CN106604895B - 农用电解水生成装置及农用电解水 - Google Patents

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Abstract

一种电解水生成装置(1)，其特征在于：其包括具有阴极(6a)的第一电极室(Da)、具有阳极(6b)的第二电极室(Db)、内部具有隔开第一电极室(Da)和第二电极室(Db)的隔膜(Sp)的电解槽(D)、连接在第一电极室(Da)上且从外部将原水供向第一电极室(Da)的第一进水路(4a)、连接在第一电极室(Da)上且将第一电极室(Da)中通过电解生成的电解水素水排到外部的第一出水路(7a)，以及连接在电解槽(D)上且用于在进行电解时，对施加给电解水素水的电荷量进行调节的电荷量调节装置(10)；电荷量调节装置(10)通过控制电解电流或电解电压，而对电解水素水的每单位出水量的所述电荷量进行调节。

Description

农用电解水生成装置及农用电解水
技术领域
本发明涉及一种通过将水电解而生成农用电解水的农用电解水生成装置及农用电解水。
背景技术
一直以来，自来水、地下水、河水等广泛作为农用水使用。然而，大量用水导致水资源减少，这已成为全球性的重大问题。另一方面，食物需求在不断增大，农产品的质量也需要提高。因此，在农业上，对优质水资源的有效利用成为一条必经之路。
于是，人们便希望研发出一种功能水，该功能水经过某些处理而具备一定的功能，能够对农作物生产效率和农产品质量的提高做出贡献。
有人提出，该功能水例如是一种农用水，其含有栽培植物所需的由铁和锰等金属组成的金属螯合盐(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本公开特许公报特开2002-320416号公报
发明内容
－发明要解决的技术问题－
然而，由于在上述专利文献1中记载的功能水是经过使特定金属溶于水这一化学处理而制备出来的，所以虽然在健康的根际环境中有效，但在根际环境容易失衡的状态下则无法期待其效果。
根表不仅带负电，而且在根际中的物质移动主要是以带电离子的状态进行的，因此通过使用带正电荷的水，能够抑制pH值上升，防止pH上升对植物造成伤害。并且，增强氢键键合而改变水的性质,这也有益于根的强化。因此可以认为，对使用的水进行电处理，易于维持根际环境。
本发明正是鉴于上述各点而完成的。其目的在于：提供一种农用电解水生成装置及农用电解水，利用该电解水生成装置能够得到一种电解水素水，其能够用作对植物生长发育有用的农用电解水。
－用以解决技术问题的技术方案－
为达成上述目的，本发明的农用电解水生成装置，其特征在于，农用电解水生成装置包括：第一电极室，其具有阴极；第二电极室，其具有阳极；电解槽，其内部具有隔膜，将第一电极室和第二电极室隔开；第一进水路，其连接在第一电极室上，并从外部将原水供向第一电极室；第二进水路，其连接在第二电极室上，并从外部将原水供向第二电极室；第一出水路，其连接在第一电极室上，将第一电极室中通过电解生成的电解水素水排到外部；第二出水路，其连接在第二电极室上，将第二电极室中通过电解生成的酸性电解水排到外部；以及电荷量调节装置，其连接在电解槽上，用于在进行电解时，对施加给电解水素水的电荷量进行调节。电荷量调节装置通过控制电解电流或电解电压，而对电解水素水的每单位出水量的电荷量进行调节。
根据该结构，能够得到一种每单位出水量的电荷量被调节过的电解水素水，因此得到一种对植物生长发育有用的农用电解水(电解水素水)，用电控制根际环境。
－发明的效果－
根据本发明，能够得到一种对植物生长发育有用的农用电解水。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式所涉及的农用电解水生成装置的图。
