RU2567321C2

RU2567321C2 - Regenerated water manufacturing device

Info

Publication number: RU2567321C2
Application number: RU2014113267/05A
Authority: RU
Inventors: Хиун Сук КВАК; Йоунг Чул КО; Йоунг Ук ЙУН; Тае Гиу КИМ; Чан Бае ЛИМ
Original assignee: Самсунг Электроникс Ко., Лтд.
Priority date: 2011-10-05
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2015-11-10
Also published as: KR101987645B1; AU2012319378A1; CA2850463A1; KR20130037156A; AU2012319378A8; BR112014007931A2; AU2012319378B2; RU2014113267A; BR112014007931B1; CA2850463C

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: invention relates to regenerated water manufacturing devices. A regenerated water manufacturing device includes an electrolyte bath in which there is a cathode chamber provided with a cathode, an anode chamber provided with an anode, and an intermediate chamber located between the cathode chamber and the anode chamber. The cathode chamber and the intermediate chamber are provided with an inlet hole through which water is supplied and an outlet hole through which water is removed. A cation-exchange membrane is located between the cathode chamber and the intermediate chamber. In the intermediate chamber there is cation-exchange resin from which hydrogen ions are separated during a reaction of cation-exchange resin with water; with that, the cation-exchange membrane located between the cathode chamber and the intermediate chamber and cation-exchange resin contact each other; and cation-exchange resin, the cation-exchange membrane located between the intermediate chamber and the anode chamber and an anode contact each other.

EFFECT: obtaining water that preserves pH in a neutral range and has excellent reducing ability.

14 cl, 13 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к устройству для производства восстанавливающей воды. Более конкретно, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к устройству для производства восстанавливающей воды с исключительной восстановительной способностью.Embodiments of the present invention relate to a device for producing reducing water. More specifically, embodiments of the present invention relate to an apparatus for producing reducing water with exceptional reducing ability.

Уровень техникиState of the art

В соответствии с расширением рынка, отражающим экономический рост, воду получают множеством способов. Например, обычным способом воду получают из источников или кипятят водопроводную воду; однако в последние годы используют очищенную воду, в том числе, используют бытовые щелочно-ионные водоочистители, которые применяют для усиления целебных свойств воды с целью укрепления слабого здоровья или устранения болезненности организма.According to market expansion reflecting economic growth, water is produced in a variety of ways. For example, in the usual way, water is obtained from sources or tap water is boiled; however, in recent years, purified water has been used, including the use of household alkaline-ion water purifiers, which are used to enhance the healing properties of water in order to strengthen poor health or eliminate soreness of the body.

Одним из типов водоочистителей является обратноосмотический (reverse osmosis - RO) водоочиститель, который способен удалять от 70 до 90% мутности, бактерий, вирусов, органических соединений, сельскохозяйственных химикатов, тяжелых металлов, побочных продуктов дезинфекции, неорганических ионов и т.п., присутствующих в воде, и производить чистую, пригодную для питья воду с нейтральным диапазоном рН (рН от 5,8 до 8,5). С этой целью водоочиститель такого типа снабжен, обычно, 3-5 фильтрами, установленными внутри него, очищенная вода хранится в резервуаре для воды; может быть получена либо холодная, либо горячая вода - по выбору в зависимости от потребности.One type of water purifier is a reverse osmosis (RO) water purifier that can remove from 70 to 90% of turbidity, bacteria, viruses, organic compounds, agricultural chemicals, heavy metals, disinfection by-products, inorganic ions, etc. present in water, and produce clean, potable water with a neutral pH range (pH 5.8 to 8.5). For this purpose, a water purifier of this type is usually equipped with 3-5 filters installed inside it, purified water is stored in a water tank; either cold or hot water can be obtained - optionally depending on need.

Однако, вода, полученная при помощи водоочистителя, выполняет только основную функцию - утоления потребности человеческого организм в воде для поддержания жизни, и характеризуется окислительной способностью, больше или равной окислительной способности водопроводной воды, в выражении через индекс здоровья в виде окислительно-восстановительного потенциала (oxidation-reduction potential - ORP) воды.However, the water obtained with the help of a water purifier performs only the main function of satisfying the human body's need for water in order to sustain life, and is characterized by the oxidizing ability greater than or equal to the oxidizing ability of tap water, expressed in terms of the health index as oxidation-reduction potential -reduction potential - ORP) of water.

Для преодоления недостатков водоочистителей и расширения их функциональных возможностей создан щелочно-ионный водоочиститель. Щелочно-ионный водоочиститель представляет собой медицинский прибор, предназначенный для производства воды с рН=8,5 или более, которая обеспечивает ослабление четырех желудочно-кишечных симптомов (хронической диареи, диспепсии, желудочно-кишечной гетероферментации и повышенной кислотности желудочного сока), и одобрен к применению Корейским управлением по контролю за продуктами и лекарствами. В области медицины клинические испытания показали, что щелочно-ионный водоочиститель является эффективным при лечении различных заболеваний, таких как желудочно-кишечные заболевания, сосудистые заболевания, диабет и атопический дерматит. В последнее время в академических изданиях и научных статьях сообщается, что основной эффект связан с восстановительной способностью воды.To overcome the disadvantages of water purifiers and expand their functionality, an alkaline-ion water purifier was created. An alkaline-ion water purifier is a medical device designed to produce water with pH = 8.5 or more, which provides the relief of four gastrointestinal symptoms (chronic diarrhea, dyspepsia, gastrointestinal heterofermentation and increased acidity of gastric juice), and is approved for application by the Korea Food and Drug Administration. In the field of medicine, clinical trials have shown that alkaline-ion water purifier is effective in the treatment of various diseases, such as gastrointestinal diseases, vascular diseases, diabetes and atopic dermatitis. Recently, in academic journals and scientific articles it is reported that the main effect is associated with the restoration ability of water.

Однако вода в щелочно-ионном водоочистителе должна содержать достаточное количество ионов, поскольку растворенные в воде ионы выполняют функцию электролитов, и в ходе обычного электролиза образуется щелочно-ионная вода. Для поддержания количества ионов фильтр должен быть не обратноосмотическим (RO), а ультрафильтрационным (ultra-filtration - UF), удовлетворяющим общим требованиям очистки воды. Кроме того, когда напряжение и силу тока, прикладываемые в ходе электролиза, увеличивают с целью повышения восстановительной способности щелочно-ионной воды, рН воды увеличивается. Производимая таким образом щелочно-ионная вода при использовании в качестве питьевой воды является неустойчивой.However, the water in the alkaline-ion water purifier must contain a sufficient amount of ions, since the ions dissolved in the water act as electrolytes, and alkaline-ion water forms during ordinary electrolysis. To maintain the amount of ions, the filter should not be reverse osmosis (RO), but ultrafiltration (UF), satisfying the general requirements of water purification. In addition, when the voltage and current applied during electrolysis are increased in order to increase the reducing ability of alkaline ion water, the pH of the water increases. The alkaline-ion water produced in this way, when used as drinking water, is unstable.

Описание изобретенияDescription of the invention

Техническая задачаTechnical challenge

Таким образом, одним из аспектов настоящего изобретения является обеспечение устройства для производства восстанавливающей воды, которая сохраняет рН в нейтральном диапазоне и обладает исключительной восстановительной способностью.Thus, one aspect of the present invention is the provision of a device for the production of reducing water, which keeps the pH in the neutral range and has exceptional reducing ability.

Кроме того, другим аспектом настоящего изобретения является обеспечение устройства для производства восстанавливающей воды, в котором увеличен срок службы катионообменной смолы, используемой в устройстве для производства восстанавливающей воды.In addition, another aspect of the present invention is the provision of a device for the production of reducing water, which increases the life of the cation exchange resin used in the device for the production of reducing water.

Дополнительные аспекты изобретения будут изложены отчасти в последующем описании, а отчасти станут понятны из этого описания, или могут быть выявлены при практическом воплощении настоящего изобретения.Additional aspects of the invention will be set forth in part in the following description, and in part will be apparent from this description, or may be learned by practice of the present invention.

Решение поставленной задачиThe solution to the problem

В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения устройство для производства восстанавливающей воды включает электролитическую ванну, в которой имеется катодная камера, снабженная катодом, анодная камера, снабженная анодом, и промежуточная камера, расположенная между катодной камерой и анодной камерой, при этом, катодная камера и промежуточная камера снабжены входным отверстием, через которое подают воду, и выходным отверстием, через которое воду отводят, катионообменная мембрана расположена между катодной камерой и промежуточной камерой, в промежуточной камере имеется катионообменная смола, от которой отделяются ионы водорода в ходе реакции катионообменной смолы с водой.In accordance with one aspect of the present invention, a device for producing reducing water comprises an electrolytic bath in which there is a cathode chamber provided with a cathode, an anode chamber provided with an anode, and an intermediate chamber located between the cathode chamber and the anode chamber, wherein the cathode chamber and the intermediate chamber is provided with an inlet through which water is supplied and an outlet through which water is withdrawn, a cation exchange membrane is located between the cathode chamber and the intermediate internal chamber, in the intermediate chamber has a cation exchange resin, from which separated hydrogen ions in the cation exchange reaction of the resin with water.

Данное устройство может дополнительно включать побудитель циркуляции, предназначенный для подачи воды в промежуточную камеру и для подачи воды, прошедшей через катионообменную смолу, снова в промежуточную камеру.This device may further include a circulation agent for supplying water to the intermediate chamber and for supplying water passing through the cation exchange resin again to the intermediate chamber.

Этот побудитель циркуляции может включать: резервуар для воды, предназначенный для хранения воды, подаваемой в промежуточную камеру; канал для создания водотока, обеспечивающего циркуляцию воды, имеющейся в резервуаре для воды, между промежуточной камерой и резервуаром для воды; насос, для обеспечения циркуляции воды, имеющейся в резервуаре для воды, между промежуточной камерой и резервуаром для воды.This circulation aid may include: a water tank for storing water supplied to the intermediate chamber; a channel for creating a watercourse that circulates the water available in the water tank between the intermediate chamber and the water tank; a pump for circulating the water available in the water tank between the intermediate chamber and the water tank.

В резервуаре для воды может быть установлен датчик уровня воды, предназначенный для указания уровня воды в резервуаре для воды.A water level sensor can be installed in the water tank to indicate the water level in the water tank.

Резервуар для воды может быть снабжен выходным отверстием, через которое воду, хранящуюся в резервуаре для воды, выводят из него.The water tank may be provided with an outlet through which water stored in the water tank is removed from it.

Данное устройство может быть снабжено устройством охлаждения с целью снижения температуры воды, подаваемой в промежуточную камеру побудителем циркуляции.This device can be equipped with a cooling device in order to reduce the temperature of the water supplied to the intermediate chamber by a circulation activator.

Устройство охлаждения может включать вентилятор или охладитель, основанный на использовании термоэлектрического полупроводника или хладагента.The cooling device may include a fan or cooler based on the use of a thermoelectric semiconductor or refrigerant.

Побудитель циркуляции может включать канал для создания водотока, обеспечивающего подачу воды, прошедшей через промежуточную камеру, снова в промежуточную камеру; насос, для обеспечения циркуляции воды, поданной в промежуточную камеру, по данному каналу; и клапан для регуляции расхода воды, подаваемой в промежуточную камеру.The circulation aid may include a channel for creating a watercourse supplying water passing through the intermediate chamber again to the intermediate chamber; a pump for circulating water supplied to the intermediate chamber through this channel; and a valve for regulating the flow rate of water supplied to the intermediate chamber.

Данное устройство может дополнительно включать обратноосмотический (RO) фильтр, предназначенный для очистки воды, подаваемой в электролитическую ванну или в побудитель циркуляции.This device may further include a reverse osmosis (RO) filter designed to purify the water supplied to the electrolytic bath or to the circulator.

