CN215712342U - 用于消毒的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉提出了一种用于消毒的装置，装置包括顺序安装的预处理单元和包括微滤膜的过滤单元，用于从所述系统供水和排水的管道，通过所述管道与所述过滤单元的出口连接的利用冷等离子体的水活化单元，以及带有喷嘴的雾化单元，所述雾化单元在出口处提供5微米‑1200微米的粒径。使用本发明的技术方案可以获得适合于对含病毒污染物进行消毒的气溶胶。同时，证实了使用未经额外灭菌处理的水来获得所述结果的可能性。

Description

用于消毒的装置

技术领域

本实用新型涉及生物技术领域，并且具体地涉及用于对住宅和工业场所、车辆、储存设施、容器和位于它们中的其他物体、空气、设备、装置、材料以及水和含水液体进行消毒以除去病原微生物特别是病毒并且可以用于农业、医药、医疗保健、兽医、运输、食品、纺织和建筑行业以及相关行业的用于消毒的装置。

背景技术

在工业条件和日常生活中对消毒的广泛需要要求开发消毒方法，这些消毒方法不仅要便宜、有效、简单并且能负担得起，不需要复杂方法来对进行消毒的人员进行防护，也不需要从经消毒的场所疏散人和动物，而且非常重要的是要对环境无害。在由病毒诸如COVID-19冠状病毒、流感病毒、埃博拉病毒引起的大流行中，消毒起着特别的作用。

存在三种主要消毒方法：物理、生物和化学消毒(RU 2499610，2013)。

物理方法包括：过滤、暴露于高温、紫外线处理、超声或等离子体。

生物消毒方法使用生物过滤器、生物热室和堆肥来实施，但是由于效率不高(特别是对于病毒而言)，它们的使用受到限制。

化学消毒方法(GB 1476730；DE 2820409；RU 2499610,2013)包括暴露于化合物，例如含卤素试剂、溴、酚和甲酚、胍、醛、醇、酸、碱等。

传统的化学消毒方法是使用有机性质的氯化化合物(氯胺、氰尿酸和乙内酰脲的氯衍生物)和无机性质的氯化化合物(次氯酸盐)。

许多含氯活性物质很便宜，但它们的缺点包括气味难闻、有腐蚀作用，其中一些特征是在水中的溶解性差，在储存过程中不稳定。

过氧化氢被广泛用于医疗保健中的消毒、灭菌和预灭菌。它具有的重要性质为例如没有气味，在环境中迅速分解为无毒产物，没有致过敏作用。

然而，过氧化氢不稳定，会产生明显的局部刺激作用，并且与其他消毒剂相比，具有较低的杀菌活性。

在醛类中，甲醛、戊二醛和基于它们的消毒剂用于消毒。甲醛以溶液(水溶液或酒精溶液)的形式使用，并且以与蒸汽结合的气体形式使用。尽管甲醛具有很高的抗菌活性，但由于其强烈的刺激作用和致癌性，它的使用受到限制。戊二醛被更广泛地用作消毒剂，但是为了有效发挥作用，需要通过添加活化剂来获得碱性介质。

为了使病毒失活，可以使用(RU 2008152442,2010)包含一组酸、铝和锆盐的组合物，或(RU 2008152402,2010)粘土粉末或氧化硅和聚羧酸的混合物。然而，由于这些组合物的腐蚀活性和高成本，它们不适合用于场所和设备的处理。

化学消毒方法的一个共同缺点是它们的使用受到限制，并且通常会对环境造成负面影响。

一种有前景且对环境友好的消毒方法是为此目的使用活化的0.01重量％-1重量％NaCl水溶液，该NaCl水溶液在由多孔屏障(隔膜)分隔成阴极室和阳极室的电解室(所谓的隔膜电解槽)中处理(Electrochemical activation:Water purification andobtaining useful solutions//Bakhir V.M.、Zadorozhniy Yu.G.、Leonov B.I.等人，VNIIIMT，2001，第175页；B.I.Leonov、V.I.Prilutsky、V.M.Bakhir，Physical andchemical aspects of the biological action of electrochemically activatedwater，Moscow:VNIIIMT，1999，第244页)。阳极室中产生的活化的含水液体(称为阳极电解液)在与位于隔膜电解槽外部的微生物接触时可以用作消毒剂。然而，当通过洗涤、冲洗或擦拭用阳极电解液溶液处理难以触及的表面和大房间时，消毒剂的消耗非常大，这增加了消毒成本并可能损坏贵重的设备。当前，使用阳极电解液的消毒技术正在不断改进。因此，建议用包含阳极电解液的组合物进行消毒，该组合物具有各种添加剂，例如过氧化氢、碳酸、尿素、各种酸、它们的铵盐或这些物质的混合物(WO 9825855、EP 0885849、US 3975246、СН 605421、RU 2100286,1997、RU 2220109,2003)。

