CN108946881A - 一种用于水的杀菌消毒方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于水的杀菌消毒方法及装置，包括以下步骤：1)在阳极极板和阴极极板上增加频率为0‑150KHz，电压为5‑300V的直流电；2)水经过进水通道流向阳、阴极极板之间的电离通道，发生电离反应，产生具有氧化性的离子：3)具有氧化性的离子与流经电离通道的水中细菌发生反应进行杀菌消毒处理；4)剩余具有氧化性的离子及经过杀菌消毒处理的水从流出通道流出，在流出的过程中继续杀菌消毒。本发明解决了现有的针对水杀菌消毒方式成本高、存在残留、杀菌不彻底的技术问题，本发明采用等离子电离技术，在没入水中的正负极板之间提供低频低压直流电，从而在极板间与水反应形成高密度的离子反应，完成杀菌消毒。

Description

一种用于水的杀菌消毒方法及装置

技术领域

本发明涉及一种用于水的杀菌消毒方法及装置，通过可用于杀菌消毒，起到保证水质安全的目的。

背景技术

如工业上常见的高细菌产生区的食品工厂区域，若使用杀菌消毒装置可避免许多传染病的发生可能；相类似地，在某些陈列商品的卖场等商业场所，空气中因食品而累积细菌是难以避免的，在此杀菌消毒装置即可派上用场；

传统的杀菌消毒方式，都是在人流密度比较大的地方(例如医院、车站等地)，由工作人员背着消毒药水桶到处喷洒药水。

现有市场所使用的杀菌消毒设备多使用如臭氧、负离子产生及光触媒杀菌、紫外灯等。其中臭氧，主要通过臭氧发生器产生臭氧，用气液混合泵将臭氧与水混合，臭氧溶于水中，与水中细菌发生氧化反应，从而杀灭细菌。此方法设备造价高，功耗大，还存在臭氧残留等问题。紫外灯照射的办法，主要问题是灯管寿命短，穿透深度低，杀菌消毒效率不高等弊端。

因此发展一种适用于用户的低成本的、高效的、有医疗作用的、工艺流程简单的自助式消毒、杀菌集合的系统，这是一项急需解决的技术难题。

发明内容

为了解决现有的针对的水杀菌消毒方式成本高、存在残留、杀菌不彻底的技术问题，本发明提供一种杀菌消毒水产生方法及装置，本发明采用等离子电离方式产生消毒杀菌水，有着优越的消毒效果和较高的效率。

本发明的技术解决方案：

一种用于水的杀菌消毒方法，其特征在于包括以下步骤：

1)在阳极极板和阴极极板上增加频率为0-150KHz，电压为5-300V的直流电；

2)水流经阳极极板和阴极极板之间的通道，发生电离反应，产生具有氧化性的离子：

3)具有氧化性的离子，与水中细菌及各类微生物、有机物发生反应，达到杀菌消毒的作用。

进一步的，为了提高电离效果，阳极极板和阴极极板上涂覆有稀有金属涂层。

进一步的，向阳极极板和阴极极板之间供电的电离电源的功耗

其中A为阳极极板和阴极极板正对单位面积电流密度，电流密度取值范围为20-200mA/cm²，电流密度的取值随着水温的升高而升高；

S为阳极极板和阴极极板的相对面积，单位为cm²；

TDS为水源中溶解性总固体含量，单位为mg/L；

K为水源中总的等效电离度，K的取值范围在0.1％-15％内；k值随着电离通道的横截面积与水槽横截面面积之比的增大而增大，k值随着极板之间水流速度的减小而增大；

Q为单位修正系数，取值为10-93，单位V*g/L。

本发明还提供了一种用于水的杀菌消毒装置，包括水槽以及电子电离装置，所述电子电离装置包括电离电源和至少一组阳极极板以及阴极极板，所述阳极极板和阴极极板均放置在水槽内；所述进水口与电子电离装置之间形成进水通道，所述出水口与电子电离装置之间形成出水通道，阳极极板以及阴极极板之间形成电离通道。

为了提高电离效果，进一步的本发明杀菌消毒装置的阳极极板和阴极极板上涂覆有稀有金属涂层。

为了提高电离强度，进一步的本发明杀菌消毒装置的阳极极板和阴极极板均是带有孔的金属板，厚度为0.3-2mm，孔隙率在30％-80％之间。

为了提高杀菌消毒的效果，进一步的，本发明的电离电源提供频率为0-150KHz，电压为5-300V的直流电。

为了减少水的冲刷，延长极板间水滞留时间，提高电离效果，本发明杀菌消毒装置还包括位于进水通道内的至少一个挡水板，所述挡水板位于进水口和极板之间，所述挡水板上设置有流通孔。

