极化微晶协同超声产生活性粒子的装置与方法及其应用与流程

本发明涉及杀菌领域，具体涉及极化微晶协同超声产生活性粒子的装置与方法及其应用。

背景技术：

1、活性粒子在许多环境都有着重要应用，例如：在净化类家电、水处理和杀菌消毒等领域都有广阔应用。在常规情况下产生活性粒子的方法有电解、催化和空气等离子体等方式，但在应用中还存在许多待优化的地方，如水带高压电危险、催化失效和电离效率低等。

2、目前，现有技术中公开了一种超声压电协同杀菌技术，涉及纳微压电材料四方相batio3、baxy(1-x)tio3、m@batio3或m@baxy(1-x)tio3在杀菌方面的应用，其中，y为sr2+、sn2+或ce4+等，m为ag、au、pt或pd等，它们通过移峰和类被银等作用强化压电杀菌效率。

3、上述公开的超声压电协同杀菌技术中，除了利用超声波自身的空化作用杀菌外，还利用它激发纳微压电材料产生空穴和活性氧自由基，达到协同杀菌的作用。该文献中利用简单的压电材料或复合压电材料能将超声波的机械能杀菌转化为有效杀菌的化学能和机械能的组合，大大增加超声杀菌的效率，是一种绿色环保的杀菌技术。

4、但目前公开的超声压电协同杀菌技术中，实现过程是将纳微压电材料加入到待处理溶液中，磁力搅拌使其达到吸附平衡后，再在超声波条件下进行超声-压电杀菌。

5、上述处理方式虽然能达到较好的超声压电协同杀菌的目的，但由于纳微压电材料分散在待处理溶液中，十分不利于回收利用，且目前公开的能够有效于超声结合产生活性离子的纳微压电材料，其居里温度低，在室温附近存在相变，其温度和时间稳定性欠佳；因此，使用后的废液中的纳微压电材料无法有效重复利用，导致成本较高，并不适于实际应用；尤其是在果蔬表面的农残和/或细菌去除的应用中，现有超声压电协同杀菌方案并不适用。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于，现有技术中的纳微压电材料无法有效重复利用的缺陷，从而提供解决上述的一种极化微晶协同超声产生活性粒子的装置与方法。

