專利名稱：脫臭和洗凈用水的生產(chǎn)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
總的來說，本發(fā)明涉及通過一種電解過程生產(chǎn)除臭和清潔水的裝置和方法，所述電解能夠生產(chǎn)酸性和堿性水，所述的酸性和堿性水分別具有氧化和還原能力，因此能夠有效地用于除臭和清潔污物。
然而，這樣的化學(xué)或物理除臭方法是有問題的，即，它們在化學(xué)洗滌和除臭氣體或用吸收塔物理除臭氣體前，從一個(gè)氣源收集臭味的氣體，因此需要大型和昂貴的設(shè)備。
特別是，使用大型設(shè)備和昂貴的化學(xué)劑(如氧化-還原劑，酸堿溶液等)的上述的化學(xué)除臭方法，往往由于這些化學(xué)劑而引起二次環(huán)境污染。在需要大型吸收塔的物理除臭方法中，在每個(gè)塔內(nèi)的吸附劑最后被污物浸滿。因此必須通過一個(gè)分離過程從吸收塔除掉飽和的污物，所述分離過程引起污物的二次環(huán)境污染。
在使用表面活性劑洗去或除去污物時(shí)，表面活性劑會造成水的污染。為了洗滌或除掉污物可以使用溶劑。但是，這些溶劑會導(dǎo)致有害的環(huán)境和/或在工作場所引起火災(zāi)。
發(fā)明概述因此，鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)脫臭和洗凈用水的裝置和方法，它能夠通過一種電解有效地生產(chǎn)這種水，所述的電解能夠生產(chǎn)酸性和堿性的水，酸性和堿性的水分別具有氧化能力和還原能力，因此有效地用于除臭和清潔污物。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)脫臭和洗凈用水的裝置，包括一個(gè)電解裝置。在上述電解裝置中，多個(gè)陽極和陰極組件交替設(shè)置同時(shí)彼此緊密接觸。陽極和陰極組件由多個(gè)離子交換膜彼此分開，并單個(gè)地形成單元電池。兩個(gè)端板入口和出口端板安裝在電解裝置的兩端。入口端板具有兩個(gè)入水口，出口端板具有兩個(gè)出水口。
對上述裝置中的水的電解中，裝置的電流設(shè)定在不大于100A的水平，電壓在不大于100V。另外，本發(fā)明的最終的處理水具有酸度在2.0到12(pH)，氧化/還原電位在-900到+1180。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最件方式

圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的脫臭和洗凈用水的生產(chǎn)裝置中包括的電解裝置的分解透視圖。圖2是圖1的電解裝置的縱向的剖面圖，各電解裝置的部件被組裝到一個(gè)單一體中。圖3是在本發(fā)明的電解裝置中包括的墊片的結(jié)構(gòu)透視圖。
如圖所示，本發(fā)明裝置包括帶有兩類組件(在電解裝置中交錯(cuò)設(shè)置的多個(gè)陽極和陰極組件10和20)的電解裝置。這兩類組件10和20由多個(gè)膜或離子交換膜彼此分開，所述的膜能夠使得陰極與陽極絕緣。即，單獨(dú)形成單元電池A的陽極和陰極組件10和20交錯(cuò)排列，同時(shí)彼此緊密接觸。具有兩個(gè)入水口61和62的一個(gè)入口端板60安裝到電解裝置的一端上。具有兩個(gè)出水口70和72的出口端板70安裝到電解裝置的另一端上。
如上所述，入口端板60具有兩個(gè)入水口61和62；出口端板70具有兩個(gè)出水口71和72。在這個(gè)裝置的工作中，通過第一入口61引入到陽極組件10的水，在通過第一出口71從裝置中排出之前，變成酸性水。同時(shí)，通過第二入口62引入到陰極組件20的水，在通過第二出口72從裝置放出前，變成堿性水。
