专利名称：一种臭氧和羟基自由基生成装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种消毒杀菌装置，特别是涉及一种家用的、应用紫外线产生臭氧和羟基自由基，对蔬菜、水果、肉类等食品在水中进行消毒解毒杀菌去污、或者对空气进行消毒杀菌的装置。
背景技术：
近年来，水体污染导致水中有机物的含量越来越高，而加氯消毒引起了有机氯化物浓度升高，最为突出的就是产生危害很大的三氯甲烷；化学氧化法在水溶液中能够迅速彻底地去除水中污染物，这使得它在水处理中得到了广泛的应用。臭氧是消毒去污的水处理中应用最为广泛的强氧化剂之一，在水处理中其分解后的最终产物为氧气，不向水中增添其它元素。现在逐渐有采用消毒杀菌效果比臭氧更好的羟基自由基的发展趋势，但目前尚未见到有适于家用、安全方便、价格便宜的此类产品。
公告号为CN2106827U，名为“臭氧生成器”的实用新型专利，即公开了一种由紫外线灯管、外管体、空气泵、安定反应器及区隔装置构成的臭氧生成器。该实用新型具有一定的效果，但是，其结构相对复杂，而且，由于紫外线灯管工作时，灯管温度会升高，造成外管体内温度升高，紫外线强度下降，臭氧还原为氧的速度加快，于是降低了臭氧的浓度，导致杀菌消毒效果较差，使用寿命较短。
公开号为CN1477063A，名为“超滤-射流补臭氧-紫外二次激发产生自由基净化微污染水源水的技术和工艺”的专利申请，公开了其技术和工艺包括采用超滤装置和串联的253.8nm中心波长的宽波段UV灯照射灯管外壁与石英冷阱内壁间的空气产生一定量臭氧，再二次激发臭氧，生成具有强氧化性的含氧自由基，形成增效的协同净水作用。但是，研究结果表明，该方法采用的253.8nm紫外线被氧气吸收的能力没有100～200nm的紫外线强，产生的臭氧浓度远远低于100～200nm紫外线产生的臭氧浓度，而此低浓度臭氧在经过紫外线催化光解后，产生的含氧自由基浓度低，消毒杀菌除污染的效果不够理想。
实用新型内容本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种利用紫外线制备臭氧和羟基自由基、能够很方便地应用于普通家庭，对蔬菜、水果、肉类等食品进行高效消毒解毒杀菌去污，或者洁净空气的装置。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下本实用新型提出的应用紫外线产生臭氧和羟基自由基的装置，包括灯套、紫外线灯、进气口、出气口、气泵与镇流器。灯套为中空管体，灯套管壁的一侧或一端设有进气口，另一侧或另一端设有出气口。进气口上连接有气泵。紫外线灯装设于灯套内，紫外线灯与灯套内壁之间存在一定空间，供气体流动。
紫外线灯的灯管形状选用直线型或“H”型。紫外线灯的灯管表面积越大，越有利于紫外线与空气作用生成臭氧。因此，在灯管容积相等的情况下，“H”型紫外线灯的效果优于直线型紫外线灯。紫外线灯的灯管材质为石英玻璃。紫外线灯的透光窗口在100～280nm之间，即紫外线灯所释放的紫外线在100～280nm波长范围内；或者，紫外线灯分n段(n≥2)，透光窗口分别是100～200nm波长范围中任意一个值或一个区间和200～280nm波长范围中任意一个值或一个区间，透光窗口在100～200nm的分段靠近灯套的进气口，透光窗口在200～280nm的分段靠近灯套的出气口，也即是紫外线灯分段(可以分n段，n≥2)产生100～200nm波长范围中任意一个值或一个区间和200～280nm波长范围中任意一个值或一个区间的紫外线，产生100～200nm波长紫外线的分段靠近灯套的进气口，产生200～280nm波长紫外线的分段靠近灯套的出气口。在分段的情况下，优选的方案是紫外线灯的透光窗口分别是185nm和253.7nm，透光窗口为185nm的分段靠近进气口，透光窗口为253.7nm的分段靠近出气口。
灯套材质为不锈钢或石英玻璃。采用不锈钢的好处主要在于①加速散热。在紫外线照射空气产生臭氧的同时，温度升高，温度升高将减弱紫外线的强度，使臭氧还原氧的速度加快，从而降低灯套与紫外线灯夹层中的臭氧浓度，所以散热条件要好；②耐臭氧和紫外线的腐蚀，延长使用寿命；③加强灯套内壁的反射，从而加强紫外线对空气的作用；④便于在内壁涂覆光触媒。采用石英玻璃的目的是让灯套内253.7nm的紫外线能够透出。在这种情况下，应将装有紫外线灯的石英灯套直接放在水中工作，一方面，让水帮助降温，减缓臭氧还原的速度；另一方面，从石英灯套透出的253.7nm的紫外线可以直接对水中的臭氧进行光解，光解产物和H2O反应，生成羟基自由基，同时紫外线在水中也可发挥紫外杀菌的作用。