Данное устройство может дополнительно включать клапан для регуляции расхода воды так, чтобы вода, подаваемая после RO фильтра, поступала в катодную камеру или побудитель циркуляции.This device may further include a valve for regulating the flow of water so that the water supplied after the RO filter enters the cathode chamber or circulator.

Данное устройство может дополнительно включать катионообменную мембрану, расположенную между анодной камерой и промежуточной камерой.This device may further include a cation exchange membrane located between the anode chamber and the intermediate chamber.

Катод, катионообменная мембрана, расположенная между катодной камерой и промежуточной камерой, и катионообменная смола могут контактировать друг с другом; катионообменная смола, катионообменная мембрана, расположенная между промежуточной камерой и анодной камерой, и анод могут контактировать друг с другом.The cathode, the cation exchange membrane located between the cathode chamber and the intermediate chamber, and the cation exchange resin can be in contact with each other; a cation exchange resin, a cation exchange membrane located between the intermediate chamber and the anode chamber, and the anode can be in contact with each other.

Кроме того, катод и анод могут быть снабжены отверстиями, через которые проходит вода.In addition, the cathode and anode can be provided with holes through which water passes.

Кроме того, катод и анод могут иметь сетчатую структуру.In addition, the cathode and anode may have a mesh structure.

Катионообменная смола может быть регенерирована путем переключения катода и анода.The cation exchange resin can be regenerated by switching the cathode and anode.

Кроме того, данное устройство может дополнительно включать источник энергии для подачи напряжения на электролитическую ванну.In addition, this device may further include an energy source for supplying voltage to the electrolytic bath.

Данное устройство может дополнительно включать фильтр из катионообменной смолы, через который проходит вода, подаваемая в промежуточную камеру.This device may further include a cation exchange resin filter through which water is supplied to the intermediate chamber.

Фильтр из катионообменной смолы может дополнительно включать катионообменную смолу, от которой отделяются ионы водорода в ходе реакции катионообменной смолы с водой.The cation exchange resin filter may further include a cation exchange resin, from which hydrogen ions are separated during the reaction of the cation exchange resin with water.

Устройство может дополнительно включать RO фильтр, предназначенный для очистки воды, подаваемой на фильтр из катионообменной смолы или в катодную камеру.The device may further include an RO filter for purifying water supplied to the filter from the cation exchange resin or into the cathode chamber.

Устройство может дополнительно включать отводной канал, предназначенный для подачи воды, очищенной на RO фильтре, на фильтр из катионообменной смолы и в катодную камеру электролитической ванны.The device may further include a drain channel for supplying water purified on an RO filter to a cation exchange resin filter and to the cathode chamber of the electrolytic bath.

Фильтр из катионообменной смолы может включать входное отверстие, через которое подают воду, прошедшую через RO фильтр; и выходное отверстие, через которое отводят воду, подаваемую в промежуточную камеру.The cation exchange resin filter may include an inlet through which water passing through the RO filter is supplied; and an outlet through which water is supplied to the intermediate chamber.

Фильтр из катионообменной смолы может быть размещен между RO фильтром и электролитической ванной так, чтобы вода проходила через фильтр из катионообменной смолы до того, как эта вода поступит в промежуточную камеру.The cation exchange resin filter can be placed between the RO filter and the electrolytic bath so that water passes through the cation exchange resin filter before this water enters the intermediate chamber.

Фильтр из катионообменной смолы может быть установлен с возможностью снятия в устройстве для производства восстанавливающей воды.The cation exchange resin filter can be installed with the possibility of removal in a device for the production of reducing water.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, устройство для производства восстанавливающей воды включает электролитическую ванну, в которой имеется катодная камера, снабженная катодом, анодная камера, снабженная анодом, и промежуточная камера, расположенная между катодной камерой и анодной камерой; фильтр из катионообменной смолы, через который пропускают воду, подаваемую в промежуточную камеру, при этом, катодная камера и промежуточная камера снабжены входным отверстием, через которое подают воду, и выходным отверстием, через которое воду отводят, катионообменная мембрана расположена между катодной камерой и промежуточной камерой.In accordance with another aspect of the present invention, a device for producing reducing water includes an electrolytic bath in which there is a cathode chamber provided with a cathode, an anode chamber provided with an anode, and an intermediate chamber located between the cathode chamber and the anode chamber; a cation exchange resin filter through which water supplied to the intermediate chamber is passed, wherein the cathode chamber and the intermediate chamber are provided with an inlet through which water is supplied and an outlet through which water is withdrawn, a cation exchange membrane is located between the cathode chamber and the intermediate chamber .

Устройство может дополнительно включать фильтр из катионообменной смолы, через который пропускают воду, подаваемую в промежуточную камеру.The device may further include a cation exchange resin filter through which water is supplied to the intermediate chamber.

Устройство может дополнительно включать катионообменную мембрану, расположенную между анодной камерой и промежуточной камерой.The device may further include a cation exchange membrane located between the anode chamber and the intermediate chamber.

Преимущества изобретенияAdvantages of the Invention

В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения, возможно производить восстанавливающую воду, которая обладает нейтральным рН и исключительной восстановительной способностью.In accordance with one aspect of the present invention, it is possible to produce reducing water that has a neutral pH and exceptional reducing ability.

Кроме того, возможно предотвратить распространение бактерий в катионообменной смоле в промежуточной камере при помощи фильтра из катионообменной смолы.In addition, it is possible to prevent the spread of bacteria in the cation exchange resin in the intermediate chamber by means of a cation exchange resin filter.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Эти и/или другие аспекты изобретения станут очевидны и более понятны из нижеследующего описания вариантов осуществления изобретения, рассматриваемого в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых:These and / or other aspects of the invention will become apparent and more apparent from the following description of embodiments of the invention, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:

Фиг. 1 представляет собой схему, на которой показан движущий механизм традиционного щелочно-ионного водоочистителя;FIG. 1 is a diagram showing the driving mechanism of a conventional alkaline-ion water purifier;

Фиг. 2 и 3 представляют собой схемы, на которых показан движущий механизм устройства для производства восстанавливающей воды в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;FIG. 2 and 3 are diagrams showing the driving mechanism of a device for producing reducing water in accordance with one embodiment of the present invention;

На фиг. 4 показан фильтр из катионообменной смолы в устройстве для производства восстанавливающей воды, показанного на фиг. 2 и 3;In FIG. 4 shows a cation exchange resin filter in the reducing water production apparatus shown in FIG. 2 and 3;

Фиг. 5 представляет собой схему, на которой показан движущий механизм устройства для производства восстанавливающей воды в соответствии с модифицированным вариантом осуществления варианта, показанного на фиг. 2 и 3;FIG. 5 is a diagram showing the driving mechanism of a device for producing reducing water in accordance with a modified embodiment of the embodiment shown in FIG. 2 and 3;

Фиг. 6а и 6b представляют собой схемы, на которых показан движущий механизм устройства для производства восстанавливающей воды в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;FIG. 6a and 6b are diagrams showing the driving mechanism of a reducing water production apparatus in accordance with another embodiment of the present invention;

Фиг. 7 представляет собой схему, поясняющую функцию катионообменной смолы, которой заполнена промежуточная камера на фиг. 6;FIG. 7 is a diagram explaining the function of the cation exchange resin with which the intermediate chamber of FIG. 6;

На фиг. 8 представлен график рН и ORP свойств восстанавливающей воды, производимой в катодной камере в результате электролиза с использованием традиционного щелочно-ионного водоочистителя и устройства для производства восстанавливающей воды, соответствующего варианту осуществления изобретения, показанному на фиг. 2 или фиг. 6;In FIG. 8 is a graph of pH and ORP properties of reducing water produced in a cathode chamber by electrolysis using a conventional alkaline-ion water purifier and a reducing water producing apparatus according to the embodiment of the invention shown in FIG. 2 or FIG. 6;

Фиг. 9 представляет собой схему, на которой показан движущий механизм устройства для производства восстанавливающей воды, включающего побудитель циркуляции, в соответствии с модифицированным вариантом осуществления варианта, показанного на фиг. 6;FIG. 9 is a diagram showing the driving mechanism of a device for producing reducing water, including a circulation agent, in accordance with a modified embodiment of the embodiment shown in FIG. 6;

Фиг. 10 представляет собой схему, на которой показан движущий механизм устройства для производства восстанавливающей воды, включающего устройство охлаждения, в соответствии с модифицированным вариантом осуществления варианта, показанного на фиг. 6;FIG. 10 is a diagram showing the driving mechanism of a device for producing reducing water, including a cooling device, in accordance with a modified embodiment of the embodiment shown in FIG. 6;

На фиг. 11а и 11b представлены график рН и ORP свойств восстанавливающей воды, производимой в катодной камере, до и после переключения электродов в устройстве для производства восстанавливающей воды, поясняемом фиг. 6а и 6b;In FIG. 11a and 11b are a graph of the pH and ORP properties of the reducing water produced in the cathode chamber before and after switching the electrodes in the reducing water producing device illustrated in FIG. 6a and 6b;

На фиг. 12а и 12b показана форма электродов, используемых в устройстве для производства восстанавливающей воды; иIn FIG. 12a and 12b show the shape of the electrodes used in the apparatus for producing reducing water; and

На фиг. 13 показана конфигурация катионообменной смолы, катионообменной мембраны и электродов в устройстве для производства восстанавливающей воды в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.In FIG. 13 shows a configuration of a cation exchange resin, a cation exchange membrane and electrodes in a reducing water production apparatus in accordance with embodiments of the present invention.

Лучший вариант осуществления изобретенияThe best embodiment of the invention

Далее предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи.Further preferred embodiments of the present invention are described with reference to the accompanying drawings.

Во-первых, будет описан щелочно-ионный водоочиститель.First, an alkaline ion water purifier will be described.

Фиг. 1 представляет собой схему, на которой показан движущий механизм традиционного щелочно-ионного водоочистителя.FIG. 1 is a diagram showing the driving mechanism of a conventional alkaline-ion water purifier.

Щелочно-ионный водоочиститель включает UF фильтр 11 и электролитическую ванну 12, электролитическая ванна 12 включает катод 13, анод 14 и ионообменную мембрану 16, расположенную между катодом 13 и анодом 14.The alkaline-ion water purifier includes a UF filter 11 and an electrolytic bath 12, the electrolytic bath 12 includes a cathode 13, an anode 14 and an ion-exchange membrane 16 located between the cathode 13 and the anode 14.

Вода проходит сквозь UF фильтр 11. В результате из нее удаляются невидимые микроорганизмы размером от 0,01 мкм и более, такие как вирусы, бактерии в форме частиц и водорослевые споры, тогда как ионы и тонкодисперсные компоненты размером менее 0,01 мкм проходят насквозь. Полученную таким образом очищенную воду подают в электролитическую ванну 12, к которой подводят заданную электроэнергию с целью разложения воды. Электролиз воды, происходящий на обоих электродах 13 и 14, описывается следующей реакционной схемой 1.Water passes through the UF filter 11. As a result, invisible microorganisms of a size of 0.01 μm or more, such as viruses, particulate bacteria and algal spores, are removed from it, while ions and finely divided components smaller than 0.01 μm pass through. The purified water thus obtained is fed into an electrolytic bath 12, to which a predetermined electric power is supplied in order to decompose the water. The electrolysis of water occurring at both electrodes 13 and 14 is described by the following reaction scheme 1.

