CN108862535B - 双自吸式制备富氢水纯水的装置及用该装置制备纯水方法 - Google Patents

双自吸式制备富氢水纯水的装置及用该装置制备纯水方法 Download PDF

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Abstract

一种双自吸式制备富氢水纯水的装置，包括原水箱，还包括双自吸式搅拌器和U形脱气膜和纯水箱，原水箱、溶气水箱、U形脱气膜和纯水箱依次通过管道连通，在原水箱和溶气水箱相连通的管道上设置有水压表和水阀，在溶气水箱内设置有双自吸式搅拌器，双自吸式搅拌器和U形脱气膜之间还并联有储气箱。一种双自吸式制备富氢水纯水的装置的除气部分采用一个U形的脱气管，U形管中串联着两个中空式的纤维膜，以抽压脱气的方式进行气液分离，疏水性质的脱气膜在脱气时不会产生任何杂质，没有化学反应过程，保证了产品的安全性和可靠性。以串联的方式在U形脱气管中形成二级脱气，同时U形管的环形部分很好的减少了流体能量的沿程损失，能实现流体以较高的流速在管中流动。可以在增加水体流速的同时又能保证良好的除气质量，极大的缩短了水处理时间。

Description

双自吸式制备富氢水纯水的装置及用该装置制备纯水方法
技术领域
本发明属于富氢饮用水高新技术领域。更为具体地，涉及一种用于纯净水脱气制备纯水的装置。
背景技术
富氢水在氢含量的提高上需要进行两项核心处理，一是采用特殊工艺增加氢气在水中的溶解度，另外还需要在加工制备富氢水之前进行一道纯净水除气工序，先要将纯净水中的氧气、氮、和二氧化碳去除，获得制备富氢水所用的纯水。这样避免在进行氢分子溶水时，氧气的氧化作用使得溶解的氢气与氧发生反应，从而导致产品的含氢量下降，影响产品的功效。纯水质量的好坏关系到富氢水产品的优劣，作为富氢水制作的核心技术之一，高效稳定的制备纯水的方法和装置一直是各大公司研究的内容。因为富氢饮用水的特殊性，在除去水内所有气体的同时，还要保证水的主体成分、口感以及其中包含的微量元素不会发生改变，所以这就要求在除气方法的选择和装置的设置上更加稳定安全。
针对富氢水的预处理除气装置，目前应用较多的除气方法主要有薄膜分离以及真空脱气，综合而言，采用简单的薄膜分离法水处理时间较长，且其所需的机械装置较多，体积大，不利于产品的流水生产；而真空脱气的结构复杂，增加了操作难度。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提出了一种结构简单、机械原件较少、操作简单的制备高氢量富氢水纯水的装置。
本发明的目的是通过以下述方式实现的：
一种双自吸式制备富氢水纯水的装置，包括原水箱，还包括双自吸式搅拌器和U形脱气膜和纯水箱，原水箱、溶气水箱、U形脱气膜和纯水箱依次通过管道连通，在原水箱和溶气水箱相连通的管道上设置有水压表和水阀，在溶气水箱内设置有双自吸式搅拌器，双自吸式搅拌器和U形脱气膜之间还并联有储气箱。
上述双自吸式制备富氢水纯水的装置，在储气箱与双自吸式搅拌器之间的管道上还设置有气压表和气阀，在储气箱与U形脱气膜之间的管道上设置有气阀。
上述双自吸式制备富氢水纯水的装置，所述双自吸式搅拌器包括壳体，壳体内设置有偏心叶片转子，偏心叶片转子的转轴伸出到壳体外与驱动电机连接，偏心叶子转子上呈辐射状设置有叶片，叶片为伸缩叶片，且叶片的顶部紧贴壳体的内表面设置，在壳体上设置有吸水口、出水口和吸气口，吸水口的位置远离偏心叶片转子，出水口中的位置靠近偏心叶片转子，吸气口在壳体的正上方。
上述双自吸式制备富氢水纯水的装置，所述叶片为伸缩叶片指：在偏心叶片转子上呈辐射状设置有叶片槽，叶片槽内设置有复位弹性部件，复位弹性部件的一端固定偏心叶片转子上，另一端固定叶片。
上述双自吸式制备富氢水纯水的装置，所述U形脱气膜包括U形真空管，U形真空管的两个直线部分内设置有脱气纤维膜，U形真空管的圆弧部分与两个脱气纤维膜连通且与真空管的两个直线部分不连通，连通溶气水管的管道直接连通到脱气纤维膜内，在U形真空管的上部和下部均由气路管道与储气箱连通，储气箱和脱气纤维膜与U形真空管之间的夹层连通。
上述双自吸式制备富氢水纯水的装置，所述原水箱和溶气水箱相连通的管道上水压表控制在0.45-0.6MPa, 原水箱和溶气水箱相连通的管道上的水阀控制在水的流速为6-15m3/hr，气路管道内的压力为10-80KPa。
一种使用上述双自吸式制备富氢水纯水的装置制备纯水的方法，包括以下步骤：a.在原水箱中储存 预制净化的待处理水；b.启动双自吸式搅拌器的电机，同时调节原水箱和溶气水箱相连通的管道上水压表的压力,原水箱和溶气水箱相连通的管道上的水阀控制在水的流速，控制U形脱气膜与储气箱之间管道上的气体压力；c.水从溶气水箱进入到U形脱气膜的脱气纤维膜，经过真空脱气后流进纯水箱。
本发明有以下优点：
发明一种双自吸式制备富氢水纯水的装置的除气部分采用一个U形的脱气管，U形管中串联着两个中空式的纤维膜，以抽压脱气的方式进行气液分离，疏水性质的脱气膜在脱气时不会产生任何杂质，没有化学反应过程，保证了产品的安全性和可靠性。以串联的方式在U形脱气管中形成二级脱气，同时U形管的环形部分很好的减少了流体能量的沿程损失，能实现流体以较高的流速在管中流动。可以在增加水体流速的同时又能保证良好的除气质量，极大的缩短了水处理时间。
