CN1181977A - 电解功能水、其制造方法及制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电解功能水,其制造方法及制造装置,主要是将含有电解质原水供入一将离子渗透性隔膜设于中间并设置有阳极板和阴极板的第一电解槽中电解,再将得到的电解水进一步在一将离子渗透性隔膜设于中间并设置有阳极板和阴极板的第二电解槽的阳极侧电解而得到含有过氧化氢的电解功能水。

Description

电解功能水、其制造方法及制造装置
本发明涉及用于一般杀菌、消毒、消臭及土壤、农作物、花草等的杀菌、消毒等方面的具有氧化性的电解功能水，其制造方法以及制造装置的发明。
过去，通过向使离子渗透性隔膜介于中间并设置有阳极板和阴极板的电解槽供给含有电解质氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)等氯化物的原水并进行电解。在阳极侧制造用于一般杀菌、消毒、消臭以及土壤，农作物、花草等的杀菌，消毒等的电解功能水的方法是人们共知的。
根据上述技术，可以在上述电解槽的阳极侧获得含有作为上述氯化物的电解生成的氯(Cl2)，次氯酸(HClO)等的电解功能水，该电解功能水利用特有的氯以及次氯酸发挥出很强的杀菌作用。
但是，由于利用上述传统的制造方法获得的电解功能水是利用上述的氯或氯化合物的杀菌作用来使用的，因此，在对耐氯性菌方面不能得到充分的杀菌效果这一点上有所欠缺。另外，因为上述电解功能水为利用电解生成上述氯及氯化物而导致其具有较高的氯残留浓度且又有较低的pH值，易于产生有毒的氯气，故在的密闭的室内等使用时需要加以注意。
因而，本发明的目的就是要提供能够消除上述欠缺不便又希望对耐氯性菌有杀菌效果的，残留氯浓度低的电解功能水、其制造方法以及制造装置。
为达成上述目的，本发明的电解功能水的特征在于该电解功能水是通过向使离子渗透性隔膜介于中间并设置有阳极板和阴极板的第1电解槽提供含有电解质的原水并进行电解，然后在使离子渗透性隔膜介于中间并设置有阳极板和阴极板的第2电解槽的阳极侧电解由该第1电解槽阴极侧得到的电解水所获得的含有过氧化氢的电解功能水。
本发明的电解功能水可以用下述的第1形态制造方法顺利地制造，即整个工序由向使离子渗透性隔膜介于中间并设置有阳极板和阴极板的第1电解槽连续地供给并电解含有电解质的原水的第1电解工序和连续地取出在上述第1电解槽阴极侧得到的电解水将之供给给使离子渗透性隔膜介于中间并设置有阳极板和阴极板的第2电解槽阳极侧进行电解的第2电解工序构成，并从上述第2电解槽的阳极侧连续地取出含有过氧化氢的电解功能水。此外，本发明的电解功能水还可以用下述的第2形态制造方法进行制造，即整个工序由向使离子渗透性隔膜介于中间并设置有阳极板和阴极板的电解槽供给并电解含有电解质的原水的第1电解工序和在该第1电解工序结束后，在上述电解槽中，使供给到阳极板和阴极板的电流的极性反转并再次进行电解的第2电解工序构成，然后从上述电解槽的上述第2电解工序的阳极侧取出含有过氧化氢的电解功能水。
水除蒸馏水等施加有人工的特殊操作的水外，通常的含有氯离子等各种离子的水都是可以电解的。因此，本发明中供给到上述电解槽的原水只要是多少含有电解质的水、如自来水、工业用水、井水等哪一种水都可以采用，但为能够良好地进行上述电解，最好添加些氯化物等电解质。
作为上述氯化物，可以使用氯化钠(NaCl)或氯化钾(KCl)。氯化钠的优点是工业上的廉价，氯化钾的优点是在将电解功能水用于土壤，农作物等时其含有作为肥料成份的有效的钾。
另外，在把电解质添加给上述原水时，该电解质的浓度最好为0.001～1mol/L的范围。不足0.001mol/L认为其没有达到改善电解效率的效果。而超过1mol/L时，在电解效率不能显著改善的同时，还会在所生成的电解水中残留过量的电解质而有带来二次不良影响的危险。
按照本发明的上述第1形态或第2形态制造方法，首先在上述第1电解工序中，电解槽的阳极侧，以电解水为主产生氧(O2)，生成氢离子(H+)。在上述水的电解的同时，如果原水中作为电解质存在有氯化物(氯离子)时，氯离子(Cl-)将被氧化而生成氯(Cl2)。
产生的氧成为气体释放到系统外。另外，氯的一部分溶解于水生成次氯酸等氯化合物(含离子)，同时，一部分气化并释放到系统外。上述电解槽阳极侧的反应示于下式。
    …(1)
                             …(2)
                    …(3)
                               …(4)
               …(5)
还有，在上述电解槽的阴极侧，在以水的电解为主产生氢的同时，还生成氢氧根离子(OH-)。在上述阴极的反应示于下式。
              …(6)
该结果是从上述电解槽的阳极侧获得含有氯及氯化合物的酸性水，从阴极侧获得碱性水。
然后，若通过上述第2电解工序，在电解槽的阳极侧再次电解由上述第1电解工序中电解槽阴极侧获得的碱性的电解水，则将在由水的电解产生氧的同时，还由上述氢氧根离子生成过氧化氢以及氧。上述第2电解工序中阳极的反应示于下式。