2、一种极化微晶协同超声产生活性粒子的装置，包括：

3、容纳装置，由箱体和设置在箱体内的活性粒子产生腔组成；

4、极化微晶负载结构，固定在活性粒子产生腔内；

5、超声波发生装置，固定在活性粒子产生腔内；

6、所述极化微晶负载结构包括负载结构主体，设置在负载结构主体表面的极化微晶层，所述极化微晶层的材质包括压电催化材料。

7、本发明的压电催化材料优选包括nanbo3及其掺杂物。

8、所述压电催化材料的粒径≤0.5μm。

9、所述压电催化材料采用nanbo3或/和其掺杂物负载在氧化硅介孔材料中构成。nanbo3或/和其掺杂物在氧化硅介孔材料上的负载量为1-3wt.％。

10、所述极化微晶层设置在负载结构主体上靠近超声波发生装置一侧；

11、和/或，所述负载结构主体为蜂窝状结构。

12、所述极化微晶负载结构可拆卸固定在活性粒子产生腔内。

13、一种极化微晶协同超声产生活性粒子的方法，包括：

14、在安装有超声波发生装置和极化微晶负载结构的箱体中加入水，使水填充满箱体的活性粒子产生腔，启动超声波发生装置。

15、所述超声波发生装置的功率为100-200w，频率为50-90khz。

16、上述的极化微晶协同超声产生活性粒子的装置在空气雾化杀菌和/或溶液杀菌消毒中的应用。

17、所述装置作为净化加湿器的水箱在溶液杀菌消毒中的应用，以及结合风机将装置中的雾化水溶液吹入空气中以实现空气雾化杀菌的应用。

18、上述的极化微晶协同超声产生活性粒子的装置在农残和/或细菌去除中的应用。

19、本发明技术方案，具有如下优点：

20、1.本发明提供的一种极化微晶协同超声产生活性粒子的装置，包括容纳装置，由箱体和设置在箱体内的活性粒子产生腔组成；极化微晶负载结构，固定在活性粒子产生腔内；超声波发生装置，固定在活性粒子产生腔内；所述极化微晶负载结构包括负载结构主体，设置在负载结构主体表面的极化微晶层，所述极化微晶层的材质包括压电催化材料。本发明通过将压电催化材料固定在负载结构主体上，然后设置在活性粒子产生腔内，可以保证将水添加到活性粒子产生腔中后，水同时与压电催化材料和超声波发生装置接触，在启动超声波发生装置后，压电催化材料受到超声波的驱动发生极化，大量的极化位点在水溶液中产生羟基自由基(oh*)，oh*从极化点脱附后进入水溶液中扩散，进而达到产生活性粒子的目的；并且，除产生游离的oh*外，oh*还会在彼此间产生反应，生成h2o2，提高溶液本身氧化除菌的效果，进而有效适用于空气雾化杀菌和/或溶液杀菌消毒，以及物体表面的农残和/或细菌去除。另外，由于压电催化材料固定在负载结构主体上，因此无需进行废液分离操作也可实现压电催化材料的重复利用。

21、2.本发明提供的一种极化微晶协同超声产生活性粒子的装置，由于压电催化材料固定在容纳装置的特定位置，而并非弥散在溶液中，因此，其与超声波的接触降低，其结合并不利于活性粒子的产生；因此，本发明中的压电催化材料优选包括nanbo3或/和其掺杂物，该材质活性位点多且压电催化效应更强，将其固定在容纳装置的特定位置也能具有较多的活性粒子产生，保证氧化及杀菌效果；并且其居里温度高，温度和时间稳定性较好，因此可以在保证催化效果的同时，还能提高重复利用次数。

22、3.本发明提供了极化微晶协同超声产生活性粒子的装置在空气雾化杀菌、溶液杀菌消毒、物体表面农残去除和/或物体表面细菌去除中的应用。其中，在溶液杀菌消毒中，该装置可以作为净化加湿器的水箱，避免其滋生细菌造成肺部感染的问题。在空气雾化杀菌中，该装置可以结合风机将超声波雾化的水溶液吹入空气中以实现空气雾化杀菌，达到洁净空气的目的。在物体表面农残去除中，将待去除农残的物体放置在活性粒子产生腔内，物体首先受到超声波的扰动，表面残留的有害农残会扩散至水溶液中，初步实现农残去除；同时，极化微晶受到超声波作用产生oh*活性粒子，在过程中不仅会将上述已溶解到水中的农残氧化分解，而且也能扩散至物体表面对残留农残进行直接去除，进一步完成深度去除农残。在物体表面细菌去除中，该装置中的极化微晶受到超声波作用产生oh*活性粒子，该oh*活性粒子在彼此间产生反应，生成h2o2，进而达到氧化杀菌的目的。

技术特征：

1.一种极化微晶协同超声产生活性粒子的装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压电催化材料包括nanbo3或/和其掺杂物；

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述压电催化材料采用nanbo3或/和其掺杂物负载在氧化硅介孔材料中构成。

4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述极化微晶层设置在负载结构主体上靠近超声波发生装置(3)一侧；

5.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述极化微晶负载结构(2)可拆卸固定在活性粒子产生腔内。

6.一种极化微晶协同超声产生活性粒子的方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述超声波发生装置(3)的功率为100-200w，频率为50-90khz。

8.权利要求1-5任一项所述的极化微晶协同超声产生活性粒子的装置在空气雾化杀菌和/或溶液杀菌消毒中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述装置作为净化加湿器的水箱在溶液杀菌消毒中的应用，以及结合风机将装置中的雾化水溶液吹入空气中以实现空气雾化杀菌的应用。

10.权利要求1-5任一项所述的极化微晶协同超声产生活性粒子的装置在农残和/或细菌去除中的应用。

技术总结本发明公开了极化微晶协同超声产生活性粒子的装置与方法及其应用，其中一种极化微晶协同超声产生活性粒子的装置，包括容纳装置，由箱体和设置在箱体内的活性粒子产生腔组成；极化微晶负载结构，固定在活性粒子产生腔内；超声波发生装置，固定在活性粒子产生腔内；所述极化微晶负载结构包括负载结构主体，设置在负载结构主体表面的极化微晶层，所述极化微晶层的材质包括压电催化材料。本发明能够达到产生活性粒子的目的，实现氧化除菌的效果，同时，无需进行废液分离操作也可实现压电催化材料的重复利用。技术研发人员：李泽民,张述文,聂李慧,封宗瑜,罗汉兵受保护的技术使用者：珠海格力电器股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18