一種降低水中氘含量的設(shè)備制造技術(shù)

本實用新型專利技術(shù)公開了降低自然水中氘含量的設(shè)備，包括電化學(xué)反應(yīng)裝置，該電化學(xué)反應(yīng)裝置包括電極單元和電接電極單元的電源單元，該電極單元包括陽極和陰極，該電極單元能使水發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，以在陽極能產(chǎn)生·OH自由基，在陰極能產(chǎn)生H離子和D離子，H離子比D離子更易與·OH自由基重組成水，使得有D離子自行組合反應(yīng)生成氘氣并脫離水體，以降低水中氘含量。它具有如下優(yōu)點：通過析出氘氣氣體使得水體中的氘含量降低，可進一步降低至低氘水，設(shè)備簡單，易控，能耗低，耗水量低，提取成本低，而且水體中還保留了自然水中攜帶的人體必需的礦物質(zhì)和微量元素，可制備出一種健康優(yōu)質(zhì)飲用水。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種降低自然水中氘含量的設(shè)備。
技術(shù)介紹
氘是氫的同位素，是熱聚變反應(yīng)的核心原料。因氘原子核內(nèi)比氕多一個中子故氘原子量比氕大，為2.014。氘水廣泛存在于天然水中，冰川雪山水中含氘量為130-135ppm(質(zhì)量含量為0.013-0.0135％)，平原地區(qū)天然水中含氘量為150ppm，沿海地區(qū)含氘量略高，靠近赤道和赤道地區(qū)為155ppm。含氘量低于135ppm的水稱之為低氘水DDW或超輕水，根據(jù)眾多醫(yī)學(xué)研究證明，低氘水具有抑制癌細胞生長的效果，是一種優(yōu)質(zhì)健康飲用水，因此降低水中氘含量，尤其是飲用水中的含氘量對人體十分有利。現(xiàn)有降低水中氘含量的方法或低氘水的制備方法主要有：冰凍法、精餾法、電解法和交換法等幾種。冰凍法：利用氘水與氕水冰點不同的原理，通過控制天然水的冰點來從天然水中分離出氘水，通過分離出氘水降低水中的含氘量，但受溫度、氣壓等眾多因素影響導(dǎo)致冰點控制極其困難，耗水量大，成本高，故難以實際應(yīng)用。精餾法：利用氘水與氕水沸點不同的原理，通過控制蒸發(fā)溫度將天然水中的氕水蒸發(fā)掉，然后再冷凝蒸發(fā)掉的氕水以制備出低氘水，該法是目前市場上的通用方法，但設(shè)備要求精度高，設(shè)備復(fù)雜，耗能大，成本高，控制難度大，耗水量大。而且該法還存在有如下不足：生產(chǎn)出的低氘水是蒸餾后低氘水，雖然具有低氘的優(yōu)勢但同時也將水中的礦物質(zhì)和人體必需的微量元素精餾殆盡，長期飲用沒有礦物質(zhì)和微量元素的低氘水會對人體健康產(chǎn)生不良影響。電解法：利用氕離子較易在電極上富集并被電解成氕氣的原理，在電價較低的地區(qū)它被廣泛采用于生產(chǎn)氘水。該方法是電解自然水以產(chǎn)出氕氣和氧氣，收集氕氣和氧氣并使之反應(yīng)生產(chǎn)出氕水。該設(shè)備要求精度也高，設(shè)備復(fù)雜，耗能大，控制難度大，耗水量大，成本高，低氘水中未含礦物質(zhì)和微量元素。交換法：利用化合物中的氫氣與之反應(yīng)生成氫氣再與氧氣反應(yīng)生成超輕水的方法，因為副產(chǎn)物極多且難以達到環(huán)保要求，故該方法僅用于工業(yè)領(lǐng)域。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)提供了降低自然水中氘含量的設(shè)備，其克服了
技術(shù)介紹
