專利名稱：水的凈化裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的背景及領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種新穎的和有效改進的用于凈化水、污水流及其他水液體的電解器，以及使用這些電解器的方法。
先前技術(shù)的簡述眾所周知氯氣被用于諸如游泳池、洗澡、水庫、下水道等水體的消毒。過去，通常是直接使用儲存在壓力容器中的氯氣，同時電解氯氣發(fā)生裝置也有一系列工業(yè)化學應用。林特斯泰臺脫(LINDSTAEDT)的美國專利2,887,444介紹了這樣一種系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，向例如游泳池水體加入低濃度的溶解的食鹽，并且從主水體中引出一股水流，同時加以電解以產(chǎn)生氯氣，并再將所產(chǎn)生的氯氣和水流再回流到主水體。
默里(MURRAY)的美國專利3,223,242介紹了另一種電解器，該電解器產(chǎn)生氯氣并將其導入從主水體中引出的一股水流中，再將該水流導向一個游泳池或其它水體。
理查茲(RICHARDS)的美國專利NO.3,282,823則介紹了這樣一種電解器，將在線產(chǎn)生的氯氣導入取自一游泳池的一股水流中，并將該股水流重新導回該游泳池。
其它利用電解器產(chǎn)生氯氣氯化水體的氯化系統(tǒng)可以在下列專利中見到默里(MURRAY)的美國專利2,361,663；奧爾特肖(OLDERSHAW)的美國專利3,391,542；科文(COLVIN)的美國專利3,378,479；柯克哈姆(KIRKHAM)的美國專利3,669,857和耶茨(YATES)的美國專利4,097,356。這些電解器的結(jié)構(gòu)形狀是多種多樣的，其中多半是以離子滲透膜來隔離陽極室和陰極室的。
用于電解器的離子滲透膜技術(shù)已得到充分開發(fā)。用于電解器的離子滲透膜已從石棉隔膜發(fā)展到羧酸酯樹脂聚合物，再到全氟磺酸聚合物膜，用于電解器的全氟磺酸膜是杜邦公司開發(fā)的。
多特森(DOTSON)的美國專利3,793,163對杜邦全氟磺酸膜在電解器中的應用作了介紹，并提到了美國專利2,636,851；3,017,338；3,560,568；3,496,077；2,967,807；3,282,875和英國專利1,184,321以披露這類膜及其各種用途。
華爾默斯勒(WALMSLEY)的美國專利3,909,378則介紹了另一類型的交換聚合物，該交換聚合物用于電解鹽溶液的電解器中的膜材料。
對于用于電解器的膜技術(shù)的進一步研討，可見巴特勒(BULTER)的美國專利3,017,338，丹納(DANNA)的美國專利3,775,272，柯爾徹(KIRCHER)的美國專利3,960,697，凱林(CALIN)的美國專利4,010,085以及韋斯特盧德(WESTERLUND)的美國專利4,069,128。
對全氟磺酸膜的研討還可以在技術(shù)文獻中查到，如“杜邦雜志”1973年5-6月號第22-25頁，克羅脫，茫(CROT,MUNN)和華爾默斯勒(WALMSLEY)在1972年5月7日-11日于德克薩斯毫斯頓第141屆“電-化學學會全國會議”上報告的題為“全氟離子交換膜”的論文。
用于電解器的電極結(jié)構(gòu)在上面所例舉的多數(shù)專利中被闡述。另外，下列一些美國專利介紹了用于電解器的陽極或陰極的特殊的結(jié)構(gòu)形狀。
吉愛科珀里(GIACOPELLI)的美國專利3,375,184披露了一種具可控制的多電極的電解器，這些電極呈楔型平板式結(jié)構(gòu)。
埃特爾(ETTEL)的美國專利3,821,097介紹了平板電極在電鍍中的應用。
洛伯格(LOHRBERG)的美國專利3,951,767介紹了一種沿底部有凹槽的平板式電解陽極的應用,這種結(jié)構(gòu)能引導電導過程中產(chǎn)生的氣泡。
安德烈奧里(ANDREOLI)的美國專利565,953介紹了一種電鍍裝置，該裝置有多個不接入電路的金屬屏，并能電鍍上由電解產(chǎn)生的金屬。
