CN110250402A - 一种用于食材去农残的处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于食材去农残的处理装置，所述装置包括水触媒发生装置、清洗水槽、超声波换能器和水泵。所述水触媒发生装置包括多个基片，多个所述基片等距的排列在一起；所述奇数列的基片为阳极，偶数列的基片为阴极；或者奇数列的基片为阴极，偶数列的基片为阳极。本发明水触媒发生装置以钛合金为基片，在阳极上镀上贵金属铂金，阴极上涂覆复合涂料层，优化涂料层的组分配方以及成型工艺，同时对镀铂前的阳极基片进行前处理，使得镀上的铂层不易剥离脱落。本发明设计的电极的结构，有效调控催化剂的表面形貌、分散性，使催化剂暴露更多的活性位，保障催化剂具有良好的导电性和析出羟基自由基。

Description

一种用于食材去农残的处理装置
技术领域
本发明属于水触媒净化处理技术领域，具体涉及一种用于食材去农残的处理装置。
背景技术
申请号CN201110271764.0发明专利申请说明书公开了一种水触媒杀菌解毒装置，该装置包括水触媒发生器和为水触媒发生器进行供电的直流电源，所述水触媒发生器包括两个相配合使用的电极，且两个所述电极为分别与所述直流电源的正负输出端相接的阳极电极和阴极电极；所述阳极电极和所述阴极电极均为钛电极，且所述阳极电极的外表面上均匀涂覆有一层复合材料涂层；所述复合材料涂层为对涂刷在所述阳极电极外表面上的复合材料涂液进行烘干处理及烧结处理后获得的涂层，复合材料涂液为由六种粉剂和无水乙醇均匀混合而成且质量浓度为2.5％～4％的混合液，六种所述粉剂分别为铂粉或铂的化合物粉末、铱粉或铱的化合物粉末、钇粉或钇的化合物粉末、钌粉或钌的化合物粉末、铌粉或铌的化合物粉末和钽粉或钽的化合物粉末。该技术在所述阳极电极的外表面上均匀涂覆复合材料涂层，但所述复合材料涂层与钛电极的粘合性不佳，在长期电催化清洗果蔬的过程中，复合材料涂层中的活性位点逐渐减少，影响使用效果，还不能深层次去除食物中的农残、抗生素和重金属。
目前，还没有一种安全高效、使用方便、效果长久的净化消毒装置，能够对生鲜食品进行处理，深层次去除食物中的农残、抗生素和重金属。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，设计一种用于食材去农残的处理装置，效果保持长久，能够深层次去除食物中的农残、抗生素和重金属。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于食材去农残的处理装置，所述装置包括水触媒发生装置、清洗水槽、超声波换能器和水泵，所述水触媒发生装置包括多个基片，多个所述基片等距的排列在一起，所述基片一侧端面形成为基片前端面，与所述基片前端面相对的基片另一侧形成为基片后端面，所述基片上表面形成为基片顶面，所述基片下表面形成为基片底面；两个相近基片之间的距离至少为所述基片前端面宽度距离的三倍；
所述基片的奇数列同时卡合连接第一电极板，所述基片的偶数列同时卡合连接第二电极板；所述第一电极板和第二电极板同时连接外部固定件；
所述奇数列的基片为阳极，偶数列的基片为阴极；或者所述奇数列的基片为阴极，偶数列的基片为阳极；
所述奇数列的基片为镀铂的钛合金基片，在镀铂前对基片进行前期处理，前期处理过程包括有机溶剂去油、碱洗、酸洗、水洗、干燥、活化；
