一种减量化环保清洗装置的制作方法

1.本实用新型涉及清洗设备技术领域，特别是涉及一种减量化环保清洗装置。


背景技术：

2.传统的污垢清洗是用洗涤剂等表面活性剂解除污垢有机物粘附性，再利用大量水的物理冲刷力将混合污垢冲洗下来，总排放物为污垢 洗涤剂 水。然而这种传统清洗方法用水量和排放量都很大(如洗车时，每部车约消耗100-150l水，因含大量洗涤剂，产生的废水cod值很高)，按照正规服务环保要求，就需要建设废水达标排放预处理系统、中水循环再利用系统等，真正达到环保要求成本非常高，正是由于上述原因，使得清洗服务受到环保排放的制约，环保审批难，进而造成了清洗服务不足的现状。实际上目前多数废水还是未经处理直接排放到市政排水系统中，造成严重的水污染，因此亟需一种减量化环保的清洗装置。
3.目前有一些关于减量化环保洗车专利公开，致力于洗涤剂替代品开发，无水、微水洗车、负压洗车、洗车水回收装置等，如cn1438143a公开了一种超声波臭氧洗车方法及装置，以超声波臭氧活化水代替洗涤剂，但最后还是使用大量水冲洗传统方式。cn105838243a、cn118080346、cn207773107ua等公开了甜橙提取液、有机硅、巴西棕榈蜡等为主要成份的清洗液微水洗车液，cn218766143u公开了一种含药物高温水蒸气微水洗车用杀菌装置，cn218766142u、cn218766145u公开了一种用于微水洗车的除尘装置，cn2860956y公开了一种高压气泵微水环保洗车机，cn204279367u公开了一种带吸水罩的液动通水洗车洗刷器，cn202686313u、cn201433377y公开了洗车循环水回收装置。
4.上述专利，无论是替代洗涤剂的水冲洗还是用复杂组成洗涤液的微水清洗方式，其“物体表面污染物 洗涤物质 水的总和”最终都将对环境造成“污染增量”，即使有废水回收系统，其排放都需进一步处理，所清洗下来的含洗涤剂或替代品的污染物处理技术难度和成本都存在一定的问题。因此，应以“减量化”思维方式，使有机污染物降解减量，不使用额外洗涤剂、清洁剂等带来二次污染的物质，同时减少水的用量，从源头减少污染，而不是通过洗涤物质和水把污染物从车身转移到别处。
5.电解法以其工艺成熟、设备成本低、操作简单等特点，在环保领域有广泛的应用，主要集中于处理有机废水等方面。在现有公开的技术方案中，都是使有机废水进入电极室或是将电极浸泡到有机废水中进行电解，有机废水中的污染物与电极接触后易粘附在电极上而导致电极失活，对于不能浸泡在电解槽中的大型物件(如汽车、高层建筑玻璃幕墙等)的表面有机污染物直接降解清洁方式未见有应用报导和专利公开。
6.在汽车清洗领域，有用电解方法回收处理废水、增压和代替洗涤剂，如cn218187830u公开了一种可移动洗车装置，其用电解法对废水回收再利用。cn108263345a公开了一种增压洗车装置，是利用电解法生成的氢氧气体实现增压替代泵系统，因没有隔膜，阴阳极产物快速复合，不会产生高氧化活性物质，因此该系统只能增压，不能替代洗涤剂，仍为大量水冲洗方式。cn204037517u、cn110576833a公开了一种自动洗车机，用电解法产生碱性水替代洗涤剂，是利用碱与有机物质发生水解反应机理，最后还需要用大量水冲
洗。碱性水和有机污染物发生的是水解反应，此反应对直链烃类有效果，但汽车尾气污染物富含多环芳烃类(如苯并芘等)通常情况下很难发生水解反应，水解法难以降解去除该类污染物。
7.虽然目前有关于电解法在杀菌消毒方面的应用报导，其多采用nacl为电解质，电解时生成氯气，氯气再和水反应生成次氯酸进行消毒，所需的阳极氧化还原电位很低(1.36ev)，电解出的物质氧化活性也较低，只能使微生物失去活性，把微生物杀死，并不能彻底降解微生物尸体；
8.上述方法，都不是对有机污染物直接降解，无法实现减量化处理。而电解生成的高氧化活性物质能与有机污染物发生氧化反应，尤其对于降解多环芳烃类有机物非常有效，用于清洗物体表面污垢是最佳选择。“减量化环保清洗”实际上既要求减少水用量，也要求减少总排放或不排放，现有技术中并未能真正同时实现节水、减排效果，因此设计一种以电解生成的高氧化活性物质降解污垢的清洗装置对于环境保护具有重要的现实意义。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种减量化环保清洗装置，集贮水、电解、喷洒、除尘功能为一体，能够迅速有效降解物体表面污垢中的有机物，尤其是利于清除富含多环芳烃类污染物，其清洗过程不使用洗涤剂，不使用大量水冲洗，实现了有机污垢的减量化，已消毒杀菌的残余无机污垢用真空吸尘装置吸收后集中处置，减少了总排放，避免了污染环境，并能满足不同清洗需求。
