CN115212687A - 一种病毒气溶胶定向狙击消杀装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种病毒气溶胶定向狙击消杀装置及其控制方法，属于病毒消杀技术领域。本发明包括装置外壳本体，所述的装置外壳本体上开设有进气口和出气口，装置外壳本体内部设置有气体流道；所述的装置外壳本体内部包括预消杀单元、除湿过滤单元、高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元、负压收集单元。本发明利用紫外消杀模块和高能离子束发射模块协同作用对伴生废气病毒气溶胶实现多重灭杀，高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元为一块或多块串联布置，可根据不同场景不同风量进行模块调整，机动性强，病毒气溶胶在高能离子束耦合紫外定向狙击消杀作用下被定向狙击、灭菌效率高，且除臭效果好，停留时间短，无有害副产物产生。
Description
技术领域
本发明涉及病毒消杀技术领域，更具体地说，涉及一种病毒气溶胶定向狙击消杀装置及其控制方法。
背景技术
在新型冠状病毒废水处理过程中，伴生废气来源于生物氧化还原、机械运转和充氧等原因形成的废气，可能含有病源微生物气溶胶、硫化氢、甲烷等。可见，医疗废水被处理过程中产生的伴生废气可能造成病毒传播，是风险水平极高的潜在二次污染源，具有重大人群暴露风险和次生健康风险。为防病毒和臭味从医疗水处理构筑物上表面挥发到大气中而造成二次污染或传染，因此需要对伴生废气中的病原微生物进行杀灭，同时对废水及伴生废气中的臭味进行消除。
目前的废气处理主要集中于除臭领域，对伴生废气病原微生物消杀的研究较少，更无市场化的装置。
常见的微生物气溶胶粒径在0.01－100μm之间，病毒粒子粒径为0.02－0.3μm，细菌以及真菌等粒径范围在0.3－100μm之间，其中与疾病有关的微生物气溶胶直径主要集中在 0.1－20μm。气溶胶在伴生废气中比较分散，不易消杀，可富集后集中消杀。国际上公认的高效过滤材料广泛运用于手术室、动物实验室、晶体实验和航于等高洁净场所。研究表明H13-H14等级的高效过滤材料对直径0.3μm以上微粒的去除率可达到99.99％，可应用于病毒气溶胶的富集。
紫外线杀菌技术操作便捷、杀菌效果显著、无化学残留等优点，多项研究也证明不同波段的紫外光在特定的条件下对于新冠病毒具有良好的灭活效果，紫外线方式也被广泛应用于空气中各类病毒的消杀。
在强电场作用下产生的等离子体中含有大量的高能带电粒子和活性粒子，与此同时会产生的热辐射和紫外线，这些物理化学因子均对细菌病毒产生有效破坏作用。有研究证明该技术是一种有效的杀灭新冠气溶胶的手段。
光催化剂受光激发后形成光生载流子(电子-空穴对)，且能引发自由基链式反应生成多种活性氧物种，如·OH、·O2 -、单线态氧(1O2)和过氧化氢(H2O2)等，进而可破坏病毒的蛋白质、核酸、糖类、脂类物质等组成成分，实现病毒灭活。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供了一种病毒气溶胶定向狙击消杀装置及其控制方法，本发明利用紫外消杀模块和高能离子束发射模块协同作用对伴生废气病毒气溶胶实现多重灭杀，对恶臭物质实现强力净化，并通过催化剂模块的催化作用，增强病毒灭杀、除臭能力，提高反应效率，内部定向狙击消杀单元为标准模块，便于生产及组装，可根据不同场景不同风量调整为一块或多块串联布置，机动性强，具有快速响应性。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种病毒气溶胶定向狙击消杀装置，包括装置外壳本体，所述的装置外壳本体上开设有进气口和出气口，装置外壳本体表面设置有控制单元和元器件布置单元，装置外壳本体内部设置有气体流道；
所述的装置外壳本体内部设置有导流装置，导流装置将装置外壳本体内部的气体流道分割成折线型；
所述的装置外壳本体内部包括预消杀单元、除湿过滤单元、高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元、负压收集单元；
所述的高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元由紫外消杀模块、催化剂模块、高能离子束发射模块和病毒高效拦截富集模块组成；
所述的病毒高效拦截富集模块位于紫外消杀模块、高能离子束发射模块之间所包围的空间中并横向迎风布置，位于病毒高效拦截富集模块迎风面的紫外消杀模块、高能离子束发射模块采用耦合布置，位于病毒高效拦截富集模块的背风面的紫外消杀模块、高能离子束发射模块采用单独布置或耦合布置；
所述的耦合布置为紫外消杀模块、高能离子束发射模块进行交错穿插式或环绕式或半包围式布置；
