一种次氯酸消毒液的制备方法及实现该方法的装置与流程

本发明属于次氯酸消毒液制备技术领域，具体涉及一种次氯酸消毒液的制备方法及实现该方法的装置。

背景技术：

随着社会的进步和生活水平的不断提高，公众对生活质量的要求也越来越高，这其中就包括对办公场所和居住环境的日常消毒与清洁。不同于高浓度酒精消毒液遇明火易引起火灾事故，以84消毒液等为代表的家用含氯消毒产品因使用更安全，兼具价格低廉、杀菌范围广、作用迅速和性能稳定等特点，满足消费者的日常需求。然而，84消毒液的主要成分(次氯酸钠)虽具有良好的稳定性，但因次氯酸钠氧化电位低，尚无法实现金色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌等细菌的快速消杀，且使用时也需要较高的浓度，极易造成余氯残留，对人体产生不可逆的伤害。

相较而言，次氯酸(hclo)作为一种强氧化剂，其作用效率是次氯酸盐的100倍以上，已被广泛应用于医疗卫生、食品消毒等众多领域。不同于次氯酸盐使用的高浓度，次氯酸仅在低浓度条件下，可通过攻击生理学相关分子(氨类、硫醚、硫醇、核苷酸等)的方式，穿透细胞膜，使蛋白氧化，达到杀灭细菌繁殖体、病毒、真菌、结核杆菌和细菌芽孢的目的。

目前，工业法生产次氯酸需使用氯气、四氯化碳、水与氧化汞等原料，通过摇荡、蒸馏的方式而形成；也可通过氯气与水发生的氧化还原反应，制备次氯酸和盐酸的混合液，再通过碳酸钙除去多余的盐酸，增加次氯酸浓度。有鉴于此，传统方法虽实现次氯酸的批量生产，但原料氯气的毒性极强，易挥发，导致次氯酸产品的纯度较低，且生产设备复杂，不符合绿色化学和可持续发展的要求。近年来，作为一种新的制备手段，电解法制备次氯酸的研究也被广泛报道，如中国专利申请cn200910165346.6公开了一种用于制备次氯酸水的电解系统，该电解系统是以盐酸和水为原料，提高了次氯酸水的生成率。

专利cn201610247547.0公开了一种制备次氯酸的电解装置及电解方法，该电解方法中采用盐酸溶液为电解液，电极片使用金属钛镀铂金的材料，电解产生的氯气。本发明采用了电极片组，这些电极片间隔排列，其中首尾的电极片分别与外部的电源的正负极连接，排列在中间的电极片不直接接电，而是通过电解液中的弱电流参与电解反应。本发明的电解装置可在较小体积下产生足够量的氯气，并与水反应可得到具有消毒作用的次氯酸水。

但电解反应耗费大量的电能，生产设备大型化，金属电极板易损坏，工厂远离市区，运输成本高等问题仍未得到有效的解决。经过检索，现有技术中多是公开以盐酸为电解液进行电解的方法及装置。

而且，由于次氯酸的化学性质极不稳定，在光辐照条件下次氯酸快速分解，难以长期保存，次氯酸商品从生产到使用间隔时间久，造成极大的浪费，限制次氯酸成品的广泛应用。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的上述问题，本发明旨在提供一种次氯酸消毒液的快速制备方法，可方便快捷地实现消毒液的现用现制，免除长途运输与保存的昂贵费用，成本更低廉。