中降低水中含氘量所存在的不足。本技術(shù)解決其技術(shù)問題的所采用的技術(shù)方案是：一種降低水中氘含量的設(shè)備，包括電化學(xué)反應(yīng)裝置和器體，該電化學(xué)反應(yīng)裝置包括一能使水發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的電極單元和一電接電極單元的電源單元，該器體設(shè)有用于供水流流過的流道，該電極單元插入器體的流道中，該電極單元包括能產(chǎn)生·OH自由基的陽極和能產(chǎn)生H離子和D離子且D離子能自行組合反應(yīng)生成氘氣并脫離水體以降低水中氘含量的陰極。一實施例之中：該陽極采用催化性低析氧性的材料；該陰極采用催化性低析氫性的材料。一實施例之中：該陽極選用DSA電極、外涂貴金屬氧化物涂層電極、貴金屬電極、合金電極或非金屬電極；該陰極選用鈦、鉭、鈮、鋯、釩、鉬或鎢的電極或者鈦、鉭、鈮、鋯、釩、鉬或鎢中至少兩種混合的合金電極。一實施例之中：還包括排氣裝置，該排氣裝置接通流道的出水口，通過排氣裝置從水體中排出包含有氘氣的氣體。一實施例之中：還包括儲水器，該儲水器接通排氣裝置的排水口。一實施例之中：該陽極和陰極都采用板狀結(jié)構(gòu)且平行間隔，該間隔間距為0.5mm-5mm。本技術(shù)方案與
技術(shù)介紹
相比，它具有如下優(yōu)點：電極單元能使水發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，以在陽極能產(chǎn)生·OH自由基，在陰極能產(chǎn)生H離子和D離子，H離子比D離子更易與·OH自由基重組成水，使得有D離子自行組合反應(yīng)生成氘氣并析出，通過析出氘氣氣體使得水體中的氘含量降低，可進一步降低至低氘水，設(shè)備簡單，易控，能耗低，耗水量低，提取成本低，而且水體中還保留了自然水中攜帶的人體必需的礦物質(zhì)和微量元素，可制備出一種健康優(yōu)質(zhì)飲用水。附圖說明下面結(jié)合附圖和實施例對本技術(shù)作進一步說明。圖1是降低自然水中氘含量的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式請查閱圖1，一種降低自然水中氘含量的設(shè)備，包括電化學(xué)反應(yīng)裝置10、器體20、排氣裝置30、儲水器40。該器體20用于供水流流過，設(shè)有用于供水流流過的流道，如為電解槽。本實施例以電解槽為例但不限于電解槽，其它的結(jié)構(gòu)只要能供水流流經(jīng)或存水，且能供電極單元插入，能使電極單元接觸水即可。該器體如采用絕緣材料制成。該電化學(xué)反應(yīng)裝置10包括電極單元和電接電極單元的電源單元11，該電極單元包括陽極12和陰極13。該陽極12采用高催化性低析氧性(具有析氧過電位高的特性)的材料，該高催化性低析氧性是指具有生成電催化劑的能力以能從OH-奪取1個電子使其生成難以還原成氧氣外逸的·OH自由基，因此電解自然水能使陽極12周圍富集·OH自由基。該陰極13采用高催化性低析氫性的材料，該高催化性低析氫性是指電解過程中能吸附或富集H+使其難以還原成氫氣外逸，因此電解自然水能使陰極13周圍吸附或富集H離子和D離子。該陽極12如選用DSA電極、外涂貴金屬氧化物涂層電極、貴金屬電極、合金電極或非金屬電極；該外涂貴金屬氧化物涂層電極如Ti、Ru、Ir、Sn、Pt、Pd氧化物涂層電極，具體如鈦基Pt氧化物涂層電極、鈦基Pd氧化物涂層電極等；該貴金屬電極如Pt、Pd、Ir、Ru等貴金屬電極；該非金屬電極如碳、石墨電極。上述的列舉并非用于限制陽極12所采用的電極，根據(jù)需要只要具有電催化性能(可產(chǎn)生·OH-羥基自由基)的電極都可設(shè)為陽極。該陰極13如選用鈦電極、鉭電極、鈮電極、鋯電極、釩電極、鉬電極或鎢電極，該列舉并非用于限制陰極13所采用的電極，根據(jù)需要只要是高催化性低析氫材料制成即可。該電源單元11采用直流開關(guān)電源，但不限于直流開關(guān)電源，其它如脈沖直流電源、全波硅整流電源等直流電源也可應(yīng)用在本技術(shù)中。