DE102022123498A1

DE102022123498A1 - Desinfektion von Innenräumen

Info

Publication number: DE102022123498A1
Application number: DE102022123498.3A
Authority: DE
Inventors: Yuan Gao
Original assignee: Newtec Umwelttechnik GmbH
Current assignee: Newtec Umwelttechnik GmbH
Priority date: 2021-09-15
Filing date: 2022-09-14
Publication date: 2023-03-16
Also published as: CN115804859A

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Luft- und Oberflächendesinfektion eines von Menschen frequentierten Innenraums mit polarisierter hypochloriger Säure in einer Natriumchloridlösung, umfassend
a) eine membranlose Elektrolysevorrichtung zur Herstellung von hypochloriger Säure, wobei die membranlose Elektrolysevorrichtung eine Durchflusselektrolysevorrichtung ist, die eine offene oder geschlossene Durchflussrohrzelle aufweist, an welcher Mittel zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes in der Durchflussrohrzelle angeordnet sind, b) mindestens einen Behälter zur Speicherung erzeugter wässriger hypochloriger Säure und zur Aufnahme wässriger Natriumchloridlösung, der mit der Elektrolysevorrichtung fluidisch gekoppelt ist, c) einen Ultraschallvernebler, der in dem mindestens einen Behälter und mindestens einen Ultraschallverneblungskopf und einen Lüfter aufweist, und d) mindestens einen Sensor und mindestens eine Steuereinheit, welche mit dem mindestens einen Sensor der Vorrichtung und dem Ultraschallvernebler gekoppelt ist, zur Regelung der Aktivchlorkonzentration in der Luft des Innenraums.
Weiterhin ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Luft- und Oberflächendesinfektion unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Diffusionsvorrichtung zur Luft- und Oberflächendesinfektion eines von Menschen frequentierten Innenraums mit polarisierter hypochloriger Säure in einer Natriumchloridlösung, sowie ein Verfahren zur Luft- und Oberflächendesinfektion von Innenräumen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff „von Menschen frequentiert“ oder „in Anwesenheit von Menschen“, dass sich Menschen mit oder ohne Schutzausrüstung (z.B. Gesichtsmaske) in dem Innenraum während und nach der Raumdesinfektion aufhalten dürfen, ohne dass sie sich einer gesundheitlichen Gefahr aussetzen.
Weiterhin ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Durchflussrohrzelle ein zylinderförmiges Gehäuse, in dem Elektroden zur Elektrolyse von durchströmender Salzlösung angeordnet sind. Erfindungsgemäß finden sowohl geschlossene als auch offene Durchflussrohrzellen Anwendung. Eine geschlossene Durchflussrohrzelle wird außerhalb des Salzlösungsbehälters installiert und die Salzlösung wird unter Druck durch die Durchflussrohrzelle gefördert. Eine offene, drucklose Durchflussrohrzelle wird in dem Salzlösungsbehälter derart positioniert, dass sie in die Salzlösung eintaucht, so dass sich die elektrolysierte Salzlösung mit der Lösung im Behälter mischt.
Im Jahr 2020 wurde durch die Pandemie mit SARS-CoV-19 die Erkenntnis gewonnen, dass Corona Viren nicht nur durch Tröpfchen und Kontakt, sondern vielmehr und wichtiger durch Aerosole in der Raumluft über weitere Entfernung übertragen werden.
Zur Raumluftdesinfektion sind HEPA-Filter (z.B. DE 102005001726 B4 ), UV-Bestrahlung (z.B. DE 60105286 T2 ) und Wasserstoffperoxid-Vernebelung (z.B. EP 3 481 442 B1 ) bekannt. HEPA-Filterelemente der Klasse H14 können wie klassifiziert bzw. zertifiziert, Luftpartikel einer Größe von 0,1 µm bis 0,3 µm zu 99,995 % zurückhalten. Ein HEPA-Filter kann die Aerosolkonzentration stark reduzieren, wenn die gesamte Raumluft mehrfach pro Stunde durch einen Umluft-HEPA Filter gefiltert wird. Dadurch wird die Gefahr der Aerosolinfektion reduziert. Allerdings sind viele Viren kleiner als 0,1 µm und können sich außerdem unter äußerer Kraftwirkung flexibel umformen, so dass sie durch kleine Poren von 0,1 µm des HEPA-Filters durchtreten können und somit nicht vom Filter abgefangen werden.
Bei der Desinfektion mittels UV-Bestrahlung kann die Desinfektion entweder in einem geschlossenen Gehäuse erfolgen, in welchem die durchströmende Luft mittels UV-Bestrahlung desinfiziert wird, oder es kann die Desinfektion mittels UV-Lampen ohne Verwendung eines Gehäuses durch Bestrahlen der Luft oder Oberflächen eines Innenraums erfolgen.
Nachteilig bei der letzteren Variante, nämlich der offenen Bestrahlung, ist, dass die UV-Lampen nicht durch ein Gehäuse umschlossen sind und deshalb Personen, die sich im bestrahlten Raum befinden, durch das UV-Licht geschädigt werden können. Es ist bekannt, dass die energiereiche UV-C Strahlung die Augen unheilbar schädigt.