10.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
11.一种减量化环保清洗装置，包括电解水机构、供电机构，所述电解水机构包括引出结构和用于电解出高氧化活性水的隔膜电解槽，所述隔膜电解槽包括阳极室和阴极室，所述阳极室内设有阳极，所述阴极室内设有阴极，所述阳极和阴极对应与供电机构电连接，所述引出结构一端伸入阳极室，引出结构另一端伸出阳极室。
12.清洗装置还包括贮液罐和/或除尘机构，所述贮液罐分别与阳极室、阴极室连通，所述除尘机构包括但不限于抹布或刮除器或真空吸尘器；当除尘机构为真空吸尘器时，除尘机构包括集尘仓、与集尘仓连通的吸尘管及用于将污垢吸入集尘仓的真空泵，除尘机构与供电机构电连接。
13.所述引出结构为导管，所述导管通过出水阀连接或不连接有雾化用喷头。
14.所述隔膜电解槽还包括槽体和隔膜，所述隔膜将槽体分隔成相互独立的密闭阳极室和密闭阴极室，所述引出结构一端贴近阳极。
15.所述阳极室设有阴极室泄压阀，所述阴极室设有阳极室泄压阀。
16.所述阳极为具有良好稳定性、导电性以及高析氧过电位的电极，所述阴极为具有低析氢电位且不被腐蚀的电极。
17.所述阴极室和阳极室内分别注有含电解质水溶液或纯水，当阴极室和阳极室内注有含电解质水溶液时，所述隔膜包括但不限于离子膜或质子交换膜，当阴极室和阳极室内注有纯水时，所述隔膜为固体聚合物电解质膜。
18.所述供电机构为可外接电源的电压电流转换模块，所述电压电流转换模块与隔膜电解槽电连接；当除尘机构为真空吸尘器时，所述电压电流转换模块还与除尘机构电连接。
19.所述供电机构为蓄电池和可外接电源的电压电流转换模块，所述电压电流转换模块与隔膜电解槽电连接；当电压电流转换模块外接电源时，电压电流转换模块为蓄电池充电；当电压电流转换模块未外接电源时，蓄电池为电压电流转换模块供电。
20.当除尘机构为真空吸尘器时，所述电压电流转换模块还与除尘机构电连接。
21.本实用新型的有益效果是：该清洗装置集贮水、电解、喷洒、除尘功能为一体，能够迅速有效降解物体(汽车车身)表面污垢中的有机物，尤其是对于清除汽车尾气产生的富含多环芳烃类污染物效果明显，且清洗过程不使用洗涤剂，不使用大量水冲洗，实现了有机污垢的减量化，已消毒杀菌的残余无机污垢除尘机构集中处置，减少了总排放，真正做到了节水-减排的减量化环保清洗，避免了污染环境，适用于不同的清洗需求(如家用洗车，洗车店、加油站洗车使用)。
附图说明
22.图1为本实用新型的清洗装置的一种结构示意图；
23.图2为本实用新型清洗装置的另一种结构示意图。
24.图中：进液口1、贮液罐2、阴极室连接管3、第一阀门4、阴极室泄压阀5、槽体6、阴极室7、阴极8、隔膜9、阳极10、阳极室11、阳极室连接管12、第二阀门13、阳极室泄压阀14、引出结构15、出水阀16、喷头17、真空泵18、集尘仓19、吸尘管20、隔膜电解槽21、电压电流转换模块22、蓄电池23。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步描述：
26.如图1-2所示，一种减量化环保清洗装置，包括电解水机构、供电机构，所述电解水机构包括引出结构15和用于电解出高氧化活性水的隔膜电解槽21，所述隔膜电解槽21包括阳极室11和阴极室7，所述阳极室11内设有阳极10，所述阴极室7内设有阴极8，所述阳极10和阴极8对应与供电机构电连接，所述引出结构15一端伸入阳极室11，引出结构15另一端伸出阳极室11。引出结构15用于将高氧化活性水导出并喷洒至粘附有污垢的物体表面。高氧化活性水富含羟基自由基等氧化活性物质，微量高氧化活性水就能与有机污染物发生氧化分解反应，反应速率快且不会产生二次污染，同时可杀灭污垢中的微生物并进一步降解，在碳氢化合物降解为水和二氧化碳后，有机污垢减量化，污垢失去粘性而降低附着力，进而能够轻易擦除或真空吸收清楚。
