CN111908426B - 用于空间消毒的二氧化氯气体发生装置及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于空间消毒的二氧化氯气体发生装置及制备方法，二氧化氯气体发生装置包括第Ⅰ单元二氧化氯发生器、第Ⅱ单元气—水分离器、第Ⅲ单元二氧化氯浓度调节器和第Ⅳ单元PLC控制器，第Ⅰ单元二氧化氯发生器、第Ⅱ单元气—水分离器和第Ⅲ单元二氧化氯浓度调节器自下而上设置，第Ⅳ单元PLC控制器分别与所述第Ⅰ单元二氧化氯发生器、第Ⅱ单元气—水分离器和第Ⅲ单元二氧化氯浓度调节器电连；各单元由独立的器件组合而成，维修，更换方便，整机智能化控制噪音低，无泄漏、运行安全，产品为无水、纯净二氧化氯气体，用于空调管道，居室，办公室等场所的杀菌消毒，可以达到无死角、全方位杀菌消毒效果，而且不损伤物品，对人体安全。

Description

用于空间消毒的二氧化氯气体发生装置及制备方法

技术领域

本发明涉及二氧化氯气体技术，尤其涉及一种用于空间消毒的二氧化氯气体发生装置及制备方法。

背景技术

二氧化氯(ClO₂)是一种广谱高效的杀菌消毒剂，被世界卫生组织(WHO)列为A1级安全消毒剂。已被应用在饮水、废水处理、石油开采、造纸等领域。

采用二氧化氯气体对环境，室内空间消毒，例如；

1.将空气吹入含二氧化氯的水溶液中，空气携带产生雾状汽体用于居室、空调的除臭、除甲醛(CN 2721604Y)；也有将含二氧化氯的水溶用喷雾的方法对环境，空间消毒；专利CN103155945A展出一种延缓型气体二氧化氯发生制剂是将“抗坏血酸”盐类进行包衣制粒后，投入到亚氯酸钠水溶液中“汽化”，用于器械消毒。

2.采用类似于“加湿器”原理，用超声波振荡器将二氧化氯水溶液雾化后，吹至室内空间消毒(CN101366965A)。

3.固状二氧化氯与固体有机酸反应，释放二氧化氯气体用于冰箱内杀菌保鲜(CN1175350)。

综观上述几类方法，所制备的气体二氧化氯均为非无水纯净的分子态二氧化氯，而是细小的二氧化氯水溶液的“液滴”，确切地说是微米级的“二氧化氯水雾”或“二氧化氯湿气”，从二氧化氯水溶液的气一液平衡实验数据计算可以看出，“液滴”再细小，二氧化氯仍以很大比例存在于液相中，难以逸出成为无水二氧化氯分子游离在空气中，例：25℃时，液相二氧化氯浓度为100mg/L时，其液相浓度是气相二氧化氯浓度的130倍以上。所以，上述各类二氧化氯气体实质是二氧化氯水溶液“微粒”。

这种“二氧化氯水雾”在应用过程中存在以下几个缺点：

1.“二氧化氯水雾”的雾粒直径仅是微米级，不能像分子态二氧化氯(纳米级)那样能扩散到结构复杂的物体内部的细孔、狭缝中，以及织物的纤维束间，因此，“二氧化氯水雾”做不到全面、无死角地杀菌清毒效果。

2.“二氧化氯水雾”有腐蚀性，尤其直接用反应液喷雾时，“雾”中有含氯(Cl)的盐类，或可能还有残留的酸，腐蚀性更强，因此，不适合于空调管道、居室、办公室等场所的消毒。

3.“二氧化氯水雾”能增加空间湿度，致使组织器具的狭隙处留有水分，更宜细菌繁殖。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前二氧化氯水雾的诸多问题，提出一种用于空间消毒的二氧化氯气体发生装置，该装置能产生无水、纯净的二氧化氯气体。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于空间消毒的二氧化氯气体发生装置，包括第Ⅰ单元二氧化氯发生器、第Ⅱ单元气—水分离器、第Ⅲ单元二氧化氯浓度调节器和第Ⅳ单元PLC控制器，所述第Ⅰ单元二氧化氯发生器、第Ⅱ单元气—水分离器和第Ⅲ单元二氧化氯浓度调节器自下而上设置，所述第Ⅳ单元PLC控制器分别与所述第Ⅰ单元二氧化氯发生器、第Ⅱ单元气—水分离器和第Ⅲ单元二氧化氯浓度调节器电连；

