CN107115798A - 高氧水制备系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高氧水制备系统，包括低压电解臭氧发生器、射流器、水箱，所述低压电解臭氧发生器的臭氧出口与射流器的进口连通，所述水箱通过进水管与射流器的进口连通，所述射流器的出口通过射流管道与水箱连通，所述射流管道和进水管上至少设置一环流泵；所述水箱上设置有高氧水出口管道，所述高氧水出口管道设置有控制阀,所述低压电解臭氧发生器包括给水泵、纯水机、阳极水室、设置有氢气出口的阴极水室、纯水箱、电解发生器、电源；所述纯水箱内设置有冷却系统，提升水的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及高氧水制备系统。
背景技术
高氧水是水和臭氧混合以后的一种液体。
公开号为CN102173498A的专利公开了一种制备高氧水的装置。
CN2830421公开了一种电解臭氧发生装置，它包括纯水箱、电解式臭氧发生器、反渗透膜处理装置、离子交换树脂处理装置。
通过反渗透膜处理装置、反渗透膜处理装置对原水进行处理得到纯水，纯水进入纯水箱之后进入、电解式臭氧发生器进行电解。
纯水在电解式臭氧发生器电解时产生热量，纯水的温度会升高，温度过高会影响臭氧的产生；因此现有的通过将电解式臭氧发生器的纯水从其阴极排出，并持续补充纯水的方式进行持续供水及保持纯水温度的稳定；但是这种方式会导致水资源的浪费，从阴极排出的水没有的得到有效利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种高氧水制备系统,提升水的利用率。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种高氧水制备系统，包括低压电解臭氧发生器、射流器、水箱，所述低压电解臭氧发生器的臭氧出口与射流器的进口连通，所述水箱通过进水管与射流器的进口连通，所述射流器的出口通过射流管道与水箱连通，所述射流管道和进水管上至少设置一环流泵；所述水箱上设置有高氧水出口管道，所述高氧水出口管道设置有控制阀,所述低压电解臭氧发生器包括给水泵、纯水机、阳极水室、设置有氢气出口的阴极水室、纯水箱、电解发生器、电源；所述给水泵的出口与纯水机的进口连通，所述纯水机的出口与阳极水室的进口连通；所述电源的正极、负极分别连接电解发生器的阳极和阴极，所述阳极水室通过阳极出水管道与电解发生器连通；所述阴极水室通过排水导气管与电解发生器的氢气发生腔连通；所述电解发生器的臭氧发生腔开设一臭氧出口；所述阴极水室通过一溢流管道与纯水箱的进水口连接，所述纯水箱内的出水口通过循环管道与阳极水室连接，所述循环管道上设置有循环泵，所述纯水箱内设置有冷却系统。
低压电解臭氧发生器中纯水从阳极水室进入，通过阳极出水管道进入电解发生器依次经过臭氧发生腔、电解质膜、氢气发生腔通过排水导气管流入阴极水室；之后从阴极水室的溢流口溢出，通过溢流管道流入纯水箱内，在纯水箱内冷却后重新流入阳极水室，提升水的利用率。上述低压电解臭氧发生器产生的臭氧进入射流器、水箱内的水进入射流器，通过射流器混合后进入水箱，并通过环流泵进行循环，需要取用时，打开控制阀。
进一步的，所述阳极水室和阴极水室通过导流管连通，所述导流管连通阳极水室和阴极水室的底部。
由于有电解质膜的阻碍，纯水从臭氧发生腔穿过电解质膜进入氢气发生腔的速度较慢；如此开始进纯水时，一方面纯水从阳极水室、阳极出水管道直接进入臭氧发生腔；另一方面纯水从阳极水室经过导流管、阴极水室、排水导气管进入氢气发生腔；纯水进入电解发生器的速度更快。
进一步的，所述导流管上设置一自阳极水室向阴极水室单向导通的单向阀。
电解过程中热量基本从氢气发生腔经过阴极水室被带走，单向阀的设置基本避免了纯水进入阴极水室后回流至阳极水室的可能，从而减少热量回传率。
进一步的，还包括用于控制给水泵启停的控制系统，所述控制系统包括：
上液位传感器，设于纯水箱中，并于纯水箱中的纯水达到上限时输出上液位信号；
下液位传感器，设于纯水箱中且位于上液位传感器的下方，并于纯水箱中的纯水达到下限时输出下液位信号；
第一继电器，其常开触点串接在给水泵的供电回路上；
第二继电器，其常开触点串接在第一继电器线圈的供电回路上，其线圈上耦接有单向可控硅，该单向可控硅的受控端耦接于下液位传感器并响应于下液位信号控制第二继电器的线圈得电以使得给水泵启动；
