一种光电催化射频加热杀毒灭菌器的制作方法

1.本发明涉及空气净化技术领域，具体涉及一种光电催化射频加热杀毒灭菌 器。


背景技术：

2.病毒细菌可以附着在空气污染物，飞沫和雾霾中污染空气，造成人传人。 目前处理这类含细菌和病毒的空气技术主要为：含氯消毒剂杀灭法、紫外灯杀 菌灭毒法、高压静电法、臭氧法、口罩吸附隔离法、等离子体法等。很显然， 含氯消毒剂和臭氧法杀毒灭菌效果显著，但带来二次污染，而且对人体健康也 有危害，紫外灯杀菌灭毒法杀灭的病毒和细菌在停留时间短时，细菌病毒还可 以复活，高压静电法也有类似问题。
3.为此，本发明采用光电催化法可直接将细菌病毒的rna和dna分子化学键 降解断裂，从而使其失去生物活性，甚至矿化为二氧化碳和水蒸气。同时将细 菌病毒的宿主分子，如雾霾、飞沫、气溶胶等也一并降解，彻底杀菌灭毒，使 其不可再复制和表达。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种光电催化射频加热杀毒灭菌器， 利用日光灯或紫外灯照射光电催化剂网、直流电极激发等，在光电催化剂网表 面产生一系列的高反应活性的自由基、超氧自由基等，这些自由基将与空气中 的细菌病毒快速发生自由基降解反应，生成无毒、无害的成分，甚至矿化生成 二氧化碳和水，从而将空气中的细菌、病毒和致病微生物进行彻底永久的杀灭 处理，以弥补现有技术的不足。
5.本发明提供的一种光电催化射频加热杀毒灭菌器，包括：
6.壳体，所述壳体内具有通过气道连通的进气口和排气口；
7.排气扇，设置在所述排气口内；
8.光电催化剂网，设置有两张，分为正极网和负极网，沿所述气道延伸方向 间隔设置在所述气道内；
9.光源，设置在两张所述光电催化剂网之间的所述气道内；
10.电极，所述电极的正极和负极分别与两张所述光电催化剂网电连接；以及
11.射频发生器，设置在所述排气扇与光电催化剂网之间的气道内。
12.进一步，所述光电催化剂网包括框架载体和覆盖在所述框架载体表面的光 电催化剂，所述框架载体采用导电材质制作。
13.进一步，所述光电催化剂为zno
‑
cu2o
‑
g
‑
c3n4/tio2。
14.进一步，所述框架载体为铜网、泡沫铜、活性炭网、活性炭纤维网、二氧 化钛网或泡沫钛中的一种。
15.进一步，所述电极的放电电压为500v
‑
9000v。
16.进一步，两张所述光电催化剂网之间的距离在50
‑
200mm之间。
17.进一步，所述射频发生器的工作频率在100khz
‑
900khz之间，功率为 20w
‑
120w。
18.进一步，所述光源为紫外灯或日光灯中的一种。
19.进一步，所述光源的功率为20w
‑
400w。
20.进一步，所述射频发生器与所述排气扇之间的气道内设置有过滤网。
21.本发明的有益效果体现在：
22.本发明的光电催化射频加热杀毒灭菌器包括两个消毒杀菌模块，一个是光 电催化技术模块，另一个是射频加热技术模块。两种技术结合可将空气中的各 种病毒、细菌、微生物等有毒、有害dnr与rnr分子降解为无毒无害的小分子， 最后净化空气排出。
23.光电催化技术模块利用日光灯或紫外灯照射光电催化剂网、直流电极激发 等，在光电催化剂网表面产生一系列的高反应活性的自由基、超氧自由基等， 这些自由基将与空气中的细菌病毒快速发生自由基降解反应，生成无毒、无害 的成分，甚至矿化生成二氧化碳和水，从而将空气中的细菌、病毒和致病微生 物进行彻底永久的杀灭处理。
24.射频加热技术模块利用射频发生器产生低频的电磁波作用于病毒和细菌 分子，使其dna和rna组织内带极性的水分子高速运动，产生热量，在低温下 使蛋白凝固，失去活性，乃至死亡，从而达到杀毒灭菌的目的。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将 对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附 图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分 并不一定按照实际的比例绘制。