图2是流程图，用于说明本发明的实施方式所涉及的电荷量调节装置是如何调节电荷量的。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1是示出本发明的实施方式所涉及的农用电解水生成装置(以下称“电解水生成装置”)的图。
电解水生成装置1用于：通过对经过净水器净化的原水进行电解处理，而生成一种农用的溶有氢的水(农用电解水)。
电解水生成装置1具有电解槽D，该电解槽D内部设有薄片状隔膜Sp、由该隔膜Sp隔开的第一电极室(阴极室)Da和第二电极室(阳极室)Db。
该隔膜Sp由薄片材料构成。将水电解时会产生离子，该薄片材料由能使该离子穿过的材料形成。
如图1所示，在第一电极室Da中设有阴极6a，即第一电极，并且，在第二电极室Db中设有阳极6b，即第二电极。该阴极6a和第二电极6b隔着隔膜Sp相向而设。
阴极6a和阳极6b的材料没有特别的限定，例如可以是镀铂钛或镀铱钛。但从电极的电解耐久性看，用铂铱合金对钛进行镀膜加工而制备的材料比较合适。
如图1所示，电解水生成装置1包括：第一进水路4a，其连接在第一电极室Da上，并从外部将原水(经过净水器净化的原水)供向第一电极室Da；以及第二进水路4b，其连接在第二电极室Db上，并从外部将原水(经过净水器净化的原水)供向第二电极室Db。
如图1所示，电解水生成装置1包括：第一出水路7a，其连接在所述第一电极室Da上，将第一电极室Da中通过电解生成的电解水素水(还原水)排到外部；以及第二出水路7b，其连接在第二电极室Db上，将第二电极室Db中通过电解生成的酸性电解水排到外部。
在本实施方式中，将第一电极室Da中生成的电解水素水从第一出水路7a排出，用作农用电解水。需要说明的是，在阳极6b一侧通过电解生成的酸性电解水通过第二出水路7b排到外部。
此处，有如下特征：在本实施方式中，使用上述电解水生成装置1进行电解时，控制电解电流，对电解水素水的每单位出水量的电荷量[C/L]进行调节，由此得到对植物生长发育有用的农用电解水(电解水素水)。
此处，“每单位出水量的电荷量”是指施加给1L水的电荷量，该水是进行电解时，在包括电解槽的装置内部通过并被排出的水。需要说明的是，电荷量可根据以下公式(1)计算。
<公式1>
C＝I×s (1)
在上述公式(1)中，C表示电荷量，I表示电解电流，s表示从水开始在包括电解槽的装置内通过并被排出的过程中所需的时间(秒)。
更具体而言，如图1所示，本实施方式中的电解水生成装置1包括电荷量调节装置10，其用于在进行电解时，对施加给所述电解水素水的电荷量进行调节。
电荷量调节装置10包括：电解电流决定单元11，其决定电解水生成装置1进行的电解处理的电解电流；电解电流供给单元12，其连接在电解电流决定单元11和电解槽D上，将电解电流供向电解槽D；以及存储单元13，其连接在电解电流决定单元11上，对每单位出水量的电荷量目标值的数据进行存储。
下面说明电荷量调节装置10是如何调节电荷量的。
图2是流程图，用于说明本发明的实施方式所涉及的电荷量调节装置是如何调节电荷量的。
首先，电解电流决定单元11读取存储在存储单元13中的每单位出水量的电荷量目标值的数据(步骤S1)。
需要说明的是，一般通过给水施加电荷，水就会带上电荷，水的pH值会发生变动。随pH值上升，使用了电解水素水的培养液中就会产生白色沉淀等。从避免该不良现象的角度考虑，电解水素水的每单位出水量的电荷量优选为8C/L～300C/L，更优选为37.5C/L～180C/L，特别优选为42C/L～73.5C/L。
从同样的角度考虑，电解水素水的pH值范围优选为7.5～9.9，更优选为8.0～9.8，特别优选为8.5～9.5。
