微小气泡电解水生成装置以及微小气泡电解水生成方法
【专利摘要】本发明提供一种提高储存稳定性并提供满意清洁效率的含有氯气和氢气的电解水。本发明提供一种微小气泡电解水生成装置以及微小气泡电解水生成方法，该微小气泡电解水生成装置设置有三室结构的电解装置，该三室结构包括：具有阳极电极的阳极室（1）、具有阴极电极的阴极室（2）、中间室（3）、以及设置于该阳极室和该阴极室的各中间室之间的隔膜（4）、（5）；设置有与该装置邻接的酸性电解水储存槽（10）和碱性电解水储存槽（11）；各个储存槽利用配管与阳极室和阴极室连通；各个储存槽与纳米气泡生成装置（14）连通；该装置利用在阳极室中产生的氯气和酸性电解水生成氯气和纳米气泡电解水，利用在阴极室中产生的氢气和碱性电解水生成氢纳米气泡电解水。
【专利说明】微小气泡电解水生成装置以及微小气泡电解水生成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微小气泡电解水生成装置以及微小气泡电解水生成方法，尤其涉及一种使用由电解产生的电解水和气体，得到最适用于所有清洁领域尤其是用于工业部件的清洗和商用净化的碱性电解纳米气泡水、和适用于商用净化的酸性电解纳米气泡水的微小气泡电解水生成装置和微小气泡电解水生成方法。
【背景技术】
[0002]以往，电解食盐水时，在阳极侧(阳极室)产生下述反应(I )，在阴极侧产生下述反应(2)、(3)、(4)。
[0003](l)2Cr_2e-— Cl2
[0004](2) 2Na++2e- — 2Na[0005](3) 2Na+2H20 — 2Na++H2+20r
[0006](4) 2H20+2e_ — H2+20F
[0007]因此，在阴极室中，得到碱性、且还原性的阴极电解水。
[0008]氢气与该阴极电解水一起产生，但是，溶解性低的氢气不溶于阴极电解水，而扩散到空气中。另外，在阳极室中，得到酸性的阳极电解水和氯气。
[0009]作为有效利用与阳极电解水一起产生的氯气的技术，已知有专利文献I。
[0010]专利文献I中，对苛性钠与食盐混合后的电解质水溶液电解，并将得到的电解液用作洗涤、清洁用水。
[0011]现有技术文献
[0012]专利文献
[0013]专利文献1:日本发明专利申请公开2003-251353号公报
【发明内容】
[0014]技术问题
[0015]但是，专利文献I的方法，由于得到的电解水中所含的氯气易挥发，储存稳定性差，因此，作为洗涤、清洁用水使用时，得不到满意的清洁效率。
[0016]本发明要解决的问题在于提供一种能够获得满意清洁效率的电解水。
[0017]本发明人经过认真研究，结果发现，使氯化钠水溶液电解产生的气体形成纳米气泡，能够解决上述问题，从而完成本发明。
[0018]技术手段
[0019]本发明涉及一种微小气泡电解水生成装置以及微小气泡电解水生成方法，该装置包括:具有二室结构的电解装置，该二室结构包括:具有阳极电极的阳极室、具有阴极电极的阴极室、以及设置于阳极室和阴极室之间的隔膜；或者具有三室结构的电解装置，该三室结构包括:具有阳极电极的阳极室、具有阴极电极的阴极室、设置于上述两室之间的中间室、设置于所述阳极室和中间室之间的隔膜、以及设置于所述阴极室和中间室之间的隔膜；用于储存酸性电解水的酸性电解水储存槽，和用于储存碱性电解水的碱性电解水储存槽，其均邻接于该电解装置而设置；配管，所述各电解水储存槽通过该配管分别与阳极室和阴极室连通；以及纳米气泡生成装置，其分别与上述各电解水储存槽连通，用于利用气体和液体产生纳米气泡；其中，所述纳米气泡生成装置，利用在所述阳极室中产生的氯气和酸性电解水，生成氯纳米气泡电解水，利用在所述阴极室中产生的氢气和碱性电解水，生成氢纳米气泡电解水。
