[实用新型]一种利用封闭阳极室构建的净化饮用水的电化学系统

说明书

本实用新型涉及一种利用封闭阳极室构建的净化饮用水的电化学系统，该系统针对饮用水中含有硝酸盐、高氯酸盐、余氯、消毒副产物以及重金属离子超标、现有活性金属电子供体如锌、镁应用过程中易于产生二次污染的现状，结合电解水机运行过程中带来的副产氯气、次氯酸盐以及重金属离子富集的问题，利用封闭阳极室构建的电化学系统，既可通过电化学还原途径去除余氯、消毒副产物、重金属离子，还可通过生物电化学催化还原硝酸盐、高氯酸盐等污染物，在上述污染物净化过程中，同时产生富含氢气的还原碱性水。

技术领域

本实用新型涉及水净化领域，特别涉及饮用水净化领域，具体涉及一种利用封闭阳极室及其构建的净化饮用水的电化学系统。

技术背景

饮用水厂通过沉降、过滤、消毒等对来自地面或地下水源的饮用水进行处理，最后经管网输送到家庭用户。长期以来，环境污染物通过迁移、转化对现有水环境造成严重的污染，部分饮用水源超标事件频繁发生，饮用水厂因处理工艺的限制对于饮用水中的大量污染物处理效率非常有限。氯气消毒成为饮用水厂防止大肠菌群等有害微生物在供水管道内滋生的主要手段。氯气消毒过程中产生大量的致癌消毒副产物污染。现有城市饮用水输水管网大多采用铸铁管，镀锌管，含铅水龙头仍然在现有家庭中广泛使用。饮用水消毒残留的余氯随输水管网进入到各个家庭用户，余氯本身的异味造成人体感官严重不适，还会对城市输水管道、家庭水龙头等管壁造成快速氧化、致使大量的铅、锌、镉、铬等重金属离子溶出到饮用水中，对人体健康带来严重威胁。

牺牲阳极广泛应用于船舶、地下管道、地面储运设施以及电热水器等钢铁材料的阴极保护，随着燃料电池技术的发展，牺牲阳极也开始应用于金属空气电池领域。一些活泼金属如镁、锌等单质或合金氧化腐蚀能够产生更负的电位，不仅用于阴极保护，还广泛应用于饮用水脱除余氯、重金属以及产生富氢碱性负离子水领域。其中KDF(铜锌合金)通过与余氯的反应：Zn+2HOCl＝ZnCl2+2OH-还原次氯酸或氯气，此外，通过KDF形成的原电池，锌氧化将铅离子置换到铜阴极表面。但KDF使用过程中，大量的锌溶解导致净化水中锌离子浓度显著上升，甚至超过了饮用水的卫生标准，对人体健康带来危害。镁颗粒作为滤芯，其氧化不仅能够脱除余氯，还能产生产氢气，但由于产生大量的氧化镁沉淀包裹镁颗粒造成活性显著下降并堵塞滤芯。

基于水电解原理开发的电解水机已应用于饮用水净化领域，主要用于在阴极室产生还原的碱性水以及阳极室产生强氧化的酸性水，其电解水机结构中，主要通过一个阳离子交换膜分隔阴阳极室，低电导率的饮用水电解过程中，高电阻带来能量效率的降低，电解过程中，饮用水中的氯离子在阳极室内氧化为氯气以及次氯酸等有害产物，而其中的重金属离子通过阳离子交换膜在阴极室内富集，产生的还原碱性水加重了重金属的污染。

发明内容

针对饮用水中含有硝酸盐、高氯酸盐、余氯、消毒副产物以及重金属离子超标、现有活性金属电子供体如锌、镁应用过程中易于产生二次污染的现状，结合电解水机运行过程中带来的副产氯气、次氯酸盐以及重金属离子富集的问题。本实用新型提供了一种利用封闭阳极室构建的净化饮用水的电化学系统。该发明主要应用于家庭饮用水的净化，也可应用于学校、宾馆、办公场所等供水终端的饮用水净化领域。本实用新型的利用封闭阳极室构建的电化学系统，既可通过电化学还原途径去除余氯、消毒副产物、重金属离子，还可通过生物电化学催化还原硝酸盐、高氯酸盐等污染物。在上述污染物净化过程中，同时产生富含氢气的还原碱性水。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：