CN102066266A - 杀菌方法以及杀菌装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的杀菌方法包含步骤(i)以及(ii)。在步骤(i)中，通过在水性液体(21)中对包含能可逆地吸附离子的第1导电性物质(11a)的第1离子吸附电极(11)与对极(13)之间施加电压，使水性液体(21)的pH变化为小于5或大于9。在步骤(ii)中，使水性液体(21)的pH为5～9的范围。

Description

杀菌方法以及杀菌装置
技术领域
本发明涉及杀菌方法以及杀菌装置，例如涉及水性液体的杀菌方法以及杀菌装置。另外，本发明还涉及进行器具等对象物的杀菌的方法以及装置。
背景技术
作为杀死水中的菌的强有力的方法，可以列举利用过醋酸的氧化分解反应的方法及利用邻苯二甲醛(phtharal)的还原反应的方法。这些方法适合医疗器具等的洗净，但在利用杀菌处理后的水的用途中不适合。另外，这些方法需要在杀菌时提供过醋酸或邻苯二甲醛这样的化学物质。
作为用于利用杀菌处理后的水的杀菌装置，提出了经由电解来放出杀菌性金属离子的装置(日本特开2000-153278号公报)。但是，该装置不面向饮用水的生成装置，用途被限定。另外，还提出了具备包含抗菌剂的过滤部件的净水器(日本特开平5-309370号公报)。该净水器抑制过滤部件中的杂菌增殖，但并非充分进行所生成净水的杀菌。另外，还提出了通过电解对饮用水进行杀菌的杀菌用电解槽(日本特开平7-108274号公报)。
【专利文献1】日本特开2000-153278号公报
【专利文献2】日本特开平5-309370号公报
【专利文献3】日本特开平7-108274号公报
在日本特开平7-108274号公报中记载了通过电解生成自由基(ラジカル)产生期的氧，利用该产生期的氧进行杀菌(日本特开平7-108274号公报的[0005]段落)。但是，因为这种自由基的氧寿命短，所以认为仅仅利用自由基的氧难以对流过离开电极的地方的水进行充分杀菌。
发明内容
在这样的状况下，本发明的目的之一是提供新的杀菌方法以及杀菌装置。
为了达成上述目的，经过研究之后，本发明人发现了通过采用特定电极进行特定扫描可以对水性液体进行杀菌。本发明基于这些新的知识。
即，本发明的杀菌方法依次包含：(i)通过在水性液体中对包含能可逆地吸附离子的第1导电性物质的第1离子吸附电极和对极之间施加电压，使上述水性液体的pH变化为小于5或大于9的步骤；以及(ii)使上述水性液体的pH为5～9的范围的步骤。
另外，本发明的杀菌装置具备：第1离子吸附电极以及对极；和用于对上述第1离子吸附电极与上述对极之间施加电压的电源，上述第1离子吸附电极包含能可逆地吸附离子的第1导电性物质，该杀菌装置依次进行以下步骤：(i)通过在水性液体中对上述第1离子吸附电极与上述对极之间施加电压，来使上述水性液体的pH变化为小于5或大于9的步骤；以及(ii)使上述水性液体的pH为5～9的范围的步骤。
根据本发明，可利用简易的装置来进行规定对象物(水性液体及器具等)的杀菌。本发明的杀菌装置容易维护。另外，本发明的方法以及装置不需要用于杀菌的特殊化学物质。本发明的方法以及装置可利用少量的电力来对水性液体及器具进行杀菌，所以在没有供电的地域及状况(例如灾害时)下特别有用。
附图说明
图1A是示出本发明的杀菌装置的一例的示意图。
图1B是示出图1A所示的杀菌装置的动作的图。
图1C是示出图1A所示的杀菌装置的动作的图。
图2A是示出本发明的杀菌装置的其它一例的示意图。
图2B是示出图2A所示的杀菌装置的动作的图。
图2C是示出图2A所示的杀菌装置的动作的图。
图3A是示出本发明的杀菌装置的其它一例的示意图。
图3B是示出图3A所示的杀菌装置的动作的图。
图3C是示出图3A所示的杀菌装置的动作的图。
图3D是示出图3A所示的杀菌装置的动作的图。
图3E是示出图3A所示的杀菌装置的动作一例的流程图。
图3F是示出图3A所示的杀菌装置的动作的图。
图4A是示出本发明的杀菌装置的其它一例的示意图。
图4B是示出图4A所示的杀菌装置的动作的图。
图4C是示出图4A所示的杀菌装置的动作的图。
图4D是示出图4A所示的杀菌装置的动作的图。
图5A是示出本发明的杀菌装置的其它一例的示意图。
图5B是示出图5A所示的杀菌装置的动作的图。
图5C是示出图5B所示的动作中的电位状态的图。
图6是示出本发明的杀菌装置的其它一例的示意图。
图7是示出本发明的杀菌装置的其它一例的示意图。
图8是示出本发明的杀菌装置的其它一例的示意图。
图9是示出本发明的杀菌装置的其它一例的示意图。
图10是示出图9所示的杀菌装置的一部分的示意图。
图11是示出图9所示的杀菌装置的动作一例的流程图。
图12是示出本发明的杀菌装置所采用的离子吸附电极的一例的图。
图13A是在实施例中采用的杀菌装置的俯视图。
图13B是示出在实施例中采用的离子吸附电极的侧视图。
图13C是示出在实施例中采用的对极的侧视图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。此外，在以下的说明中，举例对本发明的实施方式进行说明，本发明不限于以下说明的例子。在以下的说明中具有例示特定数值及特定材料的情况，但只要能获得本发明的效果，就可以适用其它数值及其它材料。
[杀菌方法]
本发明的方法是对规定对象物(例如液体及器具等)进行杀菌的方法。根据本发明的方法，可对包含氢离子(H+)以及氢氧化物离子(OH-)以外的离子的水性液体进行杀菌。以下，有时将氢离子(H+)以及氢氧化物离子(OH-)以外的离子称为「离子(L)」。本发明的方法包含以下的步骤(i)以及(ii)。
在步骤(i)内，在水性液体中，通过对包含能可逆地吸附离子的第1导电性物质的第1离子吸附电极与对极之间施加电压来使水性液体的pH变化为小于5或大于9。即，在步骤(i)中，使pH为5以上的水性液体(例如pH为5～9的水性液体)的pH变化为小于5(酸性)，或者使pH为9以下的水性液体(例如pH为5～9的水性液体)的pH变化为大于9(碱性)。例如，可将pH为5～9的水性液体的pH变化为4以下(酸性)。另外，可使pH为5～9的水性液体的pH变化为10以上(碱性)。通过步骤(i)，可对水性液体进行杀菌。
在该说明书中pH小于5的水性液体的例子内，包含pH为4.5以下的水性液体、pH为4以下的水性液体及pH为3.5以下的水性液体。另外，在pH大于9的水性液体的例子中，包含pH为9.5以上的水性液体、pH为10以上的水性液体及pH为10.5以上的水性液体。另外，在pH处于5～9范围内的水性液体的例子中，包含pH处于5.5～8.5范围内的水性液体及pH处于6～8范围内的水性液体。
在步骤(i)中，第1导电性物质吸附离子(L)，对第1离子吸附电极与对极之间施加电压，以使在对极产生水电解。在步骤(i)中，施加电压的电极被配置为与水性液体接触。在一例中，在水性液体内浸渍施加电压的电极。
步骤(i)可利用分批(batch)方式来进行，或者利用通液方式来进行。利用分批方式来进行能够提高杀菌效果。另外，利用通液方式来进行能够对大量的水性液体进行杀菌。步骤(i)以外的步骤虽然利用通常的分批方式来进行，但也可以利用分批方式以外的方式(例如通液方式)来进行。
在利用通液方式进行步骤(i)的情况下，可在与包含水性液体的系统连接的槽内配置第1离子吸附电极与对极。并且，可以在水性液体连续流向该槽的状态下进行步骤(i)。