Auch bekannt ist die Desinfektion von Innenräumen durch die Vernebelung von Desinfektionsmitteln. Allerdings ist die bisher bekannte Luft- oder Raumdesinfektion durch Vernebelung von Desinfektionsmittel (z.B. EP 3 481 442 B1 ) nicht körperverträglich und kann deshalb nicht in Anwesenheit von Menschen durchgeführt werden. Das liegt einerseits an der Auswahl des Desinfektionsmittels, andererseits fehlt es an der Kontrolle der Konzentration der Desinfektionsmittel vor und nach der Vernebelung. Deshalb muss nach der Vernebelung der Raum zuerst ausreichend gelüftet werden, bevor Menschen den Raum wieder betreten dürfen.
So kann beispielsweise auch die Raumdesinfektion (Desinfektion aller Oberflächen im Raum) mittels Wasserstoffperoxid-Vernebelung nur in Abwesenheit von Menschen, bzw. in Anwesenheit von Menschen bei angelegter Vollschutzausrüstung durchgeführt werden, weil Wasserstoffperoxid zur Desinfektion in sehr hoher Konzentration benötigt wird, um eine ausreichende Desinfektionswirkung zu erreichen. Desinfektionspersonal braucht Vollschutzmasken und Vollschutzanzüge gegen Giftgas, um die Vernebelung durchzuführen. Nach stundenlanger Raumdesinfektion muss der Raum wieder komplett durchlüftet werden, bevor Personen ihn ohne Schutzausrüstung wieder betreten können.
Neben den bereits genannten Nachteilen fehlt allen drei obengenannten Verfahren zusätzlich auch eine Depotwirkung oder Langzeitwirkung, also ein dauerhaftes Desinfektionspotential in der Raumluft, was sehr wichtig wäre. Mit der Depotwirkung, also der Depotdesinfektion, können die von Infizierten beim Atmen oder Husten ausgetragenen infektiösen Aerosole sofort nach Abgabe in die Raumluft desinfiziert werden.
Bekannt ist auch die Luftreinigung unter Verwendung von in der Luft erzeugtem Plasma oder negativen Ionen. Allerdings werden diese Verfahren sehr kritisch betrachtet, da das dabei entstehende Ozon giftig ist. Deshalb sollte die Erzeugung von Ozon in von Menschen frequentierten Innenräumen vermieden werden.
Weiterhin ist im Stand der Technik die Verwendung von hypochloriger Säure zur Raum- und Oberflächendesinfektion bekannt, und es wird deren Verwendung zur Desinfektion von Oberflächen, beispielsweise in der Lebensmittelindustrie, beschrieben.
Die Erzeugung von hypochloriger Säure kann auf verschiedenen Wegen erfolgen. Bereits bekannt ist die elektrolytische Herstellung von hypochloriger Säure. Aus der US 2016/0265123 A1 ist die elektrolytische Erzeugung von hypochloriger Säure mittels einer Membranelektrolysevorrichtung bekannt. Eine Membranelektrolysevorrichtung ist baulich komplexer als eine Rohrelektrolysezelle und aufwendig in Bezug auf die Wartung.
Üblicherweise wird die erzeugte wässrige hypochlorige Säure nach ihrer Herstellung an den Verwendungsort transportiert, was zu einer Verminderung der Qualität führen kann. Die hypochlorige Säure kann sich durch die Umgebungstemperatur, Kontakt mit Sauerstoff und Lagerzeit während des Transports und der Lagerung zersetzen. Der Gehalt an hypochloriger Säure in der Lösung sinkt und der Chloratgehalt steigt. Häufig wird der kommerziell erhältlichen wässrigen hypochlorigen Säure Natriumhypochlorit für eine bessere Lagerstabilität zugesetzt.
Um Kalkablagerungen bei der Elektrolyse an der Kathode zu verhindern, wird im Stand der Technik vorgeschlagen, Weichwasser zu verwenden oder eine periodische Umpolung der Elektroden durchzuführen. Allerdings verkürzt die Umpolung stark die Lebensdauer der Elektroden und geeignete Elektroden sind doppelt so teuer wie die Elektroden ohne Umpolung.
DE 102013020288 A1 offenbart Rohrspulen mit Wechselfrequenz gegen Verkalkung, die entsteht, wenn eine wässrige Lösung durch ein Rohr strömt. Allerdings ist es nicht möglich, diese Lehre auf eine Elektrolyse zu übertragen, weil der pH-Wert an den Kathoden bei einer Elektrolyse extrem hoch ist, nämlich bei pH 14 liegt. Dadurch finden eine sehr starke Kalkentstehung und Kalkablagerung an der Kathode statt und das im Stand der Technik beschriebene Verfahren ist nicht mehr ausreichend, um die Kalkablagerungen in ausreichendem Umfang zu entfernen. Außerdem existiert zwischen den Elektroden ein starkes elektrisches Feld.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und die Desinfektion von Innenräumen als Depotdesinfektion zu realisieren.
Weiterhin ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine wenig komplexe Vorrichtung mit geringem Wartungsaufwand bereitzustellen, welche die Erzeugung und Vernebelung polarisierter hypochloriger Säure unter gleichzeitiger Abgabe von polarisierter Natriumchloridlösung an die Raumluft realisiert. Zur Verstärkung der Desinfektionswirkung ist es auch die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, polarisierte hypochlorige Säure vor Ort (in-situ) bereitzustellen und diese in die Raumluft als Feinnebel abzugeben.
Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung also durch eine Vorrichtung zur Luft- und Oberflächendesinfektion von Innenräumen, die von Menschen frequentiert sind, gemäß dem Hauptanspruch und durch ein Verfahren gemäß dem nebengeordneten Verfahrensanspruch. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Gelöst wird die Aufgabe also durch die Bereitstellung einer Vorrichtung zur Luft- und Oberflächendesinfektion eines von Menschen frequentierten Innenraums mit polarisierter hypochloriger Säure in einer Natriumchloridlösung, umfassend a) eine membranlose Elektrolysevorrichtung zur Herstellung von hypochloriger Säure, wobei die membranlose Elektrolysevorrichtung eine Durchflusselektrolysevorrichtung ist, die eine offene oder geschlossene Durchflussrohrzelle aufweist, an welcher Mittel zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes in der Durchflussrohrzelle angeordnet sind,

b) mindestens einen Behälter zur Speicherung erzeugter wässriger hypochloriger Säure und zur Aufnahme wässriger Natriumchloridlösung, der mit der Elektrolysevorrichtung fluidisch gekoppelt ist,
c) einen Ultraschallvernebler, der in dem mindestens einen Behälter und mindestens einen Ultraschallverneblungskopf und einen Lüfter aufweist, und d) mindestens einen Sensor und mindestens eine Steuereinheit, welche mit dem mindestens einen Sensor der Vorrichtung und dem Ultraschallvernebler gekoppelt ist, zur Regelung der Aktivchlorkonzentration in der Luft des Innenraums.

Bevorzugt ist die Vorrichtung zur Luft- und Oberflächendesinfektion, bei welcher die Vorrichtung weiterhin einen Behälter zur Aufnahme von wässriger Natriumchloridlösung aufweist, der mit der membranlosen Elektrolysevorrichtung koppelbar ist.
Weiterhin bevorzugt ist die Vorrichtung zur Luft- und Oberflächendesinfektion, bei welcher die Mittel zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes aus Kabeln gebildet sind, die in einer oder mehreren Schichten spulenartig um den Umfang der Durchflussrohrzelle gewickelt sind und mit einer Quelle zur Erzeugung einer Wechselspannung verbunden sind.
Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung zur Luft- und Oberflächendesinfektion, bei welcher der mindestens eine Behälter zur Speicherung der hypochlorigen Säure und zur Aufnahme wässriger Natriumchloridlösung luftdicht verschließbar ist und mit der membranlosen Elektrolysevorrichtung über eine Spritzdüse fluidisch gekoppelt ist.
Insbesondere bevorzugt ist die Vorrichtung zur Luft- und Oberflächendesinfektion, bei welcher an dem mindestens einen Behälter zur Speicherung hypochloriger Säure und zur Aufnahme wässriger Natriumchloridlösung eine Luftabsaugung angeordnet, die mit der Umgebung der Vorrichtung fluidisch gekoppelt ist.
Vorteilhaft ist die Vorrichtung zur Luft- und Oberflächendesinfektion, bei welcher die Vorrichtung zwei Behälter zur Speicherung der erzeugten wässrigen hypochlorigen Säure und zur Aufnahme wässriger Natriumchloridlösung aufweist, die über ein Schaltelement miteinander in Fluidkommunikation gebracht werden können und lösbar aneinander gekoppelt sind, und wobei der mindestens eine Ultraschallvernebler mit mindestens einem der Behälter in Fluidkommunikation steht.
Insbesondere vorteilhaft ist die Vorrichtung zur Luft- und Oberflächendesinfektion, bei welcher die Vorrichtung weiterhin mindestens einen Sensor zur Bestimmung der Konzentration von hypochloriger Säure in der wässrigen Lösung umfasst, der ein amperometrischer Sensor für freies Chlor ist.
Weiterhin vorteilhaft ist die Vorrichtung zur Luft- und Oberflächendesinfektion, bei welcher die Vorrichtung weiterhin mindestens ein Mittel zur Bestimmung der Luftfeuchtigkeit, und/oder einen Luftpartikelzähler und/oder Chlorgassensor aufweist.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist auch die Vorrichtung zur Luft- und Oberftächendesinfektion, bei welcher der Ultraschallvernebler trockenen Nebel mit einer Teilchengröße von 1 bis 10 µm im Aerosol erzeugt und ausstößt.
Erfindungsgemäß weiterhin bevorzugt ist die Vorrichtung zur Luft- und Oberflächendesinfektion, bei welcher der mindestens eine Ultraschallverneblungskopf aus Keramik, Teflon oder hochlegiertem Edelstahl oder deren Kombinationen gebildet ist.
Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur Luft- und Oberflächendesinfektion eines von Menschen frequentierten Innenraums mit polarisierter hypochloriger Säure und Anreicherung der Luft mit Natriumchlorid, unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei man nacheinander a) die Vorrichtung bereitstellt,

b) den mindestens einen Behälter zur Speicherung erzeugter wässriger hypochloriger Säure und Aufnahme wässriger Natriumchloridlösung mit einer wässrigen Natriumchloridlösung beschickt und die Lösung durch Zugabe von Säure auf einen pH-Wert zwischen 3,2 und 6, vorzugsweise zwischen 3,5 und 5 einstellt.
