消毒净化设备的设计研究

消毒净化设备的设计研究

杨晓慧

南宁天亮精细化工有限责任公司  广西  南宁  530000

摘要：本论文旨在探讨一种新型的基于二氧化氯缓释技术的新型杀菌与净化装置，对目前市面上常用的几种灭菌装置的杀菌机理进行深入分析，并对其优点和缺点进行归纳总结，提出一种新型杀菌和净化装置的基本原理——主动防护消杀，并在此基础上研制一种绿色环保的二氧化氢缓释材料，在此基础上研制一种新型杀菌装置，通过实验验证；该装置具有杀菌、除毒、除臭、分解甲醛等优良特性，可实现人机共存，具有特殊功效，使消毒净化设备进入一个崭新的时代。

关键词：主动防御式消杀 组合式 设备 设计研究

1消毒净化设备设计研究背景简析

近年来，由于工业迅猛发展以及城市化进程不断加快，空气中的尘埃和挥发性有机物质含量急剧上升，使得大气环境品质日益恶化，给人类带来了长期的健康隐患。空气中有许多与人体健康有关的微生物气溶胶，这些气溶胶是由空气中的气溶胶扩散而来，因此，在空调房所使用的微生物气雾剂对人体造成的环境污染问题日益受到关注；气溶胶能够导致呼吸道疾病和其他疾病的发生，对人体健康造成极大伤害，所以，空气中的气溶胶监测和杀菌是非常必要的。特别是在2020年，由于气溶胶的扩散，使大家意识到干净、整洁的环境对人体是必不可少的，而某些以悬浮微粒形态在大气中生存的病毒和病菌也会持续很久、蔓延面积广，是一种传染性疾病的主要病原，有爆发或控制不住的风险，由此可见人们对绿色、便捷式的灭菌、净化装置的需求迫切。当前市面上常用的空气净化器大多数都仅限于简单的空气净化或仅对其进行简单的空气杀菌，适用范围较窄、实用性差。

2常见空气消毒设备以及其缺点

目前，市面上常用的空气杀菌技术有吸附、高效过滤、静电集尘、负离子技术等，最常见的是活性炭、合成纤维、光触媒等消毒技术。

(1)静电式空气消毒机。静电消毒器是利用高床静电吸附原理，对室内空气中的颗粒物进行净化。该灭菌器是通过正电晕放电，将带电粒子集中在集尘器上，从而达到净化空气、提高吸尘效果。压力损失小，除菌效果好，但是需要高压电源，容易产生臭氧。

(2)光触媒空气消毒机。光触媒空气消毒设备，它是利用纳米催化剂（TioZ），在特定的载体上进行电镀，形成过滤系统。利用鼓风机对紫外线进行一定的辐射，通过与有毒气体的强烈氧化作用，可以使病毒蛋白凝固，从而抑制病毒的活力。由于其自身的实施条件严格，实践结果与实验室的结果相差甚远。

(3)臭氧空气消毒机。臭氧空气消毒机是通过臭氧的氧化作用进行杀菌，对有害物质、病菌等有很好的杀菌作用。但若室内的臭氧浓度太高，则会对人体造成危害，因此，必须将消毒设备与人工设备分开。

静电式空气消毒机和光触媒空气消毒器，主要作用是对室内环境进行消毒，并将干净的空气排放出去，杀毒效果较差。虽然臭氧空气消毒机能将臭氧排放到空气中，但使用过程中人机不共存，影响设备的使用范围和效能。

3二氧化氯缓释消毒净化设备的设计原理研究

二氧化氯在pH2~10的范围内仍能维持较高的杀菌效果，且不会与有机化合物发生氯代反应，不会产生三致和其他毒性物质，可作为饮用水的消毒灭菌。该产品在100ppm以内不会对人体造成伤害，被公认为安全无毒的环保消毒剂。

采用二氧化氯缓释技术，研制出一种新型的二氧化氯缓释微粒，置于灭菌装置内，通过气流在灭菌装置内的二氧化氯缓释微粒的周围流动，对室内的细菌进行杀菌。同时，通过循环风扇，将二氧化氯释放到室内，对空气中的有害细菌进行有效的保护，从而杀死空气中的细菌。它的释放量很小，不会对人体产生任何的危害，而且可以人机共存，尤其适用于医院、学校等大型公共场所的消毒。

