一种杀菌元件、热水器及泡沫电极制备方法技术

本发明专利技术公开了一种杀菌元件、热水器及泡沫电极制备方法，杀菌元件包括两个平行且间隔布设的泡沫电极，每个泡沫电极均包括具有透水性的导电高分子泡沫材料以及由一维贵金属纳米材料在泡沫材料表面形成的分立芒刺；其中一个泡沫电极与电源正极连接，另一个泡沫电极与电源负极连接，通电后，两个泡沫电极之间形成电场。本发明专利技术的杀菌元件杀灭有害微生物，具有高效、节能、操作安全、结构简单、成本低等特点。本发明专利技术的泡沫电极制备方法，制作工艺十分简单，降低了制作成本。将上述杀菌元件应用在热水器中，实现了水体中有害微生物的杀灭功能，杀菌效率高，保障了用水安全和身体健康，节能降耗、成本较低、使用安全、操作便利，提高了用户的生活品质。

Bactericidal element, water heater and foam electrode preparation method

The invention discloses a sterilization element, water heater and foam electrode preparation method, foam electrode sterilization element comprises two parallel and spaced arrangement, each electrode comprises conductive foam polymer foam material with permeable and one-dimensional nanomaterials of precious metals in the formation of foam on the surface of the separation bubble prick one; a foam electrode connected with the power anode, another electrode connected with negative electrode of power source, power, electric field is formed between the two electrode. The bactericidal element of the invention kills harmful microorganisms and has the characteristics of high efficiency, energy saving, safe operation, simple structure and low cost. The preparation method of the foam electrode of the invention is very simple, and the production cost is reduced. The sterilization device application in the water heater, the function of killing harmful microorganisms in water, high sterilization efficiency, ensuring water safety and health, energy saving, low cost, safe use, convenient operation, improve the quality of life of the user.