c) ein variierendes elektromagnetisches Feld zwischen 5 und 50 mT erzeugt,
d) die Natriumchloridlösung der Elektrolyse unterwirft und ein Gemisch aus hypochloriger Säure in Natriumchloridlösung erzeugt,
e) die hypochlorige Säure in dem erzeugten Gemisch durch elektrische und magnetische Felder polarisiert,
f) das Gemisch aus polarisierter hypochloriger Säure und Natriumchloridlösung dem Ultraschallvernebler zuführt, der das Gemisch als trockenen Nebel in die Raumluft abgibt, wobei die Frequenz der Ultraschallköpfe zwischen 1,3 MHz bis 2,4 MHz liegt, und
g) mittels des mindestens einen Sensors die Aktivchlorkonzentration in der Raumluft misst und mittels des Steuerelements die Aktivchlorkonzentration in der Raumluft zwischen 0,1 mg/m³ und 2 mg/m³, bevorzugt zwischen 0,25 mg/m³ und 0,5 mg/m³, oder zwischen 0,01 mg/m³ und 0,25 mg/m³, besonders bevorzugt zwischen 0,02 mg/m³ und 0,1 mg/m³ einstellt.

Es hat sich gezeigt, dass auch bereits eine Aktivchlorkonzentration von zwischen 0,01 mg/m³ und 0,25 mg/m³ und insbesondere zwischen 0,02 mg/m³ und 0,1 mg/m³ einen ausreichenden desinfizierenden Effekt hat, insbesondere, wenn zwischen Polarisierung und Abgabe in die Luft nur ein kurzer Zeitraum vergangen ist.
Besonders bevorzugt ist das Verfahren zur Luft- und Oberflächendesinfektion, wobei man nach Schritt e) und vor Schritt f) in einem Schritt e1) das erzeugte Gemisch aus polarisierter hypochloriger Säure und Natriumchloridlösung über eine mit einer Düse versehene Leitung in den mindestens einen Behälter zur Speicherung erzeugter wässriger hypochloriger Säure und zur Aufnahme wässriger Natriumchloridlösung sprüht und damit entgast.
Weiterhin bevorzugt ist das Verfahren zur Luft- und Oberflächendesinfektion, wobei man in Schritt b) den Behälter mit einer Natriumchloridlösung mit einer Konzentration von 0,5 Gewichtsprozent bis 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1 Gewichtsprozent bis 1,5 Gewichtsprozent Natriumchlorid in destilliertem Wasser oder reinem Leitungswasser bereitstellt.
Insbesondere vorteilhaft ist das Verfahren zur Luft- und Oberflächendesinfektion, wobei das in Schritt f) vernebelte Gemisch aus polarisierter hypochloriger Säure und Natriumchloridlösung eine Konzentration von Aktivchlor zwischen 50 und 400 mg/L, bevorzugt zwischen 100 mg/L und 300 mg/L aufweist.
Der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugte Nebel hypochloriger Säure ist extrem fein und die Teilchen besitzen einen Partikeldurchmesser von ca. 3-10 µm. Der feine Nebel wird als trockener Nebel bezeichnet. Solche Nebelpartikel haften üblicherweise nicht oder schwer an anderen Oberflächen oder Aerosolen und sie „prallen“ zurück nach einem Kontaktstoß durch Brownsche Molekularbewegung. Durch die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung stattfindende Polarisierung können sich die Aerosole der hypochlorigen Säure besser mit in der Luft bereits existierenden (infektiösen) Aerosolen verbinden.
Es ist vorteilhaft, dass erfindungsgemäß die Polarisierung im Rahmen der Elektrolyse vor Ort erfolgt, weil die Polarisierung mit der Zeit nachlässt und durch Transport und Lagerung Verluste an der Konzentration der hypochlorigen Säure und am Anteil polarisierter hypochloriger Säure verringert wird. Aus diesen Gründen ist eine vor-Ort-Erzeugung der hypochlorigen Säure enthaltenden Vernebelungslösung vorteilhaft. Die Polarisierung handelsüblicher, zentral erzeugter hypochloriger Säure neutralisiert sich durch die tagelange Transport- und Lagerzeit.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht also die elektrolytische Erzeugung und Polarisierung von hypochloriger Säure am Verwendungsort.
Bereitgestellt wird eine Vorrichtung, mit welcher am Anwendungsort elektrolytisch hypochlorige Säure unter gleichzeitiger Polarisierung erzeugt wird und diese als trockner Nebel, gleichzeitig mit einer Natriumchloridlösung in die Raumluft abgegeben wird. Weiterhin wird ein Verfahren zur Luft- und Oberflächendesinfektion offenbart.
Besonders vorteilhaft ist es also, dass es die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen, dass vor Ort, also beim Anwender polarisierte hypochlorige Säure erzeugt wird.
Die polarisierte hypochlorige Säure wird also in situ beim Anwender erzeugt und muss nicht zur Benutzung, beispielsweise von einem Hersteller oder Händler („bottled“), angeliefert werden.
Erfindungsgemäß weiterhin bevorzugt ist, dass man Schritt e) des Verfahrens zur Luft- und Oberflächendesinfektion, also die Polarisierung, vor Schritt f), also vor der Überführung in den Ultraschallvernebler, einmalig oder mehrmalig wiederholt.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Luft- und Oberflächendesinfektion bewahrt man die erzeugte, polarisierte hypochlorige Säure und polarisierte Natriumchloridlösung in einem Schritt e2) vor Schritt f), also vor der Überführung in den Ultraschallvernebler, in der Vorrichtung oder außerhalb der Vorrichtung auf. Aufbewahrung bedeutet in diesem Zusammenhang, dass man nach Schritt e) und vor Schritt f) das erfindungsgemäße Verfahren für einen Zeitraum unterbricht.