正如上述所討論的，在文獻和專利中用電解產(chǎn)生氯氣和其它氧化劑用于水的凈化是為大家所熟知的。下列一些專利是有關(guān)電解器小型化的先有技術(shù)的代表。
費爾(FAIR)等人的美國專利4,714,534介紹了一種電解器，該電解器被用來從含低濃度鹽的水溶液產(chǎn)生低濃度的鹵素溶液，使水得以殺菌和消毒。該電解器還使用梯形的單極性電極和電極隔離板，以保證在運行中電極板適當排列和均等分離。
奧卡扎柯(OKAZAKI)的美國專利4,481,096介紹了一種帶有電解器的罐形水凈化器。它包含一個頂部有開口的罐體，該罐體中有一個電解容器，它被所形成中空狀的多孔隔板分成二個腔室。這兩個腔室分別裝有負電極和正電極以分別形成正極室和負極室，一個與電解容器氣密隔離的貯存腔，以能交替地給負極室和貯存腔施加氣壓，將水從負極室輸送到貯存腔，或?qū)⑺畯馁A存腔輸送至孔形噴嘴，另外還有一個可拆卸的蓋子，它蓋在所述罐體頂部的開口上，所述開口被用來給電解容器加水。
費雷姆(FRAME)的美國專利4,419,206介紹了一種電子水處理設備，它通過管網(wǎng)系統(tǒng)處理水流以減少在水加熱器上和接在民用和工業(yè)供水管道系統(tǒng)中的其它設備上的礦物質(zhì)沉淀物的生成。電子的或電解對直流水的作用來自石墨陽極和不銹鋼筒狀陰極。其干擾了鈣、鎂粒子被水中懸浮膠體吸附而積聚，最終的作用是既減少了垢在系統(tǒng)中的形成，也便于該系統(tǒng)積聚的沉淀物清除。
佐爾騰(ZOLTEN)等人的美國專利335,664介紹了一種便攜式氣體發(fā)生電解器。它包括由一個容器、一種電解液、一個蓋子、一個氣體空間、曲經(jīng)式通道、一隔板和接頭。當器件處于倒置位置時，曲經(jīng)式密封通道阻制電解器中的電解液外溢，使電解液回到容器中，有可能保持原來的液位水平。接頭可被淹沒在電解液中，這樣可使外部電路閉合，從而切斷電解液流和發(fā)出電解器倒置的信號。
帕斯查卡奈斯(PASCHAKARNIS)等人的美國專利4,119,520介紹了一種含有電解器的凈化裝置，它適合于水體被連續(xù)凈化，并裝有兩個電絕緣的電極；一個將待凈化水通過一個過濾器輸入電解器和將已凈化的水從電解器輸出的泵；一個向電極提供電解電流的電源；一個控制電路，以產(chǎn)生靈敏的信號指示泵、電源、過濾器的運行情況；以及一個覆蓋電解器、泵、電源以及控制電路的外罩。
奧卡扎柯(OKAGAKI)的美國專利4,107,021介紹了一個帶有電解裝置的水罐。罐體頂部有一個開口和一個手柄，該罐體中有一個被形成中空的多孔隔板分成二個腔室的電解槽。該腔室有負極電極和正電極。水在電解后從正極室除去。一個可拆卸的頂蓋裝在罐體的頂部的開口上，該開口是便于向槽內(nèi)加水和便于空心多孔隔板通過所述的開口插入槽中和從槽中取走。蓋子上或罐體的其它部位有一噴嘴與負極室相連通。
費希爾(FISCHER)的美國專利4,089,768介紹了一種裝有一電解器的以電池來驅(qū)動的電解凈化水系統(tǒng)，只有當外加的電壓超過電池的輸入電壓時才能正常地凈化水。由電池給予能量的電源電路產(chǎn)生必要的高電壓。一個由電池直接供電驅(qū)動的泵將待凈化的水輸入電解器。當水的導電性或可達到的電壓超出指定的極限值時，泵將自動斷電。
賴斯(REIS)的美國專利4,06-556介紹了一種帶有接受腔室和電解器的電解凈化裝置，該接受腔室與外殼頂部的灌注孔相通，該灌注孔在裝置運行時是向上張開的。第一條管路連接腔室的底部和電解器入口部分，一第二條管路使電解器的出口部(與入口部向上間隔一段距離但低于灌注口)與外殼下端的排放口相連通。該腔室、電解器和導管確定了從灌注孔到排放口的液體流動的連續(xù)通道，這條通道在腔室內(nèi)向下延伸，在電解器內(nèi)向上延伸，然后在第二條管路內(nèi)再度向下延伸。從電解器中液流通道以向反的相切方向旁置的兩個電極被通以直流電，使該電流在電解器內(nèi)按上述的液流通道流經(jīng)液體。
赫西哈拉(HUSHIHARA)的美國專利介紹了一種處理水的方法，它包括以下步驟將水注入兩個隔離的腔室，這兩個腔室是用一種非導電材料制成的容器以普通的多孔隔板分隔而成的。然后，在分置于二個腔室內(nèi)的兩個電極之間通直流電，這樣就把水分離成酸性水和堿性水。
本發(fā)明的概述本發(fā)明第一個目的是提供一種對諸如游泳池水、浴水、飲用水、水庫、污水之類水體進行處理的新穎和改良的裝置及方法。本發(fā)明應用了一種小型的便攜式電解器和具有新型結(jié)構(gòu)的相關(guān)裝置。
本發(fā)明第二個目的是提供一個新穎和改良的小型便攜式水處理的電解器以氧化污染物或提高水的PH值。
本發(fā)明第三個目的是提供一種新穎和改良的小型便攜式水處理的電解器以氧化污染物或提高水的PH值，并裝有一個掛鉤，該掛鉤用以將該電解器支承在盛放被處理水的容器壁上。
本發(fā)明第四個目的是提供一種新穎和改良的小型便攜式電解器，其尺寸便于個人攜帶或放在口袋中，適用于以氧化污染物或提高水PH值的水處理。
本發(fā)明第五個目的是提供一種新穎和改良的小型便攜式電解器，其尺寸便于個人攜帶或放在口袋中，適用于以氧化污染物或提高水PH值的水處理，其動力來自于電池或一個直流輸出變壓器。
本發(fā)明第六個目的是提供一種新穎和改良的水處理電解器，該電解器包括一封閉的腔室，該腔室裝有一個電極以及另一個被支承在該腔室上的電極，當該電解器被浸入水中時該電極就暴露于周圍的液體中。
本發(fā)明第七個目的是提供一種新穎和改良的水處理電解器，該電解器包括一封閉的腔室，該腔室裝有一個電極以及另一個被支承在該腔室上的電極，當該電解器被浸入水中時該電極就暴露于周圍的液體中，該腔室具有一個開在水面上方的排氣孔，其大小允許氣體可排出，當該電解器側(cè)翻時其孔小得足以防止泄漏。
本發(fā)明第八個目的是提供一種新穎和改良的水處理電解器，該電解器包括一封閉的腔室，該腔室裝有一個陰極以及一個被支承在該腔室上的陽極，當該電解器被浸入水中時該陽極就暴露于周圍的液體中。
本發(fā)明第九個目的是提供一種新穎和改良的水處理電解器，該電解器包括一封閉的腔室，該腔室裝有一個陽極以及一個被支承在該腔室上的陰極，當該電解器被浸入水中時該陰就暴露于周圍的液體中。
本發(fā)明第十個目的是提供一種新穎和改良的水處理電解器，該電解器包括一封閉的腔室，該腔室裝有一個電極，一個在由離子滲透膜密封的腔室壁上的開口，以及另一個鄰近所述膜的被支承在該腔室上的電極，并且當該電解器被浸入水中時該電極就暴露于周圍的液體中。
本發(fā)明第十一個目的是提供一種新穎和改良的水處理電解器，該電解器包括一封閉的腔室，該腔室裝有一個電極，一個在由陽離子滲透膜密封的腔室壁上的開口，以及另一個鄰近所述膜的被支承在該腔室上的電極，并且當該電解器被浸入水中時該電極就暴露于周圍的液體中。
本發(fā)明第十二個目的是提供一種新穎和改良的水處理電解器，該電解器包括一封閉的腔室，該腔室裝有一個陰極，以及另一個鄰近所述膜的被支承在該腔室上的陽極，并且當該電解器被浸入水中時該陽極就暴露于周圍的液體中。
本發(fā)明第十三個目的是提供一種新穎和改良的水處理電解器，該電解器包括一封閉的腔室，該腔室裝有一個陽極，以及另一個鄰近所述膜的被支承在該腔室上的陰極，并且當該電解器被浸入水中時該陰極就暴露于周圍的液體中。
本發(fā)明第十四個目的是提供一種新穎和改良的氧化污染物或提高水PH值的水處理方法，該方法設置小型便攜式電解器，處理水時將該電解器插入水中以及給該電解器通電以氧化污染物或提高水的PH值。
本發(fā)明第十五個目的是提供一種新穎和改良的氧化污染物或提高水PH值的水處理方法，該方法設置一種尺寸適合個人攜帶或放入衣袋中的小型便攜式電解器，處理水時將該電解器插入水中并給該電解器通電以氧化污染物或提高水的PH值。
本發(fā)明第十六個目的是提供一種新穎和改良的氧化污染物或提高水PH值的水處理方法，該方法設置一種由電池或直流輸出變壓器提供動力和其尺寸適合個人攜帶或放入衣袋中的小型便攜式電解器，處理水時將該電解器插入水中并給該電解器通電以氧化污染物或提高水的PH值。
本發(fā)明第十七個目的是提供一種新穎和改良的氧化污染物或提高水PH值的水處理方法，該方法設置小型便攜式水處理的電解器，該電解器包括一封閉的腔室，該腔室裝有一個電極以及另一個被支承在該腔室上的電極，當該電解器被浸入水中時，該電極就暴露于周圍的液體中，處理水時將該電解器插入水中以及給該電解器通電以氧化污染物或提高水的PH值。
本發(fā)明第十八個目的是提供一種新穎和改良的氧化污染物或提高水PH值的水處理方法，該方法設置小型便攜式水處理的電解器，該電解器包括一封閉的腔室，該腔室裝有一個電極以及另一個被支承在該腔室上的電極，當該電解器被浸入水中時，該電極就暴露于周圍的液體中，處理水時在該腔室內(nèi)充入氯化鈉或氫氧化鈉的水溶液，將該電解器插入水中并給予充電以氧化污染物或提高水的PH值。
本發(fā)明第十九個目的是提供一種新穎和改良的氧化污染物或提高水PH值的水處理方法，該方法設置小型便攜式水處理的電解器，該電解器包括一封閉的腔室，該腔室裝有一個電極以及另一個被支承在該腔室上的電極，當該電解器被浸入水中時，該電極就暴露于周圍的液體中，該腔室在水面上方具有排氣孔，其大小允許氣體可排出，當該電解器側(cè)翻時其孔小得足以防止泄漏，處理水時在該腔室內(nèi)充入氯化鈉或氫氧化鈉的水溶液，將該電解器插入水中并給予充電以氧化污染物或提高水的PH值。
本發(fā)明第廿個目的是提供一種新穎和改良的氧化污染物或提高水PH值的水處理方法，該方法設置小型便攜式電解器，該電解器具有一封閉的腔室，該腔室裝有一個陽極和一個被支承在該腔室上的陰極，當該電解器被浸入水中時該陰極就暴露于周圍的液體中，處理水時將該電解器插入水中并且給予通電以氧化污染物或提高水的PH值。
本發(fā)明第廿一個目的是提供一種新穎和改良的氧化污染物或提高水PH值的水處理方法，該方法設置小型便攜式電解器，該電解器具有一封閉的腔室，該腔室裝有一個陽極，一個在由離子滲透膜密封的腔室壁上的開口，以及一個鄰近所述膜的被支承在該腔室上的陰極，當該電解器被浸入水中時該陰極就暴露于周圍的液體中，處理水時將該電解器插入水中并且給予通電以氧化污染物或提高水的PH值。
本發(fā)明第廿二個目的是提供一種新穎和改良的氧化污染物或提高水PH值的水處理方法，該方法設置小型便攜式電解器，該電解器具有一封閉的腔室，該腔室裝有一個陰極，一個在由離子滲透膜密封的腔室壁上的開口，以及一個鄰近所述膜的被支承在該腔室上的陽極，當該電解器被浸入水中時該陽極就暴露于周圍的液體中，處理水時將該電解器插入水中并且給予通電以氧化污染物或提高水的PH值。
本發(fā)明的其他一些目的從下面有關(guān)的說明書和權(quán)利要求書將得到十分清楚的說明。
附圖簡要的說明

圖1是一個說明本發(fā)明較佳實施例的電解器的示意圖。
圖2是一個如圖1所示的電解器放置在由該電解器處理水的容器中的示意圖。
圖3是一個如圖1所示的電解器的組裝罩殼的正視圖。
圖4是一個如圖3所示的電解器和罩殼的軸向中心剖面圖。
圖5是一個如圖3所示電解器和罩殼的分解圖。
圖6是一個如圖3所示電解器的電解器罩殼的部分正視圖。
圖7是一個取自圖6中7-7線的剖面圖。
圖8是一個如圖3和圖4所示的電解器和罩殼的另一個實施例的分解圖。
圖9是一個如圖1所示的電解器放置在液體容器內(nèi)的另一個實施例的立體圖。
圖10是一個如圖9所示電解器和罩殼的分解圖。
圖11是一個安裝在溶液容器壁上的電解器的另一個實施例的立體圖。
圖12是一個說明本發(fā)明另一個實施例的電解器的示意圖。
圖13是一個如圖12所示的電解器放置在由該電解器處理水的容器內(nèi)的示意圖。
較佳實施例的說明現(xiàn)在請根據(jù)標記號參閱附圖，圖1說明一個尺寸便于攜帶或放入衣袋中的小型便攜式電解器10的一個較佳實施例。電解器10具有一罩殼11，它在下面所描述的實施例中得到更充分的說明。罩殼11包括一個封閉的腔室12，該腔室裝有一個用導線14與直流電源負極相連而作為陰極的電極13。腔室壁15有一個開口16，該開口用膜17覆蓋。
膜17是一種離子滲透膜，它能傳導陽離子，如Na+。離子滲透膜17最好是一種傳統(tǒng)用于電解器中分隔陽、陰極室的適合于陽離子交換的導電膜。所選擇的理想的膜是氟化聚合物，最好是全氟磺酸聚合物，如杜邦公司制造的NAFIC。
一個支承在罩殼11上的電極18用導線19與直流電源正極相連作為陽極。因此電解器10有一個封閉的陰極13和一個裸露的陽極18。當電解器10被置于水或其它含溶解鹽(NaCl)水溶液中并通電時，它將在陽極18上產(chǎn)生氯氣或其它氧化劑，在陰極13釋放氫氣。在腔室壁12上的排氣開口20是足夠小的(大小猶如毛細管)，它允許氫氣排出，而當電解器倒置或側(cè)翻時不讓溶液從腔室壁15中泄漏出來。
圖2是電解器10在水處理中應用的圖解說明。把電解器10侵入含有或被加入少量足以電導的鹽的水中，并給予通電時，在陽極18處產(chǎn)生氯氣和其它氧化劑將在陰極13產(chǎn)生氫氣和鈉離子(Na+)。電解器10可以小到能插入大口杯或玻璃飲水杯中。當通電時，產(chǎn)生足夠的氯氣或其它氧化劑來抑制細菌污染從而凈化水。
在制造電解器10時，腔室12被裝入供最初運行的氫氧化鈉溶液，在不斷的運行過程中會產(chǎn)生新的NaOH。圖2所示容器21有一個進口22和出口23使水能連續(xù)流動。容器21可以是一個家用飲水器的貯水槽或類似的東西。容器21也可以是一個廢水處理設備的污水貯存罐，這種處理方式已被證明對消除細菌污染是有效的。如果將這個結(jié)構(gòu)顛倒一下以致陽極是封閉的，而陰極是裸露的，當對電解器通電時，在封閉腔室內(nèi)產(chǎn)生氯氣或其它氧化劑，在裸露的陰極處產(chǎn)生NaOH，提高了被處理水的PH值。
圖3-圖7出示了圖1和圖2所示的電解器10的工業(yè)化應用的各種部件。電解器10包括罩殼11，它又分為上罩殼24，下罩殼25，頂蓋26和底蓋27。
罩殼的組件24-27是用塑料諸如聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸、聚氨脂等等通過注塑、成形、模壓或加工成形制得。
頂蓋26有一個按鈕開關(guān)28(圖3-圖4)用以控制一個指示燈29(圖3-圖4)，一個用于與外部電源組(低壓直流輸出變壓器)插頭相連接的插座30(圖3-圖4)，一個便于攜帶或用于將電解器支承在容器壁上的夾子31(圖5)。
上罩殼組件24是一個中空管狀部件32，該部件32設有一帶有開口34和開口35的上隔板33，以及帶有開口37和開口38的底隔板36，開口37和開口38可使電解器中的陽極和陰極的導線19和14穿過。一個在管狀件32上和直徑被減小的上端部分39通過一緊配合被扣緊在上蓋件26內(nèi)。一個在管狀件32上和直徑被減小的下端部分40通過一緊配合被扣緊在下罩殼組件25的上端部。
下罩殼組件25基本上相當于圖1和圖2所示的電解器(10)。罩殼11包括具有一個電極13的封閉的腔室12，該電極由導線14與插座30的直流電源負端相連，作為陰極。腔室壁15有一個開口16以膜17覆蓋。
膜17是一種離子滲透膜，能傳導陽離子，如Na+。離子滲透膜17是一種適合于陽離子交換的電導膜，如NAFION，它是一種傳統(tǒng)使用在電解器上用來分隔陽極室和陰極室的膜。被固定在罩殼11上的電極18以導線19與直流電源的正極相連，作為陽極。因而這電解器10具有一個封閉的陰極13和一個裸露的陽極18。
一個具有許多洞或孔眼42的管狀套筒41(圖5)以緊配合方式固定在罩殼的減徑部分43上。套筒41是為了防止陽極13和膜17在裝卸時被損壞。當電解器從被處理的水中拿出時，下蓋件27通過緊配合固定在套筒41上方的罩殼組件25上以防止膜17干燥。
使用前可以按一安裝條件實現(xiàn)如圖3-7所示的電解器總成。夾子31可以把該總成固定在人的衣服上，也可將該電解器固定在盛放被處理水或其它液體的容器器壁上。使用時將底蓋27卸去，將該電解器放在操作位置。如果電解器是小型的，如是便攜式的，它可被用于處理大口杯或玻璃杯中的水；如果電解器是較大的，它可放在一盛水的容器內(nèi)，不論這水是靜止的還是流動的。
就如上面所提到的一樣，腔室12(封閉的陰極室)在最初充有NaOH水溶液，在運行過程中產(chǎn)生新的NaOH。將少量的但足以導電的鹽(NaCl)加到被處理的水中。在大型裝置中，電解器通常用于處理來自下水道系統(tǒng)的污水，污水中的溶解物質(zhì)可無需加鹽。這時電解器有一個外部電源組(直流電輸出變壓器)插入插座30，開啟開關(guān)28給電解器通電。于是該電解器10作為一個具有陽極13的電解器置于被處理的水或液體中進行操作。在陽極13處產(chǎn)生氯氣和其他氧化劑，并溶解到液體中，以殺滅可能存在的有害的細菌。另一個實施例的說明圖8是本發(fā)明用電池進行操作的另一個實施例的分解圖。電解器10包括一個上罩殼44，下罩殼45和46，頂蓋47和底蓋48。罩殼組件44-48是用塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸、聚氨烯等通過注塑、成形、模壓或加工成形制得，如圖4-7所示。
頂蓋47關(guān)閉上罩殼44的頂端開口49以密閉裝電池50的電池室。頂蓋47有一個夾子51，它具有與圖4-7的實施例中的夾子31同樣的功能。上罩殼44具有一減徑的下端部分52，它與下罩殼45上端相配合，下罩殼45裝有一開關(guān)53以開動指示燈54和電解器10的電極，下罩殼46基本上與圖4-7中的組件25相同。一具有許多洞或孔眼的管狀套筒(在圖中沒有指明)通過緊配合被緊固在罩殼46的減徑部分上。該套筒的作用防止在運用過程中電極和膜被損壞。當電解器從被處理的水中取出后，應通過緊配合將底蓋48緊固在該套筒上方的罩殼46上，以防止膜干燥。
使用前可以按照一安裝條件實現(xiàn)如圖8所示的電解器總成。夾子51可將該電解器總成佩戴在人的服裝上或固定在盛放被處理水或其它液體的容器壁上。使用時將底蓋48卸下，把該電解器置于操作位置。該電解器是小型的，例如是袖珍型的，可用于處理大口杯或玻璃杯中的水。
像其他實施例一樣，封閉的陰極腔在開始時充有NaOH水溶液，并在運行中產(chǎn)生新的NaOH。加入少量的足以導電的鹽(NaCl)，打開開關(guān)53，電解器由電池50供電。于是電解器10作為一個具有陽極的電解器，置于被處理的水或液體中進行操作。在陽極產(chǎn)生氯氣或其它氧化劑，并溶于液體中以殺滅可能存在的有害的細菌。
又一個實施例圖9和圖10示出了本發(fā)明又一個實施例的部件或結(jié)構(gòu)和操作。此實施例是較大尺寸的電解器，用于大型水處理設施和處理來自下水道系統(tǒng)的污水。圖9示出了電解器10在流動態(tài)液體處理系統(tǒng)的運行。圖10示出了電解器10的零部件。
電解器10具有一個罩殼55，該罩殼包括一裝有電極57的封閉腔室56，電極57由導線58與直流電源的負極相連，作為陰極。腔室56上有一個開口58被膜59覆蓋。膜59是一種離子滲透膜，該膜能傳導陽離子，如Na+。離子滲透膜59最好是一種適宜于陽離子交換和導電的膜，如傳統(tǒng)上用于電解器陽極室、陰極室隔離膜(最好是NAFION)的那種類型。
一個支承在罩殼56上并用導線61與直流電源正極相連的電極60，作為陽極。因而電解器10有一個封閉的陰極57和一個裸露的陽極60。當電解器10被放入含有溶解鹽(NaCl)的水或其它液體中并通電后，它將在陽極60產(chǎn)生氯氣或其它氧化劑，并在陰極57處放出氫氣(H2)。腔室壁上56的開口62和管子63為循環(huán)水通過該陰極室提供通道，以便在高電流運行時冷卻該電解器。
圖9說明電解器10在大容量水處理中的應用的情況。當電解器10浸入含有或加有少量的足以導電的鹽的水中并通電后，在陽極60產(chǎn)生氯氣和其它氧化劑，在陰極57產(chǎn)生氫氣和鈉離子(Na+)。在電解器10被制造時，腔室56內(nèi)充有堿(NaOH)溶液供初次運行之用，在連續(xù)運行中會產(chǎn)生新的NaOH。在圖9中，容器64帶有進口65和出口66供水連續(xù)流動。
再一個實施例圖11示出了本發(fā)明的再一個實施例，其中陽極浸在被處理的水體中，陰極是裸露的，沒有任何溶液存在。
一個容器67上裝有一個被支承在器壁上水密型開口內(nèi)的電解器10(改進型)。膜68和陰極69被放在容器67外。一根導線70與直流電源的負極相連。陽極71固定在陰極69上，用一根導線72與直流電源的正極相連。