其次，电解电流决定单元11决定电解槽D中的电解处理的电解电流，保证每单位出水量的电荷量达到上述目标值(步骤S2)。然后，电解电流决定单元11向电解电流供给单元12发送信号(步骤S3)。其中，该电解电流供给单元12将电解电流供向电解槽D，该信号与被决定下来的电解电流相关。
最后，电解电流供给单元12将基于输入的信号决定下来的电解电流供向电解槽D，在电解槽D中，进行电解处理，保证每单位出水量的电荷量达到目标值，从而生成农用电解水用的电解水素水(步骤S4)。
如上所述，在本实施方式中，电解水生成装置1构成为：使用电解水生成装置1进行电解时，控制电解电流，生成一种电解水素水，其每单位出水量具有所需的电荷量。并且，因为生成的电解水素水在阴极室内吸附阳离子而带正电，所以根际周边部具有抑制氧化剂解离的功能。因此，能够抑制植物根的细胞壁和细胞膜氧化。其中，植物根的细胞壁由于羧基的存在而带负电，细胞膜由于磷脂的存在而形成双层磷脂结构。带正电的电解水素水，其氢键键合增强，水的性质发生改变。因此，能够得到一种农用电解水(电解水素水)，其提高根的生物活性，给植物的生长发育带来好的影响。
需要说明的是，上述实施方式可以做出如下变更。
在上述实施方式中采用了如下结构：控制电解电流，进行恒电流电解，由此生成电解水素水。但只要能够生成一种电解水素水，使其每单位出水量具有所需的电荷量，则还可以采用如下结构：控制电解电压，进行恒电位电解，由此生成电解水素水。
<实施例>
下面基于实施例说明本发明。需要说明的是，本发明不受这些实施例限定，可以基于本发明的主旨对这些实施例进行变形或变更，不能将它们排除到本发明的保护范围外。
(实施例1)
使用上述图1所示的电解水生成装置，制备了一种能够用作农用电解水的电解水素水。
需要说明的是，使用电极表面积为77cm2的铂铱合金板作为阳极和阴极，并使用聚四氟乙烯(PTFE)亲水膜作为隔膜，利用直流的恒电流电解法(电解电流：1.4A)进行恒电流电解约3秒，制备出电解水素水，保证相对于经过净水器净化的原水，电解水素水的每单位出水量的电荷量达到42C/L。电解水素水的pH值为8.54。
(实施例2)
利用直流的恒电流电解法(电解电流：2.45A)进行恒电流电解约2秒，保证电解水素水的每单位出水量的电荷量达到44C/L，其他方面与上述实施例1相同，由此制备出电解水素水。电解水素水的pH值为9.00。
(小松菜的栽培)
取实施例2制备的电解水素水作为培养液，利用营养液膜技术(NFT：nutrientflow technique)用该培养液培养栽培了35棵小松菜。
需要说明的是，取225g大冢House1号、150g大冢House2号溶解到制备的电解水素水300L中制得溶液，用该溶液将大冢HouseA处方标准培养液稀释2倍而制备出培养液。表1示出大冢HouseA处方标准培养液的组分组成。栽培在自然光下进行，期间为从定植起20天。培养液的更换频度是从定植起每6天一次。
<表1>
Figure BDA0001234675790000061
在定植后第20天时，测量每棵小松菜的株高(mm)、叶宽(mm)、地上部分(地面上的茎叶部分)的鲜重(g/棵)和地下部分(地面下的根部)的鲜重(g/棵)，并分别计算出其平均值。将以上结果示于表2。
在比较例中，使用自来水替代上述实施例2制备的电解水素水，在同一条件下，栽培小松菜。在定植后第20天时，测量每棵小松菜的株高(mm)、叶宽(mm)、地上部分(地面上的茎叶部分)的鲜重(g/棵)和地下部分(地面下的根部)的鲜重(g/棵)，并分别计算出其平均值。将以上结果示于表2。
(罗勒的栽培)
使用实施例2制备的电解水素水作为培养液，利用营养液膜技术(NFT：nutrientflow technique)用该培养液培养栽培了35棵罗勒。