In diesem Zusammenhang ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt, dass man nach Schritt e2) die Polarisierung in Schritt e) vor Schritt f) einmalig oder mehrmalig wiederholt.
Diese Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen, dass mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die bereits in-situ produzierte oder länger in einem Behältnis aufbewahrte hypochlorige Säure, nachträglich vor der Vernebelung bei Bedarf nochmals polarisiert werden kann. Somit bietet die Vorrichtung den großen Vorteil, dass es nicht nur möglich ist, polarisierte hypochlorige Säure vor Ort herzustellen, sondern auch deren Polarisierung vor der Vernebelung vor Ort zu erneuern.
Die Vorrichtung ist aufgrund ihrer Kompaktheit und des geringen Wartungsbedarfes geeignet, vor Ort aufgestellt und betrieben zu werden.
Figurenliste
Es zeigt

1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche einen Behälter zur Speicherung von erzeugter hypochloriger Säure aufweist;
2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher ein Behälter zur Speicherung der hypochlorigen Säure und ein anderer Behälter zur Vernebelung in der Vorrichtung in Fluidkommunikation miteinander angeordnet sind;
3 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche zwei Behälter zur Speicherung der hypochlorigen Säure aufweist, wobei ein Behälter davon räumlich separat zur Vernebelung aufgestellt wird;
4 eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei welcher nur ein gemeinsamer Behälter zur Speicherung erzeugter hypochloriger Säure und zur Bereitstellung wässriger Natriumchloridlösung vorhanden ist.

Um die Desinfektion von Innenräumen in Anwesenheit von Menschen durchführen zu können, muss eine Steuerung und Kontrolle der Konzentration der Vernebelung von hypochloriger Säure erfolgen. Die Konzentration in der Luft wird zwischen 0,1 mg/m³ und 2 mg/m³, bevorzugt zwischen 0,25 mg/m³ und 0,5 mg/m³, oder zwischen 0,01 mg/m³ und 0,25 mg/m³, besonders bevorzugt zwischen 0,02 mg/m³ und 0,1 mg/m³ aufrechterhalten, gemessen nach dem Aktivchlor(äquivalent).
Um eine effektive Raumdesinfektion zu erreichen, wird die Konzentration der zu vernebelnden Lösung von hypochloriger Säure von 100 mg/L bis 300 mg/L eingestellt. Zu Messung und Überwachung der Konzentration der hypochlorigen Säure in wässriger Lösung wird in einem Ausführungsbeispiel ein Chlormessgerät oder ein amperometrischer Chlorsensor verwendet. Für die Überwachung und Regelung der Konzentration der hypochlorigen Säure in der Luft werden oxidative Sensoren wie z.B. Sensoren für Chlorgas verwendet. Außerdem können indirekte Messsensoren z.B. Luftfeuchtigkeit, Luftpartikelmessung PM2,5 oder Luftpartikelzähler für Mikrometer Partikel verwendet werden, wenn vorher die Korrelationen unter bestimmten Bedingungen in einem Mikroprozessor erstellt worden sind.
Diese Konzentrationsbereiche gelten für alle Verneblungen von hypochloriger Säure, egal ob die hypochlorige Säure am Anwendungsort produziert wird oder vorher produziert und in Behältern abgefüllt und zum Anwendungsort transportiert wird.
Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele erläutern die Erfindung näher, ohne den Umfang der Erfindung zu beschränken. Beschrieben werden die Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die 1 bis 4.
In der 1 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Luftdesinfektion 1 gezeigt.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Durchflusselektrolyse ohne Membran mit Elementen zur Erzeugung von elektromagnetischen Feldern an der Elektrolysezelle bereitgestellt. Um Nachteile der statischen Chargenelektrolyse in einem Behälter zu vermeiden, wird erfindungsgemäß eine Durchflussrohrzelle bereitgestellt.
In der 1 sind Anode 2 und Kathode 3 in einer Durchflussrohrzelle 4 angeordnet.
Die Elektroden 2 und 3 sind in der Durchflussrohrzelle 4 derart positioniert, dass möglichst viel Zwischenraum zwischen den Elektroden 2 und 3 im Vergleich zu dem übrigen Raum außerhalb des Elektrodenpakets in der Durchflussrohrzelle 4 verbleibt, um ein großes elektrisches Feld für die Polarisierung erzeugen zu können. Die Durchflussrohrzelle 4 ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein Kunststoffrohr.
Außerhalb der Durchflussrohrzelle 4 werden elektrische Kabel 5 in einer oder mehreren Schichten wie Spulen um die Rohrzelle 4 gewickelt. Bei höheren Durchflüssen durch die Durchflussrohrzelle 4 werden mehrere Schichten elektrischer Kabel 5 um die Durchflussrohrzelle 4 gewickelt und eine höhere Stromstärke verwendet.
Die Kabel 5 werden mit einer Wechselspannung zwischen 12 V und 48 V, mit variierenden Frequenzen (moduliert) zwischen 1 Hz und 500 Hz, vorzugsweise zwischen 1 Hz und 10 Hz beaufschlagt. Dadurch wird ein variierendes Magnetfeld zwischen 5 mT und 50 mT in der Durchflussrohrzelle 4 erzeugt. Dadurch wird die Verkalkung an der Kathode 3 ohne Umpolung weitergehend vermieden.
