電解水機...


电化学水处理


電化學電解鈦鉑電解槽陶瓷離子分離膜自來水氫氣氧氣法拉第電解定律硫酸鈣活性pH氯化鈉水合鈉離子電解質電解ORP電解質活性法拉第電解定律硫酸鹽陽離子氫離子電解質離子化合物TDS硫酸鈣碳酸氫鈣硬水




電解水機(Water-Ionizer)是依據「電化學」與「電解」原理,採用鈦白金(鉑)素材或其它合金材質,做為電解槽之電極板,其間配置陶瓷離子分離膜的透析與分離作用。依操作使用功能需要,電解槽使用「鈦白金電極板」的片數(或換算成電極板總面積),已經發展有「3極2槽」、「5極4槽」、「7極6槽」甚至「9極8槽」的設計使用。


電解水機電解槽之構造與材質,甚至應用於管路水道自來水源之電解模式,都有別於傳統之電池與電解水操作實驗(製備氫氣及氧氣)。依電解水質之「機能性」需求,一般分為「飲用鹼性離子水」、「外用或環保殺菌用酸性離子水」以及「特別成份的離子水」。電解水機之功率輸出.操作面板及特殊設計都有相當成熟的技術產品推陳出新。




目录






  • 1 應用型飲用水電解水機


  • 2 製備強酸性離子水之電解水機


  • 3 電解水機電解水之電解率


  • 4 常見飲水中溶質的電解率


  • 5 電導性


  • 6 水按硬度分類


    • 6.1 影響電解水機電解水電解率的因素




  • 7 外部链接





應用型飲用水電解水機


電解槽內電極板之間配置離子膜,在電解槽內電極板之負極可以製備出溶存水合陽離子的水溶液,通稱為電解鹼性離子水。


依據法拉第電解定律:普通自來水之主要內溶物為中性鹽硫酸鈣成份,經過一定直流電功率及時間電解,硫酸鈣成份相當比例被電解分離析出,陽(鈣)離子向負極析出並吸引氫氧根離子靠近,水溶液因此呈鹼性。


電解功率愈強,電解時間(電解板之面積愈大或流量愈小)愈長,及陽離子之活性等因素影響,鹼性離子水之pH值愈高,水合陽(鈣)離子之濃度則愈高。


同理,電解前水溶液如溶存氯鹽(氯化鈉)成份,電解析出之陽離子則為水合鈉離子。



製備強酸性離子水之電解水機


電解前水質如改為氯化鈉當成主要電解質成份,其濃度僅需約200mg/L,透過較強電解模式,在電極之正極即可以製備出溶存次氯酸離子的較強酸性離子水溶液。


由於酸性在pH值約等於2.7附近,酸性水之正電位(ORP)出現急劇拉升現象,可以達到+1000 mv以上,這種特殊的酸性離子水經過日本多方單位研究結果,証實具有相當能力的殺菌作用。


應用在農業蟲害防治、食品器具環境消毒、皮膚外傷消炎鎮痛殺菌等方面都有一定的功效,因此得到極力重視和發展。



電解水機電解水之電解率


電解標的-硫酸鈣/氯化鈉水溶液「電解率」是飲用電解水機電解水之。在特製的電解槽體中,二電極板間距僅約為3mm,並且在其中間配置「離子透析薄膜」;利用水流給水模式,施以相當電解功率,使得淨化自來水中之導電性溶質,例-硫酸鹽,一定比例被電解分離,這樣帶正負電荷離子,例-鈣離子/硫酸根離子…被電解分離的比例,稱之為「電解率」。


此電解率主要受電解功率、電解時間、電解質元素的活性等因素影響,大致符合化學-法拉第電解定律。



常見飲水中溶質的電解率


以硫酸鹽為例,元素鈣與鈉的活性相當,硫酸鈣之電解率略大於氯化鈉。元素鉀之活性遠大於鈉,氯化鉀之電解率遠大於氯化鈉。


依據法拉第電解定律:同樣直流電壓,電解消耗電流愈強,電解率愈高。同樣電壓及電流,電解時間愈長,電解率愈高。如以電解生成之鹼性離子水為例,水溶液之pH值愈高,表示陽離子之析出濃度愈多,不過,實際上鈉離子析出濃度仍有上限,ph值是合併所有析出陽離子的濃度反應的結果,其中當然包括氫離子(巨觀來說並不存在),會以氫氣型態釋出。



電導性


電導性是指自來水中常見物質可以傳導電子的性質,水溶液中,類似名詞是「電解質」,一般通稱離子化合物,可以TDS meter測知。例如,硬度約為150mg/L的水質,其TDS值約為280ppm,主成份為「硫酸鈣」及「碳酸氫鈣」,詳見「硬水」。



水按硬度分類



  • 75 mg/L 以下 「軟水」

  • 75~140 mg/L 「中度硬水」

  • 140~300 mg/L 「硬水」

  • 300 mg/L 以上 「極硬水」


常見飲水之電導率(以TDS計)

































水別
電導率(ppm)
註記

蒸餾水
數十ppb
純水不導電或電導率以(ppb)計
雨水
10~20
空氣中氣體成份導致,例、硫化物

RO純水[永久失效連結]
5~20
依逆滲透膜之去除率及材質等因素而定

礦泉水
40~90
通常指地面自然湧出,煮沸沒有沉澱物產生

自來水
50~380
依地區水源水質而定


影響電解水機電解水電解率的因素



  1. 電解極板(或離子膜)面積(或稱電解面積大小)。電解面積愈大,對電解槽內水量而言,電解率愈高;又或者意謂,電解時間愈長,電解率愈高

  2. 電解電流大小。以一般5片裝電解極板之電解槽為例,製備鹼性水之PH值=8.5~10.5;電解電流約為 1.5~ 2.5 安培。

  3. 離子膜或電解極板表面鈣附著。鈣附著嚴重,電解電流無法導通,將會造成電解率大幅下降情形。

  4. 流量因素。電解水時,給水流量由(2.0)降為(1.0)L/min,意謂著電解率將提升為2倍 。

  5. 元素活性因素。不同多種元素存在,水溶液之電解將會變得很複雜。當然電解率也就難以估算,僅能依電解水質之檢定,依據結果來計算。



外部链接



  • 電解水的科學研究

  • 電解水的療效試驗與學術研究

  • 台灣各地自來水質資訊

  • 國科會科普知識~電透析法

  • 國科會高瞻自然科學教學資源平台~戴維(Humphry Davy)




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