可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置，屬于生活飲用水水質(zhì)深度處理技術(shù)領(lǐng)域。該泡茶裝置包括一對陰陽電極、為陰陽電極供電的電解電源和絕緣框架，陰陽電極之間設(shè)有透水性隔膜，陰電極和陽電極均是固定在絕緣框架上的筒狀電極，陰電極制有網(wǎng)孔，陰電極內(nèi)設(shè)有隔板且由隔板將筒狀陰電極內(nèi)部分割成上腔室和放置茶葉的下腔室，陽電極設(shè)于上腔室內(nèi)，透水性隔膜滿遮布設(shè)包覆在陽電極外表面上，在使用時，陰電極浸入泡茶水中，陽電極僅與泡茶水通過透水性隔膜滲透的滲透水接觸。該泡茶裝置可安全高效的將茶水中農(nóng)藥殘留降解去除的優(yōu)點。
【專利說明】
可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置，屬于生活飲用水水質(zhì)深度處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]水污染主要是由人類活動產(chǎn)生的污染物造成，它包括工業(yè)污染源，農(nóng)業(yè)污染源和生活污染源三大部分。日趨加劇的水污染，已對人類的生存安全構(gòu)成重大威脅，成為人類健康、經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的重大障礙。據(jù)世界權(quán)威機構(gòu)調(diào)查，每年因飲用不衛(wèi)生水至少造成全球2000萬人死亡，因此，水污染被稱作〃世界頭號殺手〃。當前，水環(huán)境加劇惡化，已經(jīng)嚴重危及生命延續(xù)，特別當突發(fā)天災(zāi)人禍時尤甚。在世界上一些極端貧窮落后地區(qū)，飲到干凈放心水對于普通民眾而言甚至幾近奢侈。倘若能以簡單、廉價、高效的手段，使民眾皆可飲到干凈放心水，當為何等無量之功德！
國內(nèi)外大多數(shù)自來水廠至今仍采用沉淀、過濾、加氯消毒的陳舊工藝方法，將江河水或地下水簡單加工成可飲用水。然而，面對工業(yè)污水、農(nóng)業(yè)污水和生活污水猖獗泛濫涌入生活水源，自來水廠已經(jīng)不堪重負無能為力。再加上自來水從水廠經(jīng)輸水管網(wǎng)及高層儲水箱到達飲用水終端所帶來的附加污染，市政自來水已不敢說是衛(wèi)生的了。尤其是，自來水加氯雖然可有效殺除病菌，但同時也會產(chǎn)生較多的鹵代烴化合物，這些含氯有機物的含量成倍增加，是引起人類患各種疾病的重大根源。即使是把自來水煮沸了，上述殘留物仍驅(qū)之不去，還會使亞硝酸鹽與三氯甲烷等致癌物增加。亦即，即便飲用開水的安全系數(shù)也是不高的。
[0003]既然直接飲用自來水難保安全，凈水器應(yīng)運而生，成為民眾硬性需求。然而，現(xiàn)有的以市供自來水為源水的水質(zhì)凈化產(chǎn)品或涉水產(chǎn)品，基本為介質(zhì)吸附或采用各種孔徑過濾膜將水中污染物加以攔截濾除的物理處理工藝。由于活性炭類吸附材料很容易飽和失效，而各種過濾膜又很容易被細菌污染或有機物阻塞或破損，因此實際情況是并不能如理論設(shè)計所期望那樣作到對水中污染物的充分凈化。面對日益嚴重的源水污染，現(xiàn)有以介質(zhì)吸附或采用各種孔徑過濾膜將水中污染物加以攔截濾除的物理方式水處理工藝已經(jīng)遠遠不能保證水質(zhì)達標。另外，傳統(tǒng)的RO膜反滲透過濾方法對水資源的浪費非常嚴重，往往凈化I升純凈水就需要排出3升濃縮廢水。但是，物理方式水處理工藝也有可取之處:通常不生成毒副產(chǎn)物。
[0004]相比而言，化學(xué)水處理工藝雖具有廉價簡單高效等諸多優(yōu)點，卻并不適宜于民用終端生活飲用水領(lǐng)域。究其原因，一是化學(xué)水處理工藝需要足夠的反應(yīng)時間，而在日常生活用水場合，凈水器從開機進水到出水僅僅數(shù)秒鐘乃至更短，污染物在凈水器中停留時間太短，根本來不及完成相關(guān)化學(xué)反應(yīng)處理；其二是，化學(xué)水處理工藝通常伴隨一定的毒副作用。例如，盡管化學(xué)氧化反應(yīng)可強效滅活細菌，深度降解有機物，去除水中的各種有害物質(zhì)，但化學(xué)氧化法所生成的各類強氧化因子基本是無選擇性、不可控的，若處理不當極可能生成源水中沒有的新物質(zhì)甚至強致癌物，反而危及飲水安全。而還原反應(yīng)控制不當也會帶來類似問題，例如硝酸鹽可能轉(zhuǎn)化為強致癌物亞硝酸鹽;正因為如此，迄今未見在生活飲用水凈化處理領(lǐng)域尤其是家庭飲水終端推廣應(yīng)用。