所述第Ⅰ单元二氧化氯发生器包括：空气过滤盒、空气泵、多孔空气盘管、原料盒、酸液贮罐、液体传感器和电动喷雾器开关，所述原料盒内侧的顶部设置喷淋装置，所述原料盒底部设置有多孔空气盘管；所述酸液贮罐内设置有液体传感器；所述空气过滤盒出口通过空气泵与原料盒底部入口连通，所述酸液贮罐出口通过电动喷雾器开关与喷淋装置连通，

所述第Ⅱ单元气—水分离器包括脱水装置和湿度传感器，所述脱水装置内设置有三个脱水层：下层脱水层、中层脱水层、上层脱水层；所述湿度传感器设置在中层、上层之间，所述脱水装置底部与原料盒顶部连通；

所述第Ⅲ单元二氧化氯浓度调节器包括主风机、次风机、混合管和ClO₂浓度传感器，所述脱水装置顶部通过主风机与混合管底部连通，所述混合管内侧的顶部设置有ClO₂浓度传感器；所述次风机出口与混合管底部连通

所述第Ⅳ单元PLC控制器分别与液体传感器、电动喷雾器开关、湿度传感器、次风机和ClO₂浓度传感器电连。

进一步地，所述空气过滤盒内设置有聚丙烯腈纤维棉。

进一步地，所述下层脱水层为网状吸水纤维；所述中层脱水层为无水氯化钙(CaCl₂)层；所述上层脱水层为分子筛层。

本发明的另一个目的还公开了一种用于空间消毒的二氧化氯气体的制备方法，通过三级脱水处理，使二氧化氯与水分离而成为无水、纯净的二氧化氯气体。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于空间消毒的二氧化氯气体的制备方法，包括以下步骤：

PLC控制器开始运作，首先电动喷雾器开关自动开启，将酸液贮罐内酸液喷入到原料盒中的“ZL盐”上，原料盒中发生如下化学反应：

15NaClO₂+4C₆H₈O₇→12ClO₂↑4C₆H₅O₇Na₃+3NaCl+6H₂O

一定时间后(3-10分钟，优选为5分钟)，空气泵，主风机和次风机同时启动，空间的空气经空气过滤盒除去灰尘后，进入空气泵，被压送到多孔空气盘管，吹入原料盒内的“ZL”盐中；

产生的二氧化氯水雾被送入到气—水分离器的下层脱水层，二氧化氯水雾中的水分被吸水纤维吸附，细尘被截留；然后，二氧化氯水雾进入到中层脱水层，与无水氯化钙接触，二氧化氯水雾中的水与氯化钙生成稳定的氯化钙水合物，二氧化氯被分离出来，成为无水、纯净的二氧化氯气体；最后，二氧化氯气体再经过上层脱水层中的分子筛深度脱水后进入浓度调节器中的主风机；

主风机输送的二氧化氯与次风机送入的空气一起进入混合管，从其出口排入到被消毒空间。

进一步地，所述混合管出口二氧化氯浓度由次风机的风量来调节，而次风机的风量是由PLC控制器依二氧化氯浓度传感器传来的二氧化氯浓度值信号进行调控。

进一步地，用于空间消毒的二氧化氯气体的制备方法预先根据需要消毒的空间体积，设定运行工艺参数输入PLC控制器中，运行开启。本装置在预先设定好运行参数后，可以做到无人操作，自动运行，PLC控制器根据酸液贮罐中的液位传感器以及气—水分离器中的湿度传感器的限值进行报警，提示更换反应原料、气—水分离器各层材料。

进一步地，所述“ZL盐”以硅酸盐为主料，加入二种无机盐硅酸盐与二种无机盐的质量比为1：0.3～0.4，经调合、成型后，在500～550度高温烧制1-3小时后，成为多孔中性载体，所述多孔中性载体浸渍NaClO₂水溶液后，真空干燥制备得到“ZL盐”。