所述偶数列的基片为表面具有复合涂料层的钛合金基片，所述复合涂料层通过在钛合金基片上分次进行复合涂料溶液涂刷、烘干及烧结处理制得；所述烘干温度为150℃～160℃，所述烧结为真空烧结，烧结温度为650℃～700℃，烧结时间为12～15min；所述复合涂料溶液配制：将粒径为8～20nm的铱、锶、锑、钆、铕、镧和钌七种粉剂溶于溶剂中形成质量浓度为3％～5％的混合液，所述混合液中铱、锶、锑、钆、铕、镧和钌的摩尔比为18～22∶28～32∶22～25∶16～20∶15～22∶6～14∶26～35。
水触媒发生装置采用电催化原理，在电场的作用下对水的氧化分解和对氢氧根离子的直接氧化，生成氧化能力极强的·OH自由基：1.H2O→·OH+H++eˉ，OHˉ→·OH+eˉ，其中·OH 具有以下特点：(1)氧化能力极强，其氧化还原电位为2.8V，仅次于F2(2.87V)；(2)反应速率常数大，与大多数有机物的反应速率常数在106～1010mol-1·L·S-1；(3)选择性小，与反应物浓度无关；(4)处理效率高，不产生二次污染；(5)寿命短，在不同环境介质中，其存在时间有一定的差别。羟基自由基主要通过电子转移无选择地直接与各种有机化合物作用而将其降解为二氧化碳、水和其他无害物质，反应过程中及反应结束后，水质一直保持在中性状态，pH值保持在7～8之间，且反应条件温和，比较容易控制，氧化性物质作用使细菌病毒、农药等有害物质发生氧化反应使之分解，从而达到深层次去除食物中的农残、抗生素和重金属的目的。本发明设计的水触媒发生装置以钛合金为基片，在阳极上镀上贵金属铂金，阴极上涂覆复合涂料层，优化涂料层的组分配方以及成型工艺，使得复合涂料层与钛合金基片结合牢固，且有效调控催化剂的表面形貌、分散性；同时对镀铂前的阳极基片进行前处理，使得镀上的铂层不易剥离脱落。另外，本发明对阴极阳极的结构进行设计，使得有效反应面积大大提高，可显著提高去农残的使用效果。
优选地，所述前期处理过程中的活化采用5wt％的氟化氢铵盐酸溶液，盐酸浓度为33％～35％。上述活化采用的溶液对钛合金基片的活化效果优良。
优选地，所述混合液中铱、锶、锑、钆、铕、镧和钌的摩尔比为10∶15∶12∶9∶10∶ 4∶15。
优选地，所述基片的总数为奇数，且基片的总数大于等于3个。
优选地，溶解铱、锶、锑、钆、铕、镧和钌七种粉剂的溶剂为柠檬酸和乙二醇，柠檬酸和乙二醇的摩尔比为0.4～0.6：15～20。发明人经过多次试验，确定了对铱、锶、锑、钆、铕、镧和钌七种粉剂溶解效果优良的混合溶剂。
进一步优选地，所述柠檬酸和乙二醇的摩尔比为0.5：18。
优选地，所述铱、锶、锑、钆、铕、镧和钌七种粉剂的粒径为8～12nm。
优选地，所述基片上沿其长度方向设置第一通孔和第二通孔，所述第一通孔和第二通孔大小相同，且位置相对，所述第一通孔设置在靠近所述基片前端面一侧的基片，所述第二通孔设置在靠近所述基片后端面一侧的基片；
所述水触媒发生装置还包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆同时穿过多个所述基片的第一通孔，固定连接多个所述基片，所述第二连杆同时穿过多个所述基片的第二通孔，固定连多个所述基片。
优选地，所述第二连杆与所述第一连杆结构相同，所述第一连杆和第二连杆均为绝缘材质。
本发明还提供一种用于食材去农残的处理装置的使用方法，该方法包括从顶部对被清洗物进行喷淋清洗，并且从底部对所述被清洗物进行气泡清洗，所述喷淋清洗和所述气泡清洗同时或者交替进行。
