[发明专利]一种阳极可再生的电化学净水系统

说明书

本发明涉及一种阳极可再生的电化学净水系，所述系统包括阳极室(1)、惰性阳极(2)、可再生阳极(3)、隔膜(4)、阴极室(5)、阴极(6)、直流电源一(7)、直流电源二(8)、自动控制器(9)、系统壳体(10)、高压开关(11)，进水电磁阀(12)、水渗透膜(13)、气体渗透膜(14)、排气阀(15)、隔膜二(16)、储水罐(17)、进水口(18)、净化水口(19)。该系统能有效去除饮用水中含有的余氯、消毒副产物、重金属离子，同时产生富含氢气的碱性水。

技术领域

本发明涉及水净化领域，特别涉及饮用水净化领域，具体涉及一种阳极可再生的电化学净水系统。

技术背景

饮用水厂通过沉降、过滤、消毒等工艺对来自地面或地下的饮用水源水进行处理，最后经管网输送到家庭用户。长期以来，环境污染物通过迁移、转化对现有水环境造成严重的污染，部分饮用水源超标事件频繁发生，饮用水厂因处理工艺的限制对于饮用水中的大量污染物处理效率非常有限。氯气消毒成为饮用水厂防止大肠菌群等有害微生物在供水管道内滋生的主要手段。氯气消毒过程中产生大量的致癌消毒副产物污染。现有城市饮用水输水管网大多采用铸铁管，镀锌管，含铅水龙头仍然在现有家庭中广泛使用。饮用水消毒残留的余氯随输水管网进入到各个家庭用户，余氯本身的异味造成人体感官严重不适，还会对城市输水管道、家庭水龙头等管壁造成快速氧化、致使大量的铅、锌、镉、铬等重金属离子溶出到饮用水中，对人体健康带来严重威胁。

牺牲阳极广泛应用于船舶、地下管道、地面储运设施以及电热水器等钢铁材料的阴极保护，随着燃料电池技术的发展，牺牲阳极也开始应用于金属空气电池领域。一些活泼金属如镁、锌等单质或合金氧化腐蚀能够产生更负的电位，不仅用于阴极保护，还广泛应用于饮用水脱除余氯、重金属以及产生富氢碱性水领域。其中KDF(铜锌合金)通过与余氯的反应：Zn+2HOCl＝ZnCl2+2OH-还原次氯酸或氯气，此外，通过KDF形成的原电池，锌氧化将铅离子置换到铜阴极表面。但KDF使用过程中，大量的锌溶解导致净化水中锌离子浓度显著上升，甚至超过了饮用水的卫生标准，对人体健康带来危害。镁颗粒作为滤芯，其氧化不仅能够脱除余氯，还能产生产氢气，但由于产生大量的氧化镁沉淀包裹镁颗粒造成活性显著下降并堵塞滤芯。

发明内容

针对牺牲阳极在饮用水净化过程中大量消耗，部分进入水环境造成新的污染，同时阳极产生的氧化物钝化层抑制其持续氧化腐蚀的难题，本发明提供了一种阳极可再生的电化学净水系统。该发明主要应用于家庭饮用水的净化，也可应用于学校、宾馆、办公场所等供水终端的饮用水净化领域。该系统能有效去除饮用水中含有的余氯、消毒副产物、重金属离子，同时产生富含氢气的碱性水。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种阳极可再生的电化学净水系统，其特征在于，所述系统包括阳极室(1)、惰性阳极(2)、可再生阳极(3)、隔膜(4)、阴极室(5)、阴极(6)、直流电源一(7)、直流电源二(8)、自动控制器(9)、系统壳体(10)、高压开关(11)，进水电磁阀(12)、水渗透膜(13)、气体渗透膜(14)、排气阀(15)、隔膜二(16)、储水罐(17)、进水口(18)、净化水口(19)；其中惰性阳极和可再生阳极位于阳极室中，阴极位于阴极室中，阳极室和阴极室间壁中下部设置隔膜一，隔膜一采用质子交换膜，在间壁上部设置水渗透膜和气体渗透膜，水渗透膜和气体渗透膜均分别固定在塑料卡槽内，卡槽通过螺栓固定在间壁上；隔膜二采用无纺布，固定于阳极室内，防止惰性阳极与可再生阳极之间断路；直流电源一连接可再生阳极和阴极，直流电源二连接惰性阳极和可再生阳极；阴极室底部设置有进水口，上部设置净水出口，顶部设置排气阀，进水口设置进水电磁阀，出水口设置高压开关；其中高压开关可通过自动控制器或单独控制进水电磁阀以及直流电源一的启闭，自动控制器控制直流电源二、进水电磁阀以及排气阀的启闭；所述惰性阳极采用钛板、钛网，或者经钛、钌或铱氧化物修饰的钛板、钛网；或者为铅银合金板或网；所述可再生阳极采用活泼金属，选自铁、铁合金、锌或锌合金中的一种，其形状可采用棒状、筒状、片状、颗粒状。