每個(gè)陽極組件10形成一個(gè)單元電池“A”，它包括一個(gè)兩側(cè)帶有墊片的陽極板11，即，在它的兩側(cè)帶有一個(gè)間隙調(diào)節(jié)墊片30和一個(gè)防止電解液泄漏的墊片31。以同樣方式，每個(gè)陰極組件20形成一個(gè)單元電池“A”，它包括以兩個(gè)墊片為側(cè)面的陰極板21，即，在它的兩側(cè)的間隙墊片調(diào)節(jié)30和防止電解液泄漏的墊片31。兩類墊片30和31的每個(gè)具有一個(gè)中心部的開口。與每個(gè)陽極板11配套的每個(gè)墊片30和31中，在開口邊緣的對角位置上形成兩個(gè)通道12，從而與在每個(gè)陽極板11和每個(gè)墊片30和31之間限定的陽極反應(yīng)室13連通。同樣的方式，在與每個(gè)陰極板21配套的每個(gè)墊片30和31中，在開口邊緣的對角位置上形成兩個(gè)通道22，從而與每個(gè)陰極板21和每個(gè)墊片30和31之間限定的陰極反應(yīng)室23連通。
每個(gè)板11和21的四角上與兩個(gè)端板60和70的入口61和62和出口71和72相應(yīng)的位置上開有孔，因此在四個(gè)角上有四個(gè)孔80。同樣方式，每個(gè)墊片30和31在與每個(gè)板11和21的四個(gè)孔80相應(yīng)位置上具有四個(gè)孔80。板11和21以及墊片30和31上的孔80形成通道，即通過入口端板60的入口61和62向電解裝置引入水的通道。如上所述，兩個(gè)對角線相對的通道12形成在與每個(gè)陽極板11相配的每個(gè)墊片30和31的開口邊緣上，從而與第一入口61和陽極反應(yīng)室13連通。兩個(gè)對角線相對的通道22形成在與每個(gè)陰極板21相配的每個(gè)墊片30和31的開口邊緣上。這兩個(gè)通道22與第二入口62和陰極反應(yīng)室23連通。因此，通過第一入口61引入到電解裝置的水，在通過所述組件10的通道12被引入到陽極反應(yīng)室13前，通過陽極組件10的孔80流動。但是，因?yàn)椴淮嬖谂c第二入口62連通的通道12，因此通過第二入口62引入到電解裝置的水穿過陽極組件10的孔80，而不被引入到陽極反應(yīng)室13。因此，通過第二入口62引入電解裝置的水到達(dá)每個(gè)陰極單元電池“A”或每個(gè)陰極組件20，在此，水通過在每個(gè)陰極組件20的墊片30和31上形成的通道22被引入到陰極反應(yīng)室23。簡單地說，引入第一陽極組件10的水只是流入所述陽極組件10的兩個(gè)陽極反應(yīng)室13，從而在所述反應(yīng)室13中起反應(yīng)。然后，通過所述的第二陽極組件10的孔80，水從第一陽極組件10向第二陽極組件10流動。這樣的過程重復(fù)，直到通過第一出口71從電解裝置中放出酸性水。同時(shí)，引入到第一陰極組件20的水只是流入到所述陰極組件20的兩個(gè)陰極反應(yīng)室23，從而，在通過所述第二陰極組件20的孔80流入第二陰極組件20前，在所述反應(yīng)室23中起反應(yīng)。重復(fù)這個(gè)過程，直到通過第二出口72從電解裝置放出堿性水。
詳細(xì)說明如下，通過第一入口61引入到電解裝置的水首先通過第一陽極組件10的孔80流動。然后，通過形成在第一陽極組件10的兩個(gè)墊片30和31上的上通道12，水被引入所述第一陽極組件10的兩個(gè)陽極反應(yīng)室13。在第一陽極組件10中，水向下流動，同時(shí)接觸陽極板11，以致水被電解。因此水失去電子，變成初級酸性水。然后，初級酸性水在通過第一陰極組件20的孔80前，通過所述組件10的下通道12從第一陽極組件10放出。在水到達(dá)第二陽極組件10的孔80時(shí)，通過在第二陽極組件10的兩個(gè)墊片30和31上的下通道12，水被引入到所述第二陽極組件10的兩個(gè)陽極反應(yīng)室13。在第二陽極組件10中，水向上流動，同時(shí)接觸所述組件10的陽極板11，以致水被進(jìn)一步電解。因此水進(jìn)一步失去電子，變成更強(qiáng)的酸性水。在接下來的陽極組件10中重復(fù)上述過程，直到通過第一出口71從電解裝置放出最終的酸性水。