通液方式是将液体连续导入以及排出槽的方式。考虑利用该通液方式进行电压施加的情况。在通液方式中具有如下这样的情况：由于在液体流入的上游侧和液体排出的下游侧液体中的离子(L)浓度差异较大这样的条件，在进行电压施加时，产生即使上游侧的导电性物质到达离子吸附容量，下游侧的导电性物质也没有充分吸附离子这样的状况。在此情况下，无法高效地利用离子吸附电极中的所有导电性物质。另外，利用上游侧的导电性物质吸附离子(L)的结果是，在下游侧离子(L)的浓度变低。因此，下游侧的液体的电阻变大，在下游侧中液体的电压降(I-R降落)变大。在这样的状态下，当为了利用对极产生水电解而施加高电压时，在液体的电压降小的上游侧，具有在离子吸附电极的导电性物质表面产生水电解的情况。当在导电性物质的表面产生水电解时，由于所产生的气体，导电性物质的性能劣化。根据这些理由，通液型具有产生如下问题的情况：(1)无法高效地利用整个离子吸附电极；(2)导致离子吸附电极的导电性物质的性能劣化。与此相对，分批方式具有不产生这样的问题的优点。在利用通液方式进行步骤(i)的情况下，为了避免上述问题点，而优选在液体流入的上游侧和液体排出的下游侧液体中的离子(L)浓度差异不大的条件下进行。
此外，所谓分批方式就是在实施1个步骤的期间不实质地进行槽内液体的转换而进行槽内液体处理的方式。在分批方式中当水性液体的处理结束时，通常排出槽内的水性液体，向槽内导入其它液体。通常，在处理结束之前不进行槽内水性液体的追加或排出，如果在处理结束之前不实质地进行槽内液体的转换则相当于分批方式的处理。即，即使具有对处理没有影响的微量水性液体的追加或排出也相当于分批方式。例如，在处理期间，即使追加或排出槽内水性液体的20体积％以下(例如10体积％以下、5体积％以下或1体积％以下)的水性液体，也视为相当于分批方式。
水性液体是包含水的液体，水的含有率例如是50重量％以上、75重量％以上或90重量％以上。在水性液体的典型一例中，介质仅仅是水。只要能获得本发明的效果，水性液体也可以包含乙醇等。典型的水性液体是包含氢离子(H+)以及氢氧化物离子(OH-)以外的离子的水溶液。作为这样的水溶液，例如可举出自来水、河水、湖水、海水、雨水、井水、泉水、地下水等。
水性液体的传导率可以处于50μS/cm～10mS/cm的范围内，也可以处于100μS/cm～500μS/cm的范围内。在本发明的杀菌方法以及杀菌装置中可采用离子(L)浓度比较低的水性液体使其pH变化。具体地说，可采用传导率为500μS/cm以下(例如100μS/cm以下)的水性液体。
此外，在本发明的杀菌方法以及杀菌装置中，当水性液体中的离子(L)浓度过低时，具有无法使pH大幅变化的情况。在这样的情况下，可对水性液体添加盐。虽然对所添加的盐没有限定，但最好考虑杀菌后的水性液体的用途来选择盐。作为添加的盐，例如硝酸钠、氯化钠、氯化钙、硫酸钾、醋酸钾等。另外，也可以使离子吸附电极预先吸附离子(L)，并在水性液体中放出该离子(L)，由此调整离子(L)的浓度。
在步骤(i)之后进行步骤(ii)。在步骤(ii)中，使水性液体的pH为5～9的范围(例如6～8的范围)。通过使pH为5～9的范围(中性或接近中性的范围)，来获得适于饮用的水。另外，在进行金属制器具等的杀菌时，在杀菌处理后利用pH为5～9范围的水性液体来洗净器具，由此能够防止器具的腐蚀。
作为上述步骤的执行方法可举出以下的例子。此外，在以下各个例中进行的一系列步骤可反复多次。
[第1方法]
关于本发明的杀菌方法，在水性液体中，可通过对第1离子吸附电极与对极之间施加电压来进行步骤(ii)。在该杀菌方法中含有以下2个例子。
[第1方法的第1例]
在第1例的步骤(i)内，在水性液体中，按照第1离子吸附电极为阴极的方式，对第1离子吸附电极与对极之间施加电压，由此使水性液体的pH小于5(例如4以下)。
将第1离子吸附电极作为阴极(cathode)，将对极作为阳极(anode)，并在两者之间施加电压，由此第1导电性物质吸附水性液体中的阳离子，在对极产生水电解。利用对极中的水电解产生氢离子(H+)和氧气。因此，通过步骤(i)的电压施加，水性液体的pH降低，另外水性液体的电位成为高氧化电位。结果，对水性液体进行杀菌。另外，通过步骤(i)的电压施加，水性液体中的氢离子以外的阳离子浓度减少。
关于第1例的步骤(ii)，在水性液体中，按照第1离子吸附电极为阳极的方式，对第1离子吸附电极与对极之间施加电压，由此使水性液体的pH为5～9的范围。通过该电压施加，在水性液体中放出第1导电性物质所吸附的阳离子，在对极产生水电解。利用对极中的水电解产生氢氧化物离子(OH-)和氢气。因此，通过步骤(ii)的电压施加，水性液体的pH上升。步骤(ii)结束后的水性液体中的离子(L)浓度可与开始步骤(i)之前的浓度近似相同。
[第1方法的第2例]
关于第2例的步骤(i)，在水性液体中，按照第1离子吸附电极为阳极的方式，对第1离子吸附电极与对极之间施加电压，由此使水性液体的pH大于9(例如10以上)。
将第1离子吸附电极作为阳极，将对极作为阴极，并对两者之间施加电压，由此第1导电性物质吸附水性液体中的阴离子，在对极产生水电解。利用对极中的水电解产生氢氧化物离子和氢气。因此，通过步骤(i)的电压施加，水性液体的pH上升，另外水性液体的电位变为低还原电位。结果，对水性液体进行杀菌。另外，通过步骤(i)的电压施加，水性液体中的氢氧化物离子以外的阴离子浓度减少。
关于第2例的步骤(ii)，在水性液体中，按照第1离子吸附电极为阴极的方式，对第1离子吸附电极与对极之间施加电压，由此使水性液体的pH为5～9的范围。通过该电压施加，在水性液体中放出第1导电性物质所吸附的阴离子，在对极产生水电解。利用对极中的水电解来产生氢离子和氧气。因此，通过步骤(ii)的电压施加，水性液体的pH降低。步骤(ii)结束后的水性液体中的离子(L)浓度可与开始步骤(i)之前的浓度近似相同。
为了在对极中产生水电解，通常在电极间需要施加2伏特以上的电压。该情况不仅限于步骤(i)，在利用对极产生水电解的其它步骤中也是同样的。在水性液体的电阻引起的电压降(IR降落)大的情况下，需要施加更高的电压。在一例中，所施加的电压处于2伏特～50伏特(例如2伏特～20伏特)的范围内。
[第2方法]
关于本发明的杀菌方法，在水性液体中，通过对包含能可逆地吸附离子的第2导电性物质的第2离子吸附电极与对极之间施加电压来进行步骤(ii)。在该杀菌方法中，采用第1以及第2离子吸附电极。在该杀菌方法中包含以下2个例子。
[第2方法的第1例]
在第1例的步骤(i)中，按照第1离子吸附电极为阴极的方式，对第1离子吸附电极与对极之间施加电压，由此使水性液体的pH小于5(例如4以下)。接着，在步骤(ii)中，按照第2离子吸附电极为阳极的方式，对第2离子吸附电极与对极之间施加电压，由此使水性液体的pH为5～9的范围。
[第2方法的第2例]
在第2例的步骤(i)中，按照第1离子吸附电极为阳极的方式，对第1离子吸附电极与对极之间施加电压，由此使水性液体的pH大于9(例如10以上)。接着，在步骤(ii)中，按照第2离子吸附电极为阴极的方式，对第2离子吸附电极与对极之间施加电压，由此水性液体的pH为5～9的范围。