容器67充有水并加入少量的鹽。當電流在陽極71和陰極69之間通過時，在陽極71放出氯氣泡，盡管除了少量潤濕膜和接觸陰極的水外沒有一點液體在陰極69周圍。這個電解器相對來說是無效果的，但確實產(chǎn)生氯氣。
最后一個實施例在圖12和圖13中示出了本發(fā)明的最后一個實施例，其中陽極和陰極的有關(guān)位置作了更換。
請參閱圖12，它示出了一種具有罩殼74的電解器10，該罩殼包含裝有一個電極76的封閉腔室75，電極76由導線77與直流電源的正極相連作為陽極。腔室壁75a上有一個用膜79覆蓋的開口78。
膜79是一種離子滲透膜，它傳導陽離子，如Na+。離子滲透膜79最好用一種傳統(tǒng)上用于電解器中分隔陽極室和陰極室的適合于陽離子交換的導電膜。較理想的膜是氟化聚合物以及全氟磺酸聚合物，尤其是由杜邦公司生產(chǎn)的NAFION。
電極80被支承在罩殼74上，由導線81與直流電源負極相連作為陰極，因此，電解器10有一個封閉的陽極76和一個裸露的陰極80。當電解器置于水或其它含導電溶質(zhì)的水溶液中，并在腔室75添加NaCl，給電解器通電后，在陽極76(腔室75內(nèi))產(chǎn)生氯氣和其它氧化劑，在陰極80釋出氫氣(H2)和Na+離子。
圖13是圖12中的電解器10在水處理中的圖解說明。當電解器10浸入含有或加有少量足以導電的溶質(zhì)的水中并且將NaCl溶液加入到腔室75，對電解器通電后，在陽極76產(chǎn)生氯氣或其它氧化劑，在陰極80產(chǎn)生氫氣和鈉離子(Na+)。這具有充分提高水的PH值的效果(PH=10或更高)。圖13中，容器82具有一個提供連續(xù)水流的進口83和出口84。
雖然對本發(fā)明作了充分和全面的描述，而特別著重于幾個較佳的實施例，但是應該明白在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)，除了在這里所作的具體的說明外，本發(fā)明還可以作出在其他方面的實施。
權(quán)利要求
1．一種小型便攜式電解器，它具有一個裝有電解液的容器，一個置于所述電解液中的陽極，一個置于所述電解液中的陰極，一個位于所述的陽極和陰極之間并與所述的陰極接近的離子滲透膜，和一個與所述的陽極與陰極相連的直流電源，所述的電解器是可操作的在所述的陽極表面產(chǎn)生來自所述電解液的氣體。
2．如權(quán)利要求1所述的一種電解器，它包括一個封閉電極和一個裸露電極，一種與所述的封閉電極相接觸的電解液，以及所述電解器浸入含水液體后是可運轉(zhuǎn)的，當所述的裸露電極是陽極時產(chǎn)生氯氣或其它氧化劑，或當所述的裸露電極為陰極時提高了所述液體PH值。
3．如權(quán)利要求2所述的一種電解器，它包括一種置于所述的電極之間的離子滲透膜。
4．如權(quán)利要求2所述的一種電解器，它包括一個用于將電解器支承于被處理水的容器壁上的掛鉤。
5．如權(quán)利要求2所述的一種電解器，其中所述的電解器大小適合于個人攜帶或放入個人衣袋中，是用于氧化污染物或提高水的PH值的水處理。
6．如權(quán)利要求2所述的一種電解器，其中所述的電解器包括電池或一個直流輸出變壓器以供給動力。
7．如權(quán)利要求2所述的一種電解器，其中所述的電解器包括一個封閉腔室，一個被封密于所述的腔室內(nèi)的電極，另一個支承在所述腔室上的電極，當所述電解器浸入含水溶液中時該電極就暴露于所述的含水溶液中。
8．如權(quán)利要求7所述的一種電解器，其中所述的一個電極是陰極，所述的另一個電極是陽極。
9．如權(quán)利要求7所述的一種電解器，其中所述的一個電極是陽極，所述的另一個電極是陰極，一離子滲透膜固定于所述的電極之間。
10．如權(quán)利要求6所述的一種電解器，其中所述的腔室在其壁上有一個開口，一離子滲透膜固定在所述的腔室壁的開口上，并且所述的另一個鄰近所述膜的被支承在所述腔室上的電極，并且當該電解器浸入液體中時該電極就暴露于周圍的液體中。
11．如權(quán)利要求10所述的一種電解器，其中所述的一個電極是陰極，并且所述的另一個電極是陽極。
12．如權(quán)利要求11所述的一種電解器，它包括許多用于使冷卻水循環(huán)通過封閉腔室的通道。
