CN111646549A - 净水器及其净水方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种净水器及其净水方法，属于水处理技术领域。该净水器包括内设活性炭电极的封闭容器和电源，封闭容器上设有进水口、出水口和排废水口；电源输出的电极性可变、电压幅值可变、电压波形可变。该净水器具体净水方法是，一是源水进入封闭容器从电极一侧穿过电极从电极的另一侧流出至出水口后排出，二是源水进入闭容器沿与电极平行方向流过电极的表面后从排废水口排出。该净水器在净水时可以产生物理吸附作用、电化学作用和电吸附作用，因此可以实现对水质净化与降低水硬度的双重效果。

Description

净水器及其净水方法

技术领域

本发明涉及一种净水器及该净水器的具体净化水的方法，属于水处理技术领域。

背景技术

在我国高硬度水质地区，生活饮用自来水中含有大量钙盐和镁盐离子。硬水虽不对健康造成直接危害，但是会给生活带来很多麻烦，比如用水器具上结水垢、肥皂和清洁剂的洗涤效率减低等。为去除水中钙镁离子，可采用填充离子交换树脂的软水机，或者选用反渗透纯水机。然而，离子交换软水机出水并不适于直接饮用，反渗透纯水机则造成大量的废水排放，不节能环保。

此外，生活饮用自来水中还含有细菌、有机和无机杂质(包括酚、醛、磷、硫化物等)，也需要净化后饮用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种集水质净化与降低水硬度功能为一体的净水器，并给出基于该净水器的净水方法。

本发明为解决上述技术问题提出的第一技术方案是：一种净水器，包括封闭容器和电源，所述封闭容器内设置至少一对相互平行且由活性炭材料制成的阴阳电极，成对的所述阴阳电极之间保持有间隙，所述电源为所述电极供电，所述封闭容器上设有可互换的进水口和出水口以及与进出水方向垂直的排废水口；所述电源输出的电极性可变，所述电源输出的电压幅值可变，所述电源输出的电压波形可变；所述净水器具有净化和排废两种工作状态，当所述净水器处于净化工作状态时，所述排废水口关闭，所述封闭容器的出水口打开，从所述进水口进入所述封闭容器的源水从所述阴阳电极之一的一侧穿过所述阴阳电极从所述阴阳电极之二的一侧流出至所述出水口后排出，所述电源输出直流电给所述电极；当所述净水器处于排废工作状态时，所述排废水口打开，所述出水口关闭，从所述进水口进入所述封闭容器的源水沿与所述阴阳电极平行方向流过所述阴阳电极的表面后从所述排废水口排出，所述电源输出交变电压给所述电极。

进一步，所述间隙的范围是0-20mm，所述电压幅值的范围是0V-36V，所述电压波形是直线形，矩形、三角形、或不对称波形，所述交变电压是电压幅值恒定的交变电压或从电压幅值的最大值逐渐递减到零的交变电压。

进一步，所述活性炭电极是二对以上时，各对电极与所述电源串联或并联。

进一步，所述活性炭材料是活性炭纤维。

本发明为解决上述技术问题提出的第二技术方案是：上述净水器的净水方法，以净化和排废两种工作状态间歇进行以下步骤：

1）净化工作状态

关闭封闭容器的排废水口，打开封闭容器的进水口，给阴阳电极供给直流电，源水进入到封闭容器的阴、阳电极之间时从阴电极或阳电极的一侧穿过阴、阳电极从阳电极或阴电极的一侧流出至封闭容器的出水口后排出；

上述过程中，受到电场作用，源水中离子或带电粒子将分别向带相反电荷的电极迁移，被该电极吸附，储存在该电极表面所形成的双电层中；

2）排废工作状态

当电极吸附饱和后，转入排污工作状态，此时关闭封闭容器的出水口，打开封闭容器的排废水口，同时将阴阳电极短路一段时间，然后给阴阳电极供给交变电压；此时源水进入到封闭容器的阴、阳电极之间时沿与阴阳电极平行方向流过阴阳电极的表面后从排废水口排出；

