不添加电解质生产杀菌用氧化水的方法技术

[问题]为提供一种电解方法，借此变得能够通过阳极氧化原水，例如自来水，有效利用所述原水中所含的卤离子，例如氯离子，生产在中性pH范围内的杀菌/消毒用氧化水。[解决方案]一种生产含有二氧化氯的杀菌用氧化水的方法，所述方法包括：使用三室型电解容器电解含氯离子的自来水，然后捕获溶于所述自来水中的所述氯离子，并且然后在阳极电极上电解氧化所述捕获的氯离子。所述三室型电解容器由阳极室、阴极室和中间室组成，所述中间室位于所述阳极室和所述阴极室之间并且是通过在所述阳极室和所述阴极室之间设置分隔膜而形成。在所述三室型电解容器中，将所述阳极室与所述中间室隔开的分隔膜由含氟阳离子交换膜和阴离子交换膜组成，其中多孔阳极电极粘附在所述分隔膜中的所述含氟阳离子交换膜上，将所述阴极室与所述中间室隔开的分隔膜由阳离子交换膜或阴离子交换膜组成，其中多孔阴极电极粘附在所述分隔膜上；并且阴离子交换树脂填充所述中间室。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】不添加电解质生产杀菌用氧化水的方法
本专利技术涉及一种通过自来水等的电解，基本上不添加氯离子而生产具有适于杀菌的残留氯浓度并且含有二氧化氯的杀菌水的方法。
技术介绍
按照惯例，用于生产杀菌用氧化水的电解容器是图1所示的两室型电解容器或图2所示的三室型电解容器。在两室型电解容器中，通过向原水中添加卤盐如食盐来向阳极室供给氯离子溶解水。例如，当供给食盐溶液时，氯离子氧化生成次氯酸根离子。具体地，在氧化反应中，氯离子经电解氧化生成氯分子。氯分子在水中变为次氯酸根离子和氢离子。因此，形成强酸性氧化水。[化学式1]当使用两室型电解容器时，离子浓度不足。为了促进电解氧化反应，必须提高电解电压或向原水中添加卤盐如食盐。当添加卤盐时，生成强酸性氧化水。因此，在装置的维护和控制方面存在强酸性的问题。图2示出了三室型电解容器，其中在阳极室和阴极室之间设有中间室。在分隔膜中，设有离子交换膜，并且图3所示的多孔电极被用作电极。将食盐溶液等供给至中间室。中间室内的氯离子转移到阳极室。根据化学式(1)部分氯离子形成氯分子以最终形成强酸性的次氯酸。当向三室型电解容器的中间室添加水溶液如食盐溶液并且产生含残留氯的杀菌水时，存在以下问题。(i)填充中间室的溶液为强酸性，即pH高达为1或更低，并且装置的维护很困难。(ii)氧化水为强酸性，pH为2至3，并且产生杀菌用常规氧化水。(iii)使用普通三室型电解容器时，主要的可氧化物质为次氯酸根离子。出现次氯酸根离子具有缺陷的问题，其中因碱性pH而失去杀菌效果并且在有机物质共存时杀菌效果降低。设有中间室的三室型电解容器具有上述问题。例如，向中间室添加食盐溶液时，氯离子转移到阳极室，并且钠离子转移到阴极室。已知中间室内的pH由于分隔膜之间离子渗透性的差异而变成酸性。通过长时间电解，中间室内液体的pH可变成强酸性以使pH降低至1或更低。此类强酸性液体具有腐蚀性，并且对设备有不利影响。如上所述，已经按照惯例使用卤素盐液体(如食盐溶液)通过电解氧化生产了含残留氯的氧化水。在装置的维护和控制方面，出现了归因于盐酸的诸如腐蚀等问题。为了解决诸如腐蚀等问题，第一个目的是通过电解氧化天然水(如典型的自来水)，不添加氢卤酸(halogenacid)生产杀菌水。已有报道称次氯酸根离子表现出杀菌力并且造成残留氯浓度。次氯酸根离子具有以下缺点。(1)在4至6的中性pH范围内的杀菌力最高，在8或更高碱性pH范围内的杀菌力大大降低，并且在10或更高pH下的杀菌力基本上消除。