专利名称：电化学活化的水基溶液及该溶液的用途的制作方法
电化学活化的水基溶液及该溶液的用途本发明涉及电化学活化的水基溶液。本发明还涉及这类溶液的用途。
可以通过电解来制备电化学活化的水基溶液。例如由EP I 728 768 Al已知一种用于产生电化学活化的盐溶液的系统，在该系统中将加载了食盐溶液或盐水的水流输送到电解设备中。通过电解分解该含盐水的水流可以获得电化学活化的水性盐溶液，该盐溶液具有最高至500mg/L的相对高含量的活性氯(AC，也称作“游离氯”，例如通过电流计测量可测得)和介于+ 150mV和+ 1.350mV之间的氧化还原电势。该电化学活化的盐溶液由于相对高含量的活性氯而可以特别有利地用作消毒剂，例如用于水和/或水性溶液的杀菌。此夕卜，根据在WO 2009/013019中的描述，按照由EP 1728768A1已知的方案获得的化学活化的盐溶液还特别适合用作一般意义上的消毒剂(也就是例如用于工作台面、桌、地板)，用于灭菌目的，在洗衣店中等等，或者还用作药物中的载体材料。在这类应用中的电化学活化的盐溶液的可用性的重要参数是活性氯(或“游离氯”)的含量以及PH-值。在此对于特别高的杀菌或抗菌效果值得期望的是尽可能高含量的活性氯。此外，在此就作为消毒剂的用途或用于医疗目的的用途而言期望特别好的耐贮存性，其中即使在长时间储存该材料之后也仅应出现轻微的抗菌效果的减退。在已知的材料和材料组合物中，这些参数彼此之间(也就是化学反应性(尤其以活性氯的含量表示)和/或氧化还原电势、与其它物质或生物体系的相容性(尤其以PH-值表示)、耐贮存性(尤其通过物质随时间降解以及其杀菌或消毒效果的日益丧失而体现))的可调和性显示出问题。因此，本发明的目的在于给出一种电化学活化的水基溶液，其可通过电解而获得，其因特别高的贮存稳定性，也就是尤其是即使在相对长时间贮存(例如超过两年)之后，也具有特别高的杀菌或抗菌效果。根据本发明，该目的通过电化学活化的水基溶液而实现，其可通过在包括2个以上电解槽的电解模块中电解含盐水(SoIehaltig)的水而获得，在该电解模块中各个电解槽分别包括指定为第一电极性的第一电极室和通过膜与该第一电极室分开的、指定为第二电极性的第二电极室，其中将电解液连续地以串行方式输送到电解槽的第一电极室中。如令人惊奇地结果所表明的那样，通过这样的串联流过多个相同极性的电极室(其在具有2个以上电解槽的电解模块中)，可以产生高度有效的电化学活化的溶液，其特征在于特别高含量的活性氯。在此，为了产生电化学活化的溶液而设置的电解模块应当包括多个均具有至少两个电极室的电解槽，即与要提供设置成电解电压的正极电连接的阳极室和设置成与所述电解电压的负极电连接的阴极室。在此，所设计的电解液以串联方式(Kaskadenartig)流过多个属于相同极性的电极室可以如下方式实现在介质方面(medienseitig)，也就是参照电解液的流动运行，各个极性的电极室(也就是阳极室或任选地还有阴极室)，连续地或以串接方式彼此前后连接。在此，可通过如下方式获得在所提到的化学活性、pH-中性和贮存稳定性的参数方面特别优异的电化学活化的水基溶液在特别有利的改进实施方案中，除所设置的电解模块的第一电极室的在介质流方面前后连接或串联之外，还设计每种情况下电解模块的电解槽的第二电极室的在介质流侧方面(medienstromseitige)的并联。换言之在有利的具体实施方案中，一方面将电解液以彼此前后连接的形式阶流输送到第一极性电极室中，而另一方面将电解液以并联方式输送到每种情况下另一种极性的电极室中。在此，通过顺序流过电极室，电解液以串接处理形式逐步在单个电解槽中经历先后多重处理步骤，使得由此可以在电解液中实现多级且由此特别大程度的离子富集。为了制备高度有效的溶液(其特征在于特别高含量的活性氯)，在此在特别有利的具体实施方案中在电解槽的阳极室在介质方面串联的情况下将电解槽的阴极室设计为在介质方面并联。通过这样的串接处理阳极电解液，可以实现特别大程度的氯离子在阳极电解液中的富集和浓缩，使得就例如所期望的消毒性能而言可以制备特别优异的阳极电解液。