另一方面，通過第二入口62引入到電解裝置的水通過第一陽極組件10的孔80。水到達(dá)第一陰極組件20，在此，通過在第一陰極組件20的兩個(gè)墊片30和31上的上通道22，水被引入所述第一陰極組件20的兩個(gè)陰極反應(yīng)室23。在第一陰極組件20中，水向下流動，同時(shí)接觸陰極板21，以致水被電解。因此水獲得大量電子，變成初級的堿性水。然后，在通過第二陽極組件10的孔80前，初級堿性水通過所述組件20的下通道22從第一陰極組件20放出。在水到達(dá)第二陰極組件20的孔80時(shí)，通過第二陰極組件20的兩個(gè)墊片30和31上的下通道22，水被引入到所述第二陰極組件20的兩個(gè)陰極反應(yīng)室23。在第二陰極組件20中，水向上流動，同時(shí)接觸所述組件20的陰極板21，以致水進(jìn)一步電解。因此水進(jìn)一步獲得電子，變成更強(qiáng)的堿性水。在接下來的陰極組件20中重復(fù)上述過程，直到通過第二出口72從電解裝置放出最后的堿性水。
也就是說，通過第一入口61引入到電解裝置的水，按照從第一個(gè)到最后一個(gè)的順序，僅流入到陽極組件10的陽極反應(yīng)室13，因此反復(fù)地電解或失去電子，變成酸性水。同時(shí)，通過第二入口62引入到電解裝置的水，按照從第一個(gè)到最后一個(gè)的順序，僅流入到陰極反應(yīng)室23，被反復(fù)電解或得到電子，變成堿性水。最后電解的酸性水通過出口端板70的第一出口71從電解裝置放出，同時(shí)，最后電解的堿性水通過所述板70的第二出口72從電解裝置放出。
在上述工作過程中，在每個(gè)陽極組件10中的水通過一個(gè)氧化反應(yīng)被處理，所述反應(yīng)產(chǎn)生氧離子、氫離子和氧自由基，因此能夠使水變成酸性水。在每個(gè)陽極組件10中的水的氧化反應(yīng)由以下的化學(xué)反應(yīng)式表達(dá)。
(1)在另一方面，在每個(gè)陰極組件20中的水通過一個(gè)還原反應(yīng)處理，所述還原反應(yīng)產(chǎn)生氫離子、堿離子和氫自由基，使得水變成堿性水，在每個(gè)陰極組件20中的水的這樣的還原反應(yīng)由以下的化學(xué)反應(yīng)式表達(dá)。
(2)在電解裝置中用陽極和陰極電解水生產(chǎn)酸性水和堿性水，是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的。
本發(fā)明提供了一個(gè)有效生產(chǎn)強(qiáng)力脫臭和洗凈用水的裝置。這種裝置使用陽極和陰極，有效地生產(chǎn)酸性和堿性水。
為了使得由化學(xué)反應(yīng)(1)和(2)表達(dá)的氧化和還原反應(yīng)能夠在這個(gè)電解裝置中順利進(jìn)行，每個(gè)陽極和陰極板11和21使用一種適當(dāng)?shù)拇呋瘎?br> 在本發(fā)明中，最好使用一種尺寸不變陽極(DSA)作為這樣的陽極板(11)，它是鈦基片制造的，所述基片鍍鉑或帶有氧生成催化劑涂層，或銥(Ir)氧化物涂層，或釕(Ru)氧化物涂層。同時(shí)，這樣的陰極板(21)最好由不銹鋼，鎳，軟鋼或鈦基片制造，所述基片有氫生成催化劑涂層，或銥氧化物或釕氧化物涂層。