优选地，本发明所述水触媒发生装置的具体结构为：所述水触媒发生装置包括多个基片，多个所述基片等距的排列在一起，所述基片一侧端面形成为基片前端面，与所述基片前端面相对的基片另一侧形成为基片后端面，所述基片上表面形成为基片顶面，所述基片下表面形成为基片底面；两个相近基片之间的距离至少为所述基片前端面宽度距离的三倍；所述基片顶面平行于所述基片底面设置在所述基片，所述基片后端面分别垂直于所述基片顶面和基片底面设置在所述基片的一侧，所述基片前端面倾斜的设置在所述基片，且所述基片前端面自基片底面同时向基片顶面和基片后端面延伸，所述基片前端面与所述基片与所述基片底面的夹角α＜90°，使所述基片的侧端面形成为直角梯形的结构；所述基片上沿其长度方向设置第一通孔和第二通孔，所述第一通孔和第二通孔大小相同，且位置相对，所述第一通孔设置在靠近所述基片前端面一侧的基片，所述第二通孔设置在靠近所述基片后端面一侧的基片；
所述水触媒发生装置还包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆同时穿过多个所述基片的第一通孔，固定连接多个所述基片，所述第二连杆同时穿过多个所述基片的第二通孔，固定连多个所述基片；所述基片的总数为奇数，且所述水触媒发生装置包括至少3个基片，多个所述基片的奇数列同时卡合连接第一电极板，多个所述基片的偶数列同时卡合连接第二电极板；
所述第一电极板和第二电极板同时连接外部固定件。
所述第一连杆为圆柱形连杆，所述第一连杆的两端设置有螺纹段，所述第一连杆的中部沿所述第一连杆的长度方向设置限位段，所述限位段与所述第一通孔间隙配合。
所述第一连杆还包括多个限位环，所述第一连杆上沿其长度方向设置有多个限位环，两个相邻的基片之间设置有一个限位环，所述限位环的直径大于所述第一通孔的直径；所述限位环套设在所述螺纹段和限位段上。
多个所述基片的奇数列同时卡合连接第一电极板的具体结构为，奇数列的多个所述基片顶面设置有前部卡口，靠近所述基片后端面的基片顶面上设置有后部凹口，所述后部凹口的宽度至少为所述前部卡口的两倍；所述第一电极板上设置有与所述前部卡口卡合连接的第一卡槽，所述第一电极板与基片卡合时，所述第一电极板嵌入所述前部卡口。
多个所述基片的偶数列同时卡合连接第二电极板的具体结构为，偶数列的多个所述基片顶面设置有后部卡口，靠近所述基片前端面的基片顶面上设置有前部凹口，所述后部卡口与所述前部卡口大小一致，所述前部凹口与所述后部凹口大小一致；所述第二电极板上设置有与所述后部卡口卡合连接的第二卡槽，所述第二电极板与基片卡合时，所述第二电极板嵌入所述后部卡口。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明水触媒发生装置以钛合金为基片，在阳极上镀上贵金属铂金，阴极上涂覆复合涂料层，优化涂料层的组分配方以及成型工艺，使得复合涂料层与钛合金基片结合牢固，同时对镀铂前的阳极基片进行前处理，使得镀上的铂层不易剥离脱落，阳极阴极使用寿命长。设计的阴极阳极表面结构能够有效调控催化剂的表面形貌、分散性，使催化剂暴露更多的活性位，保障催化剂具有良好的导电性和析出羟基自由基。
2、本发明设计的阴极和阳极材料均可以作为阳极发生电催化反应，相比较现有技术只能使用阳极材料发生电催化反应，可显著提高水触媒发生装置的使用寿命。
3、本发明对水触媒发生装置的结构进行设计，使得有效反应面积大大提高，可显著提高去农残的使用效果。
附图说明
图1是本发明的水触媒发生装置的立体图。
图2是本发明的水触媒发生装置的俯视图。
图3是本发明的水触媒发生装置的立体图。
图4是本发明的水触媒发生装置的基片的侧视图。
在图1、图2、图3、图4中包括有：
1基片，11基片前端面，12基片后端面，13基片顶面，14基片底面，15前部卡口， 16后部凹口，17后部卡口，18前部凹口；
2第一通孔；