进一步地，所述二种无机盐为硫酸铝和碳酸钾，所述硫酸铝和碳酸钾的摩尔比为1：1～2，优选为1：1.5。

本发明用于空间消毒的二氧化氯气体发生装置及制备方法，与现有技术相比较具有以下优点：

1)所述原料盒中多孔空气盘管上方设置有“ZL盐”，所述“ZL盐”是以硅酸盐为主料加入二种无机盐调合成型，经高温烧制形成多孔中性载体，多孔中性载体浸渍NaClO₂水溶液后，真空干燥而成，其特点是大孔、表面积大具有优良吸收水分的功能，又减少产物中水分，另外用后的“ZL盐”呈分散的颗粒状，便于更换，无污染且可再生回用；

2)所述酸液贮罐内所用的原料柠檬酸(C₆H₈O₇)无毒，安全；配制柠檬酸高浓度水溶液能增加反应速度，减少产物含水量；

3)所述气—水分离器中的下层脱水层是环保型网状吸水纤维，吸湿量大(物理吸附)其作用是吸收气体中的水分，滤掉细尘；

3)所述气—水分离器中的中层脱水层，是无水氯化钙(CaCl₂)层；CaCl₂除了具有吸附速度快，吸附量大，无毒、无腐蚀，对人体无害外，它与水分子作用非简单的物理吸附，而是生成氯化钙水合物(含结晶水的氯化钙)：

CaCl₂+[ClO₂+H₂O]—CaCl₂﹒H₂O+ClO₂↑

因二氧化氯在水中是以分子状态存在，在此用[ClO₂+H₂O]表示二氧化氯水雾，这个反应是不可逆的，CaCl₂水合物性质稳定，常温下不分解，在260℃以上时，结晶水才分离出来。

二氧化氯水雾通过这一层后，ClO₂与H₂O彻底分离成为无水纯净的二氧化氯气体(纳米级分子态)，在这一层进行的气—水分离过程也是本装置的关键环节；上层脱水层是分子筛层，分子筛在实验室，精密仪器里做为深度脱水剂，在本装置中作为“质量保证层”，在中、上层之间装有湿度传感器，监测二氧化氯气体质量；

5)本发明用于空间消毒的二氧化氯气体发生装置的各个单元中的部件相对独立利于维修，更换；

6)本发明用于空间消毒的二氧化氯气体发生装置全程自动化运行，产物ClO₂低，无爆炸危险性。

综上，本发明用于空间消毒的二氧化氯气体发生装置由二氧化氯发生器，气—水分离器、二氧化氯浓度调节器及PLC控制器四个单元组成，各单元由独立的器件组合而成，维修，更换方便，整机智能化控制噪音低，无泄漏、运行安全，产品为无水、纯净二氧化氯气体，用于空调管道，居室，办公室等场所的杀菌消毒，可以达到无死角、全方位杀菌消毒效果，而且不损伤物品，对人体安全。

附图说明

图1为用于空间消毒的二氧化氯气体发生装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进一步说明：

实施例1

本实施例公开了一种用于空间消毒的二氧化氯气体发生装置，其结构如图1所示，包括第Ⅰ单元二氧化氯发生器、第Ⅱ单元气—水分离器、第Ⅲ单元二氧化氯浓度调节器和第Ⅳ单元PLC控制器，所述第Ⅰ单元二氧化氯发生器、第Ⅱ单元气—水分离器和第Ⅲ单元二氧化氯浓度调节器自下而上设置，所述第Ⅳ单元PLC控制器分别与所述第Ⅰ单元二氧化氯发生器、第Ⅱ单元气—水分离器和第Ⅲ单元二氧化氯浓度调节器电连；

所述第Ⅰ单元二氧化氯发生器包括：空气过滤盒1、空气泵2、多孔空气盘管3、原料盒4、酸液贮罐5、液体传感器6和电动喷雾器开关7，所述空气过滤盒1内设置有聚丙烯腈纤维棉。所述原料盒4内侧的顶部设置喷淋装置，所述原料盒4底部设置有多孔空气盘管3；所述酸液贮罐5内设置有液体传感器6；所述空气过滤盒1出口通过空气泵2与原料盒4底部入口连通，所述酸液贮罐5出口通过电动喷雾器开关7与喷淋装置连通；