在此，通过在阴极电解液的平行介质流运行的情况下连续处理阳极电解液确保了在各个电解槽中的电解液中，一方面阳极电解液中的离子和另一方面阴极电解液中的离子之间的浓度差在阳离子电解液的流动方向上从电解槽到电解槽越来越增大。随着串接的电解槽数目的增加，由此可以使阳极电解液中的离子越来越强地浓缩并由此制备越来越“优质”的阳极电解液。在活性氯含量方面以及在耐贮存性方面具有特别有利的材料性能的电化学活化的溶液可以如此获得在特别有利的实施方案中，使电解槽的阴极室在介质流出侧与在阳极电解液流动方向上设置的第一电解槽的阳极室连接。因此，在此将由电解槽的第二电极室流出的电解液输送到在电解液的流动方向上设置的第一电解槽的第一电极室中。因此，在该特别优选的介质方面的连接中，连接于电解槽的阴极室的流出管线通向汇合点，在该汇合点所述流出管线接入共同的管线。该共同的管线在出口侧连接于第一阳极室，该第一阳极室在阳极电解液的流动方向上设置，并由电解槽在阳极方面形成的级连。 在进一步有利的实施方案中，在此仅仅将从电解槽的第二电极室流出的电解液的一个分流(Teilstrom)输送到在电解液的流动方向上设置的第一电解槽中。如令人惊奇的结果所表明的那样，通过在该范围内适当地调节并改变分流比例，也就是通过调节从阴极室流出的阴极电解液的总流(Gesamtstrom)的相对份额(其作为阳极电解液被输送到进一步的处理中)，有针对性地影响所产生的最终产物的关键性参数，尤其是活性氯含量、PH-值和/或耐贮存性。尤其可以通过适当地调节分流比例来相对于阴极电解液改变阳极电解液通过速率并由此改变其停留时间和反应时间，从而能够实现特别有针对性的离子浓缩。此夕卜，由此根据需要可以调节压力比和/或流动速率。如令人惊奇的结果所表明的那样，通过所提到的电解方法可获得的电化学活化的水基溶液具有特别有效的杀菌和消毒性能，尽管如此具有非常低的毒性或与人类或有机组织的不相容性。因此，在特别有利的实施方案中，通过所提到的电解方法可获得的电化学活化的溶液用于药物组合物，尤其是用于治疗炎症、用于灭菌、用于伤口痊愈和/或用于卫生保健。在此，尤其考虑人类或动物的内用或外用的组合物中的用途，其为了用于在血液中、在乳腺中和/或其它体液(在胆囊、肝脏、骨髓、腺体或淋巴等等中)中，优选在炎症或溃疡中灭菌，或者还用于有针对性地杀死细胞(例如肿瘤细胞或病毒侵入的细胞)。有利地还有在用于人类或动物的外用组合物中的用途，用于灭菌、伤口痊愈、预防和卫生保健，在皮肤和/或粘膜上内用和外用，例如在感冒、肠病例如克罗恩氏病、胃溃疡、局部抗生素或其它适当的应用中。
在此，所述电化学活化的溶液可以在药物组合物中设计为有效组分或物质，也就是设计为用于实现所期望的药物效果的有效物质。在此，尤其考虑用作杀菌或灭菌有效物质。在另一种有利的实施方案中，所述电化学活化的溶液还可以是药物组合物的载体物质成分，其中由于载体物质的电化学活化的溶液的高杀菌和消毒有效性，设计对于其它在药物组合物中设计为有效物质的物质或组分的保护作用。由于高贮存稳定性的同时具有高杀菌性，在此所述电化学活化的溶液特别有利地适合用作有效物质或活性物质的载体物质，为了保存或贮存，所述有效物质或活性物质应当特别有效地被保护起来以防止细菌等等侵入性杂质的侵入。在此，特别有利的是所述药物组合物以多组分体系的形式组成，其中一方面活性物质或有效物质和另一方面设计为载体的电化学活化的溶液存在于分别保持彼此分开的相中。