CN101498007A - 膜电极组件、采用该膜电极组件的电解槽、电解水喷射器以及消毒方法 - Google Patents

膜电极组件、采用该膜电极组件的电解槽、电解水喷射器以及消毒方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种膜电极组件、采用该膜电极组件的电解槽、电解水喷射器以及消毒方法。该膜电极组件包括：至少一个棒形或管状电极；围绕该电极周边布置的管状隔膜；以及围绕该隔膜的周边布置的线形反电极，该隔膜利用线形反电极固定到棒形或管状电极，由此形成电极室，在隔膜和棒形或管状电极之间具有气体/液体通道。

Description

膜电极组件、采用该膜电极组件的电解槽、电解水喷射器以及消毒方法
技术领域
本发明涉及一种用来产生用于消毒、清洗等的电解水的膜电极组件、采用该组件的电解槽、包括任意电解槽的电解水喷射器以及使用这些装置的消毒方法。
背景技术
杀菌剂/消毒液：
诸如次氯酸钠、次氯酸钙和二氯异氰尿酸的氯化物杀菌剂已被广用地用作大多数环境中的杀菌剂/消毒剂。在这些材料当中，从成本和效果的观点，通常使用包括次氯酸钠的次氯酸盐。然而，为了获得其杀菌/消毒效果的提高，提出了了许多方案，该杀菌/消毒效果在包括临床领域和食品工业的各种领域中都需要(例如，参见，JP-A-2001-253803，JP-A-2001-342496，以及JP-A-2002-145710)。
通常，通过将用于构成该组分的各种原料添加到水中，或通过混合包含该各种原料的混合水溶液，来制备这种杀菌剂/消毒剂。
使用电解水作为替代物：
然而，大量使用氯化物消毒剂引起麻烦。例如，在大量地处理食品材料的工厂和零售店中，用具有超过100ppm浓度的次氯酸钠溶液进行清洗。然而，认为该清洗是有问题的，因为它不仅破坏食品材料的味道，而且引起危险(THM的增加)。
主要为了消除这些问题，在农业、食品、临床以及其他领域中，已经对电解水，即通过电解产生的水，的有效性坚持不懈地进行了集中的研究。在日本，主要进行电解水或臭氧化水的替代。电能，是一种清洁能源，通过在电极表面上的化学反应，同时调整该反应，可以被用来合成氢气、氧气、臭氧、过氧化氢等。众所周知，尤其在阳极上的氧化反应产生在水处理中有效的氧化剂(有效的氯和过氧化物，如臭氧)，并且在某些情况下，还产生活性物质，如OH原子团(radical)(Kyōsansei Denkaisui No Kiso Chishiki(Fundamental Knowledge ofStrongly Acidic Electrolytic Water，Ohm-sha，Ltd.)。
目前正在将精力关注于电解水的优异杀菌/消毒活性，并且正在对临床活动和家庭中使用的水进行研究。正研究的它们使用的例子包括患病部分、切割部分、用于固定导管的透皮开口等的杀菌/消毒，以及家庭用具或物品，如厨房用具、婴儿物品和家具，以及房屋设备如卫生间设备和浴缸的杀菌/消毒。通过电解水(将被电解的水)来获得这种电解水，其中可以连同用于pH调节的酸一起将在溶解时产生离子的溶质，例如，氯化钠，选择性地添加到水中。
电解水的种类：
除用作食品添加剂之外，电解水也可用于其他应用。在仅仅包含水的电解槽中，进行下面的阳极反应，以根据公式(1)离析氧气。然而，取决于催化剂和电解条件，根据公式(2)产生臭氧，并且可以人工合成其中包含溶解的臭氧的臭氧化水。
2H2O＝O2+4H++4e          (1)
3H2O＝O3+6H++6e          (2)
在该水包含盐酸或对其添加氯化物离子的情况下，根据公式(3)和(4)，产生次氯酸。在该水包含硫酸的情况下，进行由公式(5)表示的反应，以产生过硫酸。
Cl-＝Cl2+2e                   (3)
Cl2+H2O＝HCl+HClO              (4)
2SO4 2-＝S2O8 2-+2e  (5)
当存在碳酸根离子时，进行由公式(6)表示的反应，以产生过碳酸。
2CO3 2-＝C2O6 2-+2e(6)
根据公式(7)和(8)，通过阴极反应，可以人工合成含氢水，碱离子水等等，该含氢水是在其中包含溶解的过量氢气的水。
2H4++2e＝H2                     (7)
2H2O+2e＝H2+2OH-             (8)
此外，也可以人工合成过氧化氢等。
如上所述，除已被批准作为食品添加剂的酸性水(acid water)之外，可以用适当地选择的电解质来制造包含两种或多种过氧化物的电解水。
电解水的特点：(参考文献：Mizu No Tokusei To Atarashli RiyōGijutsu(Characteristics of Water And Novel Application Technology)，2004，NTS Inc.)
