一种仿生高纯度次氯酸消毒水的制备方法及系统与流程

1.本发明属于消毒技术领域，涉及到微酸性次氯酸水的制备，具体涉及一种仿生高纯度次氯酸消毒水的制取方法及系统。


背景技术：

2.目前微酸性次氯酸水的制备主要采用电解方式，电解液通常为盐酸或者氯化钠溶液，主要存的问题在于，电解成分得率不高，会产生其他的一些副产物。其次是在实际生产中，次氯酸一般通过隔膜式电解氯化钠或无隔膜式电解盐酸的方式生成，由于电解槽的反应效率较低，且存在电解过程过氧化产生氯酸盐的风险，用于医用伤口护理或皮肤、黏膜消毒时存在细胞毒性的风险。另一方面，微酸性次氯酸水用的电解设备，尤其是电极材料造价昂贵，对于工厂、医疗等一些大量使用次氯酸水的场合，成本较高。
3.人体的免疫系统能够抵抗外界病原体的入侵，很大的原因在于免疫系统通过产生高活性化学物质，如活性氧（ros），来产生有效且快速的杀菌反应。线粒体膜结合还原型辅酶ⅱ（以下简称nadph）是ros产生的主要酶。在嗜中性粒细胞活化过程中，呼吸作用产生过氧化氢（h2o2），而活化的髓过氧化物酶（mpo）在cl-和h
+
存在下将h2o2转化为次氯酸（hocl）。
4.目前有学者提出可仿生人体的免疫系统产生次氯酸的机制来制备消毒水的思路，但是目前尚未有公开有效的具体方案。