在灯套采用不锈钢、不置于水中工作的情况下，可以在灯套外面装上风道槽，并在风道槽的一端安装风扇，通过风扇的作用进一步加速灯套的散热，降低灯套的温度，提高灯套内的臭氧浓度。
在灯套的出气口上装设单向阀，以防止使用时水面高于泵面，在泵未工作时水倒流入气泵中，损害气泵。
灯套的内壁涂覆光触媒，或安装涂有光触媒的材料。安装于灯套内壁的涂有光触媒的材料需要经得住氧化和紫外线，避免老化，该材料可以是含铬量25％的不锈钢，或硅胶，或抗紫外线与臭氧的专用塑料，或氰橡胶，或石英玻璃，或陶瓷等。
本实用新型工作时，通过气泵将空气经进气口压入灯套与紫外线灯之间的夹层，在紫外线灯射出的紫外线的照射下，产生臭氧和气体分子受激发电离形成的电子、离子、原子、分子、自由基等的集合体，然后通过出气口将此气体排入水中。空气进入灯套内，即紫外线灯工作范围内，首先在100～200nm(特别是185nm)波长的紫外线作用下产生臭氧；随后，200～280nm(特别是253.7nm)波长的紫外线作用于臭氧，催化臭氧的分解，臭氧在吸收光子的能量后进行分解()，分解后的产物氧化能力更强；臭氧分解后的产物与空气中的水分子或在通过出气口排入水中后与水反应，生成羟基自由基。同时，在253.7～280nm紫外线的照射下，在灯套内壁的光触媒表面生成羟基自由基，进一步增加羟基自由基的浓度，提高氧化能力。含有臭氧、臭氧分解物、羟基自由基的混合气体通过出气口排入水中，可对水中的蔬菜、水果、鸡鸭鱼肉等进行杀菌处理，也可以分解残留农药、激素、重金属离子等有害物质，也可以对水做杀菌处理，衍生多种应用产品。由于在灯套与紫外线灯的夹层中通过253.7～280nm波长的紫外线对臭氧进行了分解，使得出气口处的臭氧浓度降低，适宜于有人、畜的环境，所以本实用新型也可用于对空气进行消毒杀菌，除臭除味，分解有机物如甲醛、甲苯等。
臭氧的氧化还原电位为2.07V，羟基自由基的氧化还原电位为2.80V，几乎与自然界中氧化能力最强的氟(其氧化还原电位为2.87V)相当，因此羟基自由基的氧化能力极强，它可以氧化几乎所有的有机物，直至完全矿化，且无毒，远远优于臭氧。研究表明，自由基氧化没有选择性，在一定的反应时间里，通常能将水中的有害污染物氧化为CO2和水等简单的无机物，实现强力高效的水中去污消毒。因此，本实用新型不仅可以应用于传统的臭氧发生器所能使有的领域，而且还特别适用于臭氧单独作用不能被降解的难降解有机物的处理。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是在生成臭氧的同时，尽可能地把臭氧转化为羟基自由基，消毒解毒杀菌去污效果更好；在有人的环境下，臭氧浓度有严格的限制要求，以避免对人体健康造成危害，而羟基自由基没有这一负面作用，本实用新型把臭氧大量转化为羟基自由基，则大幅降低了臭氧浓度，使用时不需要人畜离开现场；在潮湿环境、易燃环境中可以方便使用；使用寿命长；安全性、可靠性高；结构简单，成本较低。
图1是采用直线型紫外线灯的本实用新型剖视图。
图2是采用“H”型紫外线灯的本实用新型剖视图。
图中标号如下1灯套2紫外线灯3进气4出气口5气泵6镇流器7风道槽 8风扇9单向阀 10硅胶中空流通管具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的优选实施例作进一步的描述。
实施例一如图1所示。选取一个长270mm、直径36mm的不锈钢中空管作为灯套1，在灯套1的内壁涂覆光触媒。选取一支长250mm、直径26mm的直线型石英玻璃紫外线灯2。紫外线灯2一段长150mm的部分透光窗口在185nm，另一段长100mm的部分透光窗口在253.7nm。选取一个长270mm、宽40mm、高40mm的风道槽7，并在风道槽7的一端安装风扇8。
在灯套1管壁上的一端设有进气口3，灯套1管壁上的另一端相对地设有出气口4。将紫外线灯2装设在灯套1内，并接镇流器6，紫外线灯2上透光窗口在185nm的一段靠近进气口3，透光窗口在253.7nm的另一段靠近出气口4。将灯套1顺向装设于风道槽7内。气泵5装设于风道槽7外，通过硅胶中空流通管10与灯套1上的进气口3连接。单向阀9通过硅胶中空流通管10与灯套1上的出气口4连接。