[0005]慶幸的是，日常生活中，飲用水需求往往具有分時段、間歇之特點。例如，家庭三頓飯用水及洗浴高峰主要集中在早中晚時間；洗衣用水則按周/次計算。日常生活中飲用水存儲裝置，通指帶有儲水箱(罐、容器)的飲用水終端，例如:I)管線凈水系統(tǒng)終端壁掛機、臺式或立式飲水機;2)R0純水機出水儲存壓力桶(箱)，以及飲水杯、壺;3)城市供水管網(wǎng)高層建筑頂層安裝的高位水箱，甚至農(nóng)村居民抽取地下水至屋頂?shù)膬λ?。目前該類系統(tǒng)存在的共性問題是儲水箱內(nèi)水中細菌微生物超標，嚴重影響水質(zhì)甚至異味發(fā)臭。迄今尚無好的解決方法。
[0006]同時，飲茶是人們生活中不可或缺的部分。然而由于農(nóng)藥的過量使用，茶葉中的農(nóng)藥殘留(主要為微量農(nóng)藥原體及其有毒代謝物降解物)日益增加，對飲茶安全構(gòu)成威脅。研究表明，果蔬和茶葉中殘留農(nóng)藥在人體內(nèi)長期蓄積滯留會引發(fā)慢性中毒，誘發(fā)許多慢性疾病，如心腦血管病、糖尿病、肝病、癌癥等，比急性中毒更為可怕。更讓人難以始料和防范的是:農(nóng)藥在人體內(nèi)的蓄積，還可能通過懷孕和哺乳傳給下一代，殃及子孫后代的健康。
[0007]迄今發(fā)展有諸多茶葉農(nóng)藥殘留降解技術(shù)，例如，微生物降解農(nóng)殘、臭氧降解農(nóng)殘、光化學(xué)降解農(nóng)殘、雙氧水降解農(nóng)殘等等，但均集中在茶葉的種植、加工和儲存階段。在茶藝中有洗茶工序。然而實驗驗證，洗茶并不能有效的洗掉茶葉上的農(nóng)藥殘留。
[0008]總之，如何把握泡茶這一飲茶入口前最后防線，在使用家庭終端自來水泡茶中，既使得泡茶用的家庭終端自來水進行過深度凈化處理，又可將茶葉中農(nóng)藥殘留降解去除的可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明解決的第一個技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種可安全將茶水中農(nóng)藥殘留降解去除的可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置。
[0010]本發(fā)明解決的第二個技術(shù)問題是，在解決上述第一個技術(shù)問題基礎(chǔ)上，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種在對泡茶水進行降解水中有機物時更少產(chǎn)生毒副產(chǎn)物的泡茶裝置。
[0011 ]
【申請人】經(jīng)過反復(fù)試驗和多年探索，發(fā)現(xiàn)了電化學(xué)作為一種高級氧化水處理工藝，所附加毒副效應(yīng)遠較常規(guī)化學(xué)水處理工藝為小，而且電化學(xué)水處理工藝可以通過電參數(shù)的調(diào)整來強化處理強度減少反應(yīng)時間。這樣，電化學(xué)水處理技術(shù)具有克服物理水處理工藝軟肋、可用于生活飲用水凈化處理的一定潛力。
[0012]電化學(xué)水處理技術(shù)是使污染物質(zhì)在電極上發(fā)生直接電化學(xué)反應(yīng)或是利用電極表面產(chǎn)生強氧化性活性物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)而被轉(zhuǎn)化.電化學(xué)技術(shù)及其輔以其他高級氧化技術(shù)的組合工藝，稱為電化學(xué)體系，包括電極電催化、電-Fenton、電-03、聲-電、光-電等。
[0013]電化學(xué)水處理離不開電極作用，具體分為電極直接反應(yīng)和電極間接反應(yīng)。電極直接反應(yīng)是指污染物在電極上直接被氧化或還原而從水中去除。直接電解可分為陽極過程和陰極過程。陽極過程就是污染物在陽極表面氧化而轉(zhuǎn)化成毒性較小的物質(zhì)或易生物降解的物質(zhì)，甚至發(fā)生有機物無機化，從而達到削減、去除污染物的目的。陰極過程就是污染物在陰極表面還原而得以去除。