下面三种电解水已被批准作为食品添加剂。
a)弱碱性电解次氯酸水(添加剂名称，电解次氯酸钠水；20-200ppm；pH>7.5；不使用隔膜，由0.2-2％含水氯化钠溶液产生)
b)微酸性电解水(添加剂名称，微酸性次氯酸水；10-30ppm；pH＝5-6.5；不使用隔膜，由2-6％盐酸产生)
c)强酸性电解水(添加剂名称，强酸性次氯酸水；20-60ppm；pH<2.7；在隔膜型槽中，由0.2％或更低的含水氯化钠溶液产生，作为阳极电解水)
这些种类的电解水当中的酸性水具有例如下面的优点。
(1)因为在酸性条件下不易产生THM，所以该酸性水在安全方面是优越的。
(2)不易产生耐药菌并且容易现场管理。
(3)可将该水可以与碱性电解水结合用来处理。
(4)该水可以像自来水一样被利用，并且不会给手或手指留下气味。
(5)该水的使用足够(消毒时间短)。
在利用次氯酸钠溶液的常规处理中，已经批准使用具有高达200ppm的浓度的这种化学制剂作为食品添加剂。然而，该化学制剂破坏味道并且具有残留趋势。相反，那些种类的电解水即使在低浓度下也具有高杀菌效果，并且是有益的，尽管其使用需要在设备上的初期投资。
臭氧化水的特点：
次氯酸根的长期使用已经产生对这些化学制剂耐受的菌，并且对其消毒效果存在怀疑。另一方面，已将臭氧化水置于食品添加剂列表上，并且获得美国(2001)的FDA(食品与药物管理局)的批准，用作食物贮藏/生产步骤中的消毒剂。臭氧化水已进入许多实际使用，用于食品工厂中的杀菌和食物本身的杀菌。最近，注意力集中于臭氧化水在效果上等于或优于迄今为止在临床领域中使用的杀菌水的事实，该临床领域如皮肤学、眼科学、以及牙科学，并且在减小施加于活体的负担方面是有效的。
臭氧化水具有，例如，下面的优点。
(1)臭氧(OH基团)的杀菌效果是基于细胞壁的氧化损坏，并且认为该无区别的活性不产生耐药菌。
(2)臭氧不具有残留趋势。
当根据需要，将臭氧化水与具有残留趋势的氧化剂(例如，次氯酸盐、过硫酸盐或过碳酸盐)结合使用时，更有效的杀菌处理是可能的。
生产臭氧化水的常规工艺：
通常利用放电型臭氧气体发生器来制造臭氧化水。通过该工艺，可以容易地制造具有若干ppm浓度的臭氧化水，并且将臭氧化水用于水净化处理和食品清洗的领域。然而，由于以下原因，该设备不合适用作具有优异瞬间响应特性和产生高浓度臭氧化水的便利臭氧化水制造设备。
(1)臭氧化水的制造需要两个步骤，即，首先产生作为气体的臭氧，然后在水中溶解该气体。
(2)臭氧化水与通过之后将描述的电解工艺产生的水相比，具有更低的浓度，因此，应该通过高压被注射到水中并溶解在其中来制造该水。
(3)用于臭氧产生的电源具有高电压和高频率，使之难以获得尺寸减小。
(4)在基于放电的臭氧化水的制造设备中，臭氧气体产生能力变稳定需要一定的时间周期(几分钟的等待时间)，并且瞬时制备具有一定浓度的臭氧化水是困难的。
电解臭氧生产工艺：
电解工艺在耗电率方面不及放电工艺。然而，电解工艺的特点在于可以容易地获得高浓度臭氧气体和臭氧化水。因此电解工艺通常用于特殊领域，如电子部件的清洗。由于因为该工艺的原理，采用直流电低压电源，该设备在瞬间响应特性和安全方面是优异的，并且有希望用作小型臭氧气体发生器或小性臭氧化水制造设备。根据该应用，可以从电池驱动、电源发生器驱动以及AC-DC转换驱动中选择驱动模式。
为了有效地产生臭氧气体，选择适当的催化剂和电解质是必不可少的。已知的电极材料包括贵金属，诸如铂、α-二氧化铅、β-二氧化铅、注入有碳氟化合物的玻璃碳以及金刚石。利用由包含硫酸、磷酸、氟化基等等的水溶液作为电解质。然而，这些电解质的操作性能差而不被广泛应用。在这方面采用固相聚合物电解质作为隔膜，并且在其中纯水被用作原材料的水电解槽容易管理，而被普遍采用(J.Electrochem.Soc.，132，367(1985))。当使用已被用作催化剂的二氧化铅时，获得具有高达12％或以上浓度的臭氧气体。
在被称作直接合成系统的系统中，使位于电极周围的溶液以足够的速度流动，由此在气化之前，取得作为臭氧化水的臭氧(JP-A-8-134677)。此外，在将原水而不是纯水提供给该电解系统的情况下，贵金属电极催化剂本身的活性受水的质量影响。因此应该关心诸如寿命和效率波动的电解性能的事实。JP-A-9-268395公开了使用导电金刚石作为制造功能性水(包含臭氧)的电极。
小型设备的研制：
为了更容易地在临床活动中或家庭中进行杀菌/消毒等，已提出了便携式或小型的电解水生产/喷出设备(参见专利文献1至3)。可以将这种小型设备广泛用于家庭中的室内设备、水相关设备、餐具、衣着等的除臭、消毒或漂白，或用于商业目的，或用于例如手或手指的人体的杀菌或消毒等。
专利文献1：JP-A-2000-79393
专利文献2：JP-A-2000-197889
专利文献3：JP-A-2001-276826
除那些文献之外，以下文献是已知的：JP-A-2004-129954(具有产生电解所需功率的装置的设备)；JP-A-2004-130263(其中活塞的容量与槽柱体部分的体积、截面积等的比例是特定值的设备)；JP-A-2004-130264(用于电解包括pH调节剂、表面活性剂、氯化物的原水，并且该水用来获得具有3-8.5的pH的电解水的设备)；JP-A-2004-130265(以泡沫态使用根据JP-A-2004-130264的电解水)；JP-A-2004-130266(到电极的电压施加方向被交替地改变)；JP-A-2004-148108(施加到电极的电压是变化的)；JP-A-2004-148109(在吸入通道中具有电极的设备)；JP-A-2003-93479，JP-A-2003-266073，以及JP-A-2002-346564(在喷射部分具有圆柱形电极的分离型)；以及JP-A-2001-47048(在非喷射期间防止阻塞，并且装备有电机的枪型)。