所述第Ⅱ单元气—水分离器包括脱水装置和湿度传感器11，所述脱水装置内设置有三个脱水层：下层脱水层8、中层脱水层9、上层脱水层10；所述湿度传感器11设置在中层9、上层10之间，所述脱水装置底部与原料盒4顶部连通；所述下层脱水层8为网状吸水纤维；所述中层脱水层9为无水氯化钙(CaCl₂)层；所述上层脱水层10为分子筛层。

所述第Ⅲ单元二氧化氯浓度调节器包括主风机12、次风机13、混合管14和ClO₂浓度传感器15，所述脱水装置顶部通过主风机12与混合管14底部连通，所述混合管14内侧的顶部设置有ClO₂浓度传感器15；所述次风机13出口与混合管14底部连通。

所述第Ⅳ单元PLC控制器16分别与液体传感器6、电动喷雾器开关7、湿度传感器11、次风机13和ClO₂浓度传感器15电连。

采用上述设备制备用于空间消毒的二氧化氯气体的方法，包括以下步骤：

结合图1进一步说明制备无水纯净二氧化氯气体的过程：预先根据需要消毒的空间体积，设定运行工艺参数输入PLC控制器16中，运行开启。PLC控制器16开始运作首先电动喷雾器开关7自动开启。将一定量的酸液喷入到原料盒4中的“ZL盐上，此时在原料盒4中产生如下化学反应：

15ClNaClO2₂+4C₆H₈O₇→12ClO₂↑4C₆H₅O₇Na₃+3NaCl+6H₂O

五分钟以后，空气泵2，主风机12，次风机13同时启动，空间的空气经空气过滤盒1除去灰尘后，进入空气泵2，被压送到多孔空气盘管3，吹入原料盒4里的“ZL”盐中；所述“ZL盐”以硅酸盐为主料，加入二种无机盐硅酸盐与二种无机盐的质量比为1：0.35，所述二种无机盐为硫酸铝和碳酸钾，所述硫酸铝和碳酸钾的摩尔比为1：1.5。经调合、成型后，在500～550度高温烧制2小时后，成为多孔中性载体，所述多孔中性载体浸渍NaClO₂水溶液后，真空干燥制备得到“ZL盐”。

产生的二氧化氯水雾被送入到气—水分离器的下层脱水层8，二氧化氯水雾中的水分被吸水纤维吸附，细尘被截留；然后，二氧化氯水雾进入到中层脱水层9，与无水氯化钙接触，二氧化氯水雾中的水与氯化钙生成稳定的氯化钙水合物，二氧化氯被分离出来，成为无水、纯净的二氧化氯气体；最后，二氧化氯气体再经过上层脱水层10中的分子筛深度脱水后进入浓度调节器中的主风机12；

主风机12输送的二氧化氯与次风机13送入的空气一起进入混合管14，从其出口排入到被消毒空间。

混合管14出口二氧化氯浓度由次风机13的风量来调节，而次风机13的风量是由PLC控制器16依二氧化氯浓度传感器15传来的二氧化氯浓度值信号进行调控。

本装置在预先设定好运行参数后，可以做到无人操作，自动运行，PLC控制器16根据酸液贮罐5中的液位传感器6以及气—水分离器中的湿度传感器11的限值进行报警，提示更换反应原料、气—水分离器各层材料。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种用于空间消毒的二氧化氯气体发生装置，其特征在于，包括第Ⅰ单元二氧化氯发生器、第Ⅱ单元气—水分离器、第Ⅲ单元二氧化氯浓度调节器和第Ⅳ单元PLC控制器，所述第Ⅰ单元二氧化氯发生器、第Ⅱ单元气—水分离器和第Ⅲ单元二氧化氯浓度调节器自下而上设置，所述第Ⅳ单元PLC控制器分别与所述第Ⅰ单元二氧化氯发生器、第Ⅱ单元气—水分离器和第Ⅲ单元二氧化氯浓度调节器电连；