[0014]電極間接反應(yīng)則是利用電化學(xué)產(chǎn)生的氧化還原物質(zhì)作為反應(yīng)劑或催化劑，使污染物轉(zhuǎn)化成毒性更小的物質(zhì)。陽極間接反應(yīng)，在水中所產(chǎn)生的氧化還原物質(zhì)，通常包括以下幾類:(I)具有強氧化性的氯酸鹽、次氯酸鹽等；負電性，可以被陽極除去；(2)H202、03(標準電極電勢2.07，半衰期30-60min)等強氧化因子；(3)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的強氧化性且壽命極短的中間體，包括e(溶劑化電子)、.0Η、Η02.、.02等自由基，以.0H為主，可以降解有機物。
[0015]但是，電化學(xué)本質(zhì)上仍屬化學(xué)處理工藝，哪怕毒副作用再小，仍有使水的生物指標降低之風險。在水環(huán)境前所未有嚴重污染、在傳統(tǒng)物理凈水器已力不從心的今天，重新審視研究化學(xué)水處理一一尤其是電化學(xué)水處理技術(shù)在生活飲用水凈化處理應(yīng)用的可能性，創(chuàng)新開發(fā)一種既能高效除去水中污染物、又無毒副產(chǎn)物的電化學(xué)處理工藝、乃至電化學(xué)水處理工藝與物理吸附過濾工藝協(xié)同聯(lián)用的全新水質(zhì)凈化方法與裝置，具有十分重要的現(xiàn)實意義。
[0016]為了解決上述第一個技術(shù)問題，本發(fā)明的發(fā)明人在上述認識的基礎(chǔ)上提出如下技術(shù)方案:一種可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置，包括一對陰陽電極、為所述陰陽電極供電的電解電源和絕緣框架，陰陽電極之間設(shè)有透水性隔膜，所述陰電極和陽電極均是固定在絕緣框架上的筒狀電極，所述陰電極制有網(wǎng)孔，所述陰電極內(nèi)設(shè)有隔板且由隔板將筒狀陰電極內(nèi)部分割成上腔室和放置茶葉的下腔室，所述陽電極設(shè)于所述上腔室內(nèi)，所述透水性隔膜滿遮布設(shè)包覆在所述陽電極外表面上，在使用時，所述陰電極浸入泡茶水中，所述陽電極僅與所述泡茶水通過所述透水性隔膜滲透的滲透水接觸。
[0017]上述本發(fā)明的可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置技術(shù)方案的有益效果是:本發(fā)明裝置的陽電極僅與泡茶水通過透水性隔膜滲透的滲透水接觸，在保證本發(fā)明裝置的電解反應(yīng)正常進行的基礎(chǔ)上，把陽極直接氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)移到容器(盛著茶水的容器)外進行，陽極反應(yīng)產(chǎn)物在容器外排走，不致再返回容器內(nèi)污染水質(zhì)。同時，水中的陰性污染物例如余氯等，受陽極電壓作用，也可以從容器內(nèi)水中透過透水性隔膜，迀移到容器外陽極區(qū)域。
[0018]需要特別指出的是:陽極直接氧化反應(yīng)不是不需要，而是陽極反應(yīng)生成物(例如臭氧)可能產(chǎn)生毒副作用，包括陰性污染物受陽極直接氧化反應(yīng)生成物仍可能具有某些毒性，本發(fā)明將陽極設(shè)置到容器外部，上述毒副產(chǎn)物直接就外排了；并給出了源水電解在陽電極上的反應(yīng)產(chǎn)物如氧氣、臭氧、氯氣等極大的排出空間，可以通過外面直接排放掉，不會透過隔膜再返回容器內(nèi)污染容器內(nèi)的水質(zhì)，不會殘留在容器內(nèi)水中，從而大大減輕了上述強氧化物的毒副作用。
[0019]此外，陽電極設(shè)于上腔室內(nèi)，陽電極僅與所述泡茶水通過透水性隔膜滲透的滲透水接觸，茶水中殘留余氯和各種有害陰離子向陽電極迀移，穿出透水性隔膜進入陽電極與膜之間水體并排出。同時，將茶葉放入筒狀陰電極的下腔室，將本裝置放入已盛水容器(茶壺，茶碗、茶杯類)泡茶，通過筒狀陰電極的陰極反應(yīng)，水中生成大量以氫氣為主的超微氣泡，水的氧化還原電位快速降低，堿性增高，水趨于呈小分子團簇，水的表面張力、乳化性等特性大大改善，由于有機磷農(nóng)藥包括乙酰甲胺磷大多含有P=S和C=O雙鍵，在上述水特性條件下，親核試劑易使其雙鍵發(fā)生斷裂，發(fā)生SN2親核取代反應(yīng)，使殘留農(nóng)藥加速降解。因此，茶水中的殘留農(nóng)藥通過陰電極降解和陽電極電壓作用，迀移到茶水外陽極區(qū)域，茶水中含量極少，綜合處理效果極佳。