[0020]发明效果
[0021]根据本发明，通过将在阴极生成的阴极电解水、以及所产生的多余氢气供给到本装置内的纳米气泡生成装置，能够使阴极电解水中产生氢纳米气泡，由此能够提高阴极电解水的氧化还原电位(oxidation-reduction potential, ORP)。
[0022]另外，通过将在阳极生成的阳极电解水、以及所产生的多余氯气供给到本装置内的纳米气泡生成装置，能够使阳极电解水中产生氯纳米气泡，由此能够提高阳极电解水的氯浓度。
[0023]进而，在阳极电解水中制造氯纳米气泡，并且纳米气泡生成于所得的阳极电解水中，由此能够得到杀菌效果良好的微小气泡电解水。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是表示本发明中使用的电解装置的一种实施方式的示意图；
[0025]图2是表示本发明中使用的电解装置的一种实施方式的示意图；
[0026]图3是本发明中使用的微小气泡电解水生成装置的流程图；
[0027]图4是表示使用得自本发明的微小气泡电解水的清洗效果的图表；
[0028]图5是表示使用得自本发明的微小气泡电解水的清洗效果的图表；
[0029]图6是表示使用得自本发明的微小气泡电解水的清洗效果的图表；
[0030]图7是表示使用得自本发明的微小气泡电解水的清洗效果的图表；
[0031]图8是表示使用得自本发明的微小气泡电解水的清洗效果的图表；
[0032]图9是代替附图的、表示使用得自本发明的微小气泡电解水的清洗效果的照片，其中图9中的(a)表示作为被测物的波士顿莴苣，图9中的(b)表示未经处理的被测物稀释100倍时的细菌数，图9中的(c)表示被测物被自来水稀释100倍时的细菌数，图9中的Cd)表示被测物被酸性电解水稀释10倍时的细菌数，图9中的(e)表示被测物被NB (纳米气泡)酸性电解水稀释10倍时的细菌数。
[0033]附图标记说明
[0034]1 阳极室
[0035]2 阴极室
[0036]3 中间室
[0037]4、5 隔膜
[0038]6 阳极电极
[0039]7 阴极电极
[0040]8 酸性电解水配管
[0041]9 碱性电解水配管[0042]10酸性电解水储存槽
[0043]11碱性电解水储存槽
[0044]12酸性电解水导水管
[0045]13碱性电解水导水管
[0046]14纳米气泡生成装置
[0047]15酸性纳米气泡电解水配管
[0048]16碱性纳米气泡电解水配管
[0049]17酸性纳米气泡电解水排放管
[0050]18碱性纳米气泡电解水排放管
[0051]X电解装置
【具体实施方式】
[0052]以下对本发明进行详细说明。此外，本发明不限于以下的描述，可以在不脱离本发明的主旨的范围内适当变更。
[0053]根据图1、图2和图3对本发明的微小气泡电解水生成装置的一种实施方式进行详细描述。首先，构成该装置的一部分的电解装置(X)由三室结构构成，该三室结构包括:具有阳极电极(6)的阳极室(I)、具有阴极电极(7)的阴极室(2)、设置于所述阳极室(I)和阴极室(2)之间的中间室(3)。该三室结构还进一步包括设置于所述阳极室(I)和中间室(3)之间的隔膜(4)、以及设置于所述阴极室(2)和中间室(3)之间的隔膜(5)。
