一种脱氧富氢水及其制备方法、装置

技术领域

本发明涉及水加工技术领域，具体涉及一种脱氧富氢水及其制备方法、装置。

背景技术

随着科技的发展和人们生活水平的提高，各种各样的饮料出现在人们的生活中，单一功能的水已不能满足人们的需求，人们也越来越重视饮用健康环保具有保健功能的水。科学研究证明，氢是世界上原子最小、穿透力强，并且无毒无害的物质，氢气进入人体后，很容易穿透人体细胞进入组织器官，医学研究表明，人体呼吸氧气与摄入的各类营养物质发生氧化反应产生所需能量的同时，还会产生过多和有害的活性氧自由基，这些过多和有害的活性氧自由基是诱发人体疾病的根源，氢气进入人体后形成活性氢，与活性氧自由基发生中和反应形成水排出体外，减少了人体诱发疾病的活性氧自由基数量，从而起到医疗保健作用，经过大量的临床医学研究证实，氢气对很多种疾病有明显的治疗效果，如何通过人们日常所喝的饮料来增加人体体内氢气的含量，生产出一种脱氧富氢水是现在社会亟待解决的问题。

中国专利申请CN102145931A公开了一种利用压强提高氢气在水中溶解量的方法及装置，该方法及装置是通过单纯加压来制备富氢水，未考虑到容器内部残留空气和水中溶解的其他气体对制备富氢水的影响，且制备富氢水时需要较高压强，对设备要求较高，另外，该方法制备的富氢水，在常温常压下，溶解的氢气容易逸出使得氢浓度不稳定，不能长时间保存。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种脱氧富氢水及其制备方法、装置，工艺条件简单，制备得到的脱氧富氢水中的氢含量较高、氧含量较低，且能够长时间保存，易于大规模生产。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种脱氧富氢水的制备方法，包括以下步骤：

将水通过中空纤维膜丝进行脱氧，去除水中的氧气，将脱氧后的水进行冷冻处理得到冷冻的脱氧水，将冷冻的脱氧水通过中空纤维膜丝添加氢气，制备得到脱氧富氢水。

本发明提供一种脱氧富氢水及其制备方法、装置，工艺条件简单，制备得到的脱氧富氢水中的氢含量较高、氧含量较低，且能够长时间保存，易于大规模生产。

作为优选技术方案，所述脱氧后的水中的含氧量小于1ppb。

作为优选技术方案，所述冷冻的脱氧水温度为3℃-7℃。

作为优选技术方案，所述添加氢气的压力为0.5-0.9Barg。

作为优选技术方案，所述脱氧膜接触器和所述加氢膜接触器内填装有经过疏水化处理的中空纤维膜丝，所述中空纤维膜丝的表面上设有多个微孔，所述微孔的直径为20-80nm。

作为优选技术方案，包括以下步骤：

S1水脱氧，水在中空纤维膜丝外侧流动，同时中空纤维膜丝内腔抽真空并且施加氮气吹扫，这两步相互配合对水进行脱氧得到脱氧水，将脱氧水进行冷冻处理得到冷冻的脱氧水；

S2冷冻的脱氧水加氢：将冷冻的脱氧水在中空纤维膜丝外侧流动，同时中空纤维膜丝内腔通入氢气，这两步相互配合对冷冻的脱氧水加氢得到脱氧富氢水。

作为优选技术方案，步骤S1中在抽真空和氮气吹扫的负压条件下，中空纤维膜丝外侧水中的氧气通过中空纤维膜丝表面的微孔不断向中空纤维膜丝内腔移动，并被中空纤维膜丝内腔的抽真空的氮气不断吹扫，从而脱除水中的氧。

作为优选技术方案，步骤S2中空纤维膜丝内腔通入氢气，在氢气的压力作用下,通过中空纤维膜丝表面的微孔不断向中空纤维膜丝外侧移动氢气，从而对加氢膜接触器外侧的冷冻的脱氧水中添加氢气。

本发明还提供一种脱氧富氢水，根据以上任一项所述脱氧富氢水的制备方法制备得到。

本发明还提供一种脱氧富氢水制备装置，包括：

脱氧装置，所述脱氧装置包括:若干个脱氧膜接触器，所述脱氧膜接触器中设有中空纤维膜丝，所述中空纤维膜丝的内腔通过氮气输送管路与氮气罐连通，所述氮气输送管路上设有氮气输送控制阀，所述中空纤维膜丝的内腔还通过抽真空管路与抽真空设备连接，所述抽真空管路上设有抽真空控制阀，所述脱氧膜接触器一端通过进水管路与水箱连通，所述进水管路上设有进水控制阀，所述脱氧膜接触器另一端通过出水管路与脱氧水箱连通，所述出水管路上设有出水控制阀；