所述的催化剂模块位于所述的高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元内的前端，且位于紫外消杀模块、高能离子束发射模块、或耦合布置的紫外消杀模块和高能离子束发射模块的前端，催化剂模块横向迎风布置；
所述的除湿过滤单元由水雾凝结模块、集水槽和冷凝水排水口组成；水雾凝结模块由乱流填料、挡水毛毡组合而成，集水槽位于所述的预消杀单元和除湿过滤单元底部；所述的冷凝水排水口设置在装置外壳本体的底部，冷凝水排水口连接集水槽。
进一步地，所述的高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元为一块或多块串联布置。
进一步地，所述的预消杀单元内可优选布置紫外消杀模块或高能离子束发射模块，或紫外消杀模块结合催化剂模块，或高能离子束发射模块结合催化剂模块，或紫外消杀模块、高能离子束发射模块耦合布置。
进一步地，所述的病毒高效拦截富集模块包括病毒初效拦截富集器、病毒中效拦截富集器和病毒高效拦截富集器，病毒初效拦截富集器截留粒径为5～20μm，病毒中效拦截富集器截留粒径为0.5～1μm，病毒高效拦截富集器截留粒径不大于0.3μm；
高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元为一块时，病毒高效拦截富集模块优选为病毒高效拦截富集器；
高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元为多块时，病毒高效拦截富集模块优选地，沿气流方向中间或后端为病毒高效拦截富集器，其他选用病毒初效拦截富集器或病毒中效拦截富集器。
进一步地，所述的催化剂模块的材料为二氧化钛、氧化锌、氧化锡、二氧化锆、硫化镉等光催化材料的一种或多种。
进一步地，所述的控制单元为外置式或者嵌入式，元器件布置单元位于装置外壳本体外，与气体流道隔绝。
进一步地，所述的导流装置设置有多组分别为第一气体流道导流板、第二气体流道导流板、第三气体流道导流板、第四气体流道导流板、第五气体流道导流板、第六气体流道导流板，气体流道由开口位置不同的多块导流板形成折线型。
进一步地，所述的负压收集单元包括风机，风机的进风口与气体流道连通，风机的出风口与出气口连通，进气口位于装置外壳本体顶部或者侧边，出气口位于装置外壳本体顶部或者侧边，与进气口在装置外壳本体的两侧分别布置。
进一步地，所述紫外消杀模块也可更换为臭氧消杀模块替代，所述的高能离子束发射模块也可更换为等离子消杀模块。
一种病毒气溶胶定向狙击消杀装置的控制方法，其特征在于：其步骤为：
步骤一：负压收集：伴生废气被负压收集单元负压收集，自进气口进入装置外壳本体，在折线形气体流道内流通反应后经风机后自出气口排放，完成整个病毒消杀、除臭过程，折线形气体流道避免了气体短流的出现，使气体在装置外壳本体内充分反应，保证了反应的效率，负压收集单元确保了伴生废气不外露，避免了气溶胶传染风险以及臭气外逸造成的二次污染；
步骤二：预消杀过程：伴生废气进入装置外壳本体后，首先经折线形气体流道，进入所述的预消杀单元进行预消杀，减少水雾凝结模块更换时携带病毒而对人体的潜在威胁；
步骤三：除湿过程：经预消杀后的气体通过水雾凝结模块，具体为通过乱流填料，气体携带的水汽在乱流填料内冷凝并逐渐凝聚后在重力作用下汇入底部的集水槽，通过冷凝水排水口排放，达到除湿效果，除湿后的气体再经过挡水毛毡去除水汽，进一步降低气体湿度，保障除湿效果，避免湿度过高对后面模块造成损坏，并降低后续消杀难度；
步骤四：病毒富集、定向消杀、除臭过程：除湿后的气体进入高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元，病毒被定向狙击消杀，恶臭被分解消除，具体地：
(a)：迎风面富集：病毒高效拦截富集模块通过拦截吸附作用将分散的气溶胶载体病毒、恶臭物质截留吸附在拦截富集器上，实现气体中分散的病毒气溶胶、低浓度的恶臭物质富集，并且集中在病毒高效拦截富集模块的迎风面，相较于分散在气体中，可实现有目标的、有方向的定向狙击消杀，并延长消杀时间；
