬度表示水中存在的碳酸氢盐(hydrogen carbonates)(或碳酸氢盐(bicarbonates))的量。
3、降低水硬度的工艺称为软化工艺。众所周知，硬水倾向于引起结垢现象，该结垢现象对特别是在家用环境中使用的电器是有害的。出于这个原因，使用了软化装置，这些软化装置基本上被设计成用于去除溶解在水中的所有盐以便降低总硬度。
4、具体参考近年来的家用行业，在用于从荚(pod，囊包)或胶囊开始制备的咖啡或其他饮料的机器的改进中存在激增。这种改进伴随着用这些机器可获得的饮料的品质的改进。在过去并且具体地参考咖啡行业，这种机器用于生产普通咖啡；如今，相反，目前可用的咖啡机可用于制备类似于在酒吧中制备的高质量咖啡，并且可获得高质量咖啡豆或胶囊。然而，众所周知，水本身的质量是制备优质咖啡的重要因素，并且家用水的质量在这方面并不总是令人满意的。
5、此外，现代咖啡机(或更一般地，用于从荚、胶囊或类似物中制备饮料的机器)通常包括具有非常小的水通道区段的热部件，这使得热部件暴露并且易于结垢。
6、去矿质水的使用可能看起来是一种解决方案，但是已经表明，如果去矿质水一方面保护机器免于结垢，另一方面就味道和
7、还有可能使用水作为直接可获得的并且周期性地清洁机器，但是后续任务是麻烦的并且它要求使用通常令消费者不愉快的产品，因为这些产品是有毒的或者以其他方式能够污染咖啡。毕竟，尤其在小型家用机器中，在咖啡机中安装水软化装置不总是可行的。因此，显然咖啡机领域中的水质问题尚未被充分地解决。
8、出于类似原因，在其他应用中(诸如在家用电器行业中、在自动售货机等中)也感觉到水硬度的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供用于去除碱土金属和重金属并且用于水软化的创新系统。
2、该目的通过根据权利要求的装置和方法实现。优选实施例是从属权利要求的主题。
3、本专利技术的方面之一是水软化方法，该方法包括：使待处理的水经受温度升高、压力变化和ph变化中的一项或多项；使经受该温度或压力或ph变化的水与水垢收集器(trap，捕获器)接触，其中水垢收集器包括优选地棉质的织物元件或者由优选地棉质的织物元件构成，该织物元件预装载有石灰石晶体，并且其中该收集器的预装载是通过使该织物元件经受在石灰水中的浴并且随后干燥而获得的。
4、在优选实施例中，该方法是电化学类型的。
5、根据本专利技术的装置使之有可能在两种单独的环境(一种环境是酸性的并且另一种环境是碱性的)中实施电化学过程，这仅消除了暂时的硬度。暂时硬度的消除基本上根据以下反应发生：
6、2 hco3-+2 oh-→2 co3--+2 h2o (1)
7、hco3-+h+→h2o+co2 (2)
8、反应(1)在碱性环境中通过沉淀水垢发生并将其收集在合适的过滤器中：此操作可以在碱性环境中进行，其中oh-的存在使可溶性碳酸氢盐沉淀为不溶性碳酸盐。不溶性碳酸盐一旦沉淀就可以收集在合适的过滤器内。
9、另一方面，反应(2)在酸性环境中发生，其中h+离子的存在导致碳酸氢盐分离成水和二氧化碳。通过消除碱度，有效地消除引起水垢形成的阴离子部分。
10、更确切地说，在根据本专利技术的装置中发生以下反应。
11、对阴极的反应：
12、4h2o+4e-→4oh-+2h2
13、对阳极的反应：
14、6h2o→4h3o+o2+4e-
15、阳极室中的反应：
16、hco3-+h+→h2o+co2
17、在阴极室中的反应：
18、ca(hco3)2+ca(oh)2→2caco3+2h2o，伴随碳酸钙的沉淀。
19、水经受弱电解，从而产生消除碱度的酸性区域(阳极室)和沉淀水垢的碱性区域(阴极室)。可以在阴极室中提供的收集器上沉积水垢。穿过阳极室和阴极室的两个水流有利地在出口处重聚，恢复初始ph而没有残余暂时硬度。
20、本专利技术的创新方面之一由放置在阴极室内的水垢收集器来表示。该水垢收集器被适配成通过充当生长中心并且保持沉淀物来促进晶体的形成。本专利技术的方面之一在于有利于晶体的生长超过新晶体的形成，这更加节能。，水垢收集器在一些实施例中可预装载有被适配成提供用于生长过程的核的晶体。
21、本专利技术的装置可以被制造用于工业用途和家庭用途两者。具体地，装置适合于以小尺寸制造，因此在家庭环境中得到应用。
22、本专利技术的特别令人关注的(但非限制性的)应用涉及处理在咖啡机中使用的水或更一般地用于制备饮料。消除暂时硬度，但不消除永久性硬度，意味着钙和镁保留在水中，这允许获得就味道和乳脂而言具有优越品质的咖啡。本专利技术使得有可能消除或抑制由暂时硬度部分(钙和镁的碳酸氢盐)引起的电器的结垢，同时将不引起结垢并且给水带来“味道”的盐保留在溶液中，并且使得有可能制备具有浓郁香味的咖啡。