需要说明的是，使用的培养液与用于上述小松菜的栽培的培养液相同。栽培在自然光下进行，期间为从定植起25天。培养液的更换频度是从定植起每6天一次。
在定植后第25天时，测量每棵罗勒的叶片数(枚)、地上部分(地面上的茎叶部分)的鲜重(g/棵)和地下部分(地面下的根部)的鲜重(g/棵)，并分别计算出其平均值。将以上结果示于表3。
在比较例中，使用自来水替代上述实施例2制备的电解水素水，在同一条件下，栽培罗勒。在定植后第25天时，测量每棵罗勒的叶片数(枚)、地上部分(地面上的茎叶部分)的鲜重(g/棵)和地下部分(地面下的根部)的鲜重(g/棵)，并分别计算出其平均值。将以上结果示于表3。
<表2>
Figure BDA0001234675790000071
<表3>
Figure BDA0001234675790000072
如表2所示，实施例使用由电解水素水制备的培养液，比较例使用自来水，与比较例相比，可以看出在实施例中：株高较高，叶宽较宽，且地上部分和地下部分较重。同样，如表3所示，实施例使用由电解水素水制备的培养液，比较例使用自来水，与比较例相比，可以看出在实施例中：叶片数较多，地上部分和地下部分较重。
综上可知，控制电解电流，对每单位出水量的电荷量进行调节可得到一种电解水素水，其能够用作对植物生长发育有用的农用电解水。
－产业实用性－
本发明对于通过将水电解而生成农用电解水的农用电解水生成装置及农用电解水是有用的。
－符号说明－
1 电解水生成装置
4a 第一进水路
4b 第二进水路
6a 阴极
6b 阳极
7a 第一出水路
7b 第二出水路
10 电荷量调节装置
11 电解电流决定单元
12 电解电流供给单元
13 存储单元
D 电解槽
Da 第一电极室(阴极室)
Db 第二电极室(阳极室)
Sp 隔膜

Claims (5)

1.一种农用电解水生成装置，其特征在于，
所述农用电解水生成装置包括：
第一电极室，其具有阴极，
第二电极室，其具有阳极，
电解槽，其内部具有隔膜，将该第一电极室和该第二电极室隔开，
第一进水路，其连接在所述第一电极室上，并从外部将原水供向该第一电极室，
第二进水路，其连接在所述第二电极室上，并从外部将原水供向该第二电极室，
第一出水路，其连接在所述第一电极室上，将该第一电极室中通过电解生成的电解水素水排到外部，
第二出水路，其连接在所述第二电极室上，将该第二电极室中通过电解生成的酸性电解水排到外部，以及
电荷量调节装置，其连接在所述电解槽上，用于在进行电解时，对施加给所述电解水素水的电荷量进行调节；
所述电荷量调节装置通过控制电解电流或电解电压，而对所述电解水素水的每单位出水量的所述电荷量进行调节，该电荷量根据以下公式(1)计算，
<公式1>
C＝I×s (1)
此处，C表示电荷量，I表示电解电流，s表示从1L水开始在包括电解槽的装置内通过并被排出的过程中所需的时间，所述时间的单位为秒，
所述电解水素水的每单位出水量的所述电荷量为8C/L～300C/L。
2.根据权利要求1所述的农用电解水生成装置，其特征在于，
所述电荷量调节装置对电解电流进行控制。
3.根据权利要求2所述的农用电解水生成装置，其特征在于，
所述电荷量调节装置包括：
电解电流决定单元，其决定进行电解时的电解电流；
电解电流供给单元，其连接在所述电解电流决定单元和所述电解槽上，将电解电流供向该电解槽；以及
存储单元，其连接在所述电解电流决定单元上，对所述每单位出水量的电荷量目标值的数据进行存储。
4.一种农用电解水，其是利用权利要求1到3中任一项权利要求所述的农用电解水生成装置生成的。
5.根据权利要求4所述的农用电解水，其特征在于，
所述农用电解水的pH值为7.5～9.9。
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