Ein weiterer Effekt, der mittels der erzeugten elektromagnetischen Felder hervorgerufen wird, ist, dass die Oberflächenspannung der erzeugten Lösung hypochloriger Säure gesenkt wird. Dadurch können feinere Aerosole durch Ultraschall erzeugt werden.
Die Durchflussrohrzelle 4 wird bevorzugt senkrecht installiert. Diese Ausführungsform ist in 2 gezeigt, wo die Durchflussrohrzelle 4 in der Rohrleitung 6 zwischen einem Behälter zur Speicherung erzeugter wässriger hypochloriger Säure und wässriger Natriumchloridlösung 11 und einem Behälter 7 zur Aufnahme wässriger Natriumchloridlösung angeordnet ist. Die senkrechte Durchflussrohrzelle 4 kann als Alternativen auch im Inneren des Behälters 7 oder an dem Behälter 7 angeordnet sein. Der Durchfluss der konditionierten Natriumchloridlösung erfolgt von unten nach oben, um Gasverstauung in der Durchflussrohrzelle 4 oder in der Leitung 6 zu vermeiden. Es kann sowohl destilliertes Wasser als auch reines Leitungswasser zur Herstellung der Natriumchloridlösung verwendet werden.
Die vorkonditionierte Natriumchloridlösung für die Elektrolyse hat die gleiche Salzkonzentration von 1 bis 4 Gewichtsprozent wie bei der Solevernebelung (Meereslufttherapie gegen Atemwegbeschwerden), vorzugsweise 1 bis 1,5 Gewichtsprozent, damit weniger Salzkristalle im Raum niederschlagen als es am Meer üblich ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt im Weiteren eine Entgasung der wässrigen Lösung der hypochlorigen Säure im Behälter zur Speicherung erzeugter wässriger hypochloriger Säure 11. Diese Entgasung ist dann empfohlen, wenn die wässrige hypochlorige Säure im Gemisch mit der wässrigen Natriumchloridlösung gelagert werden soll.
Durch die Elektrolyse entstehen in der wässrigen Lösung der hypochlorigen Säure Sauerstoff- und Wasserstoffgas, in gelöster oder ungelöster Form.
Gelöster Sauerstoff erreicht oft nach der Elektrolyse die Sättigung in der Lösung und kann später leicht ausgasen. Sauerstoff reagiert jedoch mit der hypochlorigen Säure und baut diese ab, verbraucht sie also. Erfindungsgemäß wird die wässrige hypochlorige Säure nach der Elektrolyse bei Eintritt in den verschließbaren Speicherbehälter 11 mit einer Düse 9 verdüst, damit Sauerstoff und Wasserstoffgas schneller aus der hypochlorigen Säure ausgasen.
Der in dieser Ausführungsform verwendete Ultraschallvernebler ermöglicht die Erzeugung sehr feiner Aerosole mit einer Teilchengröße unter 3 µm. Hierzu werden die Ultraschallvernebelungsköpfe 10 mit einer Frequenz im Bereich von 1,3 MHz bis 2,4 MHz betrieben. Um die Korrosion der Ultraschallköpfe durch hypochlorige Säure und Natriumchlorid zu vermeiden, wird Keramik, Teflon oder hochlegierter Edelstahl (V4A oder 316) als Material für die Ultraschallköpfe 10 verwendet.
In einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in 2 gezeigt ist, sind zwei Behälter 8, 11 zur Speicherung der hypochlorigen Säure angeordnet. Dies ermöglicht es, dass der Behälter 8 zur Speicherung erzeugter wässriger hypochloriger Säure und wässriger Natriumchloridlösung weitestgehend luftdicht bleibt. Der Abbau der hypochlorigen Säure durch Sauerstoff in der Luft wird minimiert, indem die wässrige hypochlorige Säure in den weiteren Speicherbehälter 11 überführt wird. In dieser Ausführungsform ist der Behälter 11 mit Ultraschallköpfen 10 und mit einem Lüfter 12 ausgestattet.
Die Behälter 8 und 11 sind über ein Schaltelement miteinander verbunden. Dieses Schaltelement ermöglicht Fluidkommunikation zwischen den Behältern 8 und 11. Die Kopplung der Behälter ist reversibel, so dass die Behälter voneinander gelöst und auch wieder miteinander gekoppelt werden können. In dieser Ausführungsform sind nur in einem der Behälter zur Speicherung der hypochlorigen Säure, hier in Behälter 11, Ultraschallvernebelungsköpfe 10 angeordnet. Bei Bedarf kann zum Beispiel über das Schaltelement Fluidkommunikation zwischen den Behältern 8 und 11 hergestellt werden und erzeugte wässrige hypochlorige Säure aus Behälter 8 in Behälter 11 eingespeist werden.
Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Behälter 11 fluidisch und räumlich von Behälter 8 abtrennbar und in abgetrennter Form gezeigt. So können mehrere Vernebelungsbehälter 11 in verschiedenen Positionen oder Räumen zur Vernebelung aufgestellt werden und die vor-Ort-Erzeugung und Speicherung von hypochloriger Säure in einem anderen Raum, zum Beispiel im Keller, betrieben werden, bei dem der Zutritt nur berechtigten Personen gestattet ist, während die erfindungsgemäße Luft- und Oberflächendesinfektion in einem öffentlich zugänglichen Raum erfolgen kann.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in 4 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist nur ein Behälter 8 zur Speicherung erzeugter wässriger hypochloriger Säure und zur Speicherung von wässriger Natriumchloridlösung vorhanden. Die Vorrichtung besitzt keinen Behälter 7 zur separaten Bereitstellung wässriger Natriumchloridlösung.