13．如權(quán)利要求7所述的一種電解器，其中所述的封閉腔室其一側(cè)壁上有一個排氣孔，它的大小允許氣體排出，但其尺寸小到足以能防止液體在那里泄漏。
14．如權(quán)利要求12所述的一種電解器，其中所述的電解器包括一個封閉腔室，一個被封閉于所述腔室內(nèi)的電極，另一個被支承在所述腔室上的電極，當該電解器浸入含水液體時，該電極就暴露于所述含水液體中，以及一開孔的管狀護罩，它支承在所述腔室上并圍繞所述腔室和所述的另一個電極。
15．如權(quán)利要求14所述的一種電解器，其中所述的封閉腔室至少部分為環(huán)狀的橫截面，所述的另一個電極和所述腔室尺寸在所述的開孔管狀護罩尺寸的范圍內(nèi)，以及一個可脫卸地安裝在所述管狀護罩上方的筒形保護件。
16．如權(quán)利要求2所述的一種電解器，其中所述電解器包括一個由至少三部分組成的管狀罩殼，一個上罩殼部分，它包括該電解器的動力供應裝置，一個中央罩殼部分，它包括一封閉腔室，一個被封閉于所述腔室中的電極，另一個被支承在所述腔室上的電極，當該電解器浸入含水液體中時，該電極就暴露于所述的含水液體中，一開孔的管狀護罩，它支承在所述腔室上并圍繞所述腔室和所述的另一個電極，以及一個下罩殼部分，它包括一安裝在所述中央罩殼部分上方和封閉所述中央罩殼部分的閉合端管狀保護件。
17．一種凈化或提高其PH的處理含水液體的方法，它包括以下步驟(a)提供一種小型便攜式的電解器，該電解器具有一被封閉的電極、一裸露電極以及一種與所述封閉電極接觸的電解液；(b)將一種鹽溶解于待處理的含水液體中；(c)將所述電解器浸入所述含水液體中并對所述的電解器通電，當所述裸露電極為陽極時，產(chǎn)生氯氣或其它氧化劑，或當所述的暴露電極為陰極時，以增加所述液體的PH值。
18．如權(quán)利要求17所述的一種方法，其中所述的封閉電極為一陰極，所述的裸露電極為一陽極，一種離子滲透膜被置于所述的陽極和陰極之間，電解液是一種氯化物鹽水溶液，并且當所述的電解器被通電時所述的陽極所得的產(chǎn)物是氯氣或其它氧化劑。
19．如權(quán)利要求17所述的一種方法，其中所述的封閉電極為陽極，所述的裸露電極為陰極，一種離子滲透膜被置于所述陽極和所述陰極之間，電解液是一種鹽的水溶液，以及當所述電解器被通電后，所述陰極釋放NaOH以提高電解液中水的PH值。
20．如權(quán)利要求17所述的一種方法，其中所述電解器包括一個其上有掛鉤的罩殼以及將所述電解器放在一容器中，用所述掛鉤支承所述的運行電解器。
21．如權(quán)利要求17所述的一種方法，其中所述電解器包含一個在其壁上有一個開口的腔室，固定在所述的腔室壁開口處的一種離子滲透膜，并且鄰近所述膜的被支承在所述腔室上的所述另一個電極，以及當該電解器浸入液體時，該電極就暴露于所述周圍的液體中。
22．如權(quán)利要求17所述的一種方法，其中所述一個電極為陰極，以及所述另一個電極為陽極，所述電解器包括一個在其壁上有一個開口的腔室，被固定于所述的腔室壁開口處的一種離子滲透膜，以及鄰近所述膜的被支承在所述腔室上的所述陽極以及當該電解器浸入液體時該陽極就暴露于所述周圍的液體中。
23．如權(quán)利要求17所述的一種方法，它包括將冷卻水循環(huán)通過所述封閉腔室的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種小型的便攜式電解器(10),該裝置設有一個安裝在腔室(12)內(nèi)的封閉電極(13)和一個裸露電極(18),當該電解器浸入水中時該暴露電極就暴露于所述水中。當電解器(10)浸入含有某種鹽酸鹽的水溶液運行時,當上述的裸露電極(18)為陽極時產(chǎn)生氯氣或其它氧化劑;若裸露電極(18)為陰極時則提高上述溶液的pH值。
文檔編號C02F1/461GK1205001SQ9719128
公開日1999年1月13日 申請日期1997年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月19日
發(fā)明者查爾斯·蒂莫西·斯威尼 申請人:查爾斯·蒂莫西·斯威尼