一种净水装置及其净水方法和净水系统与流程

1.本发明涉及净水领域，具体而言，涉及一种净水装置及其净水方法和净水系统。


背景技术：

2.集中式供水设施以及家庭式储水箱，长期使用后不清洗，就会引起水箱中微生物滋生的问题，因此终端净水就显得非常有必要，目前，市面上各式各样的净水器均存在长期运行后产生细菌滋生的问题。
3.通用的杀菌抑菌方法主要有物理方法和化学方法，其中，物理方法主要以紫外灯杀菌为主，但是由于紫外灯的使用寿命有限且无持续杀菌效果，紫外光仅仅对其照射的水体有杀菌作用，对于从出水口向内蔓延的细菌滋生问题无法解决，并且紫外灯杀菌为瞬时杀菌，无法抑制长期运行过程中的细菌滋生，紫外光对水箱塑料有老化作用，影响产出水质；化学方法主要有臭氧杀菌和氯等消毒剂进行消毒等，其中氯对人体呼吸道等有一定伤害，因此终端净水一般不采用氯进行杀菌，臭氧杀菌为常用的净水器杀菌方式，但是在臭氧杀菌中，杀完菌后的水中会溶解一定浓度的臭氧，水会有明显的嗅味，饮用时影响感官，而且逸出的臭氧由于其具有强氧化性，因此对环境造成危害。面对现有技术存在的突出问题，亟需开发一种新型净水器杀菌抑菌模块，最高效率杀灭水中微生物持久抑制细菌滋生同时又能最大限度降低水质安全影响风险。
4.除此之外，依据不同的杀菌原理，有些杀菌技术在杀菌过程中会不同程度地溶出一些溶出物，以此来杀灭水中细菌，但是这些溶出物会对人体健康造成不良影响。因此，亟需开发一种能够最高效率杀灭水中微生物，持久抑制细菌滋生，同时能够最大限度降低水质安全隐患的净水装置。
5.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种净水装置，本发明净水装置为电化学杀菌装置，使进入装置中的水在阳极板和阴极板产生的微观高压电场和活性氧的共同作用下进行杀菌，该装置采用多个交叉设置的阴极板和阳极板，增大水与电极板的接触面积，使水流呈“s”形方式流动，不仅增加水流通道的距离，延长水中微生物与电极板的接触时间，充分杀灭水中的微生物，而且有利于水与活性氧充分混匀，进一步更好的杀菌，并且残留的活性氧会随杀菌后的水共同通过出水管流出，杀灭管路中的菌，完成对全管路的杀菌。除此之外，本发明装置进行杀菌时不会产生其他溶出物或有害物质，杀菌后的产水水质较好，没有安全隐患。
7.本发明的另一目的在于提供一种净水方法，在微观高压电场和活性氧的共同作用下进行杀菌，并且残留的活性氧随杀菌后的水共同通过出水管流出，能够较为全面的进行杀菌，且杀菌后的产水水质安全有保障。
8.本发明的另一目的在于提供一种净水系统，该系统能够用在进水设备中，对饮用水进行全面持久的杀菌。
9.本发明是这样实现的：
10.一种净水装置，包括壳体，所述壳体包括顶部、底部以及顶部和底部之间垂直设置的两组侧壁，每组所述侧壁均包括两个平行的侧壁；所述壳体一组平行的两个侧壁之间垂直于所述侧壁对应设置两组固定杆，一组所述固定杆设置于所述侧壁的上端，另一组所述固定杆设置于所述侧壁的下端；每个所述固定杆上均开设若干个凹槽，上端所述固定杆与下端所述固定杆的对应凹槽中分别插设多个阳极板和多个阴极板，所述阳极板和所述阴极板平行交叉设置；
11.所述壳体另一组平行的两个侧壁上分别设置阳极接线板和阴极接线板，所述阳极板均设置在靠近所述阳极接线板的一侧，所述阴极板均设置在靠近所述阴极接线板的一侧；每个所述的阳极板均连接至所述的阳极接线板，每个所述阴极板均连接至所述的阴极接线板；
12.所述壳体平行于所述阳极板板面的一组平行侧壁上分别设置进水管和出水管。
13.本发明净水装置为电化学杀菌装置，使进入装置中的水在阳极板和阴极板产生的微观高压电场和活性氧的共同作用下进行杀菌，该装置采用多个交叉设置的阴极板和阳极板，增大水与电极板的接触面积，使水流呈“s”形方式流动，不仅增加水流通道的距离，延长水中微生物与电极板的接触时间，充分杀灭水中的微生物，而且有利于水与活性氧充分混匀，进一步更好的杀菌，并且残留的活性氧会随杀菌后的水共同通过出水管流出，杀灭管路中的菌，完成对全管路的杀菌。除此之外，本发明装置进行杀菌时不会产生其他溶出物或有害物质，杀菌后的产水水质较好，没有安全隐患。