[Реакционная схема 1][Reaction scheme 1]

Катод (- электрод): 2Н₂О+2е^-→Н₂+2ОН^-, Е⁰=-0,828 ВCathode (- electrode): 2Н ₂ О + 2е ^- → Н ₂ + 2ОН ^- , Е ⁰ = -0.828 V

Анод (+ электрод): 4Н⁺+О₂+4е^-→2Н₂О, Е⁰=+1,229 ВAnode (+ electrode): 4Н ⁺ + О ₂ + 4е ^- → 2Н ₂ О, Е ⁰ = + 1,229 V

В этом случае, рассматривая окислительно-восстановительный потенциал (ORP; электродвижущая сила относительно стандартного водородного электрода) воды, производимой на катоде 13, электродвижущая сила стандартного водородного электрода может быть описана нижеследующим уравнением 1 при допущении, что только ОН^- и Н₂ присутствуют в воде в избытке:In this case, considering the redox potential (ORP; electromotive force relative to the standard hydrogen electrode) of the water produced at cathode 13, the electromotive force of the standard hydrogen electrode can be described by the following equation 1 under the assumption that only OH ^- and H ₂ are present in water in excess:

[Уравнение 1][Equation 1]

Математическая формула 1Mathematical formula 1

Е=828-(_log(_)),E = 828 - (_ log (_)),

где n означает количество участвующих в реакции электронов, Н_{2-стандартный водородный электрод} и Н_2-катод означает концентрацию Н₂ (моль/л) для стандартного водородного электрода и концентрацию Н₂ (моль/л) для катода, соответственно, ОН^- означает концентрацию ОН^- (моль/л).where n denotes the number of participating in electron reaction, H _{2 standard hydrogen electrode,} and H _{2 cathode} is the concentration of H ₂ (mol / l) for the standard hydrogen electrode and the concentration of H ₂ (mol / l) for the cathode, respectively, OH ^- means OH concentration ^- (mol / L).

По уравнению 1 самопроизвольная реакции идет до тех пор, пока Е=Е⁺-Е^- не снижается до 0 мВ с положительной величины мВ. Окислительно-восстановительный потенциал имеет отрицательную (-) величину, когда электроны перемещаются от рабочего электрода к стандартному водородному электроду. В этом случае вода, в которой находится рабочий электрод, обладает восстановительной способностью. Когда электроны перемещаются от стандартного водородного электрода к рабочему электроду, величина окислительно-восстановительного потенциала положительна (+), и рабочий раствор обладает окислительной способностью.According to equation 1, a spontaneous reaction proceeds until E = E ⁺ -E ^- decreases to 0 mV from a positive value of mV. The redox potential is negative (-) when the electrons move from the working electrode to the standard hydrogen electrode. In this case, the water in which the working electrode is located has a reducing ability. When electrons move from a standard hydrogen electrode to a working electrode, the value of the redox potential is positive (+), and the working solution has oxidizing ability.

Как видно из Реакционной схемы 1, когда напряжение Е=Е⁺-Е^-=1,229-(-0,828)=2,058 В приложено к обоим электродам, из подаваемой воды на катоде образуется газообразный водород (Н₂) и гидроксил-ионы (ОН^-), и вода становится щелочной. В соответствии с Уравнением 1, величина ORP уменьшается, и может иметь отрицательную (-) величину. На аноде из воды образуется газообразный кислород (О₂) и ионы водорода (Н⁺), и вода становится кислой. В соответствии с Уравнением 1, ORP имеет положительную (+) величину.As can be seen from Reaction Scheme 1, when the voltage E = E ⁺ -E ^- = 1.229 - (- 0.828) = 2.058 V is applied to both electrodes, hydrogen gas (H ₂ ) and hydroxyl ions (OH ^- ), and the water becomes alkaline. In accordance with Equation 1, the ORP value is reduced, and may have a negative (-) value. At the anode, gaseous oxygen (O ₂ ) and hydrogen ions (H ⁺ ) are formed from the water, and the water becomes acidic. In accordance with Equation 1, ORP has a positive (+) value.

В обычных щелочно-ионных водоочистителях, по мере увеличения прикладываемого напряжения, щелочность растет, также увеличивается рН и восстановительная способность восстанавливающей воды. Например, щелочно-ионный водоочиститель, одобренный к применению Корейским управлением по контролю за продуктами и лекарствами, ограничен 2 классом медицинских приборов с диапазоном рН от 8,5 до 10. По этой причине ORP при рН=10 равен -85 мВ. Когда прикладываемое напряжение дополнительно увеличивают с целью повышения восстановительной способности, увеличивается количество образующихся ОН^- и пропорционально - количество образующегося газообразного Н₂, что отражено Реакционной схемой 1. По этой причине увеличивается рН и, в результате, производимая вода становится непригодной для питья. Следовательно, восстановительная способность восстанавливающей воды, которая может быть произведена при помощи щелочно-ионного водоочистителя, имеет ограничение по увеличению рН, таким образом, ограничено достижение ее максимальной величины.In conventional alkaline-ion water purifiers, as the applied voltage increases, the alkalinity increases, the pH and the reducing ability of the reducing water also increase. For example, an alkaline-ion water purifier approved by the Korean Food and Drug Administration is limited to class 2 medical devices with a pH range of 8.5 to 10. For this reason, ORP at pH = 10 is -85 mV. When the applied voltage is additionally increased in order to increase the reducing ability, the amount of OH formed ^- and proportionally - the amount of gaseous Н ₂ generated increases, which is reflected in Reaction Scheme 1. For this reason, the pH increases and, as a result, the produced water becomes unfit for drinking. Therefore, the reducing ability of reducing water, which can be produced using an alkaline-ion water purifier, has a limitation in increasing pH, thus limiting its maximum value.

Кроме того, выпускаемые серийно водоочистители с RO фильтром выполняют основную водоочистительную функцию - удаление свободного остаточного хлора, хроматичности, мутности, хлороформа, микроорганизмов и бактерий, присутствующих в воде, а также особую водоочистительную функцию - удаление органических соединений, сельскохозяйственных химикатов, тяжелых металлов и неорганических ионов с целью получения чистой воды, не содержащей этих компонентов. Очищенная вода характеризуется средней электропроводностью от 5 до 15 мкСм/см, что составляет от 1/15 до 1/40 средней электропроводности обычной водопроводной воды (от, примерно, 200 до, примерно, 220 мкСм/см).In addition, commercially available water purifiers with an RO filter perform the main water purification function - the removal of free residual chlorine, chromaticity, turbidity, chloroform, microorganisms and bacteria present in the water, as well as a special water purification function - the removal of organic compounds, agricultural chemicals, heavy metals and inorganic ions in order to obtain pure water that does not contain these components. The purified water is characterized by an average conductivity of 5 to 15 μS / cm, which is from 1/15 to 1/40 of the average conductivity of ordinary tap water (from about 200 to about 220 μS / cm).

Для осуществления электролиза воды с той же степенью чистоты, что и содержащая ионы вода, прошедшая сквозь UF фильтр, необходимо приложить энергию от 400 до 500 В. То есть, конфигурация электролитической системы для чистой воды, прошедшей сквозь RO фильтр, в значительной мере практически нецелесообразна, поскольку эффективность электролиза резко снижается.To carry out electrolysis of water with the same degree of purity as ion-containing water passing through the UF filter, it is necessary to apply an energy of 400 to 500 V. That is, the configuration of the electrolytic system for pure water passing through the RO filter is practically impractical to a large extent since the efficiency of electrolysis is sharply reduced.

Устройство для производства восстанавливающей воды, соответствующее одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, позволяет решить проблемы, свойственные водоочистителю и щелочно-водному водоочистителю, и, тем самым, обеспечивает производство воды, обладающей непревзойденной восстановительной способностью и рН в нейтральном диапазоне.A device for the production of reducing water, corresponding to one of the embodiments of the present invention, allows to solve the problems inherent in a water purifier and an alkaline water purifier, and thereby ensures the production of water having unrivaled reducing ability and pH in the neutral range.

Фиг. 2 и 3 представляют собой схемы, на которых показан движущий механизм устройства для производства восстанавливающей воды в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, на фиг. 4 показан фильтр 40 из катионообменной смолы устройства для производства восстанавливающей воды, показанного на фиг. 2 и 3.FIG. 2 and 3 are diagrams showing the driving mechanism of a device for producing reducing water in accordance with one embodiment of the present invention, FIG. 4 shows a cation exchange resin filter 40 of the reducing water production apparatus shown in FIG. 2 and 3.

Согласно фиг. 2 устройство для производства восстанавливающей воды, соответствующее одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, включает электролитическую ванну 22, в которой имеется катодная камера 41, снабженная катодом 23, анодная камера 42, снабженная анодом 24, и промежуточная камера 43, находящаяся между катодной камерой 41 и анодной камерой 42, RO фильтр 21, предназначенный для очистки воды, подаваемой в электролитическую ванну 22, и фильтр 40 из катионообменной смолы, через который воду подают в промежуточную камеру 43 электролитической ванны 22.According to FIG. 2, a reducing water production apparatus according to an embodiment of the present invention includes an electrolytic bath 22 in which there is a cathode chamber 41 provided with a cathode 23, an anode chamber 42 provided with an anode 24, and an intermediate chamber 43 located between the cathode chamber 41 and an anode chamber 42, an RO filter 21 for purifying water supplied to the electrolytic bath 22, and a cation exchange resin filter 40 through which water is supplied to the intermediate chamber 43 of the electrolytic bath 22.

Устройство для производства восстанавливающей воды, соответствующее одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, заимствовало из преимуществ и недостатков только преимущества водоочистителя, обеспечивающего чистую воду, из которой удалены тяжелые металлы, органические соединения, а также неорганические ионы, и щелочно-ионного водоочистителя, обеспечивающего воду, обладающую восстановительной способностью и, одновременно, щелочностью с рН 8,5 или более, удовлетворяющую основным требованиям к уровню очистки, из которой удален свободный остаточный хлор, хроматичность, мутность и хлороформ, и, таким образом, обеспечивает получение чистой стабильной воды, обладающей рН в нейтральном диапазоне (рН от 5,8 до 8,5), а также непревзойденной восстановительной способностью, из которой удалены, микроорганизмы, бактерии, остаточный хлор, тяжелые металлы, органические соединения, сельскохозяйственные химикаты и т.п.A device for the production of reducing water, corresponding to one embodiment of the present invention, borrowed from the advantages and disadvantages only the advantages of a water purifier providing clean water, from which heavy metals, organic compounds, as well as inorganic ions, and an alkaline-ion water purifier are provided, possessing reducing ability and, at the same time, alkalinity with a pH of 8.5 or more, satisfying the basic requirements for the level of purification, from which alene is free residual chlorine, chromaticity, turbidity and chloroform, and, thus, provides clean stable water having a pH in the neutral range (pH from 5.8 to 8.5), as well as unsurpassed reducing ability, from which microorganisms are removed , bacteria, residual chlorine, heavy metals, organic compounds, agricultural chemicals, etc.

Электролитическая ванна 22 включает катодную камеру 41, снабженную катодом 23 для электролиза воды, анодную камеру 42, снабженную анодом 24, и промежуточную камеру 43, заполненную катионообменной смолой 26 и расположенную между катодной камерой 41 и анодной камерой 42.The electrolytic bath 22 includes a cathode chamber 41 provided with a cathode 23 for electrolysis of water, an anode chamber 42 provided with an anode 24, and an intermediate chamber 43 filled with cation exchange resin 26 and located between the cathode chamber 41 and the anode chamber 42.

Кроме того, между катодом 23 и катионообменной смолой 26 и между катионообменной смолой 26 и анодом 24 установлены катионообменные мембраны 25 и 25', соответственно; катод 23, катионообменная мембрана 25 и катионообменная смола 26 контактируют друг с другом, катионообменная смола 26, катионообменная мембрана 25' и анод 24 также могут контактировать друг с другом.In addition, between the cathode 23 and the cation exchange resin 26 and between the cation exchange resin 26 and the anode 24 installed cation exchange membranes 25 and 25 ', respectively; the cathode 23, the cation exchange membrane 25 and the cation exchange resin 26 are in contact with each other, the cation exchange resin 26, the cation exchange membrane 25 'and the anode 24 can also be in contact with each other.