为了实现上述发明目的，本发明提供了如下技术方案：

一种次氯酸消毒液的制备方法，其包括如下步骤：将含有氯化物和固体酸的水溶性胶囊放入电解发生装置中后加水发生电解，电解反应结束即得次氯酸水溶液。

优选地，所述水溶性胶囊的材质为聚乙二醇、甲基纤维素和β-胡萝卜素中的一种或多种。

优选地，所述氯化物为氯化钠、氯化钾、氯化镁和氯化钙中的一种或多种。采用这些氯化物可以保证电解反应的进行，有助于提高过程稳定性和产出。

进一步优选地，所述氯化物为氯化钠或氯化钾。

优选地，所述固体酸为亚磷酸、苯甲酸、硼酸和柠檬酸中的一种或多种。

进一步优选地，所述固体酸为苯甲酸。

优选地，所述氯化物和固体酸的摩尔比为1-3：1。

进一步优选地，所述氯化物为氯化钠，所述固体酸为苯甲酸，二者的摩尔比为1：1。

优选地，所述电解反应的电流为0.5-2安培。

优选地，所述电解反应的时间为1-10分钟。

优选地，所述电解发生装置为喷雾式反应器，该反应器包括反应器主体、底座和喷雾装置，所述反应器主体包括反应腔、加压腔，所述反应腔上方设有进料口、排气口，所述反应腔靠近下部设有阴极电解片和阳极电解片，所述阴极电解片和阳极电解片沿水平方向平行相对设置，所述加压腔底部设有加压膜，该加压膜具有类似于气门芯的功能，防止次氯酸进入到加压管中，喷出飞溅；

所述加压腔上方设有加压口和穿过加压口的加压杆。

优选地，所述底座包括磁性转动机头、滑动电阻器、电流时间控制旋钮和显示面板；所述磁性转动机头、滑动电阻器、电流时间控制旋钮和显示面板之间电连接。

本发明所述的水溶性胶囊，可以根据现有技术中公开的水溶性胶囊的制备工艺制得。例如，采用如下工艺：将聚乙二醇、甲基纤维素、β-胡萝卜素和明胶中的一种或多种的原料粉末加热融化至流质状，将液体倒入成型的模具中压塑成型，分别制作胶囊体和胶囊帽，待冷却至室温后，进行修剪，将所述氯化物和固体酸混合后的固粉末装入胶囊体，使用胶囊帽封装。

本发明还提供了一种实现次氯酸钠消毒液的制备的喷雾式反应器，该反应器包括反应器主体、底座和喷雾装置，

所述反应器主体包括反应腔、加压腔，所述反应腔上方设有进料口、排气口，所述反应腔靠近下部设有阴极电解片和阳极电解片，所述阴极电解片和阳极电解片沿水平方向平行相对设置，所述加压腔底部设有加压膜，所述加压腔上方设有加压口和穿过加压口的加压杆。

本发明中，所述喷雾部分、反应器主体和底座的材质为pet、pp、abs或pvc。

优选地，所述喷雾部分包括喷雾头、延伸杆、手柄开关和导液管。

优选地，所述搅拌磁子由磁性芯体材料和外包裹的高分子防腐材料构成。

本发明所述阴极电解片包括基底和防护涂层，对所述阴极基底的材质没有特别限制，以本领域技术人员熟知的电解反应中常规的导电材料即可，本领域技术人员可以根据实际情况、电解要求以及产品控制进行选择和调整，本发明为保证电解反应的进行，进一步提高电解的稳定性和产出，所述阴极基底材质优选金属钛或不锈钢，所述阴极基底形状优选为圆柱或长方体的片状或网状结构；对所述阴极防护涂层的材质没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况、电解要求以及产品控制进行选择和调整，本发明为保证电解反应的进行，进一步提高电解的稳定性，所述防护涂层优选为导电高分子材料。

优选地，所述阳极电解片为嵌于瓶身底部的圆柱或长方体结构的金属钛板或不锈钢；其表面涂覆有纳米级金属或合金粒子。

优选地，所述金属或合金粒子为金属钌、钌合金、铱合金、氧化钌、氧化铱、氢氧化镍中的一种或多种。

本发明所述阳极包括基底和活性涂层，对所述基底的材质没有特别限制，以本领域技术人员熟知的电解反应中常规的导电电极材质即可，本领域技术人员可以根据实际情况、电解要求以及产品控制进行选择和调整，本发明为保证电解反应的进行，进一步提高电解的稳定性和产出，所述阳极基底材质优选为金属钛或不锈钢，所述阳极基底镶嵌在电解喷雾式反应器的底部，尺寸小于或等于电解喷雾式反应器的底部尺寸。对所述活性涂层的材质没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况、电解要求以及产品控制进行选择和调整，本发明为保证电解反应的进行，进一步提高电解的稳定性和产出，所述阳极活性涂层优选为纳米级金属钌、金属铱、钌合金、铱合金、氧化钌、氧化铱、氢氧化镍中的一种或多种。