14.本发明固定杆有较多凹槽，能够通过将阳极板和阴极板分别插入不同凹槽中来调节阳极板和阴极板的距离，根据进水水质的不同情况，通过调节阳极板和阴极板的间隙大小改变细菌与微观高压电场间的距离，提高杀菌率，达到较好的杀菌效果。
15.进一步地，相邻所述阳极板和所述阴极板之间的间距为0.5～1mm；此间距能够避免由于阳极板和阴极板距离过近而造成的短路，并且有益于阳极板和阴极板之间微观高压电场的形成，维持较高的杀菌效果。
16.优选的，所述阳极板邻近连接有所述阴极接线板侧壁的一边与连接有所述阴极接线板的侧壁之间的距离为5～20mm；所述阴极板邻近连接有所述阳极接线板侧壁的一边与连接有所述阳极接线板的侧壁之间的距离为5～20mm；将阳极板和阴极板与侧壁保持在5～20mm有利于水流在两极板间进行“s”形流动，延长电极板与水中微生物的接触时间，同时还有利于产生的活性氧与水流充分混匀，提高杀菌效率。
17.优选的，在设置有所述进水管或所述出水管的侧壁和与所述侧壁相邻的阳极板或所述阴极板之间的距离为0.5～1mm；此距离能够保证水进入壳体后与阳极板或阴极板进行充分接触。
18.优选的，所述阳极板和所述阴极板均通过电线分别连接至所述阳极接线板和所述阴极接线板。
19.进一步地，每组所述固定杆中包括至少两个固定杆；
20.优选的，所述固定杆两端设置螺纹结构，并通过螺帽固定在所述侧壁上。
21.进一步地，设置有进水管和出水管的一组平行侧壁的内侧分别设置密封垫；密封垫用于密封装置。
22.优选的，所述进水管的内径为8～25mm，所述出水管的内径为8～25mm。
23.本发明净水装置进行杀菌净水的原理为：本装置通电后，即使电极两端施加较低的电压，阴、阳电极板表面仍会形成微观高压电场，水流经过阴、阳电极板表面，微生物与电极板表面无限接近时就会在微观高压电场的作用下发生细胞膜破裂和蛋白质外流，最终导致微生物失活；同时在通电作用下，阳极板将水分子分解为h

和oh-，其与周围水分子形成羟基自由基和臭氧等活性氧物质，这些活性氧物质同时也对水中的微生物进行协同杀菌，并且水中残留的活性氧能够随杀菌后的水一起流入出水管中，对全管路进行全面杀菌。因此，本发明装置在微观高压电场和活性氧的双重作用下对水进行杀菌，杀菌较为彻底。
24.本发明的净水装置可以根据实际需要将多个净水装置串联在一起进行水的杀菌净化。
25.一种净水方法，包括以下步骤：水通过进水管进入所述壳体中，依次通过交叉排列的所述阳极板和所述阴极板，并在所述阳极板和所述阴极板产生的微观高压电场和活性氧的共同作用下进行杀菌，残留的活性氧随杀菌后的水共同通过出水管流出。
26.优选的，所述杀菌的条件为：电压为10～20v，电流为250～550ma，电流密度为25～60ma/cm2；本发明能够在较低的功率下产生足以杀灭细菌的活性氧，杀菌率较高的同时还大大节约了成本。
27.优选的，所述水的流量为100～2500ml/min；
28.优选的，所述残留的活性氧的浓度大于或等于0.013mg/l。残留的活性氧的浓度大于或等于0.013mg/l时，才能充分对管路进行杀菌。
29.优选的，所述阳极板的材料为具有高析氧电位的材料；
30.优选的，所述阳极板的材料包括掺硼金刚石、pbo2、sno
2-sb2o5或dsa-ruo2/ti中任意一种；
31.优选的，所述阴极板的材料包括不锈钢、掺硼金刚石、pbo2、sno
2-sb2o5或dsa-ruo2/ti中任意一种；
32.优选的，所述壳体的材料为玻璃钢、聚丙烯或聚乙烯中的任意一种。
33.一种净水系统，包括所述的净水装置，所述进水管连接至储水箱，所述出水管连接至泵的一端，所述泵的另一端连接至电控水龙头。净水装置直接与储水箱相连，电控水龙头开启，在泵的抽吸作用下，储水箱中的水进入净水装置中完成杀菌，杀菌后的水从电控水龙头中出水。