[0020]本發(fā)明為解決上述第二個技術(shù)問題，對上述技術(shù)方案的改進是:所述透水性隔膜是非導(dǎo)電性材料制成的透水性隔膜，所述透水性隔膜具有均勻孔徑的透水微孔。
[0021]需要說明的是，本發(fā)明裝置處理的對像是家庭終端飲水，一般是市供自來水，正如【背景技術(shù)】中所述，現(xiàn)在水污染日益嚴重，家庭終端飲水已經(jīng)成為一種微污染水(或者說是特殊污染水)，其污染源包括環(huán)境污染(如農(nóng)藥殘留等)、氯消毒產(chǎn)生的污染以及管道二次污染等。
[0022]上述本發(fā)明公開的可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置技術(shù)方案的工作機理及有益效果陳述如下。
[0023]本發(fā)明通過將具有均勻孔徑的微孔的透水性隔膜設(shè)置在陰、陽極之間，在常規(guī)電解反應(yīng)過程以外帶來了在透水性隔膜內(nèi)微孔中形成水體低壓冷等離子放電反應(yīng)，分析如下:
本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)特征是，參見圖1，以透水性隔膜為分界，分設(shè)在透水性隔膜內(nèi)外兩側(cè)的陰陽電極對:陰電極內(nèi)設(shè)有隔板且由隔板將筒狀陰電極內(nèi)部分割成上腔室和放置茶葉的下腔室，陽電極設(shè)于所述上腔室內(nèi)，透水性隔膜滿遮布設(shè)包覆在陽電極外表面上。
[0024]當電解電源的電解電壓施加于外電極(陽電極)和內(nèi)電極(陰電極)后，形成如下的電壓降落關(guān)系:
膜外陽電極(+)—陽電極與膜之間水膜的電壓降U1—透水性隔膜自身阻抗產(chǎn)生的壓降U2—透水性隔膜與容器(泡茶裝置泡茶所用的容器)內(nèi)的陰電極之間水阻抗產(chǎn)生的壓降U3。
[0025]在本發(fā)明中，透水性隔膜的作用不僅僅是將容器內(nèi)外隔離，由于自身的結(jié)構(gòu):透水性隔膜是非導(dǎo)電性材料制成的透水性隔膜，微觀上表現(xiàn)為無數(shù)均勻微孔的過水通道區(qū)域(具有均勻孔徑的微孔)，還可以在電解電壓作用下，在透水性隔膜內(nèi)微孔中形成水體低壓冷等離子放電反應(yīng)。低溫等離子體富含電子、離子、自由基和激發(fā)態(tài)分子，電子與離子有很高的反應(yīng)活性，可以使通常條件下難以進行或速度很難的化學(xué)反應(yīng)變得十分迅速。
[0026]傳統(tǒng)的水體等離子放電技術(shù)，為產(chǎn)生水體等離子放電，往往通過外部向水中導(dǎo)入氣體，并施以加高強度脈沖電壓或高溫條件。本發(fā)明則將等離子放電引導(dǎo)到透水性隔膜的無數(shù)微小蓄水空間進行，依靠陽電極對水電解析氫、析氧反應(yīng)生成的氣體，部分進入膜中誘發(fā)水體自身氣化(由于陽電極與容器內(nèi)滲透通過透水性隔膜的滲透水接觸，這樣，陽電極貼近透水性隔膜，陽極反應(yīng)的氧氣等容易進入膜微孔并在微孔水中生成氣泡，在膜微孔狹小環(huán)境中，氣泡破碎產(chǎn)生局部高溫高壓)，進而以極小電壓激發(fā)出高效的水體等離子放電，在水中生成羥基自由基類暫態(tài)氧化因子，該羥基自由基暫態(tài)氧化因子的氧化性極強(超過臭氧)同時在水中的存在時間又極短，因此可以在產(chǎn)生后迅速對水中有機物(如細菌)等污染物形成極強的降解作用并自身迅速氧化后直接還原為水，不留任何毒副作用。
[0027]由于常規(guī)化學(xué)水處理工藝在凈化處理民眾日常生活飲用水時，生成的各類強氧化因子基本是無選擇性、不可控的，危及飲水安全，還原反應(yīng)生成的強致癌物亞硝酸鹽等，不適合應(yīng)用在民眾日常生活飲用水凈化處理場合。因此，現(xiàn)實條件和常規(guī)思路限制了化學(xué)水處理工藝在民眾日常生活飲用水方面的應(yīng)用。本發(fā)明將常規(guī)電化學(xué)水生成的各類強氧化因子的不可控變成了可控，本發(fā)明正是利用羥自由基的這些特性，針對市供自來水這種特殊微污染水水質(zhì)特點，通過結(jié)構(gòu)上巧妙設(shè)計，一方面將陽極直接氧化反應(yīng)引出到容器內(nèi)水的外部發(fā)生，排除氧化反應(yīng)毒副產(chǎn)物。另一方面將陽極間接氧化作用發(fā)揮到極致，實現(xiàn)對源水極其深度且安全的凈化！