3第二通孔；
4第一连杆，41螺纹段，42限位段，43限位环；
5第二连杆；
6第一电极板，第一卡槽；
7第二电极板，第二卡槽；
8外部固定件，81外部底座，82外部连接座。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例以及附图，对本发明进一步详细说明，但本发明要求的保护范围并不局限于实施例。
实施例1：
一种用于食材去农残的处理装置，所述装置包括水触媒发生装置、清洗水槽、超声波换能器和水泵，所述水触媒发生装置包括多个基片，多个所述基片等距的排列在一起，所述基片一侧端面形成为基片前端面，与所述基片前端面相对的基片另一侧形成为基片后端面，所述基片上表面形成为基片顶面，所述基片下表面形成为基片底面；两个相近基片之间的距离至少为所述基片前端面宽度距离的三倍；所述基片的总数为奇数，且所述水触媒发生装置包括至少3个基片。
所述基片的奇数列同时卡合连接第一电极板，所述基片的偶数列同时卡合连接第二电极板；所述第一电极板和第二电极板同时连接外部固定件；
所述奇数列的基片为阴极，偶数列的基片为阳极；
所述阳极为镀铂的钛合金基片，所述钛合金基片在镀铂前进行前期处理，前期处理过程包括有机溶剂去油、碱洗、酸洗、水洗、干燥、活化；所述活化采用5wt％的氟化氢铵盐酸溶液处理，盐酸浓度为33％～35％。
所述阴极为表面具有复合涂料层的钛合金基片，所述复合涂料层通过在钛合金基片上分次进行复合涂料溶液涂刷、烘干及烧结处理制得；所述烘干温度为150℃，所述烧结为真空烧结，温度为650℃，时间为15min；所述复合涂料溶液配制：将粒径为8～20nm的铱、锶、锑、钆、铕、镧和钌七种粉剂溶于溶剂中，并形成质量浓度为3％～5％的混合液，所述混合液中铱、锶、锑、钆、铕、镧和钌的摩尔比为18∶28∶22∶16∶15∶6∶26。溶解铱、锶、锑、钆、铕、镧和钌七种粉剂的溶剂为柠檬酸和乙二醇，柠檬酸和乙二醇的摩尔比为 0.4：15。
实施例2：
一种用于食材去农残的处理装置，所述装置包括水触媒发生装置、清洗水槽、超声波换能器和水泵，所述水触媒发生装置。所述水触媒发生装置的结构为：所述水触媒发生装置包括多个基片，多个所述基片等距的排列在一起，所述基片一侧端面形成为基片前端面，与所述基片前端面相对的基片另一侧形成为基片后端面，所述基片上表面形成为基片顶面，所述基片下表面形成为基片底面；两个相近基片之间的距离至少为所述基片前端面宽度距离的三倍；所述基片顶面平行于所述基片底面设置在所述基片，所述基片后端面分别垂直于所述基片顶面和基片底面设置在所述基片的一侧，所述基片前端面倾斜的设置在所述基片，且所述基片前端面自基片底面同时向基片顶面和基片后端面延伸，所述基片前端面与所述基片与所述基片底面的夹角α＜90°，使所述基片的侧端面形成为直角梯形的结构；所述基片上沿其长度方向设置第一通孔和第二通孔，所述第一通孔和第二通孔大小相同，且位置相对，所述第一通孔设置在靠近所述基片前端面一侧的基片，所述第二通孔设置在靠近所述基片后端面一侧的基片；
所述水触媒发生装置还包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆同时穿过多个所述基片的第一通孔，固定连接多个所述基片，所述第二连杆同时穿过多个所述基片的第二通孔，固定连多个所述基片，所述第二连杆与所述第一连杆结构相同，所述第一连杆和第二连杆均为绝缘材质；所述基片的总数为奇数，且所述水触媒发生装置包括至少3个基片，多个所述基片的奇数列同时卡合连接第一电极板，多个所述基片的偶数列同时卡合连接第二电极板；
