CN212688192U - 一种实时消毒剂制造结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的属于消毒技术领域，具体为一种实时消毒剂制造结构，包括电解腔外壳，所述电解腔外壳的内腔两端均设置绝缘体支撑片，所述绝缘体支撑片内侧支撑有电极，所述电极包括阴极、阳极，所述阴极、阳极之间通过导线连接供电装置，且电极与供电装置的电路上电性连接电源开关，所述电解腔外壳的两端分别为液流入口端和液流出口端，所述液流入口端通过管道插入到盛有电解液的存放瓶内部，实时即用即制次氯酸盐消毒剂或次氯酸盐加二氧化氯混合消毒剂，从而无需购储危险且不稳定的漂白粉或浓次氯酸钠溶液，是一种稳定、安全、便捷且成本极低的解决方案。尤其适用于居家环境等需要局部少量喷洒以实现杀灭细菌灭活病毒的场合。

Description

一种实时消毒剂制造结构

技术领域

本实用新型涉及消毒技术领域，具体为一种实时消毒剂制造结构。

背景技术

化学消毒剂是指用于杀灭传播媒介上病原微生物，使其达到无害化要求的制剂，它不同于抗生素，它在防病中的主要作用是将病原微生物消灭于人体之外，切断传染病的传播途径，达到控制传染病的目的。常用的消毒剂产品按照成分可分为：含氯消毒剂、过氧化物类消毒剂、醛类消毒剂、醇类消毒剂、含碘消毒剂、酚类消毒剂、环氧乙烷、双胍类消毒剂和季铵盐类消毒剂等。

次氯酸盐在水中水解产生次氯酸，次氯酸很不稳定，易进一步分解产生活性氧原子和活性氯原子，病原体蛋白或RNA很容易受到氧化和部分氯化作用而死亡。对室内空间或物品采用次氯酸盐消毒剂溶液喷雾是一种快速高效的消毒方式，目前的通常方法是在喷壶中灌入浓度为200mg/L左右的次氯酸钠溶液进行喷洒消毒。但次氯酸钠作为一种不稳定的强氧化剂，遇光遇热易分解(反应1)，遇酸则放出剧毒的氯气(反应2，3)，遇有机物有可能发生爆炸反应，对人体或日常物品容易产生腐蚀性和漂白性。

NaClO+HCl＝NaCl+Cl₂↑+H₂O (反应2)

4NaClO+4CO₂+2H₂O＝4NaHCO₃+O₂↑+2Cl₂↑ (反应3)

因而在日常环境中存储使用大量次氯酸钠具有很大风险，且在实际使用中，通常都是小范围局部喷洒消毒，消毒剂使用量较低，通常购置或稀释时后都不能一次使用完，由于次氯酸钠的不稳定性，其消毒效力会随储存时间而持续递减，对于残余的消毒剂因常常难以确保其在恰当的使用浓度范围内而只能废弃，除了储存风险、造成资源浪费外还带来较大的环境污染。

中国实用新型专利CN109319889和实用新型专利CN208995184U公开了一种具有组合安装电极的喷壶。所述的喷壶包括包括：壶体；喷头，所述喷头还包括喷嘴、把手、电解芯和水泵；以及电极模块，所述电极模块具备顶部连接套和底部连接管，所述顶部连接套还具备卡槽，所述底部连接管外部还具备卡块；所述把手底端内部固定卡接有二次电池，所述把手顶端内部通过螺丝钉固定安装有扳机开关，该实用新型通过将电解水喷壶内部的电极模块上设置有可组合安装的结构，既在电极模块顶部设置有带有卡槽的顶部连接套，在电极模块底部设置带有卡块的底部连接管，使得多个电极模块可通过卡槽与卡块的配合进行组合安装，因此能够轻易在壶体内部同时组合安装多个电解模块，能够根据需要增加电极模块的个数来加快电解速率，使用较为方便。但该专利主要为电解水设计，其电极模块位于壶体内，存在电解过程中所产生氢气和氧气积聚在壶体内部的问题，存在爆炸风险，即使换为电解氯化钠溶液制取次氯酸钠漂白剂，也同样存在氢气积聚问题，因其中还会混有氯气和氧气仍然存在爆炸风险，且还存在阴阳极位置分配导致的局部电流密度过大问题，因而也难以实现持续稳定使用。