在第2方法中，在步骤(ii)结束后，第1以及第2离子吸附电极吸附离子(L)。因此，根据第2方法，可降低水性液体中的离子(L)浓度。此外，在希望杀菌处理后的水性液体中的离子浓度与杀菌处理前的浓度近似相同的情况下，只要对离子吸附电极和对极之间与上述步骤逆向地施加电压既可(在其它方法中也是同样的)。可通过在第1离子吸附电极和对极之间与上述步骤逆向地施加电压，来放出第1离子吸附电极所吸附的离子。另外，可通过对第2离子吸附电极和对极之间与上述步骤逆向地施加电压，来放出第2离子吸附电极所吸附的离子。另外，可通过对第1离子吸附电极与第2离子吸附电极之间以适当的方向施加电压，来放出两者吸附的离子。另外，即使使第1离子吸附电极与第2离子吸附电极短路，也能够放出两者所吸附的离子。
第2方法可以在步骤(ii)之前或之后包含其它步骤(y)。在步骤(y)中，通过对第1离子吸附电极与第2离子吸附电极之间施加电压，来减少水性液体中的离子浓度。通常，在步骤(ii)之后进行该步骤。通过进行步骤(y)，可进一步降低离子(L)的浓度。
[第3方法]
本发明的杀菌方法可在步骤(i)与步骤(ii)之间包含其它步骤(x)。在步骤(x)中，若经过步骤(i)的水性液体的pH小于5则使其变化为大于9，如果经过步骤(i)的水性液体的pH大于9则使其变化为小于5。在步骤(x)的一例中，通过步骤(i)使pH为4以下或10以上的水性液体的pH变化6以上而成为4以下或10以上。所谓「使pH变化6以上」是指，在步骤(i)中使水性液体的pH为4以下时在步骤(x)中水性液体的pH为10以上，在步骤(i)中使水性液体的pH为10以上时在步骤(x)中水性液体的pH为4以下。包含步骤(x)的杀菌方法包含以下的3个例子。
[第3方法的第1例]
在第1例中，在水性液体中，通过对第1离子吸附电极与对极之间施加电压来进行步骤(x)以及步骤(ii)。即，通过对第1离子吸附电极与对极之间施加电压来进行步骤(i)、(x)以及(ii)。步骤(i)以及步骤(ii)中的对对极施加电压的施加方向与步骤(x)中的施加方向是相反的(在以下的第2以及第3例中也是同样的)。在该例中，在步骤(ii)中在水性液体中放出导电性物质所吸附的离子。因此，步骤(ii)结束后的水性液体中的离子(L)浓度与进行步骤(i)之前的水性液体中的离子(L)浓度近似相同。
第3方法的第1例在步骤(ii)之后还可以包含步骤(y)，该步骤(y)是在水性液体中通过对包含能可逆地吸附离子的第2导电性物质的第2离子吸附电极与第1离子吸附电极之间施加电压，来减少水性液体中的离子浓度。
[第3方法的第2例]
关于第3方法的第2例，在水性液体中通过对包含能可逆地吸附离子的第2导电性物质的第2离子吸附电极与对极之间施加电压来进行步骤(x)。并且，在水性液体中，通过对第1离子吸附电极与对极之间施加电压来进行步骤(ii)。在此例中，步骤(ii)结束后的水性液体中的离子(L)浓度低于进行步骤(i)之前的浓度。
[第3方法的第3例]
关于第3方法的第3例，在水性液体中，通过对第1离子吸附电极与对极之间施加电压来进行步骤(x)。另外，在水性液体中，通过对包含能可逆地吸附离子的第2导电性物质的第2离子吸附电极与对极之间施加电压来进行步骤(ii)。在此例中，步骤(ii)结束后的水性液体中的离子(L)浓度低于进行步骤(i)之前的浓度。
[第4方法]
在本发明的杀菌方法中，上述水性液体可以是第1水性液体，上述对极可以是第1对极。并且，步骤(i)可包含以下的步骤(i-a)以及(i-b)。
在步骤(i-a)中，在配置于第1槽的第1水性液体内浸渍第1离子吸附电极以及第1对极。并且，通过对第1离子吸附电极与第1对极之间施加电压来使第1水性液体的pH小于5(例如4以下)。按照第1离子吸附电极为阴极的方式施加电压。
另外，在步骤(i-b)中，在配置于第2槽内的第2水性液体中浸渍含有能可逆地吸附离子的第2导电性物质的第2离子吸附电极以及第2对极。并且，通过对第2离子吸附电极与第2对极之间施加电压，来使第2水性液体的pH大于9(例如10以上)。按照第2离子吸附电极为阳极的方式施加电压。
步骤(i-a)和步骤(i-b)可任一方先执行，或者可同时执行。在将水性液体分离为第1水性液体和第2水性液体之后分别进行处理，由此可进行第4方法。
在第4方法中的步骤(i)之后的步骤可适用与上述其它方法的步骤(i)之后的步骤同样的步骤。例如，可通过对离子吸附电极和对极之间与步骤(i)逆向地施加电压来进行步骤(ii)。另外，使第1水性液体的pH按照[小于5(例如4以下)]→[大于9(例如10以上)]→[5～9]的顺序来变化，使第2水性液体的pH按照[大于9(例如10以上)]→[小于5(例如4以下)]→[5～9]的顺序来变化。可通过控制电压的施加方向与施加时间来进行这样的pH变化。
[第5方法]
在本发明的杀菌方法中，上述水性液体可以是第1水性液体。并且，步骤(i)可包含以下的步骤。使配置在第1槽内的第1水性液体与第1离子吸附电极以及对极接触。另外，使配置在第2槽内的第2水性液体与包含能可逆地吸附离子的第2导电性物质的第2离子吸附电极以及上述对极接触。另外，使对极为电浮置(floating)的状态。在此状态下，对第1离子吸附电极与第2离子吸附电极之间施加电压，由此使第1水性液体的pH小于5(例如4以下)，使第2水性液体的pH大于9(例如10以上)。
此外，在第5方法中的步骤(i)之后的步骤可适用与上述其它方法的步骤(i)之后的步骤同样的步骤。
在第5方法中，对极可作为将1个槽分成第1槽和第2槽的分隔壁发挥功能。该分隔壁(对极)不使水性液体以及离子透过。
在第4以及第5方法中，步骤(ii)可以是混合第1水性液体与第2水性液体的步骤。通过混合pH小于5(例如4以下)的第1水性液体和pH大于9(例如10以上)的第2水性液体，可获得近似中性的水性液体。
在本发明的杀菌方法中，当步骤(i)中的电压施加时，可通过在水性液体中浸渍杀菌的对象物(器具等)来进行该对象物的杀菌。在优选的一例中，直到步骤(ii)结束为止，在水性液体中浸渍杀菌的对象物。在对器具等对象物进行杀菌的情况下，最好至少进行使水性液体的pH小于5(例如4以下)的步骤。在进行使水性液体的pH小于5(例如4以下)的步骤以及使水性液体的pH大于9(例如10以上)的步骤双方的情况下，以不同的条件进行杀菌，因此能够进行更强力的杀菌。另外，在本发明的杀菌方法中，可通过使在步骤(i)中获得的水性液体与杀菌的对象物接触，来进行该对象物的杀菌。
此外，在利用上述步骤进行具有导电性的对象物(器具等)的杀菌时，在水性液体中浸渍该对象物，且能够以与对极接触的状态对离子吸附电极与对极之间施加电压。在此结构中因为杀菌对象物的电位接近对极的电位，所以如后所述更容易对该对象物进行杀菌。在此结构的情况下，优选使对极的形状为要杀菌的对象物与对极容易接触这样的形状。例如可使对极为筐型，在该筐型的对极中配置要杀菌的对象物。另外，可采用具有钩状部分的对极，并在该钩状部分上悬挂对象物。
在本发明的方法中，在水性液体的pH小于5的步骤内，可使水性液体的pH为2.5以下。通过使pH成为2.5以下，能够进行更强力的杀菌。另外，在本发明的方法中，在水性液体的pH大于9的步骤内，可使水性液体的pH为11.5以上。通过使pH成为11.5以上，能够进行更强力的杀菌。
[第1以及第2离子吸附电极]
第1以及第2离子吸附电极可分别具有支撑第1以及第2导电性物质的集电体或与第1以及第2导电性物质粘贴的集电体。
