CN103656957A - 一种中药材农药残留降解装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中药材农药残留降解装置，包括清洗水槽、羟基自由基发生器、超声波系统、光触媒。同时本发明提供了一种采用上述装置的中药材农药残留降解方法，包括浸泡、羟基自由基氧化、超声清洗等步骤。本装置能安全、高效地对中药材进行清洗处理，具有优良的去除农药残留的作用。

Description

一种中药材农药残留降解装置及方法

技术领域

本发明涉及中药材清洗技术领域，特别是涉及一种中药材农药残留降解装置及方法。

技术背景

中药是我国宝贵的文化遗产，是中华民族防治疾病、康复保健、繁衍后代的一大法宝。但是现在由于中药材有效成分的不确定与农药、重金属等有害物质的残留量超标成为中药跻身世界的两大障碍。致使中药材中农药污染的原因有：1、中药材的种植者缺乏基本的植保常识，滥用农药的现象十分严重；2、中药材从环境中被动吸收一些高残留农药，如中药材生长周围环境土壤、水源和大气的污染等；3、在中药材采收、加工、保存、运输过程中造成的农药污染也十分严重；4、由于环境和食物链被污染和破坏，动物类中药材可以因食物链的蓄积而被污染。我国出口的中草药在欧美等国市场上多次因农药残留超标等原因被查扣，农药残留污染已成为中药材走向世界的障碍，成为当前中药材生产中急待解决的重要问题。

传统的去除中药材中残留农药的方法有水洗法和炮制法。水洗法是用清水或水蒸气等对中药材进行清洗，以达到去除残留农药污染物的目的。此法仅适用于污染植株表面及鲜品中药材的水溶性农药，而对于生物富集系数大、具有较强穿透性易进入植株内部的绝大多数的脂溶性农药则效果较差。炮制法是指将中药材在适当的设备中加热至适当的温度，在不破坏中药材中有效成分的前提下，使中药材中的残留农药污染物分解或降解为无害的物质，从而达到去除残留农药的目的。此法适用于脱除分解温度或降解温度不太高的农药。随着科学技术的发展，现代提取分离技术也应用于中药材中农残的脱除研究中。有学者采用超临界CO：流体萃取法去除黄芪、当归等中药中残留的有机氯农药，残留农药去除率达85%以上。国外还采用了阳离子交换柱及活性炭脱除农药残留的研究，实验证明二者结合使用比单纯使用有机活性炭效果更佳，但同时存在处理量少、仪器使用复杂等缺点。本发明涉及一种中药材农药残留降解装置，主要基于羟基自由基化学原理，羟基自由基具有极强氧化性能（E₀=2.80eV），可以无选择性地与各种农药反应，能通过夺氢反应或在双键上发生亲电加成反应与大多数有机底物发生化学反应，将其氧化成H₂O、CO₂和其它无害物质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降解效果好、成本低、操作方便的中药材农药残留降解装置。

一种中药材农药残留降解装置，其特征在于：包括清洗水槽、羟基自由基发生器、超声波系统、光触媒，所述羟基自由基发生器安装在清洗水槽侧面，并通过管道与清洗水槽连接成闭合循环回路，所述清洗水槽的底部安装有超声波系统，所述清洗水槽的内表面涂有光触媒，所述清洗水槽上方设有荧光灯。

进一步的，所述羟基自由基发生器包括交流高电压发生器、高压电极、导电介质，所述交流高电压发生器两端分别与高压电极相连，所述高压电极之间设有导电介质和一定的放电间隔。

进一步的，所述高压电极为弧形电极，所述弧形电极上设有微小气孔，所述微小气孔通过导管与气泵相连。

进一步的，所述超声波系统包括超声波发生器、超声波振板、超声波换能器，所述超声波发生器通过信号线连接超声波振板，所述超声波振板一面安装有超声波换能器并密封，超声波振板另一面安装有绝缘垫板。

基于上述装置的一种中药材中农药残留降解方法，包括以下步骤：

（1）将有农药残留的中药材浸入中药材农药残留降解装置的清洗水槽中，将水温控制在10-30℃，浸泡1-5min；

（2） 启动荧光灯，使荧光照射到清洗水槽内表面的光触媒纳米二氧化钛层；

（3）启动荧光灯1-2min后，再启动羟基自由基发生器，工作电压为220V，额定功率为2500W，工作时间为20-30 min，工作频率为50KHz；

（4）启动羟基自由基发生器1-2min之后，启动超声波系统进行振动清洗，工作频率为50KHz，清洗20-30 min；

（5）同时关闭超声波系统、羟基自由基发生器、荧光灯，将清洗槽中的清洗水放干净，将已去除残留农药的中药材取出并放入干燥炉中干燥，或放在阳光下晒干。

本发明具有羟基自由基发生器，通电后可在水中直接生成大量的羟基自由基。羟基自由基是最活泼的一种活性分子，进攻性最强的化学物质。它具有极强氧化性能（E₀=2.80eV），与氟的氧化力相当；羟基参与的化学反应属于游离基反应，化学反应速度极快，反应速率在10⁶L/mol·s-10¹⁰L/mol·s。一旦羟基自由基在溶液中生成，它会无选择性地与各种农药反应，能通过夺氢反应或在双键上发生亲电加成反应与大多数有机底物发生化学反应，将其氧化成H₂O、CO₂和其它无害物质。

本发明同时采用超声波系统和羟基自由基发生器去除中药材中残留的农药，充分发挥和结合了两者的优点，相互辅助，效果远远优于现有的去残留农药装置。超声波系统的作用机理是一方面可以通过超声空化微射流形成对液体的强烈搅拌作用，从而提高电极表面的传质速率，另一方面空化泡崩溃产生的微射流对电极表面形成连续的现场活化，提高电极电流的响应效果，同时，超声波的声强增达到一定数量时，水在局部高温、高压环境下能够被分解产生羟基自由基。