27.所述隔膜电解槽21还包括槽体6和隔膜9，所述隔膜9将槽体6分隔成相互独立的密闭阳极室11和密闭阴极室7，所述引出结构15一端贴近阳极10，可以将阳极室11内新生成的氧化活性程度最高的电解水导出，保证最佳的有机污染物降解效果。
28.所述阳极室11设有阴极室泄压阀5，所述阴极室7设有阳极室泄压阀14。
29.所述阳极10为具有良好稳定性、导电性以及高析氧过电位的电极，其析氧电位》2.07ev；所述阴极8为具有低析氢电位且不被腐蚀的电极。阳极10材料包括但不限于如pt、au、ru、ti、pb、sn、fe、gu、ni、c的元素单质或其氧化物或相互掺杂、涂覆的复合材料；上述元素单质的阳极，具有极高的电催化活性，可使水在电极表面直接分解为羟基自由基等氧化性很强的中间体，氧化降解有机污染物；上述元素氧化物或相互掺杂、涂覆复合材料的阳
极，表面具有较高的能量，与水接触时发生表面羟基化作用，在电流作用下，吸附在电极表面的水分子失去电子，生成含氧自由基及羟基自由基，与有机物反生氧化反应。阳极材料是电解水过程中的核心内容之一，直接决定了有机物降解效率、电极使用寿命和电能耗，所以阳极材料必须具备良好稳定性、导电性以及高析氧电位，而且析氧电位越高，在同等条件下电解产生的活性物质具有更快的电子转移速率，产生的自由基越快速，有机物的降解效果越明显。阴极8包括但不限于如pt、c、镀pt金属、ni、不锈钢或空气电极。低析氢电极催化活性很高，其金属原子的电子层结构中存在未成对的d电子和未充满的d轨道，可以吸附氢成键，增加析氢速率。高氧化还原电位的阳极10与低析氢电位的阴极8间存在协同催化作用，促进电解进行的同时降低电解能耗。
30.所述阴极室7和阳极室11内分别注有含电解质水溶液或纯水，含电解质水溶液包括自来水、矿泉水、含氧化合物水溶液等；当阴极室7和阳极室11内注有含电解质水溶液时，所述隔膜9包括但不限于离子膜或质子交换膜，当阴极室7和阳极室11内注有纯水时，所述隔膜9为固体聚合物电解质膜。隔膜9能使电解产物发生有效分离，使隔膜电解槽长期稳定地保持较高的电流效率，降低直流电耗，并延长隔膜电解槽的使用寿命。质子交换膜具有离子的导电电阻小，能够缩短阴阳极距离，减少两极物质的互串，使电解效率大大提升。
31.所述引出结构15为导管，所述导管通过出水阀16连接或不连接有雾化用喷头17。喷头17喷雾喷洒方式与导管直接喷洒方式相比，可以增加高氧化活性水与有机污染物的有效接触，更好地减少电解水的消耗。
32.所述电解水机构还包括分别与阳极室11、阴极室7连通的贮液罐2。贮液罐2上设有进水口1，贮液罐2用于及时为隔膜电解槽21提供含电解质水溶液或纯水。所述阴极室7通过阴极室连接管3与贮液罐2连接，所述阳极室11通过阳极室连接管12与贮液罐2连接，所述阴极室连接管3上设有第一阀门4，通过第一阀门4控制向阴极室7内加注含电解质水溶液或纯水，所述阳极室连接管12上设有第二阀门13，通过第二阀门13控制向阳极室11内加注含电解质水溶液或纯水。
33.清洗装置还包括贮液罐2和/或除尘机构，所述贮液罐2分别与阳极室11、阴极室7连通，所述除尘机构包括但不限于抹布或刮除器或真空吸尘器；当除尘机构为真空吸尘器时，除尘机构包括集尘仓19、与集尘仓19连通的吸尘管20及用于将污垢吸入集尘仓19的真空泵18，除尘机构与供电机构电连接。
34.所述供电机构为可外接电源的电压电流转换模块22，外接电源为220v交流电源、汽车点烟口电源或其他电源，所述电压电流转换模块22与隔膜电解槽21电连接；当除尘机构为真空吸尘器时，所述电压电流转换模块22还与除尘机构电连接。具体的，当供电机构为电压电流转换模块22且除尘机构为抹布或刮除器时，外接电源通过电压电流转换模块22转换后供电给隔膜电解槽21；当供电机构为电压电流转换模块22且除尘机构为真空吸尘器时，外接电源通过电压电流转换模块22转换后供电给隔膜电解槽21和真空吸尘器。
35.所述供电机构为蓄电池23和可外接电源的电压电流转换模块22，所述电压电流转换模块22与隔膜电解槽21电连接；当电压电流转换模块22外接电源时，电压电流转换模块22为蓄电池23充电；当电压电流转换模块22未外接电源时，蓄电池23为电压电流转换模块22供电。当除尘机构为真空吸尘器时，所述电压电流转换模块22还与除尘机构电连接。具体的，在供电机构为蓄电池23和电压电流转换模块22的前提下，当电压电流转换模块22外接