本發(fā)明的離子交換膜40使用由含氟樹脂或碳?xì)浠衔镏圃斓碾x子交換膜。在本發(fā)明中，必須使用具有低氫生成電位的Sn-Tr-Pt復(fù)合電極，以減少電解壓。最好是，在考慮陽極和陰極之間電壓的同時(shí)，將每個(gè)間隙調(diào)節(jié)墊片30的厚度設(shè)定在不大于2毫米。
在本發(fā)明中，間隙調(diào)節(jié)墊片30和防止電解液泄漏墊片31最好是由EDPM橡膠，硅或聚四氟乙烯制造的。
本發(fā)明的單元電池“A”固定在一個(gè)框架中，并且用螺母和螺栓彼此緊密裝配在一個(gè)單一體中。本發(fā)明的電解裝置的陽極和陰極電連接到電源的正和負(fù)端，同時(shí)酸性和堿性水的出口分別設(shè)有在氧化和還原反應(yīng)時(shí)探測電位的傳感器。因此，在使用一個(gè)控制器控制一個(gè)整流器的電位，或使用一個(gè)流量控制器控制酸度和堿度前，能夠連續(xù)地測定電位。
本發(fā)明的電解裝置中，電流設(shè)定到不大于100A的水平，同時(shí)，根據(jù)電解裝置的水流速，電壓不大于100V。在電解裝置的工作過程中，在測量電解裝置的工作狀態(tài)前，必須適時(shí)地測定電壓(V)和酸度(pH)。因此能夠生產(chǎn)高能力的酸性和堿性水。本發(fā)明的最后處理的酸性或堿性水的酸度(pH)在2.0到1.4。本發(fā)明的最終處理的水的氧化和還原能力由在-900到+1180的氧化/還原電位表達(dá)。因此，本發(fā)明的最終的處理水能夠有效地用于除臭和清潔。
本發(fā)明的電解裝置設(shè)有去極化離子交換膜40。因此，上述電解裝置防止H+離子從陽極組件10向陰極組件20移動，并限制OH-離子從陰極組件20向陽極組件10移動，因此使得酸性和堿性水的生產(chǎn)率最大。這樣的離子交換膜40能夠容易地從市場得到。即，作為本發(fā)明的離子交換膜40，可使用由美國本邦公司、日本Asai化學(xué)公司或Asai Glass公司制造的，由含氟樹脂或碳?xì)浠衔镏瞥傻碾x子交換膜，或使用由日本的Dokuyamasoda公司生產(chǎn)的包括結(jié)合了陰離子和陽離子交換膜的去極化離子交換膜。為了增加電解裝置的導(dǎo)電率，使用鹽或醋作為電解液。因?yàn)檫@樣的鹽或醋能夠使水在低電壓下容易有效地電解，從而有效地產(chǎn)生酸性和堿性水。
根據(jù)以下的例子和試驗(yàn)可以更好地理解本發(fā)明，這些例子和試驗(yàn)是為了說明本發(fā)明，而并無限定本發(fā)明之意。例1以10l/min的速度向本發(fā)明的電解裝置供給城市水，同時(shí)將電解裝置的電流固定到50A。在這時(shí)，適時(shí)地檢查電壓和酸度(pH)，以便測定水電解以生產(chǎn)酸性和堿性水時(shí)的電解裝置的工作狀態(tài)。表1示出陽極組件10的酸度。
表1．隨時(shí)間推移的陽極組件的酸度和電壓的關(guān)系

例2根據(jù)離子交換膜(40)的類型改變電壓，重復(fù)例1的過程。結(jié)果如表2所示。
表2．隨時(shí)間改變的陽極組件的酸度(pH)與電壓的關(guān)系

(此例中使用離子交換膜，膜A杜邦公司的Nafion；膜B孔徑2微米的系列)在將例1和例2比較時(shí)，注意到本發(fā)明的電解裝置在低電壓較有效地生產(chǎn)出酸性水。例3重復(fù)例1的過程，同時(shí)在電解裝置電解水時(shí)，為了提高導(dǎo)電率加入0.0001％的鹽或醋作為電解液。其結(jié)果如表3所示。
表3．在使用鹽或醋時(shí)的陽極組件的酸度(pH)和電壓

實(shí)驗(yàn)1用本發(fā)明最終處理的水通過氣體檢測管方法除臭。結(jié)果示于表4。
表4處理的水對各種氣體的除臭能力(除臭能力％，樣本量10毫升)