本发明的羟基自由基发生器的电极采用弧形电极，同时在电极上设有微小气孔，在小气泡及弧形电场的集中作用下，其产生的羟基自由基数量是普通装置的1.5-2倍，这极大地提高了去除中药材中残留农药的效果。

附图说明

图1为一种中药材农药残留降解装置的结构示意图。

图2 为羟基自由基发生器的结构示意图。

图3为超声波系统的结构示意图。

附图中：1、清洗水槽，2、荧光灯，3、超声波系统，4、电源，5、羟基自由基发生器，6、光触媒，7、导电介质，8、高压电极，9、放电间隔，10、交流高电压发生器，11、导管，12、气泵，13、超声波发生器，14、超声波换能器，15、超声波振板，16、绝缘垫板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

如图1所示，一种中药材农药残留降解装置，其特征在于包括清洗水槽1、荧光灯2、超声波系统3、电源4、羟基自由基发生器5、光触媒6；所述羟基自由基发生器5和清洗水槽1都设置有进水口和出水口，羟基自由基发生器5和清洗水槽1通过管道连接成闭合循环回路；所述清洗水槽1内设置有超声波系统3、光触媒6。所述光触媒6采用纳米二氧化钛，均匀喷涂于清洗水槽1内表面，清洗水槽1上方设有荧光灯2。

如图2所示，羟基自由基发生器由交流高电压发生器10、高压电极8、导电介质7和其他辅助装置组成，所述交流高电压发生器10两端分别与高压电极8相连，所述高压电极8之间设有导电介质7和一定的放电间隔9。所述羟基自由基发生器5采用高压电极8DBD，DBD是介质阻挡放电的英文简写，又叫无声放电。DBD是一种产生大气压非平衡等离子体的可靠、经济的方法，被广泛用于水处理和环境保护等领域。所述高压电极8为弧形电极，所述弧形电极上设有微小气孔，所述微小气孔通过导管11与气泵12相连。在小气泡及弧形电场的集中作用下，其产生的羟基自由基数量是普通装置的1.5-2倍，这极大地提高了去除中药材中残留农药的效果。

如图3所示，所述超声波系统3由超声波发生器13、超声波振板15、超声波换能器14及其它辅助系统组成；由超声波发生器13通过信号线连接超声波振板15，超声波振板15一面安装超声波换能器14并密封，超声波振板15另一面安装有绝缘垫板16，所述绝缘垫板16安装在清洗水槽1的底部。

采用以上中药材农药残留降解装置，去除中药材中农药残留的降解方法，包括以下步骤：

（1）将有农药残留的中药材浸入中药材农药残留降解装置的清洗水槽1中，将水温控制在10-30℃，浸泡1-5min；

（2）启动荧光灯2，使荧光照射到清洗水槽1内表面的光触媒纳米二氧化钛层；

（3）启动荧光灯2  1-2min后，再启动羟基自由基发生器5，工作电压为220V，额定功率为2500W，工作时间为20-30 min，工作频率为50KHz；

（4）启动羟基自由基发生器5  1-2min之后，启动超声波系统3进行振动清洗，工作频率为50KHz，清洗20-30 min；

（5）同时关闭超声波系统3、羟基自由基发生器5、荧光灯，将清洗槽中的清洗水放干净，将已去除残留农药的中药材取出并放入干燥炉中干燥，或放在阳光下晒干。

本发明同时采用超声波系统3和羟基自由基发生器5去除中药材中残留的农药，充分发挥和结合了两者的优点，相互辅助，效果远远优于现有的去残留农药装置。

Claims (5)

1.一种中药材农药残留降解装置，其特征在于：包括清洗水槽、羟基自由基发生器、超声波系统、光触媒，所述羟基自由基发生器安装在清洗水槽侧面，并通过管道与清洗水槽连接成闭合循环回路，所述清洗水槽的底部安装有超声波系统，所述清洗水槽的内表面涂有光触媒，所述清洗水槽上方设有荧光灯。

2.根据权利要求1所述的一种中药材农药残留降解装置，其特征在于：所述羟基自由基发生器包括交流高电压发生器、高压电极、导电介质，所述交流高电压发生器两端分别与高压电极相连，所述高压电极之间设有导电介质和一定的放电间隔。

3.根据权利要求2所述的一种中药材农药残留降解装置，其特征在于：所述高压电极为弧形电极，所述弧形电极上设有微小气孔，所述微小气孔通过导管与气泵相连。

4.根据权利要求1所述的一种中药材农药残留降解装置，其特征在于：所述超声波系统包括超声波发生器、超声波振板、超声波换能器，所述超声波发生器通过信号线连接超声波振板，所述超声波振板一面安装有超声波换能器并密封，超声波振板另一面安装有绝缘垫板。

5.采用权利要求1所述的一种中药材农药残留降解装置的一种中药材中农药残留降解方法，包括以下步骤：

（1）将有农药残留的中药材浸入中药材农药残留降解装置的清洗水槽中，将水温控制在10-30℃，浸泡1-5min；

（2）启动荧光灯，使荧光照射到清洗水槽内表面的光触媒纳米二氧化钛层；

（3）启动荧光灯1-2min后，再启动羟基自由基发生器，工作电压为220V，额定功率为2500W，工作时间为20-30 min，工作频率为50KHz；

（4）启动羟基自由基发生器1-2min之后，启动超声波系统进行振动清洗，工作频率为50KHz，清洗20-30 min；

（5）同时关闭超声波系统、羟基自由基发生器、荧光灯，将清洗槽中的清洗水放干净，将已去除残留农药的中药材取出并放入干燥炉中干燥，或放在阳光下晒干。

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