旨在人工合成臭氧化水的现有技术包括以下技术。JP-A-2000-169989公开了一种小型电解臭氧发生器，该电解臭氧发生器具有包括由实心圆柱手柄构成并缠绕在该手柄上的组件、金属丝网状阳极(铂)、离子交换膜和金属丝网状阴极，并被布置在水管中，并且其中该手柄具有在其中形成的薄凹槽。JP-A-2001-198574公开了一种用于连接导管的模块，该导管包括实心圆柱形手柄和固定到该手柄的多孔阳极、固态聚合物电解质(离子交换膜)以及多孔阴极，并具有排泄管线，该排泄管线能单独地在阳极排放人工合成的臭氧化水并且在阴极排放人工合成的氢气/氢气。JP-A-2002-143851公开了一种具有双管结构的水处理方法，该双管结构包括支撑圆柱形部件，该支撑圆柱形部件具有穿通孔和缠绕在该圆柱形部件上的阴极、膜片以及阳极。在该方法中，通过使氯化钠的稀释水溶液流经用作阴极室的圆柱体，可以禁止从作为原水的自来水沉淀硬水成分，并且也可以同时进行紫外线处理。JP-A-2004-60010和JP-A-2004-60011公开了一种臭氧化水生产设备，其能够用电解槽分开阴极电解液，其与JP-A-2000-169989中描述的相同，并且能够用在通道中布置的电动-压力测量装置测量臭氧的浓度。JP-A-2006-346203公开了作为电极的导电金刚石的使用，具体地，公开了包括棒形导电-金刚石电极的电解槽、围绕该电极布置的带状隔膜部件以及布置在该隔膜部件上的线形反电极。此外，JP-A-2007-136356公开了包括具有在圆柱体方向上延伸的凹槽以及按阴极、膜片和阳极的顺序缠绕在该核心部件上的圆柱形核心部件的结构。
发明内容
常规的小型电极组件和采用该组件的电解槽具有以下问题。
(1)尽管离子交换膜等的使用提高了离子导电率，并且有望增加电解反应效率，但是将该膜片等与电极连接是困难的。
(2)该膜片通常是无孔隙的并且通常与多孔电极结合使用，以便于电解液的馈送和产品的去除。因此电极组件的形状是复杂的。
(3)当将该组件连接到设备时，管道膜片常常是圆柱形的，因此该电极优选具有适合于该管道部件的形状，例如，棒形或圆柱形。有必要采用适合于那些形状的设备。
(4)尽管铂催化剂在加速臭氧产生的性能方面是优异的，但是它是不稳定的，而且易于受原水的影响。当原样地使用自来水时，存在不能人工合成具有若干ppm浓度的臭氧化水的情况，其中该具有若干ppm浓度的臭氧化水能够短时杀菌。
(5)在产生的臭氧化水中，在反电极处产生的氢气被分开以增加分压，而这不可避免地导致溶质浓度增加。然而，一直没有具有适合于那些情况的结构的电解槽。
如果那些问题被克服，在家庭、医院、护理设备中的电解水的使用等等有望进一步扩大。
本发明的目的是提供一种膜电极组件，利用该膜电极组件可以消除那些问题中的大多数，并且该膜电极组件可以容易地制造，并带来高性能。本发明的另一目的是提供一种分别采用该组件的电解槽和电解水喷射器，以及一种杀菌的方法。本发明的电解水喷射器电解原水溶液，并且由此得到的电解水可以被立即利用。
首先，本发明提供一种膜电极组件，包括：
至少一个棒形或管状电极；
围绕电极周边布置的管状隔膜和优选离子交换膜；以及
围绕该隔膜周边布置的线形反电极，
利用该线形反电极，将该隔膜固定到棒形或管状电极，以由此形成电极室，该电极室在隔膜和棒形或管状电极之间具有气体/液体通道。
其次，本发明提供一种膜电极组件，包括：
至少一个棒形或管状电极；
围绕该电极周边布置的管状隔膜；以及
围绕该隔膜周边布置的多孔反电极，
利用该多孔反电极，将该隔膜固定到棒形或管状电极，以由此形成电极室，该电极室在隔膜和棒形或管状电极之间具有气体/液体通道。
再次，本发明提供一种膜电极组件，包括：
至少一个棒形或管状电极，在该棒形或管状电极中形成有凹陷部分；
围绕该电极周边布置的管状隔膜，以便形成电极室，该电极室在该隔膜和电极之间具有气体/液体通道；以及
围绕该隔膜周边布置的片状反电极。
根据本发明，可以构成分别具有膜电极组件的电解槽和电解水喷射器膜电极。该电解水喷射器可用于产生电解水并将电解水喷射到物质，以对它消毒。
下面将详细描述本发明。
本发明的膜电极组件的特点在于，其产生是通过围绕棒形或管状电极，通常是阳极(下面也称为棒阳极)，的周边，布置例如离子交换膜的管状隔膜；围绕该膜片的周边，布置线形的或多孔的反电极，通常是线形的或多孔的阴极；将那些部件与阴极固定，以使该膜片与至少部分阳极接触，而且该膜片与至少部分阴极接触；并且形成阳极室，该阳极室在膜片和阳极之间，以及优选在多个阳极之间，具有气体/液体通道。
在本发明中，形成通过隔膜与阴极室隔开的阳极室，以构成合适的气体/液体通道。通过改变送水率和电流值，在电解水中的电解地获得的物质的浓度可以被调整为期望值。
在下面的说明中，将棒电极和反电极分别用作阳极和阴极。然而，在本发明中，可以将棒电极和反电极分别相反地用作阴极和阳极。
该膜电极组件可以具有一种结构，该结构包括棒阳极、以管状方式围绕该阳极周边布置的片形膜片、以及以合适的间距在其上螺旋地缠绕的导线阴极(wire cathode)。在该结构中，不仅棒阳极、膜片以及导线阴极可以保持彼此部分接触，而且可以在棒阳极和膜片之间或在多个棒阳极之间形成阳极室，所产生的液体和气体可以通过该阳极室螺旋地移动。
通过适当地选择棒阳极的直径和数目、管状膜的直径以及导线阴极的材料、厚度和缠绕间距，获得具有理想通道的膜电极组件。具体地，通过以1-10mm的间距螺旋地缠绕导线阴极，获得具有合适结构的组件。该阳极尤其优选地应该是金刚石，因为这种组件可以有效地产生臭氧等。
该膜电极组件可用于构成电解槽，该电解槽包括固定到阳极室的至少一个开口的管、和连接到阳极和/或阴极的一个或两个馈电线端子。
此外，通过将管固定到在阳极和隔膜之间形成的阳极室的两个开口，并且将所得部件固定在具有至少两个开口的第二管中，可以在阴极和隔膜之间形成阴极室。将一个或两个馈电线端子连接到阳极和/或阴极。由此，可以构成电解槽，在该电解槽中，在馈送原水到阳极室的一个开口并且根据需要还馈送原水到阴极室的一个开口的同时，进行电解。由于该隔膜已变形以在隔膜和阳极之间螺旋地形成阳极室，阴极室也螺旋地形成。因此，可以促使在阴极室中的阴极附近存在的气体和液体螺旋地流动。在该电解槽中，可以分别在阳极室和阴极室中同时人工合成酸性水和碱性水。
当通过电解槽通入原水并且将电压施加到电解槽时，那么原水接触电解槽中的棒电极和反电极并且被电解，以得到电解水。