26.图1为本发明实施例提供的一种光电催化射频加热杀毒灭菌器的结构示 意图。
具体实施方式
27.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例 仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限 制本发明的保护范围。
28.需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当 为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
29.如图1所示，本发明实施例提供的一种光电催化射频加热杀毒灭菌器，包 括：壳体1、排气扇4、光电催化剂网5、光源6、电极7、射频发生器8以及 过滤网9。
30.壳体1内具有通过气道连通的进气口2和排气口3。排气扇4设置在排气 口3内。
31.光电催化剂网5设置有两张，分为正极网和负极网，两张光电催化剂网5 沿气道延伸方向间隔设置在气道内，两张光电催化剂网5之间的距离在 50
‑
200mm之间，本实施例中，两张光电催化剂网5之间的距离为80mm。光电 催化剂网5包括框架载体和覆盖在框架载体表面的光电催化剂，框架载体采用 导电材质制作。框架载体可以采用铜网、泡沫铜、活性炭网、活性炭纤维网、 二氧化钛网或泡沫钛中的一种均可，用于负载光电催化剂。光电催化剂为 zno
‑
cu2o
‑
g
‑
c3n4/tio2。
32.本实施例中，框架载体采用100目的二氧化钛网制作，二氧化钛网的尺寸 为长x宽x厚＝399mm*299mm*2mm，将二氧化钛网浸泡于0.2m的草酸溶 液中2h。之后再在40℃下用0.2m浓度的k2mno4水溶液浸泡处理0.5h，取 出放置24h，之后水洗至水洗液ph≥6.5为止。然
后，将上述100目的二氧化 钛网进行负载zno、cu2o和g
‑
c3n4光催化剂前躯体。
33.具体制备过程如下：将30ml钛酸四丁酯溶于100ml无水乙醇中，搅拌后 加入10ml二乙醇胺、10g的三聚氰胺和分别为2g的zn(no3)2·
6h2o与6g 的cuno3·
5h2o组成乙醇混合液，在60℃温度下搅拌2h得到混合胶体溶液。 然后将该胶体溶液用毛刷涂覆在前期处理过的100目二氧化钛网表面，自然晾 干后再多次涂覆，最后在35℃下超声真空静置24h，最后，该涂覆过催化剂的 100目二氧化钛网于110℃干燥2h。
34.然后于550℃下焙烧2h，取出后，再将100目二氧化钛网表面用细纱布打 磨，将100g五水合硫酸铜和150g酒石酸钾钠分别溶解于400ml冷水中，在 溶液冷至室温时将二者混合，并将二氧化钛网放入此溶液(约800ml)。另将 75g氢氧化钠溶解在200ml水中，配制成碱溶液。边搅拌边缓慢地加入碱溶 液于上面的混合液中，保持溶液温度稳定，不使该溶液的温度上升，逐渐使溶 液变成深蓝色。随后将这个含有二价铜盐的混合溶液加热煮沸，并添加10％ 的葡萄糖溶液直至蓝色消失，此时在100目二氧化钛网表面沉淀出红色的纳米 氧化亚铜涂层。取出100目二氧化钛网将其浸泡到2l的冷水中，静置约15min 后，再用清水洗涤两次，接着用乙醇洗涤三次，最后在空气浴中干燥，即制得 二氧化钛网载体负载zno
‑
cu2o
‑
g
‑
c3n4/tio2复合光电催化杀毒灭菌催化剂。 光源6设置在两张光电催化剂网5之间的气道内。光源6为紫外灯或日光灯中 的一种，光源6的功率为20w
‑
400w，本实施例中，光源6选取50w的日光灯。