              …(7)
                    …(8)
                    …(9)
                  …(10)
该结果表明可以从上述第2电解工序的电解槽的阳极侧获得含有过氧化氢的本发明的电解功能水。
本发明的电解功能水由于其显示出由过氧化氢生成的活化氧(〔O〕)，超氧化物，OH基(·OH)具有的强氧化能力，所以，不用氯、次氯酸等氯化合物，也可以获得优异的杀菌、消毒、消臭等效果。此外，上述过氧化氢、超氧化物、OH基具有非常强烈的氧化能力、对耐氯性菌也能期望获得杀菌效果。而且，上述过氧化氢分解的话，也仅是生成氧和水，其反应后基本上是无害的，故本发明的电解功能水也能够用于食品之类的杀菌、消毒。
另外，如在原水中存在有作为电解质的氯化物时，在上述第1电解工序中由电解槽的阴极侧获得的碱性水中将残存有上述氯离子，如(10)式所示那样将由上述氯离子生成少量的氯、次氯酸等。因而，所获得的电解功能水含有上述氯化合物，但该氯化合物是在通常的电解中不可避免地由残留在上述碱性水的氯离子生成的物质，且由该氯化合物造成的氯残留浓度是较低的。因此，本发明的电解功能水即便是在原水中存在作为电解质的氯化物时也很少产生氯气。
还有，过氧化氢在酸性区域是比较稳定的，而次氯酸则相反在酸性区域显示出杀菌作用等活性。另有，在碱性区域，过氧化氢富有反应活性，而次氯酸则比较稳定。进一步，还要考虑由次氯酸和过氧化氢的作用生成OH基等。因此，本发明的电解功能水在原水中存在有作为电解质的氯化物时，还可期待由上述少量的氯化物和上述过氧化氢的相乘效果。
根据本发明之第1形态的制造方法，由于连续供给到上述第1电解槽的原水在通过第1电解槽过程中受到上述第1电解工序中的电解，所以，从上述第1电解槽的阴极侧可以连续地取出呈上述碱性的电解水。因而，通过连续地向上述第2电解槽的阳极侧供给上述电解水并进行上述第2电解工序中的电解，就能够从第2电解槽的阳极侧连续地取出本发明的电解功能水。
在上述第1形态的制造方法中，上述第2电解工序，即可以在上述第2电解槽的阴极侧供给上述原水等水，也可以从上述第1电解槽的阳极侧连续地取出所得到的电解水并连续地供给到上述第2电解槽的阴极侧。
当原水中存在作为电解质的氯化物时，虽然在上述第1电解槽的阳极侧得到的是如上述那样的含有氯，次氯酸等氯化物的电解水，但该电解水通过像上述那样地在第2电解槽的阴极侧再次被电解，已经呈弱酸性乃至弱碱性。上述氯化物、特别是次氯酸，如所周知其在碱性中是稳定的，并显示出漂白作用及杀菌作用，由于在上述第2工序中可以通过调整电解强度在某种程度上控制所生成的电解水的pH值，所以，可以使含有上述氯、次氯酸等氯化物的电解水的pH值为弱碱性。
因此，在原水中存在作为电解质的氯化物时，可以在上述第1形态的制造方法中通过用上述第2电解工序，连续地取出从上述第1电解槽的阳极侧得到的电解水并连续地供给到上述第2电解槽的阴极侧，能够由第2电解槽的阴极侧连续地取出作为本发明电解功能水的副生成物的呈现有漂白作用等的溶液。
另外，若根据本发明第2形态的制造方法，则因上述第1电解工序中电解槽的阴极侧在第2电解工序中成为阳极侧，故无需移动用上述第1电解工序获得的电解水。因此，可以只用一个电解槽，使装置构成简化。
再有，若按照本发明第2形态的制造方法，则由于第1电解工序中在电解槽的阳极侧得到的电解水在第2电解工序中是原样不动地在阴极侧被再电解，故当原水中存在有作为电解质的氯化物时，可以由第2电解工序的阴极侧取出作为本发明的电解功能水的副生成物的呈现有上述漂白作用的溶液。
由于本发明的电解功能水和通常的强酸性电解水不同，只要是弱酸性乃至弱碱性区域都能得到上述那样的氧化能力，所以，易于使用。因此，上述第1形态及第2形态的制造方法的特征就在于调节上述第2电解工序中的电解条件取出含有形成pH值在3.5～10.5范围内的弱酸性乃至弱碱性区域的上述过氧化氢的电解功能水。作为调节上述电解条件的方法有如调整外加在阳极板和阴极板之间的电荷量的方法等。
本发明的电解功能水还可以进一步使用第3形态的制造方法制造，即在向使离子渗透性隔膜介于中间并设置有阳极板和阴极板的电解槽的阴极侧连续地供给含有电解质的原水进行电解的同时，通过连续地向该电解槽的阳极侧供给由该电解槽阴极侧取出的电解水并和供给到该阴极侧的原水一起电解，可以从该电解槽的阳极侧连续地取出含有过氧化氢的电解功能水。
若按照本发明第3形态的制造方法，首先，向上述电解槽的阴极侧以及通过该阴极侧向阳极侧供给上述原水。进而若在该状态下开始电解，则在阴极侧主要是利用水的电解产生氢，同时生成氢氧根离子(OH-)。根据上述式(6)的反应，该结果可获得碱性的电解水。
另一方面，在上述电解槽的阳极侧，在电解的初期，如上述式(1)所示那样，主要是通过水的电解生成氧(O2)以及氢离子，但由于在阴极侧生成的碱性电解水连续地流入阳极侧，所以在上述电解初期生成的酸性水将被迅速地置换。此外，若此时上述原水含有作为电解质的氯化物(氯离子)，则同时氧化上述氯离子生成氯(Cl2)。