(b)：迎风面耦合定向消杀：紫外消杀模块发射的紫外线分解空气中的氧分子产生的游离氧与氧分子结合产生臭氧或使水氧化成过氧化氢，紫外线、臭氧和过氧化氢均有杀菌能力，同时臭氧和过氧化氢对恶臭气体进行氧化分解将其转化为低分子化合物、水和二氧化碳而达到除臭效果；高能离子束发射模块产生多种活性自由基和生态氧，活性自由基能在瞬间高速击穿、蚀刻、氧化微生物中的蛋白质和核酸物质，使其灭活，从而达到灭菌的目的，生态氧能迅速将恶臭气体分解或还原为低分子无害物质，达到除臭目的；紫外消杀模块和高能离子束发射模块耦合布置，产生的活性粒子和自由基浓度大于两者单独反应产生浓度之和，具有明显协同作用，强化灭菌除臭效果；耦合布置方式为紫外消杀模块、高能离子束发射模块进行交错穿插式或环绕式或半包围式布置，不仅可以使紫外线和高能粒子束充分耦合，避免无光区或单一光区的出现，而且可以根据所述的元器件布置单元情况进行合理布置，充分利用空间；位于病毒高效拦截富集模块迎风面的病毒、恶臭物质浓度较高，故迎风面采用耦合布置的紫外消杀模块和高能离子束发射模块，实现定向狙击消杀病毒、除臭；在耦合布置的前端布置催化剂模块，催化剂模块在紫外消杀模块和高能离子束发射模块产生的紫外光的照射下，形成更强的电子—空穴对，产生强烈的氧化还原势，强化耦合布置的病毒消杀、除臭效果，应对病毒高效拦截富集模块迎风面高度集中的病毒的消杀和高浓度的恶臭物质的净化；
(c)：背风面多形式消杀：位于病毒高效拦截富集模块背风面的消杀方式是多样的，可以是单独布置的紫外消杀模块或单独布置的高能离子束发射模块或耦合布置的紫外消杀模块和高能离子束发射模块，对残留的分散的气溶胶载体病毒、恶臭物质实现进一步消杀除臭，确保灭菌除臭效果；
步骤五：达标排放：经消杀除臭后的气体，在负压收集单元的作用下经出气口达标排放。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)紫外消杀模块和高能离子束发射模块耦合布置，利用两者协同作用对伴生废气病毒气溶胶实现多重灭杀，对恶臭物质实现强力净化，并通过催化剂模块的催化作用，增强病毒灭杀、除臭能力，提高反应效率；
(2)通过设置病毒高效拦截富集模块将分散的病毒、低浓度的恶臭物质高效拦截富集在病毒高效拦截富集模块的迎风面，并在迎风面采用耦合布置的紫外消杀模块和高能离子束发射模块及在耦合布置的前端增设催化剂模块，使迎风面病毒、臭味物质接受有目标、有方向、强力的消杀和净化，实现定向狙击消杀病毒、除臭，保证集中反应时间，确保灭杀除臭效果；
(3)针对多块高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元的情况，病毒高效拦截富集模块可优化为病毒初效拦截富集器，病毒中效拦截富集器和病毒高效拦截富集器的组合形式，实现分级截留富集，减少病毒高效拦截富集模块的更换频率和降低气阻；
(4)催化剂模块布置在紫外消杀模块和高能离子束发射管模块前端，使得大量臭氧、活性粒子等优先产生，随气体流动，延长消杀时间，最大化催化剂模块的催化效用；
(5)通过多重导流装置的设置，构建折线形气体流道，防止反应出现气体短流，延长反应时间，缩小装置体积，保证反应效率；
(6)预消杀单元对进行水雾凝结模块表面截留的病毒进行消杀，防止水雾凝结模块更换时携带病毒而对人体的潜在威胁；
(7)高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元为标准模块，便于生产及组装，可根据不同场景不同风量调整为一块或多块串联布置，机动性强，具有快速响应性。
附图说明
图1为本发明的具有双块高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元装置的内部结构示意图；
图2为本发明的具有双块高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元装置的气体流道外部结构示意图；
图3为本发明的具有多块高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元的装置的内部结构示意图。
图中：1、装置外壳本体；2、控制单元；3、进气口；4、出气口；5、冷凝水排水口；6、预消杀单元；7、集水槽；8、乱流填料；9、挡水毛毡；10、催化剂模块；11、紫外消杀模块； 12、高能离子束发射模块；13、病毒高效拦截富集模块；131、病毒初效拦截富集器；132、病毒中效拦截富集器；133、病毒高效拦截富集器；14、风机；15、导流装置；151、第一气体流道导流板；152、第二气体流道导流板；153、第三气体流道导流板；154、第四气体流道导流板；155、第五气体流道导流板；156、第六气体流道导流板；16、元器件布置单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述：
实施例1
从图1-2可以看出，本实施例的一种病毒气溶胶定向狙击消杀装置，包括装置外壳本体1，装置外壳本体1上开设有进气口3和出气口4，装置外壳本体1表面设置有控制单元2和元器件布置单元16，装置外壳本体1内部设置有气体流道；
装置外壳本体1内部设置有导流装置15，导流装置15将装置外壳本体1内部的气体流道分割成折线型；
装置外壳本体1内部包括预消杀单元6、除湿过滤单元、高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元、负压收集单元；