市面有售电解消毒水制造机或智能消毒液制造机，其原理也是利用直流电解氯化钠溶液产生次氯酸钠溶液，但其结构基本都为在容积为280至2000毫升的瓶体或罐体中置入电解电极，对阴阳极释出气体并未分开且都会积聚在瓶体或罐体内，制备时持续通电一次性电解全部溶液直至达到目标浓度，因而会在阴极产生大量氢气，其中还会包含少量阳极产生的氯气和副反应电解水所产生的氧气，由于氢气的爆炸极限是体积浓度4.0％～75.6％，操作稍有不慎则有爆燃风险，以市售较小规格280mL产品计，若要制备有效率含量300mg/L的次氯酸钠溶液，由基本电化学原理计算可知至少需要输入228库伦电量，产生标准状态下至少26.5mL氢气，在该类设备条件下这一体积已有发生危险的可能，如果所制备的次氯酸钠溶液体积更大或浓度更高，则危险性也更大。此外由于该类设备需要一次制备一瓶或一罐，如果实际使用不完，则会存在浪费与污染问题，且在日常家居环境中存放此类强氧化剂也是一种危险源。

对于一次性大体积配制次氯酸钠溶液来说，如果配制所用水中有机物含量高，则由于消毒剂中的氯气与有机物接触时间长，无可避免的将反应形成消毒副产物有机氯化物，而其中的部分有机氮化物可以变为亚硝胺类物质。亚硝胺类化合物被国际癌症研究中心判定为2A类致癌物，很多有机氯化物也是对人体健康具有很大伤害的危险化合物。

经检索分析，现有的民用电解次氯酸钠装置均无法真正满足稳定实时制备的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种实时消毒剂制造结构，以解决上述背景技术中提出的现有的民用电解次氯酸钠装置均无法真正满足稳定实时制备的需求的问题。

本发明通过操作时才电解实现即制即用，无需购储危险且不稳定的漂白粉或浓次氯酸钠溶液，所用原料仅为日常使用的食盐(氯化钠)或氯化钾和水，通过安全的低压电解低浓度盐水实时制备次氯酸钠(反应4，以氯化钠为例)或次氯酸钾，而如使用浓盐水或饱和盐水则可制备消毒效果更好的二氧化氯溶液(反应5)，且可保障在设定操作条件下产物有效氯的稳定含量，因而是一种安全且极低成本的解决方案，尤其适用于居家环境等需要局部少量喷洒消毒的场合。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种实时消毒剂制造结构，包括电解腔外壳，所述电解腔外壳的内腔两端均设置绝缘体支撑片，所述绝缘体支撑片内侧支撑有电极，所述电极包括阴极、阳极，所述阴极、阳极之间通过导线连接供电装置，且电极与供电装置的电路上电性连接电源开关，所述电解腔外壳的两端分别为液流入口端和液流出口端，所述液流入口端通过管道插入到盛有电解液的存放瓶内部，所述液流出口端上连接输液导管，所述输液导管与液流出口端的连接处为吸液装置。

优选的，所述输液导管中输出的有效消毒成分浓度通过电位计或者可调电阻调控，所述电位计或者可调电阻连接在电极与供电装置的电路上。

优选的，所述供电装置为直流电源或电池。

优选的，所述电极为双螺旋片状电极，所述电极的阴极、阳极分别为双螺旋片状电极中的一个螺旋状电极。

优选的，所述电极的阳极呈管状或者环状排布在电解腔外壳的内壁上，所述电极的阴极呈管状或者棒状置于阳极的中部。

优选的，所述电极的阴极、阳极均呈网状，且网状的阴极、阳极交错分布。

优选的，所述电极的阴极、阳极可切换使用。

优选的，所述电解腔外壳中电极的材料为不锈钢或纯钛。

优选的，所述电极的阴极、阳极之间距离为2～50mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)实时在线少量制备，使用多长时间就产生多少消毒剂，由于次氯酸盐消毒剂本身是具有一定危险性的化学品，本实用新型不存在危险的化学品购买储存问题；

2)实时制备，不存在因储存而导致次氯酸盐分解失效问题，故可保障排出液有效氯浓度稳定；而对于现有电解瓶/罐类次氯酸钠制备装置来说，其通常需要一次电解制备一容器的次氯酸钠溶液，如不能一次使用完毕，会存在危险化学品储存问题，其有效浓度会随储存时间增加而衰减，而如果废弃余液则会带来环境问题和成本浪费；