除臭能力(％)=[(Cb-Cs)/Cb]×100其中，Cb是基準(zhǔn)溶液5分鐘后檢查的濃度Cs是試樣濃度實(shí)驗(yàn)2本發(fā)明最終處理的水用于除臭。結(jié)果示于表5。
表5．三甲胺氣體的除臭效果

除臭能力(％)=[(Cb-Cs)/Cb]×100Cb是基準(zhǔn)溶液5分鐘后檢查的濃度Cs是試樣濃度實(shí)驗(yàn)3在向一個(gè)5升容積的容器加入本發(fā)明最終處理的水之前，向該容器加入3升氨和乙酸氣體混合物。在2到28小時(shí)反復(fù)檢查水的濃度。如表6所示，根據(jù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，注意到在實(shí)驗(yàn)22個(gè)小時(shí)后，沒有測定到氨或乙酸氣體。
表6．對氨或乙酸氣體的除臭效果(ppm)

實(shí)驗(yàn)4將例1的最終處理水噴淋在由肥料廠生產(chǎn)的有機(jī)肥料上，同時(shí)在離所述工廠100米處反復(fù)測量氣味的強(qiáng)度。在表7中示出結(jié)果。此時(shí)氣味的強(qiáng)度分成6級。
表7．處理水對有機(jī)肥料的除臭效果

氣味強(qiáng)度0無味 1幾乎可以忽略2有少量氣味3易于辨別的氣味4較強(qiáng)氣味 5很強(qiáng)氣味另外注意到，在本發(fā)明處理水進(jìn)入到液體與液體，液體與氣體，或液體與固體接觸的情況下使用時(shí)，除臭的效果最大。實(shí)驗(yàn)5測量了本發(fā)明的電解裝置生產(chǎn)的處理水的洗滌效果。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的洗滌物是有污物的織物，據(jù)韓國標(biāo)準(zhǔn)要求，所述織物分別具有尺寸(1×1m2)、設(shè)計(jì)反射因子(80％)和骯臟反應(yīng)因子(0±0％)。在一個(gè)充滿本發(fā)明處理水的洗衣機(jī)中，不加入洗滌劑而洗滌污染的織物。為了將本發(fā)明處理水與一般的水的洗滌效果進(jìn)行比較，也在一個(gè)充滿37升的地下水(硬度45ppm CaCo1)的洗衣機(jī)(型號韓國大宇電子公司的DWF)中洗滌這些污染的織物，在所述水中加入23克合成洗滌劑(韓國LG化學(xué)公司的“Hanspoon”)，并加熱到44℃。其結(jié)果示于表8。
表8．沒有洗滌劑的本發(fā)明的處理水與加了洗滌劑的一般水的洗滌效果的比較

織物*是有污物的織物例號1-1和1-2是用本發(fā)明處理水不用洗滌劑洗滌實(shí)驗(yàn)2-1和2-2是用加洗滌劑的地下水洗滌實(shí)驗(yàn)如表8洗滌實(shí)驗(yàn)結(jié)果所示，即使不用任何洗滌劑，本發(fā)明的處理水有效地、清潔地洗滌織物或衣物。即，在不加任何洗滌劑的情況下，本發(fā)明處理水的洗滌效果不低于加洗滌劑的一般水預(yù)期可達(dá)到的結(jié)果。而且，如表8所示，本發(fā)明處理水的平均標(biāo)準(zhǔn)偏差顯著低于一般水的平均標(biāo)準(zhǔn)偏差，所以說本發(fā)明的處理水比加洗滌劑的一般水能夠更有效地洗滌骯臟織物或衣服。如上所述，本發(fā)明提供了生產(chǎn)脫臭和洗凈用水的裝置和方法。本發(fā)明的裝置和方法通過電解能夠有效地生產(chǎn)酸性水和堿性水。這樣的酸性水和堿性水有效地用于除臭和清潔。用本發(fā)明的酸性水和堿性水洗滌骯臟衣服時(shí)不用加入任何洗滌劑，使得水不會引起環(huán)境污染。本發(fā)明的裝置體積小，因此能夠用于洗衣機(jī)、浴盆、冰箱、水凈化器或氣味產(chǎn)生的場所。因此，本發(fā)明的裝置和方法不需要任何大型的設(shè)備或引起二次環(huán)境污染，對于解決環(huán)境污染問題作用是很大的。