上述过程中，阴阳电极所吸附的离子被释放到水里，再从排废水口排出。

所述交变电压是电压幅值恒定的交变电压或者从最大电压幅值逐渐递减到零的交变电压，所述交变电压的电压幅值范围是0-36V。

本发明的净水器有益效果如下：

1、物理吸附作用

采用活性炭做电极，由于活性炭具有丰富的微孔，源水在水压作用下逐层穿越活性炭，净化工作状态时，源水进入到阴、阳电极之间时，受到电场作用，源水中离子或带电粒子将分别向带相反电荷的电极迁移，被该电极吸附，储存在电极表面所形成的双电层中。水中的细菌、有机物被不断吸附到活性炭的无数微孔中，包括除色除味，得到净化。

2、电化学作用

源水中的细菌、有机物等通过阳极和电解产生阳离子的氧化作用，迅速直接氧化破坏细菌和病毒的组成物质将其灭活，并氧化分解有机杂质和无机还原性杂质(包括酚、甲醛、有机磷、有机金属化合物、硫化物等) ，同时产生活性氯等氧化剂。活性炭阳极的酸性环境还可去除碱性杂质，电场作用可脱稳并凝聚胶体杂质。

利用阴极和电解产生阴离子的还原作用 ,进一步去除消毒过程中可能产生的氧化性杂质 ,防止有机卤代物的产生 ,改善饮用水的生物学指标 ,并去除重金属离子。阴极区的碱性环境还可去除酸性杂质 ,水解去除有机杂质 (包括氨基化合物和腈类等 )、重金属和多余的硬度 ,电场作用可继续脱稳并凝聚胶体杂质。

在本发明装置中，活性炭同时又作为电极使用，污染物不断被吸附到活性炭微孔中又不断在电解作用下被灭活或降解，从而使得活性炭电极的寿命大大延长。

3、电吸附作用

本发明装置的各活性炭电极之间保持一定间隙δ。净化工作状态时，源水中离子或带电粒子在电极表面富集浓缩，使通道水中的溶解盐类、胶体颗粒及其它带电物质的浓度大大降低，从而实现了水软化及净化。活性炭电极吸附饱和后，转入排废工作状态，将阴阳电极短路一段时间，即可把阴阳电极所吸附离子释放到水里，再通过排废水口排出。阴阳电极短路时间根据不同活性炭阴阳电极离子释放的时间经验取值。

综上所述，本发明的净水器及其净化水的方法因为上述作用，可以实现水质净化与降低水硬度双重效果。

附图说明

下面结合附图对本发明的净水器作进一步说明。

图1是实施例一的净水器结构示意图。

图2是图1中水流方向示意图。

图3是实施例二的净水器结构示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的净水器如图1所示，包括筒状封闭容器1和电源（图中未示出），封闭容器1内设置两对相互平行且由活性炭材料制成的阴阳电极，分别是第一对的阴阳电极2、3和第二对的阴阳电极4、5。每对电极之间保持0-20mm范围的间隙，电源为两对阴阳电极2、3、4和5供电。封闭容器1上设有可互换的进水口6和出水口7（即进水口6变为出水口，出水口7变为进水口），以及与进出水方向垂直的排废水口8。电源输出的电极性可变，即第一对的阴阳电极2、3和第二对的阴阳电极4、5的极性彼此可以互换。此外，电源输出的电压幅值在0V-36V范围内可变，电源输出的电压波形可变；电压波形是直线形，矩形、三角形、或不对称波形。

本实施例的净水器使用时具有净化和排废水两种工作状态。

1）当处于净化工作状态时，关闭封闭容器1的排废水口8，打开封闭容器1的进水口6和出水口7，给阴阳电极2、3、4和5供给直流电，从进水口6进入封闭容器1的源水（比如自来水）从阴阳电极之一的阳电极3、4的一侧穿过阴阳电极2、3、4和5从阴阳电极之二的阴电极2、5的一侧流出至出水口7后排出。如图2所示，进出水流方向垂直于排废水流方向。此时电源输出直流电给两对阴阳电极2、3、4和5。上述过程中，受到电场作用，源水中离子或带电粒子将分别向带相反电荷的电极迁移，被两对阴阳电极2、3、4和5吸附，储存在两对阴阳电极2、3、4和5表面所形成的双电层中。

2）当活性炭阴阳电极2、3、4和5吸附饱和后，转入排废水工作状态时，此时打开封闭容器1的排废水口8，关闭封闭容器1的出水口7，同时将两对阴阳电极2、3、4和5短路一段时间（比如1分钟），然后电源输出交变电压给两对阴阳电极2、3、4和5。从进水口6进入封闭容器1的源水（比如自来水）沿与阴阳电极2、3、4和5平行方向流过阴阳电极之一的阳电极3、4表面后从排废水口8排出。上述过程中，在净化工作状态时阴、阳电极所吸附的离子被释放到水里，再从排废水口8排出。