在此有利的是，含有真正的有效物质或活性物质的相以乳液的形式在形成液滴的情况下可以嵌入到另一相中，并由该相所包围，该相由设计为载体物质的电化学活化的溶液形成。通过该相分离一方面确保了所述电化学活化的溶液在其高化学有效性方面不破坏或损害真正设计为有效物质的活性物质，而另一方面利用包围的载体材料有效地抑制了细菌或杂质侵入到由第一相(也就是有效物质)形成的液滴中。·在此特别有利的是，所述电化学活化的溶液特别适合作为在药物组合物中的载体物质，在所述药物组合物中前列腺素组织激素、β -受体阻滞剂、用于降低高眼内压的物质和/或眼科用润湿剂和载体(尤其是作为眼部润湿剂的润滑剂、青光眼药剂等等，优选用于治疗结膜炎)被用作活性物质或有效物质。由于其高化学有效性，尤其是其特别突出的杀菌性，同时在与人类组织的高相容性，因此通过所提到的电解方法可获得的电化学活化的溶液同样特别有利地用作在皮肤病制剂中的成分和/或用作消毒剂。在此，尤其考虑如下用途用于治疗伤口、用于治疗溃疡(糖尿病)、用于身体护理、用于治疗多汗和/或用于在任意的皮肤或粘膜上灭菌的制剂中的用途，在除臭剂、抗脓包乳霜或滑爽剂中的用途，在用于手部消毒的制剂等等。此外，还可以有利地以普通消毒剂的形式间接(也就是作为成分)或者直接使用所述电化学活化的溶液，例如用于食品保存或用于另外的保存用途(例如剪下的花枝或其他被细菌分解的物质)，作为外部应用或作为内容物，例如用于水果洗涤，用于封闭的空间(例如仓库)中的喷雾，用于在工业或设备工艺中(例如在空调中)灭菌，用于在作物育种中(例如在温室中)灭菌，用于饮用水供应和/或用于流行病防治。本发明所实现的优点尤其在于，通过串联或以多个彼此连续的级(Stufen)的方式进行的电解液(尤其是阳极电解液)的电化学处理，在多个部分的电解模块中可以调节在电解液中发生的离子交换和由此这样调节在电解液中的离子平衡，使得这样的电化学活化的水溶液在耐贮存性特别好的同时具有特别高含量的活性氯。在此，用所提到的方法可获得的电化学活化的水溶液具有例如2000mg/l或更高的活性氯份额(例如可通过用碘溶液滴定测得)，例如900mV或任选地还要更高的氧化还原电势。与这些参数组合地额外可获得约为7的pH值，并且贮存稳定性依然为2年或更长，受益于此，可如此获得的电化学活化的溶液还可以与其他材料或活性物质组合使用。此外，通过适当地选择在电解生产电化学活化的水溶液过程中的运行参数，也就是尤其是通过适当地选择电解电流的电流强度和电解电压以及介质流通过反应器的流动速率和由此得到的介质在反应器中的停留时间，在高贮存稳定性的同时可以自由地选择在最终产物中的pH值。依照图纸更详尽地阐释本发明的实施例。在此，所述附图
示意性地示出了用于通过电解产生电化学活化的盐溶液的装置。根据附图的装置I设计用来通过电解生产电化学活化的水基溶液，尤其是盐溶液。为此，装置I包括电解模块2，通过供给管线4可在入口侧将电解介质输入到电解模块
2。在此，盐水或水性盐溶液掺混的软化水用作电解介质。为此，流入管线4在入口侧与软水剂站点6相连。为了将盐水计量加入到软化水中，将文丘里喷嘴8接入到流入管线4中，该文丘里喷嘴在本身的入口侧与盐水容器10相连。此外，在水软化剂站点6下游从输入管线4分盆出排出管线12,通过该排出管线在装置I的调试阶段(Inbetriebnahmephase)期间在绕开后续组件的电解模块2的情况下可将来自软水剂站点6的水流排入到盐水容器10中。为了在这些以持续运行状态进行的运行状态之间转换并且将可预设的盐水量计量给入 到电解介质中，将适合的阀门16、18、20接入到输入管线4、排出管线12以及接入文丘里喷嘴8的盐水给入管线14，并且还将节流阀20接入到给入管线14。在出口侧，为了将电解模块2中制得的电化学活化的盐溶液排出，将排出管线24连接到电解模块2上。