Когда между катионообменными мембранами 25 и 25' и электродами 23 и 24 имеется заданное расстояние, эффективность перемещения образовавшихся на аноде 24 ионов Н⁺ через катионообменную мембрану 25 в катионообменную смолу 26 может ухудшиться, в результате, может снизиться эффективность нейтрализации рН восстанавливающей воды, образовавшейся на катоде 23. Следовательно, является предпочтительным, чтобы катионообменная смола 26, катионообменные мембраны 25 и 25' и электроды 23 и 24 контактировали друг с другом.When there is a predetermined distance between the cation exchange membranes 25 and 25 'and the electrodes 23 and 24, the efficiency of moving the H ⁺ ions formed on the anode 24 through the cation exchange membrane 25 to the cation exchange resin 26 may deteriorate, as a result, the efficiency of neutralizing the pH of the reducing water formed on cathode 23. Therefore, it is preferable that the cation exchange resin 26, cation exchange membranes 25 and 25 'and electrodes 23 and 24 are in contact with each other.

Между тем, вода, прошедшая через RO фильтр 21, поступает в электролитическую ванну 22. Воду, прошедшую через RO фильтр 21, подают непосредственно в катодную камеру 41, при этом, в промежуточную камеру 43, заполненную катионообменной смолой 26, воду, прошедшую через RO фильтр 21, непосредственно не подают, ее направляют в промежуточную камеру 43 после прохождения через фильтр 40 из катионообменной смолы еще один раз. Поскольку через катионообменные мембраны 25 и 25' проходят только катионы, вода, поданная в катодную камеру 41, не проходит через катионообменную мембрану 25 в промежуточную камеру 43. Точно так же, вода, поданная в промежуточную камеру 43, не проходит через катионообменную мембрану 25 в катодную камеру 41.Meanwhile, the water passing through the RO filter 21 enters the electrolytic bath 22. The water passing through the RO filter 21 is supplied directly to the cathode chamber 41, while the water passing through the RO into the intermediate chamber 43 filled with cation exchange resin 26 the filter 21 is not directly fed, it is sent to the intermediate chamber 43 after passing through the filter 40 from the cation exchange resin one more time. Since only cations pass through the cation exchange membranes 25 and 25 ', the water supplied to the cathode chamber 41 does not pass through the cation exchange membrane 25 to the intermediate chamber 43. Similarly, the water supplied to the intermediate chamber 43 does not pass through the cation exchange membrane 25 v cathode chamber 41.

На входе RO фильтра 21 могут быть дополнительно установлены фильтр для осадка и угольный фильтр.An filter for sediment and a carbon filter can be additionally installed at the inlet RO of the filter 21.

Как показано на Реакционной схеме 1, приведенной выше, когда приложено напряжение 2,057 В или выше, ионы Н⁺, образовавшиеся между анодом 24 и расположенной рядом с ним смоченной катионообменной мембраной 25' в результате электролиза, перемещаются к катоду 23 под действием катионообменной смолы 26 в качестве катализатора, перемещенные ионы Н⁺ вступают в реакцию нейтрализации с ОН^-, как показано на Реакционной схеме 2 далее, таким образом предотвращается увеличение рН восстанавливающей воды, образовавшейся на катоде 23.As shown in Reaction Scheme 1 above, when a voltage of 2.057 V or higher is applied, the H ⁺ ions formed between the anode 24 and the wetted cation exchange membrane 25 ′ adjacent to it as a result of electrolysis are transferred to the cathode 23 by the cation exchange resin 26 in As a catalyst, the displaced H ⁺ ions enter into a neutralization reaction with OH ^- , as shown in Reaction Scheme 2 below, thereby increasing the pH of the reducing water formed at cathode 23 is prevented.

[Реакционная схема 2][Reaction scheme 2]

ОН^-(образовавшийся на катоде)+Н⁺(перемещенный от анода через катионообменную смолу)→Н₂О (нейтральная вода)OH ^- (formed at the cathode) + Н ⁺ (displaced from the anode through a cation exchange resin) → Н ₂ О (neutral water)

Таким образом, вода характеризуется отрицательной величиной ORP при рН в нейтральном диапазоне (5,8-8,5) благодаря Н₂, образовавшемуся на катоде 23, и, следовательно, обладает восстановительной способностью.Thus, water is characterized by a negative ORP at a pH in the neutral range (5.8-8.5) due to the H ₂ formed at cathode 23, and therefore has a reducing ability.

Более конкретно, как показано на фиг. 7 далее, воду, прошедшую через RO фильтр 21, подают в катодную камеру 41 электролитической ванны 22, воду, прошедшую через фильтр 40 из катионообменной смолы, подают в промежуточную камеру 43, вода, поданная в катионообменную смолу 26 промежуточной камеры 43, пропитывает катионообменную мембрану 25', контактирующую с анодом 24.More specifically, as shown in FIG. 7 further, the water passing through the RO filter 21 is supplied to the cathode chamber 41 of the electrolytic bath 22, the water passing through the filter 40 from the cation exchange resin is supplied to the intermediate chamber 43, the water supplied to the cation exchange resin 26 of the intermediate chamber 43 impregnates the cation exchange membrane 25 'in contact with the anode 24.

Когда для создания заданного электрического тока в электролитической ванне 22 к ней прикладывают напряжение, происходит электролиз воды между поверхностью катионообменной мембраны 25' и поверхностью анода 24 с образованием Н⁺ и О₂.When a voltage is applied to it to create a predetermined electric current in the electrolytic bath 22, water is electrolyzed between the surface of the cation exchange membrane 25 'and the surface of the anode 24 with the formation of H ⁺ and O ₂ .

Поскольку молекулы О₂, образующиеся на аноде 24, имеют размер около 3,4Å, вода не перемещается через катионообменную мембрану 25 к катоду 23, а выходит наружу вместе с водой, подаваемой в катионообменную смолу 26.Since the O ₂ molecules formed on the anode 24 have a size of about 3.4 Å, water does not move through the cation exchange membrane 25 to the cathode 23, but exits along with the water supplied to the cation exchange resin 26.

Если вода, подаваемая в катионообменную смолу 26, остается без движения, концентрация растворенного в воде О₂ увеличивается, из-за чего окисляется катионообменная смола 26. В результате срок службы катионообменной смолы 26 сокращается. Кроме того, тепло (Q∝W=I²R), выделяющееся в ходе электролиза, не отводится, из-за чего сокращается срок службы катионообменных мембран 25 и 25' и катионообменной смолы 26.If the water supplied to the cation exchange resin 26 remains motionless, the concentration of O ₂ dissolved in the water increases, due to which the cation exchange resin 26 is oxidized. As a result, the life of the cation exchange resin 26 is reduced. In addition, heat (Q∝W = I ² R) generated during electrolysis is not removed, which reduces the service life of cation exchange membranes 25 and 25 'and cation exchange resin 26.

Кроме этого, Н⁺, образовавшийся на аноде 24, связывается с образовавшимся на катоде 23 ОН^-, предотвращая увеличение рН, вызываемое ростом концентрации ОН^-, хотя восстановительная способность восстанавливающей воды, выходящей из катодной камеры 41, увеличивается благодаря увеличению концентрации Н₂.In addition, H ⁺ formed at the anode 24 binds to OH ^- formed at the cathode 23, preventing the increase in pH caused by the increase in OH ^- concentration, although the reduction ability of the reducing water leaving the cathode chamber 41 increases due to an increase in the concentration of H ₂ .

Электролитическая ванна 22 может дополнительно включать источник энергии (не показан) для приложения напряжения.The electrolytic bath 22 may further include an energy source (not shown) for applying voltage.

Катионообменная смола 26, которой заполнена промежуточная камера 43, может принадлежать к Н⁺-типу катионообменных смол. Например, катионообменная смола 26 представляет собой смолу, в которой обменная группа SO₃H связана с поверхностью полимерной матрицы. В этом случае, когда смола пропитана водой, ионы Н⁺ диссоциируют с поверхности смолы до тех пор, пока не устанавливается равновесие с ионами Н⁺ в воде.The cation exchange resin 26, with which the intermediate chamber 43 is filled, may belong to the H ^{+ type of} cation exchange resins. For example, cation exchange resin 26 is a resin in which the SO ₃ H exchange group is bonded to the surface of a polymer matrix. In this case, when the resin is saturated with water, H ⁺ ions dissociate from the surface of the resin until equilibrium with H ⁺ ions in water is established.

Как описано выше, катионообменной смолой 26 заполнена промежуточная камера 43, изготовленная из материала в форме «□» и находящаяся между катодной камерой 41 и анодной камерой 42. Исходя из энергии, сообщаемой чистой воде разностью потенциалов, ионы Н⁺, образовавшиеся на аноде 24, не могут перемещаться к катоду 23, однако возможен перенос ионов Н⁺ от анода 24 к катоду 23 за счет ионов Н⁺, диссоциировавших из катионообменной смолы 26. Следовательно, образуется замкнутый контур, в котором ток протекает даже при малом напряжении в пределах срока службы катионообменной смолы 26.As described above, the cation exchange resin 26 is filled with an intermediate chamber 43 made of material in the form of "□" and located between the cathode chamber 41 and the anode chamber 42. Based on the energy communicated by the potential difference in pure water, the H ⁺ ions formed on the anode 24, cannot move to the cathode 23, however, H ⁺ ions can be transferred from the anode 24 to the cathode 23 due to H ⁺ ions dissociated from the cation exchange resin 26. Consequently, a closed loop is formed in which current flows even at low voltage within the service life cation exchange resin 26.

Вообще, бактерий в воде, прошедшей через RO фильтр, не наблюдается. Однако, бактерии могут распространяться по разным причинам, таким как внесение материи извне, с течением времени, поскольку внутри RO фильтр всегда пропитан водой.In general, no bacteria were observed in the water passing through the RO filter. However, bacteria can spread for various reasons, such as introducing matter from the outside, over time, since inside the RO filter is always saturated with water.

Однако, хотя бактерии могут распространяться, количество бактерий, присутствующих в воде, прошедшей через RO фильтр, находится на уровне, безвредном для человеческого организма, и восстанавливающая вода, производимая в катодной камере 41 и отводимая из нее, не представляет проблем при ее использовании в качестве питьевой воды.However, although bacteria can spread, the amount of bacteria present in the water passing through the RO filter is at a level that is harmless to the human body, and the reducing water produced in and removed from the cathode chamber 41 does not present problems when used as drinking water.

Проблема заключается в том, что когда бактерии присутствую в воде, прошедшей через RO фильтр и подаваемой в промежуточную камеру 43, заполненную катионообменной смолой 26, бактерии легко адсорбируются на катионообменной смоле 26, так как катионообменная смола 26 изготовлена из полимера, имеющего мелкопористую структуру, такого как полистирол.The problem is that when bacteria are present in the water passing through the RO filter and supplied to the intermediate chamber 43 filled with cation exchange resin 26, the bacteria are easily adsorbed on the cation exchange resin 26, since the cation exchange resin 26 is made of a polymer having a finely porous structure, such like polystyrene.

Бактерии, адсорбировавшиеся на катионообменной смоле 26, с трудом отделяются от катионообменной смолы 26, их количество увеличивается вследствие размножения с течением времени. В результате, катионообменная смола 26 меняет цвет.Bacteria adsorbed on the cation exchange resin 26 are difficult to separate from the cation exchange resin 26, their number increases due to reproduction over time. As a result, cation exchange resin 26 changes color.

Когда количество бактерий увеличивается вследствие их размножения, функционирование катионообменной смолы 26 ухудшается, срок ее службы сокращается, в результате, функционирование устройства для производства восстанавливающей воды нежелательно ухудшается.When the number of bacteria increases due to their reproduction, the functioning of the cation exchange resin 26 deteriorates, its service life is reduced, as a result, the functioning of the device for the production of reducing water is undesirably deteriorated.

Для решения этой проблемы устройство для производства восстанавливающей воды, соответствующее одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, включает фильтр 40 из катионообменной смолы, установленный между RO фильтром 21 и промежуточной камерой 43.To solve this problem, a reducing water production apparatus according to one embodiment of the present invention includes a cation exchange resin filter 40 mounted between the RO filter 21 and the intermediate chamber 43.