加氢装置，所述脱氧装置包括:若干个加氢膜接触器，所述加氢膜接触器中设有中空纤维膜丝，所述中空纤维膜丝的内腔通过氢气输送管路与氢气罐连通，所述氢气输送管路上设有氢气输送控制阀，所述加氢膜接触器一端通过脱氧水进水管路与脱氧水箱连通，所述脱氧水进水管路上设有脱氧水进水控制阀，所述加氢膜接触器另一端通过脱氧富氢出水管路与脱氧富氢水箱连通，所述脱氧富氢出水管路上设有脱氧富氢出水控制阀。

附图说明

图1为本发明提供的一种脱氧富氢水制备装置的脱氧装置结构图；

图2为本发明提供的一种脱氧富氢水制备装置的脱氢装置结构图。

其中：1-脱氧膜接触器；2-氮气罐；3-氮气输送管路；4-氮气输送控制阀；5-抽真空设备；6-抽真空管路；7-抽真空控制阀；8-水箱；9-进水管路；10-进水控制阀；11-出水管路；12-脱氧水箱；13-出水控制阀；14-加氢膜接触器；15-氢气输送管路；16-氢气罐；17-氢气输送控制阀；18-脱氧水进水管路；19-脱氧水进水控制阀；20-脱氧富氢水箱；21-脱氧富氢出水管路；22-脱氧富氢出水控制阀。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

可以理解，本发明是通过一些实施例为了达到本发明的目的，如图1和图2所示，本发明提供一种脱氧富氢水制备装置,包括：

脱氧装置，所述脱氧装置包括:至少3个脱氧膜接触器1，每一个脱氧膜接触器1中设有中空纤维膜丝，所述中空纤维膜丝的内腔通过氮气输送管路3与氮气罐2连通，所述氮气输送管路3上设有氮气输送控制阀4，所述中空纤维膜丝的内腔还通过抽真空管路6与抽真空设备5连接，所述抽真空管路6上设有抽真空控制阀7，所述脱氧膜接触器1一端通过进水管路9与水箱8连通，所述进水管路9上设有进水控制阀10，所述脱氧膜接触器1另一端通过出水管路11与脱氧水箱12连通，所述出水管路11上设有出水控制阀13；

加氢装置，所述脱氧装置包括:至少两个加氢膜接触器14，所述加氢膜接触器14中设有中空纤维膜丝，所述中空纤维膜丝的内腔通过氢气输送管路15与氢气罐16连通，所述氢气输送管路15上设有氢气输送控制阀17，所述加氢膜接触器14一端通过脱氧水进水管路18与脱氧水箱12连通，所述脱氧水进水管路18上设有脱氧水进水控制阀19，所述加氢膜接触器14另一端通过出水管路11与脱氧富氢水箱20连通，所述脱氧富氢出水管路21上设有氧富氢出水控制阀22。

当制备脱氧富氢水时，打开氮气输送控制阀4、抽真空控制阀7、进水控制阀10和出水控制阀13，将水箱8中的含有氧气的水通入脱氧膜接触器1内，脱氧膜接触器1内腔中心位置设有中空纤维膜丝，通入的含有氧气的水在中空纤维膜丝外侧流动，同时中空纤维膜丝内腔通过氮气输送管路3通入氮气，抽真空设备5对中空纤维膜丝内腔中氮气抽真空，中空纤维膜丝的表面设有多个微孔，由于这些微孔的直径较小(微孔的直径为20-80nm)，只允许气体穿透，却能阻挡水的穿透，由于在抽真空氮气吹扫的负压条件下，水中含有的氧气通过中空纤维膜丝表面上的微孔不断向中空纤维膜丝内腔移动，抽真空的氮气不断对移动进中空纤维膜丝内腔的氧气进行吹扫，从而达到脱除水中的氧的目的，将脱氧水通过出水管路11回收到脱氧水箱12中；