【技术实现步骤摘要】
一种杀菌元件、热水器及泡沫电极制备方法
本专利技术属于杀菌
，具体地说，是涉及一种杀菌元件、采用所述杀菌元件设计的热水器以及杀菌元件中泡沫电极的制备方法。
技术介绍
随着生活水平的提高，越来越多的人更加关注水质的健康问题。目前的水体灭菌技术主要有以下几种方式。最常用和廉价的水体灭菌技术是氯气消毒法，但该技术会在水体中形成次氯酸等有害化学副产物。利用滤膜和紫外线过滤、杀菌的技术，其价格较为昂贵，应用范围受限。高温（约121℃）灭菌法可杀灭水体中的绝大多数有害微生物，但耗能巨大。利用强电场也可以杀灭水中的细菌等有害微生物，现有技术中，通常将两个金属网分别连接电源的正负极，作为电场的阳极和阴极，通电后，两个金属网之间产生强电场。但该方法存在明显缺陷：一是所需电源电压较高，存在操作方面的安全隐患；二是金属网与电源正极直接连接，会发生严重的阳极溶解现象，溶解的金属阳离子会进入水体环境，对人体健康造成严重影响。
技术实现思路
本专利技术提供了一种杀菌元件，所需电压较低、耗能少、成本低、安全无害、杀菌效率高。为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种杀菌元件，包括两个平行且间隔布设的泡沫电极，每个泡沫电极均包括具有透水性的导电高分子泡沫材料以及由一维贵金属纳米材料在泡沫材料表面形成的分立芒刺；其中一个泡沫电极与电源正极连接，另一个泡沫电极与电源负极连接，通电后，两个泡沫电极之间形成电场。进一步的，所述泡沫材料为具有耐水性的、孔径大于50mm的聚吡咯/聚氨酯导电复合泡沫，所述一维贵金属纳米材料为一维银纳米材料。又进一步的，两个泡沫电极之间的间隔为5mm-15mm。基于上述杀菌元件，本专利技术还提出了一种采用所述杀菌元件的热水器，包括主机、热水管、冷水管、混水阀、喷头、进水管，主机的出水口连接热水管的进水口，热水管的出水口连接混水阀的一个进水口，混水阀的另一个进水口连接冷水管的一个出水口，冷水管的另一个出水口连接进水管的进水口，进水管的出水口连接主机的进水口，混水阀的出水口连接所述喷头，在所述混水阀的出水口处安装有所述的杀菌元件；所述杀菌元件包括两个平行且间隔布设的泡沫电极，每个泡沫电极均包括具有透水性的导电高分子泡沫材料以及由一维贵金属纳米材料在泡沫材料表面形成的分立芒刺；其中一个泡沫电极与电源正极连接，另一个泡沫电极与电源负极连接，通电后，两个泡沫电极之间形成电场。进一步的，所述热水器还包括两个固定结构，每个固定结构均包括安装部和连接管；在所述安装部的上端面上开设有用于安装杀菌元件的泡沫电极的电极安装槽，且所述电极安装槽的深度大于所述泡沫电极的厚度；在所述安装部的下端面上安装有所述连接管，所述连接管与所述电极安装槽连通；杀菌元件的其中一个泡沫电极安装在其中一个固定结构的电极安装槽中，杀菌元件的另一个泡沫电极安装在另一个固定结构的电极安装槽中；两个固定结构的上端面贴合并固定在一起；其中一个固定结构的连接管与所述混水阀的出水口连通，另一个固定结构的连接管与所述喷头连通；通电后，两个泡沫电极形成的电场平行于水流方向。进一步的，所述泡沫电极为圆形，所述连接管的中轴线穿过与所述泡沫电极的圆心，且所述连接管的内径小于等于所述泡沫电极的直径。又进一步的，两个固定结构的上端面通过螺钉固定连接。再进一步的，在所述固定结构的连接管上布设有外螺纹。一种上述泡沫电极的制备方法，包括下述步骤：（1）将硝酸银和十二烷基磺酸钠溶于去离子水中，形成溶液，所述溶液中硝酸银的浓度为4mmol/L、十二烷基磺酸钠的浓度为20mmol/L；（2）将孔径大于50mm的聚吡咯/聚氨酯导电复合泡沫浸于上述溶液中，超声处理；（3）取10mmol/L的柠檬酸三钠水溶液80-120mL加入到1L的上述溶液中，保温；（4）取出上述的聚吡咯/聚氨酯导电复合泡沫，用去离子水洗涤直至洗涤废水变为无色，干燥、切割，制成泡沫电极。进一步的，在步骤（2）中，超声处理的时间为20-30分钟；在步骤（3）具体包括：在800-1200转/分钟的磁力搅拌下，取10mmol/L的柠檬酸三钠水溶液80-120mL加入到1L的上述溶液中，于80-100℃温度条件下保温1-2小时；在步骤（4）中，干燥是在60℃的真空条件下进行的。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：本专利技术的杀菌元件集成了电穿孔灭菌、热杀菌、化学氧化灭菌原理，杀灭有害微生物，具有高效、节能、操作安全、结构简单等显著特点；且由于泡沫材料和一维贵金属纳米材料成本较低，降低了泡沫电极的成本，从而降低了杀菌元件的成本。本专利技术的泡沫电极制备方法，制作工艺十分简单，降低了制作成本。将上述杀菌元件应用在热水器中，在不影响热水器原有功能的基础上实现水体中有害微生物的杀灭功能，杀菌效率高，保障了用水安全和身体健康，节能降耗、成本较低、使用安全、操作便利，提高了用户的生活品质。结合附图阅读本专利技术实施方式的详细描述后，本专利技术的其他特点和优点将变得更加清楚。附图说明图1是本专利技术所提出的灭菌元件的原理示意图；图2是图1中杀菌元件的部分结构示意图；图3是图2中泡沫电极的微观结构示意图；图4是本专利技术所提出的热水器的一个实施例的结构示意图；图5是本专利技术所提出的热水器的固定结构的结构示意图；图6是图5的仰视图；图7是图6中安装有泡沫电极的示意图；图8是图5中的固定结构的安装示意图。附图标记：1、泡沫电极；1-1、泡沫材料；1-2、芒刺；2、电场；3、热水器；4、主机；5、热水管；6、冷水管；7、混水阀；8、喷头；9、进水管；10、安全阀；11、固定结构；12、安装部；12-1、安装孔；12-2、电极安装槽；13、连接管；14、螺钉。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细地说明。实施例一、本实施例的杀菌元件主要包括两个泡沫电极1，两个泡沫电极1平行且间隔布设，每个泡沫电极1均包括具有透水性的导电高分子泡沫材料1-1和由一维贵金属纳米材料在泡沫材料1-1表面形成的分立芒刺1-2，其中一个泡沫电极1与电源正极连接，作为阳极，另一个泡沫电极1与电源负极连接，作为阴极，参见图1至图3所示。在本实施例中，两个泡沫电极1之间的间隔为5mm-15mm，以保证两个泡沫电极形成的电场长度足够，从而保证灭菌效果。通电后，两个平行的泡沫电极1之间形成电场2，水体依次穿过其中一个泡沫电极、电场、另一个泡沫电极，水体流动方向与电场方向平行，即水体流动方向与电场方向相同或相反，图1中的箭头方向即为水体流动方向。在本实施例中，泡沫材料选用具有耐水性的、孔径大于50mm的材料。作为本实施例的一种优选设计方案，泡沫材料优选为具有耐水性的、孔径大于50mm的聚吡咯/聚氨酯导电复合泡沫，一维贵金属纳米材料优选为一维银纳米材料。泡沫电极1的形状可根据实际需要进行设计，如设计为圆形、方形等。电穿孔灭菌是应用强电场直接灭菌，由于强电场的作用使得细菌细胞膜的磷脂双分子层及蛋白质失稳，因此细胞透过性和导电性发生较大变化，小分子的物质能够自由透过细胞膜进入细胞内，从而引起细胞膜的膨胀破裂，如果细胞膜破坏严重则会导致细菌等微生物的立即死亡。电穿孔技术可杀灭水体中的细菌、原生动物和病毒，且不会产生有害的化学副产物。电穿孔技术简便易用，水体中微生物的去除率可达到99.9%，但本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种杀菌元件，其特征在于：包括两个平行且间隔布设的泡沫电极，每个泡沫电极均包括具有透水性的导电高分子泡沫材料以及由一维贵金属纳米材料在泡沫材料表面形成的分立芒刺；其中一个泡沫电极与电源正极连接，另一个泡沫电极与电源负极连接，通电后，两个泡沫电极之间形成电场。