第1以及第2导电性物质分别是能可逆地吸附、放出离子的物质。在导电性物质中可采用比表面积大的物质。在优选的一例中，导电性物质包含活性碳及石墨等碳原料。导电性物质可以是通过使粒状活性碳凝聚而形成的导电性片。另外，导电性物质可以是通过使粒状活性碳和导电性碳凝聚而形成的导电性片。另外，导电性物质可以是凝固活性碳粒子而形成的活性碳块。另外，导电性物质可以是活性碳纤维布即采用活性碳纤维形成的布(cloth)。作为活性碳纤维布例如可采用日本カイノ一ル株式会社(NIPPON KAINOOLE KK)制的ACC5092-10、ACC5092-15、ACC5092-20、ACC5092-25。第1导电性物质和第2导电性物质可以由相同的材料构成，也可以由不同的材料构成。
导电性物质的比表面积例如是300m2/g以上，最好是900m2/g以上。比表面积的上限虽没有特别限定，但例如可以是3000m2/g以下或2500m2/g以下。此外，在本说明书中，所谓第1以及第2导电性物质的「比表面积」是指以使用氮气的BET法来测定的值。
[对极]
对极的一例是金属电极。对极的优选一例是表面存在容易产生水电解的金属(例如铂)的电极。例如，作为对极可采用由钛构成的电极、由铂构成的电极或由铂所涂敷的金属(例如钛、铌、钽)构成的电极。此外，在步骤(i)以外的步骤中也采用对极的情况下，步骤(i)中所采用的对极和其以外的步骤中所采用的对极可以是相同的1个对极，也可以是不同的多个对极。作为对极可采用金属片，可采用金属线，或者可采用已连接的多个金属线。
第1以及第2导电性物质可以不同，且对极的表面积可以不大。一例中的对极的每1克的表面积可以是100m2以下，也可以处于5×10-5～50m2的范围。
[杀菌装置]
本发明的杀菌装置是用于实施上述本发明的杀菌方法的装置。在上述杀菌方法中说明的事项可适用于本发明的杀菌装置，所以有省略重复说明的情况。此外，对本发明的杀菌装置所说明的事项可适用于本发明的杀菌方法。
本发明的杀菌装置具备第1离子吸附电极以及对极和用于对第1离子吸附电极与对极之间施加电压的电源。第1离子吸附电极包含能可逆地吸附离子的第1导电性物质。本发明的杀菌装置可包含配置水性液体、第1离子吸附电极以及对极的槽。但是，本发明的杀菌装置可以是在水性液体中投入电极(包含第1离子吸附电极以及对极)的形式的装置，在此情况下可不包含槽。本发明的杀菌装置可具备用于监视水性液体的pH的pH传感器(pH测量仪)。通过具备pH传感器，可监视水性液体的pH。此外，在知道所处理的水性液体的pH值及量时，预先求出电压施加的条件(例如，电压施加时间及流过电极间的电荷量)与pH变化的关系，由此即使没有pH传感器也能够实施本发明的杀菌方法。
本发明的杀菌装置可包含上述第2离子吸附电极以及第2对极。另外，本发明的杀菌装置可包含作为分隔壁发挥功能的对极。
本发明的杀菌装置执行上述本发明的杀菌方法。具体地说，依次执行上述步骤(i)以及(ii)。利用分批方式或通液方式来进行步骤(i)。除了步骤(i)以及(ii)之外，还可以进行上述的其它步骤。
根据本发明的杀菌装置，可对水性液体进行杀菌。另外，根据本发明的杀菌装置，可对水性液体中所浸渍的物体(器具等)进行杀菌。在本发明的杀菌装置中，当步骤(i)中的电压施加时，在水性液体中预先浸渍杀菌对象物，由此可进行该对象物的杀菌。另外，在配置有要杀菌对象物的容器内提供步骤(i)中调制的pH小于5或大于9的水性液体，由此可以对该对象物进行杀菌。总之，只要使被调制为pH小于5或大于9的水性液体和要杀菌的对象物接触既可。
在对特定对象物(器具等)进行杀菌的优选一例中，直到步骤(ii)结束为止，在水性液体中浸渍该对象物。在对器具等对象物进行杀菌的情况下，最好至少进行使水性液体的pH小于5的步骤。在进行使水性液体的pH小于5的步骤以及使水性液体的pH大于9的步骤双方时，因为以不同的条件进行杀菌，所以能够进行更强力的杀菌。
对于槽没有特别地限定，只要能够稳定保持水性液体既可。因为水性液体的pH发生变化，所以优选使用对pH变化具有耐性的树脂槽。电源是施加直流电压的电源。电源可以是将从电源插座来的交流电压变换为直流电压的AC/DC转换器。另外，电源可以是干电池等一次电池，或者铅蓄电池、镍氢电池及锂离子电池这样的二次电池。另外，电源可以是太阳能电池、风力发电装置及手动发电装置等发电装置。通过将发电装置用作电源，可以在未供电的地域及状况下利用本发明的装置。这样的利用在偏僻地区或紧急时的饮用水制造等中是有用的。
电压的施加能够以手动来控制，但本发明的杀菌装置可具备用于执行步骤的控制器。控制器具备运算处理装置(可包含内部存储器)，根据需要还包含外部存储器。在存储器中记录用于执行步骤的程序。在控制器的一例中包含大规模集成电路(LSI)。控制器与各种设备(电源、泵、阀门等)以及测量器(例如pH传感器、离子浓度计及传导率计)连接。控制器根据来自测量器的输出来控制各种设备，执行步骤。
另外，本发明的杀菌装置可具备用于将作为目标的pH值或处理方法输入控制器的输入装置以及用于显示处理状态的显示装置。另外，本发明的杀菌装置可具备用于在水性液体的离子浓度低时对水性液体加盐的盐添加机构。
本发明的杀菌装置可以具备为了决定对电极施加的电压而测定水性液体传导率的传导率计以及用于确认从对极产生气体的装置(例如，LED及激光二极管等发光元件和发光二极管等受光元件的组合)。另外，本发明的杀菌装置可具备用于测定对电极间施加的电压的电压计和用于测定流过电极间的电流的电流计。
本发明的杀菌装置可具备中空纤维过滤器(hollow fiber filter)及活性碳过滤器等各种过滤器。另外，本发明的杀菌装置可具备实施本发明的杀菌方法以外的杀菌方法的装置。通过实施多个杀菌方法，能够进行更可靠的杀菌。
本发明的杀菌装置可根据需要而具备有选择地使离子透过这样的隔膜(例如离子交换膜)。但是通常，不需要使用这样的隔膜。
在利用本发明的杀菌装置对特定对象物(器具等)进行杀菌的情况下，除了步骤(i)中所调制的pH小于5的水性液体的杀菌之外，可以使步骤(i)以外的步骤中所调制的水性液体与要杀菌的对象物接触。通过使步骤(ii)中所调整的pH为5～9的水性液体与该对象物接触，可防止该对象物的腐蚀。
此外，在本发明的方法以及装置中，可采用多个第1离子吸附电极，可采用多个第2离子吸附电极，也可采用多个对极。另外，在采用多个离子吸附电极的情况下，可按照各个步骤来改变一部分离子吸附电极的功能。例如，在最初的步骤中，可将全部离子吸附电极用作第1离子吸附电极，在之后的步骤中，将一部分离子吸附电极用作第1离子吸附电极，将其它离子吸附电极用作第2离子吸附电极。
本发明的杀菌装置可与包含水性液体的系统连接。在此情况下，配置离子吸附电极和对极的槽的内容积可小于系统中存在的水性液体的体积。例如，槽的内容积可以是系统中存在的水性液体的体积的5分之1以下。根据此结构，可利用较小的装置对大量水性液体进行杀菌。在包含水性液体的系统与杀菌装置连接时，步骤(i)以及其它步骤可分别独立地以分批方式来进行，或者以通液方式来进行。通液方式具有容易控制、能对水性液体连续进行处理的优点。
另外，在本发明的杀菌装置中，上述本发明的杀菌装置可多个串联或并联连接。在多个杀菌装置并联连接的情况下，可利用一部分杀菌装置进行水性液体最终为酸性的杀菌处理，利用其它杀菌装置进行水性液体最终为碱性的杀菌处理。并且，可通过混合已获得的酸性水性液体和碱性水性液体，来进行步骤(ii)。
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在采用附图的说明中，具有对同样的部分标注同一符号来省略重复说明的情况。另外，在以下说明中采用的附图是示意图。在以下的图中，为了容易看图而没有考虑化学当量。另外，在以下的图中，将氢离子以外的阳离子显示为M+，将氢氧化物离子以外的阴离子表示为A-，但水性液体中的阳离子以及阴离子都不限定为1价的离子，另外，不限定为1种。另外，在以下的图中具有省略水性液体21的阴影的情况。另外，在以下的图中，离子吸附电极11、离子吸附电极12以及对极13可以分别为多个。另外，以下的装置可以多个串联或并联连结。
