张业涌，谢庚，苏馈足，徐智，李云翔

（合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽 合肥 230009）

0 引言

地漏，是连接排水管道与室内环境的重要接口。作为建筑排水系统中的关键部件，地漏在防止上下排水管道中的臭气和害虫进入室内、保护住宅空气质量、防止细菌疾病传播、保障健康家居生活等重要环节起到了不可忽略的作用。随着2020年新型冠状病毒在全世界范围内的蔓延与爆发，空气净化、地漏安全等居家防疫问题更是成为了民众关注的热点。尤其是在经历了2003年香港淘大花园321宗SARS感染病例事件后，我们更加意识到居家环境安全和地漏排水系统的密切联系，研发出高效率严标准的杀菌地漏、完善产品技术体系、带动行业转型升级更是成为了给排水工程人员必须攻克的难关。

本文以近20年我国杀菌地漏的授权专利为基础，采用定量统计、定性分析、技术评价等方法研究了我国杀菌地漏的发展现状，提出了现有技术和产品的应用缺陷，并从技术创新的视角对我国杀菌地漏产品的发展趋势进行了展望。

1 地漏杀菌技术的专利分析

专利分析基于对现有专利信息的深入挖掘，有利于对行业和技术发展趋势的全面了解，对技术核心和技术演变的准确把握以及对技术空白的及时发现并制定详细的研发战略。

1.1 专利检索情况

本研究检索时间为2021年3月1日，检索数据来源为中国国家知识产权局专利检索与分析数据库，共检索到22件“杀菌地漏”相关专利申请，经过人工去噪和整理后，共有19件有效专利可用于后续分析。其中，实用新型专利共15件，公开发明专利共4件，分别占杀菌地漏专利申请总量的78.9%和21.1%。

1.2 专利申请数量分析

从专利申请量年度分布图可知，我国杀菌地漏及相关技术的专利申请量呈逐年上升的趋势，2017年及2020年是申请量最多的年度，2018年及2019年虽有所回落，但总体仍保持有强势的上升劲头。从技术生命周期的角度来看，我国地漏杀菌技术尚处在缓慢发展时期，核心和关键技术仍不突出，相信随着各类新型材料、化工能源、信息互联等技术的问世和利好政策的出台，我国杀菌地漏技术也会迎来长足发展的新篇章。

1.3 专利申请区域分析

从专利申请区域分布图可知，我国地漏杀菌技术的专利申请区域主要位于长三角、珠三角等经济发达的沿海地区以及川渝等发展迅速的新兴战略圈群。一方面，这些省市经济实力强大、创业体系完善、科技发展蓬勃，拥有优良的市场环境和显著的区位优势；另一方面，社会、经济与文化的发达也推动了生活品质的高发展，民众的安全防范意识普遍较高，这都为高科技杀菌地漏的研发推广创造了良好的市场环境。

图1 我国杀菌地漏专利的申请量年度分布

图2 我国杀菌地漏专利的申请区域分布

1.4 专利申请人分析

从专利申请人分布图可知，我国参与地漏杀菌技术研发申请的机构多达14所，其中开平市新明光五金制品公司、广东菜丁网络科技公司、成都川行科技塑业公司等三所企业为地漏杀菌技术研发的领跑者。此外，我国杀菌地漏专利的创新主体主要为企业集团，一方面更易于技术成果的商业化运作，完善我国地漏产业的技术体系；另一方面也更利于提升地漏产业的智慧化程度及“智造”水平。

图3 杀菌地漏专利的申请人分布

1.5 专利申请技术分析

从专利功效矩阵气泡图可以看出，我国地漏杀菌消毒技术主要集中在紫外线杀菌灯管、化学杀菌剂以及纳米银杀菌材料的研发上，其中紫外线杀菌技术的应用最为广泛，占全部已有杀菌地漏专利申请的47.4%。金属铜因为其安全的杀菌原理、简单的制作工艺以及低廉的材料价格而在现行地漏市场上最为普遍，但关于金属铜杀菌技术的升级研发却较为欠缺。此外，在空气净化、开关管控、强弱电隔离以及自动报警等新兴地漏技术的研发方面我国虽有涉猎，但尚处在初级发展阶段，还存在大量的技术空白与漏洞。