所述第Ⅰ单元二氧化氯发生器包括：空气过滤盒(1)、空气泵(2)、多孔空气盘管(3)、原料盒(4)、酸液贮罐(5)、液体传感器(6)和电动喷雾器开关(7)，所述原料盒(4)内侧的顶部设置喷淋装置，所述原料盒(4)底部设置有多孔空气盘管(3)；所述酸液贮罐(5)内设置有液体传感器(6)；所述空气过滤盒(1)出口通过空气泵(2)与原料盒(4)底部入口连通，所述酸液贮罐(5)出口通过电动喷雾器开关(7)与喷淋装置连通，

所述第Ⅱ单元气—水分离器包括脱水装置和湿度传感器(11)，所述脱水装置内设置有三个脱水层：下层脱水层(8)、中层脱水层(9)、上层脱水层(10)；所述湿度传感器(11)设置在中层脱水层(9)、上层脱水层(10)之间，所述脱水装置底部与原料盒(4)顶部连通；

所述第Ⅲ单元二氧化氯浓度调节器包括主风机(12)、次风机(13)、混合管(14)和ClO₂浓度传感器(15)，所述脱水装置顶部通过主风机(12)与混合管(14)底部连通，所述混合管(14)内侧的顶部设置有ClO₂浓度传感器(15)；所述次风机(13)出口与混合管(14)底部连通；

所述第Ⅳ单元PLC控制器分别与液体传感器(6)、电动喷雾器开关(7)、湿度传感器(11)、次风机(13)和ClO₂浓度传感器(15)电连；

所述下层脱水层(8)为网状吸水纤维；

所述中层脱水层(9)为无水氯化钙层；

所述上层脱水层(10)为分子筛层。

2.根据权利要求1所述用于空间消毒的二氧化氯气体发生装置，其特征在于，所述空气过滤盒(1)内设置有聚丙烯腈纤维棉。

3.一种用于空间消毒的二氧化氯气体的制备方法，其特征在于，采用权利要求1或2所述用于空间消毒的二氧化氯气体发生装置，包括以下步骤：

PLC控制器(16)开始运作，首先电动喷雾器开关(7)自动开启，将酸液贮罐(5)内酸液喷入到原料盒(4)中的“ZL盐”上，原料盒(4)中发生如下化学反应：

15NaClO₂+4C₆H₈O₇→12ClO₂↑4C₆H₅O₇Na₃+3NaCl+6H₂O

一定时间后，空气泵(2)，主风机(12)和次风机(13)同时启动，空间的空气经空气过滤盒(1)除去灰尘后，进入空气泵(2)，被压送到多孔空气盘管(3)，吹入原料盒(4)内的“ZL”盐中；

产生的二氧化氯水雾被送入到气—水分离器的下层脱水层(8)，二氧化氯水雾中的水分被吸水纤维吸附，细尘被截留；然后，二氧化氯水雾进入到中层脱水层(9)，与无水氯化钙接触，二氧化氯水雾中的水与氯化钙生成稳定的氯化钙水合物，二氧化氯被分离出来，成为无水、纯净的二氧化氯气体；最后，二氧化氯气体再经过上层脱水层(10)中的分子筛深度脱水后进入浓度调节器中的主风机(12)；

主风机(12)输送的二氧化氯与次风机(13)送入的空气一起进入混合管(14)，从其出口排入到被消毒空间；

以硅酸盐为主料，加入二种无机盐硅酸盐与二种无机盐的质量比为1：0.3～0.4，经调合、成型后，在500～550度高温烧制1-3小时后，成为多孔中性载体，所述多孔中性载体浸渍NaClO₂水溶液后，真空干燥制备得到“ZL盐”。

4.根据权利要求3所述用于空间消毒的二氧化氯气体的制备方法，其特征在于，所述混合管(14)出口二氧化氯浓度由次风机(13)的风量来调节，而次风机(13)的风量是由PLC控制器(16)依二氧化氯浓度传感器(15)传来的二氧化氯浓度值信号进行调控。

5.根据权利要求3所述用于空间消毒的二氧化氯气体的制备方法，其特征在于，预先根据需要消毒的空间体积，设定运行工艺参数输入PLC控制器(16)中，运行开启。

6.根据权利要求3所述用于空间消毒的二氧化氯气体的制备方法，其特征在于，所述二种无机盐为硫酸铝和碳酸钾，所述硫酸铝和碳酸钾的摩尔比为1：1.5。

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