臭氧产生器制造技术

一种臭氧产生装置，包括：一个绝缘材料所形成的外壳；一个具有至少一种金属掺杂的二氧化锡的阳极电极，系配置于外壳中；一个阴极电极，系配置于外壳中且阳极电极形成间隔排列；一个电源供应器，系与阳极电极及阴极电极电性连接，用以提供一电功率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种以使用电解方式产生臭氧的装置；特别是有关于提 供一种以二氧化锡为阳极且以另一金属为阴极的电极结构，并于该电极结 构施加一直流电后，由水的电解作用直接于水中形成臭氧。
技术介绍
饮用水的消毒杀菌对人体健康可谓至为重要的一环。不论水的来源为 何，其中必然含有某些形式的微生物，包括细菌、病毒或单细胞生物等。 在此等微生物中，致病有机体引起的腹泻、伤寒、肝炎和霍乱等病症，可 能导致饮用者的死亡。因此基于安全考虑，饮用前必须将水中的各种病原 体消灭。此外，来自工厂和农地的毒性有机化合物、酸、碱、肥料以及杀 虫剂等，亦可能流入供应民生用水的蓄水场。由于这些化合物极可能致癌， 因此也须于使用这些被污染的水之前，宜先行对此污染水中的化合物解毒 或消毒。对污染水的消毒方法主要有四种，亦即加氯消毒、氯胺消毒、臭氧消 毒以及紫外线消毒；显然地，在上述这些方法中，使用氯(Cl2)气、次氯 酸钠(NaOCl)溶液或次氯酸钙[Ca(OCl)2]粉末等的加氯消毒法使用最为广 泛。然而，除了添加化学药剂外，亦可能如美国专利第3，622，479、 4,512,865 以及7,011,750号等所述，利用电气化学产生次氯酸根离子以达成加氯消 毒。虽然加氯消毒的可行性已经确认，但其处理过程中所产生的臭气、异 味，以及其反应缓慢、酸碱值范围狭窄和消毒残剂余物可能成为致癌物质 的缺点则为人诟病。氯胺消毒法是利用形成于氨(NH3)与次氯酸盐(ocr)之间的消毒剂，然而不论氯酸盐或氯胺皆无法对有害化学药剂产生解毒作用，因此氯胺消毒法的效果仍有不足。臭氧消毒与紫外线消毒则为两种无残留疑虑的消毒技术。事实上，紫外线消毒法如美国专利第4,230,571与4,968,483号所揭示，以紫外线辐 射氧气而产生消毒用的臭氧。此外，紫外线辐射亦通过形成氢氧自由基 (OH)而提升臭氧的杀菌效果，这是因为氢氧自由基为较臭氧更强的氧 化剂，如美国专利第7,063,794号所述。然而，紫外线并无法消灭梨形鞭 毛虫或隐孢子虫(Cryptosporidium)包囊，且亦不适合处理因其中含有大 量悬浮固体、混浊、有色或芳香族化合物而导致光线减弱的水。然而，对 于含有毒化学药剂的工业用水的消毒而言，紫外线虽然作用缓慢但通常颇 具成效。因此，若以紫外线做为臭氧于消毒解毒的方式，则可获致最佳效 果。若要快速的产生臭氧时，其制造通常施以极高的电压，例如3000V的 高电压，然后由电晕放电以分解氧分子而形成氧的三原子同素异形物。因 此，用电即占总臭氧生产操作成本的26-43%，且放电过程中，易于产生 例如氮氧化物(NOx)等污染空气的物质。另外，如何将气体均匀分布于 水中，则成为另一方面的问题。因此，由效率角度来看，使用低电压的水 电解来产生的臭氧方式，亦即公知的电解臭氧，相较于气体加工或电晕放 电更具效率。现已有愈来愈多文献报告提供将电解臭氧用于水的消毒和解 毒的技术，如美国专利第5，407，550; 5,686,051; 5,744,028; 6,328,862; 6,733,638; 6,902,670与6,984,295号等所公开，此处仅略举数例。此外，就水的消毒解毒而言，臭氧为安全、干净、便利以及强效的氧 化剂。臭氧的应用范围广及个人口腔卫生、居家清洁与洗涤，乃至于工业 加工和废水处理。目前全世界己至少有十七国将臭氧疗法采用为合法的医 学疗法。虽然臭氧疗法尚未通过美国食品药物管理局(FDA)核可，但己 至少有十二州通过立法，允许臭氧疗法成为一种可供选择的治疗方式。臭 氧的医疗用途可见于美国专利第4,968,483号的血液氧化疗法 (haematological)，美国专利第5,834,030号的外伤治疗以及美国专利第 6,902,670号中，用于清洗血液透析机导管以取代可能产生化学残留的醋酸 或甲醛。于工业应用上，如美国专利第6,851,873及6,983,756号所述，将 臭氧用于剥除光阻薄膜，以及如美国专利第7,029,589号所述，分解挥发 性有机化学物。臭氧于上述的所有应用中提供破坏性的氧化作用，而其许 多新型态的应用，如消除固体、液体和气体污染物，亦正逐渐被开发。无疑地，臭氧为一种可多方面应用的消毒剂。然而，臭氧产生过程中 伴随的烟雾却影响了人们对臭氧的评价，甚至普遍将臭氧误解为危险或致 命化学物，而非友善的媒介。这是因为臭氧的气体寿命有限(约30分钟)， 故臭氧并不适于储存运送，故必须于使用前或使用当场再实时生产。