此后，若上述电解槽的阳极侧全部被在上述阴极侧获得的碱性电解水置换，则在该电解槽的阳极侧电解从上述阴极侧取出的电解水，而在阴极侧则电解上述原水。
结果，在阴极侧发生同上述一样的上述式(6)的反应，在产生氢的同时生成氢氧根离子，而在阳极侧则如由上述式(7)到式(9)所示的那样，在发生水的电解的同时由包含在从上述阴极侧取出的电解水中的氢氧根离子生成过氧化氢(H2O2)以及氧。其结果，从上述阳极侧获得了含有过氧化氢的本发明的电解功能水。
另外，若此时上述原水含有作为电解质的氯化物(氯离子)，则含于供给到阳极侧的碱性水中的Cl(氯离子)也同时被氧化。因此，虽然在所供给的电解水中作为氯成份在中性区域和稳定的次氯酸共存，但在该pH区域氯气的产生是在测量界限以下。
若按照上述第1形态及第2形态的制造方法，由于利用上述第1电解工序及第2电解工序这样2级的电解工序，可以从上述第2电解工序的阳极侧取出含有上述过氧化氢的本发明的电解功能水，所以，所供给的原水的一半成为该电解功能水。
另一方面，若按照本发明第3形态的制造方法，一旦上述电解槽的阳极侧被由上述阴极侧取出的电解水置换，则其后在上述阴极侧得到的碱性电解水将被连续地供给到上述阳极侧，可以从上述阳极侧连续地得到含有过氧化氢的电解功能水。因此，上述阳极侧的原水被从上述阴极侧取出的电解水置换后，可以把供给到上述阴极侧的原水的全部变换成含有上述过氧化氢的本发明的电解功能水，能够提高其成品率。
另外，若按照本发明第3形态的制造方法，在上述阳极侧进行生成含有上述过氧化氢的电解功能水的电解的同时，在上述阴极侧也正在进行生成供给到上述阳极侧的碱性电解水的电解。因此，用一次的电解就能得到本发明的电解功能水，可以提高该电解功能水消耗单位电力的收益率。
上述第3形态的制造方法可以由以下部分构成的制造装置来实施。即该制造装置包括：使离子渗透性隔膜介于中间并设置有阳极板和阴极板的电解槽；向该电解槽的阴极侧连续供给含有电解质的原水的原水供给装置；把从该电解槽的阴极侧取出来的电解水连续地供给到该电解槽的阳极侧的电解水供给装置以及连续地从该电解槽的阳极侧取出含有过氧化氢的电解功能水的电解功能水取出装置。
另外，一般情况下如果长期连续使用电解槽，将因电解生成物的析出等在上述阳极板及阴极板的表面生成覆盖膜或粘附水垢，造成电解效率递减。要防止由上述水垢的粘附造成的电解效率的递减，可以定期地通过让供给上述阳极板及阴极板的电流的极性反转并进行电解来除去上述水垢，但该做法存在在反转上述电流的极性期间要中断上述电解功能水的制造的问题。
因此，本发明的制造装置的特征在于设置有第1流路、第2流路和切换流路的切换装置。其中，第1流路由以下部分构成：在使渗透性隔膜介于中间并设置第1及第2电极板并可切换两电极板的极性的电解槽中，当以第1电极板为阴极时，连续向该第1电极侧供给含有电解质的原水的第1原子供给装置；将从该第1电极侧取出的电解水供给到该第2电极侧的第1电解水供给装置和从该第2电极侧连续地取出含有过氧化氢的电解功能水的第1电解功能水取出装置。第2流路由以下部分构成，当以第2电极板为阴极时，连续向该第2电极侧供给含有电解质的原水的第2原水供给装置；将从该第2电极侧取出的电解水供给到该第1电极侧的第2电解水供给装置和从该第1电极侧连续地取出含有过氧化氢的电解功能水的第2电解功能水取出装置。切换装置则在以第1电极板为阴极时切换到第1流路，以第2电极板为阴极时切换至第2流路。
若按照上述构成的装置，则因设置有上述两道流路并可以对应上述两电极板的极性进行切换，故即使为除去上述粘附于电极板表面的水垢而反转上述两电极板的极性，也可以继续制造含有上述过氧化氢的本发明的电解功能水。
在本发明的第3形态的制造方法及上述各制造装置中，供给到上述电解槽的原水如上面所述的那样可以是含有电解质的水，但为良好地进行上述电解最好添加氯化物等电解质。上述氯化物可以使用氯化钠(NaCl)或氯化钾(KCl)。
图1所示是说明用于本发明第1形态制造方法的装置的一构成例的断面图。
图2所示是说明用于本发明第2形态制造方法的装置的一构成例的断面图。
图3所示是说明用于本发明第3形态制造方法装置的一构成例的断面图。
图4所示是说明用于本发明第3形态制造方法的装置的其他构成例的断面图。
下面，参照附加的图面对本发明的实施形态做进一步的详细说明。
首先，对本发明的第1实施形态进行说明。
本实施形态是表示本发明第1形态制造方法的构成，用于该制造方法的装置如图1所示的那样由第1电解槽1和第2电解槽2组成。第1电解槽1由利用阳离子交换膜(如杜邦公司制，商品名：全氟磺酸薄膜(nafion)117)隔膜7相互隔开的带有阳极板3的阳极室4和带有阴极板5的阴极室6构成。第2电解槽2由利用和隔膜7一样的隔膜12相互隔开的带有阳极板8的阳极室9和带有阴极板10的阴极室11构成。
在第1电解槽1的上部，连接着供给含有氯化钠，氯化钾等氯化物的原水的原水导管13，原水导管13在第1电解槽1的上方分岔开为2根，各自的前端连接在阳极室4、阴极室6的上部。此外，由接续导管14连接着第1电解槽1的阳极室4的下部和第2电解槽2的阴极室11的上部、接续导管15连接着第1电解槽1的阴极室6的下部和第2电解槽2的阳极室9的上部。并且在第2电解槽2的阳极室9以及阴极室11的下部分别连接有取出导管16、17。