До того, как воду, прошедшую через RO фильтр 21, подают в промежуточную камеру 43, заполненную катионообменной смолой 26, эту воду пропускают через фильтр 40 из катионообменной смолы, в котором катионообменная смола 49 аналогична катионообменной смоле 26, которой заполнена промежуточная камера 43, чтобы заранее адсорбировать бактерии, присутствующее в воде, прошедшей через RO фильтр 21, на фильтре 40 из катионообменной смолы.Before the water passing through the RO filter 21 is fed into an intermediate chamber 43 filled with a cation exchange resin 26, this water is passed through a filter 40 of a cation exchange resin in which the cation exchange resin 49 is similar to the cation exchange resin 26 which the intermediate chamber 43 is filled to pre-adsorb bacteria present in the water passing through the RO filter 21 on the cation exchange resin filter 40.

В результате, вода, из которой при прохождении через фильтр 40 из катионообменной смолы удалены бактерии, поступает в промежуточную камеру 43 с целью предотвращения ухудшения функционирования или сокращения срока службы катионообменной смолы 26 промежуточной камеры 43, вызываемого адсорбцией бактерий.As a result, water from which bacteria are removed from the cation exchange resin through the filter 40, enters the intermediate chamber 43 to prevent deterioration or shorten the life of the cation exchange resin 26 of the intermediate chamber 43 caused by the adsorption of bacteria.

Как показано на фиг. 2, фильтр 40 из катионообменной смолы принимает воду, отфильтрованную через RO фильтр 21, и подает отфильтрованную воду в промежуточную камеру 43.As shown in FIG. 2, the cation exchange resin filter 40 receives the water filtered through the RO filter 21 and supplies the filtered water to the intermediate chamber 43.

Как показано на фиг. 4, фильтр 40 из катионообменной смолы включает корпус 48 с пустым пространством, которое заполнено катионообменной смолой 49.As shown in FIG. 4, the cation exchange resin filter 40 includes a housing 48 with an empty space that is filled with cation exchange resin 49.

Кроме этого, на обоих концах корпуса 48 имеется входное отверстие 46, через которое подают воду, поступающую из RO фильтра 21, и выходное отверстие 47, через которое отводят воду, подаваемую в промежуточную камеру 43.In addition, at both ends of the housing 48 there is an inlet 46 through which water is supplied from the RO filter 21, and an outlet 47 through which the water supplied to the intermediate chamber 43 is drained.

Катионообменная смола 49, которой заполнено пустое пространство, принадлежит к Н⁺-типу катионообменных смол, т.е. к тому же типу, что и катионообменная смола 26, которой заполнена промежуточная камера 43 электролитической ванны 22.The cation exchange resin 49, which fills the empty space, belongs to the H ^{+ type of} cation exchange resins, i.e. the same type as the cation exchange resin 26, which is filled with the intermediate chamber 43 of the electrolytic bath 22.

Например, когда в воде имеется смола, в которой обменная группа SO₃H связана с поверхностью полимерной матрицы, имеющей мелкопористую структуру, такой как полистирол, ионы Н⁺ диссоциируют с поверхности смолы до тех пор, пока не устанавливается равновесие с ионами Н⁺ в воде.For example, when there is a resin in water in which the SO ₃ H exchange group is bonded to the surface of a polymer matrix having a finely porous structure such as polystyrene, H ⁺ ions dissociate from the surface of the resin until equilibrium with H ⁺ ions in water is established .

Вода, поступающая в фильтр 40 из катионообменной смолы, представляет собой воду, прошедшую через RO фильтр 21 и характеризующуюся рН от 6,2 до 6,5. Вода, прошедшая через фильтр 40 из катионообменной смолы, содержит ионы Н⁺, диссоциировавшие с поверхности катионообменной смолы 49, и, таким образом, характеризуется уменьшенным рН от 4,2 до 4,5.The water entering the filter 40 from the cation exchange resin is water that has passed through the RO filter 21 and is characterized by a pH of 6.2 to 6.5. The water passing through the cation exchange resin filter 40 contains H ⁺ ions that dissociate from the surface of the cation exchange resin 49, and thus has a reduced pH of 4.2 to 4.5.

Между тем, когда в промежуточной камере 43 электролитической ванны 22 вода непрерывно проходит сквозь катионообменную смолу 26, ионы Н⁺ непрерывно диссоциируют и потребляются на поверхности катионообменной смолы 26. Следовательно, ухудшение функционирования и сокращение срока службы катионообменной смолы 26 неизбежно. Поскольку вода, прошедшая сквозь фильтр 40 из катионообменной смолы, характеризуется низким рН от 4,2 до 4,5, как описано выше, концентрация ионов водорода в ней больше или равна концентрации ионов Н⁺ на поверхности катионообменной смолы 26. Следовательно, когда такую воду подают в промежуточную камеру 43, количество ионов Н⁺, диссоциирующих и потребляемых на поверхности катионообменной смолы 26, уменьшается, и срок службы катионообменной смолы 26 относительно продлевается.Meanwhile, when water continuously passes through the cation exchange resin 26 in the intermediate chamber 43 of the electrolytic bath 22, H ⁺ ions continuously dissociate and are consumed on the surface of the cation exchange resin 26. Therefore, deterioration in operation and shortening of the life of the cation exchange resin 26 are inevitable. Since the water passing through the cation exchange resin filter 40 is characterized by a low pH of 4.2 to 4.5, as described above, the concentration of hydrogen ions in it is greater than or equal to the concentration of H ⁺ ions on the surface of the cation exchange resin 26. Therefore, when such water fed into the intermediate chamber 43, the amount of H ⁺ ions dissociating and consumed on the surface of the cation exchange resin 26 is reduced, and the life of the cation exchange resin 26 is relatively extended.

Воду, прошедшую через RO фильтр 21, отдельно подают в фильтр 40 из катионообменной смолы и в катодную камеру 41 электролитической ванны 22 по отводному каналу 44. Отводной канал 44, соединенный с фильтром 40 из катионообменной смолы, соединен со входным отверстием 46 фильтра 40 из катионообменной смолы.Water passing through the RO filter 21 is separately supplied to the cation exchange resin filter 40 and to the cathode chamber 41 of the electrolytic bath 22 via the outlet channel 44. The outlet channel 44 connected to the cation exchange resin filter 40 is connected to the inlet 46 of the cation exchange filter 40 pitches.

Вода, прошедшая фильтр 40 из катионообменной смолы, поступает в промежуточную камеру 43 по каналу, соединенному с катодной камерой 41 и другим каналом 45.Water passing the filter 40 from the cation exchange resin enters the intermediate chamber 43 through a channel connected to the cathode chamber 41 and another channel 45.

Как описано выше, катионообменную смолу периодически заменяют, поскольку на катионообменной смоле 49 фильтра 40 из катионообменной смолы адсорбируются бактерии. Следовательно, фильтр 40 из катионообменной смолы установлен в устройстве для производства восстанавливающей воды с возможностью снятия.As described above, the cation exchange resin is periodically replaced since bacteria are adsorbed from the cation exchange resin 49 of the filter 40 from the cation exchange resin. Therefore, the cation exchange resin filter 40 is removably mounted in the recovery water production apparatus.

Вместе с фильтром 40 из катионообменной смолы, описанным выше, катионообменную смолу 26 регенерируют посредством ионов Н⁺, получаемых электролизом, тем самым, увеличивая срок службы катионообменной смолы 26.Together with the cation exchange resin filter 40 described above, the cation exchange resin 26 is regenerated by H ⁺ ions produced by electrolysis, thereby increasing the life of the cation exchange resin 26.

Как показано на фиг. 2, ионы Н⁺, образовавшиеся в результате электролиза на аноде 24, перемещаются к катионообменной мембране 25' и катионообменной смоле 26, часть катионообменной смолы 26, прилегающая к аноду 24 и катионообменной мембране 25', характеризуется более высокой концентрацией Н⁺, чем в равновесном состоянии, и, таким образом, происходит ее частичная регенерация. Следовательно, как показано на фиг. 3, когда, после электролиза заданного потока, полярность анода 24 и катода 23 электролитической ванны 22, как на фиг. 2, являющейся двусторонне симметричной, при этом, в электролитическую ванну 22 подается вода, попеременно меняют, катионообменная смола 26 осуществляет функцию перемещения ионов Н⁺ в качестве катализатора и для регенерации, таким образом, непрерывно производя восстанавливающую воду. Кроме того, поскольку вода течет только в одном направлении, загрязнение ионообменной мембраны предотвращается путем изменения направления потока воды, которая может образовываться.As shown in FIG. 2, the H ⁺ ions formed as a result of electrolysis on the anode 24 are transferred to the cation exchange membrane 25 'and the cation exchange resin 26, the part of the cation exchange resin 26 adjacent to the anode 24 and the cation exchange membrane 25' is characterized by a higher concentration of H ⁺ than in the equilibrium condition, and thus, its partial regeneration occurs. Therefore, as shown in FIG. 3, when, after electrolysis of a given flow, the polarity of the anode 24 and the cathode 23 of the electrolytic bath 22, as in FIG. 2, which is bilaterally symmetrical, while water is supplied to the electrolytic bath 22, alternately changed, the cation exchange resin 26 performs the function of moving H ⁺ ions as a catalyst and for regeneration, thus continuously producing reducing water. In addition, since water flows in only one direction, fouling of the ion exchange membrane is prevented by changing the direction of the flow of water that may form.

То есть, при переключении полярности электродов, катод 23 на фиг. 2 становится анодом 24 на фиг. 3, а анод 24 на фиг. 2 становится катодом 23 на фиг. 3.That is, when switching the polarity of the electrodes, the cathode 23 in FIG. 2 becomes anode 24 in FIG. 3, and the anode 24 in FIG. 2 becomes cathode 23 in FIG. 3.

Следовательно, как показано на фиг. 3, воду, прошедшую через RO фильтр 21, подают в измененную катодную камеру 41, расположенную справа. Поскольку эта конструкция двусторонне симметрична относительно промежуточной камеры 43, в зависимости от полярности электродов катод 23 и анод 24 могут быть переставлены местами.Therefore, as shown in FIG. 3, water passing through the RO filter 21 is supplied to the modified cathode chamber 41 located on the right. Since this design is bilaterally symmetrical with respect to the intermediate chamber 43, depending on the polarity of the electrodes, the cathode 23 and anode 24 can be interchanged.

Фиг. 5 представляет собой схему, на которой показан движущий механизм устройства для производства восстанавливающей воды в соответствии с модифицированным вариантом осуществления варианта изобретения, показанного на фиг. 2.FIG. 5 is a diagram showing the driving mechanism of a reducing water production apparatus in accordance with a modified embodiment of the embodiment of the invention shown in FIG. 2.

Устройство для производства восстанавливающей воды, показанное на фиг. 5, включает электролитическую ванну 22, в которой имеется катодная камера 41, снабженная катодом 23, анодная камера 42, снабженная анодом 24, и промежуточная камера 43, находящаяся между катодной камерой 41 и анодной камерой 42, RO фильтр 21, предназначенный для очистки воды, подаваемой в электролитическую ванну 22, и фильтр 40 из катионообменной смолы, через который воду подают в промежуточную камеру 43 электролитической ванны 22.The apparatus for producing reducing water shown in FIG. 5 includes an electrolytic bath 22 in which there is a cathode chamber 41 provided with a cathode 23, an anode chamber 42 provided with an anode 24, and an intermediate chamber 43 located between the cathode chamber 41 and the anode chamber 42, an RO filter 21 for purifying water, fed into the electrolytic bath 22, and a filter 40 of cation exchange resin, through which water is fed into the intermediate chamber 43 of the electrolytic bath 22.