同样为了降低功耗同时保证足够的电离强度，进一步的，向阳极极板和阴极极板之间供电的电离电源的功耗

其中A为阳极极板和阴极极板正对单位面积电流密度，电流密度取值范围为20-200mA/cm²，电流密度的取值随着水温的升高而升高；

S为阳极极板和阴极极板的相对面积，单位为cm²；

TDS为水源中溶解性总固体含量，单位为mg/L；

K为水源中总的等效电离度，K的取值范围在0.1％-15％内；k值随着极板之间流道的横截面积与水槽横截面面积之比的增大而增大，随着极板之间水流速度的减小而增大。

本发明所具有的优点：

1、本发明采用等离子电离技术，采用等离子电源供电，在没入水中的正负极板(或极板组)之间提供低频低压直流电，从而在涂有稀有金属的金属极板间与水反应形成高密度的离子反应，产生具有杀菌消毒作用的水。

2、本发明杀菌消毒相比于的臭氧杀菌，具有优良的消毒杀菌效率，不产生溴酸盐；比紫外线杀毒也具有更好的杀菌效果。

3、本发明所提供的杀菌消毒装置，提高了消毒杀菌的效率，且避免了能源的浪费。

4、本发明用于水的杀菌消毒装置在使用的过程中，水流经杀菌消毒装置时进行电离，在流经电离通道以及出水通道中短时间就能完成杀菌消毒，但是该杀菌消毒作用可以持续一段时间，在出水口后面水路或容器中持续消毒杀菌作用。

附图说明

图1为本发明消毒装置的结构示意图；

图2为本发明装置消毒效果示意图；

图3为本发明消毒杀菌装置功耗示意图。

具体实施方式

实施例1：本发明提供了一种消毒杀菌装置，结构如图1所示，由水槽H、出水口A、入水口B成封闭水路，在水路中放置电子电离装置，此水路系统将电子电离区域与水路结合起来，有利于消毒杀菌离子反应密度的提高；进水口与电子电离装置之间形成进水通道，出水口与电子电离装置之间形成出水通道，阳极极板以及阴极极板之间形成电离通道。

实施例2：本发明装置中提供一种消毒杀菌装置包括电离电源，阳极极板I、阴极极板J以及极板间的水组成的电子电离装置，电离电源提供电离能，极板具有催化作用，水及水中的微量矿物质及离子是工作环境介质。水中的矿物质电离以及水电离后，形成的氧化性物质可以与细菌及各类微生物、有机物发生反应，从而达到降解、杀菌和消除的目的。

阳极极板I、阴极极板J及水槽的结构，对于反应效率也有较大影响。电离反应主要发生在极板之间的区域，电离电源的功耗评估可按下列公式计算：

功耗

上式中A为极板正对单位面积电流密度，一般取20-200mA/cm²之间的某个数，K为水中总的等效电离度，一般在0.1％-15％之间。S为阳极极板和阴极极板的相对面积，单位为cm²；TDS为水源中溶解性总固体含量，单位为mg/L；Q为单位修正系数，一般在10-93；Q取值与电压有关，电压越高取值越大，例如100v时，Q为60V*g/L。

如果取面积S为100cm²，单位电流密度取50mA/cm²，K取10％，Q＝60V*g/L，TDS取100mg/L，那么计算得出P为150W，此时对应的极板电压有效平均值为103V，电流1.458A。

实施例3：本发明提供了一种消毒杀菌装置出水口A、入水口B、正极板接线柱C、负极接线柱D1和D2、电源供电端E、入水挡水板F、出水挡水板G、水槽H、阳极极板I、阴极极板(J1，J2)。

工作时，水从进水口B进入水槽(H)，在入水挡水板F和出水挡水板G的作用下减速，延长水流的时间，提高杀菌消毒的效果。

在电极C和D1、D2通上有脉动电压的直流电，其中，E接正极，D1、D2接负极，频率控制在0-150KHz，D1和D2直通连接在一起，要在通电时加入一个直流电压(5-300V)，电流密度在20-200mA/cm²之间，保证离子产生及有效密度。在极板I和极板J表面的稀有金属涂层催化作用下，发生电化学反应,水中反应物具有很强的氧化性，可以与细菌及各类微生物、有机物发生反应，从而达到消毒和消除有机物的目的。

消毒杀菌主要发生在出水口A、出水通道和电离通道，从出水口出来以后的水，还可以维持一段时间，大约为15min-30min，这是由于等效氧化物除与水中有机物、微生物及细菌反应外，其他剩余大部分具有氧化性的离子活性还会持续15min-30min，所以整个杀菌消毒过程有一个持续时间，这样消毒杀菌效果更彻底。

消毒杀菌效果与装置产生水中的等效氧化物浓度来表示，可以采用臭氧测试滴定法来测定。

实施例4：本发明提供了一种消毒杀菌装置，阳极极板I、阴极极板J1和J2及水槽的结构，对于反应效率也有较大影响。极板是一个带有一定孔隙率的金属板，厚度在0.3-2mm之间，孔隙率在30％-80％之间。开孔主要是减小反应生成气体在极板上的驻留时间，也可以使用不开孔的金属板。电离反应主要发生在极板之间的区域，存一个离子反应强度最佳值，功率面积比为0.3-5W/cm²。