Die wässrige Natriumchloridlösung wird in einer Ausführungsform durch eine Pumpe aus dem Behälter 8 angesaugt, in eine geschlossene Durchflussrohrzelle 4 außerhalb des Behälters gepumpt und elektrolysiert, oder zu einer offenen Durchflussrohrzelle geströmt, die im Bodenbereich des Behälters angeordnet ist
Die elektrolytisch erzeugte hypochlorige Säure mischt sich sofort mit der Natriumchloridlösung in demselben Behälter. Durch die zirkulierte Beschickung der Mischlösung zwischen den Elektroden wird die Zielkonzentration von hypochloriger Säure in der Salzlösung nach eingestellter Zeitdauer erreicht. Danach kann die Vernebelung erfolgen.
Die geschlossene Durchflussrohrzelle mit Mitteln zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes (EMF) kann z.B. an der Behälterwand außen (in 4 gezeigt) befestigt werden, oder eine offene Durchflusselektrolysezelle mit Mitteln zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes (EMF) ist im Bodenbereich des Behälters eintauchend angeordnet (nicht bildlich dargestellt). In beiden Fällen findet eine Polarisierung und EMF-Wirkung auf das Desinfektionsmittel statt. Die letztere Ausführungsform ist vorteilhaft für die Luft- und Raumdesinfektion für kleine Räume bis 200 m³.
Ein amperometrischer Aktivchlorsensor hilft die Funktionalität des Systems der elektrolytischen vor-Ort-Erzeugung von hypochloriger Säure zu überwachen. Bei einem Fehler im System kann sofort ein Alarm ausgelöst werden.
Mittels eines oxidativen oder anderen Luftsensors kann die Vernebelung überwacht und bei Bedarf geregelt werden, damit die Konzentration von hypochloriger Säure in der Luft im gewünschten Bereich liegt.
Die erfindungsgemäß verwendeten Ultraschallvernebler haben bevorzugt ein automatisches Ansaugsystem.
Zur Stärkung der Vernebelung werden Energiesammler über den Ultraschallköpfen genutzt.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zur Luftdesinfektion
2: Anode
3: Kathode
4: Durchflussrohrzelle
5: Mittel zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes
6: Leitung
7: Behälter zur Aufnahme einer wässrigen Natriumchloridlösung
8, 11: Behälter zur Speicherung erzeugter wässriger hypochloriger Säure und wässriger Natriumchloridlösung
9: Düse
10: Ultraschallverneblungsköpfe
12: Lüfter
13: Pumpe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005001726 B4 [0004]
DE 60105286 T2 [0004]
EP 3481442 B1 [0004, 0006]
US 20160265123 A1 [0011]
DE 102013020288 A1 [0014]

Claims

Vorrichtung (1) zur Luft- und Oberflächendesinfektion eines von Menschen frequentierten Innenraums mit polarisierter hypochloriger Säure in einer Natriumchloridlösung, umfassend a) eine membranlose Elektrolysevorrichtung zur Herstellung von hypochloriger Säure, wobei die membranlose Elektrolysevorrichtung eine Durchflusselektrolysevorrichtung ist, die eine offene oder geschlossene Durchflussrohrzelle (4) aufweist, an welcher Mittel (5) zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes in der Durchflussrohrzelle angeordnet sind, b) mindestens einen Behälter (8, 11) zur Speicherung erzeugter wässriger hypochloriger Säure und zur Aufnahme wässriger Natriumchloridlösung, der mit der Elektrolysevorrichtung fluidisch gekoppelt ist, c) einen Ultraschallvernebler, der in dem mindestens einen Behälter (8, 11) und mindestens einen Ultraschallverneblungskopf (10) und einen Lüfter (12) aufweist, und d) mindestens einen Sensor und mindestens eine Steuereinheit, welche mit dem mindestens einen Sensor der Vorrichtung und dem Ultraschallvernebler gekoppelt ist, zur Regelung der Aktivchlorkonzentration in der Luft des Innenraums.
Vorrichtung (1) zur Luft- und Oberflächendesinfektion, gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin einen Behälter (7) zur Aufnahme von wässriger Natriumchloridlösung aufweist, der mit der membranlosen Elektrolysevorrichtung koppelbar ist.
Vorrichtung zur Luft- und Oberflächendesinfektion (1), gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (5) zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes aus Kabeln gebildet sind, die in einer oder mehreren Schichten spulenartig um den Umfang der Durchflussrohrzelle (4) gewickelt sind und mit einer Quelle zur Erzeugung einer Wechselspannung verbunden sind.
Vorrichtung zur Luft- und Oberflächendesinfektion (1), gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Behälter (8, 11) zur Speicherung der hypochlorigen Säure und zur Aufnahme wässriger Natriumchloridlösung luftdicht verschließbar ist und mit der membranlosen Elektrolysevorrichtung über eine Spritzdüse (9) fluidisch gekoppelt ist.
Vorrichtung zur Luft- und Oberflächendesinfektion (1), gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem mindestens einen Behälter (8, 11) zur Speicherung hypochloriger Säure und zur Aufnahme wässriger Natriumchloridlösung eine Luftabsaugung angeordnet, die mit der Umgebung der Vorrichtung (1) fluidisch gekoppelt ist.