该电解槽被安装在电解-水喷射设备中，该电解-水喷射设备包括：容纳原水的容器，和头部。当原水被吸取并且穿过管，以及将电压施加到电解槽时，那么原水接触电解槽中的棒阳极和阴极并且被电解，以产生电解水。可选地利用例如泵的电源协助，该电解水通过头部的喷嘴，以雾化或液态被排出到外面。
替换地，该电解槽可以被直接连接到供水管线。当将原水从供水管线馈送到阳极室或阴极室，并在馈送的同时被电解时，那么产生相同活性的电解水。
在那些电解槽中，以高浓度有效地人工合成诸如臭氧的活性物质，以得到具有杀菌/漂白能力的电解水。电解水中的臭氧或其它物质的浓度取决于每单位时间周期流过每个室的原水量。通过调整棒阳极的直径和数目、管状膜片的直径以及导线阴极的缠绕间距，可以调整原水通过其流动的截面的面积。由此，可以有效地生产电解水。
本发明的方法和本发明的电解水喷水器可以被广泛地用于家庭中的室内设备、水相关设备、餐具、衣服等的除臭、消毒或漂白，或用于商业目的，或用于人体例如手或手指等的杀菌或消毒。从上面给出的说明中可以明白，除杀菌之外，本发明的杀菌方法中的措词“杀菌”意味着诸如除臭、漂白和消毒的操作中的任何一种。
在本发明中，通过调整条件可以得到例如如下的高活性电解水。
(1)碱性电解水(在其中包含溶解的氢气的碱性水)
(2)酸性电解水(包含通过电解质选择而产生的两种或更多过氧化物的电解水；除氯化物之外，可以使用硫酸盐、碳酸盐等)
(3)高浓度臭氧化水(该水没有残留趋势，具有次氯酸盐系统的消毒活性的至少10倍的消毒活性，并且还具有漂白效果；通过某些共存物质，臭氧半衰期被延长，以实现改进的持久性)
(4)新颖的组成电解水(通过添加有机酸或用于pH调整的表面活性剂，达到提高杀菌活性的目的；或通过添加乙醇等，达到例如提高杀菌活性和清新感的目的，从而带来新颖的杀菌效果)
在通过以管状方式围绕至少一个棒电极的周边布置片状离子交换膜等，以及在其周围布置线形反电极或多孔反电极而制成的膜电极组件中，棒电极、膜片和反电极被结合在一起。由于此，可以容易地处理曾经制造的组件。该组件可以容易地制造。
在线形反电极的情况下，通过调整棒电极的直径，电极的剖面形状，管状膜片的直径以及缠绕间距，或通过选择其中布置那些部件以形成反电极室的管的直径，以及进一步适当地决定使用的棒电极的数目，形成适合用作电极室(或用作电极室和反电极室)的气体/液体通道。通过改变送水率和电流值，可以将电解水中的电解地产生的物质的浓度调整为期望值。
所获得的电解水被喷出到或喷射在将被消毒的物质上，由此可以利用含有希望浓度的电解产生的物质来消毒该物质。
附图说明
图1示出了作为本发明的一个实施例的电解水喷射器的正视图。
图2是图1所示的喷射器的重要部分的分解放大视图。
图3是图1和2中所示的电解槽的倾斜视图。
图4示出了本发明的电解槽的另一实施例的局部剖视图。
图5是另一个棒阳极的平面图。
图6是管状阳极的平面图。
图7示出了本发明的电解槽的再一实施例的局部倾斜视图。
图8是图7的电解槽的横向剖视图。
图中使用的参考数字分别表示如下含义。
1：电解水喷射器
2：原水
3：容器
4：头部
6，6a：电解槽
7，7a：阳极
8，8a：隔膜
9，9a：导线阴极
10，10a：阳极室
15：垂直管线
17：喷嘴
18：触发臂
22：触发接通的开关
32：电解槽
33：沟槽
34：阳极
35：隔膜
36：多孔阴极
37：阳极室
41：隔膜
43：棒阳极
44：突起部分
45：阳极室
46：隔膜
48：管状阳极
49：凹陷部分
50：阳极室
具体实施方式
下面将说明本发明的构成元件。然而，不应该将本发明认定为限于以下情况。
阳极和阳极材料：
用于氧化的阳极催化剂的例子包括氧化铅、氧化锡、诸如铂的贵金属、DSA(主要由贵金属氧化物组成的电极)、碳以及导电金刚石。从抗腐蚀性的观点，使用诸如铂或铱的贵金属、这种贵金属的氧化物或导电金刚石作为电极催化剂是理想的。从获得长寿命和防止将被处理的表面被污染的观点，用作电极基体的材料优选地具有抗腐蚀性。诸如钛或铌或其合金的阀金属(valve metal)用作阳极基体是理想的。在这种基体的表面上可以沉积阳极材料，该基体具有迄今为止通常采用的形状，如导管状或棒状。尽管其剖面形状希望选自圆形、四边形、椭圆等，或选自空心圆筒、空心棱镜等，但是它不局限于这些形状。处理棒形或圆柱形阳极的表面，以在该表面形成凹陷和突起，或者，在中空材料的情况下，在增强气体/液体渗透率方面，在电极表面中形成开口是有效的。通过将金属丝网轧制为管状而获得的基体也是可用的。凹陷和突起的高度优选是0.1-5mm。此外，具有在圆柱体方向上延伸的螺旋槽的基体也是可用的。
通过使用多个阳极，代替在该阳极的表面上形成凹陷和突起，可以容易地和确定地形成液体通道，并增强气体/液体渗透率。具体地，当成行地排列棒形或圆柱形阳极时，相邻阳极在一点处紧密接触，并且进一步减小阳极和隔膜的接触区，由此在阳极之间以及在阳极和隔膜之间形成大的空间。因此，可以形成液体通道(阳极室)，而不需要麻烦的操作，例如阳极的表面处理。
可以用包括在其上不形成催化剂的部件来部分地替代该多个棒形电极。在这种情况下，所述部件用于形成液体通道，并导电到其他棒形电极。
催化剂的存在作为部分阳极是足够的，并且可以部分地暴露该基体。
金刚石被认为是有前途的电极材料，一部分是因为可以通过掺杂调整其导电性。在水分解反应中，金刚石电极是惰性的。据报道，氧化反应中的金刚石电极除产生氧气之外，还产生臭氧和过氧化氢。当使用导电金刚石时，更容易地进行电解反应，并且极其有效地制造作为电解产物的那些过氧化物。此外，在金刚石电极上，除产生上面所示的电解地产生的物质之外，还产生电解质的OH基团和氧化形式。因此，可以协同地利用OH基团或氧化形式的杀菌/漂白效果和电解产生的物质的杀菌/漂白效果。
在使用导电金刚石的情况下，可用的基体例子包括Nb、Ta、Zr、Ti、Mo、W、石墨和各种碳化物，以及Si(单晶和多晶体)。可以根据应用来选择适合的材料。
阴极材料、阴极馈电线：
阴极反应包括作为主反应的氢进化。因此优选使用不被氢脆化的电极催化剂。这种优选的电极催化剂例子包括铂基金属、镍、不锈钢、钛、锆、金、银、碳以及金刚石。作为阴极基体，使用不锈钢、锆、碳、镍、钛等是理想的。
