[發明專利]一種基于H2

在審

• 申請號: 202110675092.3
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113669834A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 李楠;喬羽婕
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F24F8/22
• 分類號: F24F8/22;F24F8/24;A61L9/14;A61L9/20;C01B15/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于H₂O₂原位合成的紫外線(UV)/H₂O₂室內空氣消毒技術。利用雙電極系統中，使用Pt電極做陽極，炭黑/石墨空氣呼吸電極做陰極通過電化學反應原位合成H₂O₂，將霧化H₂O₂與UV消毒結合，高效進行室內消毒。空氣中存在大量的細菌微生物，室外空氣中常見的微生物有產芽胞桿菌、產色素細菌及真菌孢子等，室內空氣中常見的病原菌有結核桿菌、溶血性球菌、白喉桿菌、百日咳桿菌等。但室內空氣中的微生物的數量比室外更多，尤其是在公共場所、醫院病房、門診等人口密集的地方，容易受到帶菌者和病人的污染。所以利用UV/H₂O₂結合消毒技術對室內空氣進行滅菌，提高消毒效果和效率,UV處理對空氣內細菌滅菌率為85％左右，在3min內仍有部分細菌存活，相比之下，UV/H₂O₂處理可以在3min內完全對空氣內細菌進行滅菌(100％)。同時，原位生成H₂O₂也是一種綠色清潔生產工藝。

(一)技術領域

本發明所涉及的領域是電化學合成領域，特別涉及一種紫外與H₂O₂結合用于室內空氣消毒的技術。

(二)背景技術

空氣中存在大量的細菌微生物，室外空氣中常見的微生物有產芽胞桿菌、產色素細菌及真菌孢子等，室內空氣中常見的病原菌有結核桿菌、溶血性球菌、白喉桿菌、百日咳桿菌等。但室內空氣中的微生物的數量比室外更多，尤其是在公共場所、醫院病房、門診等人口密集的地方，容易受到帶菌者和病人的污染。

紫外線(UV)/H₂O₂工藝是用于有機化合物降解和消毒的最廣泛使用的高級氧化工藝(AOP)。與Fenton、UV/過氧化二硫酸鹽、UV/H₂O₂/NaHCO₃等其他AOP相比，UV/H₂O₂工藝過程中羥基自由基(·OH)起主要作用導致微生物失活并且過程中未引入其他離子，消毒結束后沒有危害性物質殘留。霧化的 H₂O₂霧滴具有粒徑小，活化速度更快等優勢，可以在短時間內彌漫到空氣各個角落，有效殺滅空氣中的細菌或病毒，滿足大面積、短時效及全方位的消毒需求。同時霧化H₂O₂后，紫外對H₂O₂的透過率更高，使得H₂O₂的光分解加快，產生更多的具有較高活性的·OH，從而提升殺菌效果。

H₂O₂的原位合成是一種綠色高效的產生H₂O₂的方式，這種綠色方法避免傳統工藝合成H₂O₂問題，如蒽醌氧化(AO)工藝過程中能量輸入大、步驟復雜、產生的廢棄物多等問題，同時避免了在H₂O₂的運輸過程中由存儲和處理帶來的潛在的危害和額外成本。

碳基材料因其表面積大，電導率高，耐腐蝕性，總體豐度高和價格低廉等優點被廣泛用于催化材料。目前在電化學體系中，空氣呼吸陰極是一種十分有潛力的陰極形式。空氣呼吸陰極由浸沒于電解質溶液的催化層(CL)和暴露于空氣的疏水氣體擴散層(GDL)組成，空氣中的氧氣通過擴散層擴散進入催化層，并在陰極發生ORR反應原位產生H₂O₂。

(三)目的