23、根据本专利技术的装置可以有利地被“内联”放置，以便在使用前直接处理水。具体地，该装置适于装备现代咖啡机以用于家庭用途；类似地，该装置能用于例如自动售货机或家用电器中，例如用于洗碗机中。另一个令人关注的应用领域是在家生产冰。
24、通过低成本和小的占地面积给出了另一个且不可忽略的优点，这允许将该装置作为标准设备安装或者甚至改装到广泛范围的电器中。
25、本专利技术的另一方面是用于在家里制备咖啡或其他饮料的机器或者配备有用于处理旨在制备咖啡或其他饮料的水的上述装置的自动售货机。
26、本专利技术的又一方面是用于在家用机器或自动售货机中制备咖啡或其他饮料的相应方法。
27、应注意的是，家用和小电器行业代表了本专利技术的令人关注的应用，然而，这些应用不应该被理解为是限制性的。本专利技术的装置可以任何规模实现并且因此还将在用于处理大量的水的工业领域中得到应用。
28、根据权利要求的水处理方法也是本专利技术的目的。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.水处理装置(1)，特别是用于去除金属并且用于水软化的水处理装置，所述水处理装置包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述水垢收集器(5)被适配成在操作期间通过充当生长中心来促进晶体的形成并且被适配成保持沉淀物。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述水垢收集器(5)包括过滤器本体。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述水垢收集器的所述过滤器本体预装载有水垢晶体。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述石灰石收集器包括织物元件，所述织物元件优选地为棉质的。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述织物元件通过在石灰水中的浴和随后的干燥而预装载有石灰石晶体。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，包括在所述两个室(21、22)中的每个室中的相应的水垢收集器(5a、5b)，使得所述装置是对称的，并且所述两个室中的每个室能作为阴极室或阳极室操作。
8.根据权利要求7所述的装置，包括用于使所述电极的极性反转的器件，因此能交替地使用所述两个室中的一个室作为用于在碱性环境中收集
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述分离器件(4)包括多孔隔膜或者阳离子膜或阴离子膜。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，包括在至少一个室中的阳离子树脂和阴离子树脂(6a、6b)，所述树脂适于保持离子并且将氢或羟基释放至水中。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，包括分别针对负离子和正离子的通过是选择性的阴离子膜和阳离子膜，所述阴离子膜和所述阳离子膜布置成在所述处理容积内限定三个室，所述三个室包括所述阳极室和所述阴极室以及用于收集去离子水的第三室(23)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的装置，布置成使离开所述室的水流在进入到所述出口连接件中之前混合。
13.一种装置，包括并联的多个级，每个级包括根据前述权利要求中一项或多项所述的相应的处理容积、相应的一对电极、分离器件、水垢收集器以及可选的阴离子膜和阳离子膜或者阴离子树脂和阳离子树脂。
14.水处理系统，包括：
15.用于制备饮料、特别是用于制备咖啡的机器或自动售货机，其特征在于，根据前述权利要求中至少一项所述的用于处理旨在用于制备饮料的水的装置或系统。
16.用于在家用机器或自动售货机中制备饮料的方法，其特征在于，使用利用根据权利要求1至12中任一项所述的装置或系统处理过的水。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，使用荚或胶囊制备所述饮料，并且所述饮料优选地是咖啡。
18.在根据权利要求1-14中任一项所述的装置或系统中执行的水软化方法，所述方法包括：