[0054]在本发明中，所述电解装置(X)设置有用于储存酸性电解水的酸性电解水储存槽(10)、和用于储存碱性电解水的阴极电解水储存槽(11)，上述两槽分别设置于该装置的阳极室(I)与阴极室(2)附近；并且还分别在阳极室(I)侧与阴极室(2)侧设置有纳米气泡生成装置(14)、(14)。另外，设置有用于连接上述室(I)、(2)、储存槽(10)、(11)、纳米气泡生成装置(14)、(14)的配管(8)、(9)、(12)、(13)、(15)、(16)，以及用于从储存槽(10)、( 11)排放的配管(17)、(18)。还设置有两个盐水槽，向阳极室(I)、阴极室(2)和中间室(3)供给盐水。
[0055]即，在所述电解装置(X)的阳极室(I)中生成的酸性电解水通过酸性电解水连接配管(8)与酸性电解水储存槽(10)连通。
[0056]酸性电解水储存槽(10)通过酸性电解水导水管(12)与纳米气泡生成装置(14)连通。
[0057]纳米气泡生成装置(14)通过酸性纳米气泡电解水配管(15)与酸性电解水储存槽
(10)连通。
[0058]酸性电解水储存槽(10 )被配置为，酸性纳米气泡电解水从酸性纳米气泡电解水放出管(17)排放。
[0059]所述电解装置(X)的阴极室(2)中生成的碱性电解水通过碱性电解水连接配管(9 )与碱性电解水储存槽(11)连通。
[0060]碱性电解水储存槽(11)通过碱性电解水导水管(13)与纳米气泡生成装置(14’)连通。
[0061]纳米气泡生成装置(14’)通过碱性纳米气泡电解水配管(16)与碱性电解水储存槽(11)连通。
[0062]碱性电解水储存槽(11)被配置为，碱性纳米气泡电解水从碱性纳米气泡电解水放出管(18)排放。
[0063]根据本发明，在阳极电极生成氯气，并形成该氯气的纳米气泡，再将含有氯气纳米气泡的酸性电解水供给到酸性电解水储存槽。进而，根据本发明，在阴极电极生成氢气，并形成该氢气的纳米气泡，再将含有氢气纳米气泡的碱性电解水供给到碱性电解水储存槽。
[0064]如以上所说明的，微小气泡电解水生成装置中使用的电解装置具有包括阳极室、中间室和阴极室的三室结构，但是，该电解装置也可以为二室结构，包括具有阳极电极的阳极室、具有阴极电极的阴极室、以及设置于上述两室之间的隔膜。或者，该电解装置也可以为一室结构，具有阳极电极和阴极电极，在这些电极之间未设置隔膜。
[0065]在三室型电解槽中生成的电解水几乎不含分解前的电解质(例如盐等)。该电解水对使用环境的影响小，因此，相比二室型电解槽，三室型电解槽更为优选。
[0066]下面根据图1和图2对本发明的微小气泡电解水生成方法的一种实施方式进行说明。
[0067]首先，电解氯化钠水溶液。利用纳米气泡生成装置处理在电解装置的阳极电极产生的氯气和酸性电解水。由此制备氯纳米气泡电解水。利用纳米气泡生成装置处理在电解装置的阴极电极产生氢气和碱性电解水。由此制备氢纳米气泡电解水。
[0068]在本发明的作为微小气泡电解水的原料的氯化钠水溶液中，使用二室型电解槽时，氯化钠的浓度优选在0.05-0.2fft%的范围。低于0.05fft%时，电解效率显著降低；高于
0.2fft%时，未分解的电解质残留于电解水中，因此不优选小于0.05fft%或超过0.2fft%的氯化钠溶液。
[0069]在三室型电解槽中，中间室中的氯化钠水溶液通过隔膜分别与阴极水和阳极水分离。因此氯化钠不向两极移动。因此，可以通过使饱和食盐水循环等，来控制氯化钠水溶液的浓度，无需进行百分之零点几水平上的、严格的浓度管理。
[0070]现有的电解水和杀菌剂难以减少残留细菌数量或提供清洁效果。但本发明的微小气泡电解水能够减少残留菌数并提供清洁效果。本发明的微小气泡电解水能被用作，例如，切割蔬菜等的食品加工工厂以及清洗业或其他行业的清洗和消毒用水。
[0071]实施例
[0072]下面验证由该微小气泡电解水生成装置和该微小气泡电解水生成方法生成的微小气泡电解水(以下称作纳米电解水)的清洁效果。