技术实现要素：

5.为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种仿生高纯度次氯酸消毒水的制备方法及系统，解决目前微酸性次氯酸水电解得率不高，产物不纯，电解成本高的问题。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明拟通过模拟人体内次氯酸的生成方式来实现次氯酸消毒水的制取。
7.一种仿生高纯度次氯酸消毒水的制备方法，基于人体中性粒细胞内次氯酸的生成，以甲基三氧化铼为催化剂，在盐酸溶液中加入过氧化氢后，与纯化水进行混合，与纯化水进行混合，在水中得到的产物产率最高，在室温下进行反应，得到高纯度次氯酸消毒水。
8.尤其是，甲基三氧化铼催化剂的配置量m（单位：mg）与次氯酸水发生量v（l/min）的关系为m/v=200-250/1。
9.其中，所述采用过氧化氢的质量浓度为2.5%-3.5%，采用氯化钠的质量浓度为5.5%-6.0%，盐酸的质量浓度为0.3%-0.5%。纯化水、过氧化氢溶液、氯化钠、盐酸溶液的混合比例为（100-3000）：（0.45-0.5）：1：（0.1-0.15）。
10.本发明所产生的仿生次氯酸消毒水的ph值为5.0-6.5，有效氯浓度为100-300mg/l。
11.更优化地，对甲基三氧化铼进行固载，固载载体为介孔硅基材料。
12.本发明还提供一种仿生高纯度次氯酸水的制备系统，所述系统包括依次连接的：
混合单元，用于将过氧化氢与氯化钠和盐酸按比例混合后，再与纯化水进行混合；催化反应单元；内置固载的甲基三氧化铼。
13.此外，所述系统还包括一级超滤过滤装置，设置在混合单元和催化反应单元之间。
14.更具体的，所述一级超滤过滤装置滤膜可截留分子量为1000-5000道尔顿。
15.作为另一种实施例，所述系统还包括二级反渗透过滤装置，设置在催化反应单元之后，用于截留回收甲基三氧化铼。
16.作为另一种实施例，二级反渗透过滤装置滤膜可截留分子量为150-300道尔顿（甲基三氧化铼的分子量为249.24道尔顿），以截留催化剂于二级反渗透过滤装置内。
17.与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：1、本发明从反应物、催化剂种类到实验条件，经过大量的实验研究，成功模拟了人体内次氯酸的生成方式，为次氯酸消毒水的发生，提供了一种新的制备思路以及方法。
18.2、按照本发明的制备方法，简单高效，可以产生纯度和安全性更高的次氯酸水；次氯酸的得率可以达到385mg/l，氯离子的转化率可高于60%，这远高于电解法产生的次氯酸水的有效氯浓度。
19.3、本发明的制备系统，采用常用的简单设备，摒弃了惯常的电解手段，采用催化氧化的方式，成本更低，更有利于次氯酸消毒水的规模化利用。
附图说明
20.图1是本发明的系统示意图。
具体实施方式
21.除非另行说明，否则本说明书和各请求项中所使用的下列用语具有下文给予的定义。请注意，本案说明书和各请求项中所使用的单数形用语“一”意欲涵盖在一个以及一个以上的所载事项，例如至少一个、至少二个或至少三个，而非意味着仅仅具有单一个所载事项。此外，本案各请求项中使用的“包含”、
ꢀ“
具有”等开放式连接词是表示请求项中所记载的组件或成分的组合中，不排除请求项未载明的其他组件或成分。亦应注意到用语“或”在意义上一般也包括“及/或”，除非内容另有清楚表明。本技术说明书和申请专利范围中所使用的用语“约”和“实质”，是用以修饰任何可些微变化的误差，但这种些微变化并不会改变本发明的本质。
22.本发明仿照人体中性粒细胞内次氯酸的生成方式，以双氧水、盐酸、氯化钠为原料，以甲基三氧化铼为催化剂制造超高纯度次氯酸水溶液的方法和装置，适于快速地制造出高纯度、实质不含盐类的次氯酸消毒水溶液。
23.甲基三氧化铼是一种热型高效催化剂，关于甲基三氧化铼的催化应用，已知的是将其用在有机合成反应中，例如烯烃环氧化、芳香化合物的氧化反应，权的烯烃化、醛类、醚类的自复分解反应中。
24.仿照人体中性粒细胞内次氯酸的生成方式生产次氯酸消毒水的想法并不是第一次出现，但是到目前为止并没有公开有效的模拟手段。一方面催化剂的种类成千上万，不同催化剂，甚至是同一种催化剂的不同形态都会影响反应产物的种类以及纯度，另一方面，化学催化氧化反应的反应条件多且复杂，如何去繁就简的同时，还能保证产物得率，是一个道
阻且长的实验过程。