上述第1电解槽1的阳极板3、阴极板5和第2电解槽2的阳极板8、阴极板10分别接于没有图示的外部电源上，在阳极板3和阴极板5之间以及阳极板8和阴极板10之间可以外加规定的电压。另外，在原水导管13，接续导管14、15上设置着添加适当的氯化物水溶液的添加装置(没有图示)。
上述离子渗透性隔膜7、12只要是纺织布，无纺织物，塑料薄膜(聚合物薄膜)等哪种形态的隔膜均可，是具有物理的空隙或空孔，或具有象固体电解质膜那样地可以让电荷透过并移动的机能的隔膜都能使用。作为具备上述物理的空隙或空孔的东西，可以例举如带有微孔的聚丙烯、聚乙烯等聚合物薄膜(如宇部兴产有限公司生产的聚烯多孔薄膜「ェ-ポア(商标)」)、混合天然纤维或人造纤维并做成薄膜状的无纺织物等。而作为具备可以让电荷透过并移动的机能的材料，可以例举有代表性的离子交换膜。
另外，因在上述第1次电解时阴极侧由含于上述原水中的氯化钠、氯化钾等氯化物生成苛性苏达(苛性碱NaOH)、苛性钾(KOH)等氢氧化物，使电解液呈强碱性，所以，上述隔膜7、12最好是具有氟树脂等耐碱性的离子交换膜。作为上述氟树脂可例举全氟砜等。
按图1所示装置，含有氯化物的原水由原水导管13连续地供给到第1电解槽1的阳极室4以及阴极室6。供给到阴极室6的原水在通过阴极室6的过程中由于外加在阳极板3和阴极板5之间的电压作用受到第1次电解而成为阴极侧的一次电解水。接着，阴极侧的一次电解水通过接续导管15连续地被取出并被连续地供给到第2电解槽2的阳极室9。进而，阴极侧的一次电解水在通过阳极室9的过程中由外加在阳极板8和阴极板10之间的电压作用受到第2次电解成为本发明的电解功能水，并由取出导管16连续地取出。
还有，被连续地供给到第1电解槽的阳极室4的原水在通过阳极室4的过程中因外加在阳极板3和阴极板5之间的电压作用受到第1次电解，成为阳极侧的一次电解水。接着，阳极侧的一次电解水通过接续导管4被连续地取出并连续地供给到第2电解槽2的阴极室11。并且阳极侧的一次电解水在通过阴极室11的过程中因外加于阳极板8和阴极板10之间的电压作用受到第2次电解而成为二次电解水。
上述二次电解水虽然含有由阳极室4中的第1次电解生成的氯、次氯酸等氯化物，但因通过在阴极室11中的第2次电解已偏移到碱性侧，故已成为上述氯化物稳定化的作为本发明的电解功能水的副生成物的漂白杀菌剂溶液。上述漂白杀菌剂溶液经由取出导管17被连续地取出。
另外，在上述第1电解槽1中，由于阳极室4和阴极室6被用离子渗透性隔膜7隔开，所以，虽然电荷可以相互移动，但却不存在上述阳极侧的一次电解水和阴极侧的一次电解水的相互混合。还有，由于在上述第2电解槽2中也是用离子渗透性隔膜11隔离开阳极室9和阴极室11，所以，也不存在本发明的电解功能水和上述漂白剂溶液的相互混合。
在图1所示的装置中，作为上述原水由原水导管13连续地供给含有氯化钾的自来水，并在第1电解槽1的阳极板3和阴极板5之间、第2电解槽2的阳极板8和阴极板10之间外加规定的电压，连续地进行电解。
其结果是从取出导管16取出的本发明的电解水含有过氧化氢，氧化还原电位为600～1100mV、pH值为6.4～9.6，氯残留浓度为5～12ppm。
接着，当将本发明的电解功能水滴定到碘化钾(KI)溶液中时，液体成为褐色，即确认碘的游离，由此可以确认本发明的电解功能水具有氧化性。还有，当在本发明的电解功能水中滴定高锰酸钾(KMnO4)溶液时，液体变为透明，即确认由高锰酸根离子(MnO4 -)生成了锰离子(Mn2+)，由此可以确认上述电解功能水具有还原性。这种结果强烈地表明上述电解功能水在具有氧化性的同时，还兼备有对像高锰酸离子这样的强氧化剂的还原性，含有过氧化氢。另外，在电化学方面，可以利用循环伏安法观测到被认为是过氧化氢的峰值。因此，可以明确地认为是生成了过氧化氢。
此外，由取出导管17可以获得含有次氯酸的碱性的漂白杀菌剂溶液。
下一步，利用由图1所示的装置获得的本发明的电解功能水进行了对尖胞镰刀菌(Fusarium.Oxysporum.f.sp cucumerium Owen)的杀菌试验。上述试验的具体做法是：调制尖胞镰刀菌的初期分生胞子密度约为1×106个/ml，1×107个/ml，1×108个/ml3种悬浊液，把该悬浮液用上述电解功能水以及灭菌水分别稀释10倍而成的液体涂敷在培养基上，经过规定日数的培养后，比较有无尖胞镰刀菌的产生。结果示于下述表1中。表1
    初期分生胞子密度(个/ml)
    1×106     1×107     1×108
  电解功能水     ++     +     ±
    灭菌水     -     -     -
++：有显著效果(全部杀死)
+：有效果(产生少)
±：有不太显著的效果(以可用眼睛计数的水平产生)
：没有效果(多得用眼睛数不清)