3)产生氢气量非常小且会在使用过程中持续排出，不会在密闭空间中积聚，因而无爆燃之类安全风险；

4)电解反应是发生在盐水高速流动的通道内，与常规电解相比，其离子扩散速率更高，因而电极效率也更高，可以实现更高效的电解反应，电池续航也会更长；

5)由于电解反应是发生在盐水高速流动的通道内，与常规电解相比，其电极上电解反应所产生产物可以迅速被液流带走并排出，避免了无效的内爆(微区域内H₂与Cl₂反应产生HCl)与逆反应的发生，进一步提高了电流效率，因而可采用表面积更小的电极与更低电流实现同样的电解效果；

6)通过调整氯化钠或氯化钾浓度和调节输入电流实现不同的次氯酸盐或次氯酸盐加二氧化氯浓度，以适应不同消毒需求。

附图说明

图1为本发明双螺旋片状电极的电解腔结构示意图；

图2为本发明图1的横向剖面图；

图3为本发明图1电极的纵向剖面图；

图4为本发明环状或管状电极的电解腔结构示意图；

图5为本发明网状电极的电解腔结构示意图；

图6为本发明采用网状电极的电解腔电解稀盐水制备次氯酸盐消毒剂的示意图；

图7为本发明采用网状电极的电解腔电解浓盐水制备次氯酸盐加二氧化氯混合消毒剂的示意图。

图中：1电解腔外壳、2绝缘体支撑片、3电极、4液流入口端、5液流出口端、6淡水罐、7浓盐水瓶、8输液导管、9吸液装置、10消毒剂出口、11电源开关、12可调电阻、13直流供电装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

请参阅图1-7，本实用新型提供一种技术方案：一种实时消毒剂制造结构，包括电解腔外壳1，所述电解腔外壳1的内腔两端均设置绝缘体支撑片2，所述绝缘体支撑片2内侧支撑有电极3，所述电极3包括阴极、阳极，所述阴极、阳极之间通过导线连接供电装置13，且电极3与供电装置13的电路上电性连接电源开关11，所述电解腔外壳1的两端分别为液流入口端4和液流出口端5，所述液流入口端4通过管道插入到盛有电解液的存放瓶7内部，所述液流出口端5 上连接输液导管8，所述输液导管8与液流出口端5的连接处为吸液装置9。

进一步地，输液导管8中输出的有效消毒成分浓度通过电位计或者可调电阻12调控，所述电位计或者可调电阻12连接在电极3与供电装置13的电路上。

进一步地，供电装置13为直流电源或电池。

进一步地，电极3为双螺旋片状电极，所述电极3的阴极、阳极分别为双螺旋片状电极中的一个螺旋状电极。

进一步地，电极3的阳极呈管状或者环状排布在电解腔外壳1的内壁上，所述电极3的阴极呈管状或者环状置于阳极的中部。

进一步地，电极3的阴极、阳极均呈网状，且网状的阴极、阳极交错分布。

进一步地，电极3的阴极、阳极可切换使用。

进一步地，电解腔外壳1中电极3的材料为不锈钢或纯钛。

进一步地，电极3的阴极、阳极之间距离为2～50mm。

工作原理：供电装置13为电极3的电解提供电能，电位计或者可调电阻12 控制电路的电流大小(现有技术此处不做赘述)，进入电解腔外壳1内的电解液在电极3的作用下电解并通过输液导管8的消毒剂出口10排出。

实施例一：如图1至图3所示，为本实用新型的一种双螺旋片状结构电极的电解腔的结构示意图，包括以下主要特点：

电极3呈等距双螺旋片状结构，一极接直流电源正极，一极接直流电源负极，氯化钠或氯化钾溶液液流从一端经过电极流向另一端，然后经消毒剂出口 10迅速分散排出，电极3用导线连接到直流电源的正负极，其中3a表示接正极， 3b表示接负极；