实施例二如图2所示。与实施例一相同的地方不再重复叙述，不同之处在于紫外线灯2为“H”型，直径14mm，平行的两段长250mm，中间连接的一段长4mm。紫外线灯2的平行的两段，以中间连接部分为界，一侧的透光窗口在185nm，另一侧的透光窗口在253.7nm，中间连接部分的透光窗口在185nm；透光窗口在185nm的部分靠近进气口3，透光窗口在253.7nm的部分靠近出气口4。在灯套1的内壁安装有涂有光触媒的陶瓷片。
实施例三与实施例二相同的地方不再重复叙述，不同之处在于灯套1为石英玻璃。进气口3和出气口4分别在灯套1两侧。紫外线灯2没有按透光窗口分段，整个紫外线灯2所释放的紫外线在100～280nm波长范围之内。在灯套1的内壁安装有涂有光触媒的石英玻璃片。本例未安装风道槽7和风扇8。
实施例四如图1所示。与实施例一相同的地方不再重复叙述，不同之处在于紫外线灯2分作四段，第一至四段的长度依次是80mm、40mm、60mm、70mm。第一段的透光窗口在100～150nm，第二段的透光窗口在200～240nm，第三段的透光窗口在150～200nm，第四段的透光窗口在240～280nm。第一段靠近灯套1的进气口3，第四段靠近灯套1的出气口4。在灯套1的内壁安装有涂有光触媒的含铬量25％的不锈钢片。
实施例五如图2所示。与实施例二相同的地方不再重复叙述，不同之处在于在灯套1的内壁安装有涂有光触媒的硅胶。
实施例六如图2所示。与实施例二相同的地方不再重复叙述，不同之处在于在灯套1的内壁安装有涂有光触媒的氰橡胶。
权利要求1.一种臭氧和羟基自由基生成装置，包括灯套(1)、紫外线灯(2)、进气口(3)、出气口(4)、气泵(5)与镇流器(6)，其特征在于灯套(1)为中空管体，进气口(3)位于灯套(1)管壁的一侧或一端，出气口(4)位于灯套(1)管壁的另一侧或另一端；进气口(3)上连接有气泵(5)；紫外线灯(2)装设于灯套(1)内，紫外线灯(2)与灯套(1)内壁之间存在一定空间；紫外线灯(2)的灯管形状为直线型或“H”型；紫外线灯(2)的透光窗口在100～280nm之间。
2.按照权利要求1所述的臭氧和羟基自由基生成装置，其特征在于紫外线灯(2)分n段(n≥2)，透光窗口分别是100～200nm波长范围中任意一个值或一个区间和200～280nm波长范围中任意一个值或一个区间；透光窗口在100～200nm的分段靠近灯套(1)的进气口(3)，透光窗口在200～280nm的分段靠近灯套(1)的出气口(4)。
3.按照权利要求2所述的臭氧和羟基自由基生成装置，其特征在于紫外线灯(2)的透光窗口分别是185nm和253.7nm，透光窗口为185nm的分段靠近进气口(3)，透光窗口为253.7nm的分段靠近出气口(4)。
4.按照权利要求1～3任一所述的臭氧和羟基自由基生成装置，其特征在于出气口(4)上装设有单向阀(9)。
5.按照权利要求1～3任一所述的臭氧和羟基自由基生成装置，其特征在于灯套(1)的内壁涂覆光触媒，或安装涂有光触媒的材料。
6.按照权利要求5所述的臭氧和羟基自由基生成装置，其特征在于安装于灯套(1)内壁的涂有光触媒的材料是含铬量25％的不锈钢，或硅胶，或抗紫外线与臭氧的专用塑料，或氰橡胶，或石英玻璃，或陶瓷。
7.按照权利要求1～3任一所述的臭氧和羟基自由基生成装置，其特征在于灯套(1)材质为不锈钢。
8.按照权利要求1～3任一所述的臭氧和羟基自由基生成装置，其特征在于灯套(1)材质为石英玻璃。
9.按照权利要求7所述的臭氧和羟基自由基生成装置，其特征在于在灯套(1)外面装有风道槽(7)，在风道槽(7)的一端安装有风扇(8)。
专利摘要本实用新型公开了一种臭氧和羟基自由基生成装置，属于消毒杀菌装置。针对现有技术臭氧或含氧自由基生成浓度较低且结构复杂的不足，本实用新型在呈中空管体的灯套内装设透光窗口在100～280nm之间的紫外线灯，灯管形状为直线型或“H”型，灯套内壁涂覆光触媒或安装涂有光触媒的材料，连接有气泵的进气口和连接有单向阀的出气口分别位于灯套管壁的两侧或两端。本实用新型用紫外线同时生成臭氧和羟基自由基，可在水中对蔬菜水果肉类等食品消毒杀菌，也可对空气除臭除味，分解甲醛、甲苯等。本实用新型消毒效果好，且使用时不需要人畜离开现场，使用寿命长，可靠性高，方便易用，结构简单，成本低廉，可广泛应用于普通家庭。
文档编号C02F1/32GK2841634SQ20052003609
公开日2006年11月29日 申请日期2005年11月14日 优先权日2005年11月14日
发明者阎卫中 申请人:成都骏元科技发展有限责任公司