从表1可明确看到，与完全看不到灭菌水的杀菌效果相反，用本发明的电解功能水，在初期分生胞子密度为1×107个/ml以下时对尖胞镰刀菌有明确的杀菌效果，即使是1×108个/ml以下也有相当的杀菌效果。
下面，对本发明的第2实施形态进行说明。
本实施形态是表示本发明第2形态制造方法的构成，用于该制造方法的装置如图2所示的那样，由带有用阳离了交换膜隔膜21(如，杜邦公司生产，商品名：全氟磺酸薄膜(nafion)117)隔开的2个槽22、23的电解槽24构成。在各槽22、23中，分别设置在钛网眼基材上用烧结法烧结上白金(铂)的电极板25、26，电极板25、26通过外部电路27被连接在外部电源28上。并且电极板25、26可以利用设置在外部电路27上的开关29、30进行极性的切换。
在图2所示的装置中，首先通过开关29、30将电极板25、26连接在外部电源28上并以电极板25为阳极、电极板26为阴极，同时向各槽22、23供给含有作为电解质的氯化钠的原水(自来水(W)。进而，在电极板25、26之间外加上5伏的电压，以规定的电荷量进行第1电解。
接着，通过切换开关29、30使供给到电极板25、26的电流的极性反转，以电极板25为阴极，电极板26为阳极。其他的用同上述第1次电解一样的条件进行第2次电解。作为结果，可以从第2次电解的阳极侧(槽23、电极板26一侧)得到含有过氧化氢的本发明的电解功能水。
用上述两次电解分别在阳极侧、阴极侧得到的电解水的物性示于下述表2。
表2
    阳极侧     阴极侧
  第1次电解     氧化还原电位(mV)     1185     -855
    pH值     2.53     11.73
    氯残留浓度(ppm)     40     0.3
  第2次电解     氧化还原电位(mV)     1106     52
    pH值     9.85     9.60
    氯残留浓度(ppm)     1.5     30
由表2可知，从第2次电解的阳极侧(槽23、电极板26侧)所获得的是氧化还原电位高、氯残留浓度低的电解功能水。
通过碘化钾溶液的发色以及高锰酸钾溶液的脱色，可以确认由上述第2次电解的阳极侧获得的电解功能水是含有过氧化氢的。
此后，在利用图2所示的装置以和上述一样的条件进行第1次电解后，通过切换开关29、30让供给电极板25、26的电流的极性反转、以电极板25为阴极、电板板26为阳极，同时在电荷量方面设上述第2实施形态的电荷量为1.0，以其1.2倍、1.5倍、2.0倍的电荷量进行第2次电解。
由上述第2次电解的阳极侧(槽23、电极板26侧)得到的电解功能水的物性示于下述表3。
表3
    电荷量(倍)   氧化还原电位(mV)     pH值 氯残留浓度(ppm)
1.0(第2实施形态)     1185     9.85     1.5
    1.2     1030     5.73     2.0
    1.5     1018     3.54     2.0
    2.0     1092     2.78     2.5
表3表明，通过变更第2次电解时的电解条件(电荷量等)，可以得到有种种物性的电解功能水。特别是通过像上述那样调整电荷量，可遍及很宽的区域从酸性侧一直到弱碱性范围调节其pH值。
接着，在图2所示的电解槽24中使用容积分别为2L的槽22、23，作为原水供给含有0.8/L食盐(相当0.013M-NaCl)的自来水，在27.2℃下，通过向电极25、26间供给0.8A的电流进行定电流电解，且第1次电解及第2次电解分别各进行25分钟，制造了本发明的电解功能水。由上述两次电解在各自阳极侧、阴极侧获得的电解水的物性示于下述表4。
表4
第一次电解 氧化还原电位(mV) 阳极侧 阴极侧
    1066     -865
    pH值     2.65     11.34
  氯残留浓度(ppm)     7
  第2次电解   氧化还原电位(mV)     252     -65
    pH值     5.26     10.28
  氯残留浓度(ppm)     5     6
此后，在用图2所示的装置及同上述表4情况一样的条件制造本发明的电解功能水时，从第2次电解的阳极侧得到了氧化还原电位160mV，pH值6.01、氯残留浓度6ppm的电解功能水。
接着，用该电解功能水进行了对各种细菌的杀菌试验。在本杀菌试验，把革兰氏阳性菌(葡萄球菌，  Staphylococcus aureus IFO 13276)、革兰氏阴性菌(大肠菌，Escherichia coli ATCC 14621)、芽胞菌(枯草菌，Bacillus subtilis ATCC 6633、仅为胞子)的细菌悬浊液分别以菌体数为1×103个/ml、1×105个/ml、1×107个ml的程度接种到由上述第2次电解的阳极侧(槽23，电极板26侧)获得的电解功能水中，并对各种细菌每种调制了3种样本。在室温下(25±2℃)培养上述各样本，在接种的30秒后，1分钟后以及10分钟后，操样各样本1ml，用琼脂平板稀释法(普通琼脂培养基，37℃，培养48小时)计数了生存细菌数(菌溶数)。生存细菌数的计数是在目视及显微镜(放大镜)下用普通的计数法进行的。