概括上述本發(fā)明的可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置技術(shù)方案的有益效果是:I)充分利用電化學(xué)水處理技術(shù)，以達到現(xiàn)有物理水處理工藝無法達到、對源水中污染物的深度降解、高效去除的效果，將陽極直接氧化反應(yīng)引出到裝置外部進行，抑制臭氧生成，以降低在容器內(nèi)水中生成毒副產(chǎn)物的風險;2)主要依靠羥基類強氧化性且壽命極短、且無毒副作用的間接電化學(xué)中間體，來實現(xiàn)所期望的電化學(xué)水處理效果;3)茶水中的微生物，受透水性隔膜與容器內(nèi)的陰電極之間U3的電場作用而滅活。
[0028]本發(fā)明在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上的進一步改進是:所述透水性隔膜是親水性的透水性隔膜。
[0029]本發(fā)明的透水性隔膜是親水性的透水性隔膜，親水性膜表面能與水形成氫鍵有序結(jié)構(gòu)，可以改善膜孔充水浸潤狀態(tài)，有利于膜中等離子放電過程持續(xù)進行。
[0030]本發(fā)明在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上的更進一步改進是:在使用放電時，所述透水微孔中形成等離子放電。
[0031]本發(fā)明在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上的再進一步改進是:在使用放電時，每個透水微孔中均形成等離子放電。
[0032]膜微孔的形狀、以及孔徑大小及均勻性，對膜中等離子放電影響甚大。為能在超低放電電壓下高效生成等離子群，如圖3所示，本發(fā)明中所采用的透水性隔膜，在使用放電時，電場方向透過每個透水微孔，兩電極間電解電流經(jīng)膜中各個微孔流通，相當于把一個大面積電極分割成了眾多個針尖狀的小電極，使得電極的放電曲率減小，放電效率得以提高，同時，本發(fā)明將等離子放電引導(dǎo)到透水性隔膜的無數(shù)微小蓄水空間進行，依靠對水電解析氫、析氧反應(yīng)生成的氣體，部分進入膜中誘發(fā)水體自身氣化，進而以極小電壓激發(fā)出高效的水體等離子放電，即可激發(fā)出水體等離子放電，在水中生成極具殺菌能力的暫態(tài)氧化因子，大大提高水體中污染物的降解效率。
[0033]本發(fā)明在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上的完善一是:所述絕緣框架是絕緣面板，所述陽電極頂面緊貼在所述絕緣面板上，所述透水性隔膜滿遮包裹在所述陽電極除頂面以外其他的外表面，將所述陽電極的內(nèi)部封閉為一個封閉腔室，所述絕緣面板上開有與陽電極的空間連通的排氣口。
[0034]本發(fā)明在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上的完善二是:所述封閉腔室內(nèi)設(shè)有物理吸附濾層。
[0035]通過在封閉腔室內(nèi)設(shè)有物理吸附濾層，對陽極反應(yīng)副產(chǎn)物起到強烈吸附、降解作用，確保茶水的水質(zhì)安全。
[0036]本發(fā)明在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上的完善三是:所述物理吸附濾層是顆?；钚蕴繉?、燒結(jié)活性炭層、活性炭纖維層、由PP棉制成的微濾材料層或由多孔陶瓷制成的微濾材料層。
[0037]本發(fā)明在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上的完善四是:所述透水性隔膜的透水孔徑均小于等于2毫米且大于等于I納米且所述透水性隔膜中所有微孔的透水孔徑尺寸相互之間彼此相差小于20%。