[实施方式1]
在实施方式1中，针对上述第1方法的第1例以及其中采用的装置说明一例。图1A示出实施方式1的杀菌装置。
图1A的杀菌装置100具备：离子吸附电极(第1离子吸附电极)11、对极13、槽20、电源31、pH传感器(pH测量仪)32、阀门33a以及34a、泵33以及34和控制器35。离子吸附电极11具备导电性物质11a和集电体11b。电源31、阀门33a、阀门34a、泵33以及泵34由控制器35来控制。来自pH传感器32的信号输入至控制器35。
首先，通过操作阀门33a以及泵33，如图1A所示，将水性液体21从导入口36导入槽20内。接着，如图1B所示，按照离子吸附电极11为阴极的方式，对离子吸附电极11与对极13之间施加电压。通过该电压施加，使离子吸附电极11的导电性物质11a吸附水性液体21中的阳离子M+。另外，在对极13的表面通过水电解来产生氢离子和氧气。结果，水性液体21的pH减少。直到水性液体21的pH成为小于5(例如4以下)的规定值为止进行电压施加。
在实施方式1的方法以及装置中产生基于酸性水性液体21的杀菌、基于所产生的氧的氧化力的杀菌以及基于对极13表面的氧化力的杀菌。
pH为4、氧分压为1气压时的氧化电位E0是E0＝1.228-0.0591pH+0.0147logP(O2)＝0.99伏特。pH为2、氧分压为1气压时的氧化电位E0是E0＝1.11伏特。另外，对极13的电极电位为了产生氧气而进行分极，所以对极13的电位高于上述氧化电位。因此，在对极13表面上强氧化力工作，在对极13表面上产生杀菌，并且水性液体21本身也成为氧化力强的状态。
当控制器35检知pH成为规定值时，立刻或经过一定时间后进行下一步骤。具体地说如图1C所示，按照离子吸附电极11为阳极的方式，对离子吸附电极11与对极13之间施加电压。通过该电压施加，在水性液体21中放出导电性物质11a所吸附的阳离子M+。在对极13发生水电解，并产生氢氧化物离子和氢气。直到水性液体21的pH成为5～9范围内的规定值为止进行该电压施加。
这样，当水性液体21的杀菌处理结束时，通过操作阀门34a以及泵34从排出口37排出水性液体21，并作为已杀菌的液体进行利用。
[实施方式2]
在实施方式2中，针对上述第2方法的第1例以及其中采用的装置说明一例。图2A示出实施方式2的杀菌装置。
图2A的杀菌装置200具备：第1离子吸附电极11、第2离子吸附电极12、对极13、槽20、电源31、pH传感器32、阀门33a以及34a、泵33以及34和控制器35。离子吸附电极12具备导电性物质12a和集电体12b。
首先，通过操作阀门33a以及泵33，如图2A所示，将水性液体21从导入口36导入槽20内。接着如图2B所示，按照离子吸附电极11为阴极的方式，对离子吸附电极11与对极13之间施加电压。此步骤与图1B所示的步骤相同。利用该步骤，如实施方式1所说明的那样对水性液体21进行杀菌。
当控制器35检知pH成为小于5(例如4以下)的规定值时，立刻或过一定时间后进行下一步骤。具体地说，如图2C所示，按照离子吸附电极12为阳极的方式对离子吸附电极12与对极13之间施加电压。通过该电压施加，在离子吸附电极12上吸附水性液体21中的阴离子A-。对于对极13，发生水电解，并产生氢氧化物离子和氢气。直到水性液体21的pH成为5～9范围内的规定值为止进行该电压施加。
这样，当水性液体21的杀菌处理结束时，通过操作阀门34a以及泵34从排出口37排出水性液体21，并作为已杀菌的液体进行利用。
在实施方式2的方法中，只要对离子吸附电极和对极之间不施加与上述步骤逆向的电压，就几乎不在水性液体21中放出离子吸附电极11以及12所吸附的离子。其在采用离子吸附电极的其它形态中也是同样的。虽然针对此理由不是非常明确，但例如可考虑离子被导电性物质的表面电荷吸引而形成了双电层(electric double layer)。在双电层电容器的领域中一般情况下已知引起这种现象的情况。因此，在水性液体21包含有害离子(例如重金属离子)的情况下，根据实施方式2的方法，可降低水性液体21中的有害离子的浓度。
此外，为了防止导电性物质所吸附的离子过剩，而优选定期地交换离子吸附电极，或者定期地再生离子吸附电极。通过放出导电性物质所吸附的离子，可再生离子吸附电极。例如，在希望放出导电性物质11a所吸附的阳离子M+时，可将洗净用的水性液体导入槽20内，按照离子吸附电极11为阳极的方式对离子吸附电极11与对极13之间施加电压。通过该电压施加，可在洗净用的水性液体中放出导电性物质11a所吸附的阳离子M+。同样，按照离子吸附电极12为阴极的方式，对离子吸附电极12与对极13之间施加电压，由此能够在洗净用的水性液体中放出导电性物质12a所吸附的阴离子A-。另外，可以按照离子吸附电极11为阳极的方式，对离子吸附电极11与离子吸附电极12之间施加电压。另外，可以使离子吸附电极11与离子吸附电极12短路。在希望杀菌后的水性液体中的离子浓度与杀菌前的浓度近似相同时，只要通过上述方法放出导电性物质所吸附的离子既可。
[实施方式3]
在实施方式3中，针对上述第3方法的第2例以及其中采用的装置说明一例。图3A示出实施方式3的杀菌装置。图3A的杀菌装置200具有与图2A所示的装置相同的结构。
首先，通过操作阀门33a以及泵33，如图3A所示将水性液体21从导入口36导入槽20内。接着，如图3B所示，按照离子吸附电极11为阴极的方式对离子吸附电极11与对极13之间施加电压。此步骤与图1B所示的步骤相同。通过该步骤，如实施方式1所说明的那样对水性液体21进行杀菌。
当控制器35检知pH成为小于5(例如4以下)的规定值时，立刻或过一定时间后进行下一步骤。具体地说，如图3C所示，按照离子吸附电极12为阳极的方式对离子吸附电极12与对极13之间施加电压。通过该电压施加，在离子吸附电极12上吸附水性液体21中的阴离子A-。在对极13中发生水电解，并产生氢氧化物离子和氢气。直到水性液体21的pH成为大于9(例如10以上)规定值为止进行该电压施加。
在图3C的步骤中，产生基于碱性水性液体21的杀菌、基于所产生的氢的还原力的杀菌以及基于对极13表面的还原力的杀菌。
pH为10、氢分压为1气压时的还原电位E0是E0＝0.000-0.0591pH+0.0295logP(H2)＝-0.59伏特。pH为12、氢分压为1气压时的还原电位E0是E0＝-0.71伏特。另外，对极13的电极电位为了产生氢气而进行分极，所以对极13的电位低于上述还原电位。因此，在对极13表面上作用强还原力，在对极13表面上产生杀菌，并且水性液体21本身也成为还原力强的状态。另外，还具有在对极13表面上产生有机物分解等的情况。
当控制器35检知pH成为规定值时，立刻或过一定时间后进行下一步骤。具体地说，如图3D所示，按照离子吸附电极11为阴极的方式对离子吸附电极11与对极13之间施加电压。通过该电压施加，产生在图1B中所说明的反应，水性液体21的pH降低。直到水性液体21的pH成为5～9范围内的规定值为止进行该电压施加。
这样，当水性液体21的杀菌处理结束时，通过操作阀门34a以及泵34，从排出口37排出水性液体21，并作为已杀菌的液体进行利用。