阴极的优选形状是线形。除线形之外，该阴极可以是金属丝网或已被薄薄地切割的箔。在线形的情况下，该阴极可以是通过扭曲多个细丝而获得的绕组。这种形状也是优选的。在使用导线阴极的情况下，有将这些导线阴极用作馈电线(feeder)的情况。在本发明中，在该导线阴极中包括该馈电线。
可以将多孔金属丝网阴极轧制成管状，并围绕离子交换膜等的周边沉淀。除金属丝网之外，多孔阴极的例子还包括扩大的网眼(mesh)和冲压金属。在使用这些材料的情况下，在阳极的表面上形成凹陷和突起，由此在离子交换膜和阳极之间形成阳极室是理想的。然而，通过仅仅改进这种多孔阴极并朝着该阳极部分地凸出该隔膜，也可以形成阳极室。
可以设置隔膜，例如离子交换膜，其中在该薄膜的一侧上预先形成催化剂层，以使具有催化剂的侧面向外。这种结构是优选的，因为电解槽可以具有均匀的电流分布，并且由此可以获得槽电压的减小。为了形成催化剂层，可以使用现有技术，如无电电镀和PVD。在此情况下，在其上缠绕金属引线，该金属引线也作为馈电线。馈电线材料的优选例子包括铂基金属、镍、铁、铜、银、金、不锈钢、钛以及锆。
隔膜材料：
可以使用离子交换膜或中性膜片作为隔膜。通常，使用离子交换膜。
隔膜不仅防止在阳极或阴极处产生的物质在相对电极处被消耗，而且即使当使用具有低导电率的液体时，也具有能够迅速地进行电解的功能。因此当使用具有差电导率的原材料如纯水时，隔膜的使用是优选的。在使用离子交换膜的情况下，其可以是氟树脂膜片或烃树脂膜片。然而，从耐臭氧和过氧化物的腐蚀性的观点，优选前一种膜片。该膜片的厚度优选是0.1-1mm。
在膜片上缠绕导线阴极以形成螺旋通道的情况下，优选使用包含强化纤维并具有高机械强度的商用膜片作为该膜片。
优选将该隔膜预先形成为管状。这些可以通过已知的管状处理技术，用具有热塑性的前体树脂容易地完成。关于隔膜，优选包含加强纤维的隔膜。可以使用其中将片状形式的膜片轧制成管，然后键合的方法。在氟树脂离子交换膜的情况下，可以使用其中将膜片的边缘部分重叠，然后热熔融键合在一起或利用粘合剂互相固定的方法。在热熔融键合中，处理温度的和实际压力的合适范围分别是200-350℃和2-20kg/cm2。处理时间周期的合适范围是1秒至1分钟。为了增加键合强度和获得更完全的键合，优选在键合该离子交换膜中插入不包含加强纤维的氟树脂膜片的窄带材。
优选在膜片表面上形成凹陷和突起，因为这可以增强气体/液体渗透率。
膜电极组件：
根据希望的量，选择膜电极组件中的棒阳极的长度和直径。通常，其长度优选是10-300mm，并且其直径优选是0.5-10mm。调整该组件中的隔膜的直径，以使其大于在隔膜中布置的棒阳极的直径(典型地被认为是圆柱体)约0.1-5mm。
多孔阴极的开口的百分比优选是20-80％，并且其厚度优选是0.1-2mm。
在使用导线阴极(馈电线)的情况下，其直径优选在0.1-2mm的范围内。
在导线阴极薄于那些数值的情况下，由于电阻，电压损失变得不可忽略。此外，在绕线操作中易于破坏这种薄阴极，因为其物理强度是不足的。在导线阴极太厚的情况下，用于电解的原材料和来自阳极室的电解产物的移动被抑制，导致电压增加和电流效率减小。此外，难以缠绕这种厚阴极。
在阳极和膜片的外侧上螺旋地缠绕导线阴极或馈电线的情况下，导线阴极间距优选为约0.1-10mm。
当螺旋地缠绕该导线阴极时，缠绕角取决于棒电极的直径和数目、隔膜的宽度以及隔膜间隙。
即使使用具有低导电率的原水，该电极也与至少部分膜片螺旋接触，以能够流畅地进行电解，并且由阳极和膜片形成的阳极室具有能够馈送原水和逸出气体成分的容量，以流畅地流过阳极室。从这些观点，选择/设计如上所述的尺寸。
电解槽：
将由阳极和膜电极组件中的隔膜所形成的阳极室的至少一个开口固定到管，该管连接到原水通道。该管具有与管状隔膜几乎相同的直径。该隔膜和管利用粘合剂互相固定，并且用于棒阳极的馈电线端子连接到该管中的阳极。
此外，可以将通过将管分别固定到该组件的两个阳极室开口而获得的部件布置在第二管中，该第二管具有至少两个开口并且与该部件分隔。由此，可以在第二管和膜片之间最新地形成阴极室。用于导线阴极的馈电线端子被连接到第二管中的阴极。
根据进行电解的需要，将原水馈送到阳极室的一个开口，并且也将原水馈送到阴极室的一个开口。通过进行电解，同时将原水馈送到阳极室开口并且还选择性地将水馈送到阴极室开口，产生电解水。由此，可以根据需要同时产生碱性水和酸性水。
调整形成阴极室的第二管的内径，以使其大于该组件的膜片的直径约0.1-5mm。在第二管薄于那些数值的情况下，在阴极电解液中的物质移动被抑制，特别地，存在来自例如自来水的硬水的成分的沉淀被加速的可能性。另一方面，在第二管太厚的情况下，阴极电解液具有减小的流速，并且借助于液体流速分开和去除硬水成分变得不可能。这导致电压增加和电流效率减小。此外，在电解槽中存储的水量增加，使之不可能瞬时获得碱性水。
第二管的材料优选是烃树脂，如PP、PVC、或PE、氟树脂、金属管等。具有热收缩性的管子是优选的，因为可以调整电解槽部分的容量。从迅速地去除在电解槽中产生的热量的观点，第二管的壁厚优选为较小。然而，其壁厚优选为0.05-2mm，因为机械强度也是必需的。
首先从电解槽排放的水包括没有被充分地电解的原水。鉴于此，存在于电解槽中的水量和导管的其余部分的容量优选为较小。
优选地，从电极延伸的两个馈电线应该覆有绝缘材料，以便防止该导线互相接触。优选地，将从第二管引出的每个馈电线插入到具有热收缩性的覆盖管中，并且该覆盖管被熔融-键合到该导线，由此将该导线与单元中的电解水的管道隔绝。
在人工合成臭氧化水的情况下，从电解槽延伸到设备出口的第二管的长度太小是不理想的，因为在此情况下，其中臭氧没有被充分地溶解的原水被喷射。气体/液体接触时间越长，原水中气体臭氧的溶解进行越多，并且其合成的效率可以增加越多。因此，优选将最佳长度调整为使接触时间在0.1至10秒的范围内。
用于在其中存储原水的容器的材料和导管的材料选自不被原水腐蚀的材料。当没有特别的问题时，该材料可以是PE树脂。
关于电解条件，从得到的物质的稳定性和活性的观点，温度和电流密度优选分别是5-40℃和0.01-1A/cm2。