[0038]本發(fā)明裝置中，如果透水性隔膜的透水孔徑過大(即微孔空間過大)等效于變相增大了電極直徑(電極曲率半徑)致使水中放電起始激發(fā)電壓增高，并且使產(chǎn)生氣泡體積變大減小了氣液兩相接觸反應(yīng)的比表面積。而透水性隔膜的透水孔徑過小(即微孔空間過小)，會使電解產(chǎn)氣無法發(fā)生或是產(chǎn)氣效率極其低下，小到一定程度會導(dǎo)致隔膜內(nèi)各微孔中無數(shù)個小曲率半徑電極的尖端放電無法正常進行。因此，經(jīng)過發(fā)明人的反復(fù)試驗，確定透水孔徑范圍是2毫米-1納米。
[0039]本發(fā)明在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上的完善五是:所述透水性隔膜是通過按照以下步驟制成的隔膜:
1)將納米二氧化鈦溶液在溫度為400C-60 0C的紫外箱內(nèi)輻照10-30分鐘；
2)由以下質(zhì)量比的原料組成膜液:
PVDF:20%-30%
致孔劑:2-5%
步驟I)輻照后的納米二氧化鈦:2%-4%
表面活性齊Ij: 3%-5%
溶劑:70%-80%;
3)將配置好的膜液通過超聲波振蕩20-40分鐘；
4)用刮膜機刮成液膜，將液膜在空氣中靜置10-30秒，然后浸入凝固液中凝固成隔膜；
5)所述隔膜在濃度為10%酒精水溶液中浸泡10-40分鐘，然后放入去離子水中漂洗；
6)將所述隔膜置于施加有1kv直流脈沖高壓的純水箱內(nèi)處理I小時。
[0040]具體實用效果是:為使膜中放電易于進行，需要使得透水性隔膜具有均勻孔徑的微孔，這可以通過對現(xiàn)有的透水性隔膜進行改性獲得，透水性隔膜采用二氧化鈦改性技術(shù)，通過采用輻照技術(shù)在超濾膜表面增加納米二氧化鈦親水單體，提高超濾膜親水性，增強膜的抗污能力、延長膜使用壽命。同時與水中冷等離子放電相互促進，可有效提高水中有機物降解率，還有效防止了因電流密度過大易導(dǎo)致生物性指標的惡化。
【附圖說明】
[0041]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置作進一步說明。
[0042]圖1是本發(fā)明實施例一的可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置的內(nèi)部局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]圖2是本發(fā)明實施例四的可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置的內(nèi)部局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖3是圖1的透水性隔膜中的透水微孔結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0045]實施例一
本實施例的可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置，參見圖1，包括一對陰電極22和陽電極23、為陰陽電極供電的電解電源和絕緣框架25。陰陽電極之間設(shè)有透水性隔膜21。
[0046]陰電極22和陽電極23均是固定在絕緣框架25上的筒狀電極，陰電極22制有網(wǎng)孔，陰電極22內(nèi)設(shè)有隔板且由隔板將筒狀陰電極內(nèi)部分割成上腔室13和放置茶葉的下腔室14。陽電極23設(shè)于上腔室13內(nèi)。透水性隔膜21滿遮布設(shè)包覆在陽電極23外表面上。在使用時，陰電極22浸入泡茶水中，陽電極23僅與泡茶水通過透水性隔膜21滲透的滲透水接觸。
[0047]本實施例的透水性隔膜21是非導(dǎo)電性材料制成的透水性隔膜，透水性隔膜21具有均勻孔徑的透水微孔。均勻孔徑的透水微孔是孔徑大小和孔的形狀大致均勻，比如，一張膜中都是同一形狀的孔，比如都是橢圓形的孔、三角形的孔，等等。一張膜中的孔徑大小都是同一尺寸的孔，等等。
[0048]本發(fā)明裝置的滲透水是連續(xù)不斷產(chǎn)生。本發(fā)明裝置的陽電極23與透水性隔膜21之間僅夾持有一層水膜，這樣，本發(fā)明裝置的陽電極其余側(cè)面上是沒有水的，可以在電解反應(yīng)正常進行外，還特別減弱了源水電解在陽電極上的反應(yīng)。同時，陽電極貼近透水性隔膜，陽極反應(yīng)的氧氣等容易進入膜微孔并在微孔水中生成氣泡，在膜微孔狹小環(huán)境中，氣泡破碎產(chǎn)生局部高溫高壓，部分進入膜中誘發(fā)水體自身氣化，進而以極小電壓激發(fā)出高效的水體等離子放電，在水中生成羥基自由基類暫態(tài)氧化因子。