在阴阳电极间施加的交变电压，本实施例优选施加电压幅值由最大电压幅值36V减小直至递减至零的交变电压。实践证明，这样可以大大加快储存在电极表面双电层的阴阳离子脱附过程。当然也可以施加电压幅值恒定的交变电压（范围在0-36V）。

实施例二

本实施例的净水器如图2所示，是在实施例一基础上的变化，除了与实施例一相同以外所不同的是：1）进水口6位置调整到相对封闭容器1一侧出水口7的另一侧，并在进水口6前接管路上设置进水阀9；2）在出水口7的后接管路设置分水阀10，可以将经过净化和降低硬度后的水送至所需的用水终端（比如热水器、洗手盆龙头、淋浴花洒等）；3）排废水口8在封闭容器1的两端各设置一个，并在两个排废水口8的前接管路和后接管路上各设置排废阀11，其中一个排废水口8前接管路上的排废阀11直接连接源水，这样可以将排出的废水（包括源水直接通过电极表面后）可以送至马桶冲厕等需要冲洗地方用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，但本发明并不局限于此，比如：1）封闭容器1也可以是筒状以外的其他形状；2）阴阳电极也可以是一对或其他对；3）电极之间间隙和电压幅值也可以是其他数值；等等。所有根据本发明的构思及其技术方案加以等同替换或等同改变均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种净水器，包括封闭容器和电源，所述封闭容器内设置至少一对相互平行且由活性炭材料制成的阴阳电极，成对的所述阴阳电极之间保持有间隙，所述电源为所述电极供电，其特征是：所述封闭容器上设有可互换的进水口和出水口以及与进出水方向垂直的排废水口；所述电源输出的电极性可变，所述电源输出的电压幅值可变，所述电源输出的电压波形可变；所述净水器具有净化和排废两种工作状态，当所述净水器处于净化工作状态时，所述排废水口关闭，所述封闭容器的出水口打开，从所述进水口进入所述封闭容器的源水从所述阴阳电极之一的一侧穿过所述阴阳电极从所述阴阳电极之二的一侧流出至所述出水口后排出，所述电源输出直流电给所述电极；当所述净水器处于排废工作状态时，所述排废水口打开，所述出水口关闭，从所述进水口进入所述封闭容器的源水沿与所述阴阳电极平行方向流过所述阴阳电极的表面后从所述排废水口排出，所述电源输出交变电压给所述电极。

2.根据权利要求1所述净水器，其特征在于：所述间隙的范围是0-20mm，所述电压幅值的范围是0V-36V，所述电压波形是直线形，矩形、三角形、或不对称波形，所述交变电压是电压幅值恒定的交变电压或从电压幅值的最大值逐渐递减到零的交变电压。

3.根据权利要求1所述净水器，其特征在于：所述活性炭电极是二对以上时，各对电极与所述电源串联或并联。

4.根据权利要求1所述净水器，其特征在于：所述活性炭材料是活性炭纤维。

5.一种根据权利要求1所述净水器的净水方法，其特征在于以净化和排废两种工作状态间歇进行以下步骤：

1）净化工作状态

关闭封闭容器的排废水口，打开封闭容器的进水口，给阴阳电极供给直流电，源水进入到封闭容器的阴、阳电极之间时从阴电极或阳电极的一侧穿过阴、阳电极从阳电极或阴电极的一侧流出至封闭容器的出水口后排出；

上述过程中，受到电场作用，源水中离子或带电粒子将分别向带相反电荷的电极迁移，被该电极吸附，储存在该电极表面所形成的双电层中；

2）排废工作状态

当电极吸附饱和后，转入排污工作状态，此时关闭封闭容器的出水口，打开封闭容器的排废水口，同时将阴阳电极短路一段时间，然后给阴阳电极供给交变电压；此时源水进入到封闭容器的阴、阳电极之间时沿与阴阳电极平行方向流过阴阳电极的表面后从排废水口排出；

上述过程中，阴阳电极所吸附的离子被释放到水里，再从排废水口排出。

6.根据权利要求5所述净水方法，其特征在于：所述交变电压是电压幅值恒定的交变电压或者从最大电压幅值逐渐递减到零的交变电压，所述交变电压的电压幅值范围是0-36V。

Images