原水和产生的电解水：
自来水、井水等可以被用作原水。在此情况下，优选地使水流过阴极室，以便抑制Ca和Mg的沉淀。也优选使原水成弱酸性。
因为这种水具有低导电率，存在不能忽略在槽电压中的电阻损耗的情况，并且优选增加电导率。在此情况下，优选溶解诸如Na2SO4、K2SO4、NaCl、KCl或Na2CO3的盐作为电解质。存在在电解时这些盐产生过氧化物并且由此使杀菌效果持久的情况。其浓度优选在0.01-10g/L的范围内。由于当存在氯化物离子时，诸如铂的电极具有增加臭氧产生效率的性能，优选在考虑那些性能的同时制备原水。
当使用包含大量金属离子的原水，如自来水、井水或海水时，存在氢氧化物或碳酸盐可能沉淀在阴极表面上而抑制反应的可能性。此外，诸如硅石的氧化物沉淀在阳极表面上。为了消除该问题，使反向电流在适当的时间周期(从1分钟至1小时)流动，由此在阴极和阳极处分别发生酸化和碱化。结果，用于除去该淀积物的反应容易进行，同时通过气体释放和供水的流动使反应加速。
可以根据目的而调整将要产生的电解水的成分和浓度。在打算将该电解水用于食品处理的情况下，应该将它制造为碱性电解次氯酸盐水、微酸性电解水或臭氧化水。然而，在打算将该电解水用于杀菌/漂白的情况下，可以根据将要处理的物质，适当地选择过氧化物。在次氯酸的情况下，其浓度可以是1-100ppm。臭氧化水可以具有1-20ppm的浓度。过硫酸和过碳酸(percarbonic acid)的浓度分别可以是1-100ppm和1-100ppm。
在电解地产生次氯酸的情况下，酸性溶液的电解产生比次氯酸盐更多量的次氯酸，而碱性溶液的使用产生比次氯酸更多量的次氯酸盐。消毒活性根据该溶液的特性而变化。通常，酸性溶液常常具有比碱性溶液更高的消毒活性。具体地，在孢子等的控制中，酸性溶液具有比碱性溶液更高的杀孢活性。相反，关于杀真菌活性，碱性溶液比酸性溶液更具有活性。因此优选根据将被处理的物质，将该溶液的特性适当地调整为酸性或碱性，由此提高消毒或杀真菌活性。
在通过将强酸添加到该溶液从而酸化该溶液，从而过度地提高酸性的情况下，次氯酸分解，以产生氯气，结果，造成次氯酸的消毒活性的氧化能力被损害。为了增强消毒活性，同时保持次氯酸的氧化能力，优选调整该溶液，以便在20℃时具有3-7的pH。为了调整该溶液以便具有这种pH，从易于调整该溶液的pH的观点，优选使用具有低离解度的水溶性有机弱酸。水溶性有机酸的例子包括琥珀酸、乳酸、乙酸、柠檬酸以及酒石酸。
为了碱化该溶液，优选使用碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵等。通过电解，这种碳酸盐被氧化为过碳酸。
为了进一步提高消毒活性，可以将表面活性剂添加到该溶液。将表面活性剂添加到该溶液不仅提高电解之后该溶液浸润将被处理的物质的能力，而且对于真菌(mold)和细菌的胞膜，提高该溶液的亲合力。由此，进一步提高消毒或杀菌效果。
表面活性剂的可用例子包括阴离子表面活性剂如烷基苯磺酸盐(alkylbenzenesulfonic acid salt)和聚氧乙烯烷基醚硫酸盐(polyoxethylene alkyl ether sulfuric acid salt)、阳离子表面活性剂如苯扎氯铵、两性表面活性剂如氧化胺(例如，烷基二甲胺氧化物(alkyldimethylamine oxide))以及非离子型表面活性剂如脂肪酸聚甘油酯和烷基糖苷。在该溶液中的表面活性剂的浓度优选为0.01-10重量％。
除那些原料之外，为了例如提高消毒或杀菌活性和清新感的目的，可以将乙醇添加到该溶液。此外，可以根据需要添加诸如香水、着色剂、除表面活性剂以外的消毒剂、增稠剂、酶、漂白剂、螯合剂、除氯化合物以外的电解质、助洗剂、防腐剂以及防锈剂的添加剂。从存储稳定性的观点，特别优选被电解的水应该包含防腐剂。
电解水喷射器(触发喷射)：
电解水喷射器包括用于在其中容纳原水的容器和连接到该容器的上开口的头部。尽管该容器可以是刚性的或柔性的，但是该容器应该优选为由选自例如各种刚性树脂、金属、玻璃和陶瓷的刚性材料而制成。该容器的容量优选为约10-1,000mL，更优选200-500mL。
将该触发喷射固定到在其中可以容纳电池的头部。该设备可以装备有在触发操作时产生电解用的电源的装置，而不采用电池作为电源。代替使用简单的一次电池，可以使用可被再充电的二次电池或电容器。也可以利用能从AC电源提供DC电源的适配器来操作该设备。
根据适合于获得将被除臭、消毒或其它处理的物质的给定消毒活性的浓度，以及将被电解的溶液的体积，适当地决定将被施加的电压和电流值。一个触发操作导致0.1-1cc的喷出物，并且约3-40V的电压被施加到该电极之间。在该电路中可以布置用于改变将被施加到该电极的电压的装置。
将用于开始/终止施加电压到电极的开关布置在该触发喷射中，以便只有当使用该设备时，才施加电压，即，推动该触发器自动地导致接通，而拉回该触发器导致切断。
该电解水喷射器可以具有在生产操作时产生电解用的功率的装置。该装置的例子包括与触发器互锁的电机。通常将该电机布置在触发喷射中。
该电解水喷射器可以具有用于表示正进行电解的装置。该装置的例子包括LED灯，通过触发操作，在电压施加期间使该LED灯工作。当由于例如电池耗尽而使规定的电流不流动时，可以增加切断LED灯的功能。
该电解水喷射器通过以下的机构工作。通过触发操作接通该喷射器，以使得电流流过该电路。结果，电流流过电极。在该操作中，管子中存在的原水几乎瞬时被电解，并通过活塞/缸体机构，流经头部的喷嘴向外喷出或喷射。即，在本发明的喷射器中，电解与生产操作(例如触发操作)同时进行。优选在触发操作开始之后的1秒内，通过电解开始产生电解水。
除图中所示的实施例之外，存在装备有触发喷射器的电解水喷射器的各种实施例。此外，触发喷射器具有各种机构。根据该机构，触发喷射器中的液体通道、触发器的支点位置等等不同。然而，在本发明的喷射器中，可以采用任意希望的触发喷射器。
接下来，关于图中所示的实施例，说明本发明的电解水喷射器。图1图示了为示出作为本发明的一个实施例的电解水喷射器的正视图。图2是图1所示的喷射器的重要部分的分解放大视图。图3是图1和2中所示的电解槽的倾斜视图。