图3E示出在实施方式3的方法中进行的步骤。首先，通过驱动阀门33a以及泵33，将水性液体21导入槽20(S301)。接着，按照离子吸附电极11为阴极的方式，开始离子吸附电极11与对极13之间的电压施加(S302)。直到水性液体21的pH成为小于5的规定值为止继续该电压施加(S303)。当水性液体21的pH成为小于5的规定值时，结束离子吸附电极11与对极13之间的电压施加，开始离子吸附电极12与对极13之间的电压施加(S304)。直到水性液体21的pH成为大于9的规定值为止继续该电压施加(S305)。当水性液体21的pH成为大于9的规定值时，结束离子吸附电极12与对极13之间的电压施加，开始离子吸附电极11与对极13之间的电压施加(S306)。直到水性液体21的pH成为5～9范围内的规定值为止继续该电压施加(S307)。当水性液体21的pH成为5～9范围内的规定值时，从槽20排出水性液体21后进行利用。此外，还可以保持水性液体21放入槽20内的状态进行利用。在继续处理的情况下，返回步骤S301继续处理(S309)。
在实施方式3的杀菌装置200的控制器的存储器中记录用于进行上述处理的程序。在其它实施方式的装置中也进行与图3E所示的一部分步骤同样的步骤。具体地说，当水性液体的pH到达在各个步骤中规定的规定值时进行下一步骤。
此外，在图3D的步骤之后，可以按照离子吸附电极11为阴极的方式，对离子吸附电极11与离子吸附电极12之间施加电压。通过该电压施加，如图3F所示，可减少水性液体21中的阳离子以及阴离子。
[实施方式4]
在实施方式4中，针对上述第3方法的第2例以及其中采用的装置说明一例。在实施方式4的各个步骤中，与实施方式3逆向地施加电压。图4A示出实施方式4的杀菌装置。图4A的杀菌装置200具有与图2A所示的装置相同的结构。
首先，通过操作阀门33a以及泵33，如图4A所示，将水性液体21从导入口36导入槽20内。接着，如图4B所示，按照离子吸附电极11为阳极的方式，对离子吸附电极11与对极13之间施加电压。直到水性液体21的pH成为大于9的规定值为止进行该电压施加。在该步骤中，产生与图3C所示的步骤相同的反应。通过该步骤，如实施方式3所说明的那样对水性液体21进行杀菌。
当控制器35检知pH成为规定值时，立刻或过一定时间后进行下一步骤。具体地说，如图4C所示，按照离子吸附电极12为阴极的方式，对离子吸附电极12与对极13之间施加电压。直到水性液体21的pH成为小于5的规定值为止进行该电压施加。在该步骤中，产生与图1B所示的步骤相同的反应。通过该步骤，如实施方式1所说明的那样，对水性液体21进行杀菌。
当控制器35检知pH成为规定值时，立刻或过一定时间后进行下一步骤。具体地说，如图4D所示，按照离子吸附电极11为阳极的方式，对离子吸附电极11与对极13之间施加电压。直到水性液体21的pH成为5～9范围内的规定值为止进行该电压施加。
这样，当水性液体21的杀菌处理结束时，通过操作阀门34a以及泵34，从排出口37排出水性液体21，并作为已杀菌的液体进行利用。
[实施方式5]
在实施方式5中，针对上述第4方法以及其中采用的装置说明一例。图5A示出实施方式5的杀菌装置。图5A的杀菌装置500与图2A所示的杀菌装置200的不同点是，取代对极13具有对极51。
对极51作为将槽20分为槽20a和槽20b的分隔壁发挥功能。对极51是金属制的板，不透过液体以及离子。对极51未与电源31连接，处于电气浮置的状态。
槽20a以及槽20b分别与导入口36以及排出口37连接。第1离子吸附电极11配置在槽20a内，第2离子吸附电极12配置在槽20b内。
首先，通过操作阀门33a以及泵33，如图5A所示，将水性液体21从导入口36导入槽20a以及20b内。槽20内的水性液体21通过对极51分成水性液体21a和水性液体21b。
接着，如图5B所示，按照离子吸附电极11为阴极的方式，对离子吸附电极11与离子吸附电极12之间施加电压。图5C示意性示出此时的离子吸附电极11与离子吸附电极12之间的电位梯度。如图5C所示，离子吸附电极11以及离子吸附电极12间的电压施加作为离子吸附电极11以及对极13间的电压施加和离子吸附电极12以及对极13间的电压施加发挥作用。即，在槽20a内产生与图1B同样的反应，在槽20b内产生与图3C相同的反应。结果，对槽20a内的水性液体21a以及槽20b内的水性液体21b进行杀菌。直到水性液体21a的pH成为小于5的规定值、水性液体21b的pH成为大于9的规定值为止继续电压施加。
接着，通过操作阀门34a以及泵34，从排出口37排出槽20a的水性液体21a以及槽20b的水性液体21b并进行混合。由此，获得中性的水性液体。
如上所述，在杀菌装置500中，在图5B的步骤之后，可通过逆向施加电压，来使水性液体21a的pH大于9，使水性液体21b的pH小于5。然后，可混合水性液体21a和水性液体21b。
此外如图6所示，槽20a以及槽20b可分离。对极13包含配置在槽20a内的对极13a、配置在槽20b内的对极13b和连接它们的布线13c。对极13处于电气浮置的状态。当按照离子吸附电极11为阴极的方式对离子吸附电极11与离子吸附电极12之间施加电压时，产生与图5B同样的反应。
[实施方式6]
在实施方式6中，关于对器具进行杀菌的方法以及装置说明一例。图7示出实施方式6的杀菌装置。图7的杀菌装置700与图1的杀菌装置100的不同点是取代对极13采用对极73。对极73是由金属线形成的筐状电极。在对极73的内侧配置有被杀菌的器具71。在该装置中被杀菌的器具优选是具有抗酸性和/或抗碱性性质的器具。
在杀菌装置700中进行与实施方式1同样的步骤。在器具71具有导电性的情况下，器具71的电位接近对极73的电位。因此，与对极73的表面同样，在器具71的表面上产生强氧化力，由此对器具71的表面进行杀菌。此外，实施方式6的结构还可以适用于其它实施方式的装置。
[实施方式7]
在实施方式7中，关于对储存到容器内的水性液体进行杀菌的方法以及装置说明一例。图8示出实施方式7的杀菌装置500a。
杀菌装置500a包含容器80和经由2个管道81以及82与容器80连接的杀菌装置500。杀菌装置500是在实施方式5中说明的杀菌装置。管道81以及82的一方与杀菌装置500的导入口连接，另一方与杀菌装置500的排出口连接。在容器80中配置水性液体21。此外，杀菌装置500的pH传感器32可配置在容器80内。
容器80可以是浴槽或池子等贮水槽。另外，容器80可以是用于在其内部进行器具等的杀菌的杀菌槽。另外，可将容器80置换为冷却塔等循环水系统。在1个观点中，图8的杀菌装置500与包含水性液体21的系统连接。
杀菌装置500执行在实施方式5中说明的步骤。结果，从容器80导入杀菌装置500的水性液体21在已杀菌之后返回容器80。同时杀菌的水性液体是容器80的水性液体21中的一部分，但通过反复处理，可抑制水性液体21中的细菌繁殖。
此外，取代杀菌装置500可采用在上述实施方式1～4中说明的杀菌装置。
另外，在实施方式1～7中说明的杀菌装置可利用通液方式来进行处理。在此时的优选装置的一例中，对水性液体的导入口与水性液体的排出口之间配置电极。即，可以按照在槽(容器)中的水性液体的流向途中具有离子吸附电极和对极的方式配置导入口、电极以及排出口。例如，可取代图8的杀菌装置500，而采用通液方式的杀菌装置。图9示出这样的一例。图9的杀菌装置500b包含：容器80和通过管道81以及82与容器80连接的杀菌装置100b。在杀菌装置500b中，将pH传感器32配置在容器80内。此外，在容器80中可并联或串联连接2个以上的杀菌装置100b。