4基于二氧化氯缓释技术的消毒净化设备的设计方案

新型的以二氧化氯为基础的杀菌和净水装置，其结构如下：(1)HEPA滤板；(2)二氧化氯粒子灭菌板；（3）后盖；（4）在机身的顶壁上设有一个上出口，机身外壁设有LCD显示屏，在该机身的外侧壁的底部设有一个下部的排气口，在机身的后面是一个空心的结构；机身后部内侧壁上方安装有紫外线灯，机身内侧壁的内壁安装有风扇，HEPA过滤板和二氧化氯颗粒灭菌板置于机身内；此外，还可以在紫外线灯周围安装臭氧发生器、离子发生器、负离子发生器来增强杀菌的作用。

将液晶显示屏置于机身前，作为控制功能。在使用时，开启风扇，不洁净的气体可以从后盖的通风孔流入机身。首先，HEPA滤板将空气中的微粒杂质过滤，再进入二氧化氯粒子灭菌板，对有害物质进行杀灭，然后进入HEPA滤板和机箱之间的密闭空间，内部壁装有紫外线灯，能对空气中的有害细菌进行二次紫外线杀菌。在风扇的作用下，通过上风口和下风口排放，从而达到对空气的彻底净化和消毒。其中，上出口的作用是增加上层的对流，下出口的作用是增加室内的对流和通风。

5消毒净化设备设计效果试验验证

二氧化氯的释放技术对空气进行净化、杀菌、消毒，同时采用二次水解法对空气中的甲醛、有害物质进行降解，从而达到更好的净化作用。

(1)具有优良的灭菌作用。实验表明：二氧化氯消毒器对白葡萄球菌杀灭率为100%，自然荣、大肠杆菌、金雀花球荣、鼠疫、沙门氏荣菌分别达到99.99%。

(2)具有较高的甲醛降解率。二氧化氯可以完全溶解甲醛中的醛基团，使甲醛完全氧化成CO2和水，不会造成环境的二次污染，并能对甲醛、苯、酚等有害物质进行降解。实验表明，在封闭的富集甲醛室内，经过30min的实验，室内空气中的甲醛浓度明显下降。

(3)去除气味。灭菌及纯净水装置排放出一定数量的二氧化氯，能将大分子有机物质溶解，并能彻底清除卫生间异味、垃圾味及居室异味、烟味等常见的气味，对人体有很好的防护效果，而且能释放出极小的原子态氧气，让人感觉更加舒服。

6实验结果

实验结果表明，新型消毒净化设备采用HEPA过滤板、二氧化氯颗粒消毒板、紫外线灯（或臭氧产生器、等离子产生器、负离子发生器）等多种消毒净化单元，能有效地净化空气，有效地消灭空气中的有害细菌，达到积极的防护作用，消毒效率高，使用时干净、无毒，能有效地保护使用者的身体，是一种新型的清洁产品，适用于家庭、大型公共场所，也是未来环保清洁设备的发展趋势。

7其他杀菌消毒机理简析——等离子杀菌消毒机理

利用电晕放电人工产生的低温等离子体，其操作简单，安全，效率高。电晕放电激励技术是一种非常有前景的消除气体中有害气体的技术。其工作原理是：采用具有较低曲率半径的金属带状放电极，以及较高的上升速度窄脉冲电源进行电晕放电，从而形成高能电子。高能电子的能量可以激发、离解和电离气体分子，从而产生高密度等离子体。在大气中，等离子体与大气中的水蒸气分子H20发生一系列物理反应。与空气中的细菌病毒、VOC分子发生剧烈反应，从而产生一种无毒的无机小分子化合物。该方案的脉冲提升时间较短，能大幅度提高电子的能量，其电子温度可达104 K，而重颗粒如离子、原子，则可在300K以下，形成低温等离子。因为电子的重量小于原子核的千分之一，所以按照爱因斯坦的理论，从电场中吸收的电子转化为高能电子的过程非常的简单，而且效率非常高。

等离子体的杀菌机制在于其内部富含电子、离子、自由基、激发态分子，并产生羟基、氧、氧、过氧化氢等自由基。羟基可以将细菌病毒水分子中的H还原为H20，使细菌病毒脱水致死；在室温条件下，在不平衡的等离子体中，电子温度可以达到10,000摄氏度，任何细菌和病毒都不可能在这种环境中生存。美国实验室得出结论：等离子体对细菌的杀伤效果比臭氧强1000倍。

参考文献

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