打开氢气输送控制阀17、脱氧水进水控制阀19和脱氧富氢出水控制阀22，先将脱氧水箱12中的脱氧水进行冷冻处理，得到的冷冻的脱氧水温度为3℃-7℃，将冷冻后的脱氧水通入加氢膜接触器14内，加氢膜接触器14内腔中心位置设有中空纤维膜丝，通入的冷冻后的脱氧水在中空纤维膜丝外侧流动，同时中空纤维膜丝内腔通过氢气输送管路通入氢气，中空纤维膜丝的表面设有多个微孔，由于这些微孔的直径较小(微孔的直径为20-80nm)，只允许氢气穿透，却能阻挡水的穿透，中空纤维膜丝内腔中的氢气压力为0.5-0.9Barg，由于氢气压力的作用下，中空纤维膜丝内腔中的氢气通过这些微孔不断向中空纤维膜丝外侧移动，从而对冷冻后的脱氧水添加氢气，制备得到脱氧富氢水。

中空纤维膜丝直径小，加氢膜接触器14中装填中空纤维膜丝的密度大，中空纤维膜丝与冷冻后的脱氧水的接触面积大，所以对冷冻后的脱氧水能够过饱和加氢，中空纤维膜丝直径为3-5mm，每个加氢膜接触器14中装填110-130m

实施例1

本实施例提供一种脱氧富氢水及其制备方法，包括以下步骤：

S1通入的含有氧气的水在中空纤维膜丝外侧流动，同时中空纤维膜丝内腔通入氮气，在抽真空氮气吹扫的负压条件下，中空纤维膜丝外侧水中的氧气通过中空纤维膜丝表面的微孔不断向中空纤维膜丝内腔移动，并被中空纤维膜丝内腔中抽真空的氮气不断吹扫，从而脱除水中的氧得到脱氧水，将脱氧水进行冷冻处理得到冷冻的脱氧水温度为3℃；

S2通入的冷冻后的脱氧水在中空纤维膜丝外侧流动，同时中空纤维膜丝内腔通入氢气，氢气的压力为0.5Barg，由于在氢气的压力作用下,通过中空纤维膜丝表面的微孔不断向中空纤维膜丝外侧移动氢气，从而对冷冻的脱氧水中添加氢气制备得到脱氧富氢水。

经过测试本实施例得到的脱氧富氢水的氢气含量为3ppm(mg/l),脱氧富氢水的含氧量为0.1ppb。

实施例2

一种脱氧富氢水及其制备方法，包括以下步骤：

S1通入的含有氧气的水在中空纤维膜丝外侧流动，同时中空纤维膜丝内腔通入氮气，在抽真空氮气吹扫的负压条件下，中空纤维膜丝外侧水中的氧气通过中空纤维膜丝表面的微孔不断向中空纤维膜丝内腔移动，并被中空纤维膜丝内腔中抽真空的氮气不断吹扫，从而脱除水中的氧得到脱氧水，将脱氧水进行冷冻处理得到冷冻的脱氧水温度为5℃；

S2通入的冷冻后的脱氧水在中空纤维膜丝外侧流动，同时中空纤维膜丝内腔通入氢气，氢气的压力为0.7Barg，由于在氢气的压力作用下,通过中空纤维膜丝表面的微孔不断向中空纤维膜丝外侧移动氢气，从而对冷冻的脱氧水中添加氢气制备得到脱氧富氢水。

经过测试本实施例得到的脱氧富氢水的氢气含量为3.8ppm(mg/l),脱氧富氢水的含氧量为0.05ppb。

实施例3

一种脱氧富氢水及其制备方法，包括以下步骤：

S1通入的含有氧气的水在中空纤维膜丝外侧流动，同时中空纤维膜丝内腔通入氮气，在抽真空氮气吹扫的负压条件下，中空纤维膜丝外侧水中的氧气通过中空纤维膜丝表面的微孔不断向中空纤维膜丝内腔移动，并被中空纤维膜丝内腔中抽真空的氮气不断吹扫，从而脱除水中的氧得到脱氧水，将脱氧水进行冷冻处理得到冷冻的脱氧水温度为7℃；

S2通入的冷冻后的脱氧水在中空纤维膜丝外侧流动，同时中空纤维膜丝内腔通入氢气，氢气的压力为0.9Barg，由于在氢气的压力作用下,通过中空纤维膜丝表面的微孔不断向中空纤维膜丝外侧移动氢气，从而对冷冻的脱氧水中添加氢气制备得到脱氧富氢水。

经过测试本实施例得到的脱氧富氢水的氢气含量为4.5ppm(mg/l),脱氧富氢水的含氧量为0.02ppb。

实施例1-3制备得到的脱氧富氢水中的含氢量较高、含氧量较低，且能够长时间保存，工艺简单，易于大规模生产。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。