Vorrichtung zur Luft- und Oberflächendesinfektion (1), gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zwei Behälter (8, 11) zur Speicherung der erzeugten wässrigen hypochlorigen Säure und zur Aufnahme wässriger Natriumchloridlösung aufweist, die über ein Schaltelement miteinander in Fluidkommunikation gebracht werden können und lösbar aneinander gekoppelt sind, und wobei der mindestens eine Ultraschallvernebler mit mindestens einem der Behälter (8,11) in Fluidkommunikation steht.
Vorrichtung zur Luft- und Oberflächendesinfektion (1), gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin mindestens einen Sensor zur Bestimmung der Konzentration von hypochloriger Säure in der wässrigen Lösung umfasst, der ein amperometrischer Sensor für freies Chlor ist.
Vorrichtung zur Luft- und Oberflächendesinfektion (1), gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin mindestens ein Mittel zur Bestimmung der Luftfeuchtigkeit, und/oder einen Luftpartikelzähler und/oder Chlorgassensor aufweist.
Vorrichtung zur Luft- und Oberflächendesinfektion (1), gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallvernebler trockenen Nebel mit einer Teilchengröße von 1 bis 10 µm im Aerosol erzeugt und ausstößt.
Vorrichtung zur Luft- und Oberflächendesinfektion (1), gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Ultraschallverneblungskopf (10) aus Keramik, Teflon oder hochlegiertem Edelstahl oder deren Kombinationen gebildet ist.
Verfahren zur Luft- und Oberflächendesinfektion eines von Menschen frequentierten Innenraums mit polarisierter hypochloriger Säure und Anreicherung der Luft mit Natriumchlorid, unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei man nacheinander a) die Vorrichtung bereitstellt, b) den mindestens einen Behälter zur Speicherung erzeugter wässriger hypochloriger Säure und Aufnahme wässriger Natriumchloridlösung mit einer wässrigen Natriumchloridlösung beschickt und die Lösung durch Zugabe von Säure auf einen pH-Wert zwischen 3,2 und 6, bevorzugt zwischen 3,5 und 5 einstellt, c) ein variierendes elektromagnetisches Feld zwischen 5 und 50 mT erzeugt, d) die Natriumchloridlösung der Elektrolyse unterwirft und ein Gemisch aus hypochloriger Säure in Natriumchloridlösung erzeugt, e) die hypochlorige Säure in dem erzeugten Gemisch durch elektrische und magnetische Felder polarisiert, f) das Gemisch aus polarisierter hypochloriger Säure und Natriumchloridlösung dem Ultraschallvernebler zuführt, der das Gemisch als trockenen Nebel in die Raumluft abgibt, wobei die Frequenz der Ultraschallköpfe zwischen 1,3 MHz bis 2,4 MHz liegt, und g) mittels des mindestens einen Sensors die Aktivchlorkonzentration in der Raumluft misst und mittels des Steuerelements die Aktivchlorkonzentration in der Raumluft zwischen 0,1 mg/m³ und 2 mg/m³, bevorzugt zwischen 0,25 mg/m³ und 0,5 mg/m³, oder zwischen 0,01 mg/m³ und 0,25 mg/m³, besonders bevorzugt zwischen 0,02 mg/m³ und 0,1 mg/m³ einstellt.
Verfahren zur Luft- und Oberflächendesinfektion, gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass man nach Schritt e) und vor Schritt f) in einem Schritt e1) das erzeugte Gemisch aus polarisierter hypochloriger Säure und Natriumchloridlösung über eine mit einer Düse versehene Leitung in den mindestens einen Behälter zur Speicherung erzeugter wässriger hypochloriger Säure und zur Aufnahme wässriger Natriumchloridlösung sprüht und damit entgast.
Verfahren zur Luft- und Oberflächendesinfektion, gemäß einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei man in Schritt b) den Behälter mit einer Natriumchloridlösung mit einer Konzentration von 0,5 Gewichtsprozent bis 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1 Gewichtsprozent bis 1,5 Gewichtsprozent Natriumchlorid in destilliertem Wasser oder reinem Leitungswasser bereitstellt.
Verfahren zur Luft- und Oberflächendesinfektion, gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das in Schritt f) vernebelte Gemisch aus polarisierter hypochloriger Säure und Natriumchloridlösung eine Konzentration von Aktivchlor zwischen 50 und 400 mg/L, bevorzugt zwischen 100 mg/L und 300 mg/L aufweist.
Verfahren zur Luft- und Oberflächendesinfektion, gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass man Schritt e) des Verfahrens vor Schritt f) einmalig oder mehrmalig wiederholt.
Verfahren zur Luft- und Oberflächendesinfektion, gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass man in einem Schritt e2) die polarisierte hypochlorige Säure und die Natriumchloridlösung vor Schritt f) in der Vorrichtung oder außerhalb der Vorrichtung aufbewahrt, und man die hypochlorige Säure und die Natriumchloridlösung bei einer Aufbewahrung außerhalb der Vorrichtung vor Schritt f) wieder in die Vorrichtung überführt.
Verfahren zur Luft- und Oberflächendesinfektion gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass man nach Schritt e2) den Schritt e) vor Schritt f) einmalig oder mehrmalig wiederholt.