Устройство для производства восстанавливающей воды, показанное на фиг. 5, и его конструкция аналогичны устройству для производства восстанавливающей воды, соответствующему одному из вариантов осуществления настоящего изобретения и его конструкции, представленным на фиг. 2, за исключением того, что промежуточная камера 43 электролитической ванны 22 не заполнена катионообменной смолой.The apparatus for producing reducing water shown in FIG. 5 and its construction are similar to the apparatus for producing reducing water according to one of the embodiments of the present invention and its construction shown in FIG. 2, except that the intermediate chamber 43 of the electrolytic bath 22 is not filled with a cation exchange resin.

Вода, прошедшая сквозь фильтр 40 из катионообменной смолы, характеризуется рН от 4,2 до 4,5 и содержит ионы Н⁺, диссоциировавшие с поверхности катионообменной смолы 49, хотя промежуточная камера 43 не заполнена катионообменной смолой. Следовательно, ионы Н⁺ перемещаются от анода 24 к катоду 23, если исходить из ионов Н⁺, содержащихся в воде, проходящей через промежуточную камеру 43, образуется замкнутый контур, в котором протекает ток, когда к нему приложено напряжение.The water passing through the cation exchange resin filter 40 is characterized by a pH of 4.2 to 4.5 and contains H ⁺ ions dissociated from the surface of the cation exchange resin 49, although the intermediate chamber 43 is not filled with a cation exchange resin. Therefore, H ⁺ ions move from the anode 24 to the cathode 23, if we start from the H ⁺ ions contained in the water passing through the intermediate chamber 43, a closed loop is formed in which current flows when voltage is applied to it.

В этом варианте осуществления изобретения, поскольку в промежуточной камере 43 нет катионообменной смолы, может быть приложено высокое напряжение от 15 до 25 В, когда постоянный ток поддается регулированию, таким образом, может выделяться тепло. Следовательно, отдельно может быть предусмотрено наличие теплоизлучателя (не показан), предназначенного для излучения тепла электролитической ванны 22.In this embodiment, since there is no cation exchange resin in the intermediate chamber 43, a high voltage of 15 to 25 V can be applied when the direct current can be controlled, so that heat can be generated. Therefore, a heat emitter (not shown) designed to radiate heat from the electrolytic bath 22 can be separately provided.

В данном варианте осуществления изобретения вода, подаваемая в катодную камеру 41 электролитической ванны 22, характеризуется рН от 6,2 до 6,6, ORP +300 мВ, скоростью потока 100 мл/м, восстанавливающая вода, образующаяся в электролитической ванне 22, характеризуется рН от 9 до 10 и ORP от -400 до -550 мВ, когда подведенный к электролитической ванне 22 с целью электролиза воды ток равен 3 А, а напряжение составляет от 15 до 25 В.In this embodiment, the water supplied to the cathode chamber 41 of the electrolytic bath 22 has a pH of 6.2 to 6.6, an ORP of +300 mV, a flow rate of 100 ml / m, and the recovery water generated in the electrolytic bath 22 has a pH from 9 to 10 and ORP from -400 to -550 mV, when the current supplied to the electrolytic bath 22 for the electrolysis of water is 3 A, and the voltage is from 15 to 25 V.

Когда в промежуточной камере 43 нет катионообменной смолы, эффективность перемещения ионов водорода, которые движутся в катодную камеру 41, снижается, и восстанавливающая вода, производимая в катодной камере 41, характеризуется щелочным рН от 9 до 10.When there is no cation exchange resin in the intermediate chamber 43, the transport efficiency of hydrogen ions that move into the cathode chamber 41 is reduced, and the reducing water produced in the cathode chamber 41 is characterized by an alkaline pH of 9 to 10.

То есть, восстанавливающая вода, производимая в данном варианте осуществления изобретения, имеет такой же рН, как и вода, производимая в обычном щелочно-ионном водоочистителе, но обладает непревзойденной восстановительной способностью. Следовательно, данный вариант осуществления изобретения может быть использован в какой-либо системе, в которой требуется восстанавливающая вода.That is, the reducing water produced in this embodiment of the invention has the same pH as the water produced in a conventional alkaline-ion water purifier, but has unsurpassed reducing ability. Therefore, this embodiment of the invention can be used in any system that requires reducing water.

Фиг. 6а и 6b представляют собой схемы, на которых показан движущий механизм устройства для производства восстанавливающей воды в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения; фиг. 7 представляет собой схему, поясняющую функцию катионообменной смолы, которой заполнена промежуточная камера 43.FIG. 6a and 6b are diagrams showing the driving mechanism of a reducing water production apparatus in accordance with another embodiment of the present invention; FIG. 7 is a diagram explaining the function of the cation exchange resin with which the intermediate chamber 43 is filled.

Устройство для производства восстанавливающей воды, соответствующее данному варианту осуществления настоящего изобретения, включает: электролитическую ванну 22, в которой имеется катодная камера 41, снабженная катодом 23, анодная камера 42, снабженная анодом 24, и промежуточная камера 43, находящаяся между катодной камерой 41 и анодной камерой 42, RO фильтр 21, предназначенный для очистки воды, подаваемой в электролитическую ванну 22, и побудитель циркуляции, предназначенный для подачи воды в промежуточную камеру 43 электролитической ванны.A device for producing reducing water according to this embodiment of the present invention includes: an electrolytic bath 22 in which there is a cathode chamber 41 provided with a cathode 23, an anode chamber 42 provided with an anode 24, and an intermediate chamber 43 located between the cathode chamber 41 and the anode chamber 42, RO filter 21, designed to purify the water supplied to the electrolytic bath 22, and a circulation agent, designed to supply water to the intermediate chamber 43 of the electrolytic bath.

Для осуществления электролиза воды в электролитической ванне 22 имеется катодная камера 41, снабженная катодом 23, анодная камера 42, снабженная анодом 24, и промежуточная камера 43, заполненная катионообменной смолой 26 и расположенная между катодной камерой 41 и анодной камерой 42. Кроме этого, между катодом 23 и катионообменной смолой 26 и между катионообменной смолой 26 и анодом 24 установлены катионообменные мембраны 25 и 25', соответственно.To carry out the electrolysis of water in the electrolytic bath 22 there is a cathode chamber 41 provided with a cathode 23, an anode chamber 42 provided with an anode 24, and an intermediate chamber 43 filled with a cation exchange resin 26 and located between the cathode chamber 41 and the anode chamber 42. In addition, between the cathode 23 and cation exchange resin 26 and between the cation exchange resin 26 and the anode 24 installed cation exchange membranes 25 and 25 ', respectively.

Между тем, воду, прошедшую сквозь RO фильтр 21, подают в электролитическую ванну 22. Воду, прошедшую через RO фильтр 21, подают непосредственно в катодную камеру 41, при этом, в промежуточную камеру 43, заполненную катионообменной смолой 26, воду, прошедшую через RO фильтр 21, непосредственно не подают, ее направляют через резервуар 27 для воды, наличие которого предусмотрено в побудителе циркуляции для хранения воды, прошедшей через RO фильтр 21. Поскольку сквозь катионообменные мембраны 25 и 25' проходят только катионы, вода, поданная в катодную камеру 41, не проходит через катионообменную мембрану 25 в промежуточную камеру 43. Точно так же, вода, поданная в промежуточную камеру 43, не проходит через катионообменную мембрану 25 в катодную камеру 41.Meanwhile, the water passing through the RO filter 21 is supplied to the electrolytic bath 22. The water passing through the RO filter 21 is supplied directly to the cathode chamber 41, while in the intermediate chamber 43 filled with cation exchange resin 26, the water passing through the RO filter 21 is not directly supplied, it is sent through a water tank 27, the presence of which is provided in the circulation stimulator for storing water passed through the RO filter 21. Since only cations pass through the cation exchange membranes 25 and 25 ', the water supplied to the cathode chamber 41 , n passes through the cation exchange membrane 25 into the intermediate chamber 43. Similarly, the water supplied to the intermediate chamber 43 does not pass through the cation exchange membrane 25 into the cathode chamber 41.

Как показано на Реакционной схеме 1, приведенной выше, когда приложено напряжение 2,057 В или более, ионы Н⁺, образовавшиеся между анодом 24 и расположенной рядом с ним смоченной водой катионообменной мембраной 25' в результате электролиза, перемещаются к катоду 23 под действием катионообменной смолы 26 в качестве катализатора, перемещенные ионы Н⁺ вступают в реакцию нейтрализации с ОН^-, как показано на Реакционной схеме 2 далее, таким образом предотвращается увеличение рН восстанавливающей воды, производимой на катоде 23.As shown in Reaction Scheme 1 above, when a voltage of 2.057 V or more is applied, H ⁺ ions formed between the anode 24 and the cation exchange membrane 25 ′ moistened with water adjacent to it as a result of electrolysis are transferred to the cathode 23 by the cation exchange resin 26 as a catalyst, the displaced H ⁺ ions enter into a neutralization reaction with OH ^- , as shown in Reaction Scheme 2 below, thereby increasing the pH of the reducing water produced at cathode 23 is prevented.

[Реакционная схема 2][Reaction scheme 2]

Более конкретно, как показано на фиг. 7 далее, воду, прошедшую через RO фильтр 21, подают в катодную камеру 41 электролитической ванны 22 и в промежуточную камеру 43, заполненную катионообменной смолой, вода, поданная в промежуточную камеру 43, пропитывает катионообменную мембрану 25', контактирующую с анодом 24.More specifically, as shown in FIG. 7 further, the water passing through the RO filter 21 is fed into the cathode chamber 41 of the electrolytic bath 22 and into the intermediate chamber 43 filled with a cation exchange resin, the water supplied to the intermediate chamber 43 impregnates the cation exchange membrane 25 ′ in contact with the anode 24.

Поскольку О₂, образующийся на аноде 24, имеет размер молекулы около 3,4Å, вода не перемещается через катионообменную мембрану 25 к катоду 23, а выходит наружу вместе с водой, подаваемой в катионообменную смолу 26.Since O ₂ formed at the anode 24 has a molecule size of about 3.4 Å, water does not move through the cation exchange membrane 25 to the cathode 23, but exits along with the water supplied to the cation exchange resin 26.

На фиг. 8 представлен график рН и ORP свойств восстанавливающей воды, производимой в катодной камере 41 в результате электролиза с использованием традиционного щелочно-ионного водоочистителя и устройства для производства восстанавливающей воды, соответствующего вариантам осуществления изобретения, показанным на фиг. 2, 6а и 6b. Исходной водой является вода, прошедшая через UF фильтр и RO фильтр 21, в щелочно-ионном водоочистителе наблюдается только увеличения рН от 8,5 до 9,5 в соответствии с увеличением приложенного напряжения без значительного увеличения ORP -150 мВ; тогда как в устройстве для производства восстанавливающей воды, соответствующем одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, наблюдается непрерывное увеличение ORP до -500 мВ в соответствии с увеличением напряжения, но при неизменном рН в диапазоне от 7 до 7,5.In FIG. 8 is a graph of pH and ORP properties of reducing water produced in the cathode chamber 41 as a result of electrolysis using a conventional alkaline-ion water purifier and a reducing water producing apparatus according to the embodiments of the invention shown in FIG. 2, 6a and 6b. The source water is the water passing through the UF filter and the RO filter 21, in the alkaline-ion water purifier there is only an increase in pH from 8.5 to 9.5 in accordance with an increase in the applied voltage without a significant increase in ORP -150 mV; while in the device for the production of reducing water, corresponding to one of the embodiments of the present invention, there is a continuous increase in ORP to -500 mV in accordance with the increase in voltage, but at a constant pH in the range from 7 to 7.5.

Между тем, когда вода непрерывно перемещается сквозь катионообменную смолу 26, ионы Н⁺ непрерывно потребляются на поверхности катионообменной смолы 26. Следовательно, вода проходит без электролиза, или регенерация катионообменной смолы 26 при помощи ионов Н⁺, образующихся при малом токе, недостаточна, и ухудшение функционирования катионообменной смолы 26 неизбежно, хотя электролиз осуществляется.Meanwhile, when water continuously moves through the cation exchange resin 26, H ⁺ ions are continuously consumed on the surface of the cation exchange resin 26. Therefore, the water passes without electrolysis, or the regeneration of the cation exchange resin 26 with the help of H ⁺ ions generated at low current is insufficient, and the deterioration the functioning of the cation exchange resin 26 is inevitable, although electrolysis is carried out.