35.电极7的正极和负极分别与两张光电催化剂网5电连接，即电极7的正极 与正极网电连接，电极7的负极与负极网电连接。电极7的放电电压为 500v
‑
9000v，本实施例中，电极7的放电电压为1000v
‑
9000v直流电压。
36.射频发生器8设置在排气扇4与光电催化剂网5之间的气道内。射频发生 器8的工作频率在100khz
‑
900khz之间，功率为20w
‑
120w。本实施例中，射 频发生器8的工作频率700khz，功率80w。
37.过滤网9设置在射频发生器8与排气扇4之间的气道内，用于对杀菌消毒 后的空气进行过滤，去除掉空气中的灰尘等小颗粒物质。
38.实验一
39.以本实施例中提供的杀毒灭菌器用于杀毒灭菌降解试验，杀毒灭菌测试试 验参数和试验条件如下：
40.1.试验舱：20m3。
41.2.试验菌株：白色葡萄球菌8032，培养基：普通营养琼脂培养基，采样 器：六级筛孔空气撞击式采样器。
42.3.消毒器械：光电催化空气消毒机。
43.杀毒灭菌测试试验步骤、方法和测试结果如下：
44.1.检验依据：《消毒技术规范》(2002年版)2.1.3。
45.2.检验环境：温度：(20～25)℃，相对湿度：(50
‑
70)％rh。
46.3.机器运行状态：试验过程开启“最高风速档”、“消毒”、“光电催化”。
47.4.消毒方法：试验时将待测样机安置于试验舱内，样机开启至设定档位 消毒120min后采样，试验重复3次。
48.5.采样方法：在试验舱中央距离地面1.0m设一个采样点，用六级筛孔 空气撞击式
采样器采样，采样流量为28.3l/min。在消毒作用时间为0min、 120min时进行采样，对照组的采样时间分别为20s、20s，试验组采样时间 为20s、5min。
49.6.试验温度为(20
‑
25)℃，相对湿度为(50
‑
70)％rh，样品“光电催化 空气消毒机”在开启“最高风速档”、“消毒”、“光电催化”下消毒作用120min， 对白色葡萄球菌的杀灭率，3次试验结果均>99.99％(见表1)。
50.表1空气消毒效果鉴定试验实验数据
[0051][0052]
实验二
[0053]
光电催化剂制备过程，将尺寸为长x宽x厚＝399x299x2mm的100目的二 氧化钛网换成同样尺寸的泡沫钛网，厚度为2mm。测试过程中将阳极施加的 直流电压调整为3000v。电极上方100mm距离处放置射频发生器，频率 700khz，功率60w。测得其金黄色葡萄细菌降解率达99.99％以上。
[0054]
杀毒灭菌测试试验参数和试验条件如下：
[0055]
1.试验舱：20m3。
[0056]
2.试验菌株：白色葡萄球菌8032，培养基：普通营养琼脂培养基，采样 器：六级筛孔空气撞击式采样器。
[0057]
3.消毒器械：光电催化空气消毒机。
[0058]
杀毒灭菌测试试验步骤、方法和测试结果如下：
[0059]
1.检验依据：《消毒技术规范》(2002年版)2.1.3。
[0060]
2.检验环境：温度：(20～25)℃，相对湿度：(50～70)％rh。
[0061]
3.机器运行状态：试验过程开启“最高风速档”、“消毒”、“光电催化”。
[0062]
4.消毒方法：试验时将待测样机安置于试验舱内，样机开启至设定档位 消毒120min后采样，试验重复3次。
[0063]
5.采样方法：在试验舱中央距离地面1.0m设一个采样点，用六级筛孔空 气撞击式采样器采样，采样流量为28.3l/min。在消毒作用时间为0min、120min 时进行采样，对照组的采样时间分别为20s、20s，试验组采样时间为20s、5 min。
[0064]
6.试验温度为(20～25)℃，相对湿度为(50～70)％rh，样品“光电催化 空气消毒机”在开启“最高风速档”、“消毒”、“光电催化”下消毒作用120min， 对白色葡萄球菌的杀灭率3次试验结果均>99.98％(见表2)。