图10详细地示出杀菌装置100b。杀菌装置100b与实施方式1的装置100的不同点是，槽20的形状、没有阀门34a以及泵34、将导入口36以及排出口37配置在与槽20连接的位置上、以及将pH传感器32配置在容器80内。其它点与实施方式1的装置100相同。在杀菌装置100b中，从导入口36连续导入水性液体21，并且从排出口37连续地排出水性液体21。槽20的内容积小于存在于容器80内的水的体积。并且，在水性液体21向槽20内移动的状态下，进行上述的步骤。在1个观点中，图9的杀菌装置100b与包含水性液体21的系统连接。
在杀菌装置500b中，容器80内的水性液体21经由管道81导入杀菌装置100b，在处理完之后经由管道82返回容器80内。通过进行步骤(i)的电压施加，容器80内的水性液体21的pH渐渐变化。直到水性液体21的pH成为小于5或大于9的规定值为止进行步骤(i)的电压施加。然后，进行上述的步骤(ii)。除了步骤(ii)之外，还可以进行上述其它步骤。图11示出在杀菌装置500b中仅进行步骤(i)以及步骤(ii)时的处理一例。
首先，在水性液体21流过杀菌装置100b的槽20的状态下，对离子吸附电极与对极之间施加电压(S1101)。直到水性液体21的pH成为小于5或大于9的规定值为止继续该电压施加(S1102)。当控制器检知水性液体21的pH到达规定值时，立刻或在一定时间之后，与电压施加方向逆向地对离子吸附电极和对极之间施加电压(S1103)。直到水性液体21的pH成为5～9范围内的规定值为止继续该电压施加(S1104)。这样，对水性液体21进行杀菌。
在图9的杀菌装置500b中，可利用较小的杀菌装置100b对大量的水进行杀菌。在此情况下，可使电极间隔变窄，因此能够降低水性液体的电阻的电压降。结果，能够降低对电极间施加的电压，并且能够采用廉价的电源。此外，并联连接2个杀菌装置，在第1杀菌装置中使水性液体为酸性，在第2杀菌装置中使水性液体为碱性，并混合它们的水性液体，由此可进行步骤(ii)。
[离子吸附电极的一例]
图12示出在本发明的杀菌装置中使用的离子吸附电极的一例。图12的离子吸附电极91具备活性碳纤维布91a和与其粘贴的集电体91b。通过采用集电体91b，可使活性碳纤维布91a内的电位变动减小。
【实施例】
以下，说明利用本发明的方法进行水性液体的杀菌的一例。在此实施例中，采用了包含容器和配置在容器内的离子吸附电极以及对极的杀菌装置。此外，在以下的实施例中，试验液的pH值表示采用虚拟(dummy)试验液来预先测定的值。即，将采用虚拟试验液利用与实施例中的条件相同的条件进行电压施加时的pH值作为试验液的pH值。
[实施例1]
图13A示出所用的杀菌装置的俯视图。图13A的杀菌装置具备：容器110、配置在容器内的离子吸附电极101和对极103。容器110的高度约是80mm，其内部尺寸是，纵度约是20mm，横度约是90mm。配置离子吸附电极101和对极103，使它们以约20mm的间隔对置。配置构成对极103的线，使其与离子吸附电极101的表面平行。
图13B示出离子吸附电极101的侧视图。离子吸附电极101的高度H约是70mm，宽度W约是90mm。在离子吸附电极101的导电性物质中采用了活性碳纤维布(日本カイノ一ル株式会社制造、ACC-5092-10、标识：200g/m2，厚度0.53mm、比表面积1100m2/g)。在离子吸附电极101中重叠采用了3片尺寸约为70mm×90mm的活性碳纤维布101a。在2片活性碳纤维布和1片活性碳纤维布之间配置了布线101b。
图13C示出对极103的侧视图。对极103的高度h约为70mm，宽度w约为90mm。对极103采用铂涂敷的钛线103a(直径约1mm)而形成。具体地说，将20条线103a以条纹状排列，并用线103a连接这些端部，由此形成了对极103。
首先，在杀菌装置内放入试验液120ml。对于试验液，采用包含菌的中性氯化钠水溶液(氯化钠浓度：0.78g/升)。接着，按照离子吸附电极为阳极的方式，对离子吸附电极与对极之间施加电压。在电极间流过200mA的电流的状态下，进行15分钟该电压施加。通过该电压施加，试验液的pH成为13.1。在该电压施加之后，中止电压施加将试验液静置15分钟。通过此静置，使试验液的pH成为12.8。在15分钟静置之后，按照离子吸附电极为阴极的方式，开始对离子吸附电极与对极之间施加电压。在电极间流过200mA的电流的状态下进行30分钟该电压施加。通过该电压施加，试验液的pH成为2.3。在该电压施加值后，将试验液静置15分钟，pH成为2.5。静置前的试验液的pH是2.3，静置后的试验液的pH是2.5，因此可预测为静置开始10分钟后的试验液的pH是2.4左右。
在从实验开始经过规定时间之后，抽样试验液的一部分来测定其中存在的活菌数。通过在SCDLP培养基(日本制药株式会社制造)中添加试验液后进行培养来测定活菌数。此外，作为对照，关于未进行杀菌处理的试验液，在试验开始时以及从试验开始经过规定时间之后测定了活菌数。实验以及活菌数的测定委托财团法人日本食品分析中心来进行。关于活菌数的测定方法以及对照实验的方法，即使针对以下实施例也利用同样的方法来进行。
表1示出从试验开始起的经过时间与试验液的pH以及活菌数的关系。
【表1】
Figure BPA00001279255400251
如表1所示，枯草菌(Bacillus subtilis)数在碱性处理后几乎没有变化，但在酸性处理后成为100分之1以下。大肠菌(Escherichia coli)数在碱性处理后成为10分之1以下，在酸性处理后成为万分之1以下。黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)数在碱性处理后几乎没有变化，在酸性处理后成为万分之1以下。黑曲霉(Aspergillus niger)菌数在碱性处理后成为50分之1以下，但在酸性处理中几乎没有变化。枝孢属菌(Cladosporium)数在碱性处理后成为千分之1以下，在酸性处理后成为万分之1以下。假丝酵母菌(Candida)数在碱性处理后成为千分之1以下，在酸性处理后成为万分之1以下。如以上那样，可确认利用本发明的方法以及装置能够杀菌。
[实施例2]
在实施例2中，采用与实施例1中采用的杀菌装置相同的杀菌装置来进行水性液体的杀菌。但是，在实施例2中，作为水性液体采用了硫酸钾(K2SO4)的水溶液。
首先，在杀菌装置内放入试验液120ml。对于试验液采用了包含菌的硫酸钾水溶液(硫酸钾浓度：1.16g/升)。接着，按照离子吸附电极成为阳极的方式，对离子吸附电极与对极之间施加电压。在电极间流过200mA的电流的状态下进行15分钟该电压施加。通过该电压施加，试验液的pH成为13.2。在该电压施加之后，中止电压施加将试验液静置15分钟。通过此静置，试验液的pH成为12.9。在静置15分钟之后，按照离子吸附电极为阴极的方式，开始对离子吸附电极与对极之间施加电压。在电极间流过200mA的电流的状态下进行30分钟该电压施加。通过该电压施加，试验液的pH成为2.4。在该电压施加之后，中止电压施加使试验液静置15分钟。通过该静置，试验液的pH成为2.5。表2示出从试验开始起的经过时间与试验液的pH以及活菌数的关系。
【表2】
Figure BPA00001279255400261
