Tính ưu việt của điện cực mắt lưới trong máy ion kiềm IONIA

TÍNH ƯU VIỆT CỦA ĐIỆN CỰC MẮT LƯỚI TRONG MÁY ION KIỀM IONIA

QUAN HỆ GIỮA CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ TRONG MẠCH ĐIỆN PHÂN

Quan hệ giữa hiệu điện thế U, điện trở R và cường độ dòng điện I trong mạch điện phân nói trên tuân theo công thức của định luật Ohm như sau:

 

Với máy lọc nước ion kiềm giàu hydro thì để tăng được chỉ số chống oxy hóa ORP cũng như mật độ phân tử hydro có trong nước, ta phải tìm cách tăng cường độ dòng điện I và theo công thức của định luật Ohm nêu trên thì cường độ dòng điện có thể thay đổi được bằng cách điều chỉnh một trong hai đại lượng:

Hiệu điện thế U:

Có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi nguồn điện có hiệu điện thế khác nhau cung cấp vào mạch điện phân

Cách này chỉ thực hiện trong phòng thí nghiệm còn trên thực tế điện áp một chiều đặt vào mạch điện phân trong máy lọc nước ion kiềm giàu hydro luôn luôn là cố định

Điện trở R:

Quan hệ giữa điện trở R và vật liệu cũng như chiều dài dây dẫn và tiết diện ngang của điện cực được thể hiện qua công thức sau:

Như vậy ta có thể thấy với cùng một chiều dài dây dẫn và cùng một loại vật liệu thì điện trở R có thể điều chỉnh được bằng cách thay đổi tiết diện ngang S của điện cực. Nói cách khác tiết diện ngang S của điện cực càng lớn thì điện trở R càng nhỏ và theo định luật Ohm, cường độ dòng điện I sẽ tăng lên.

ƯU ĐIỂM VƯỢT TRỘI CỦA ĐIỆN CỰC MẮT LƯỚI SO VỚI ĐIỆN CỰC TẤM PHẲNG

Phân tích tiết diện mặt cắt ngang của hai loại điện cực

Hình ảnh trên cho chúng ta thấy với hai tấm điện cực có kích cỡ chiều dài, chiều rộng và bề dày như nhau, do kết cấu dạng lưới mà tiết diện mặt cắt ngang của điện cực này (đường gấp khúc màu đỏ) sẽ lớn hơn tiết diện mặt cắt ngang của điện cực dạng tấm phẳng (đường thẳng màu xanh) từ 10% ~ 15%.

Theo công thức về điện trở  nêu trên, nếu hai điện cực có cùng vật liệu (Platinum-Titanium), cùng chiều dài dây dẫn, cùng kích cỡ điện cực (Dài x Rộng x Chiều dày) thì điện cực nào có tiết diện ngang (kích thước mặt cắt ngang) lớn hơn sẽ cho điện trở R nhỏ hơn. Như vậy điện cực dạng lưới sẽ có điện trở R nhỏ hơn điện cực dạng tấm phẳng và theo công thức của định luật Ohm, điều đó dẫn đến là cường độ dòng điện I trên điện cực loại này sẽ cao hơn cường độ dòng điện trên điện cực dạng tấm phẳng ở cùng một mức điện áp U đặt vào buồng điện phân.

Ở cùng một mức điện áp thì với cường độ dòng điện I lớn hơn sẽ giúp cho điện cực dạng lưới tạo ra nước ion kiềm có chỉ số chống oxy hóa ORP và mật độ phân tử hydro có trong nước cao hơn loại điện cực dạng tấm phẳng

Kết quả kiểm tra thực nghiệm để kiểm chứng liên hệ giữa điện trở R và tiết diện điện cực S

Bảng kết quả thử nghiệm dưới đây được thực hiện bởi hãng IONIA tại Hàn Quốc với các điều kiện thử nghiệm như sau:

Thiết bị thí nghiệm                       : Bình điện phân loại 2 điện cực âm (-) và dương (+)

Chiều dài và vật liệu dây dẫn      : Cùng loại và cùng 1 điều kiện thử nghiệm trong phòng thí nghiệm

Mức nước ion kiềm thử nghiệm  : Mức 1, Mức 2 và Mức 3

Lưu lượng nước đầu ra               : Kiểm tra ở mức 1.8l/ phút và 2.3l/ phút

Kích cỡ hai loại điện cực             : 120mm x 60mm x 1mm (Dài x Rộng x Chiều dày)

Các thông số nước nguồn đầu vào ở thành phố Bucheon – Nhà máy của công ty IONIA tài Hàn Quốc