使用阳极电解液或基于其的组合物的消毒方法的缺点在于，消毒是通过向表面施加大量液体来进行的，因此它们不适合同时对大房间中的空气和其中的物体进行消毒，这需要创建基于它们的复杂消毒系统。

物理消毒方法被广泛用于使病毒失活。控制病原微生物的一种有前景的方法是使用等离子体通过将微生物暴露于含氧自由基、羟基自由基、离子和/或臭氧来治疗感染对象。已经知道，特别是(RU 2711203,2019)使用通过等离子体反应器内部的气流与受控湿气的反应产生的等离子体活化水和/或等离子体活化气体来快速氧化空气/气体/液体中或气流指向的表面上的污染物(气味、细菌、病毒等)。为了通过改善氧化来提高效率，可以通过将诸如氧气、过氧化氢、氮气等的试剂引入进入或离开反应器的流中来补充等离子体处理。

只有膜技术满足以下方面的水净化要求：微滤、超滤和纳滤、反渗透系统、水用紫外线过滤器。与旧方法(电凝法)相比，饮用水的紫外线消毒、氯化法是最先进、更有效的方法。通过膜的过滤是在压降的作用下进行的。在驱动力(即施加的压力)的作用下，水和某些溶质的分子穿过膜，而其他分子或大颗粒则根据粒径保留在膜上。

通过过滤进行物理消毒的一种方法是反渗透(RU 153765,2015)—迫使溶剂从浓度更高的溶液穿过部分可渗透的膜到浓度更低的溶液(即沿反渗透的方向)的方法。在这种情况下，膜允许溶剂通过，但不允许溶剂中溶解的某些物质通过。

用于反渗透的膜对污染非常敏感，因此，需要使用机械过滤器来保护膜。合成的部分可渗透的膜通常用于水处理系统。膜可保留高分子量污染物，但允许低分子量物质例如气体(氧气、氯气、二氧化碳等)通过。水分子(0.3nm)穿过过滤器，但大部分化学杂质和生物杂质尤其是微生物和病毒(尺寸为20至500nm)不能穿过。例如，过滤器可以捕获霍乱细菌或肝炎病毒。

反渗透技术的缺点是膜对外部污染物敏感以及从有机杂质(例如除草剂和杀虫剂)以及病原微生物毒素中提纯的能力不足。

微滤(https://studwood.ru/1690314/medi-tsina/mikrofiltra-tsiya_na- nofiltratsiya_ultrafiltratsiya)是对通常大于0.1微米的细分散的胶体杂质进行机械过滤，通常安装为在水处理综合体处理的最后阶段固定过滤器。微孔过滤膜是对尺寸最大为0.1微米的颗粒和微生物的物理屏障。膜表面经过修饰的过滤器可使过滤器保留小于膜孔径的天然胶体。微滤的缺点是它不能有效地保留(中和)病毒、细菌和细菌毒素。

超滤是使用超细孔过滤器除去悬浮颗粒(https://strojdvor.ru/ vodosnabzhenie/ultrafiltracia-vody/)。超滤膜的孔径为20至1000A(或0.002-0.1μm)，可保留细分散的胶体杂质、大分子(分子量下限为数千)、藻类、单细胞微生物、孢囊、细菌、病毒等。然而，对超滤模块有特定要求。它们必须保证过滤器的截留临界值，防止给水通过短路径流入滤液中，结构中没有死角等。在这些缺点中，最明显的缺点是过滤器不能保留有害物质，有害物质的分子未超过膜的孔径。

纳滤用于生产高纯度的水，该高纯度的水不含细菌、病毒、微生物、有机化合物(包括农药)的胶体颗粒、重金属盐分子、硝酸盐、亚硝酸盐和其他有害杂质。该纯化方法与类似技术(超滤和微滤)不同，因为它具有较小的孔径和较高的过滤压力。孔隙减少了10至50倍。良好过滤所需的压力高到2至3倍。该技术几乎可以从水中完全除去大的带电颗粒(多价离子和钙盐占30％-99％)。