[0073]实施例1
[0074][实验内容]
[0075]使用由三室结构构成的电解槽，在每分钟生成4升酸性和碱性电解水的条件下电解饱和食盐水，制备以下样品。
[0076]纳米电解水1:将生成电解水时产生的气体(氢、氯)纳米气泡化,并添加到电解水中形成的混合液的总称(碱性电解水+氢纳米气泡、酸性电解水+氯纳米气泡)
[0077]纳米电解水2:将空气纳米气泡化，并添加到电解水中形成的混合液的总称(碱性电解水+空气纳米气泡、酸性电解水+空气纳米气泡)
[0078]纳米碱性电解水1:将生成碱性电解水时产生的氢气纳米气泡化,并添加到碱性电解水中形成的混合液
[0079]纳米碱性电解水2:将空气纳米气泡化，并添加到碱性电解水中形成的混合液
[0080]纳米酸性电解水1:将生成酸性电解水时产生的氯气纳米气泡化,并添加到酸性电解水中形成的混合液
[0081]纳米酸性电解水2:将空气纳米气泡化，并添加到酸性电解水中形成的混合液
[0082]电解水:通过在三室型电解槽的中间室中循环饱和食盐水而从阳极和阴极室得到的水的总称
[0083]使用纳米电解水进行人工污染布(EMPA (瑞士联邦材料科学技术研究所)制)的洗涤，计算出清洗效率。 [0084]作为比较对象物，使用自来水、洗涤剂和电解水进行相同的实验。
[0085]其结果表示于图3至图6的图表中。
[0086]即，利用将生成碱性电解水时产生的氢气回输到碱性电解水(0.2L/min、15分钟)的方法，制备纳米电解水I (在各表和附图中，用数字①表示)。在用纳米电解水I洗涤布后，除去使用后的碱性电解水，重新用酸性电解水(返回产生的氯气(0.2L/min) 15分钟)对布进行洗涤。
[0087]之后，利用自来水进行洗涤。另外，利用吹入空气(0.2L/min、15分钟)来代替各电解水中产生的气体的方法，制备纳米电解水2(在各表和附图中，用数字②表示)。使用该电解水，并按照碱性电解水、酸性电解水的顺序对布进行洗涤，最后用自来水进行洗涤。
[0088][实验方法]
[0089]在毛巾(横64cmX纵27cm)上分别缝上边长为15cm的正方形人工污染布(未污染布、碳黑/矿物油、血液、可可粉、红葡萄酒五种)，按照下述工序进行洗涤。
[0090]为了再现槽内洗涤物之间的摩擦，将布与9条浴巾(横128cmX纵60cm)—起洗涤。
[0091]A、自来水、洗涤剂洗涤工序的顺序(I — 4)
[0092](使用洗漆剂)洗漆用合成洗漆剂Attackbio EX (花王株式会社制)
[0093]1、清洗(水温8 °C ) 15分钟
[0094][条件]水位:低洗涤剂洗涤时，添加洗涤剂60g
[0095]临时脱水I分钟
[0096]2、漂洗(水温8 °C ) 10分钟
[0097][条件]水位:低
[0098]临时脱水I分钟
[0099]3、漂洗2 (水温8 °C ) 15分钟
[0100][条件]水位:低
[0101]4、脱水15分钟
[0102]B、电解水洗涤工序(设定为白色)的顺序(I — 4)
[0103]1、碱性电解水清洗(水温7 °C ) 15分钟
[0104][条件]水位:低pH:10.80 ORP:-192 氯浓度:l9ppm
[0105]临时脱水I分钟
[0106]2、酸性电解水清洗(水温7 °C ) 10分钟
[0107][条件]水位:低pH:4.05 氯浓度:19ppm[0108]临时脱水I分钟
[0109]3、漂洗2 (水温6 °C) 3分钟
[0110] [条件]水位:低
[0111]4、脱水5分钟
[0112]C、纳米电解水洗涤工序[与(I)、(2)相同、(I — 4)的顺序]