生存细菌数的计数结果示于表5。数值是3片琼脂平板的平均值。
表5
  接种量(个/ml)                 接种后的时间
    30秒     1分钟     10分钟
  葡萄球菌     4.2×103     0     0     0
    4.2×105     0     0     0
    4.2×107     4     2     1
  大肠菌     9.4×103     0     0     0
    9.4×105     0     0     0
    9.4×107     8.6×102     1.6×10     1
  枯草菌     1.6×103     3.7×10     2.3×10     6
    1.6×105     2.2×104     3.7×103     0
    1.6×107     2.1×106     4.5×105     5.6×104
表5表明，本发明的电解功能水在接种30秒钟后就显示出充分的杀菌效果，具有即效性。
下面，对本发明的第3实施形态进行说明。
本实施形态是表示本发明的第3形态制造方法和用于该制造方法的本发明制造装置的一个实施形态的构成，该制造装置如图3所示那样，带有使离子渗透性隔膜31介于中间并设置了阳极板32和阴极板33的电解槽34，阳极板32及阴极板33连接在没有图示的电源上。电解槽34具有的结构是：在设置有阴极板33的阴极侧电解室33a的上部设置差连续供给含有电解质氯化钠、氯化钾等氯化物的原水的原水供给导管35；阴极侧电解室33a的底部和设置有阳极板32的阳极侧电解室32a侧的上部相连接；把从阴极侧电解室33a取出的电解水连续地供给到阳极侧电解室32a的电解水供给导管36以及从阳极侧电解室32a的底部连续地取出含有过氧化氢的电解功能水的电解功能水取出导管37。
上述离子渗透性隔膜31如前所述那样，只要是纺织布，无纺织物、塑料薄膜(聚合物薄膜)等哪样形状的材料都行，可以使用带有物理的空隙或空孔，或像固体电解质膜那样具有可以让电荷透过并移动的机能的材料。作为具有可以让电荷透过并移动机能的材料，可例举离子交换膜，根据前边所述的理由，最好是具有氟树脂等耐碱性的离子交换膜。
另外，作为上述阳极板32以及阴极板33，使用的是以钛为基底材料并对其涂镀了氧化铂以及氧化铱的电极。阳极板32及阴极板33由没有图示的电源供给电流以进行上述电解槽34内的液体的电解。
在本实施形态，首先是由上述原水供给导管35向阴极侧电解室33a供给含有氯化钠，氯化钾等氯化物的原水。上述原水一旦充满阴极侧电解室33a，接着便经由电解水供给导管36供给到阳极侧电解室32a。进而，如果两电解室32a， 33a都被上述原水充满，则由没有图示的电源向阳极板32及阴极板33供给电流，开始电解。
按照上述电解，在阴极侧电解室33a主要由水的电解产生氢，同时生成氢氧根离子(OH-)，得到碱性的电解水。另外，在阳极侧电解室32a上述电解的初期，和通常的强电解水一样，主要是由水的电解产生氧(O2)，同时生成氢离子，此时，来自于上述电解质的氯离子(Cl-)被氧化并生成氯(Cl2)。其结果，在阳极侧电解室32a中，在上述电解的初期，可以得到含有氯的酸性电解水，该酸性电解水由电解功能水取出导管37取出。
在本实施形态中，由于是上述原水经由原水供给导管35被连续地供给到阴极侧电解室33a，所以如果继续上述电解，在阴极侧电解室33a生成的上述碱性的电解水将经由电解水供给导管36被供给到阳极侧电解室32a。并且在阳极侧电解室32a中，电解初期生成的上述酸性电解水将被在阴极侧电解室33a生成的上述碱性的电解水置换。
若进一步继续上述电解，则阳极侧电解室32a的上述酸性电解水将全部被上述碱性电解水置换，此后，由阴极侧电解室33a取出的上述碱性电解水被连续地供给到阳极侧电解室32a中，和供给到阴极侧电解室33a的原水同时被电解。在该阶段，阴极侧电解室33a发生和前面一样的反应，在产生氢的同时还生成氢氧根离子(OH-)并可得到碱性的电解水，而在阳极侧电解室32a则是电解上述碱性的电解水并由含于该电解水中的氢氧根离子生成过氧化氢(H2O2)及氧。还有，此时还同时发生含于碱性电解水的Cl-(氯离子)的氧化，生成作为氯成份的次氯酸。
其结果是，在阳极侧电解室32a的上述酸性电解水完全被上述碱性的电解水置换后，可以通过电解功能水取出导管37从阳极侧电解室32a中连续地取出含有过氧化氢的电解功能水。
接着，使用具有图3所示的构成，并且具有分别为20ml容积的电解室32a、33a的装置，以0.5l/分的流量经由原水供给导管35连续地供给含有0.8g/l(相当于0.013M-NaCl)食盐的原水，同时，对阳极板32和阴极板33之间通以2.5A的电流进行电解。其结果是，在电解开始后10秒钟左右，电解初期在阳极侧电解室32a生成的酸性电解水已大致完全被在阴极侧电解室33a生成的碱性电解水置换。如果包括配管的容积，则大约在30秒钟后可以得到稳定的电解功能水，此后，便可以把由原水供水导管35供给的上述原水的含量作为含有过氧化氢的电解功能水连续地从电解功能水取出导管37中取出。另外，在上述电解过程中没有检测出产生氯气。