В качестве способа регенерации обычной катионообменной смолы Н⁺-типа существует способ восстановления поверхности смолы до -SO₃H путем погружения смолы в раствор HCl на определенное время и путем использования избытка ионов Н⁺, присутствующих в воде.As a method of regenerating a conventional H ⁺ -type cation exchange resin, there is a method of restoring the surface of a resin to —SO ₃ H by immersing the resin in a HCl solution for a certain time and by using the excess of H ⁺ ions present in the water.

Однако, в устройстве для производства восстанавливающей воды, соответствующем вариантам осуществления настоящего изобретения, нельзя регенерировать имеющуюся в нем катионообменную смолу химическим способом с использованием раствора HCl из-за конструкционных особенностей электролитической ванны.However, in a reducing water production apparatus according to embodiments of the present invention, it is not possible to regenerate the cation exchange resin contained therein by a chemical method using an HCl solution due to the structural features of the electrolytic bath.

Следовательно, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, в катионообменную смолу 26 подают воду, прошедшую через катионообменную смолу 26 воду собирают, срок службы катионообменной смолы 26 продлен благодаря наличию побудителя циркуляции воды, подаваемой в катионообменную смолу 26.Therefore, in accordance with embodiments of the present invention, water is passed into the cation exchange resin 26, water is collected through the cation exchange resin 26, the life of the cation exchange resin 26 is extended due to the water circulation promoter supplied to the cation exchange resin 26.

Как показано на фиг. 6а и 6b, побудитель циркуляции включает резервуар 27 для хранения воды, подаваемой в катионообменную смолу 26, канал 29 для создания водотока, обеспечивающего циркуляцию воды между катионообменной смолой 26 и резервуаром 27 для воды, и насос 29 для создания рабочего давления, обеспечивающего циркуляцию воды, имеющейся в канале 29 и в резервуаре 27 для воды, между катионообменной смолой 26 и резервуаром 27 для воды.As shown in FIG. 6a and 6b, the circulation aid includes a reservoir 27 for storing water supplied to the cation exchange resin 26, a channel 29 for creating a water stream for circulating water between the cation exchange resin 26 and the water tank 27, and a pump 29 for creating a working pressure for circulating water, available in the channel 29 and in the tank 27 for water, between the cation exchange resin 26 and the tank 27 for water.

Воду, прошедшую RO фильтр 21, подают в катодную камеру 41 или резервуар 27 для воды побудителя циркуляции через регулирующие клапаны 30 и 31.The water that has passed through the RO filter 21 is fed into the cathode chamber 41 or the reservoir 27 of the circulation aid water through the control valves 30 and 31.

Когда вода из RO фильтра 21 подана в резервуар 27 для воды, и в резервуаре 27 для воды имеется заданное количество воды, включается насос 28, вода, хранящаяся в резервуаре 27 для воды, поступает в промежуточную камеру 43 электролитической ванны 22, вода, прошедшая через катионообменную смолу 26 промежуточной камеры 43, не теряется, ее снова собирают в резервуаре 27 для воды.When water from the RO filter 21 is supplied to the water tank 27, and the water tank 27 has a predetermined amount of water, the pump 28 is turned on, the water stored in the water tank 27 is supplied to the intermediate chamber 43 of the electrolytic bath 22, the water passing through the cation exchange resin 26 of the intermediate chamber 43 is not lost, it is again collected in the tank 27 for water.

Воду, собранную в резервуаре 27 для воды, опять подают в катионообменную смолу 26.The water collected in the water tank 27 is again fed into the cation exchange resin 26.

Когда этого процесс периодически повторяют, вода циркулирует между катионообменной смолой 26 промежуточной камеры 43 и резервуаром 27 для воды. В это время воду подают в катионообменную смолу 26.When this process is periodically repeated, water circulates between the cation exchange resin 26 of the intermediate chamber 43 and the water tank 27. At this time, water is supplied to the cation exchange resin 26.

Вода, подаваемая в катионообменную смолу 26, очищена путем пропускания через RO фильтр 21 и имеет рН от 6,2 до 6,5. Вода, пропускаемая через катионообменную смолу 26, диссоциирует на поверхности катионообменной смолы 26 и содержит ионы Н⁺, исключая ионы Н⁺, используемые для регулирования рН на нейтральном уровне, что отражено в Реакционной схеме 2; таким образом, она характеризуется уменьшенным рН в диапазоне от 4,2 до 4,5.The water supplied to the cation exchange resin 26 is purified by passing through an RO filter 21 and has a pH of 6.2 to 6.5. Water passing through the cation exchange resin 26 dissociates on the surface of the cation exchange resin 26 and contains H ⁺ ions, excluding the H ⁺ ions used to adjust the pH at a neutral level, which is reflected in Reaction scheme 2; thus, it is characterized by a reduced pH in the range from 4.2 to 4.5.

Когда воду со сниженным рН после прохождения через катионообменную смолу 26 не сбрасывают, а собирают в резервуаре 27 для воды и подают в катионообменную смолу 26 промежуточной камеры 43, вода, поданная в катионообменную смолу 26, характеризуется рН от 4,2 до 4,5 и, таким образом, концентрацией ионов водорода, эквивалентной или подобной концентрации ионов Н⁺, диссоциировавших с поверхности катионообменной смолы 26. Следовательно, количество диссоциировавших ионов Н⁺, потребляемых на поверхности катионообменной смолы 26, уменьшено, а срок службы катионообменной смолы 26 относительно увеличен.When water with a reduced pH after passing through the cation exchange resin 26 is not discharged, but collected in a water tank 27 and fed into the cation exchange resin 26 of the intermediate chamber 43, the water supplied to the cation exchange resin 26 is characterized by a pH of 4.2 to 4.5 and thus, the concentration of hydrogen ions, equivalent or similar concentration of H ⁺ ions dissociated from the surface of the cation exchange resin 26. Therefore, the number of dissociated ions H ^+, consumed on the surface of the cation exchange resin 26 is reduced, and durability to tionoobmennoy resin 26 is increased relatively.

Количество воды, хранящейся в резервуаре 27 для воды, может со временем уменьшаться из-за испарения. Следовательно, резервуар 27 для воды снабжают датчиком 37 уровня воды, предназначенным для указания уровня воды в резервуаре 27 для воды. Когда уровень воды снижается до заданного значения, воду снова подают в резервуар 27 для воды, количество воды, хранящееся в резервуаре 27 для воды, может поддерживаться на заданном уровне или выше.The amount of water stored in the water tank 27 may decrease over time due to evaporation. Therefore, the water tank 27 is equipped with a water level sensor 37 for indicating a water level in the water tank 27. When the water level drops to a predetermined value, water is again supplied to the water tank 27, the amount of water stored in the water tank 27 can be maintained at a predetermined level or higher.

Кроме того, когда воду, хранящуюся в резервуаре 27 для воды, используют долго, она может загрязняться. Следовательно, спустя заданное время воду, имеющуюся в резервуаре 27 для воды, спускают, а резервуар 27 для воды заполняют свежей водой. Для этой цели резервуар 27 для воды может быть снабжен выходным отверстием для выведения из него воды.In addition, when the water stored in the water tank 27 is used for a long time, it may become contaminated. Therefore, after a predetermined time, the water available in the water tank 27 is drained, and the water tank 27 is filled with fresh water. For this purpose, the water tank 27 may be provided with an outlet for removing water from it.

Фиг. 9 представляет собой схему, на которой показан движущий механизм устройства для производства восстанавливающей воды, включающего побудитель циркуляции, в соответствии с модифицированным вариантом осуществления варианта, показанного на фиг. 6.FIG. 9 is a diagram showing the driving mechanism of a device for producing reducing water, including a circulation agent, in accordance with a modified embodiment of the embodiment shown in FIG. 6.

Как показано на фиг. 9, побудитель циркуляции включает канал 29 для создания водотока циркулирующей воды, благодаря чему вода, поданная в катионообменную смолу 26 промежуточной камеры 43, отводится из катионообменной смолы 26 и снова поступает в катионообменную смолу 26, и насос 32 для создания рабочего давления, обеспечивающего циркуляцию воды, подаваемой в катионообменную смолу 26, по каналу 29.As shown in FIG. 9, the circulation activator includes a channel 29 for creating a circulating water stream, whereby water supplied to the cation exchange resin 26 of the intermediate chamber 43 is discharged from the cation exchange resin 26 and again enters the cation exchange resin 26, and a pump 32 for creating a working pressure for circulating water fed into the cation exchange resin 26, through a channel 29.

Воду, прошедшую RO фильтр 21, подают в катодную камеру 41 или побудитель циркуляции через регулирующие клапаны 30 и 31.The water that has passed through the RO filter 21 is fed into the cathode chamber 41 or circulator through control valves 30 and 31.

Когда воду подают из RO фильтра 21 в побудитель циркуляции, вода поступает в катионообменную смолу 26 промежуточной камеры 43 в ходе циркуляции воды по каналу 29 побудителя циркуляции.When water is supplied from the RO filter 21 to the circulation aid, water enters the cation exchange resin 26 of the intermediate chamber 43 during the circulation of water through the circulation aid channel 29.

Вода, циркулирующая по каналу побудителя циркуляции, может быть заменена свежей водой через определенный промежуток времени через регулирующий клапан 30. Когда старую воду заменяют свежей, старую воду выводят через отверстие клапана 34.The water circulating through the circulation inducer channel can be replaced with fresh water after a certain period of time through the control valve 30. When the old water is replaced with fresh, the old water is discharged through the valve opening 34.

Поскольку вода, циркулирующая по каналу побудителя циркуляции, непрерывно проходит сквозь катионообменную смолу 26, она поглощает тепло, выделяющееся вследствие резистивного нагрева из-за параметров устройства электролиза, и ее температура увеличивается.Since the water circulating through the channel of the circulation inducer continuously passes through the cation exchange resin 26, it absorbs the heat generated due to resistive heating due to the parameters of the electrolysis device, and its temperature increases.

Поскольку из-за увеличения температуры воды, подаваемой в катионообменную смолу 26, может уменьшаться срок службы катионообменной смолы 26, устройство для производства восстанавливающей воды может включать устройство охлаждения с целью снижения температуры воды, циркулирующей по каналу побудителя циркуляции (см. фиг. 10). Устройство 35 охлаждения может представлять собой вентилятор или охладитель, основанный на использовании термоэлектрического полупроводника или хладагента.Since, due to an increase in the temperature of the water supplied to the cation exchange resin 26, the life of the cation exchange resin 26 may decrease, the reducing water production device may include a cooling device to reduce the temperature of the water circulating through the circulation inducer channel (see FIG. 10). The cooling device 35 may be a fan or cooler based on the use of a thermoelectric semiconductor or refrigerant.

Катионообменная смола 26 регенерируется благодаря ионам Н⁺, образующимся при электролизе, а также в побудителе циркуляции, тем самым, увеличивается срок службы катионообменной смолы.The cation exchange resin 26 is regenerated due to the H ⁺ ions generated during electrolysis, as well as in the inducer of circulation, thereby increasing the life of the cation exchange resin.

Как показано на фиг. 6а, ионы Н⁺, образовавшиеся на аноде 24 вследствие электролиза, перемещаются к катионообменной мембране 25' и катионообменной смоле 26, часть катионообменной смолы 26, прилегающая к аноду 24, и катионообменная мембрана 25' характеризуются более высокой концентрацией ионов Н+, чем в равновесном состоянии, и, тем самым, регенерируются.As shown in FIG. 6a, the H ⁺ ions formed on the anode 24 due to electrolysis are transferred to the cation exchange membrane 25 'and the cation exchange resin 26, the part of the cation exchange resin 26 adjacent to the anode 24 and the cation exchange membrane 25' are characterized by a higher concentration of H + ions than in equilibrium condition, and thus regenerated.