雖然為了說明已經(jīng)公開了本發(fā)明實(shí)施例，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，在不偏離權(quán)利要求公開的本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)，能夠進(jìn)行各種改變和增減。
權(quán)利要求
1．一種脫臭和洗凈用水的生產(chǎn)裝置，其特征在于，包括一個(gè)電解裝置，包括交錯(cuò)排列同時(shí)彼此緊密接觸的多個(gè)陽極和陰極組件，所述陽極組件和陰極組件由多個(gè)離子交換膜彼此分開，并單獨(dú)形成一個(gè)單元電池；和安裝在所述電解裝置兩端的入口和出口端板，所述入口端板具有第一和第二入水口，所述出口端板具有第一和第二出水口。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，每個(gè)所述陽極組件包括一個(gè)陽極板，在陽極板的兩側(cè)安裝一個(gè)第一間隙調(diào)節(jié)墊片和一個(gè)第一防止電解液滲漏的墊片，從而形成一個(gè)陽極反應(yīng)室，每個(gè)所述陰極組件包括一個(gè)陰極板，在陰極板的兩側(cè)安裝一個(gè)第二間隙調(diào)節(jié)墊片和一個(gè)第二防止電解液滲漏的墊片，從而形成一個(gè)陰極反應(yīng)室。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，陽極和陰極組件的所述每個(gè)墊片在對角線相對的位置上具有兩個(gè)通道，從而，從入口端板的所述第一入口來的水只能夠被引入到陽極反應(yīng)室，并且從所述第二入口來的水只能夠被引入到陰極反應(yīng)室。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，由鈦基片制造的一個(gè)尺寸不變陽極被用作所述各陽極板，所述鈦基片鍍有鉑，或涂有氧生成催化劑。
5．根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，涂有氫生成催化劑的不銹鋼、鎳、低碳鋼或鈦基片被用作所述各陰極板。
6．根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述氧或氫生成催化劑選自銥和釕。
7．一種生產(chǎn)脫臭和洗凈用水的方法，包括以下步驟向電解裝置中加入鹽或醋以作為電解液，從而當(dāng)所述電解裝置中的水電解時(shí)增加導(dǎo)電率。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，向所述電解裝置中加0.0001到5.0％的鹽或醋。
全文摘要
公開一種生產(chǎn)脫臭和洗凈用水的裝置和方法。在所述裝置或電解裝置中，陽極(10)和陰極(20)組件交替排列并由離子交換膜彼此分開，各自形成單元電池。在電解裝置的兩端上安裝兩個(gè)端板。入口端板(60)具有兩個(gè)入水口，出口端板(70)具有兩個(gè)出水口。在所述裝置中的水電解過程中，裝置的電流設(shè)定在不大于100A，裝置的電壓不大于100V。另外，本發(fā)明的最終處理的水具有2.0－12的酸度(pH)，氧化/還原的電位為－900到+1180。
文檔編號A61L9/01GK1318035SQ99811022
公開日2001年10月17日 申請日期1999年7月6日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月17日
發(fā)明者金姬廷 申請人:金姬廷