一种电化学消杀新型冠状病毒的装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种电化学消杀新型冠状病毒的装置与方法，所述装置包括电解槽和进气/液系统，所述电解槽包括高活性的整体式电极和廉价、安全无毒的无机盐电解液；所述进气或进液系统包括过滤膜和可将携带新冠病毒的气溶胶或废水鼓入电解槽中的机械泵等。本发明专利技术利用电解过程中阳极产生的活性氧物种实现对新冠病毒的彻底消杀，其灭活效率可达99.98％以上，且不排放其他有毒污染物质，具有绿色、高效和易于操作的特点。该电化学装置与方法在病菌消杀、空气净化与污水处理领域展现出广阔的应用前景。前景。前景。

【技术实现步骤摘要】
一种电化学消杀新型冠状病毒的装置与方法


[0001]本专利技术涉及电化学
，具体涉及一种电化学消杀新型冠状病毒的装置与方法。

技术介绍

[0002]由SARS
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CoV
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2病毒引起的新冠肺炎疫情(COVID
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19)给全人类的生命安全带来巨大的挑战。正确佩戴口罩、社会隔离、及时消毒处理能够很大程度地阻断病毒传播从而保障公共卫生安全。国家卫健委在《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第八版)》中指出，引起新冠肺炎的SARS
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CoV
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2病毒的主要传播途径是“经呼吸道飞沫和密切接触传播”。目前，在定点医院、隔离场所以及冷链物流产生大量携带新冠病毒的气溶胶和废水，具有很高的传染性。更为重要的是，SARS
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CoV
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2病毒能够在污水中存活数天之久(Nat.Sustain.2020,3,981；Nat.Biotechnol.2020,38,1164)。
[0003]因此，对气溶胶及废水中新冠病毒的消杀是阻断病毒传播的关键。目前，主要采用含氯消毒剂(J.Oral.Maxillofac.Surg.2020,78,1461)、紫外光照射(ACS Nano 2020,14,7704)等方法对环境中的病毒进行消杀。然而，在疫情防控常态化的趋势下，含氯消毒剂的大量使用会给生态环境带来了严重污染(Science 2020,368,146)。因此，迫切需要开发一种绿色、高效的新冠病毒灭活方法。
专利
技术实现思路