第三继电器，其常闭触点串接在第二继电器线圈的供电回路上，其线圈耦接于上液位传感器并响应于上液位信号控制其常闭触点断开以使得给水泵关闭。
当水位低于预定值的时候，给水泵持续工作，当水位高于预定值后，给水泵停止工作。
进一步的，阴极水室的氢气出口连接有氢气处理系统，所述氢气处理系统包括空气进入管道、连接在空气进入管道一端的处理室、位于处理室内的催化层，所述氢气出口与空气进入管道连通；所述处理室顶部设置一排气口，所述处理室底部设置一排水口。
通过将氢气和空气混合，大部分氢气和空气中的氧气在催化层作用下发生氧化作用生产水，剩余的氢气和空气从排气口排出，此时氢气≤4mg/m3，符合国家标准。
进一步的，所述排水口与纯水机的进水口连接。
如此氢气氧化生成水回流至纯水机，形成再循环。
进一步的，所述催化层包括氧化铝载体、粘附在氧化铝载体上的催化颗粒，所述催化颗粒至少含有铂或钯其中一种成分。
正常情况下，氢气与氧气发生反应所需温度在500℃以上，此时氢气分子由于在高温条件下增加了分子间发生自由碰撞的几率，呈现出高能量状态，从而能够与氧气发生氧化反应。但在催化层存在条件下，氢氧复合反应的活化能降低，使得氢气分子在较低的能量状态下也能够与与氧气发生复合反应。
进一步的，所述催化颗粒包括由钯制成的内核和包裹在内核外由铂制成的外壳。
将催化颗粒制成上述的球壳结构，其对氢气氧化反应的催化活性。
进一步的，氧化铝载体的体积与催化颗粒的总体积之比为80-120:1。
催化颗粒活化了周围惰性的氧化铝，而被活化的氧化铝体积远远大于催化颗粒的体积，催化颗粒和被活化的氧化铝同时催化这一反应(氢气的氧化反应)，提升催化效率。
进一步的，所述冷却系统包括位于纯水箱内的蛇形管、与蛇形管进口和出口连通的冷却液箱、设置在蛇形管上的动力泵。
蛇形管与纯水的接触面积大，增加热交换面积，纯水箱内的纯水散热更快。
综上所述，本发明具有以下有益效果：1)本发明通过对氢气的氧化、以及对氢气发生腔流出的纯水进行冷却再利用处理，节约能源；2)改进催化层的结构提升氢气在不燃烧情况下的氧化效率。
附图说明
图1是实施例1的结构示意图；
图2是实施例1中低压电解臭氧发生器的结构示意图；
图3是实施例2中氢气处理系统的结构示意图；
图4是实施例1中冷却系统的结构示意图；
图5是实施例1中控制系统的电路图。
附图标记：1、给水泵；11、阳极出水管道；12、排水导气管；13、溢流管道；14、导流管；15、单向阀；16、氢气出口；2、电解发生器；21、臭氧出口；3、循环泵；31、循环管道；41、空气进入管道；42、处理室；43、催化层；431、氧化铝载体；432、通气孔；433、催化颗粒；44、排气口；45、排水口；46、风机；51、蛇形管；52、冷却液箱；53、动力泵；6、射流器；61、射流管道；7、水箱；71、高氧水出口管道；72、控制阀；73、进水管；8、环流泵。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1：一种高氧水制备系统，如图1，包括低压电解臭氧发生器、射流器6、水箱7，所述低压电解臭氧发生器的臭氧出口21与射流器6的进口连通，水箱7通过进水管73与射流器6的进口连通，所述射流器6的出口通过射流管道61与水箱7连通，进水管73上至少设置一环流泵8；所述水箱7上设置有高氧水出口管道71，所述高氧水出口管道71设置有控制阀72。
如图2，低压电解臭氧发生器包括给水泵1、纯水机、阳极水室、电解发生器2、设置有氢气出口16的阴极水室、纯水箱、给电解发生器2供电的电源、用于冷却纯水箱内纯水的冷却系统、用于控制给水泵1启停的控制系统。
如图2，给水泵1的出口与纯水机的进口连通，纯水机的出口与阳极水室的进口连通；阳极水室通过阳极出水管道11与电解发生器2连通；电源的正极、负极分别连接电解发生器2的阳极和阴极；阴极水室通过排水导气管12与电解发生器2的氢气发生腔连通；阴极水室通过一溢流管道13与纯水箱的进水口连接，纯水箱内的出水口通过循环管道31与阳极水室连接，循环管道31上设置有循环泵3。阳极水室和阴极水室通过导流管14连通，所述导流管14连通阳极水室和阴极水室的底部，导流管14上设置一自阳极水室向阴极水室单向导通的单向阀15。
如图2，阴极水室上方开始一氢气出口16，电解发生器2的臭氧发生腔开设一臭氧出口21。