34.进一步地，还包括cpf滤芯和膜滤芯、所述cpf滤芯一端连接至进水装置，另一端与所述膜滤芯连接，所述cpf滤芯和所述膜滤芯之间设置第一电磁阀；所述膜滤芯上分别连接第二电磁阀和第三电磁阀，所述膜滤芯通过所述第二电磁阀连接至所述储水箱，所述膜滤芯通过所述第三电磁阀连接至下水管网。
35.进一步地，所述电控水龙头中设置电控装置，所述电控装置连接至净水控制系统的端口。净水控制系统通过控制电控装置，能够实现对净水装置的延时关闭，即取水后，在电控水龙头阀门关闭后，净水装置的延时关闭，确保管路中保持一定浓度的活性氧对管路继续杀菌；除此之外，净水控制系统通过控制电控装置，还能够实现自动运行杀菌，即在4-12h内无取水动作时，电控装置控制净水装置自动开启，运行5-60min后关闭，运行产生的活性氧能够扩散至管路和电控水龙头中，对净水装置和管路中的水进行持久的抑菌和杀菌，
避免了管路细菌滋生的问题。
36.本发明的有益效果主要在于：
37.(1)本发明净水装置为电化学杀菌装置，使进入装置中的水在阳极板和阴极板产生的微观高压电场和活性氧的共同作用下进行杀菌，该装置采用多个交叉设置的阴极板和阳极板，增大水与电极板的接触面积，使水流呈“s”形方式流动，不仅增加水流通道的距离，延长水中微生物与电极板的接触时间，充分杀灭水中的微生物，而且有利于水与活性氧充分混匀，进一步更好的杀菌，并且残留的活性氧会随杀菌后的水共同通过出水管流出，杀灭管路中的菌，完成对全管路的杀菌。除此之外，本发明装置进行杀菌时不会产生其他溶出物或有害物质，杀菌后的产水水质较好，没有安全隐患。
38.(2)本发明固定杆有较多凹槽，能够通过将阳极板和阴极板分别插入不同凹槽中来调节阳极板和阴极板的距离，根据进水水质的不同情况，通过调节阳极板和阴极板的间隙大小改变细菌与微观高压电场间的距离，提高杀菌率，达到较好的杀菌效果。
39.(3)本发明在微观高压电场和活性氧的共同作用下对水进行杀菌，并且残留的活性氧随杀菌后的水共同通过出水管流出，能够较为全面的进行杀菌，且杀菌后的产水水质安全有保障。
40.(4)本发明杀菌时，采用电压为10～20v，电流为250～550ma，电流密度为25～60ma/cm2，本发明能够在较低的功率下产生足以杀灭细菌的活性氧，杀菌率较高的同时还大大节约了成本。
41.(5)本发明净水系统能够用在进水设备中，对饮用水进行全面持久的杀菌。本发明系统将电控水龙头中设置电控装置，电控装置连接至净水控制系统的端口，净水控制系统通过控制电控装置，能够实现对净水装置的延时关闭，即取水后，在电控水龙头阀门关闭后，净水装置的延时关闭，确保管路中保持一定浓度的活性氧对管路继续杀菌；除此之外，净水控制系统通过控制电控装置，还能够实现自动运行杀菌，即在4-12h内无取水动作时，电控装置控制净水装置自动开启，运行5-60min后关闭，运行产生的活性氧能够扩散至管路和电控水龙头中，对净水装置和管路中的水进行持久的抑菌和杀菌，避免了管路细菌滋生的问题。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
43.图1为本发明净水装置的结构图。
44.图2为本发明净水系统的结构示意图。
45.图中：1、净水装置，1-1、壳体，1-2、阳极板，1-3、阴极板，1-4、固定杆，1-5、阳极接线板，1-6、阴极接线板，1-7、进水管，1-8、出水管，1-9、密封垫，1-10、螺帽，2、储水箱，3、泵，4、电控水龙头，5、cpf滤芯，6、膜滤芯，7、第一电磁阀，8、第二电磁阀，9、第三电磁阀，10、进水装置。
具体实施方式
46.下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
47.实施例1