所述第一电极板和第二电极板同时连接外部固定件。所述第一连杆为圆柱形连杆，所述第一连杆的两端设置有螺纹段，所述第一连杆的中部沿所述第一连杆的长度方向设置限位段，所述限位段与所述第一通孔间隙配合。
所述第一连杆还包括多个限位环，所述第一连杆上沿其长度方向设置有多个限位环，两个相邻的基片之间设置有一个限位环，所述限位环的直径大于所述第一通孔的直径；所述限位环套设在所述螺纹段和限位段上。
多个所述基片的奇数列同时卡合连接第一电极板的具体结构为，奇数列的多个所述基片顶面设置有前部卡口，靠近所述基片后端面的基片顶面上设置有后部凹口，所述后部凹口的宽度至少为所述前部卡口的两倍；
所述第一电极板上设置有与所述前部卡口卡合连接的第一卡槽，所述第一电极板与基片卡合时，所述第一电极板嵌入所述前部卡口。多个所述基片的偶数列同时卡合连接第二电极板的具体结构为，偶数列的多个所述基片顶面设置有后部卡口，靠近所述基片前端面的基片顶面上设置有前部凹口，所述后部卡口与所述前部卡口大小一致，所述前部凹口与所述后部凹口大小一致；
所述第二电极板上设置有与所述后部卡口卡合连接的第二卡槽，所述第二电极板与基片卡合时，所述第二电极板嵌入所述后部卡口。
所述奇数列的基片为阳极，偶数列的基片为阴极；
所述阳极为镀铂的钛合金基片，所述钛合金基片在镀铂前进行前期处理，前期处理过程包括有机溶剂去油、碱洗、酸洗、水洗、干燥、活化；所述活化采用5wt％的氟化氢铵盐酸溶液，盐酸浓度为33％～35％。
所述阴极为表面具有复合涂料层的钛合金基片，所述复合涂料层通过在钛合金基片上分次进行复合涂料溶液涂刷、烘干及烧结处理制得；所述烘干温度为160℃，所述烧结为真空烧结，温度为700℃，时间为12min；所述复合涂料溶液配制：将粒径为8～12nm的铱、锶、锑、钆、铕、镧和钌七种粉剂溶于溶剂中，并形成质量浓度为3％～5％的混合液，所述混合液中铱、锶、锑、钆、铕、镧和钌的摩尔比为22∶32∶25∶20∶22∶14∶35。溶解铱、锶、锑、钆、铕、镧和钌七种粉剂的溶剂为柠檬酸和乙二醇，柠檬酸和乙二醇的摩尔比为0.6：20。
实施例3：
与实施例2相比，所述混合液中铱、锶、锑、钆、铕、镧和钌的摩尔比为10∶15∶12∶ 9∶10∶4∶15，所述柠檬酸和乙二醇的摩尔比为0.5：18，其它操作与实施例2相同。
性能测试
对本发明实施例1-3所述的水触媒发生装置和常见的市售水触媒发生装置进行使用性能效果的测试，采摘1000Kg同一批的果蔬样品，分为4组每组250Kg，利用实施例1-3所述的水触媒发生装置和常见的市售水触媒发生装置对每组样品进行清洗，每次清洗1Kg，连续清洗250次清洗完全部。记录每组第1次、第5次、第15次、第50次、第100次、第250次的清洗效果数据，即果蔬样品洗涤前和洗涤后的农药残留，并计算农药残留的降解率。测试所得结果如表1所示。
具体清洗方法包括如下步骤：
步骤a、将被清洗物品和水触媒发生装置均放入清洗用水中。所述清洗用水为自来水或纯净水。
步骤b、通过连接电缆将所述阳极电极和所述阴极电极分别接在直流电源的正负输出端上，且所述连接电缆上串接有通断控制开关，即将水触媒发生装置与直流电源相接。
步骤c、接通所述通断控制开关，且通过水触媒发生装置和清洗用水对被清洗物品进行清洗，清洗时间为25min；进行清洗过程中，通过调节所述直流电源的电压，将所述复合材料涂层表面的电流密度控制在380mA/cm2±20mA/cm2。
表1