高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元由紫外消杀模块11、催化剂模块10、高能离子束发射模块12和病毒高效拦截富集模块13组成；
紫外消杀模块11也可更换为臭氧消杀模块替代，高能离子束发射模块12也可更换为等离子消杀模块；
病毒高效拦截富集模块13位于紫外消杀模块11、高能离子束发射模块12之间所包围的空间中并横向迎风布置，位于病毒高效拦截富集模块13迎风面的紫外消杀模块11、高能离子束发射模块12采用耦合布置，位于病毒高效拦截富集模块13的背风面的紫外消杀模块11、高能离子束发射模块12采用单独布置或耦合布置；
耦合布置为紫外消杀模块11、高能离子束发射模块12进行交错穿插式或环绕式或半包围式布置；
催化剂模块10位于高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元内的前端，紫外消杀模块11、高能离子束发射模块12、或耦合布置的紫外消杀模块11和高能离子束发射模块12的前端，催化剂模块10横向迎风布置。
除湿过滤单元由水雾凝结模块、集水槽7和冷凝水排水口5组成；水雾凝结模块由乱流填料8、挡水毛毡9组合而成，集水槽7位于预消杀单元6和除湿过滤单元底部；冷凝水排水口5设置在装置外壳本体1的底部，冷凝水排水口5连接集水槽7。
高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元为一块或多块串联布置。
预消杀单元6内可优选布置紫外消杀模块11或高能离子束发射模块12，或紫外消杀模块11结合催化剂模块10，或高能离子束发射模块12结合催化剂模块10，或紫外消杀模块11、高能离子束发射模块12耦合布置。
病毒高效拦截富集模块13包括病毒初效拦截富集器131、病毒中效拦截富集器132和病毒高效拦截富集器133，病毒初效拦截富集器131截留粒径为5～20μm，病毒中效拦截富集器132截留粒径为0.5～1μm，病毒高效拦截富集器133截留粒径不大于0.3μm；
高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元为一块时，病毒高效拦截富集模块13优选为病毒高效拦截富集器133；
高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元为多块时，病毒高效拦截富集模块13优选地，沿气流方向中间或后端为病毒高效拦截富集器133，其他选用病毒初效拦截富集器131或病毒中效拦截富集器132。
催化剂模块10的材料为二氧化钛、氧化锌、氧化锡、二氧化锆、硫化镉等光催化材料的一种或多种。
控制单元2为外置式或者嵌入式，元器件布置单元16位于装置外壳本体1外，与气体流道隔绝。
导流装置15设置有多组分别为第一气体流道导流板151、第二气体流道导流板152、第三气体流道导流板153、第四气体流道导流板154、第五气体流道导流板155、第六气体流道导流板156，气体流道由开口位置不同的多块导流板形成折线型。
负压收集单元包括风机14，风机14的进风口与气体流道连通，风机14的出风口与出气口4连通，进气口3位于装置外壳本体1顶部或者侧边。出气口4位于装置外壳本体1顶部或者侧边，与进气口3在装置外壳本体1的两侧分别布置。
一种病毒气溶胶定向狙击消杀装置的控制方法，其步骤为：
步骤一：负压收集：伴生废气被负压收集单元负压收集，自进气口3进入装置外壳本体 1，在折线形气体流道内流通反应后经风机14后自出气口4排放，完成整个病毒消杀、除臭过程，折线形气体流道避免了气体短流的出现，使气体在装置外壳本体1内充分反应，保证了反应的效率，负压收集单元确保了伴生废气不外露，避免了气溶胶传染风险以及臭气外逸造成的二次污染；
步骤二：预消杀过程：伴生废气进入装置外壳本体1后，首先经折线形气体流道，进入预消杀单元6进行预消杀，减少水雾凝结模块更换时携带病毒而对人体的潜在威胁；
步骤三：除湿过程：经预消杀后的气体通过水雾凝结模块，具体为通过乱流填料8，气体携带的水汽在乱流填料8内冷凝并逐渐凝聚后在重力作用下汇入底部的集水槽7，通过冷凝水排水口5排放，达到除湿效果，除湿后的气体再经过挡水毛毡9去除水汽，进一步降低气体湿度，保障除湿效果，避免湿度过高对后面模块造成损坏，并降低后续消杀难度；
步骤四：病毒富集、定向消杀、除臭过程：除湿后的气体进入高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元，病毒被定向狙击消杀，恶臭被分解消除，具体地：
(a)：迎风面富集：病毒高效拦截富集模块13通过拦截吸附作用将分散的气溶胶载体病毒、恶臭物质截留吸附在拦截富集器上，实现气体中分散的病毒气溶胶、低浓度的恶臭物质富集，并且集中在病毒高效拦截富集模块13的迎风面，相较于分散在气体中，可实现有目标的、有方向的定向狙击消杀，并延长消杀时间；