然而，使用单独的水处理元件是不够有效的，因此，在所使用的设备中通常存在由各种功能块组成的复杂结构。

例如，建议使用一种使病毒(RU 2182127,2002)失活的设备，该设备包括过滤、臭氧化、紫外线照射单元以及用于将银离子引入水中的单元。然而，由于其尺寸和成本，该系统不适合用于大区域的处理。

在技术上与要求保护的装置最接近的是用于水净化的设备“AquaBoss”(http:// aquaboss.ru/sistemy-ultrafiltra-tsii.html)，该设备由顺序放置的模块组成：使用格栅物理地除去杂质的初步处理单元，除去悬浮物的沙滤器，除去胶体和细菌的微滤单元，以及除去病毒和有机分子的超滤单元。该过程在约0.03MPa的压力下进行，可纯化除去水中99％的病毒。

该设备的缺点是它允许您获得纯净水，但不允许您对场所中的产品进行病毒消毒。

实用新型

作者解决的问题是创造一种用于消毒的装置，使您能够除去微生物得到纯化的活化水，从而能够对病原微生物进行消毒。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种用于消毒的装置，包括预处理单元和包括微滤膜的过滤单元，以及供水管道和排水管道，装置还包括顺序安装的通过管道连接到过滤单元出口的冷等离子体水活化单元，以及雾化单元，所述雾化单元在出口处提供5微米-1200微米的粒径。

通过创造一种用于对病原微生物进行消毒的装置来获得该·技术成果，包括通过管道顺序地连接包含微孔过滤膜的过滤单元，该微孔过滤膜具有0.1至0.01微米的孔；通过冷等离子体实现的水活化单元和雾化单元。

进一步的改进，所使用的雾化单元配备有喷嘴。

附图说明

图1是用于消毒的装置的示意图。

其中指示了以下元件：1.给水泵。2.过滤单元。3.等离子体处理单元。4.用于净化水供应的分配系统。5.高频脉冲发生器。6.放电室。7.阴极。8.阳极。9.供氧装置。10.活化水供应泵。11.雾化单元。12.喷嘴。

具体实施方式

该用于消毒的装置，由通过管道串联连接的以下装置和单元组成：给水泵1、过滤单元2、等离子体处理单元3、活化水泵10和气溶胶形成单元11。

过滤单元2包括孔径为0.1至0.01微米的至少一个微滤膜。

等离子体处理单元3包括壳体，在壳体上部部分中具有净化水分配系统4，该分配系统将进入的水流分成尺寸为0.1mm-5mm的液滴，以及来自氧气供应装置9的输入端。在壳体的中间部分有放电室6，在阴极室中固定有阴极7，可振动形式的竖直板和线状阳极8，它们与高频脉冲发生器5连接，该发生器能够产生振幅高达26kV的正极性三角脉冲，脉冲重复频率为1400Hz-2000Hz并且脉冲持续时间为100ns-400ns。

来自单元5的活化水的输出端连接到活化水供应泵10，并通过该活化水供应泵与雾化单元11的喷嘴12连接。雾化单元11包括出口直径为0.15mm-0.5mm的喷嘴12，这使得可以在输出端处获得粒径为5微米-1200微米的细分散的雾。

该用于消毒的装置操作如下。预先除去悬浮颗粒而纯化的给水(П-1)通过给水泵1输送到过滤单元2(У-1)的微滤膜，其中杂质胶体被除去并进一步以沉淀物(П-2)形式排出。滤液(П-3)被输送到等离子体处理单元3(У-2)，并通过分配系统4被供应到放电室6。同时，当电极在负载下工作时发生的振动有助于更好地分散液体，从而提供约1mm的液滴尺寸。液滴一旦进入放电室6的有效区域，就会暴露于冷等离子体中，该等离子体是由于在存在臭氧的情况下高频脉冲发生器5的运行而在阴极7与阳极8之间产生的，臭氧是在氧气从装置9(П-6)进入该单元后在放电区域形成的。在这种情况下，冷等离子体可以使已经穿过膜的病毒或细菌失活，还可以使水和活性组分(单氧、OH自由基和其他活性颗粒等)饱和，从而使其活化。已经穿过放电室6的活化水收集在壳体的底部，从那里通过供应泵10供应到雾化单元11，以通过喷嘴12或超声蒸发系统形成活化水的雾，所述喷嘴或超声蒸发系统的振荡频率为40kHz-100kHz，这使得在输出端处获得粒径为20微米-35微米的细雾。所产生的气溶胶被引导到受感染的物体，以确保对其进行消毒。