19.根据权利要求18所述的方法，其中，在所述水垢收集器上的所述第二室中，由于通过在所述收集器内部生长所形成的所述晶体的沉淀和保持，发生结晶核的增加。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述结晶核的生长优于新晶体的形成。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其中，生长过程在预装载在所述水垢收集器的过滤表面上的核上进行。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述过滤表面是织物元件的表面，所述织物元件优选地为棉质的，所述织物元件已经通过在石灰水中的浴和随后的干燥而预装载有石灰石晶体。
23.根据权利要求18至22中的一项所述的方法，还包括在电解水之后产生氢气。
24.根据权利要求23所述的方法，包括从由此获得的氢气产生电力。
25.水软化方法，包括：使待处理的水经受温度升高、压力变化和pH变化中的一项或多项；使经受所述温度或所述压力或所述pH变化的水与水垢收集器接触，其中，所述水垢收集器包括优选地棉质的织物元件或者由优选地棉质的织物元件构成，所述织物元件预装载有石灰石晶体，并且其中，通过使所述织物元件经受在石灰水中的浴和随后的干燥来获得所述收集器的预装载。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.水处理装置(1)，特别是用于去除金属并且用于水软化的水处理装置，所述水处理装置包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述水垢收集器(5)被适配成在操作期间通过充当生长中心来促进晶体的形成并且被适配成保持沉淀物。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述水垢收集器(5)包括过滤器本体。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述水垢收集器的所述过滤器本体预装载有水垢晶体。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述石灰石收集器包括织物元件，所述织物元件优选地为棉质的。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述织物元件通过在石灰水中的浴和随后的干燥而预装载有石灰石晶体。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，包括在所述两个室(21、22)中的每个室中的相应的水垢收集器(5a、5b)，使得所述装置是对称的，并且所述两个室中的每个室能作为阴极室或阳极室操作。
8.根据权利要求7所述的装置，包括用于使所述电极的极性反转的器件，因此能交替地使用所述两个室中的一个室作为用于在碱性环境中收集水垢的阴极室，其中，所述水垢积聚在相应的收集器中，并且另一个室作为在酸性环境中的清洗阳极室，其中，所积聚的水垢从相应的收集器中移除。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述分离器件(4)包括多孔隔膜或者阳离子膜或阴离子膜。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，包括在至少一个室中的阳离子树脂和阴离子树脂(6a、6b)，所述树脂适于保持离子并且将氢或羟基释放至水中。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，包括分别针对负离子和正离子的通过是选择性的阴离子膜和阳离子膜，所述阴离子膜和所述阳离子膜布置成在所述处理容积内限定三个室，所述三个室包括所述阳极室和所述阴极室以及用于收集去离子水的第三室(23)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的装置，布置成使离开所述室的水流在进入到所述出口连接件中之前混合。
13.一...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯托·巴里拉，罗伯托·马桑特，保罗·洛伦佐·里卡多诺，安德烈亚·卡拉维利，
申请(专利权)人：特雷利姆有限公司，
类型：发明
国别省市：
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