图1所示的电解水喷射器(触发喷射器)1包括用于容纳原水2的容器3和连接到该容器3的上开口的头部4。原水2可以是纯水或可以是在其中包含溶解的一种或多种电解质如氯化钠、氯化钾和氯化镁的原水。
在容器3中，已经布置了由阳极、阴极和隔膜构成的电解槽6。如图2所示，该电解槽6由以下部件构成：阳极7，其是金属棒电极，在该阳极7上沉淀有催化剂；隔膜8，其是围绕阳极7缠绕的管状离子交换膜；以及导线阴极9，其是围绕隔膜8缠绕的金属导线。通过轧制方板获得隔膜8，以便当从上观看时具有圆形形状，并且沿纵向键合两个端部。
隔膜8本质上没有凹陷/突起。然而，通过在隔膜8上缠绕导线阴极9，与导线阴极9接触的那部分隔膜8强烈地推撞阳极7，而与导线阴极9不接触的那部分隔膜8向外弯曲，以在阳极7和隔膜8之间形成螺旋阳极室10。
此外，在隔膜8的外侧上的容器3中的空间构成阴极室。
通过具有较短长度的圆柱形连接管12，将用于馈电线支撑的管13连接到棒阳极7的上端。将馈电线14保持在连接管12的内表面和用于馈电线支撑的管13的外表面之间，并且将馈电线14的端部连接到阳极7的上端部。
将用于馈电线支撑的管13的上端装配到头部4中的垂直管线15中，并且将该垂直管线15的上端连通地连接到头部4中的水平管线16。
在水平管线16的另一端处，布置了喷嘴17。在喷嘴17的略微内侧上布置触发臂18的支点19，以便触发臂18可围绕支点19摇摆地移动。将触发臂18连接到向内延伸的活塞棒20，以便活塞棒20根据触发臂18的移动，在缸体21中行进。
数字22表示布置为与触发臂18接触的触发-接通开关；23表示在头部4中布置的电源电池；以及24表示只有当进行电解时才导通的LED。
将具有这种结构的电解水喷射器1持在手中，并且利用食指和中指，将向内力施加到触发臂18。结果，触发臂18绕支点19移动，由此，触发接通开关22变为导通，并且电压被施加到电解槽6。与此同时，在缸体21中的活塞移动，使容器3中存在的原水2接触电解槽6，在该电解槽6中原水2被电解，以产生电解水。该电解槽6中的阳极7具有催化剂，例如，在其表面上沉淀的导电金刚石的层。由此，获得电解水，该电解水中包含以高浓度在其中溶解的臭氧或其他活性物质。由于在该电解槽6中的隔膜8内形成螺旋阳极室10，因此在阳极室中形成合适的气体/液体通道。因此，通过改变送水率和电流值，可以将在电解水中电解地产生的物质的浓度调整为期望值。
所产生的电解水，连同通过未示出的室外空气进口而引入的空气一起，瞬时流过垂直管线15和水平管线16，并通过喷嘴17喷射在将被消毒的物质上。
图4是示出了根据本发明的另一电解槽的局部剖视图。该图示出了采用已给予了凹陷和突起的多孔阴极和阳极的实施例。
电解槽32由阳极(棒电极)、阴极(反电极)和隔膜构成。该电解槽32的组成如下：阳极34，其是金属棒电极，具有在其周边形成的螺旋槽33；隔膜35，其是形成为管形并围绕阳极34的周边布置的离子交换膜；以及多孔阴极36，其具有金属丝网、扩大的网眼或冲压金属的形状，并围绕隔膜35的周边布置。
与图1至3所示的实施例不同，该实施例基本上没有隔膜35通过多孔阴极36朝着阳极34的形变。然而，由于阳极34具有在其周边形成的凹槽33，所以该实施例具有在对应于凹槽33的那部分隔膜35和阳极34之间形成的阳极室37。
在该实施例中，在阳极室中也形成合适的气体/液体通道，并且通过改变供水速率和电流值，可以将在电解水中电解地得到的物质的浓度调整为期望值。
不应该将其中阳极具有凹陷和突起的实施例认定为局限于具有凹槽。尽管上面说明的实施例采用从上观看时具有圆形形状的棒形或管状阳极，但是阳极的形状不限于此。例如，阳极可以具有如图5和6中的平面图所示的形状。
图5中的隔膜41具有通过轧制方片并且将两个端部的重叠部分42互相键合而获得的垂直管状。棒阳极43具有实心圆柱体形状的基体的六个部分中分别向外凸出的突起部分44。将管状隔膜41在六个突起部分44上并围绕该六个突起部分44地拉伸。由此在隔膜41和阳极43之间形成共六个阳极室45。
在图6的情况下，隔膜46也具有通过轧制方片并将两个端部的重叠部分47互相键合而获得的垂直管状。通过在四个角的每一个处形成向内凹陷的凹陷部分49，管状阳极48具有由棱镜基体获得的形状。将管状隔膜46在四个凹陷部分49的一共八个基体部分上并围该绕八个基体部分地拉伸。在隔膜46和阳极48之间形成对应于凹陷部分49的形状的阳极室50。
图7示出了本发明的电解槽的再一实施例的局部倾斜视图，而图8是图7的电解槽的横向剖视图。该实施例涉及图1至3中所示的实施例的改进，并且通过指定相同的参考标记，将省略共同部件的说明。
在图7和8所示的电解槽6a中，由铌制成以并在其表面上覆盖有导电金刚石催化剂的两个棒阳极被离子交换膜8a所包裹，以便形成管状的双层膜片，并且在该膜片上螺旋地缠绕用作阴极9a的不锈钢导线，由此形成阳极-膜片-阴极组件(电解槽)。
根据该实施例，如图8所示，阳极7a是棒形，在各自具有曲面的两个阳极7a之间形成相对大的空间。此外，在阳极7a和离子交换膜8a之间也形成相对大的空间。这些空间用作阳极室10a，并且电解水流过该阳极室10a。
根据该实施例，与图4至6所示的实施例不同，不需要阳极本身的昂贵的和耗时的处理。尽管如此，本实施例提供一种阳极室，其与图4至6的实施例相比，具有相等或更大的体积。
例子
下面将给出关于产生根据本发明的电解水的例子。然而，不应该将本发明认定为限于下面例子。在每个例子中，利用紫外分光光度计并通过使用碘化钾的碘量滴定法，确定臭氧浓度、次氯酸浓度、过硫酸浓度以及过碳酸浓度。
例1
在管状离子交换膜(Nation 350，由DuPont制造；厚度，0.35mm；直径，3mm)中放置由铌制成的棒(直径，2mm)作为阳极，在该棒上沉淀有导电金刚石催化剂(掺杂剂硼浓度，2,500ppm)。在隔膜上，商用铂线(直径，0.4mm)被螺旋地缠绕为阴极，以获得阳极-膜片-阴极组件。缠绕间距是4mm。管(直径，4mm)被键合到该组件的上部分和下部分，并且来自DC电源的馈电线被连接到各个电极，以获得电解槽。纯水以40cc/min的速度向上流经阳极室。使0.5A和1A的电流单独地流动。结果，在这些操作中，槽电压分别是13V和19V，臭氧化水浓度分别是8ppm和21ppm，并且臭氧产生效率分别是13％和12％。出口处的水温约为30℃。
