一种电解型杀菌消毒装置、制备方法及应用
【技术领域】
[0001]本发明属于净化水处理技术领域，尤其是涉及一种采用电解方式对水体进行杀菌消毒处理的功能模块、制作方法及使用。
【背景技术】
[0002]游泳健身是人们所喜爱的一种运动方式，然而，泳池的卫生却常常受到人们的诟病，其主要原因是由于溶入泳池的大量灰尘、分泌物以及大量的细菌繁殖引起了泳池水质急剧下降，若不及时净化消毒，则极有可能导致泳者皮肤、眼睛、消化系统等染病。现有的方法主要是采用在泳池中投入氯类消毒剂和泳池外的循环过滤装置。采用循环过滤方法成本高、占用面积大，消毒、过滤耗费时间长。液氯消毒法的优越性在于简便、费用低，能杀死如病原菌、病毒和寄生虫卵等。然而，液氯属高危剧毒物，液氯会在水中产生很多对人体有害的物质，如氯仿等，剩余量的液氯也会对游客的皮肤，头发、眼睛、呼吸道等身体健康方面产生不利的影响。不用氯或少用氯一直是游泳池工业的一个发展方向。另外，游泳池的管理者为使池内水的颜色显得清澈透明，经常会使用除藻剂(硫酸铜)，这种措施不但增加了管理成本，也容易影响人们的身体健康，含铜废水的排放也污染了环境。在自来水中引入臭氧的消毒方法，是目前市面较为流行的另一种消毒方法。臭氧的消毒原理是基于臭氧的强氧化性能，但臭氧在自来水中的溶解度是有限的，臭氧同样对人体有极大的伤害，长期处于臭氧环境中，容易致使眩晕，更严重的会致使肺部表皮细胞的氧化与穿孔，从而导致气胸等症状。还有一种是紫外线消毒方式，这种方式难以作用到水体内部，而且对人体有紫外线辐照之伤害。
[0003]在电化学领域，羟基自由基具有极强的氧化能力，其获得电子的能力仅次于氟气。羟基自由基与微生物、细菌等有机质发生反应，能够将其氧化成对人体无害的稳定性物质如C02，H2O,无机盐等，因此，羟基自由基可以用于自来水的净化、消毒和杀菌等。将羟基自由基的功效应用到泳池净化技术领域中来，可以克服现有技术的耗水量大、净化不彻底、不节能环保等不足，实现泳池净化的方便，高效和彻底。
[0004]
【发明内容】
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本发明针对现有水的杀菌消毒处理技术，尤其是针对室内外游泳池水体的杀菌消毒技术中存在的不足，提供一种功能电极及其制备方法，并应用于制备一种电解型杀菌消毒装置，满足对游泳池水质中的微生物和细菌进行处理，具有高效杀菌消毒功能，且无毒副作用。
[0005]为实现上述目的，本发明的采用的技术方案是提供一种电解型杀菌消毒装置，它包括若干个杀菌消毒功能模块，所述的杀菌消毒功能模块包括直流电源和杀菌消毒功能电极组合部件；所述的杀菌消毒功能电极组合部件包括阳极电极和阴极电极，所述的阳极电极为功能电极，所述的阴极为电极功能电极或不锈钢网状电极，所述的功能电极为表面具有纳米复合陶瓷涂层的金属电极，纳米复合陶瓷涂层的厚度大于2um。
[0006]本发明所述的杀菌消毒功能模块，其杀菌消毒功能电极组合部件由镂空外罩和侧盖固定。所述的杀菌消毒功能电极组合部件包括底板、不锈钢阳极螺杆和阴极螺杆；直流电源的正、负输出端分别与底板上的阳极端和阴极端连接，底板上的阳极端和阴极端分别通过不锈钢阳极螺杆和阴极螺杆与阳极电极和阴极电极接通；阳极电极与阴极电极之间设有一镂空的绝缘隔离层。
[0007]在本发明技术方案中，功能电极组合部件的安装，一个具体的方案是:在阳极电极和阴极电极上分别开设两个电连接圆孔和一个轴心处的轴孔，两个电连接圆孔通过螺钉分别将阳极电极和阴极电极与不锈钢阳极螺杆和阴极螺杆固定；绝缘定位柱穿过轴孔。
[0008]本发明技术方案还包括一种电解型杀菌消毒装置的功能电极的制备方法，包括如下步骤:
1、将氯铱酸、氯化钴、氧化钴、柠檬酸和乙二醇按摩尔比0.1?0.5:0.01?0.2:
0.01?0.2:0.3?0.7:12?20混合均匀，得到化合物溶液；
2、以步骤I得到的化合物溶液为涂液，均匀涂覆于金属电极板的表面，再进行烘烤；
3、重复步骤2涂液涂覆、烘烤步骤15?20次，再经烧结处理，得到一种具有纳米复合陶瓷涂层、用于电解型杀菌消毒装置的功能电极。
[0009]本发明的一个优选方案是氯铱酸、氯化钴、氧化钴、柠檬酸和乙二醇的摩尔比为:
0.12: 0.01:0.02: 0.5: 16。所述的金属电极板为钛网电极，电极的网孔几何尺寸小于3mmX 6mm,目数为20?100目。烘烤工艺温度为100?200°C，时间为10?15分钟。烧结工艺温度为500?650°C，时间为10?120分钟。
[0010]本发明提供的电解型杀菌消毒装置，应用于对泳池的水体进行杀菌消毒，应用时将若干个杀菌消毒功能电极组合部件直接浸泡在泳池的水中，接通直流电后即可进行工作。
[0011]本发明提供的是一种杀菌消毒装置，通过对特殊的功能电极电解方法，可直接在泳池水中电解生成强氧化性的羟基自由基，这些羟基自由基作用到水质中的微生物和细菌表面，可以起到杀菌消毒作用，羟基自由基本身具有一定寿命，一段时间后又自动还原为水分子，因此，这种杀菌消毒方法无毒副作用，杀菌、消毒和净化的效果好，安装使用方便，完全可以替代目前泳池常规的消毒方法。
[0012]本发明将复合纳米材料涂液涂覆在冲网电极表面，并经烧结后，在钛网电极表面形成较高附着力的厚约几个微米的纳米复合涂层。涂层中的柠檬酸和乙二醇作为溶剂在高温下挥发掉，氯铱酸、氯化钴和氧化钴在高温烧结的条件下，形成了与基体材料紧密结合的氧化物纳米陶瓷复合材料，材料表面具有级联型微纳嵌套结构。
[0013]在本发明中，高温烧结形成的氧化钴陶瓷材料起着稳定和固化的作用，不仅增强了与基体材料的附着力，同时，与烧结后的氧化铱形成一个混合相，该混合相在高温烧结后在表面呈现出具有较高比表面积的纳米柱结构，而不是一个较为平坦的平面。另外，烧结所形成的氧化钴材料能够使得氧化铱氧化钴纳米陶瓷复合涂层具有的较低的主反应电位和较高的副反应电位，利于羟基自由基在电极表面的产生，抑制了氧气在电极表面的生成。这样一个纳米级联表面结构大大增强了与水的接触面积，尤为重要的是，这些表面丰富的纳米级联表面结构在输入安全电压(24?36V)并与水相互作用后，能够产生更为丰富的羟基自由基，从而加速了杀菌消毒的效率。
[0014]该杀菌消毒装置以水为主要媒介，以阳极两侧涂覆的功能纳米复合陶瓷材料为功能因子的发生器，在低电压的作用下，通过分解水生成具有强氧化性的羟基自由基，并达到净化水质、降解农残和消毒杀菌的功效。发生器停止工作后，起净化作用的羟基自由基由于具有一定的寿命(约60秒)则还原成水，不会在水中有任何残留。
【附图说明】
[0015]图1是本发明提供的功能电极材料表面的扫描电子显微镜照片；
图2是本发明实施例提供的杀菌消毒功能电极组合部件的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的功能模块对甲基橙溶液在不同的时间作用下，其降解过程中的紫外可见光谱图。
[0016]图中:1、外罩；2、不锈钢阴极螺杆；3、侧盖；4、不锈钢阳极螺杆；5、绝缘镂空隔板；6、功能涂层钛网阳极；7、阴极；8、绝缘定位柱。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例，对本发明技术方案作进一步的阐述。
[0018]实施例1:
以氯铱酸、氯化钴、氧化钴、柠檬酸和乙二醇按一定摩尔比混合组成的化合物溶液为纳米复合涂层的涂液，较佳的摩尔比为:0.12:0.01:0.02:0.5:16。按这种比例，使用毛刷将涂液均匀涂覆在钛网的两个表面，钛网的网孔几何尺寸小于3mmX 6mm，目数为20?100目。将其放在150°C的烘箱中烘烤15分钟，重复上述过程16次。再将钛网置入550°C的高温中烘烤120分钟。冷却后取出，得到电极材料，所得到的纳米复合陶瓷涂层的厚度大于2um。
[0019]参见附图1，它是本实施例提供的电极材料表面的功能涂层的扫描电子显微镜照片，图a为放大I万倍的表面形貌，图b为放电3万倍的表面形貌。由图1可以看到，其形貌特征具有明显的级联结构。在本实施例中，将纳米复合涂层的涂液涂覆在钛网电极表面，并经过温度为500°C的烧结后，在钛网电极表面形成较高附着力的厚约几个微米的纳米复合涂层。涂层中的柠檬酸和乙二醇作为溶剂在高温下挥发掉，氯铱酸、氯化钴和氧化钴在高温烧结的条件下，形成了与基体材料紧密结合的氧化物纳米陶瓷复合材料，材料表面具有级联型微纳嵌套结构。
[0020]在本发明中，高温烧结形成的