所要求保护的解决方案的特征在于，一方面，对所使用的水进行顺序消毒，在此期间，已经穿过过滤单元的微生物在等离子体处理单元中被“燃烧”，从而允许使用各种来源的水。同时，使用微滤膜降低了进入等离子体放电室的有机物质的浓度并提高了效率。

实验表明，当使用所要求保护的解决方案时，可以获得对所有类型的微生物(包括病毒)产生破坏性作用的气溶胶，从而减少了微生物污染环境的可能性。通过以下实施例说明本发明的本质和优点。

实施例1.给水包含作为实验的一部分引入的条件致病菌株：产气杆菌、念珠菌、艰难梭菌、大肠杆菌、伤寒杆菌、金黄色葡萄球菌、肺炎支原体、变形杆菌。通过微孔膜进行过滤(选项1：在1.3巴压力下孔径为5μm-10μm，工作层的厚度为100μm-120μm；选项2：在2巴压力下孔径为0.1μm-0.5μm，工作层的厚度为10微米-50微米)。在下一阶段，将水用“冷”等离子体处理，脉冲发生器的频率为1kHz和1.4kHz，并且脉冲长度为400ns。结果示于表1、表2中。

表1.处理条件对含有细菌物质的给水的影响(微滤选项1；等离子处理：脉冲频率1kHz，氧含量60体积％)

表2.处理条件对含有细菌物质的给水的影响(微滤选项2；等离子处理：脉冲频率1.2kHz，氧含量80体积％)

实施例2.用在俄罗斯联邦卫生部(Ministry of Health of the RussianFederation)以A.A.Smorodintsev命名的流感研究所的流感疫苗实验室中获得的浓度为10^6.5CFU/ml的流感病毒RA-52重配株对饮用水进行处理。

使用具有以下参数的微滤膜进行过滤：在2.0巴的压力下孔径为0.1微米，工作层的厚度为10微米-20微米；在1kHz的脉冲发生器频率、400纳秒的脉冲长度、60体积％的氧含量下进行冷等离子体处理。

表3.杀菌处理对病毒RA-52活性的影响。

根据MU 3.3.2.1758-03“确定用于预防和诊断流感的免疫生物学制剂的质量

指标的方法”来确定病毒的感染活性。含病毒的尿囊液在含盐溶液中稀释十倍(标记为10-1至10-9)。将每种稀释液引入3个鸡胚胎的尿囊腔中，然后在恒温器中于32℃温育48小时。之后，将胚胎在+4℃的温度下冷却12小时(18.0±2.0小时)，然后进行尸检，并选择0.05ml含病毒的尿囊液进行免疫学反应。该病毒的感染活性通过计算病毒滴度方法(Reedand Mench法)来计算。在微孔板上进行血凝反应，总体积为0.1ml(0.05ml病毒+0.05ml 1％鸡红细胞悬浮液)。将板在20℃-22℃的温度下温育30分钟。结果示于表3中。

实施例3.在实施例1-2中获得的气溶胶的测试是在以病毒感染的全尺寸样品上进行的，该样品是由各种材料制成的100×100mm板的形式。表4列出了经处理的表面的形状、材料和粗糙度

表4.经处理的表面的特征。

给水被供应到设备入口，并在整个处理周期后被活化。使用喷嘴以500微米-1200微米的气溶胶颗粒尺寸进行雾化。

之后，将活化水施加到先前已经用含有RA-52流感病毒株的水处理过的样品的表面上。用活化水进行表面处理后，从这些表面上取擦拭样品，然后对所述擦拭样品进行进一步分析以分析是否存在活体形式的RA-52流感病毒。

根据MU 3.3.2.1758-03“确定用于预防和诊断流感的免疫生物学制剂的质量指标的方法”执行进行病毒感染活性的方法。

表5.活化水对病毒RA-52活性的影响。

结果表明，使用本发明可以得到适合于对含病毒污染物进行消毒的气溶胶。同时，证实了使用未经额外灭菌处理的水来获得该结果的可能性。

Claims (2)

1.一种用于消毒的装置，包括预处理单元和包括微滤膜的过滤单元，以及供水管道和排水管道，其特征在于，装置还包括顺序安装的通过管道连接到过滤单元出口的冷等离子体水活化单元，以及雾化单元，所述雾化单元在出口处提供5微米-1200微米的粒径。

2.根据权利要求1所述的用于消毒的装置，其特征在于，所述雾化单元包括喷嘴。

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