【技术特征摘要】
1.一种杀菌元件，其特征在于：包括两个平行且间隔布设的泡沫电极，每个泡沫电极均包括具有透水性的导电高分子泡沫材料以及由一维贵金属纳米材料在泡沫材料表面形成的分立芒刺；其中一个泡沫电极与电源正极连接，另一个泡沫电极与电源负极连接，通电后，两个泡沫电极之间形成电场。2.根据权利要求1所述的杀菌元件，其特征在于：所述泡沫材料为具有耐水性的、孔径大于50mm的聚吡咯/聚氨酯导电复合泡沫，所述一维贵金属纳米材料为一维银纳米材料。3.根据权利要求1所述的杀菌元件，其特征在于：两个泡沫电极之间的间隔为5mm-15mm。4.一种热水器，包括主机、热水管、冷水管、混水阀、喷头、进水管，主机的出水口连接热水管的进水口，热水管的出水口连接混水阀的一个进水口，混水阀的另一个进水口连接冷水管的一个出水口，冷水管的另一个出水口连接进水管的进水口，进水管的出水口连接主机的进水口，混水阀的出水口连接所述喷头，其特征在于：在所述混水阀的出水口处安装有如权利要求1至3中任一项所述的杀菌元件。5.根据权利要求4所述的热水器，其特征在于：还包括两个固定结构，每个固定结构均包括安装部和连接管；在所述安装部的上端面上开设有用于安装杀菌元件的泡沫电极的电极安装槽，且所述电极安装槽的深度大于所述泡沫电极的厚度；在所述安装部的下端面上安装有所述连接管，所述连接管与所述电极安装槽连通；杀菌元件的其中一个泡沫电极安装在其中一个固定结构的电极安装槽中，杀菌元件的另一个泡沫电极安装在另一个固定结构的电极安装槽中；两个...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朝红，刘振宇，杜宝亮，叶晓波，朱鹏，
申请(专利权)人：青岛海尔智能技术研发有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37