25.按本发明上述制备方法设计的次氯酸水的制备系统，其工序相对而言比较简单，在混合单元中，用于将过氧化氢和盐酸按比例混合后，再与纯化水进行混合，为相关技术领域中具有通常知识者所熟悉，而且可以依据材质不同而进行调整所得到的。之所以会与纯化水进行混合，是为了提供一个水溶液的环境，经过本发明大量的研究表明，在水中的次氯酸的反应得率会高一些，这是本发明提高反应速率一个比较重要的点；在催化反应单元内，内置固载的甲基三氧化铼。固载基质选用的是硅基介孔材料，能加大催化剂与反应物的接触面积，反应之后，甲基三氧化铼会被二级反渗透过滤装置截留回收，设置在催化反应单元之后，用于截留回收。
26.以下各个实施例制备的次氯酸消毒水，均具有高效的杀菌效果。
27.实施例1：本实施例提供一种仿生高纯度次氯酸消毒水的制备方法，固载的甲基三氧化铼催化剂的配置量m是800mg，采用过氧化氢的质量浓度为3%，采用氯化钠的质量浓度为6%，盐酸的质量浓度为0.3%。纯化水：过氧化氢：氯化钠：盐酸的混合比例为500：0.5：1：0.1。催化反应在室温条件下进行，反应后dpd分光光度法对次氯酸含量进行测定，次氯酸含量达到379.5mg/l；ph值用便携式ph计进行测定，ph值为6.17；氯离子浓度用便携式氯离子测定仪进行测试，残留量213mg/l；氯酸盐采用离子色谱仪进行测试，生成量≤0.01mg/l；氯离子的转化效率达到63.1%。
28.实施例2：本实施例提供一种仿生高纯度次氯酸消毒水的制备方法，固载的甲基三氧化铼催化剂的配置量m是1000mg，采用过氧化氢的质量浓度为3.5%，采用氯化钠的质量浓度为5.5%，盐酸的质量浓度为0.5%。纯化水：过氧化氢：氯化钠：盐酸的混合比例为3000：0.5：1：0.15。催化反应在室温条件下进行，反应后dpd分光光度法对次氯酸含量进行测定，次氯酸含量达到385.1mg/l；ph值用便携式ph计进行测定，ph值为5.64；氯离子浓度用便携式氯离子测定仪进行测试，残留量204mg/l；氯酸盐采用离子色谱仪进行测试，生成量≤0.01mg/l；氯离子的转化效率达到54.1%。
29.实施例3：本实施例提供一种仿生高纯度次氯酸消毒水的制备方法，固载的甲基三氧化铼催化剂的配置量m是800mg，采用过氧化氢的质量浓度为2.5%，采用氯化钠的质量浓度为5.8%，盐酸的质量浓度为0.4%。纯化水：过氧化氢：氯化钠：盐酸的混合比例为200：0.5：1：0.15。催化反应在室温条件下进行，反应后dpd分光光度法对次氯酸含量进行测定，次氯酸含量达到179.7mg/l；ph值用便携式ph计进行测定，ph值为5.49；氯离子浓度用便携式氯离子测定仪进行测试，残留量108mg/l；氯酸盐采用离子色谱仪进行测试，生成量≤0.01mg/l；氯离子的转化效率达到59.7%。
30.实施例4：本实施例提供一种仿生高纯度次氯酸消毒水的制备方法，固载的甲基三氧化铼催化剂的配置量m是1000mg，采用过氧化氢的质量浓度为3%，采用氯化钠的质量浓度为6%，盐酸的质量浓度为0.3%。纯化水：过氧化氢：氯化钠：盐酸的混合比例为100：0.5：1：0.1。催化反应在室温条件下进行，反应后dpd分光光度法对次氯酸含量进行测定，次氯酸含量达到
57.3mg/l；ph值用便携式ph计进行测定，ph值为6.26；氯离子浓度用便携式氯离子测定仪进行测试，残留量42mg/l；氯酸盐采用离子色谱仪进行测试，生成量≤0.01mg/l；氯离子的转化效率达到57%。
31.实施例5：本实施例提供一种仿生高纯度次氯酸消毒水的制备方法，固载的甲基三氧化铼催化剂的配置量m是1000mg，采用过氧化氢的质量浓度为3%，采用氯化钠的质量浓度为6%，盐酸的质量浓度为0.3%。纯化水：过氧化氢：氯化钠：盐酸的混合比例为3000：0.5：1：0.1。催化反应在室温条件下进行，反应后dpd分光光度法对次氯酸含量进行测定，次氯酸含量达到12.2mg/l；ph值用便携式ph计进行测定，ph值为6.48；氯离子浓度用便携式氯离子测定仪进行测试，残留量7mg/l；氯酸盐采用离子色谱仪进行测试，生成量≤0.01mg/l；氯离子的转化效率达到60%。
32.对比例1采用无隔膜电解法电解质量浓度6%的稀盐酸，电解电流2.5a，盐酸消耗量95ml/h，纯化水进水流量4l/min，反应后dpd分光光度法对次氯酸含量进行测定，次氯酸含量达到92.2mg/l；ph值用便携式ph计进行测定，ph值为2.57；氯离子浓度用便携式氯离子测定仪进行测试，残留量357mg/l；氯酸盐采用离子色谱仪进行测试，生成量2.3mg/l；氯离子的转化效率为36.4%。
33.上述制造方法与装置可以采用手动或自动操控方式来执行，较佳为藉由自动操控方式进行操控。
34.尽管本发明已参照以上较佳具体例说明，应认知到较佳具体例系仅为示例目的给予而非意图限制本发明的范围，可进行对相关技术领域人员而言极为明显的各种更动与改变，都不能脱离本发明的保护范围。