如表2所示，与水性液体是氯化钠水溶液的情况相同，即使在水性液体是硫酸钾水溶液的情况下也能够取得杀菌效果。
[实施例3]
在实施例3中，采用与实施例1中使用的杀菌装置相同的杀菌装置进行了水性液体的杀菌。不过，在实施例3中，作为水性液体采用了市场上销售的的矿泉水(导电率：208μS/cm)。
首先，在杀菌装置内放入了试验液120ml。对于试验液采用包含菌的矿泉水。接着，按照离子吸附电极成为阳极的方式，对离子吸附电极与对极之间施加电压。在电极间流过200mA的电流的状态下进行15分钟该电压施加。通过该电压施加，试验液的pH成为10.5。接着，按照在电极间流过20mA的电流且离子吸附电极作为阳极的方式，对电极间施加15分钟电压。通过该电压施加，使试验液的pH成为10.6。接着，按照在电极间流过200mA的电流且离子吸附电极为阴极的方式，对电极间施加30分钟电压。通过该电压施加，使试验液的pH成为3.4。接着，按照在电极间流过20mA的电流且离子吸附电极为阴极的方式，对电极间施加15分钟电压。通过该电压施加，使试验液的pH成为3.5。表3示出从试验开始起的经过时间和试验液的pH以及活菌数的关系。
【表3】
Figure BPA00001279255400271
如表3所示，即使在不加入盐的矿泉水中也能够取得杀菌效果。即表示，利用本发明的方法以及装置，即使对自来水或河水也能够取得杀菌效果。
[实施例4]
在实施例4中，采用与实施例1中使用的杀菌装置相同的杀菌装置进行了水性液体的杀菌。但是，在实施例4中，将浓度不同的2种氯化钠水溶液用作水性液体。具体地说，采用了氯化钠浓度是0.78g/升或1.56g/升的氯化钠水溶液。
首先，在杀菌装置内放入试验液120ml。对于试验液采用了包含枯草菌的氯化钠水溶液(氯化钠浓度：0.78g/升)。接着，按照离子吸附电极为阳极的方式，对离子吸附电极与对极之间施加电压。在电极间流过200mA的电流的状态下进行30分钟该电压施加。通过该电压施加，试验液的pH成为13.3。接着，按照在电极间流过20mA的电流且离子吸附电极为阳极的方式，对电极间施加5分钟电压。该电压施加后的试验液的pH是13.3。接着，按照在电极间流过200mA的电流且离子吸附电极为阴极的方式，对电极间施加60分钟电压。通过该电压施加，试验液的pH成为2.4。接着，按照在电极间流过20mA的电流且离子吸附电极为阴极的方式，对电极间施加25分钟电压。该电压施加后的试验液的pH成为2.4。
另外，采用包含枯草菌的氯化钠水溶液(氯化钠浓度：1.56g/升)进行同样的试验。另外，采用包含黑曲霉菌的氯化钠水溶液(氯化钠浓度：0.78g/升)进行了同样的实验。但是，在黑曲霉菌的试验中，施加了与枯草菌的试验逆向的电压。表4～表6示出从试验开始起的经过时间与试验液的pH以及活菌数的关系。如表4～表6所示，在实施例4的条件下也能够获得杀菌效果。
【表4】
【表5】
Figure BPA00001279255400282
【表6】
Figure BPA00001279255400291
[实施例5]
在实施例5中，采用与实施例1中使用的杀菌装置相同的杀菌装置进行水性液体的杀菌。
首先，在杀菌装置内放入试验液120ml。对于试验液采用了包含黄色葡萄球菌或假丝酵母菌的氯化钠水溶液(氯化钠浓度：0.78g/升)。接着，按照离子吸附电极为阴极的方式，对离子吸附电极与对极之间施加电压。在电极间流过1.4mA的电流的状态下进行7分钟该电压施加。在该电压施加之后，中止电压施加使试验液静置4分钟。在该静置的途中(从试验开始起经过约8分种后)，测定活菌数以及pH。pH成为4.9。
接着，按照离子吸附电极为阴极且在电极间流过4.6mA的电流的方式，对电极间施加7分钟电压。在该电压施加之后，中止电压施加使试验液静置4分钟。在该静置的途中(从试验开始起经过约19分钟后)，测定活菌数以及pH。pH成为3.9。
接着，按照离子吸附电极为阴极且在电极间流过37mA的电流的方式，在电极间施加7分钟电压。在该电压施加之后，中止电压施加使试验液静置4分钟。在该静置的途中(从试验开始起经过约30分钟后)，测定活菌数以及pH。pH是2.9。表7示出从试验开始起的经过时间和试验液的pH以及活菌数的关系。如表7所示，利用实施例5的条件也能够取得杀菌效果。
【表7】
工业上的可利用性
本发明可利用于杀菌方法以及杀菌装置。例如，本发明可适用于饮用水的制造方法以及制造装置、饮用水的杀菌方法以及杀菌装置、浴池及游泳池的水的杀菌方法以及杀菌装置、器具的杀菌方法以及杀菌装置。因为本发明的杀菌方法以及杀菌装置能够小型化，所以即使在没有供电的地域及状况中也能够使用。因此，在灾害时等紧急状况下能够令人满意地利用本发明的杀菌方法以及杀菌装置。

Claims (15)

1.一种杀菌方法，依次包含如下步骤：
(i)通过在水性液体中对包含能可逆地吸附离子的第1导电性物质的第1离子吸附电极和对极之间施加电压，从而使上述水性液体的pH变化为小于5或大于9的步骤；以及
(ii)使上述水性液体的pH为5～9的范围的步骤。
2.根据权利要求1所述的杀菌方法，其中，
利用分批方式来进行上述(i)的步骤。
3.根据权利要求1所述的杀菌方法，其中，
在与包含上述水性液体的系统连接的槽中配置上述第1离子吸附电极和上述对极，
在上述水性液体连续地流过上述槽的状态下进行上述(i)的步骤。
4.根据权利要求1所述的杀菌方法，其中，
通过在上述水性液体中对上述第1离子吸附电极与对极之间施加电压，来进行上述(ii)的步骤。
5.根据权利要求1所述的杀菌方法，其中，
通过在上述水性液体中对包含能可逆地吸附离子的第2导电性物质的第2离子吸附电极与对极之间施加电压，来进行上述(ii)的步骤。
6.根据权利要求1所述的杀菌方法，其中，
在上述(i)的步骤与上述(ii)的步骤之间，还包含如下步骤：(x)若经过了上述(i)的步骤的上述水性液体的pH小于5，则使pH变化为大于9；若经过了上述(i)的步骤的上述水性液体的pH大于9，则使pH变化为小于5。
7.根据权利要求1所述的杀菌方法，其中，
在上述(i)的步骤中的电压施加时，通过在上述水性液体中预先浸渍杀菌的对象物，来进行上述对象物的杀菌。
8.一种杀菌装置，其中，
具备：第1离子吸附电极以及对极；和用于对上述第1离子吸附电极与上述对极之间施加电压的电源，
上述第1离子吸附电极包含能可逆地吸附离子的第1导电性物质，
该杀菌装置依次进行以下步骤：
(i)通过在水性液体中对上述第1离子吸附电极与上述对极之间施加电压，来使上述水性液体的pH变化为小于5或大于9的步骤；以及
(ii)使上述水性液体的pH为5～9的范围的步骤。
9.根据权利要求8所述的杀菌装置，其中，
还具备配置上述水性液体的槽。
10.根据权利要求8所述的杀菌装置，其中，
还具备用于监视上述水性液体的pH的pH传感器。
11.根据权利要求8所述的杀菌装置，其中，
利用分批方式来进行上述(i)的步骤。
12.根据权利要求8所述的杀菌装置，其中，
在上述(i)的步骤中的电压施加时，通过在上述水性液体中预先浸渍杀菌的对象物来进行上述对象物的杀菌。
13.根据权利要求8所述的杀菌装置，其中，
该杀菌装置与包含上述水性液体的系统连接。
14.根据权利要求13所述的杀菌装置，其中，
利用通液方式来进行上述(i)的步骤。
15.根据权利要求8所述的杀菌装置，其中，
上述第1导电性物质包含活性碳。
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