[0065]
表2空气消毒效果鉴定试验实验数据
[0066][0067]
实验三
[0068]
光电催化剂制备过程，将尺寸为长x宽x厚＝399x299x2mm的100目的二 氧化钛网换成同样尺寸的泡沫铜网，厚度为2mm，阴极二氧化钛网换成碳纤维 框架网，厚度2mm。测试过程中将阳极施加的直流电压调整为8000v。电极上 方150mm距离处放置射频发生器，频率700khz，功率80w。测得其对h1n1冠 状病毒杀灭率达99.99％以上。
[0069]
杀毒灭菌测试试验参数和试验条件如下：
[0070]
1.毒株：甲型禽流感病毒a/pr8/34(h1n1)；
[0071]
2.细胞：mdck细胞试；
[0072]
3.验舱体积：30m3；
[0073]
4.温度：23℃
‑
25℃；
[0074]
5.相对湿度：50％
‑
60％；
[0075]
6.仪器设置：最大风速。
[0076]
杀毒灭菌测试试验步骤、方法和测试结果如下：
[0077]
1.试验舱的温度、相对湿度调节到试验要求。将试验器材一次性放入试验 舱内，关闭试验舱门。
[0078]
2.开启气溶胶发生器雾化流感病毒，同时使用风扇搅拌。雾化病毒完成后 静置一定时间，分别对对照组和试验组试验舱分别进行净化前采样。在试验组 试验舱进行净化，在对照组试验舱进行对照。
[0079]
3.作用至规定时间，对试验组试验舱和对照组试验舱同时进行采样。重复 试验3次。
[0080]
4.10倍倍比稀释上述回收液，将稀释液加入含生长至单层的mdck细胞的 96孔细胞板上，同时设置正常对照组，加等量培养液。置于37℃、5％co2的 培养箱中孵育2小时后弃去上层清液，加入含抗生素的维持培养液继续孵育 3
‑
5天，每天观察细胞生长状况。但接种病毒的mdck细胞出现变圆和缩小等 病变现象时，记录产生细胞病变的情况。根据reed
‑
muench公式计算半数感染 量tcid50。计算样本中病毒滴度和清除率。该工艺流程和装置对h1n1冠状病 毒的杀灭率3次试验结果均>99.99％(见表3)。
[0081]
表3空气消毒效果鉴定试验实验数据
[0082][0083]
综上所述，本发明的光电催化射频加热杀毒灭菌器包括两个消毒杀菌模 块，一个是光电催化技术模块，另一个是射频加热技术模块。两种技术结合可 将空气中的各种病毒、细菌、微生物等有毒、有害dnr与rnr分子降解为无毒 无害的小分子，最后净化空气排出。
[0084]
光电催化技术模块利用日光灯或紫外灯照射光电催化剂网、直流电极激发 等，在光电催化剂网表面产生一系列的高反应活性的自由基、超氧自由基等， 这些自由基将与空气中的细菌病毒快速发生自由基降解反应，生成无毒、无害 的成分，甚至矿化生成二氧化碳和水，从而将空气中的细菌、病毒和致病微生 物进行彻底永久的杀灭处理。
[0085]
射频加热技术模块利用射频发生器产生低频的电磁波作用于病毒和细菌 分子，使其dna和rna组织内带极性的水分子高速运动，产生热量，在低温下 使蛋白凝固，失去活性，乃至死亡，从而达到杀毒灭菌的目的。
[0086]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其 限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术 人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者 对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相 应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明 的权利要求和说明书的范围当中。