该流出管线接入到储存所制得的盐溶液或阳极电解液的储存容器26中。为了在装置I的调试阶段暂时绕开储存容器26，将多歧定向控制阀28接入排出管线24，所述多歧定向控制阀的第二出口连接到流出管线30上。装置I设计用于制备电化学活化的盐溶液，该盐溶液具有在例如医疗或制药应用中直接用作消毒剂或抗菌有效物质特别有利的性质，尤其是具有特别高含量的游离氯，优选超过500mg/L或在某些情况下甚至超过2000mg/L，同时具备高贮存稳定性。为了实现这些，电解模块2由2个以上组件构成并且包括2个以上电解槽40，这些电解槽在实施例中仅仅描述两个；但是显而易见的是，类似于以下实施方式还可以设置更多的电解槽40。每个电解槽40均包括形成第一电极室的阳极室42和形成第二电极室的阴极室44，它们均通过膜46彼此分隔开。然后，在一方面以划定各个阳极室42边界的阳极与另一方面以划定各个阴极室44边界的阴极之间施加电压，该电压引起离子迁移穿过位于中间的膜46，使得在电解介质中所含有的水至少发生部分解离以及以盐水形式夹带的盐份额发生至少部分解离。由于在这些材料中的离子电荷，由施加的电压造成的所述离子迁移过程导致Cl—和0H_在各个阳极室42中富集并导致H+和Na+在各个阴极室44中富集。为了根据需要排出由此在各个阴极室44或第二电极室中富集的氢气，使阴极室44每种情况下与排气管道47相连。所述排气管道形成各阴极室44的排气模块(必要时与在阴极室44中布置的用于起泡或气体分离的装置，例如涡流发生器等等组合)。在装置I中，电化学活化的盐溶液的所期望的、优质的性能尤其通过在电解模块12中特定地输送介质流来实现。在此，实施例的装置I中(所述装置针对提供电化学高度活化的阳极电解液而有所调整)，将阴极方面基本上并联的介质流管线与阳极方面基本上串联的介质流管线组合起来。或者出于非常规的设计目的，也可以将阳极方面基本上并联的介质流管线与阴极方面基本上串联的介质流管线组合起来。此外，还可以设计出这些介质方面的连接的其它组合。在此，具体地在实施例的装置I中在流入管线4中设置分岔点48，从该分岔点开始以并联介质管线的形式引出连接到电解槽40的阴极室44的输入管线50。在阴极室44的出口侧设置排出管线52，该流出管线在汇合点54汇合，从而总体上得到阴极室44在介质方面的并联。相反，在阳极方面设置成阳极电解液的阳极室42串联或彼此前后连接。为此，在阳极电解液的流动方向上看的属于第一电解模块40的阳极室42在出口侧通过连通管线56与后续的阳极室42的入口侧相连。该阳极室在本身出口侧连接到流出管线24上，使得以多级或串行方式的实施形式实现涉及阳极电解液的阳极室42的彼此前后连接。此外，在装置I中设计为将由阴极室44流出的阴极电解液作为阳极电解液导入彼此前后连接的阳极室42中。为此，使阴极电解液的汇合点54通过连通管线58与阳极电解液的流动方向上看的第一个电解槽40的阳极室42相连。在汇合点54从连通管线58分岔出排出管线60，通过该排出管线可以将可通过节 流阀62调节其量的阴极电解液的分流输送到废水系统或收集容器64中。采用该设置可以将从阴极室44流出的阴极电解液的可调节的分流作为阳极电解液输送到由阳极室42组成的串联中。由此，尤其可以对在阴极室42中的单个反应参数，例如压力和流速做出适当的影响，并且还可以保持在该应用情况下作为“废品”产生的阴极电解液的量特别少。为了监测所制得的阳极电解液的材料性能以及为了计量，将一定数目的传感器(尤其是流量传感器(Mengensensor) 66、温度传感器68、pH传感器70以及用于测量氧化还原电势的传感器72)接入流出管线24中。如已经提到的那样，为了提供特别优质的阳极电解液，将根据附图的装置I设计为阳极室42以串接形式在介质流方面彼此前后连接，同时阴极室44在介质流方面并联。