对于本发明的电解反应，原则上对所述电解条件没有特别限制，使用者可以根据实际需求，对次氯酸产品的浓度进行选择和调整，本发明所述制备条件在常温、常压下即可。

本发明所述的水，优选为蒸馏水、去离子水或超纯水中的一种或多种。

与现有技术相比，本发明所取得的有益效果是：

(1)本发明解决了现有技术中次氯酸生产工艺耗能大、污染重、风险高、设备大型、生产地点集中、运输成本高等问题，选择更加直接和环保的电解方式，以氯化物和固体酸粉末为原料，通过电解的方式，在阳极表面合成次氯酸；本发明的提供的方法将有助于缓解温室气体的排放，设备小型化，符合绿色化学和可持续发展的要求。

(2)本发明提供的次氯酸消毒液的制备方法，可以实现次氯酸消毒液的现用现配制，同时可以制得足够高浓度的消毒液；实验结果表明，本发明利用电解喷雾式反应器，在常温、常压水溶液条件，以氯化钠和苯甲酸为反应物，加入0.5升水，电解10分钟可获得浓度为210ppm的次氯酸溶液。

反应机理如下所示：

阳极：2cl^--2e^-→cl2；cl2+h2o→hcl+hocl

阴极：h2o+e^-→oh^-+1/2h2；oh^-+h⁺→h2o

(3)本发明提供的喷雾式反应器，可以集次氯酸消毒液的生产与使用于一体，现用现配制所得消毒液，可直接应用于一般物体的表面、瓜果蔬菜及白色衣物的清洗、消毒与杀菌。

(4)利用该喷雾式反应器，可以根据实际需要，将合理配比的原料，将原料装入水溶性胶囊(免除消费者直接接触化学药品)，通过化学电解的方式，现场制备消毒液产品；利用电解喷雾式反应器上标注的多条刻度线，对高浓度新制的次氯酸进行稀释，方便、快捷地应用于生活和办公场景的消毒工作。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的喷雾式反应器的结构示意图。

其中，1为反应器主体、2为底座、3为喷雾装置、4为反应腔、5为加压腔、6为进料口、7为排气口、8为阴极电解片、9为阳极电解片、10为加压膜、11为加压口、12为加压杆、13为磁性转动机头、14为滑动电阻器、15为时间控制旋钮、16为电流控制旋钮、17为电流时间显示面板、18为喷雾头、19为延伸杆、20为导液管、21为连接手柄。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的方法进行说明，以使本发明技术方案更易于理解、掌握，但本发明并不局限于此。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例1

本发明提供了一种电解喷雾式反应器。图1为本发明提供的一种电解喷雾式反应器的结构示意图。

该反应器包括反应器主体1和底座2、喷雾装置3，

所述反应器主体1包括反应腔4、加压腔5，所述反应腔4上方设有进料口6、排气口7，所述反应腔4靠近下部设有阴极电解片8和阳极电解片9，所述阴极电解片8和阳极电解片9沿水平方向平行相对设置，所述阴极和阳极电解片的一端均固定在反应器主体1内壁上，另一端伸入反应腔4中，所述加压腔5底部设有加压膜10，该加压膜具有类似于气门芯的功能，防止次氯酸进入到加压管中，喷出飞溅；

所述加压腔4上方设有加压口11和穿过加压口11的加压杆12。

所述底座2包括磁性转动机头13、滑动电阻器14、时间控制旋钮15、电流控制旋钮16和电流时间显示面板17；所述磁性转动机头13、滑动电阻器14、时间控制旋钮15、电流控制旋钮16和电流时间显示面板17之间电连接。在工作过程中通过调节时间控制旋钮15和电流控制旋钮16以及显示面板17上的显示情况，确定电解的时间和电流大小。