如图4，冷却系统包括位于纯水箱内的蛇形管51、与蛇形管51进口和出口连通的冷却液箱52、设置在蛇形管51上的动力泵53。
如图5，控制系统包括：包括纯水箱、上液位传感器、下液位传感器、第一继电器K1、第二继电器K2和第三继电器K3。
上液位传感器，设于纯水箱中，并于纯水箱中的纯水达到上限时输出上液位信号；下液位传感器，设于纯水箱中且位于上液位传感器的下方，并于纯水箱中的纯水达到下限时输出下液位信号。
第一继电器K1的常开触点K1-1串接在给水泵1的供电回路上，第一继电器K1的线圈串接在市电上取电。值得说明的是，第一继电器K1采用交流继电器。
其中，在市电上耦接有降压变压器，降压变压器的一次侧连接在市电上，降压变压器的二次侧连接有整流桥UR，降压变压器用于将220V的交流电转换为12V的交流电，通过整流桥UR提供12V的直流电，在整流桥UR的输出端上连接有滤波电容C1，第二继电器K2的线圈连接在整流桥UR的两端，第二继电器K2的常开触点K2-1串接在第一继电器K1线圈的供电回路上，其中，第二继电器K2的线圈上耦接有可控硅VT，可控硅VT采用单向可控硅，该可控硅VT的受控端耦接于下液位传感器13，并响应于下液位信号控制第二继电器K2的线圈得电，第二继电器K2的常开触点K2-1闭合，控制第一继电器K1的线圈得电，从而第一继电器K1的常开触点K1-1闭合，给水泵1得电启动。
值得说明的是，第二继电器K2的另一个常开触点K2-2串接在提示灯H1的供电回路上，在第二继电器K2的线圈得电时，其另一个常开触点K2-2闭合以使得提示灯H1发光。
第三继电器K3的常闭触点K3-1串接在第二继电器K2线圈的供电回路上，第三继电器K3的线圈并联连接在第二继电器K2的线圈上，其中，第三继电器K3的线圈耦接于上液位传感器12并响应于上液位信号控制其常闭触点K3-1断开，第二继电器K2的线圈失电，第二继电器K2的常开触点K2-1断开，使得第一继电器K1的线圈失电，从而第一继电器K1的常开触点K1-1断开，以使得给水泵1失电停止运行。
工作过程：低压电解臭氧发生器中，给水泵1启动，原水通过纯水机变成纯水；纯水一方面经过阳极水室、阳极出水管道11、电解发生器2、排水导气管12进入阴极水室；另一方面纯水经过导流管14、阴极水室进入电解发生器2；通过两路进水给电解发生器2供水，当阴极水室水位升高，纯水通过溢流管道13进入纯水箱，在纯水箱经过冷却后，通过循环泵3将纯水导入阳极水室，循环泵3每隔一定时间开启一次，保证纯水在纯水箱内有足够的时间冷却；当纯水箱水位过高时，控制给水泵1停止工作；由于电解一直消耗纯水，当纯水箱水位过低时，控制给水泵1工作。
上述低压电解臭氧发生器产生的臭氧进入射流器61、水箱7内的水进入射流器61，通过射流器61混合后进入水箱7，并通过环流泵8进行循环，需要取用时，打开控制阀72。
实施例2：一种高氧水制备系统，与实施例1的区别在于，阴极水室的氢气出口16连接有氢气处理系统。如图3，氢气处理系统包括空气进入管道41、连接在空气进入管道41一端的处理室42、位于处理室42内的催化层43，所述氢气出口16与空气进入管道41连通；处理室42顶部设置一排气口44，所述处理室42底部设置一排水口45，排水口45与纯水机的进水口连接；在氢气出口16和排气口44处各设置一个风机46。。催化层43包括氧化铝载体431，其呈一长方体状，氧化铝载体431上开设通气孔432，催化颗粒433粘附在通气孔432内壁上；催化颗粒433包括由钯制成的内核和包裹在内核外由铂制成的外壳，氧化铝载体431的体积与催化颗粒433的总体积之比为80:1。
实施例3；一种高氧水制备系统，与实施例2的区别在于：氧化铝载体431的体积与催化颗粒433的总体积之比为100:1。
实施例4；一种高氧水制备系统，与实施例2的区别在于：氧化铝载体431的体积与催化颗粒433的总体积之比为118:1。
实施例5：一种高氧水制备系统，与实施例2的区别在于：氧化铝载体431的体积与催化颗粒433的总体积之比为73:1。
实施例6：一种高氧水制备系统，与实施例2的区别在于：氧化铝载体431的体积与催化颗粒433的总体积之比为60:1。
实施例7：一种高氧水制备系统，与实施例2的区别在于：氧化铝载体431的体积与催化颗粒433的总体积之比为45:1。
实施例8：一种高氧水制备系统，与实施例2的区别在于：氧化铝载体431的体积与催化颗粒433的总体积之比为130:1。