(2)当次氯酸根离子与细菌和有机物质共存时，杀菌力已知会降低。第二个目的是增强杀菌力并保持在碱性范围的杀菌力，并且进一步通过电解生成即使在有机物质共存时，也不会大大降低杀菌力的可氧化物质。除次氯酸根离子外，可通过电解生成的可氧化氯化合物为二氧化氯。下列文件已经报道二氧化氯的杀菌力在6.0至10.0的pH范围内不变，并且比次氯酸的杀菌力强。(MasahikoTakayama等，J.Antibact，Antifung，Agent第23卷第7期，第401页)
技术实现思路
技术问题本专利技术想要达到的目的是提供一种电解方法，其能够通过阳极氧化原水如自来水，有效利用所述原水中所含的卤离子如氯离子，生产在中性pH范围内的杀菌/消毒用氧化水。为了通过电解操作生产杀菌用氧化水，已经按照惯例通过从外部添加卤离子，特别是氯离子，并且氧化氯离子以产生残留氯如次氯酸和二氧化氯而生产了杀菌用水溶液。在这种情况下，出现了pH呈强酸性的问题。本专利技术旨在通过极大地降低所用卤离子如氯离子的浓度并且防止pH降低而生产杀菌用弱氧化水。一般而言，自来水含氯离子等。具体而言，当氯离子等被高效使用时，产生杀菌有效的氧化水。在为自来水的情况下，自来水标准通常要求次氯酸等产生的残留氯浓度为0.1ppm或更高。在本专利技术中，氧化水可用于为手和脚、设备等杀菌。当残留氯浓度更高时，效果提高。然而，因为用自来水作为原材料，所以浓度受限制。在本专利技术中，浓度目标为0.5ppm或更高，是自来水标准的5倍，并且优选为1.0ppm或更高。问题的解决方案本专利技术涉及一种生产含有二氧化氯的杀菌用氧化水的方法，所述方法包括：使用三室型电解容器电解含氯离子的自来水，其中中间室位于阳极室和阴极室之间并且是通过在所述阳极室和所述阴极室之间设置分隔膜而形成；捕获溶于所述自来水中的所述氯离子；并且在阳极电极上电解氧化所述捕获的氯离子；其中将所述阳极室与所述中间室隔开的分隔膜具有含氟阳离子交换膜和阴离子交换膜并且多孔阳极电极粘附在所述分隔膜中的所述含氟阳离子交换膜上，其中将所述阴极室与所述中间室隔开的分隔膜具有阳离子交换膜或阴离子交换膜并且多孔阴极电极粘附在所述分隔膜上，并且其中所述中间室填充有阴离子交换树脂。专利技术的有益效果根据本专利技术，可以生产在中性范围内的杀菌/消毒用氧化水。附图说明图1示出两室型电解容器的示意图。图2示出三室型电解容器的示意图。图3是多孔电极的平面图。图4示出实施例1中使用的三室型电解容器的示意图。图5(a)示出实施例2中使用的三室型电解容器的示意图。图5(b)示出实施例2中使用的三室型电解容器的示意图。图6示出实施例3中使用的三室型电解容器的示意图。图7是实施例4和5中的流程图。图8是实施例6中的流程图。图9是根据实施例6的另一实施方式的流程图。图10示出实施例7中使用的三室型电解容器的示意图。具体实施方式在自来水等中，氯离子以200ppm的最大浓度溶解。在图1所示的两室型电解容器或图2所示的简易三室型电解容器中，利用此类自来水中的氯离子进行电解时，残留氯浓度为0.1ppm或更低，并且如此低以致不期望杀菌效果。当使用所述电解容器电解自来水时，自来水的电导性不足以通过电解获得目标杀菌效果。因此，在约10mA/cm2的电流密度下电解电压高达100V或更高。因此，实际上仍有问题。对于实际使用而言，优选在约30V或更低的电解电压下达到目标氯浓度。如实施例4中所述，降低电解电压的方法是用阳离子交换树脂填充图2中的三室型电解容器的中间室的方法。