如上 文中所述，虽然低电压电解法为最佳的臭氧产生方式(例如前述的'550至'295号等专利)，但却同样存在三个问题。问题之一是以电解水来形成 臭氧，其所需的阳极材料为铂(Pt)或P-二氧化铅(P-Pb02)。然而，铂 的价格极高，且于室温下无法有效产生臭氧。另外，二氧化铅虽然可于室 温下有效产生臭氧，但铅为一环境有害物，而遭许多国家禁止用于水质处 理。接着，前案电解臭氧方法的问题之二在于臭氧生产需要离子交换膜 (membmne)。此离子交换膜除了成本高昂外，由于离子交换膜易受污染 物污染，因此不能直接放置于废水中，故其使用的范围亦有严格限制。很 明显地，使用离子交换膜产生电解臭氧仅能如同电晕放电一样，须先于他 处形成臭氧，而后再将气体输送至水中以为消毒用。因此，亦产生电解臭 氧的第三种问题，亦即无法达成现场实时消毒的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种臭氧产生器，以达成便利有效使用臭氧的 目标。为实现上述目的，本专利技术首先提供一种电极的制造方法，包括提供 一钛基板；提供一含有至少一种金属的溶液；涂布该溶液于钛基板的上； 接着，加热钛基板，以使溶液转化成具有金属掺杂的二氧化锡层；然后重 复前述涂布及加热步骤复数次，在钛基板上形成多层金属掺杂的二氧化锡 膜；最后，进行高温烧结该钛基板。本专利技术接着提供一种臭氧产生装置，包括 一个绝缘材料所形成的外 壳； 一个具有至少一种金属掺杂的二氧化锡的阳极电极，配置于外壳中； 一个阴极电极，配置于外壳中且阳极电极形成间隔排列； 一个电源供应器， 与阳极电极及阴极电极电性连接，用以提供一电功率。本专利技术接着再提供一种于水中产生臭氧的装置，由一水龙头及一与水 龙头连接的该臭氧产生器所组成，其中臭氧产生器包括 一个绝缘材料所形成的外壳； 一个具有至少一种金属掺杂的二氧化锡的阳极电极，配置于 外壳中； 一个阴极电极，配置于外壳中且阳极电极形成间隔排列； 一个电 源供应器，与阳极电极及阴极电极电性连接，用以提供一电功率。再详细地说，本专利技术提供的电极的制造方法，包括提供一钛基板；提供一含有至少一种金属的溶液； 涂布该溶液于该钛基板上；加热该钛基板，以使该溶液转化成具有金属掺杂的二氧化锡层； 重复前述涂布及加热步骤复数次，以使在该钛基板上形成复数层金属 掺杂的二氧化锡膜；以及 高温烧结该钛基板。所述的臭氧产生方法，其中，该溶液为一种酒精溶液。所述的臭氧产生方法，其中，该金属掺杂二氧化锡中的金属自下列族 群中选出镍、锑、铁、钌、铂、钯、铑和钴。所述的臭氧产生方法，其中该溶液中金属的摩尔比例例为镍:锑:锡 =1:10:600。本专利技术提供的臭氧产生装置，包括一外壳，由一绝缘材料所形成；一阳极电极，配置于该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极的制造方法，其包括：　提供一钛基板；　提供一含有至少一种金属的溶液；　涂布该溶液于该钛基板上；　加热该钛基板，以使该溶液转化成具有金属掺杂的二氧化锡层；　重复前述涂布及加热步骤复数次，以使在该钛基板上形 成复数层金属掺杂的二氧化锡膜；以及　高温烧结该钛基板。

【技术特征摘要】
1、一种电极的制造方法，其包括提供一钛基板；提供一含有至少一种金属的溶液；涂布该溶液于该钛基板上；加热该钛基板，以使该溶液转化成具有金属掺杂的二氧化锡层；重复前述涂布及加热步骤复数次，以使在该钛基板上形成复数层金属掺杂的二氧化锡膜；以及高温烧结该钛基板。2、 如权利要求1所述的臭氧产生方法，其特征为该溶液为一种酒精 溶液。3、 如权利要求1所述的臭氧产生方法，其特征为该金属掺杂二氧化 锡中的金属自下列族群中选出镍、锑、铁、钌、钼、钯、铑和钴。4、 如权利要求3所述的臭氧产生方法，其特征为该溶液中金属的摩 尔比例为镍:锑:锡=1:10:600。5、 一种臭氧产生装置，其特征为包括 一外壳，由一绝缘材料所形成；一阳极电极，配置于该外壳中且该阳极电极的材料为具有至少一种金属掺杂的二氧化锡；一阴极电极，配置于该外壳中且该阳极电极形成间隔排列； 一电源供应器，与该阳极电极及该阴极电极电性连接，用以提供一电功率。6、 如权利要求5所述的臭氧产生器，其特征为该电源供应器是一种 超级电容器。7、 一种于水中产生臭氧的装置，由一水龙头及一与水龙头连接的该 臭氧产生器所组成，其特征为该臭氧产生器包括一外壳，由一绝缘材料所形成；一阳极电极，配置于该外壳中且该阳极电极的材料为具有至少一种金 属掺杂的二氧化锡；一阴极电极，配置于该外壳中且该阳极电极形成间隔排列...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛立人，李皞白，
申请(专利权)人：冠亚智财股份有限公司，薛立人，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]