利用上述2.5A的电流制造的电解功能水刚刚电解后的pH值、相对于银/氯化银标准电极的氧化还原电位(ORP)及有效氯残留浓度示于表6。
此后，除了对阳极板32和阴极板33之间通以20.0A的电流外，其余完全同上述一样地进行了电解。由上述20.0A的电流制造的电解功能水刚刚电解后的pH值、相对于银/氯化银标准电极的氧化还原电位及有效氯残留浓度亦示于表6。
表6
    电解电流(A)
    2.5     20.0
    pH值     7.68     7.54
  氧化还原电位(mV)     415     709
有效氯残留浓度(ppm)     15     70
如表6所表明的那样，按照本实施形态的制造方法，可以得到含有过氧化氢的电解功能水。另外，根据比较2.5A情况和20.0A情况的电解电流可知，电解电流越大有效氯残留浓度就越高，故可以由电解电流来控制有效氯残留浓度。这是因为水的氧化反应和氯离子(Cl-)的氧化反应是同时发生的，所以，使电流变大可以得到高的氯残留浓度。
下面，对本发明的第4实施形态进行说明。
本实施形态是表示用于本发明的第3形态的制造方法的本发明的制造设备和其他的实施形态的结构，该制造装置如图4所示的那样，带有使离子渗透性隔膜41介于中间并设置了第1电极板42和第2电极板43的电解槽44，电解槽44具有设置有第1电极板42的第1电解室42a和设置有第2电极板43的第2电解室43a。并且两电极板42、43通过外部电路45连接在外部直流电源46上，并可利用开关47、48进行极性的切换。
电解槽44对应通过开关47、48切换的两电极板42、43的极性，可以切换供给各电解室42a、43a的原水或电解水的流路。首先，第1流路是与第1电极板42为阴极时相对应的流路，该流路由以下各部构成：即，把含有作为电解质的氯化钠、氯化钾等氯化物的原水经由切换阀49及接续导管50连续地供给到第1电解室42a的上部的第1原水供给导管51；把从第1电解室42a的底部取出的电解水经由切换阀52及接续导管52连续地供给到第2电解室43a的上部的第1电解水供给导管54；从第2电解室43a的底部连续地取出含有过氧化氢的电解功能水的第1电解功能水取出导管55。其次，第2流路是对应第2电极板43为阴极时的流路，该流路由经由切换阀52及接续导管53把上述原水连续地供给到第2电解室43a的上部的第2原水供给导管56、经由切换阀49及接续导管50把从第2电解室43a底部取出的电解水连续地供给到第1电解室42a的上部的第2电解水供给导管57和从第1电解室42a的底部连续地取出含有过氧化氢的电解功能水的第2电解功能水取出导管58构成。
图4中，用实线箭头表示上述第1流路，同时，用虚线箭头表示上述第2流路。此外还用双实线箭头表示用于原水及排水的共同的流路。
第1原水供给导管51和第2原水供给导管56在其上流侧从主原水供给导管59分开。还有，第1电解功能水取出导管55和第2电解功能水取出导管58通过切换设置在各自导管中部的切换阀60、61可以连接到排出导管62上。
在图4所示的装置中，当通过开关47、48的切换使第1电极板42成为阴极时，利用切换阀49连接第1原水供给导管51和接续导管50、利用切换阀52连接第1电解水供给导管54和接续导管53，同时，利用切换阀60使之能够从第1电解功能水取出导管55取出电解功能水，再通过关闭切换阀61，便可以切换成第1流路(在图4中用实线箭头表示)。进而，通过由第1原水供给导管51连续地供给上述原水并进行电解，在第1电解室42a中，在主要由水的电解产生氢的同时，还生成氢氧根离子(OH)，可得到碱性的电解水。另外，在第2电解室43a中，因在上述电解的初期主要是由水的电解产生氧(O2)，同时生成氢离子以及氧化来自上述电解质的氯离子(Cl-)生成(Cl2)氯，所以，可以获得含有氯的酸性电解水。但是，如果继续上述电解，使在上述电解的初期生成的酸性电解水被在第1电解室42a中生成的上述碱性电解水置换，则在第2电解室43a中，将电解上述碱性的电解水并由含于该电解水中的氢氧根离子生成过氧化氢(H2O2)以及氧。还有，此时含于碱性电解水中的Cl-(氯离子)的氧化也同时发生，生成作为氯成分的次氯酸。作为结果，在第2电解室43a的上述酸性电解水完全被上述碱性电解水置换后，可以通过第1电解功能水取出导管55从第2电解室43a连续地取出含有过氧化氢的电解功能水。
在图4所示的装置中，如果上述电解继续了一定的时间，则要使两电极板42、43的极性反转，以除去粘附在两电极板42、43上的水垢。在通过切换开关47、48逆转上述极性使第2电极板43为阴极时，要利用切换阀52连接第2原水供给导管56和接续导管53及利用切换阀49连接第2电解水供给导管57和接续导管50，同时，利用切换阀61使之能够从第2电解功能水取出导管58取出电解功能水，再通过关闭切换阀60，切换到上述第2流路(图4中用虚线箭头表示)。进而，与上述第1流路情况相反地，通过由第2原水供给导管56连续地供给上述原水并进行电解，在第2电解室43a获得碱性的电解水。此外，在第1电解室42a中，在上述电解的初期虽然获得了含有上述氯的酸性电解水，但当继续上述电解且上述酸性电解水全部被在第2电解室43a中生成的上述碱性电解水置换后，可以经由第2电解功能水取出导管58从第1电解室42a中连续地取出含有过氧化氢的电解功能水。