[0113]1、纳米碱性电解水清洗(水温7 °C ) 15分钟
[0114][条件]水位:低pH (I):12.17 ORP (1):-596
[0115]pH (2):11.78 ORP (2):-202
[0116]临时脱水I分钟
[0117]2、纳米酸性电解水清洗(水温6 °C ) 10分钟
[0118][条件]水位:低pH (I):4.41 氯浓度(l):l8ppm
[0119]pH (2):4.40 氯浓度(2):18ppm
[0120]临时脱水I分钟
[0121]3、漂洗(水温7 °C ) 3分钟
[0122][条件]水位:低
[0123]4、脱水5分钟
[0124][使用仪器]
[0125]分光光度计CM_600d (Konica Minolta Sensing, Inc.生产)
[0126]便携的导电率pH计WM-32EP(DKK-TOACORPORATION 生产)0RP 复合电极PST-2739C(DKK-TOA CORPORATION 生产)
[0127]氯浓度计RC-2Z (笠原理化学工业株式会社生产)
[0128]业务用洗涤机22kg型WN220 (山本制作所生产)
[0129][实验结果]
[0130]实验时的纳米电解水的pH、ORP以及氯浓度表示在表1和2中。
[0131] [表1]
[0132]表1.纳米碱性电解水生成时的各种值一览表
【权利要求】
1.一种微小气泡电解水生成装置，包括: 具有二室结构的电解装置，该二室结构包括具有阳极电极的阳极室、具有阴极电极的阴极室、和设置于阳极室和阴极室之间的隔膜；或者具有三室结构的电解装置，该三室结构包括具有阳极电极的阳极室、具有阴极电极的阴极室、设置于这两室之间的中间室、设置于所述阳极室和中间室之间的隔膜、和设置于所述阴极室和中间室之间的隔膜； 用于储存酸性电解水的酸性电解水储存槽，和用于储存碱性电解水的碱性电解水储存槽，其均邻接于与该电解装置而设置； 配管，所述各电解水储存槽通过该配管分别与阳极室和阴极室连通；以及 纳米气泡生成装置，其分别与上述各电解水储存槽连通，用于利用气体和液体产生纳米气泡； 其中，所述纳米气泡生成装置，利用在所述阳极室中产生的氯气和酸性电解水，生成氯纳米气泡电解水，利用在所述阴极室中产生的氢气和碱性电解水，生成氢纳米气泡电解水。
2.根据权利要求1所述的微小气泡电解水生成装置，其中所述装置利用在阳极电极中产生的氯气和阳极电解水在阳极电解水中生成氯气纳米气泡，并将含有纳米气泡的阳极电解水供给到酸性电解水储存槽。
3.根据权利要求1所述的微小气泡电解水生成装置，其中所述装置利用在阴极电极中产生的氢气和阴极电解水在阴极电解水中生成氢气纳米气泡，并将含有纳米气泡的阴极电解水供给到碱性电解水储存槽。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的微小气泡电解水生成装置，其中所述阳极电解水中所生成的含有纳米气泡的微小气泡酸性电解水被用于杀菌处理。
5.一种微小气泡电解水的生成方法，包括:将氯化钠水溶液电解，利用纳米气泡生成装置对在阳极电极产生的氯气和酸性电解水进行处理，生成氯纳米气泡电解水；利用纳米气泡生成装置对在阴极电极产生的氢气和碱性电解水进行处理，生成氢纳米气泡电解水。
【文档编号】C02F1/46GK103562140SQ201380001460
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年5月24日 优先权日:2012年5月24日
【发明者】中本义范 申请人:铁克股份有限公司