在其化学特性方面，尤其是活性氯的比例和氧化还原电势，以及在耐贮存性方面特别优质的电化学活化的溶液可通过如下方式运行装置I而获得经由流入管线4将含盐水通过分岔点48以并联方式给入到阴极室44中。在此，使所述盐水在软化水中的浓度适合阀门22和/或文丘里喷嘴8并且根据在最终产品中所期望的盐含量(说得确切一些，离子浓度)来调节，并且在电解模块中以适当选择的流速输送阳离子电解液。在停留期间之后，将阴极电解液在阴极室44中通过每种情况下相邻的膜46用离子加载，其中在各个阳极和各个阴极之间施加电解电压。随后，又将阴极电解液从阴极室44输出并输送到汇合点54。在汇合点54将阴极电解液分成两个分流，其中所述阴极电解液的总流量的约50至95%，优选总流量的约90%的第一分流通过连通管线58输送到在阳极电解液的流动方向上设置的第一电解槽40的阳极室42中。相反，将阴极电解液的第二分流(相当于总流量的约5至50%，优选约总流量的10% )通过排出管线60输送到收集容器64。随后，从在阳极电解液的流动方向上设置的第一电解槽40的阳极室42开始，使所述第一分流作为阳极电解液以串联方式通过在介质方面串接的电解槽40的阳极室42并且在此过程中以多级处理的方式经历多个彼此连续的电化学活化步骤。以该方式获得的电化学活化的溶液的特征尤其在于在高贮存稳定性的情况下具有相对高含量的活性氯。在此，最终产物中的盐含量(也就是在所制得的阳极电解液中以及在所制得的阴极电解液中)可以通过在从盐水容器10将盐水给入到软化水的水流中时调整相应的加入量来以常规方式调节(例如选择性地调节为“低浓度”或也调节为“高浓度”)。尤其可以通过将盐水混入到水流中来适当地预设最终产品的电导率；在此，对于活性氯浓度相对低的阳极电解液而言可以将电导率调节至约lOmS/cm，并且对于活性氯浓度相对高的阳极电解液而言可以将电导率调节至18mS/cm。随后，可以通过适当地调节反应器中(也就是在电解模块2中)介质的流动速率来适当地调节一方面阳极电解液和另一方面阴极电解液 的“处理持续时间”，由此尤其可以有针对性地调节最终产品的PH值。在此，介质流中的运行温度(其取决于电解流的电流强度)不能选择得过高，以便确保高的产品质量。在此，不仅对于低浓度的阳极电解液而且对于高浓度的阳极电解液而言，PH值可优选在7. O至7. 6的范围内调节，其中产生的阳极电解液可以是澄清的无色液体，其具有氯产生的气味和例如850至950mV的氧化还原电势(电势计测量)。但也优选调节为超过1500mV，尤其是还有超过2000mV的氧化还原电势。在此，在按照实施例制得的阳离子电解液的情况下，对于低浓度阳极电解液(优选可用作消毒剂且特征在于电导率为约lOmS/cm)而言，通过碘量滴定可测定的有效物质含量(或活性氯份额)为约600至800ppm，并且对于高浓度的阳极电解液(优选可用作医疗或药物有效物质并且特征在于约16至20mS/cm)而言，通过碘量滴定可测定的有效物质含量(或活性氯份额)为约800至950ppm。通过这些实施例还可以制得示例性地具有以下标准和/或特征参数的阳极电解液。一电解液，特征在于溶于水中的Meta平衡(Meta-Gleichgewicht),所述平衡是来自盐(Na，Cl)的离子、水(H20，OH, H30)、C10x和任选地C120y，它们的酸和碱，它们的阴离子和阳离子以及它们互为制约的溶液类型构成的平衡。一取决于制备过程中的运行参数的调节，尤其是介质的流速、操作电压和操作电流、浓度参数，可以将活性氯含量调节为介于例如400和2000mgAC/l，任选地还有超过2000mgAC/l之间的值。- pH值可调节为介于2和14之间，优选介于6和8之间的值。一电导率可以介于14mS (下限4mS)和25mS之间并且优选调节为在IOmS (表面)和18mS (等渗)和22mS (药用)范围内的值。盐含量可以调节为在O. lg/Ι至15g/l范围内的值；优选在5g/l至约9g/l的(等渗)范围内的值。附图标记列表I 装置2 电解模块4 供给管线6 软水剂站点8 文丘里喷嘴10 盐水容器12 排出管线14 盐水给入管线16，18 阀门20 节流阀