Tổng lượng chất rắn hòa tan trong nước (TDS) : 94.3

Độ pH của nước nguồn                                       : 7.3

Chỉ số chống oxy hóa ORP trong nước nguồn    : 389mV

Độ dẫn điện riêng của nước nguồn                      : 140µs/cm

Kết quả thử nghiệm nước ion kiềm tại mức lưu lượng 1.8l/ phút

Bảng 1. Giá trị đo của nước ion kiềm ở tốc độ dòng chảy 1,8 L / phút
Lưu lượng nước ion kiềm ở mức 1.8l/phút	Nước nguồn	Mức kiềm 1		Mức kiềm 2		Mức kiềm 3
		Điện cực (tấm)	Điện cực (lưới)	Điện cực (tấm)	Điện cực (lưới)	Điện cực (tấm)	Điện cực (lưới)
Độ pH	6.6	9.0	9.2	9.3	9.4	9.4	9.5
Chỉ số chống oxy hóa ORP (mV)	264	-51	-110	-89	-153	-92	-160
Mật độ phân tử hydro(ppb)	0	35	46	65	97	89	105
Độ dẫn điện EC (µS/cm)	140	143	145	140	146	142	145
Cường độ dòng điện (A)	–	1.16	1.41	1.78	2.05	1.98	2.26
Điện áp (V)	–	25.0	25.1	35.0	35.1	35.9	35.8

 

Kết quả thử nghiệm nước ion kiềm tại mức lưu lượng 2.3l/ phút

Bảng 1. Giá trị đo của nước ion kiềm ở tốc độ dòng chảy 2,3 L / phút
Lưu lượng nước ion kiềm ở mức 2.3l/phút	Nước nguồn	Mức kiềm 1		Mức kiềm 2		Mức kiềm 3
		Điện cực (tấm)	Điện cực (lưới)	Điện cực (tấm)	Điện cực (lưới)	Điện cực (tấm)	Điện cực (lưới)
Độ pH	6.6	8.9	9.1	9.1	9.3	9.3	9.3
Chỉ số chống oxy hóa ORP (mV)	264	-41	-53	-75	-93	-80	-104
Mật độ phân tử hydro(ppb)	0	29	38	55	82	61	93
Độ dẫn điện EC (µS/cm)	140	142	146	141	145	143	145
Cường độ dòng điện (A)	–	1.13	1.39	1.79	2.02	1.99	2.23
Điện áp (V)	–	25.0	25.1	35.0	35.1	35.9	35.8

 

KẾT LUẬN RÚT RA TỪ ĐO ĐẠC THỰC NGHIỆM NÊU TRÊN

Theo bảng kết quả thực nghiệm nêu trên, ta thấy ở cùng một mức điện áp đặt vào bình điện phân, nhờ kết cấu vật lý đặc biệt mà điện cực mắt lưới cho cường độ dòng điện lớn hơn điện cực dạng tấm phẳng có cùng kích cỡ. Hệ quả là chỉ số chống oxy hóa và lượng phân tử hydro trong nước của máy lọc nước ion kiềm sử dụng điện cực lưới sẽ cao hơn máy ion kiềm sử dụng điện cực tấm phẳng có cùng kích thước điện cực.

Để giải quyết vấn đề nêu trên, đó là lý do mà các hãng sản xuất máy lọc nước ion kiềm dùng điện cực tấm phẳng bắt buộc phải tăng kích thước điện cực nhằm đảm bảo chất lượng nước ion kiềm ở đầu ra.

Nhiều nhà sản xuất máy ion kiềm thường quảng cáo máy của mình có điện cực tấm phẳng lớn nhất trong phân khúc. Tuy nhiên điện cực tấm phẳng càng lớn thì máy có giá thành càng đắt đồng thời cường độ dòng điện qua điện cực càng lớn, máy sử dụng càng tốn điện đồng thời phát sinh nhiều nhiệt trên bề mặt điện cực hơn sẽ ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ điện cực cũng như bề mặt chất phủ Platinum trên bề mặt điện cực.

Điện cực dạng lưới của IONIA nhờ hiệu quả về kết cấu mà cho thấy một loạt ưu điểm như sau:

Cho phép chế tạo với kích thước nhỏ gọn, tiết kiệm điện năng, giảm nhiệt lượng trên bề mặt điện cực giúp kéo dài tuổi thọ của điện cực cũng như chất phủ Platinum trên bề mặt điện cực.

Thiết kế đặc biệt kiểu mắt lưới kết hợp với công nghệ làm sạch tự động độc quyền DARC giúp giảm tối đa lượng khoáng chất bám lên bề mặt điện cực cũng như tiết diện dọc bên trong các mắt lưới giúp cho ra chất lượng nước vượt trội về chỉ số chống oxy hóa ORP và lượng phân tử hydro có trong nước.