48.如图1，一种净水装置，包括壳体1-1，所述壳体1-1包括顶部、底部以及顶部和底部之间垂直设置的两组侧壁，每组所述侧壁均包括两个平行的侧壁；所述壳体1-1一组平行的两个侧壁之间垂直于所述侧壁对应设置两组固定杆1-4，一组所述固定杆1-4设置于所述侧壁的上端，另一组所述固定杆1-4设置于所述侧壁的下端；每个所述固定杆1-4上均开设若干个凹槽，上端所述固定杆1-4与下端所述固定杆1-4的对应凹槽中分别插设3个阳极板1-2和3个阴极板1-3，所述阳极板1-2和所述阴极板1-3平行交叉设置；所述壳体1-1另一组平行的两个侧壁上分别设置阳极接线板1-5和阴极接线板1-6，所述阳极板1-2均设置在靠近所述阳极接线板1-5的一侧，所述阴极板1-3均设置在靠近所述阴极接线板1-6的一侧；每个所述的阳极板1-2均连接至所述的阳极接线板1-5，每个所述阴极板1-3均连接至所述的阴极接线板1-6；所述壳体1-1平行于所述阳极板1-2板面的一组平行侧壁上分别设置进水管1-7和出水管1-8。
49.相邻所述阳极板1-2和所述阴极板1-3之间的间距为0.5mm；所述阳极板1-2邻近连接有所述阴极接线板1-6侧壁的一边与连接有所述阴极接线板1-6的侧壁之间的距离为5mm；所述阴极板1-3邻近连接有所述阳极接线板1-5侧壁的一边与连接有所述阳极接线板1-5的侧壁之间的距离为5mm；设置有所述进水管1-7或所述出水管1-8的侧壁和与所述侧壁相邻的阳极板1-2或所述阴极板1-3之间的距离为0.5mm；所述阳极板1-2和所述阴极板1-3均通过电线分别连接至所述阳极接线板1-5和所述阴极接线板1-6。
50.每组所述固定杆1-4中包括两个固定杆1-4；所述固定杆1-4为两端设置螺纹结构，并通过螺帽1-10固定在所述侧壁上。设置有进水管1-7和出水管1-8的一组平行侧壁的内侧分别设置密封垫1-9；所述进水管1-7的内径为25mm，所述出水管1-8的内径为25mm。
51.实施例2
52.一种净水装置，包括壳体1-1，所述壳体1-1包括顶部、底部以及顶部和底部之间垂直设置的两组侧壁，每组所述侧壁均包括两个平行的侧壁；所述壳体1-1一组平行的两个侧壁之间垂直于所述侧壁对应设置两组固定杆1-4，一组所述固定杆1-4设置于所述侧壁的上端，另一组所述固定杆1-4设置于所述侧壁的下端；每个所述固定杆1-4上均开设若干个凹槽，上端所述固定杆1-4与下端所述固定杆1-4的对应凹槽中分别插设2个阳极板1-2和2个阴极板1-3，所述阳极板1-2和所述阴极板1-3平行交叉设置；所述壳体1-1另一组平行的两个侧壁上分别设置阳极接线板1-5和阴极接线板1-6，所述阳极板1-2均设置在靠近所述阳极接线板1-5的一侧，所述阴极板1-3均设置在靠近所述阴极接线板1-6的一侧；每个所述的阳极板1-2均连接至所述的阳极接线板1-5，每个所述阴极板1-3均连接至所述的阴极接线板1-6；所述壳体1-1平行于所述阳极板1-2板面的一组平行侧壁上分别设置进水管1-7和出水管1-8。
53.相邻所述阳极板1-2和所述阴极板1-3之间的间距为1mm；所述阳极板1-2邻近连接
有所述阴极接线板1-6侧壁的一边与连接有所述阴极接线板1-6的侧壁之间的距离为20mm；所述阴极板1-3邻近连接有所述阳极接线板1-5侧壁的一边与连接有所述阳极接线板1-5的侧壁之间的距离为20mm；设置有所述进水管1-7或所述出水管1-8的侧壁和与所述侧壁相邻的阳极板1-2或所述阴极板1-3之间的距离为1mm；所述阳极板1-2和所述阴极板1-3均通过电线分别连接至所述阳极接线板1-5和所述阴极接线板1-6。
54.每组所述固定杆1-4中包括4个固定杆1-4；所述固定杆1-4为两端设置螺纹结构，并通过螺帽1-10固定在所述侧壁上。设置有进水管1-7和出水管1-8的一组平行侧壁的内侧分别设置密封垫1-9；所述进水管1-7的内径为8mm，所述出水管1-8的内径为8mm。
55.实施例3
56.采用实施例1所述的净水装置进行净水的方法，包括以下步骤：水通过进水管进入所述壳体中，依次通过交叉排列的所述阳极板和所述阴极板，并在所述阳极板和所述阴极板产生的微观高压电场和活性氧的共同作用下进行杀菌，残留的活性氧随杀菌后的水共同通过出水管流出。