实施例5：为了测试消毒效果，含有细菌(大肠杆菌)的水从入水口用水泵加压流入本发明装置，再从出水口流出，水流量控制在1.5L/min，在出水口取样50ml，按GB/T5750.12-2006进行菌落总数检查，结果如图2所示，Y坐标代表病毒数(对数标度)，A柱代表在不驱动消毒装置情况下，经过培养后检测的菌落总数，B柱代表在等效氧化物浓度达到0.3mg/L时，经过培养后检测的菌落总数，C柱代表在等效氧化物浓度达到2mg/L时，经过培养后检测的菌落总数，D柱代表在等效氧化物浓度达到10mg/L时，经过培养后检测的菌落总数，实验数据表明，水中细菌在等效氧化物浓度达到0.3-10mg/L，细菌杀灭率达到99％以上。

实施例6：为了测试消毒的功耗，监测电离电源的电压和电流，计算功耗，如图3X坐标代表出水口氧化物等效浓度，单位mg/L；Y坐标代表产生1吨水需要的能耗，单位是度。结果表明：在等效氧化物浓度达到0.6mg/L处理一吨水的耗能约为1.67度。如果考虑能效，还可以降低等效氧化物浓度，细菌杀灭率略下降，耗能降低一半。消毒杀菌效果和能耗是成比例的。

尽管该实施例示出了一种用于水的杀菌消毒装置，然而这种方法可以适用于野外的水源水消毒杀菌、也可用于医用。另外，该消毒杀菌装置产生的水，同样具有较强消毒杀菌作用，可用来清洗需要消毒杀菌的物品或其他医用。

Claims (9)

1.一种用于水的杀菌消毒方法，其特征在于包括以下步骤：

1)在阳极极板和阴极极板上增加频率为0-150KHz，电压为5-300V的直流电；

2)水经过进水通道流向阳极极板和阴极极板之间的电离通道，发生电离反应，产生具有氧化性的离子；

3)具有氧化性的离子与流经电离通道的水中细菌、各类微生物及有机物发生反应进行杀菌消毒处理；

4)剩余具有氧化性的离子及经过杀菌消毒处理的水从流出通道流出，在流出的过程中继续杀菌消毒。

2.根据权利要求1所述的杀菌消毒水的产生方法，其特征在于：阳极极板和阴极极板位于电离通道的一侧上涂覆有稀有金属涂层。

3.根据权利要求1所述的杀菌消毒水的产生方法，其特征在于：向阳极极板和阴极极板之间供电的电离电源的功耗

其中A为阳极极板和阴极极板正对单位面积电流密度，电流密度取值范围为20-200mA/cm²，电流密度的取值随着水温的升高而升高；

S为阳极极板和阴极极板的相对面积，单位为cm²；

TDS为水源中溶解性总固体含量，单位为mg/L；

K为水源中总的等效电离度，K的取值范围在0.1％-15％内；k值随着电离通道的横截面积与水槽横截面面积之比的增大而增大，随着极板之间水流速度的减小而增大。

Q为单位修正系数，取值为10-93，单位V*g/L。

4.一种用于水的杀菌消毒装置，其特征在于：包括水槽以及电子电离装置，所述电子电离装置包括电离电源和至少一组阳极极板以及阴极极板，所述阳极极板和阴极极板均放置在水槽内；水槽上设置有出水口和进水口；所述进水口与电子电离装置之间形成进水通道，所述出水口与电子电离装置之间形成出水通道，阳极极板以及阴极极板之间形成电离通道。

5.根据权利要求4所述的用于水的杀菌消毒装置，其特征在于：所述阳极极板和阴极极板上涂覆有稀有金属涂层。

6.根据权利要求4所述的用于用于水的杀菌消毒装置，其特征在于：阳极极板和阴极极板均是带有孔的金属板，厚度为0.3-2mm，孔隙率在30％-80％之间。

7.根据权利要求4或5或6所述的用于水的杀菌消毒装置，其特征在于：电离电源提供频率为0-150KHz，电压为5-300V的直流电。

8.根据权利要求7所述的用于水的杀菌消毒装置，其特征在于：还包括设置在进水通道内的至少一个挡水板，所述挡水板与水流方向垂直，所述挡水板上设置有流通孔。

9.根据权利要求8所述的用于水的杀菌消毒装置，其特征在于：向阳极极板和阴极极板之间供电的电离电源的功耗

其中A为阳极极板和阴极极板正对单位面积电流密度，电流密度取值范围为20-200mA/cm²，电流密度的取值随着水温的升高而升高；

S为阳极极板和阴极极板的相对面积，单位为cm²；

TDS为水源中溶解性总固体含量，单位为mg/L；

K为水源中总的等效电离度，K的取值范围在0.1％-15％内；k值随着电离通道的横截面积与水槽横截面面积之比的增大而增大，k值随着极板之间水流速度的减小而增大；

Q为单位修正系数，取值为10-93，单位V*g/L。