工作原理：采用一种双自吸式的叶片搅拌器，其主要由一个偏心转子和高速电机构成，偏心转子上12片互成30°的叶片，叶片在滑槽内可自由滑动，在叶片的旋转过程中，由于离心力的作用，左侧和上侧的叶片向外伸出，密封工作腔容积逐渐扩大，产生真空，左腔室连接原水箱，将水箱中的纯净水吸入到搅拌器中；上腔室连接U形脱气管的抽气口，在其低压环境下与高压纯净水形成压差，纯净水中的气体很容易透过疏水膜进入到储气箱中，完成气液分离。右侧的叶片往里缩进，密封腔容积逐渐缩小，待处理的纯净水被压入到U形脱气管中，经过抽气脱气之后，纯水成品被送入到纯水箱中。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明U形膜气膜的结构示意图。
图3为本发明双自吸式搅拌器的结构示意图。
具体实施方式
一种双自吸式制备富氢水纯水的装置，如图1所示，包括原水箱1、水压表2、水阀3、双自吸式搅拌器4、气阀5，8、气压表6、储气箱7、气路管道9、U形脱气管10、纯水箱11、偏心叶片转子12，所述偏心叶片转子在电机的带动下形成双自吸式的搅拌器，在搅拌器与原水箱的连接管道中有水压表2和水阀3，所述气路管道上设有气阀5和8、气压表6和储气箱7。所述U形脱气膜包括U形真空管20，U形真空管的两个直线部分内设置有脱气纤维膜21，U形真空管的圆弧部分22与两个脱气纤维膜连通且与真空管的两个直线部分不连通，连通溶气水管的管道直接连通到脱气纤维膜内，在U形真空管的上部和下部均由气路管道23与储气箱连通，储气箱和脱气纤维膜与U形真空管之间的夹层24连通。
上述双自吸式制备富氢水纯水的装置，所述原水箱和溶气水箱相连通的管道上水压表控制在0.45-0.6MPa, 原水箱和溶气水箱相连通的管道上的水阀控制在水的流速为6-15m3/hr，气路管道内的压力为10-80KPa。
如图3所示，所述双自吸式搅拌器包括壳体13，壳体内设置有偏心叶片转子14，偏心叶片转子的转轴伸出到壳体外与驱动电机连接，偏心叶子转子上呈辐射状设置有叶片15，叶片为伸缩叶片，且叶片的顶部紧贴壳体的内表面设置，在壳体上设置有吸水口16、出水口17和吸气口18，吸水口的位置远离偏心叶片转子，出水口中的位置靠近偏心叶片转子，吸气口在壳体的正上方。
本发明的叶片为伸缩叶片指：在偏心叶片转子上呈辐射状设置有叶片槽19，叶片槽内设置有复位弹性部件，复位弹性部件的一端固定偏心叶片转子上，另一端固定叶片。
采用本发明双自吸式制备富氢水纯水的装置，包括以下步骤：
步骤（1）在原水箱1中储存预制净化的待处理水，待处理水要求是经过净化过滤后，达到直接饮用的纯净水或矿泉水，水质要求符合中华人民共和国GB 19298-2014 食品安全国家标准；
步骤（2）启动高速电机，同时调节水阀的开度，使水压表的示数稳定在0.6MPa，此时液体以15m3/hr（66gpm）的流速在管道中流动。
步骤（3）调节气阀，使气路管道上的气压表示数在80-10kpa变化，此时脱气纤维膜外部为真空状态，液体中的氧气、二氧化碳、氨气、氮气等气体随着压力的降低溶解度也在不断降低，穿过脱气纤维膜，从液体中脱离出来。
步骤（4）经过U形脱气管的液体，流进纯水桶。
本实施例在液体流速一定（66gpm），不同抽气压力下，双自吸式制备富氢水纯水的装置的脱气效率如表1所示,为了表明本装置对提高富氢水氢浓度的作用，将用本发明方法在不同脱气效率下的制得的富氢水原水用于富氢水制备方法中的的下一步工艺制备富氢水，用检测仪测量其氢浓度，计入表1。整个过程环境温度为25℃。
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
实施例2
同实施例1不同的是，调整水阀的开度使液体压力稳定在0.55MPa，此时液体以12m3/hr（52.8gpm）的流速在水路管道中流动。
本实施例在液体流速一定（52.8gpm），不同抽气压力下，双自吸式制备富氢水纯水的装置的脱气效率如表2所示，为了表明本装置对提高富氢水氢浓度的作用，将用本发明方法在不同脱气效率下的制得的富氢水原水用于富氢水制备方法中的的下一步工艺制备富氢水，用检测仪测量其氢浓度，计入表2。整个过程环境温度为25℃。
表2
Figure DEST_PATH_IMAGE004
。
实施例3
同实施例2不同的是，调整水阀的开度使液体压力稳定在0.5MPa，此时液体以9m3/hr（39.6gpm）的流速在水路管道中流动。
本实施例在液体流速一定（39.6gpm），不同抽气压力下，双自吸式制备富氢水纯水的装置的脱气效率如表3所示，为了表明本装置对提高富氢水氢浓度的作用，将用本发明方法在不同脱气效率下的制得的富氢水原水用于富氢水制备方法中的的下一步工艺制备富氢水，用检测仪测量其氢浓度，计入表3。整个过程环境温度为25℃。
表3
Figure DEST_PATH_IMAGE006
。
实施例4
同实施例3不同的是，调整水阀的开度使液体压力稳定在0.45MPa，此时液体以6m3/hr（26.4gpm）的流速在水路管道中流动。
本实施例在液体流速一定（26.4gpm），不同抽气压力下，双自吸式制备富氢水纯水的装置的脱气效率如表4所示，为了表明本装置对提高富氢水氢浓度的作用，将用本发明方法在不同脱气效率下的制得的富氢水原水用于富氢水制备方法中的的下一步工艺制备富氢水，用检测仪测量其氢浓度，计入表4。整个过程环境温度为25℃。
表4
Figure DEST_PATH_IMAGE008
。
在液体流速上升的同时，水处理的速度也在上升，但是为了保证纯净水中的杂质气体尽可能多的去除，不能将水的流速设置的过大，根据实施例1-4所得的不同条件下的脱气效率，结合实际情况，将液体的流速限定在6m3/hr（26.4ppm），当抽气压力为10kpa时，此时脱气质量和脱气效率相对较高，相应的，用上述方法制备的富氢水原水进行富氢水制备工艺中下一步制备出富氢水的氢浓度也相对较高。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (5)