該陽極12和陰極13的電極都采用面板結(jié)構(gòu)且電極與電極間平行排列，以提高析出氘氣效率。該面板結(jié)構(gòu)如為平面板、弧面板、曲面板等。該陽極和陰極交替排列布置，使陽極和陰極都是相對布置，該陽極12和陰極14間隔間距為0.5mm-5mm，最好采用0.5mm-3mm，但不限于該距離，當然電極也不限于平面狀，電極排列也不限于平行排列，只要天然水水流自陽極和陰極間流過并發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)即可。該電極單元的陽極12和陰極13插入器體20的流道的水流中，如陽極12和陰極13的相背向面分別靠接在器體20內(nèi)壁，使得水流能經(jīng)陽極和陰極間流過并發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，以能在陽極12產(chǎn)生·OH自由基并在陽極12周圍富集，能在陰極13產(chǎn)生H離子和D離子并在陰極13周圍富集。因H離子(氕離子)在陰極13富集吸附并不易被還原逸出，·OH自由基在陽極12富集吸附并不易被析出氧氣，因此這為二者重組反應(yīng)提供了充分條件，使得H離子和·OH自由基會迅速組成輕水。因D離子(氘離子)質(zhì)量是氕離子質(zhì)量的兩倍，使氘離子析出速度慢于氕離子析出速度，使氘離子爭奪的·OH離子的能力低于氕離子，使H離子比D離子更易與·OH自由基重組成水，而因D離子(氘離子)也在陰極13富集吸附，故富集的氘離子會自行組合反應(yīng)生成D2(氘氣)并從陰極析出，析出氣體脫離水體即構(gòu)成含有氘氣的氣體，該氣體中還會混合有析出的氫氣、氧氣，脫離氣體后的水體，降低了水中氘含量，可制備出低氘水。該排氣裝置30連接器體20用于排出水中析出的氣體，其結(jié)構(gòu)如包括外殼31和一固裝在外殼31內(nèi)的濾膜阻氣器32，該外殼31通過管道連接在器體20的出水口，該外殼31上部設(shè)有排氣口，該外殼31下部設(shè)有本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種降低水中氘含量的設(shè)備，其特征在于：包括電化學(xué)反應(yīng)裝置和器體，該電化學(xué)反應(yīng)裝置包括一能使水發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的電極單元和一電接電極單元的電源單元，該器體設(shè)有用于供水流流過的流道，該電極單元插入器體的流道中，該電極單元包括能產(chǎn)生·OH自由基的陽極和能產(chǎn)生H離子和D離子且D離子能自行組合反應(yīng)生成氘氣并脫離水體以降低水中氘含量的陰極。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種降低水中氘含量的設(shè)備，其特征在于：包括電化學(xué)反應(yīng)裝置和器體，該電化學(xué)反應(yīng)裝置包括一能使水發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的電極單元和一電接電極單元的電源單元，該器體設(shè)有用于供水流流過的流道，該電極單元插入器體的流道中，該電極單元包括能產(chǎn)生·OH自由基的陽極和能產(chǎn)生H離子和D離子且D離子能自行組合反應(yīng)生成氘氣并脫離水體以降低水中氘含量的陰極。2.根據(jù)權(quán)利要求...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：羅烈明，
申請(專利權(quán))人：福建方明環(huán)保科技股份有限公司，
類型：新型
國別省市：福建;35