22 阀门24 排出管线26 储存容器28 多歧定向控制阀30 流出管线40 电解槽42 阳极室
44 阴极室46 膜48 分岔点50 输入管线52 排出管线54 汇合点58 连通管线(Ueberstroemleitung)60排出管线62节流阀64收集容器(Aufangbehaelter)66流量传感器68温度传感器70pH-传感器72传感器
权利要求
1.电化学活化的水基溶液,其可通过在包括2个以上电解槽(40)的电解模块(2)中电解含盐水而获得，在该电解模块中各个电解槽(40)分别包括第一电极室和第二电极室，该第一电极室被指定为第一电极性，该第二电极性通过膜(46 )与该第一电极室分开并且被指定为第二电极性，其中将电解液输送到以串接方式连续的电解槽(40)的第一电极室中。
2.根据权利要求I的电化学活化的溶液，其中将电解液同时输送到电解槽(40)的第二电极室。
3.根据权利要求I或2的电化学活化的溶液，其中将电解槽(40)的第一电极室均设置为阳极室(42)，并且将电解槽(40)的第二电极室均设置为阴极室(44)。
4.根据权利要求I一 3中任一项的电化学活化的溶液，其中将从电解槽(40)的第二电极室流出的电解液输送到第一电解槽(40)的第一电极室中，该第一电解槽(40)在电解液的流动方向上看是第一个电解槽。
5.根据权利要求4的电化学活化的溶液，其中仅仅将从电解槽(40)的第二电极室流出的电解液的一个分流输送到第一电解槽(40)中，该第一电解槽在电解液的流动方向上看是第一个电解槽。
6.药物组合物，尤其用于炎症的体内或体外治疗、用于灭菌、用于伤口愈合和/或用于卫生保健，该组合物包含如权利要求I 一 5中任一项的电化学活化的溶液。
7.药物组合物，该组合物一方面包含活性物质，例如前列腺素组织激素、受体阻滞齐U、用于降低高眼内压的物质和/或眼科用润湿剂，以及该组合物另一方面包含载体物质，该载体物质基于如权利要求I 一 5中任一项的电化学活化的溶液，其中所述活性物质存在于所述电化学活化的溶液中或存在于与所述电化学活化的溶液分开的相中。
8.皮肤病学制剂，尤其用于治疗伤口、溃疡(糖尿病)和/或其它皮肤病，其包括如权利要求1-5中任一项的电化学活化的溶液。
9.消毒剂，其包括如权利要求1-5中任一项的电化学活化的溶液。
10.如权利要求I一 5中任一项的电化学活化的溶液在药物组合物中的应用。
11.如权利要求I一 5中任一项的电化学活化的溶液在消毒剂中的应用。
全文摘要
电化学活化的水基溶液，其可通过在包括2个以上电解槽(40)的电解模块(2)中电解含盐水的水而获得，其耐贮存性特别高，也就是尤其是即使在相对长时间的贮存(例如超过两年)后仍应当具有特别高的杀菌或抗菌效果。根据本发明，这类溶液通过在包括2个以上电解槽(40)的电解模块(2)中电解含盐水的水而获得，在该电解模块中各个电解槽(40)分别包括指定为第一电极性的第一电极室和通过膜(46)与该第一电极室分开的、指定为第二电极性的第二电极室，其中将电解液连续地以串行方式输送到电解槽(40)的第一电极室。
文档编号C02F1/461GK102971262SQ201180027245
公开日2013年3月13日 申请日期2011年3月31日 优先权日2010年3月31日
发明者H-G·麦斯 申请人:卡里欧帕股份公司