1.一种双自吸式制备富氢水纯水的装置，包括原水箱，其特征在于：还包括双自吸式搅拌器和U形脱气膜和纯水箱，原水箱、溶气水箱、U形脱气膜和纯水箱依次通过管道连通，在原水箱和溶气水箱相连通的管道上设置有水压表和水阀，在溶气水箱内设置有双自吸式搅拌器，双自吸式搅拌器和U形脱气膜之间还并联有储气箱；所述U形脱气膜包括U形真空管，U形真空管的两个直线部分内设置有脱气纤维膜，U形真空管的圆弧部分与两个脱气纤维膜连通且与真空管的两个直线部分不连通，连通溶气水管的管道直接连通到脱气纤维膜内，在U形真空管的上部和下部均由气路管道与储气箱连通，储气箱和脱气纤维膜与U形真空管之间的夹层连通；所述双自吸式搅拌器包括壳体，壳体内设置有偏心叶片转子，偏心叶片转子的转轴伸出到壳体外与驱动电机连接，偏心叶子转子上呈辐射状设置有叶片，叶片为伸缩叶片，且叶片的顶部紧贴壳体的内表面设置，在壳体上设置有吸水口、出水口和吸气口，吸水口的位置远离偏心叶片转子，出水口中的位置靠近偏心叶片转子，吸气口在壳体的正上方。
2.根据权利要求1所述的双自吸式制备富氢水纯水的装置， 其特征在于：在储气箱与双自吸式搅拌器之间的管道上还设置有气压表和气阀，在储气箱与U形脱气膜之间的管道上设置有气阀。
3.根据权利要求1所述的双自吸式制备富氢水纯水的装置，其特征在于：所述叶片为伸缩叶片指：在偏心叶片转子上呈辐射状设置有叶片槽，叶片槽内设置有复位弹性部件，复位弹性部件的一端固定偏心叶片转子上，另一端固定叶片。
4.根据权利要求3所述的双自吸式制备富氢水纯水的装置，其特征在于：所述原水箱和溶气水箱相连通的管道上水压表控制在0.45-0.6MPa, 原水箱和溶气水箱相连通的管道上的水阀控制在水的流速为6-15m3/h，气路管道内的压力为10-80kPa。
5.一种使用权利要求1-4中任一项所述的双自吸式制备富氢水纯水的装置制备纯水的方法，其特征在于：包括以下步骤：a.在原水箱中储存预制净化的待处理水；b.启动双自吸式搅拌器的电机，同时调节原水箱和溶气水箱相连通的管道上水压表的压力,原水箱和溶气水箱相连通的管道上的水阀控制在水的流速，控制U形脱气膜与储气箱之间管道上的气体压力；c.水从溶气水箱进入到U形脱气膜的脱气纤维膜，经过真空脱气后流进纯水箱。
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