填充的阳离子交换树脂使得可能使约10mA/cm2下的电解电压降低至20V或更低。然而，即使在这种情况下，残留氯浓度也低至约0.1ppm。为了增加残留氯浓度，如图4至6所示改进电解容器。在图4中，图2中由离子交换膜分隔的中间室填充有阴离子交换树脂。使用阴离子交换膜作为阳极室侧上的分隔膜。当允许自来水通过中间室时，卤离子如氯离子留在阴离子交换树脂上并且富集。在这种状态下进行电解时，可增加残留氯浓度。下面将描述本专利技术中使用的阴离子交换树脂和含氟阳离子交换膜。氨基作为官能团与阴离子交换树脂键合。此类阴离子交换树脂包括强碱性和弱碱性的两种交换树脂。为了高效收集自来水中的氯离子等，强碱性离子交换树脂是适合的。强碱性树脂包括两种，与三甲基铵基键合的I型和与二甲基乙醇铵基键合的II型。I型强碱性树脂就捕获氯离子等的效率来说是有效的。具体地，优选可从MitsubishiChemicalCorporation获得的强碱性I型阴离子交换树脂。另一方面，在含氟阳离子交换膜中，硫酸根离子基团作为官能团与氟树脂键合。在氟树脂的环境下，与硫酸根离子基团键合的H+离子易于解离，并且H+离子在电解期间可以起到载体的作用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产含有二氧化氯的杀菌用氧化水的方法，其包括：使用三室型电解容器电解含氯离子的自来水，其中中间室位于阳极室和阴极室之间并且是通过在所述阳极室和所述阴极室之间设置分隔膜而形成；捕获溶于所述自来水中的所述氯离子；并且在阳极电极上电解氧化所述捕获的氯离子；其中将所述阳极室与所述中间室隔开的分隔膜具有含氟阳离子交换膜和阴离子交换膜并且多孔阳极电极粘附在所述分隔膜中的所述含氟阳离子交换膜上，其中将所述阴极室与所述中间室隔开的分隔膜具有阳离子交换膜或阴离子交换膜并且多孔阴极电极粘附在所述分隔膜上，并且其中所述中间室填充有阴离子交换树脂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.09 JP 2013-2539221.一种生产含有二氧化氯的杀菌用氧化水的方法，其包括：使用三室型电解容器，其中所述三室型电解容器中，使用阳极的分隔膜和阴极的分隔膜在阳极室和阴极室之间设置中间室，将所述阳极室与所述中间室隔开的所述阳极的分隔膜具有开了许多孔的氟阳离子交换膜和阴离子交换膜，并且多孔阳极电极粘附在所述阳极的分隔膜中的所述含氟阳离子交换膜上，其中将所述阴极室与所述中间室隔开的所述阴极的分隔膜具有阳离子交换膜或阴离子交换膜，并且多孔阴极电极粘附在所述阴离子分隔膜上，并且其中所述中间室填充有阴离子交换树脂，将含氯离子的自来水供给至所述中间室，并且将通过所述中间室的自来水供给至所述阳极室，所述氯离子的最大浓度为200ppm，通过电解被供给至所述中间室的所述自来水，将溶于所述自来水中的氯离子用所述阳离子分隔膜捕获，并在所述多孔性阳极上生成臭氧，将所述阳极的分隔膜上捕获的氯离子在所述多孔阳极电极上电解氧化生成二氧化氯，生成含有二氧化氯的杀菌用氧化水。2.根据权利要求1所述的生产杀菌用氧化水的方法，其中使用具有下述结构的所述电解容器以增加所述二氧化氯的浓度，在所述结构中具有直径φ为1微米或更大的孔的所述含...

【专利技术属性】
技术研发人员：澄田修生，
申请(专利权)人：铁克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP