CN213171603U - 一种具有协同效应的三维电化学消毒装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有协同效应的三维电化学消毒装置，包括具有进水管和出水管的净化腔体，相对设置在净化腔体内的第一电极和第二电极，与第一电极和第二电极电连接的供电装置；在所述的净化腔体内还填充有片状纳米石墨烯材料的微球；所述的第一电极和第二电极、片状纳米石墨烯材料的微球构成三维电极系统。本实用新型提供了一种基于掺硼金刚石薄膜电极‑金属电极‑石墨烯三维电化学消毒装置，相比于二维电化学系统，消毒效率提高100%，且断电之后仍能持续杀菌一段时间。本消毒装置结构简洁，消毒效率高，提高了电化学消毒的成本效益，对于电化学消毒的应用推广有重要应用价值。

Description

一种具有协同效应的三维电化学消毒装置

技术领域

本实用新型涉及电化学消毒领域，特别是一种具有协同效应的三维电化学消毒装置。

背景技术

病原体传播对用水公共卫生有毁灭性的影响，消毒是保障饮用水安全和公众健康的最后一道屏障。传统的消毒法由于在安全、绿色、成本方面具有各自的局限性而并不能满足人们对绿色生态水循环利用科技的要求，开发能有效控制水体病原体且环保安全的消毒方法和装置具有重要意义。

与常规消毒技术相比电化学消毒具有很多优势：（1）良好的环境兼容性；（2）在温和的条件下能广泛杀死各种微生物；（3）不需要添加化学药品；（4）能进行现场杀菌，避免了处理和存储危害消毒剂。掺硼金刚石薄膜电极（Boron-doped Diamond，BDD）由于其电势窗口宽，稳定性好，电极表面惰性，析氧电位高，氧化能力极强等优势，在电化学消毒上具有更好的应用前景。

中国实用新型授权公告号CN208363109U提供了一种电化学消毒水生成装置，借由电解以产生具有高活性氧的消毒水，以达到杀菌、防臭、及洁净的功效。该电化学消毒水生成装置，主要包括：一壳体；多个设于该壳体上的穿孔部；至少一设于该壳体内的第一电极部；至少一设于该壳体内且位于该第一电极部侧处的第二电极部，且该第二电极部上包含有至少一碳材料，借由该第一电极部及该第二电极部对水进行电解，以产生具有高活性氧的消毒水；至少一与该第一电极部及该第二电极部电性连接的供电元件；及至少一与该供电元件电性连接的控制组件。

这样的电化学消毒装置是由两个电极组成的二维电化学系统消毒能效不够高。不能满足用户的需要。

发明内容

本实用新型针对目前针对二维电化学系统消毒能效不够高的问题，提供一种具有协同效应的三维电化学消毒装置。它是一种高效的三维电化学系统解决方案。

本实用新型实现其技术目的技术方案是：一种具有协同效应的三维电化学消毒装置，包括具有进水管和出水管的净化腔体，相对设置在净化腔体内的第一电极和第二电极，与第一电极和第二电极电连接的供电装置；在所述的净化腔体内还填充有片状纳米石墨烯材料的微球；所述的第一电极和第二电极、片状纳米石墨烯材料的微球构成三维电极系统。

进一步的，上述的具有协同效应的三维电化学消毒装置中：所述的第一电极为设置在净化腔体中间的片状掺硼金刚石薄膜电极，与供电装置的正极相连形成阳极；所述的第二电极为沿所述的净化腔体外壁设置的金属网，与供电装置的负极相连形成阴极。

进一步的，上述的具有协同效应的三维电化学消毒装置中：所述的净化腔体为圆柱体形状，其下底面与进水管相通，上底与出水管相通。

进一步的，上述的具有协同效应的三维电化学消毒装置中：所述的片状掺硼金刚石薄膜电极为设置在净化腔体中的正方形。

本实用新型提供了一种基于掺硼金刚石薄膜电极-金属电极-石墨烯三维电化学消毒装置，相比于二维电化学系统，消毒效率提高100%，且断电之后仍能持续杀菌一段时间。本消毒装置结构简洁，消毒效率高，提高了电化学消毒的成本效益，对于电化学消毒的应用推 广有重要应用价值。

在电化学系统中加入比表面积高电学特性优异的纳米碳材料石墨烯来构筑三维电极，能起到协同消毒的效果，极大的提高杀菌效率。这种协同效果一方面表现在电场对石墨烯消毒的促进作用，另一方面表现为石墨烯对羟基自由基产生的促进作用，另外由于石墨烯的电容效应，该三维系统在通电一段时间断电后，仍能持续杀菌一段时间。由此可知，三维电化学系统能够显著提高电化学消毒的成本效益，对于电化学消毒的应用推广有重要应用价值。

以下将结合附图和实施例，对本实用新型进行较为详细的说明。

附图说明

附图1为本实用新型实施例1的具有协同效应的三维电化学消毒装置示意图。

具体实施方式

本实施例是一种具有协同效应的三维电化学消毒装置，通过阳极、阴极和石墨烯材料构成三维电极系统。如图1所示：本实施例中，具有协同效应的三维电化学消毒装置，包括具有进水管101和出水管102的净化腔体100，相对设置在净化腔体100内的第一电极201和第二电极202，与第一电极201和第二电极202电连接的供电装置；实践中，净化腔体100可以是一种圆柱体形，在圆柱体下底接进水管101，在圆柱体的上底面接出水管102，水从底下流入从上面流出，在净化受体内进行消毒，消毒完成的水从出水管流出。供电装置中还可以设置一些控制电路，对两个电极之间的电压进行有效的控制。当然，供电装置在实践中可以借助市电进行整流滤波形成直流电加到两个电极之间，使两个电极之间形成较强的电场，电场强度可以由供电装置中的控制电路控制。

本实施例中，在净化腔体100内还填充有填充负载了片状纳米石墨烯材料的微球300；第一电极201和第二电极202、片状纳米石墨烯材料的微球300构成三维电极系统。净化腔内填充负载了片状纳米石墨烯材料的微球，净化腔外壁为铁电极（阴极），阳极、阴极和石墨烯材料构成三维电极系统。

本实施例中，在电化学系统中加入比表面积高电学特性优异的纳米碳材料石墨烯来构筑三维电极，能起到协同消毒的效果，极大的提高杀菌效率。这种协同效果一方面表现在电场对石墨烯消毒的促进作用，另一方面表现为石墨烯对羟基自由基产生的促进作用，另外由于石墨烯的电容效应，该三维系统在通电一段时间断电后，仍能持续杀菌一段时间。由此可知，三维电化学系统能够显著提高电化学消毒的成本效益，对于电化学消毒的应用推广有重要应用价值。

本实施例中，对两个电极的材料进行选择，第一电极201为设置在净化腔体100中间的片状掺硼金刚石薄膜电极，与供电装置的正极相连形成阳极；第二电极202为沿所述的净化腔体100外壁设置的金属网，如铁丝编织的网状物，与供电装置的负极相连形成阴极。片状掺硼金刚石薄膜电极为设置在净化腔体100中的正方形。

实践中，在圆柱形的净化腔内，片状掺硼金刚石薄膜电极作为阳极也可以是卷筒形状，这样，与编织在圆柱形净化腔外面的铁丝网组成的阴极对称。实践中，净化腔本身也可以是导体，如铁制的，这样本身就形成了阴极，不需要再设置铁制阴极了。只有在净化腔不是金属导体时，才在其外侧设置铁的阴极。

Claims (4)

1.一种具有协同效应的三维电化学消毒装置，包括具有进水管（101）和出水管（102）的净化腔体（100），相对设置在净化腔体（100）内的第一电极（201）和第二电极（202），与第一电极（201）和第二电极（202）电连接的供电装置；其特征在于：在所述的净化腔体（100）内还填充有片状纳米石墨烯材料的微球（300）；所述的第一电极（201）和第二电极（202）、片状纳米石墨烯材料的微球（300）构成三维电极系统。

2.根据权利要求1所述的具有协同效应的三维电化学消毒装置，其特征在于：所述的第一电极（201）为设置在净化腔体（100）中间的片状掺硼金刚石薄膜电极，与供电装置的正极相连形成阳极；所述的第二电极（202）为沿所述的净化腔体（100）外壁设置的金属网，与供电装置的负极相连形成阴极。

3.根据权利要求2所述的具有协同效应的三维电化学消毒装置，其特征在于：所述的净化腔体（100）为圆柱体形状，其下底面与进水管（101）相通，上底与出水管（102）相通。

4.根据权利要求3所述的具有协同效应的三维电化学消毒装置，其特征在于：所述的片状掺硼金刚石薄膜电极为设置在净化腔体（100）中的正方形。

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