[0049]本實施例的透水性隔膜21為單層微濾-納濾等非導(dǎo)電材質(zhì)過濾膜。在使用放電時，透水微孔中形成等離子放電。為了更好更多的生成羥基自由基等離子群，在使用放電時，每個透水微孔中均形成等離子放電。
[0050]為了透水性隔膜21獲得均勻孔徑的微孔，以使得在膜中等離子更好的放電，可以通過對透水性隔膜21進行改性制取獲得，透水性隔膜21具有均勻孔徑的微孔是通過按照以下步驟制成的隔膜:
1)將納米二氧化鈦溶液在溫度為400C-60 0C的紫外箱內(nèi)輻照10-30分鐘；
2)由以下質(zhì)量比的原料組成膜液:
PVDF:20%-30%
致孔劑:2-5%
步驟I)輻照后的納米二氧化鈦:2%-4%
表面活性齊Ij: 3%-5%
溶劑:70%-80%;
3)將配置好的膜液通過超聲波振蕩20-40分鐘；
4)用刮膜機刮成液膜，將液膜在空氣中靜置10-30秒，然后浸入凝固液中凝固成隔膜；
5)隔膜在濃度為10%酒精水溶液中浸泡10-40分鐘，然后放入去離子水中漂洗；
6)將隔膜置于施加有1kv直流脈沖高壓的純水箱內(nèi)處理I小時。
[0051]本實施例的透水性隔膜21選用親水性的透水性隔膜。本實施例的透水性隔膜21的透水孔徑均小于等于2毫米且大于等于I納米且透水性隔膜21中所有微孔的透水孔徑尺寸相互之間彼此相差小于20%。優(yōu)選超濾膜。
[0052]一、實驗 I
將本發(fā)明設(shè)在水壺內(nèi)，在壺體中手動注滿自來水，以中國大連地區(qū)的市供自來水為例，電解電源采用平均電壓為40V的高電平窄脈寬的直流電源，提供恒定電流800mA，透水性隔膜21采用超濾膜，滿遮布設(shè)在陽電極23外表面上。
[0053]源水中殘留余氯和各種有害陰離子向陽極迀移，穿出隔膜進入陽極與膜之間水體并排出掉。經(jīng)過試驗檢測，水中菌落總數(shù)<2CFU/ml;揮發(fā)性酚類<0.001 mg/L;陰離子合成洗滌劑<0.001mg/L;四氯化碳<0.001 mg/L;三氯甲烷<0.013mg/L，相對市供自來水，很好的提尚了水質(zhì)。
[0054]為了防止陰、陽離子析出物在電極和透水性隔膜21表面的沉積結(jié)垢，在電解過程中適當?shù)箵Q施加給成對的電極的電解電源極性。
[0055]實施例二
本實施例的可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置是在實施例一基礎(chǔ)上的改進，與實施例一的不同之處在于:
本實施例在壺體中手動注滿自來水，仍以中國大連地區(qū)的市供自來水為例，電解電源采用正向電壓電平大于反向電壓電平的交變脈沖電源，平均電壓為15V，透水性隔膜21采用微濾膜，微濾膜與位于膜外側(cè)的陽電極23之間的間距δ是15毫米。
[0056]實施例三
本實施例的可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置是在實施例一基礎(chǔ)上的改進，與實施例一的不同之處在于:本實施例中位于透水性隔膜21外側(cè)的陽電極23上開有若干通孔，透水性隔膜21采用納濾膜。
[0057]本實施例仍以中國大連地區(qū)的市供自來水為例，透水性隔膜21與位于隔膜外側(cè)的陽電極23之間的間距δ分別是O毫米、10毫米進行實驗。
[0058]實施例四
本實施例的可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置是在上述實施例基礎(chǔ)上的改進，與上述實施例的不同之處在于:如圖2所示，本實施例的絕緣框架25是絕緣面板，陽電極23頂面緊貼在絕緣面板上，透水性隔膜21滿遮包裹在陽電極23除頂面以外其他的外表面，將陽電極23的內(nèi)部封閉為一個封閉腔室，絕緣面板上開有與陽電極23的空間連通的排氣口 15。
[0059]本實施例的封閉腔室內(nèi)設(shè)有物理吸附濾層24。物理吸附濾層24是顆?；钚蕴繉?、燒結(jié)活性炭層、活性炭纖維層、由PP棉制成的微濾材料層或由多孔陶瓷制成的微濾材料層。