实施例9：一种高氧水制备系统，与实施例2的区别在于：氧化铝载体431的体积与催化颗粒433的总体积之比为145:1。
实施例10：一种高氧水制备系统，与实施例2的区别在于：催化颗粒433由钯和铂均匀混合后制成球状颗粒。
实施例11：一种高氧水制备系统，与实施例2的区别在于：催化颗粒433包括由铂制成的内核和包裹在内核外由钯制成的外壳。
从上述表格看出，实施例2的催化效果最佳。
Claims (10)
1.一种高氧水制备系统，包括低压电解臭氧发生器、射流器(6)、水箱(7)，所述低压电解臭氧发生器的臭氧出口(21)与射流器(6)的进口连通，所述水箱(7)通过进水管(73)与射流器(6)的进口连通，所述射流器(6)的出口通过射流管道(61)与水箱(7)连通，所述射流管道(61)和进水管(73)上至少设置一环流泵(8)；所述水箱(7)上设置有高氧水出口管道(71)，所述高氧水出口管道(71)设置有控制阀(72),其特征在于：所述低压电解臭氧发生器包括给水泵(1)、纯水机、阳极水室、设置有氢气出口(16)的阴极水室、纯水箱(7)、电解发生器(2)、电源；所述给水泵(1)的出口与纯水机的进口连通，所述纯水机的出口与阳极水室的进口连通；所述电源的正极、负极分别连接电解发生器(2)的阳极和阴极，所述阳极水室通过阳极出水管道(11)与电解发生器(2)连通；所述阴极水室通过排水导气管(12)与电解发生器(2)的氢气发生腔连通；所述电解发生器(2)的臭氧发生腔开设一臭氧出口(21)；所述阴极水室通过一溢流管道(13)与纯水箱(7)的进水口连接，所述纯水箱(7)内的出水口通过循环管道(31)与阳极水室连接，所述循环管道(31)上设置有循环泵(3)，所述纯水箱(7)内设置有冷却系统。
2.根据权利要求1所述的高氧水制备系统，其特征是：所述阳极水室和阴极水室通过导流管(14)连通，所述导流管(14)连通阳极水室和阴极水室的底部。
3.根据权利要求2所述的高氧水制备系统，其特征是：所述导流管(14)上设置一自阳极水室向阴极水室单向导通的单向阀(15)。
4.根据权利要求1所述的高氧水制备系统，其特征是：还包括用于控制给水泵(1)启停的控制系统，所述控制系统包括：
上液位传感器，设于纯水箱(7)中，并于纯水箱(7)中的纯水达到上限时输出上液位信号；
下液位传感器，设于纯水箱(7)中且位于上液位传感器的下方，并于纯水箱(7)中的纯水达到下限时输出下液位信号；
第一继电器，其常开触点串接在给水泵(1)的供电回路上；
第二继电器，其常开触点串接在第一继电器线圈的供电回路上，其线圈上耦接有单向可控硅，该单向可控硅的受控端耦接于下液位传感器并响应于下液位信号控制第二继电器的线圈得电以使得给水泵(1)启动；
第三继电器，其常闭触点串接在第二继电器线圈的供电回路上，其线圈耦接于上液位传感器并响应于上液位信号控制其常闭触点断开以使得给水泵(1)关闭。
5.根据权利要求1所述的高氧水制备系统，其特征是：阴极水室的氢气出口(16)连接有氢气处理系统，所述氢气处理系统包括空气进入管道(41)、连接在空气进入管道(41)一端的处理室(42)、位于处理室(42)内的催化层(43)，所述氢气出口(16)与空气进入管道(41)连通；所述处理室(42)顶部设置一排气口(44)，所述处理室(42)底部设置一排水口(45)。
6.根据权利要求5所述的高氧水制备系统，其特征是：所述排水口(45)与纯水机的进水口连接。
7.根据权利要求5所述的高氧水制备系统，其特征是：所述催化层(43)包括氧化铝载体(431)、粘附在氧化铝载体(431)上的催化颗粒(433)，所述催化颗粒(433)至少含有铂或钯其中一种成分。
8.根据权利要求7所述的高氧水制备系统，其特征是：所述催化颗粒(433)包括由钯制成的内核和包裹在内核外由铂制成的外壳。
9.根据权利要求8所述的高氧水制备系统，其特征是：氧化铝载体(431)的体积与催化颗粒(433)的总体积之比为80-120:1。
10.根据权利要求1所述的高氧水制备系统，其特征是：所述冷却系统包括位于纯水箱(7)内的蛇形管(51)、与蛇形管(51)进口和出口连通的冷却液箱(52)、设置在蛇形管(51)上的动力泵(53)。
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