所述喷雾装置3包括喷雾头18、延伸杆19和导液管20，所述延伸杆19与导液管20之间设有连接手柄21，该连接手柄21上设有手柄开关。

所述电解喷雾式反应器上还可以设置背带和提手。

实施例2

一种实现次氯酸钠消毒液的制备方法，首先，将包含有氯化钠和苯甲酸固体粉末20g(摩尔比为1：1)的甲基纤维素材料的水溶性胶囊投入到实施例1提供的电解喷雾式反应器中，反应器瓶底嵌有表面涂覆纳米金属钌纳米粒子的钛片阳极(长3×宽3×厚0.1厘米)，阳极上方2厘米处悬置有阴极，其表面涂覆有导电高分子的钛片(长3×宽3×厚0.1厘米)，加蒸馏水至最低注水位(体积是0.5升)；其次，接通电源，打开机器开关，转动电流和时间旋钮，调节施加电流为2安培，电解时间为10分钟；最后，关闭机器开关，打开排气口，根据使用需求，加入蒸馏水至对应刻度线，推拉加压杆，反应器加压，打开喷雾开关，将新制的次氯酸消毒液从喷头处喷出，用于特殊物品的杀菌消毒处理。

经检测，本实施例最终制得的次氯酸溶液的浓度为210ppm。

实施例3

一种实现次氯酸钠消毒液的制备方法，首先，将包含有氯化钾和硼酸固体粉末20g(摩尔比为3：1)的聚乙二醇水溶性胶囊投入到电解喷雾式反应器，反应器瓶底嵌上表面涂覆纳米二氧化铱纳米粒子的钛片阳极(3×3×0.1厘米)，阳极上方2厘米处悬置有阴极，其表面涂覆有导电高分子的钛片(3×3×0.1厘米)，加蒸馏水至最低注水位；其次，接通电源，打开机器开关，调节施加电流为1安培，电解时间为10分钟；最后，关闭机器开关，打开排气口，根据使用需求，加入蒸馏水至对应刻度线，推拉加压杆，反应器加压，打开喷雾开关，新制的次氯酸消毒液从喷头处喷出，用于特殊物品的杀菌消毒处理。

经检测，本实施例最终制得的次氯酸溶液的浓度为127ppm。

实施例4

一种实现次氯酸钠消毒液的制备方法，首先，将包含有氯化钠和柠檬酸固体粉末20g(摩尔比为3:1)的β-胡萝卜素水溶性胶囊投入到电解喷雾式反应器，反应器瓶底嵌上表面涂覆纳米二氧化钌纳米粒子的钛片阳极(3×3×0.1厘米)，阳极上方2厘米处悬置有阴极，其表面涂覆有导电高分子的不锈钢网(3×3×0.1厘米)，加蒸馏水至最低注水位；其次，接通电源，打开机器开关，调节施加电流为2安培，电解时间为5分钟；最后，关闭机器开关，打开排气口，根据使用需求，加入蒸馏水至对应刻度线，推拉加压杆，反应器加压，打开喷雾开关，新制的次氯酸消毒液从喷头处喷出，用于特殊物品的杀菌消毒处理。

经检测，本实施例最终制得的次氯酸溶液的浓度为153ppm。

实施例5

一种实现次氯酸钠消毒液的制备方法，

首先，将包含有氯化钠和苯甲酸固体粉末20g(摩尔比为1：1)的聚乙二醇的水溶性胶囊投入到电解喷雾式反应器中，反应器瓶底嵌有表面涂覆纳米金属钌纳米粒子的钛片阳极(3×3×0.1厘米)，阳极上方2厘米处悬置有阴极，其表面涂覆有导电高分子的钛片(3×3×0.1厘米)，加蒸馏水至最低注水位(体积是0.5升)；其次，接通电源，打开机器开关，转动电流和时间旋钮，调节施加电流为2安培，电解时间为10分钟；最后，关闭机器开关，打开排气口，根据使用需求，加入蒸馏水至对应刻度线，推拉加压杆，反应器加压，打开喷雾开关，将新制的次氯酸消毒液从喷头处喷出，用于特殊物品的杀菌消毒处理。