电解反应在双螺片间发生，电解产生的氢气和次氯酸钠；

依实施规模不同，双螺片电极间距离在2～20mm之间，以不发生短路且尽可能降低液流阻力为宜，电极片长度以可保障电极表面电流密度在推荐范围为宜，两个电极片分别有引出位置以便在盐水外部经由开关与直流电源连接，该开关控制液流流动时对电极间通电实施电解；

电流密度指施加在两电极间电流与浸没在盐水中的各电极表面积之比，此处推荐电流密度为0.5～50安培/dm²；

电解电流可通过接入电位器或变阻器调节输入电压来调节，以满足不同消毒剂浓度的需求，推荐调整到消毒剂有效氯浓度为50～1000mg/L；

电极3可以为不锈钢、纯钛或钛合金、导电石墨、碳纤布等惰性导电材料制成，推荐采用表面镀钌、铱、铂等贵金属或其氧化物的钛材料电极；

为进一步增加电极3表面积，其片状结构也可制成网状或带有微小规则或不规则凹凸结构的表面；

绝缘体支撑片为塑料类绝缘材料制成，用于支撑定位电极3并分隔阴阳极以避免短路；

电解腔外壳1为塑料类绝缘材料制成，用于成为电解池容器并连接进液口和出液口；

因本电解腔外壳1中阴阳极形状基本对称且表面积接近，因而也可以采用周期换向直流电源以免阴极表面沉积杂质影响导电性与电解效率。

实施例二：如图4所示，为本实用新型环状或管状电极的电解腔外壳结构示意图，包括以下主要特点：

环状或管状结构电极围绕在直丝状电极周围，环状或管状结构接直流电源正极，直丝状电极接直流电源负极，氯化钠或氯化钾溶液液流从一端经过电极流向另一端，然后经喷嘴或喷头雾化迅速分散排出；

电解反应在电极间发生，直丝状电极产生氢气，环状或管状结构电极从氯离子或水分子处获得电子产生氯气和少量氧气，氯气与水作用生成和次氯酸形成有效消毒或漂白成分；

依实施规模不同，两极间距离在2～30mm之间，以不发生短路且尽可能降低液流阻力为宜，电极3长度以可保障阳极表面电流密度在推荐范围为宜，两极分别有引出位置以便在盐水外部经由开关与直流电源连接，该开关控制液流流动时对电极间通电实施电解；

电流密度指施加在两电极间电流与浸没在盐水中的各电极表面积之比，此处推荐阳极电流密度为0.5～50安培/dm²；考虑家用环境且非长时间启动，本实施例中阴极较小，其电流密度会比较高，日常使用其寿命一般也可满足要求，也可在阴极导电性变差时取出打磨或予以更换；

电解电流可通过接入电位器或变阻器调节输入电压来调节，以满足不同消毒剂浓度的需求，推荐调整到消毒剂有效氯浓度为50～1000mg/L；

电极3可以为不锈钢、纯钛或钛合金、导电石墨、碳纤布等惰性导电材料制成，推荐采用表面镀钌、铱、铂等贵金属或其氧化物的钛材料电极；

为进一步增加电极3表面积，阳极也可制成网状或带有微小规则或不规则凹凸结构的表面，阴极可制成细管状或网状或表面带有微小规则或不规则凹凸结构；

电解腔外壳1为塑料类绝缘材料制成，用于成为电解池容器并连接进液口和出液口，也可进行合理设计保障不会漏液和短路后直接用阳极材料直接作为壳体。

实施例三：如图5所示，为本实用新型网状电极的电解腔外壳结构示意图，包括以下主要特点：

网状结构电极在液流方向上依阴阳极交错排布，并分别连接直流电源正极和负极，氯化钠或氯化钾溶液液流从一端经过电极流向另一端，然后经喷嘴或喷头雾化迅速分散排出；

网状电极的阴极网和阳极网可以相同也可以不同，各网状电极的网孔大小与密度可以相同也可以不同；

电解反应在电极网间发生，阴极产生氢气，阳极从氯离子或水分子处获得电子产生氯气和少量氧气，氯气与水作用生成和次氯酸形成有效消毒或漂白成分；

依实施规模不同，两极间距离在5～50mm之间，以不发生短路且尽可能降低液流阻力为宜，网状电极层数以可保障阳极表面电流密度在推荐范围为宜，阳极网状电极与阴极网状电极数可以相等也可以相差一层，各电极分别有引出位置以便在盐水外部经由开关与直流电源连接，该开关控制液流流动时对电极间通电实施电解；