因此，按照图4所示的装置，通过定期地使两电极板42、43的极性反转，可以除去粘附在两电极板42、43上的水垢并能够防止电解效率的递减，同时，除了上述电解的初期及刚刚反转完上述极性之后的时间外，均可以连续地取出含有上述过氧化氢的电解功能水。
另有，在图4所示的装置中，当规定量的电解功能水制造结束后，通过切换切换阀60、61将电解功能水取出导管55、58连接到排出导管62上，可以从排出导管62排出残存在电解室42a、43a中的原水及电解水。
在上述各实施形态中，虽然每种形态中在生成的电解水的氧化还原电位方面存在相当的变动，但上述氧化还原电位本身未必就能成为直接地表示杀菌效果的指标。究其原因，这是因为即使在某种溶液中存在多数富于氧化性的化学种类，但若该溶液中存在相当数量氧化还原电位低的化学种类的话，作为整体地表现为氧化还原电位低。
还有，在上述各实施形态中，虽然在供给到上述电解槽的原水中添加有作为电解质的氯化物，但该电解质并非只限定为氯化物，也可以添加NaSO4等，同上述氯化物的情况一样，也可以从第2电解工序的阳极侧获得含有过氧化氢的电解水。此外，该场合下所获得的电解水中不存在氯及次氯酸。

Claims (9)

1.一种电解功能水，其特征在于该电解功能水是通过向使离子渗透性隔膜介于中间并设置有阳极板和阴极板的第1电解槽供给含有电解质的原水并进行电解，进而再通过在使离子渗透性隔膜介于中间并设置有阳极板和阴极板的第2电解槽的阳极侧电解从上述第1电解槽阴极侧得到的电解水所获得的含有过氧化氢的电解功能水。
2.权利要求1所述的电解功能水，其特征在于含于上述原水中的电解质的浓度范围为0.001～1mol/L。
3.权利要求1所述的电解功能水，其特征在于上述电解功能水的pH值在3.5～10.5范围之内。
4.一种电解功能水的制造方法，其特征在于该制造方法由向使离子渗透性隔膜介于中间并设置有阳极板和阴极板的第1电解槽连续供给含有电解质的原水并进行电解的第1电解工序和连续地取出在上述第1电解槽阴极侧得到的电解水并连续地供给到使离子渗透隔膜介于中间并设置有阳极板和阴极板的第2电解槽的阳极侧进行电解的第2电解工序构成，并且是连续地由上述第2电解槽的阳极侧取出含有过氧化氢的电解功能水。
5.权利要求4所述的电解功能水制造方法，其特征在于上述第2电解工序是连续地取出在上述第1电解槽阳极侧得到的电解水、连续地供给到上述第2电解槽的阴极侧并进行电解的。
6.一种电解功能水的制造方法，其特征在于该制造方法由向使离子渗透性隔膜介于中间并设置了阳极板和阴极板的电解槽供给含有电解质的原水并进行电解的第1电解工序和在上述第1电解工序结束后使上述电解槽中供给上述阳极板和阴极板的电流极性反转并再次进行电解的第2电解工序构成，并且是由上述电解槽的上述第2电解工序的阳极侧取出含有过氧化氢的电解功能水。
7.一种电解功能水的制造方法，其特征在于在向使离子渗透性隔膜介于中间并设置了阳极板和阴极板的电解槽的阴极侧供给含有电解质的原水并进行电解的同时，还连续地把从该电解槽的阴极侧取出的电解水供给到该电解槽的阳极侧，通过和供给到该阴极侧的原水同时电解，从该电解槽的阳极侧连续地取出含有过氧化氢的电解功能水。
8.一种电解功能水的制造装置，该制造装置的特征在于其包括：使离子渗透性隔膜介于中间并设置了阳极板和阴极板的电解槽；向该电解槽的阴极侧连续地供给含有电解质的原水的原水供给设备；把由该电解槽的阴极侧取出的电解水连续地供给到该电解槽的阳极侧的电解水供给设备；从该电解槽的阳极侧连续地取出含有过氧化氢的电解功能水的电解功能水取出设备。
9.一种电解功能水的制造装置，该制造装置的特征在于，在使离子渗透性隔膜介于中间并设置第1及第2电极板且两电极板的极性可以切换的电解槽中，设置有第1流路、第2流路和切换流路的切换装置，其中，第1流路是在以第1电极板为阴极时由连续向该第1电极侧供给含有电解质的原水的第1原水供给装置，把从该第1电极侧取出的电解水供给到该第2电极侧的第1电解水供给装置和连续地由该第2电极侧取出含有过氧化氢的电解功能水的第1电解功能水取出装置所组成的流路，第2流路是在以第2电极板为阴极时由向该第2电极侧连续供给含有电解质的原水的第2原水供给装置，把由该第2电极侧取出的电解水供给到该第1电极侧的第2电解水供给装置和从该第1电极侧连续地取出含有过氧化氢的电解功能水的第2电解功能水取出装置所组成的流路；切换流路的切换装置在第1电极板为阴极时将流路切换到第1流路，在第2电极板为阴极时将流路切换到第2流路。
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