经检测，本实施例最终制得的次氯酸溶液的浓度为198ppm。

实施例6

一种实现次氯酸钠消毒液的制备方法，

首先，将包含有氯化钙和苯甲酸固体粉末20g(摩尔比为1：1)的甲基纤维素材料的水溶性胶囊投入到实施例1提供的电解喷雾式反应器中，反应器瓶底嵌有表面涂覆纳米金属钌纳米粒子的钛片阳极(长3×宽3×厚0.1厘米)，阳极上方2厘米处悬置有阴极，其表面涂覆有导电高分子的钛片(长3×宽3×厚0.1厘米)，加蒸馏水至最低注水位(体积是0.5升)；其次，接通电源，打开机器开关，转动电流和时间旋钮，调节施加电流为2安培，电解时间为10分钟；最后，关闭机器开关，打开排气口，根据使用需求，加入蒸馏水至对应刻度线，推拉加压杆，反应器加压，打开喷雾开关，将新制的次氯酸消毒液从喷头处喷出，用于特殊物品的杀菌消毒处理。

经检测，本实施例最终制得的次氯酸溶液的浓度为171ppm。

实施例7

一种实现次氯酸钠消毒液的制备方法，

首先，将包含有氯化钠和柠檬酸固体粉末20g(摩尔比为1：1)的甲基纤维素材料的水溶性胶囊投入到实施例1提供的电解喷雾式反应器中，反应器瓶底嵌有表面涂覆纳米金属钌纳米粒子的钛片阳极(长3×宽3×厚0.1厘米)，阳极上方2厘米处悬置有阴极，其表面涂覆有导电高分子的钛片(长3×宽3×厚0.1厘米)，加蒸馏水至最低注水位(体积是0.5升)；其次，接通电源，打开机器开关，转动电流和时间旋钮，调节施加电流为2安培，电解时间为10分钟；最后，关闭机器开关，打开排气口，根据使用需求，加入蒸馏水至对应刻度线，推拉加压杆，反应器加压，打开喷雾开关，将新制的次氯酸消毒液从喷头处喷出，用于特殊物品的杀菌消毒处理。

经检测，本实施例最终制得的次氯酸溶液的浓度为161ppm。

实施例8

一种实现次氯酸钠消毒液的制备方法，

首先，将包含有氯化钠和苯甲酸固体粉末20g(摩尔比为1：1)的甲基纤维素材料的水溶性胶囊投入到实施例1提供的电解喷雾式反应器中，反应器瓶底嵌有表面涂覆纳米金属钌纳米粒子的钛片阳极(长3×宽3×厚0.1厘米)，阳极上方2厘米处悬置有阴极，其表面涂覆有导电高分子的钛片(长3×宽3×厚0.1厘米)，加蒸馏水至最低注水位(体积是0.5升)；其次，接通电源，打开机器开关，转动电流和时间旋钮，调节施加电流为2安培，电解时间为5分钟；最后，关闭机器开关，打开排气口，根据使用需求，加入蒸馏水至对应刻度线，推拉加压杆，反应器加压，打开喷雾开关，将新制的次氯酸消毒液从喷头处喷出，用于特殊物品的杀菌消毒处理。

经检测，本实施例最终制得的次氯酸溶液的浓度为180ppm。

实施例9

一种实现次氯酸钠消毒液的制备方法，

首先，将包含有氯化钠和苯甲酸固体粉末20g(摩尔比为3：1)的甲基纤维素材料的水溶性胶囊投入到实施例1提供的电解喷雾式反应器中，反应器瓶底嵌有表面涂覆纳米金属钌纳米粒子的钛片阳极(长3×宽3×厚0.1厘米)，阳极上方2厘米处悬置有阴极，其表面涂覆有导电高分子的钛片(长3×宽3×厚0.1厘米)，加蒸馏水至最低注水位(体积是0.5升)；其次，接通电源，打开机器开关，转动电流和时间旋钮，调节施加电流为2安培，电解时间为10分钟；最后，关闭机器开关，打开排气口，根据使用需求，加入蒸馏水至对应刻度线，推拉加压杆，反应器加压，打开喷雾开关，将新制的次氯酸消毒液从喷头处喷出，用于特殊物品的杀菌消毒处理。

本发明提供的方法，为了更好的显示该方法中各参数对最终制得的次氯酸溶液的浓度的影响，将各实施例中主要参数及最终制得的次氯酸溶液的浓度总结如下表：

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。