电源且除尘装置为抹布或刮除器时，外接电源通过电压电流转换模块22转换后供电给隔膜电解槽21，外接电源通过电压电流转换模块22给蓄电池23充电；当电压电流转换模块22外接电源且除尘装置为真空吸尘器时，外接电源通过电压电流转换模块22转换后供电给隔膜电解槽21和除尘装置，外接电源通过电压电流转换模块22给蓄电池23充电；当电压电流转换模块22未外接电源且除尘装置为抹布或刮除器时，蓄电池23通过电压电流转换模块22转换后供电给隔膜电解槽21；当电压电流转换模块22未外接电源且除尘装置为真空吸尘器时，蓄电池23通过电压电流转换模块22转换后供电给隔膜电解槽21和蓄电池23。
36.根据上述描述，清洗装置具有多种组合结构，如电解水机构与供电机构的组合，电解水机构与供电机构、贮液罐2的组合，电解水机构与供电机构、除尘机构的组合，电解水机构与供电机构、贮液罐2、除尘机构的组合，优选清洗装置包括具有喷头17和贮液罐2的电解水机构、供电机构及真空吸尘器，喷头17与真空吸尘器同时使用，实现边喷雾降解污垢边吸收除尘，提高清洗效率。
37.根据清洗装置体型的大小，本实用新型构成手持式清洗装置和移动式清洗装置，移动式清洗装置体型较大，电解水机构、供电机构和除尘机构一并安装设置在可移动机构(如推车)上的装置，更适用于洗车店、加油站等服务场所使用，能满足车身不同部位的清洗需求；手持式清洗装置体型、重量较小，更适用于家庭、个人清洗车辆使用。
38.本实用新型清洗装置工作时，将含电解质水溶液或纯水分别注入阴极室7和阳极室11，并形成两个密闭的电极室，开启电解水机构，使水发生电化学反应，阳极10表面附近生成富含羟基自由基等氧化活性物质的电解水；随着槽体6内压力升高，高氧化活性水被压入引出结构15中而被导出喷洒至待清洁物体表面，之后采用除尘机构清除残余污物。当引出结构15为导管，导管连接喷头17时，电解水经喷头17雾化喷出，并浸润至待清洁物体表面形成水雾薄膜，迅速降解污垢中的有机物。在电解过程中槽体6内压力超出额定值时，可通过阴极室泄压阀5和阳极室泄压阀14进行泄压。当阴极室7和阳极室11内液体不足时，通过贮液罐2及时补充含电解质水溶液或纯水。
39.以具有喷头17和贮液罐2的电解水机构、供电机构、贮液罐2、真空吸尘器构建手持式清洗装置(阴极室7和阳极室11内注入普通自来水，阴极室7和阳极室11的容积各为200毫升，以ti基pbo2为阳极10，不锈钢为阴极8，质子交换膜为隔膜9，控制电解电压为3v直流电，电流5a，电流密度约0.125a/cm2，喷洒密度约为0.02ml/cm2)。经使用测定，清洗一部家用小汽车仅耗水480毫升。
40.以具有喷头17和贮液罐2的电解水机构、供电机构、贮液罐2、真空吸尘器构建手持式清洗装置(阴极室7和阳极室11内注入纯水，阴极室7和阳极室11的容积各为180毫升，采用固体聚合物电解质膜为隔膜9，以钛基涂层电极为阳极10、空气电极为阴极8，控制电解电压为5v直流电，电流10a，喷洒密度约为0.5ml/cm2)。经使用测定，清洗一部家用小汽车仅耗水472毫升。
41.以具有喷头17和贮液罐2的电解水机构、供电机构、贮液罐2、工业用真空吸尘器构建移动式清洗装置(阴极室7和阳极室11内注入含电解质水溶液，阴极室7和阳极室11的容积各为500毫升，以ti基pbo2为阳极10，不锈钢为阴极8，质子交换膜为隔膜9；控制电解电压为5v直流电，电流10a，喷洒密度约为0.02ml/cm)。经使用测定，清洗一部家用小汽车仅耗水500毫升。
42.以具有喷头17和贮液罐2的电解水机构、供电机构、贮液罐2、工业用真空吸尘器构建移动式清洗装置(阴极室7和阳极室11内注入纯水，阴极室7和阳极室11的容积各为600毫升，采用固体聚合物电解质膜为隔膜9，以ti/sno2sbo3cuo为阳极10、ni为阴极8，控制电解电压为5v直流电，电流10a，喷洒密度约为0.1ml/cm)。经使用测定，清洗一部家用小汽车仅耗水510毫升。
43.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。