图4 杀菌地漏专利的功效矩阵

2 地漏杀菌技术的现状分析

我国现有的地漏杀菌技术主要集中在金属杀菌、化学杀菌以及紫外线杀菌三方面。

2.1 金属杀菌

杀菌金属在我国地漏产品中应用最为广泛的主要是金属铜，如“潜水艇”“六防科技”“九牧集团”等龙头企业均生产有全铜或镀铜的高端地漏产品。金属铜的杀菌性能主要取决于其表面的Cu及Cu与HO反应产生的·OH（羟基自由基），实验表明金属铜在1小时内的杀菌率可高达99.99%，可有效抑制地漏水封中的细菌生长，且具有不产生毒副产物、绿色环保的优点。但金属铜在水中的离子溶出率极低，其在实际生活运用中的杀菌效果还有待进一步的研究加强。

2.2 化学杀菌

目前可用于地漏杀菌的化学杀菌剂主要有硫磺粉、硫酸铜、氢氧化铜、石硫合剂、二氧化氯凝胶、氯化汞、臭氧杀菌剂、纳米银离子材料等。上述化学杀菌试剂中，除臭氧和纳米银离子材料外的其余杀菌剂均对人体有接触性或摄入性的毒理作用，因此在实际生产中应尽量避免使用。臭氧杀菌剂安全性较好，对人体皮肤均无刺激性，且无有毒物质生成；实验表明若水环境中臭氧浓度达到20.64mg/L，则其对大肠杆菌等细菌的杀灭率在1小时后可达到99.93%，杀菌效果极佳。而纳米银材料作为一种新兴的化学杀菌剂不仅拥有绿色环保、安全无毒、可重复杀菌的优点，而且准球形纳米银颗粒的杀菌效果可在8μg/mL时达到99.8%，在金属离子杀菌剂中明显优于铜和锌。目前我国地漏专利中安放化学杀菌剂的方式主要有储液气囊、储存罐、储存空腔、除臭挂件等，并利用挤压喷洒、流动接触或直接浸没等方式完成地漏水封杀菌。但化学杀菌剂普遍具有持续性不强、需及时更换、拆装复杂的缺陷。

2.3 紫外线杀菌

近年来，紫外线杀菌技术以其高效、可持续、无污染、轻便小巧、应用面广等诸多优点逐渐成为消毒杀菌仪器市场中的佼佼者。紫外线杀菌灯主要是通过辐射损伤和破坏微生物的核酸功能来杀灭病原体，实验表明利用辐射强度为4.3μW/cm的LED紫光灯照射15min，就可对4cm范围内的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌达到100%的灭杀效果。但紫外线杀菌灯的构造复杂，制作成本较高，在一定程度上增加了地漏内部的过流通道，会对地漏的排水性能、清洁程度造成一定的影响；此外，紫外线杀菌仪需通电使用，不仅增加了拆装地漏、更换电池的繁琐环节，还带来了遇水触电等安全风险。

3 总结与展望

目前，我国地漏杀菌技术的发展尚处在初级探索和缓慢前行的阶段，研发机构数目较少，地域资源分配不均，工艺体系尚不完善，技术优势尚不明显，各类杀菌地漏专利的商业化运作也有待进一步建设和开发。

随着新材料、新工艺、新设备以及新科技的陆续问世与成熟，我国地漏杀菌技术及产品也在逐渐向技术创新、产业升级的目标迈进。在材质方面，具有长效抗菌性能的含铜不锈钢、钛合金以及抗菌PE、PVC、PP塑料等新兴材料有望为地漏材质设计带来突破；在化学杀菌方面，如KDF等更优良、环保的抑菌滤料可在地漏杀菌方面得到更好的应用；即便在更复杂的紫外线杀菌领域，我国目前也设计出来具有开关自动管控、强弱电隔离等功能的更安全的地漏产品。相信在未来我国一定会有更多的杀菌地漏装置投入生产使用，相关产品和技术也一定能在建筑装修、污水处理、医疗抗菌甚至生物防泄漏等领域发挥更大的作用。