在图1所示的触发型喷射器中，将该电解槽连接到PE树脂管，该PE树脂管连接到入口。在触发型喷射器的头部中安装电池。在电路部分中，利用导线将该电极端子连接到可变电阻器和开关。该容器填有500cc的纯水。
推动触发器，此时该电路被接通，并且电流在电池和该槽之间流动。与此同时，纯水被喷出。喷射的纯水量约为0.5cc，并且在该操作期间，流动的电量是0.25C(0.5s×0.5A)。该电解槽的端电压是13V。将该操作重复地进行100次。结果，总计约50cc的所喷射溶液中的臭氧浓度是8ppm。将该触发器操作重复2,000次，此后获得的臭氧化水的浓度保持在约8ppm。
比较例1
使用与例1相同的材料。在阳极上螺旋地缠绕离子交换膜的带片，并且在隔膜上缠绕铂线，以获得阳极-膜片-阴极组件。纯水以40cc/min的速度向上流经其中已经安装了膜电极组件的电解槽。分别使0.5A和1A的电流流动。结果，因为已经螺旋地布置了隔膜，使在阳极处产生的氧气和臭氧与在阴极处产生的氢气混合，并且产生电解水，该电解水中包含在其中溶解的这些气体。在这些操作中，槽电压分别是10V和13V，臭氧化水浓度分别是5ppm和9ppm，并且臭氧产生效率分别是8％和5％。
例2
将例1的组件中的膜片的那些部分固定到直径为4mm的管，所述那些部分构成阳极室的两个开口。将所得部件布置在内径为5mm的第二管中，以在第二管和膜片之间形成阴极室。将用于导线阴极的馈电线端子连接到第二管中的阴极。以40cc/min的速度将氯化钠的2g/L水溶液馈送到阳极室，并且也以同样方式将水馈送到阴极室。使1A的电流流动。结果，可以同时得到包含氢气并具有11的pH的碱性水和包含40ppm的量的次氯酸盐离子的酸性水。
例3
除了将自来水馈送到阳极室和阴极室之外，进行与例2相同的测试。结果，在0.5A时产生的臭氧化水具有4.5ppm的浓度(电流效率，7.3％)。
比较例2
除了将自来水用作原材料之外，进行与比较例1相同的测试。结果，在0.5A时得到的臭氧化水具有1.5ppm的浓度(电流效率，2.4％)。
例4
使用在其上形成有铂层(20g/m2)的、由钛制成的圆棒作为阳极，以制造与例1相同的组件。使用自来水作为原材料，进行与例3相同的测试。结果，在0.5A时槽电压是12V，并且臭氧化水具有0.5ppm的浓度。
例5
通过离子交换膜(Nafion 324，由DuPont制造；厚度，0.35mm；直径，3mm)，缠绕作为阳极的、其上已经沉淀了导电金刚石催化剂(掺杂剂硼浓度，1,000ppm)的、由铌制成的两个棒(直径，2mm)，以便以管状形成双层膜片，并且在该膜片上螺旋地缠绕用作阴极的不锈钢导线(直径，0.5mm)，由此获得如图7和8所示的阳极-膜片-阴极组件。缠绕间距是2mm。
将管(直径，4mm)键合到该组件的上部分和下部分，并且将来自DC电源的馈电线连接到各个电极，以获得电解槽。纯水以40cc/min的速度向上流经阳极室。分别使0.5A和1A的电流流动。结果，在这些操作中，槽电压分别是13V和19V，臭氧化水浓度分别是15ppm和17ppm，并且臭氧产生效率分别是13％和15％。出口处的水温约为30℃。几乎没有发生从管状膜的水泄漏。
尽管已详细描述了本发明并参考其特定的实施例，但是对于所属领域的技术人员来说显然可以在不脱离其精神和范围的条件下，进行各种改变和改进。
本申请基于日本专利申请号2007-296769(2007年11月15日申请)和2008-266158(2008年10月15日申请)，在此将其内容引入供参考。

Claims (13)

1.一种膜电极组件，包括：
至少一个棒形或管状电极；
围绕所述电极的周边布置的管状隔膜；以及
围绕所述隔膜的周边布置的线形反电极，
利用该线形反电极，将所述隔膜固定到所述棒形或管状电极，由此形成电极室，该电极室在所述隔膜和棒形或管状电极之间具有气体/液体通道。
2.如权利要求1的膜电极组件，包括多个棒形或管状电极。
3.如权利要求1的膜电极组件，其中以1-10mm的间距螺旋地缠绕所述线形反电极。
4.一种膜电极组件，包括：
至少一个棒形或管状电极；
围绕所述电极的周边布置的管状隔膜；以及
围绕所述隔膜的周边布置的多孔反电极，
利用所述多孔反电极，将所述隔膜固定到所述棒形或管状电极，由此形成电极室，该电极室在所述隔膜和棒形或管状电极之间具有气体/液体通道。
5.一种膜电极组件，包括：
其内形成有凹陷部分的至少一个棒形或管状电极；
管状隔膜，其围绕所述电极的周边设置，以便形成电极室，该电极室在所述隔膜和电极之间具有气体/液体通道；以及
围绕所述隔膜的周边布置的片状反电极。
6.如权利要求1至5的任意一项的膜电极组件，其中所述棒形或管状电极包括金刚石。
7.如权利要求1至5的任意一项的膜电极组件，其中所述棒形或管状电极是阳极，而所述反电极是阴极。
8.一种电解槽，包括：
如权利要求1至5的任意一项的膜电极组件；
装配到该组件的电极室的至少一个开口的馈电线固定管；以及
在所述开口和馈电线固定管之间固定的馈电线。
9.一种电解槽，包括：
如权利要求1至5的任意一项的膜电极组件；以及
用于形成管状反电极室的管，该管围绕所述电极室和反电极布置。
10.如权利要求8的电解槽，该电解槽产生电解水，该电解水包括臭氧化水作为主要成分。
11.如权利要求9的电解槽，该电解槽产生电解水，该电解水包括臭氧化水作为主要成分。
12.一种电解水喷射器，包括：
如权利要求8至11的任意一项的电解槽；
容纳原水的容器；以及
头部，
其中利用所述电解槽电解所述原水，并且从所述头部喷出由此产生的电解水。
13.一种利用电解水消毒的方法，包括：
利用如权利要求11的电解水喷射器产生电解水；以及
将所得的电解水喷射到将要消毒的物质。
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