电流密度指施加在两电极间电流与浸没在盐水中的各电极表面积之比，此处推荐阳极电流密度为0.5～40安培/dm²；

电解电流可通过接入电位器或变阻器调节输入电压来调节，以满足不同消毒剂浓度的需求，推荐调整消毒剂有效氯浓度为50～1000mg/L范围内；

电极3可以为不锈钢、纯钛或钛合金、导电石墨、碳纤布等惰性导电材料编制或打孔制成，推荐采用表面镀钌、铱、铂等贵金属或其氧化物的钛材料电极；

电解腔外壳1为塑料类绝缘材料制成，用于成为电解池容器并连接进液口和出液口；

本实施例电解腔电解稀盐水制备次氯酸盐消毒剂；连接采用如图6所示；

因本电解腔中阴阳极形状基本一致且表面积接近，因而也可以采用周期换向直流电源以免阴极表面沉积杂质影响导电性与电解效率，液体的输运通过吸液装置9运输，吸液装置9采用空气压力输送、利用伯努利原理的负压吸液方式输送、或者直接采用水泵输送等各种方式来实现。

实施例四：如图7所示，与实施例一至实施例三不同之处在于，并非直接从存放瓶7中吸取稀盐水溶液进行电解，而是在存放瓶7内储瓶存放饱和或接近饱和的浓盐水进行电解，电解产物在用淡水罐6内的淡水直接稀释喷洒，这样可以实现更高的电解效率，在此条件下甚至可以直接产生二氧化氯，从而可以得到包含次氯酸，二氧化氯的混合含氯消毒剂，实现更佳的消毒杀菌效果，同时由于浓盐水导电性增强，可以实现更高电流效氯，可以进一步省电且电解腔尺寸可以缩小。其电解腔外壳1结构与原理与前述实施例相同，液体的输运通过吸液装置9运输，吸液装置9采用空气压力输送、利用伯努利原理的负压吸液方式输送、或者直接采用水泵输送等各种方式来实现。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点, 对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种实时消毒剂制造结构，包括电解腔外壳(1)，其特征在于：所述电解腔外壳(1)的内腔两端均设置绝缘体支撑片(2)，所述绝缘体支撑片(2)内侧支撑有电极(3)，所述电极(3)包括阴极、阳极，所述阴极、阳极之间通过导线连接供电装置(13)，且电极(3)与供电装置(13)的电路上连接电源开关(11)，所述电解腔外壳(1)的两端分别为液流入口端(4)和液流出口端(5)，所述液流入口端(4)通过管道插入到盛有电解液的存放瓶(7)内部，所述液流出口端(5)上连接输液导管(8)，所述输液导管(8)与液流出口端(5)的连接处为吸液装置(9)。

2.根据权利要求1所述的一种实时消毒剂制造结构，其特征在于：所述输液导管(8)中输出的有效消毒成分浓度通过电位计或者可调电阻(12)调控，所述电位计或者可调电阻(12)连接在电极(3)与供电装置(13)的电路上。

3.根据权利要求1所述的一种实时消毒剂制造结构，其特征在于：所述供电装置(13)为直流电源或电池。

4.根据权利要求1所述的一种实时消毒剂制造结构，其特征在于：所述电极(3)为双螺旋片状电极，所述电极(3)的阴极、阳极分别为双螺旋片状电极中的一个螺旋状电极。

5.根据权利要求1所述的一种实时消毒剂制造结构，其特征在于：所述电极(3)的阳极呈管状或者环状排布在电解腔外壳(1)的内壁上，所述电极(3)的阴极呈管状或者棒状置于阳极的中部。

6.根据权利要求1所述的一种实时消毒剂制造结构，其特征在于：所述电极(3)的阴极、阳极均呈网状，且网状的阴极、阳极交错分布。

7.根据权利要求1所述的一种实时消毒剂制造结构，其特征在于：所述电极(3)的阴极、阳极可切换使用。

8.根据权利要求1所述的一种实时消毒剂制造结构，其特征在于：所述电解腔外壳(1)中电极(3)的材料为不锈钢或纯钛。

9.根据权利要求1所述的一种实时消毒剂制造结构，其特征在于：所述电极(3)的阴极、阳极之间距离为2～50mm。

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