57.所述杀菌的条件为：电压为20v，电流为550ma，电流密度为60ma/cm2；所述水的流量为2500ml/min；所述残留的活性氧的浓度大于或等于0.013mg/l。
58.所述阳极板的材料为sno
2-sb2o5；所述阴极板的材料为不锈钢网；所述壳体的材料为玻璃钢。
59.实施例4
60.采用实施例2所述的净水装置进行净水的方法，包括以下步骤：水通过进水管进入所述壳体中，依次通过交叉排列的所述阳极板和所述阴极板，并在所述阳极板和所述阴极板产生的微观高压电场和活性氧的共同作用下进行杀菌，残留的活性氧随杀菌后的水共同通过出水管流出。
61.所述杀菌的条件为：电压为10v，电流为250ma，电流密度为25ma/cm2；所述水的流量为100ml/min；所述残留的活性氧的浓度大于或等于0.013mg/l。
62.所述阳极板的材料为dsa-ruo2/ti；所述阴极板的材料为dsa-ruo2/ti；所述壳体的材料为聚丙烯。
63.实施例5
64.如图2，一种净水系统，包括实施例1所述的净水装置1，所述进水管1-7连接至储水箱2，所述出水管1-8连接至泵3的一端，所述泵3的另一端连接至电控水龙头4。所述电控水龙头4中设置电控装置，所述电控装置连接至净水控制系统的端口；还包括cpf滤芯5和膜滤芯6、所述cpf滤芯5一端连接至进水装置10，另一端与所述膜滤芯6连接，所述cpf滤芯5和所述膜滤芯6之间设置第一电磁阀7；所述膜滤芯6上分别连接第二电磁阀8和第三电磁阀9，所述膜滤芯6通过所述第二电磁阀8连接至所述储水箱2，所述膜滤芯6通过所述第三电磁阀9连接至下水管网。
65.对比例1
66.采用现有的紫外杀菌技术进行净水，方法为：在12l储水箱中安装2颗7～10mw的紫外灯珠，并控制紫外灯珠每间隔2h照射1h，定时对储水箱中的水进行紫外照射杀菌。
67.测试例1
68.分别采用实施例3、实施例4和对比例1的净水方法对水进行水样加标测试。先分别
在各水箱中加入相同数量的微生物，并按原有电控程序运行，每日模拟取水一次，运行一周每日取样，然后再对实施例3、实施例4和对比例1的水箱中杀菌净化后的水进行菌落总数测试，测试方法依据gb4789.2-2016《食品国家安全标准食品微生物学检验菌落总数测定》，测试结果如表1所示：
69.表1水质测试结果表
70.名称实施例3实施例4对比例1初始菌落总数(cfu/ml)230023002300运行1天后的菌落总数(cfu/ml)5287运行3天后的菌落总数(cfu/ml)80114运行5天后的菌落总数(cfu/ml)9079运行7天后的菌落总数(cfu/ml)7091平均杀菌率(％)99.6899.9795.97初始toc浓度(mg/l)0.2750.2750.275运行7天后toc浓度(mg/l)0.2820.2810.397
71.由上表可知，本发明装置对水进行杀菌净化后，杀菌效果明显优于对比例1现有的杀菌技术，能够较全面的进行杀菌，而且杀菌过程中不会产生其他溶出物或有害物质，杀菌后的产水水质较好，没有安全隐患。
72.综上所述，本发明净水装置为电化学杀菌装置，使进入装置中的水在阳极板和阴极板产生的微观高压电场和活性氧的共同作用下进行杀菌，该装置采用多个交叉设置的阴极板和阳极板，增大水与电极板的接触面积，使水流呈“s”形方式流动，不仅增加水流通道的距离，延长水中微生物与电极板的接触时间，充分杀灭水中的微生物，而且有利于水与活性氧充分混匀，进一步更好的杀菌，并且残留的活性氧会随杀菌后的水共同通过出水管流出，杀灭管路中的菌，完成对全管路的杀菌。除此之外，本发明装置进行杀菌时不会产生其他溶出物或有害物质，杀菌后的产水水质较好，没有安全隐患。
73.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。