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本发明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种用于食材去农残的处理装置，所述装置包括水触媒发生装置、清洗水槽、超声波换能器和水泵，其特征在于，所述水触媒发生装置包括多个基片，多个所述基片等距的排列在一起，所述基片一侧端面形成为基片前端面，与所述基片前端面相对的基片另一侧形成为基片后端面，所述基片上表面形成为基片顶面，所述基片下表面形成为基片底面；两个相近基片之间的距离至少为所述基片前端面宽度距离的三倍；
所述基片的奇数列同时卡合连接第一电极板，所述基片的偶数列同时卡合连接第二电极板；所述第一电极板和第二电极板同时连接外部固定件；
所述奇数列的基片为阳极，偶数列的基片为阴极；或者所述奇数列的基片为阴极，偶数列的基片为阳极；
所述奇数列的基片为镀铂的钛合金基片，在镀铂前对基片进行前期处理，前期处理过程包括有机溶剂去油、碱洗、酸洗、水洗、干燥、活化；
所述偶数列的基片为表面具有复合涂料层的钛合金基片，所述复合涂料层通过在钛合金基片上分次进行复合涂料溶液涂刷、烘干及烧结处理制得；所述烘干温度为150℃～160℃，所述烧结为真空烧结，烧结温度为650℃～700℃，烧结时间为12～15min；所述复合涂料溶液配制：将粒径为8～20nm的铱、锶、锑、钆、铕、镧和钌七种粉剂溶于溶剂中形成质量浓度为3％～5％的混合液，所述混合液中铱、锶、锑、钆、铕、镧和钌的摩尔比为18～22∶28～32∶22～25∶16～20∶15～22∶6～14∶26～35。
2.根据权利要求1所述的用于食材去农残的处理装置，其特征在于，所述前期处理过程中的活化采用5wt％的氟化氢铵盐酸溶液，盐酸浓度为33％～35％。
3.根据权利要求1所述的用于食材去农残的处理装置，其特征在于，所述混合液中铱、锶、锑、钆、铕、镧和钌的摩尔比为10∶15∶12∶9∶10∶4∶15。
4.根据权利要求1所述的用于食材去农残的处理装置，其特征在于，所述基片的总数为奇数，且基片的总数大于等于3个。
5.根据权利要求1所述的用于食材去农残的处理装置，其特征在于，溶解铱、锶、锑、钆、铕、镧和钌七种粉剂的溶剂为柠檬酸和乙二醇，柠檬酸和乙二醇的摩尔比为0.4～0.6：15～20。
6.根据权利要求5所述的用于食材去农残的处理装置，其特征在于，所述柠檬酸和乙二醇的摩尔比为0.5：18。
7.根据权利要求1所述的用于食材去农残的处理装置，其特征在于，所述铱、锶、锑、钆、铕、镧和钌七种粉剂的粒径为8～12nm。
8.根据权利要求1所述的用于食材去农残的处理装置，其特征在于，所述基片上沿其长度方向设置第一通孔和第二通孔，所述第一通孔和第二通孔大小相同，且位置相对，所述第一通孔设置在靠近所述基片前端面一侧的基片，所述第二通孔设置在靠近所述基片后端面一侧的基片；
所述水触媒发生装置还包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆同时穿过多个所述基片的第一通孔，固定连接多个所述基片，所述第二连杆同时穿过多个所述基片的第二通孔，固定连接多个所述基片。
9.根据权利要求8所述的用于食材去农残的处理装置，其特征在于，所述第二连杆与所述第一连杆结构相同，所述第一连杆和第二连杆均为绝缘材质。
10.一种如权利要求1所述用于食材去农残的处理装置的使用方法，其特征在于，所述方法包括从顶部对被清洗物进行喷淋清洗，并且从底部对所述被清洗物进行气泡清洗，所述喷淋清洗和所述气泡清洗同时或者交替进行。
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