[0004]基于以上技术问题，本专利技术提出了一种电化学消杀新型冠状病毒的装置与方法，利用装置电解过程中阳极产生的活性氧物种实现对新冠病毒的彻底消杀，其灭活效率可达99.98％以上，且不排放其他有毒污染物质，具有绿色、高效和易于操作的特点。
[0005]本专利技术采用的技术手段如下：
[0006]一种电化学消杀新型冠状病毒的装置，包括壳体、电解槽和进样系统，壳体外底部设有底座；壳体内部竖直方向上设有挡板，将内腔分为腔室Ⅰ和腔室Ⅱ；
[0007]腔室Ⅰ底部设有电解槽，顶部设有出样口；出样口下方设有过滤膜Ⅰ，过滤膜Ⅰ长度大于出样口，气体经过滤膜Ⅰ从出样口排出；电解槽与过滤膜Ⅰ之间由下至上分别设有一级过滤挡板、二级过滤挡板和三级过滤挡板，每级过滤挡板间隔10～12mm；
[0008]一级过滤挡板一端与挡板连接，另一端距离挡板对侧壳体8～10mm；二级过滤挡板一端与挡板对侧壳体连接，另一端距离挡板8～10mm；三级过滤挡板一端与挡板连接，另一端距离挡板对侧壳体8～10mm；电解产生的气泡可能会携带一部分液体，当气泡上升时，气泡从过滤挡板与腔室Ⅰ内壁间的空隙通过，依次与一级过滤挡板、二级过滤挡板和三级过滤挡板接触，气泡携带的液体则通过过滤挡板留在电解槽内；
[0009]电解槽的阴极与阳极之间设有离子交换膜，将电解槽分为阴极区和阳极区；阴极和阳极分别与电极接线柱相连，电极接线柱外接电源；
[0010]腔室Ⅱ内设有过滤腔与进样系统；过滤腔在腔室Ⅱ内竖直方向上设置，侧壁设有
进样口，进样口对侧壁底部设有开口；过滤腔内部设有过滤膜Ⅱ；进样系统包括进样管路；进样管路一端与过滤腔的开口连通，另一端设有端口；端口位于电解槽的阳极区，朝向阳极，与阳极距离为10～20mm。
[0011]进一步地，进样系统还包括机械泵和单向阀；单向阀保障进样由腔室Ⅱ至腔室Ⅰ中阳极处，可防止管路倒流；机械泵用于控制进样流速；过滤腔的开口通过进样管路依次与机械泵、单向阀连通；
[0012]进一步地，电解槽的阴极和阳极为高活性的整体式电极；所述整体式电极为泡沫铁、泡沫镍、泡沫铜、泡沫铁镍、碳纤维布或钛网中任意一种，或者所述整体式电极为在泡沫铁、泡沫镍、泡沫铜、泡沫铁镍、碳纤维布或钛网其中一种的表面原位生长相应的硫化物、氮化物、磷化物、氧化物或石墨烯封装金属中至少一种物质的电极。
[0013]进一步地，过滤膜Ⅰ与过滤膜Ⅱ独立的为聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、聚碳酸酯PCTE、聚乙烯PE、聚丙烯PP、玻璃纤维Whatman或石英纤维中的至少一种；过滤膜Ⅰ与过滤膜Ⅱ的孔径为0.1～10μm。
[0014]进一步地，电解槽体积为10mL～10L；阴极和阳极的面积为1～400cm2。
[0015]本专利技术还提供一种电化学消杀新型冠状病毒的方法，包括以下步骤：
[0016](1)将整体式电极作为阴阳两极插入电解液液面以下，连接好电极接线柱；
[0017](2)通过机械泵将携带新冠病毒的气溶胶或废水经过滤膜Ⅱ初步过滤后，鼓入电解槽阳极处；
[0018](3)开始电解，利用电解过程中阳极原位产生的活性氧物种实现对新冠病毒的消杀。
[0019]进一步地，电解液为无机盐电解液；无机盐电解液中的金属阳离子为钠、镁、铝、钾或钙中的至少一种；无机盐为所述金属阳离子的硝酸盐、硫酸盐、氯化盐、碳酸盐、碳酸氢盐、磷酸盐、磷酸氢盐或醋酸盐中的至少一种。
[0020]进一步地，无机盐电解液浓度为0.01～10mol/L；二种以上金属阳离子盐中任意两种金属阳离子盐的摩尔比为1:20～20:1。
[0021]进一步地，机械泵流速为10～500ml/min。
[0022]进一步地，电解可采用恒流模式或恒压模式；恒流模式的电流≤10A；恒压模式的电压≤30V。
[0023]本专利技术还提供一种电化学消杀新型冠状病毒的装置在病菌消杀、空气净化与污水处理领域中的应用
[0024]较现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0025]1.本申请利用电解过程中阳极产生的活性氧物种实现对新冠病毒的彻底消杀，整个过程不排放其他有毒污染物质，具有绿色、高效和易于操作的特点。
[0026]2.本申请电解池采用整体式电极材料，具有优异的稳定性能，可保障装置长时间运行(见图2)。
[0027]3.本申请电化学装置能够对新冠病毒进行彻底消杀，其灭活效率可达99.98％以上。
[0028]4.本申请电化学装置与方法在病菌消杀、空气净化与污水处理领域展现出广阔的应用前景。
附图说明
[0029]图1为本申请装置的整体结构示意图。
[0030]图中：1、壳体；2、挡板；3、出样口；4、过滤膜Ⅱ；5、进样口；6、阴极；7、阳极；8、离子交换膜；9、进样管路；10、电极接线柱；11、一级过滤挡板；12、二级过滤挡板；13、三级过滤挡板；14、单向阀；15、机械泵；16、过滤膜Ⅰ；17、端口。
[0031]图2为泡沫镍整体式电极在4V恒电位条件下运行1000小时过程中电流的变化曲线图。
具体实施方式
[0032]下面通过实施例对整个电化学装置与方法做一详细的说明，但是本专利技术的权利要求范围不受这些实施例的限制。同时，实施例只是给出了实现此目的的部分条件，但并不意味着必须满足这些条件才可以达到此目的。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电化学消杀新型冠状病毒的装置，其特征在于，所述装置包括壳体、电解槽和进样系统；所述壳体内部竖直方向上设有挡板，将内腔分为腔室Ⅰ和腔室Ⅱ；所述腔室Ⅰ底部设有电解槽，顶部设有出样口；所述出样口下方设有过滤膜Ⅰ；所述过滤膜Ⅰ与电解槽之间由下至上分别设有一级过滤挡板、二级过滤挡板和三级过滤挡板，每级过滤挡板上下间隔10～12mm；所述一级过滤挡板一端与挡板连接，另一端距离挡板对侧壳体8～10mm；所述二级过滤挡板一端与挡板对侧壳体连接，另一端距离挡板8～10mm；所述三级过滤挡板一端与挡板连接，另一端距离挡板对侧壳体8～10mm；所述电解槽的阴极与阳极之间设有离子交换膜，将电解槽分为阴极区和阳极区；所述阴极和阳极分别与电极接线柱相连；所述腔室Ⅱ内设有过滤腔与进样系统；所述过滤腔侧壁设有进样口，所述进样口对侧壁底部设有开口；所述过滤腔内设有过滤膜Ⅱ；所述进样系统包括进样管路；所述进样管路一端与过滤腔的开口连通，另一端设有端口；所述端口位于电解槽的阳极区，朝向阳极，与阳极距离为10～20mm。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进样系统还包括机械泵和单向阀；所述过滤腔的开口通过进样管路依次与机械泵、单向阀连通。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电解槽体积为10mL～10L；所述电解槽的阴极和阳极为整体式电极；所述整体式电极为泡沫铁、泡沫镍、泡沫铜、泡沫铁镍、碳纤维布或钛网中任意一种，或者所述整体式电极为在泡沫铁、泡沫镍、泡沫铜、泡沫铁镍、碳纤维布或钛网其中一种的表面原位生长相应的硫化物、氮化物、磷化物、氧化物或石墨烯封装金属中至...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓德会，涂云川，刘艳廷，于良，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：