(b)：迎风面耦合定向消杀：紫外消杀模块11发射的紫外线分解空气中的氧分子产生的游离氧与氧分子结合产生臭氧或使水氧化成过氧化氢，紫外线、臭氧和过氧化氢均有杀菌能力，同时臭氧和过氧化氢对恶臭气体进行氧化分解将其转化为低分子化合物、水和二氧化碳而达到除臭效果；高能离子束发射模块12产生多种活性自由基和生态氧，活性自由基能在瞬间高速击穿、蚀刻、氧化微生物中的蛋白质和核酸物质，使其灭活，从而达到灭菌的目的，生态氧能迅速将恶臭气体分解或还原为低分子无害物质，达到除臭目的；紫外消杀模块11和高能离子束发射模块12耦合布置，产生的活性粒子和自由基浓度大于两者单独反应产生浓度之和，具有明显协同作用，强化灭菌除臭效果；耦合布置方式为紫外消杀模块11、高能离子束发射模块12进行交错穿插式或环绕式或半包围式布置，不仅可以使紫外线和高能粒子束充分耦合，避免无光区或单一光区的出现，而且可以根据元器件布置单元情况进行合理布置，充分利用空间；位于病毒高效拦截富集模块13迎风面的病毒、恶臭物质浓度较高，故迎风面采用耦合布置的紫外消杀模块11和高能离子束发射模块12，实现定向狙击消杀病毒、除臭；在耦合布置的前端布置催化剂模块10，催化剂模块10在紫外消杀模块11和高能离子束发射模块12产生的紫外光的照射下，形成更强的电子—空穴对，产生强烈的氧化还原势，强化耦合布置的病毒消杀、除臭效果，应对病毒高效拦截富集模块13迎风面高度集中的病毒的消杀和高浓度的恶臭物质的净化；
(c)：背风面多形式消杀：位于病毒高效拦截富集模块13背风面的消杀方式是多样的，可以是单独布置的紫外消杀模块11或单独布置的高能离子束发射模块12或耦合布置的紫外消杀模块11和高能离子束发射模块12，对残留的分散的气溶胶载体病毒、恶臭物质实现进一步消杀除臭，确保灭菌除臭效果；
步骤五：达标排放：经消杀除臭后的气体，在负压收集单元的作用下经出气口4达标排放。
具体的，在本实施中
控制单元2，优选为嵌入式，元器件布置单元16位于装置外壳本体1上，与气体流道隔绝，催化剂模块10的材料为二氧化钛；
进气口3、出气口4均位于装置外壳本体1顶部；进气口3、出气口4在装置外壳本体1的两侧分别布置；
预消杀单元6，优选为紫外消杀模块11单独布置；
高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元采用两块串联布置，沿气流方向，第一块高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元内，病毒高效拦截富集模块13选用截留粒径5μm的病毒初效拦截富集器131，病毒初效拦截富集器131的迎风面的紫外消杀模块11和高能离子束发射模块12耦合布置的方式为环绕式布置，背风面为紫外消杀模块11单独布置；
第二块高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元内，病毒高效拦截富集模块13选用截留粒径0.3μm的病毒高效拦截富集器133，病毒高效拦截富集器133迎风面的紫外消杀模块11 和高能离子束发射模块12耦合布置的方式为交错穿插式布置，背风面为紫外消杀模块11和高能离子束发射模块12耦合布置；优选地耦合布置方式不仅可以使紫外线和高能粒子束充分耦合，避免无光区或单一光区的出现，而且是根据元器件布置单元情况进行合理布置的，可充分利用空间；催化剂模块10位于紫外消杀模块11、高能离子束发射模块12耦合布置的前端。
利用上述一种病毒气溶胶定向狙击消杀装置，对医疗伴生废气进行处理的步骤如下：
a)负压收集：伴生废气被负压收集单元风机14负压收集，自进气口3进入装置外壳本体1，在折线形气体流道内流通反应后经风机14后自出气口4排放，完成整个病毒消杀、除臭过程，折线形气体流道避免了气体短流的出现，使气体在装置外壳本体1内充分反应，保证了反应的效率，负压收集单元确保了伴生废气不外露，避免了气溶胶传染风险以及臭气外逸造成的二次污染；
b)预消杀过程：伴生废气进入装置外壳本体1后，首先经折线形气体流道，进入预消杀单元6进行预消杀，减少水雾凝结模块更换时携带病毒而对人体的潜在威胁；
c)除湿过程：经预消杀后的气体通过水雾凝结模块，具体为通过乱流填料8，气体携带的水汽在乱流填料8内冷凝并逐渐凝聚后在重力作用下汇入底部的集水槽7，通过冷凝水排水口5排放，达到除湿效果，除湿后的气体再经过挡水毛毡9去除水汽，进一步降低气体湿度，保障除湿效果，避免湿度过高对后面模块造成损坏，并降低后续消杀难度；
d)病毒富集、定向消杀、除臭过程：除湿后的气体进入高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元，病毒被定向狙击消杀，恶臭被分解消除。
具体地：除湿后的气体在气体流道内首先通过迎风布置的催化剂模块10，催化剂模块10 的材料为二氧化钛，在催化剂模块10背风面环绕形式耦合布置的紫外消杀模块11和高能离子束发射模块12的协同作用下产生大量的电子-空穴对，并随气体流动，延长消杀时间，最大化催化剂模块10的催化效用。
紫外消杀模块11和高能离子束发射模块12耦合布置，产生的活性粒子和自由基浓度大于两者单独反应产生浓度之和，具有明显协同作用，强化灭菌除臭效果，随着气体流动，气溶胶、恶臭物质截留吸附在病毒初效拦截富集器131上，实现气溶胶、恶臭物质富集和定向消杀，并延长消杀时间，此处采用截留粒径5μm的病毒初效拦截富集器131，优先对大颗粒物进行拦截，减少后续病毒高效拦截富集模块13的更换频率，并且病毒初效拦截富集器131 形成的气阻较病毒中高效拦截富集器小，减少后端风机14风压的要求。
在病毒初效拦截富集器131背风面单独布置紫外消杀模块11，紫外消杀模块11发射的紫外线分解空气中的氧分子产生的游离氧与氧分子结合产生臭氧或使水氧化成过氧化氢，紫外线、臭氧和过氧化氢均有杀菌能力，同时臭氧和过氧化氢对恶臭气体进行氧化分解将其转化为低分子化合物、水和二氧化碳而达到除臭效果，对病毒初效拦截富集器131背面及气体流道中的气溶胶、恶臭物质实现进一步消杀除臭，确保灭菌除臭效果。
紧接气体进入第二块高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元；在第二块高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元内，气体如前经受灭杀除臭处理，区别在于第二块高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元内，①病毒高效拦截富集模块13为截留粒径0.3μm的病毒高效拦截富集器133，可实现99.9％以上病毒的截留，确保灭菌效果；②耦合布置方式为交错穿插式布置；③病毒高效拦截富集器133背风面为紫外消杀模块11和高能离子束发射模块12耦合布置。
e)达标排放：经消杀后的气体，在负压收集单元的作用下经出气口4达标排放。
整个操作过程中各单元的控制均由控制单元2实现。
实施例2
从图3可以看出，与实施例1的不同之处在于：
a)高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元的数量增加为3块，其中病毒高效拦截富集模块13沿气流方向依次为病毒初效拦截富集器131，病毒高效拦截富集器133，病毒中效拦截富集器132。
b)第三块高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元内病毒中效拦截富集器132迎风面为紫外消杀模块11和高能离子束发射模块12耦合布置，耦合布置形式为半包围形式，背风面为单独的高能离子束发射模块12。高能离子束发射模块12产生多种活性自由基和生态氧，活性自由基能在瞬间高速击穿、蚀刻、氧化微生物中的蛋白质和核酸物质，使其灭活，从而达到灭菌的目的，生态氧能迅速将恶臭气体分解或还原为低分子无害物质，达到除臭目的。
c)控制单元2，优选为外置式。
本发明的高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元为一块或多块串联布置，可根据不同场景不同风量进行模块调整，机动性强，病毒气溶胶在高能离子束耦合紫外定向狙击消杀作用下被定向狙击、多重消杀，灭菌效率高，且除臭效果好，停留时间短，无有害副产物产生。
本发明的有益效果为：
(1)紫外消杀模块11和高能离子束发射模块12耦合布置，利用两者协同作用对伴生废气病毒气溶胶实现多重灭杀，对恶臭物质实现强力净化，并通过催化剂模块10的催化作用，增强病毒灭杀、除臭能力，提高反应效率；
(2)通过设置病毒高效拦截富集模块13将分散的病毒、低浓度的恶臭物质高效拦截富集在病毒高效拦截富集模块13的迎风面，并在迎风面采用耦合布置的紫外消杀模块11和高能离子束发射模块12及在耦合布置的前端增设催化剂模块10，使迎风面病毒、臭味物质接受有目标、有方向、强力的消杀和净化，实现定向狙击消杀病毒、除臭，保证集中反应时间，确保灭杀除臭效果；
(3)针对多块高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元的情况，病毒高效拦截富集模块 13可优化为病毒初效拦截富集器131，病毒中效拦截富集器132和病毒高效拦截富集器133 的组合形式，实现分级截留富集，减少病毒高效拦截富集模块的更换频率和降低气阻；
(4)催化剂模块10布置在紫外消杀模块11和高能离子束发射管模块12前端，使得大量臭氧、活性粒子等优先产生，随气体流动，延长消杀时间，最大化催化剂模块10的催化效用；
(5)通过多重导流装置15的设置，构建折线形气体流道，防止反应出现气体短流，延长反应时间，缩小装置体积，保证反应效率；
(6)预消杀单元6对进行水雾凝结模块表面截留的病毒进行消杀，防止水雾凝结模块更换时携带病毒而对人体的潜在威胁；
(7)高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元为标准模块，便于生产及组装，可根据不同场景不同风量调整为一块或多块串联布置，机动性强，具有快速响应性。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种病毒气溶胶定向狙击消杀装置，包括装置外壳本体(1)，其特征在于：所述的装置外壳本体(1)上开设有进气口(3)和出气口(4)，装置外壳本体(1)表面设置有控制单元(2)和元器件布置单元(16)，装置外壳本体(1)内部设置有气体流道；
所述的装置外壳本体(1)内部设置有导流装置(15)，导流装置(15)将装置外壳本体(1)内部的气体流道分割成折线型；
所述的装置外壳本体(1)内部包括预消杀单元(6)、除湿过滤单元、高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元、负压收集单元；
所述的高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元由紫外消杀模块(11)、催化剂模块(10)、高能离子束发射模块(12)和病毒高效拦截富集模块(13)组成；
所述的病毒高效拦截富集模块(13)位于紫外消杀模块(11)、高能离子束发射模块(12)之间所包围的空间中并横向迎风布置，位于病毒高效拦截富集模块(13)迎风面的紫外消杀模块(11)、高能离子束发射模块(12)采用耦合布置，位于病毒高效拦截富集模块(13)的背风面的紫外消杀模块(11)、高能离子束发射模块(12)采用单独布置或耦合布置；
所述的耦合布置为紫外消杀模块(11)、高能离子束发射模块(12)进行交错穿插式或环绕式或半包围式布置；
所述的催化剂模块(10)位于所述的高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元内的前端，且位于紫外消杀模块(11)、高能离子束发射模块(12)、或耦合布置的紫外消杀模块(11)和高能离子束发射模块(12)的前端，催化剂模块(10)横向迎风布置；
所述的除湿过滤单元由水雾凝结模块、集水槽(7)和冷凝水排水口(5)组成；水雾凝结模块由乱流填料(8)、挡水毛毡(9)组合而成，集水槽(7)位于所述的预消杀单元(6)和除湿过滤单元底部；所述的冷凝水排水口(5)设置在装置外壳本体(1)的底部，冷凝水排水口(5)连接集水槽(7)。
2.根据权利要求1所述的一种病毒气溶胶定向狙击消杀装置，其特征在于：所述的高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元为一块或多块串联布置。
3.根据权利要求1所述的一种病毒气溶胶定向狙击消杀装置，其特征在于：所述的预消杀单元(6)内可优选布置紫外消杀模块(11)或高能离子束发射模块(12)，或紫外消杀模块(11)结合催化剂模块(10)，或高能离子束发射模块(12)结合催化剂模块(10)，或紫外消杀模块(11)、高能离子束发射模块(12)耦合布置。
4.根据权利要求1所述的一种病毒气溶胶定向狙击消杀装置，其特征在于：所述的病毒高效拦截富集模块(13)包括病毒初效拦截富集器(131)、病毒中效拦截富集器(132)和病毒高效拦截富集器(133)，病毒初效拦截富集器(131)截留粒径为5～20μm，病毒中效拦截富集器(132)截留粒径为0.5～1μm，病毒高效拦截富集器(133)截留粒径不大于0.3μm；
高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元为一块时，病毒高效拦截富集模块(13)优选为病毒高效拦截富集器(133)；
高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元为多块时，病毒高效拦截富集模块(13)优选地，沿气流方向中间或后端为病毒高效拦截富集器(133)，其他选用病毒初效拦截富集器(131)或病毒中效拦截富集器(132)。
5.根据权利要求1所述的一种病毒气溶胶定向狙击消杀装置，其特征在于：所述的催化剂模块(10)的材料为二氧化钛、氧化锌、氧化锡、二氧化锆、硫化镉等光催化材料的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种病毒气溶胶定向狙击消杀装置，其特征在于：所述的控制单元(2)为外置式或者嵌入式，元器件布置单元(16)位于装置外壳本体(1)外，与气体流道隔绝。
7.根据权利要求1所述的一种病毒气溶胶定向狙击消杀装置，其特征在于：所述的导流装置(15)设置有多组分别为第一气体流道导流板(151)、第二气体流道导流板(152)、第三气体流道导流板(153)、第四气体流道导流板(154)、第五气体流道导流板(155)、第六气体流道导流板(156)，气体流道由开口位置不同的多块导流板形成折线型。
8.根据权利要求1所述的一种病毒气溶胶定向狙击消杀装置，其特征在于：所述的负压收集单元包括风机(14)，风机(14)的进风口与气体流道连通，风机(14)的出风口与出气口(4)连通，进气口(3)位于装置外壳本体(1)顶部或者侧边，出气口(4)位于装置外壳本体(1)顶部或者侧边，与进气口(3)在装置外壳本体(1)的两侧分别布置。
9.根据权利要求1所述的一种病毒气溶胶定向狙击消杀装置，其特征在于：所述紫外消杀模块(11)也可更换为臭氧消杀模块替代，所述的高能离子束发射模块(12)也可更换为等离子消杀模块。
10.根据权利要求1所述的一种病毒气溶胶定向狙击消杀装置的控制方法，其特征在于：其步骤为：
步骤一：负压收集：伴生废气被负压收集单元负压收集，自进气口(3)进入装置外壳本体(1)，在折线形气体流道内流通反应后经风机(14)后自出气口(4)排放，完成整个病毒消杀、除臭过程，折线形气体流道避免了气体短流的出现，使气体在装置外壳本体(1)内充分反应，保证了反应的效率，负压收集单元确保了伴生废气不外露，避免了气溶胶传染风险以及臭气外逸造成的二次污染；
步骤二：预消杀过程：伴生废气进入装置外壳本体(1)后，首先经折线形气体流道，进入所述的预消杀单元(6)进行预消杀，减少水雾凝结模块更换时携带病毒而对人体的潜在威胁；
步骤三：除湿过程：经预消杀后的气体通过水雾凝结模块，具体为通过乱流填料(8)，气体携带的水汽在乱流填料(8)内冷凝并逐渐凝聚后在重力作用下汇入底部的集水槽(7)，通过冷凝水排水口(5)排放，达到除湿效果，除湿后的气体再经过挡水毛毡(9)去除水汽，进一步降低气体湿度，保障除湿效果，避免湿度过高对后面模块造成损坏，并降低后续消杀难度；
步骤四：病毒富集、定向消杀、除臭过程：除湿后的气体进入高能离子束耦合紫外定向狙击消杀单元，病毒被定向狙击消杀，恶臭被分解消除。具体地：
(a)：迎风面富集：病毒高效拦截富集模块(13)通过拦截吸附作用将分散的气溶胶载体病毒、恶臭物质截留吸附在拦截富集器上，实现气体中分散的病毒气溶胶、低浓度的恶臭物质富集，并且集中在病毒高效拦截富集模块(13)的迎风面，相较于分散在气体中，可实现有目标的、有方向的定向狙击消杀，并延长消杀时间；
(b)：迎风面耦合定向消杀：紫外消杀模块(11)发射的紫外线分解空气中的氧分子产生的游离氧与氧分子结合产生臭氧或使水氧化成过氧化氢，紫外线、臭氧和过氧化氢均有杀菌能力，同时臭氧和过氧化氢对恶臭气体进行氧化分解将其转化为低分子化合物、水和二氧化碳而达到除臭效果；高能离子束发射模块(12)产生多种活性自由基和生态氧，活性自由基能在瞬间高速击穿、蚀刻、氧化微生物中的蛋白质和核酸物质，使其灭活，从而达到灭菌的目的，生态氧能迅速将恶臭气体分解或还原为低分子无害物质，达到除臭目的；紫外消杀模块(11)和高能离子束发射模块(12)耦合布置，产生的活性粒子和自由基浓度大于两者单独反应产生浓度之和，具有明显协同作用，强化灭菌除臭效果；耦合布置方式为紫外消杀模块(11)、高能离子束发射模块(12)进行交错穿插式或环绕式或半包围式布置，不仅可以使紫外线和高能粒子束充分耦合，避免无光区或单一光区的出现，而且可以根据所述的元器件布置单元情况进行合理布置，充分利用空间；位于病毒高效拦截富集模块(13)迎风面的病毒、恶臭物质浓度较高，故迎风面采用耦合布置的紫外消杀模块(11)和高能离子束发射模块(12)，实现定向狙击消杀病毒、除臭；在耦合布置的前端布置催化剂模块(10)，催化剂模块(10)在紫外消杀模块(11)和高能离子束发射模块(12)产生的紫外光的照射下，形成更强的电子—空穴对，产生强烈的氧化还原势，强化耦合布置的病毒消杀、除臭效果，应对病毒高效拦截富集模块(13)迎风面高度集中的病毒的消杀和高浓度的恶臭物质的净化；
(c)：背风面多形式消杀：位于病毒高效拦截富集模块(13)背风面的消杀方式是多样的，可以是单独布置的紫外消杀模块(11)或单独布置的高能离子束发射模块(12)或耦合布置的紫外消杀模块(11)和高能离子束发射模块(12)，对残留的分散的气溶胶载体病毒、恶臭物质实现进一步消杀除臭，确保灭菌除臭效果；
步骤五：达标排放：经消杀除臭后的气体，在负压收集单元的作用下经出气口(4)达标排放。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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