[0060]本發(fā)明的可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置不局限于上述實施例所述的具體技術(shù)方案，比如:I)電解電源是高電平窄脈寬的直流脈沖電源或正向電壓電平大于反向電壓電平的交變脈沖電源;2)陽電極23是由活性炭或活性炭與鈦材涂覆鉑族氧化物復(fù)合而成;3)本發(fā)明的上述各個實施例的技術(shù)方案彼此可以交叉組合形成新的技術(shù)方案，等等。凡采用等同替換形成的技術(shù)方案均為本發(fā)明要求的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置，包括一對陰陽電極、為所述陰陽電極供電的電解電源和絕緣框架，陰陽電極之間設(shè)有透水性隔膜，其特征在于:所述陰電極和陽電極均是固定在絕緣框架上的筒狀電極，所述陰電極制有網(wǎng)孔，所述陰電極內(nèi)設(shè)有隔板且由隔板將筒狀陰電極內(nèi)部分割成上腔室和放置茶葉的下腔室，所述陽電極設(shè)于所述上腔室內(nèi)，所述透水性隔膜滿遮布設(shè)包覆在所述陽電極外表面上，在使用時，所述陰電極浸入泡茶水中，所述陽電極僅與所述泡茶水通過所述透水性隔膜滲透的滲透水接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置，其特征在于:所述透水性隔膜是非導(dǎo)電性材料制成的透水性隔膜，所述透水性隔膜具有均勻孔徑的透水微孔。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置，其特征在于:所述透水性隔膜是親水性的透水性隔膜。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置，其特征在于:所述透水微孔中形成等離子放電。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置，其特征在于:在使用放電時，每個透水微孔中均形成等離子放電。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之任一所述可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置，其特征在于:所述絕緣框架是絕緣面板，所述陽電極頂面緊貼在所述絕緣面板上，所述透水性隔膜滿遮包裹在所述陽電極除頂面以外其他的外表面，將所述陽電極的內(nèi)部封閉為一個封閉腔室，所述絕緣面板上開有與陽電極的空間連通的排氣口。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置，其特征在于:所述封閉腔室內(nèi)設(shè)有物理吸附濾層。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置，其特征在于:所述物理吸附濾層是顆?；钚蕴繉?、燒結(jié)活性炭層、活性炭纖維層、由PP棉制成的微濾材料層或由多孔陶瓷制成的微濾材料層。9.根據(jù)權(quán)利要求1至5之任一所述可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置，其特征在于:所述透水性隔膜的透水孔徑均小于等于2毫米且大于等于I納米且所述透水性隔膜中所有微孔的透水孔徑尺寸相互之間彼此相差小于20%。10.根據(jù)權(quán)利要求1至5之任一所述可降解殘留農(nóng)藥的泡茶裝置，其特征在于:所述透水性隔膜是通過按照以下步驟制成的隔膜: 1)將納米二氧化鈦溶液在溫度為40 0C-60 0C的紫外箱內(nèi)輻照10-30分鐘； .2 )由以下質(zhì)量比的原料組成膜液: PVDF:20%-30% 致孔劑:2-5% 步驟I)輻照后的納米二氧化鈦:2%-4% 表面活性齊Ij: 3%-5% 溶劑:70%-80%; 3)將配置好的膜液通過超聲波振蕩20-40分鐘； 4)用刮膜機刮成液膜，將液膜在空氣中靜置10-30秒，然后浸入凝固液中凝固成隔膜； 5)所述隔膜在濃度為10%酒精水溶液中浸泡10-40分鐘，然后放入去離子水中漂洗； .6)將所述隔膜置于施加有1kv直流脈沖高壓的純水箱內(nèi)處理I小時。
【文檔編號】C02F1/461GK105858819SQ201610215333
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月8日
【發(fā)明人】肖志邦, 李燁, 滕茂友
【申請人】大連雙迪創(chuàng)新科技研究院有限公司