[发明专利]一种纳米线修饰的三维电极电穿孔消毒装置、方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于水处理与消毒技术领域，具体涉及一种纳米线修饰的三维电极 电穿孔消毒装置及其方法和应用。

背景技术

在水处理领域，氯消毒是广泛应用的消毒技术。但是在氯消毒的过程中， 投加的氯分子会与水中的有机物反应，产生致癌消毒副产物，影响人类健康。 同时，氯消毒技术还存在水力停留时间长，占地面积大等不足。紫外消毒技术 则受限于微生物经紫外消毒后复活这一特性，而难以进一步推广应用。

利用纳米线结构产生的强电场，可对微生物进行快速电穿孔消毒，同时可 大幅降低外接电压。采用三维电极可增加微生物进入强电场的概率，提升消毒 效率。研究纳米线修饰的三维电极电穿孔消毒方法及其装置对于解决已有消毒 技术存在难题，保障用水安全，减少处理时间、占地面积，提升能源利用效率 具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种纳米线修饰的三维电极电穿孔消毒装置及其 方法和应用。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种纳米线修饰的三维电极电穿孔消毒装置，所述装置由两个纳米线修饰 的三维电极、两个绝缘槽、两根导线、塑料网3和电源构成；两个纳米线修饰 的三维电极分别为第一纳米线修饰的三维电极1和第二纳米线修饰的三维电极 2，两个绝缘槽分别为第一绝缘槽4和第二绝缘槽5，两根导线分别为第一导线 6和第二导线7；

将第一纳米线修饰的三维电极1固定于第一绝缘槽4中，将第二纳米线修 饰的三维电极2固定于第二绝缘槽5中，保证两个纳米线修饰的三维电极的间 距大于5mm以防止接触短路，，并在两个纳米线修饰的三维电极中间放置一层 塑料网3保障安全；第一纳米线修饰的三维电极1通过第一导线6连接电源的 正极，第二纳米线修饰的三维电极2通过第二导线7连接电源的负极。

所述纳米线修饰的三维电极中，纳米线垂直生长于三维电极的内孔表面。

所述三维电极的材料为多孔泡沫金属、多孔陶瓷或多孔海绵；所述多孔泡 沫金属为多孔泡沫铜或多孔泡沫镍。

所述纳米线的单根长度为1-30μm，直径小于50nm，通电后可将电场强度 放大至10⁷Vm^-1。

接通电源后，负载于三维电极上的纳米线能形成强电场，当待处理水通过 纳米线修饰的三维电极时，所形成的强电场使微生物细胞表面形成电穿孔，导 致微生物死亡，进行消毒。

所述纳米线修饰的三维电极通电的外接电压为1-2V。

所述装置在小型水和大型水消毒处理中的应用。

所述小型水为自来水、饮水机用桶装水、农村偏远地区居民用水、灾区居 民生活用水或远洋船舶生活饮用水；所述大型水为一般城市污水处理厂的二级 出水、市政给水管网水或含高浓度微生物的工业废水。

所述装置用作水龙头的过滤器，进行自来水的消毒。

将所述装置放置于饮水机的出水口处，使桶装水通过纳米线修饰的三维电 极，进行桶装水的消毒。

将所述装置放置于给水管网中，使管网水通过纳米线修饰的三维电极，进 行给水管网水的消毒。

本发明的有益效果为：所述消毒方法可利用低电压操作，高效灭活水中的 微生物，同时低电压操作过程，无溶液的电解反应、无氯气生成，可保障出水 安全，实现高效、节能、快速、安全消毒；纳米线放大形成的强电场使微生物 的细胞膜结构发生破坏，在随后的储存过程中不会发生复活现象，进一步保障 了用水安全，可广泛用于水处理与消毒技术领域。

附图说明

图1为一种纳米线修饰的三维电极电穿孔消毒装置图；其中，1-第一纳米线 修饰的三维电极，2-第二纳米线修饰的三维电极，3-塑料网，4-第一绝缘槽，5- 第二绝缘槽，6-第一导线，7-第二导线。

图2为采用所述的纳米线修饰的三维电极电穿孔消毒装置的消毒效果图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。

实施例1：