Следовательно, как показано на фиг. 6b, после электролиза определенного потока, полярность анода 24 и катода 23 электролитической ванны на фиг. 6а, которая является двусторонне симметричной, при этом, в электролитическую ванну 22 подается вода, меняют, катионообменная смола 26 осуществляет функцию перемещения ионов Н⁺ в качестве катализатора и для регенерации, таким образом, непрерывно производя восстанавливающую воду. Кроме того, поскольку однонаправленный поток воды меняют на обратный, загрязнение ионообменной мембраны предотвращается путем изменения направления потока воды, которая может образовываться.Therefore, as shown in FIG. 6b, after electrolysis of a specific flow, the polarity of the anode 24 and the cathode 23 of the electrolytic bath in FIG. 6a, which is bilaterally symmetrical, wherein water is supplied to the electrolytic bath 22, is changed, the cation exchange resin 26 performs the function of moving H ⁺ ions as a catalyst and for regeneration, thereby continuously producing reducing water. In addition, since the unidirectional water flow is reversed, fouling of the ion exchange membrane is prevented by changing the direction of the flow of water that may form.

Таким образом, при смене полярности, катод 23 на фиг. 6а становится анодом 53 на фиг. 6b, а анод 24 на фиг. 6a становится катодом 54 на фиг. 6b; воду, прошедшую через RO фильтр 51 на фиг. 6b, подают на катод 54 и в катионообменную смолу 56. Поскольку эта конструкция двусторонне симметрична относительно катионообменной смолы 56, в зависимости от полярности электродов катод 23 и анод 24 могут быть переставлены местами.Thus, when changing polarity, the cathode 23 in FIG. 6a becomes anode 53 in FIG. 6b, and the anode 24 in FIG. 6a becomes cathode 54 in FIG. 6b; water passing through the RO filter 51 in FIG. 6b is fed to the cathode 54 and to the cation exchange resin 56. Since this design is bilaterally symmetrical with respect to the cation exchange resin 56, depending on the polarity of the electrodes, the cathode 23 and anode 24 can be interchanged.

На фиг. 11а и 11b представлены графики рН и ORP свойств восстанавливающей воды, образующейся на катоде, до и после переключения электродов в устройстве для производства восстанавливающей воды, поясняемом фиг. 6а и 6b.In FIG. 11a and 11b are graphs of the pH and ORP properties of the reducing water generated at the cathode before and after switching the electrodes in the reducing water production apparatus illustrated in FIG. 6a and 6b.

На фиг. 11а показано изменение рН восстанавливающей воды в соответствии с ухудшением функционирования катионообменной смолы, при этом, вода протекает с заданным расходом. Как видно на фиг 11а, вода, отводимая от катода, характеризуется увеличивающимся рН из-за ухудшения функционирования катионообменной смолы.In FIG. 11a shows the change in pH of the reducing water in accordance with the deterioration of the functioning of the cation exchange resin, while the water flows at a predetermined flow rate. As can be seen in FIG. 11a, the water discharged from the cathode is characterized by an increasing pH due to a deterioration in the functioning of the cation exchange resin.

Когда полярность электродов и каналы меняют, как показано на фиг. 11b, рН возвращается в нейтральный диапазон, а ORP поддерживается равным -500 мВ или выше.When the polarity of the electrodes and channels change, as shown in FIG. 11b, the pH returns to the neutral range, and the ORP is maintained at −500 mV or higher.

Как показано на фиг. 12а и 12b, катод и анод, используемые в электролитической ванне в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, могут иметь множество пор, через которые проходит вода, как показано на фиг. 12а и 12b, при этом, поры расположены на определенном расстоянии друг от друга (фиг. 12а) или могут представлять собой сетчатую структуру для дополнительного увеличения площади поверхности (фиг. 12b).As shown in FIG. 12a and 12b, the cathode and anode used in the electrolytic bath in accordance with embodiments of the present invention may have multiple pores through which water passes, as shown in FIG. 12a and 12b, while the pores are located at a certain distance from each other (Fig. 12a) or may be a mesh structure to further increase the surface area (Fig. 12b).

Благодаря такой конструкции может быть повышена эффективность электролиза. Материал для изготовления электродов может представлять собой биологически устойчивый титановый электрод, покрытый платиной, которая не претерпевает ионизации при приложении напряжения, обладает превосходной электропроводностью и является биологически устойчивой.Thanks to this design, electrolysis efficiency can be improved. The material for the manufacture of the electrodes may be a biologically stable titanium electrode coated with platinum, which does not undergo ionization upon application of voltage, has excellent electrical conductivity and is biologically stable.

В устройстве для производства восстанавливающей воды, соответствующем вариантам осуществления настоящего изобретения, катод и катионообменная мембрана могут контактировать с катионообменной смолой, а катионообменная смола и катионообменная мембрана могут контактировать с анодом.In a reducing water production apparatus according to embodiments of the present invention, the cathode and cation exchange membrane can contact the cation exchange resin, and the cation exchange resin and the cation exchange membrane can contact the anode.

На фиг. 13 показана конфигурация катионообменной смолы, катионообменной мембраны и электродов в устройстве для производства восстанавливающей воды, соответствующем вариантами осуществления настоящего изобретения.In FIG. 13 shows the configuration of a cation exchange resin, cation exchange membrane and electrodes in a reducing water production apparatus according to embodiments of the present invention.

Когда между катионообменными мембранами 85 и 85' и электродами 83 и 84 имеется определенное расстояние, эффективность перемещения ионов Н⁺, образовавшихся на аноде 84, к катионообменной мембране 85' и катионообменной смоле 86 может снижаться, и эффективность нейтрализации рН воды на катоде 83 может падать.When there is a certain distance between the cation exchange membranes 85 and 85 'and the electrodes 83 and 84, the efficiency of moving the H ⁺ ions formed on the anode 84 to the cation exchange membrane 85' and the cation exchange resin 86 may decrease, and the efficiency of neutralizing the pH of the water at cathode 83 may decrease .

Следовательно, как показано на фиг. 13, предпочтительно, катионообменная смола 86, катионообменные мембраны 85 и 85' и электроды 83 и 84 контактируют друг с другом. Кроме этого, поскольку сквозь катионообменные мембраны 85 и 85' проходят только катионы, вода не может проходить через катионообменную мембрану. Таким образом, зона, в которой находится вода, разделена катионообменными мембранами.Therefore, as shown in FIG. 13, preferably cation exchange resin 86, cation exchange membranes 85 and 85 'and electrodes 83 and 84 are in contact with each other. In addition, since only cations pass through the cation exchange membranes 85 and 85 ′, water cannot pass through the cation exchange membrane. Thus, the zone in which the water is located is separated by cation exchange membranes.

Устройство для производства восстанавливающей воды, соответствующее одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, пригодно для производства нейтральной (рН 5,8-8,5) восстанавливающей воды.A device for the production of reducing water, corresponding to one of the embodiments of the present invention, is suitable for the production of neutral (pH 5.8-8.5) reducing water.

Кроме этого, данное устройство может быть применено в разливочных автоматах или увлажнителях внутренней установки бытовых и производственных холодильников. Кроме того, восстанавливающая вода, производимая данным устройством, является очень активной восстанавливающей водой с доведенной до максимума концентрацией растворенного Н₂ при комнатной температуре, содержит расщепленные молекулы воды и, таким образом, применима во многих областях, включая товары для здоровья, косметику и сельское хозяйство.In addition, this device can be used in filling machines or humidifiers for indoor installation of domestic and industrial refrigerators. In addition, the reducing water produced by this device is a very active reducing water with a maximum concentration of dissolved H ₂ at room temperature, contains split water molecules and, thus, is applicable in many areas, including health products, cosmetics and agriculture .

Хотя проиллюстрировано и описано только несколько вариантов осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной области понятно, что в эти варианты осуществления изобретения могут быть внесены изменения, не выходящие за рамки принципов и существа изобретения, объем которого определяется в формуле изобретения и ее эквивалентах.Although only a few embodiments of the present invention have been illustrated and described, those skilled in the art will appreciate that changes may be made to these embodiments of the invention without departing from the principles and spirit of the invention, the scope of which is defined in the claims and their equivalents.

Claims

1. Device for the production of recovered water, including
an electrolytic bath in which there is a cathode chamber provided with a cathode, an anode chamber provided with an anode, and an intermediate chamber located between the cathode chamber and the anode chamber,
wherein the cathode chamber and the intermediate chamber are provided with an inlet through which water is supplied and an outlet through which water is withdrawn,
a cation exchange membrane is located between the cathode chamber and the intermediate chamber,
in the intermediate chamber there is a cation exchange resin from which hydrogen ions are separated during the reaction of the cation exchange resin with water, the cation exchange membrane located between the cathode chamber and the intermediate chamber and the cation exchange resin in contact with each other; and a cation exchange resin, a cation exchange membrane located between the intermediate chamber and the anode chamber, and the anode are in contact with each other.

2. The device according to claim 1, further comprising a circulation activator for supplying water to the intermediate chamber and for supplying water passing through the cation exchange resin again to the intermediate chamber.

3. The device according to claim 2, in which the inducer of circulation may include: a water tank for storing water supplied to the intermediate chamber; a channel for creating a watercourse that circulates the water available in the water tank between the intermediate chamber and the water tank; and a pump for circulating the water available in the water tank between the intermediate chamber and the water tank.

4. The device according to p. 3, in which the water tank includes: a water level sensor, designed to indicate the water level in the water tank; and an outlet through which water stored in the water tank is withdrawn from it.

5. The device according to claim 2, in which the inducer of circulation includes
a channel for creating a watercourse supplying water passing through the intermediate chamber again to the intermediate chamber;
a pump for circulating water supplied to the intermediate chamber through this channel; and
valve for regulating the flow rate of water supplied to the intermediate chamber.

6. The device according to claim 2, further comprising a reverse osmosis (RO) filter for cleaning
water supplied to the electrolytic bath or to the circulation agent; and
a valve for regulating the flow of water so that the water supplied after the RO filter enters the cathode chamber or circulator.

7. The device according to claim 1, further comprising a cation exchange membrane located between the anode chamber and the intermediate chamber.

8. The device according to claim 7, in which the cation exchange resin can be regenerated by switching the cathode and anode.

9. The device according to claim 1, further comprising:
a cation exchange resin filter through which water is supplied to the intermediate chamber, wherein hydrogen ions are separated from the cation exchange resin during the reaction of the cation exchange resin with water.

10. The device according to claim 9, further comprising: an RO filter for purifying water supplied to the filter from a cation exchange resin or into a cathode chamber; and
a drain channel designed to supply water purified on an RO filter to a cation exchange resin filter and to the cathode chamber of the electrolytic bath.

11. The device according to p. 10, in which the cation exchange resin filter includes:
an inlet through which water passing through the RO filter is supplied; and
an outlet through which water is supplied to the intermediate chamber.

12. The device according to claim 10, in which the cation exchange resin filter is placed between the RO filter and the electrolytic bath so that water passes through the cation exchange resin filter before this water enters the intermediate chamber.

13. The device according to claim 9, in which the cation exchange resin filter is removably mounted in the apparatus for producing reduced water.

14. A device for the production of recovered water, including:
an electrolytic bath in which there is a cathode chamber provided with a cathode, an anode chamber provided with an anode, and an intermediate chamber located between the cathode chamber and the anode chamber; and
a cation exchange resin filter through which water is supplied to the intermediate chamber,
wherein the cathode chamber and the intermediate chamber are provided with an inlet through which water is supplied, and an outlet through which water is withdrawn, and
a cation exchange membrane is located between the cathode chamber and the intermediate chamber, the cation exchange membrane located between the cathode chamber and the intermediate chamber and the cation exchange resin in contact with each other; and a cation exchange resin, a cation exchange membrane located between the intermediate chamber and the anode chamber, and the anode are in contact with each other.