CN1188351C - 溶解电解氢的水的生产方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生产适用于人体、防止DNA细胞受损的溶解电解氢的水的方法，该方法包括准备原水，通过用逆渗透膜法进行过滤或通过蒸馏从所述的原水获得净化水，在所述净化水中加入NaCl，调节所述NaCl的加入量，使所述净化水的导电率至少为100μs/厘米，将加入所述NaCl的所述净化水分别送入互相用隔膜分开的含阴极的阴极室和含阳极的阳极室，在上述阴极和阳极之间施加电压，对所述的净化水进行电解，从阴极室中获取阴极水，通过过滤，使用活性炭、脱气或蒸馏除去在阴极水中的次氯酸，在所述获得的阴极水中加入缓冲剂，中和所述阴极水。本发明也涉及生产适用于人体、防止DNA细胞受损的溶解电解氢的水的设备。

Description

溶解电解氢的水的生产方法和设备
本发明一般涉及含有由电解产生的氢的水(以后称为溶解电解氢的水)。
更具体地说，本发明涉及由电解获得的具有防止和恢复DNA受损能力的高浓度溶解氢(包括氢原子)的水。还涉及生产这种溶解电解氢的水的方法。又涉及电解法生产高浓度溶解氢的水的设备。
地球上所有的生物都可被认为是DNA(脱氧核糖核酸)生物体。DNA(基因)完全控制着生物体的新陈代谢。可以说，生物体的生活、死亡和健康都受DNA的主宰。换句话说，健康意味着DNA处于正常状态，疾病意味着DNA处于不正常状态。
如果对保持DNA处于正常状态和将处于不正常状态的DNA变为正常状态的研究获得成功，溶解电解氢的水不仅可应用到医药领域，而且可以应用到如食品和许多未可预料的领域，因为这种水可以迅速达到生物体内的所有部分，包括脂质膜(细胞膜)和血液-脑屏障。
由于生物体内的自卫效应，DNA细胞的受损是相对较小的。然而，根据对各个细胞结构的研究可知，由于自由基引起的迅速氧化，DNA细胞的自受损会发生，因而降低DNA的寿命。一般将维生素C(抗坏血酸)看作为清除自由基的物质。
但是，维生素C本身，因其会还原其他物质而发生氧化，转化为自由基。因为这种来自维生素C的自由基参与了DNA细胞的损害，所以不能将维生素C看作为理想的清除自由基的物质。
本发明致力于解决上述的问题，本发明的一个目的是提供适合于抑制DNA细胞受损的溶解电解氢的水。
本发明的另一个目的是提供生产这种溶解电解氢的水的方法。
本发明还有一个目的是提供用电解法生产高浓度溶解氢的水的设备。
根据本发明的一个方面，溶解电解氢的水含有至少0.1ppm的溶解氢。这种水最好制成中性。
根据本发明的另一个方面，生产溶解电解氢的水的方法包括准备至少含钠、钾、镁和钙离子的原水(如自来水)，从原水获得净化水的步骤。在净化水中加入催化剂以促进电解。然后对加入了促进电解的催化剂的净化水进行电解。获得阴极水。
根据本发明的第三个方面，生产溶解电解氢的水的设备，包括从原水获得净化水的装置，用于提供促进净化水电解的催化剂的供应催化剂装置。设备还包括电解加入催化剂的净化水的装置。
已经发现，本发明的溶解电解氢的水可以防止或抑制DNA的受损。可以认为，这是由于电解获得的高浓度的氢的水能还原掉自由基(过氧化阴离子自由基)的缘故，后者是DNA受损的原因。自由基被除去，就得以防止或抑制DNA的受损。氢本身则被氧化，而水对人体无害。
结合附图，根据下面的本发明的详细描述，可更清楚地了解本发明前述的和其他的目的、特征、内容和优点。
图1是电解生产高浓度溶解氢的水过程的流程图。
图2是本发明的第一个实施方案的电解水发生器示意图。
图3是本发明的第二个实施方案的电解水发生器示意图。
图4是本发明的第三个实施方案的产生溶解电解氢的水的流程图。
图5是阀转子操作的方框图。
图6A和6B开关阀操作的示意图。
下面参考附图描述本发明的实施方案。
第一实施方案
图1是根据本发明，通过电解生产高浓度溶解氢的水的流程图。按图1，先准备自来水。自来水至少含有钠、钾、镁和钙离子。对自来水进行蒸馏或用逆渗透膜法进行过滤获得净化水。加入催化剂，例如氯化钠，以促进净化水的电解，达到至少100μS/厘米的导电率。然后对净化水进行电解获得阴极水。这时，将获得的阴极水返回阴极槽，使其再次电解，从而获得含有高浓度电解氢的阴极水。在获得的高浓度溶解氢的水中含有溶解的氢(H+，H·，H2)。其性能如下。
ORP(氧化还原电势)：-500毫伏；pH：10.8；DH(溶解氢)：1.5ppm；DO(溶解氧)：5.2ppm；NMR(核磁共振)：50赫兹。
虽然在上面的实施方案中氯化钠是用作促进电解的催化剂，但本发明中不限于此。例如，还可使用乳酸钙，只是其需要量比氯化钠量大(20-30倍)。
然后，通过过滤、使用活性炭、脱气、蒸馏等方法除去在阴极水中的次氯酸。之后，在阴极水中加入缓冲剂中和之。中和水，之所以要对水进行中和，是为了促进在人体内的应用的目的。磷酸钠可用作缓冲剂。还发现，可以使用通过电解随同阴极水同时获得的阳极水，其优点是可以有效地使用水，因为不必排出阳极水。还有一个优点是阳极水对人体无害和安全。阳极水适宜加入到阴极水中，使阴极水的pH值变到如7.2-7.3。
可考虑使用盐酸作为缓冲剂。但使用盐酸会产生氯化钠，而导致含盐的阴极水。因此，盐酸在实际应用中是不合适的。
由电解获得的含高浓度氢的这种水被认为具有防止或抑制DNA细胞受损的作用。
表1列出了在各种条件下，根据上面描述的流程，通过电解获得的高浓度溶解氢的水(在添加缓冲剂之前)的特性。原水(自来水)值作为比较值也列于表1。
表1
  pH   ℃ ORP(毫伏)   DO   DH(ppm)
  实施例1   9.8   12.7     -94   7.4   0.40-0.45
  实施例2   10.3   13.2     -247   6.6   0.69-0.72
  实施例3   10.4   13.2     -497   6.2   0.86-0.90
  实施例4   10.7   13.7     -729   4.2   1.03-1.06
比较例(原水)   7.5   13.1     652   10.0   (2.3μmg/l)
就在各种条件下由电解获得的高浓度溶解氢的水来说，发现表2所示性能的高浓度溶解氢的水对还原会成为DNA受损原因的自由基(超氧化阳极自由基)特别有效。
表2
  DH(ppm)  DO(ppm)     ORP(毫伏)  导电率(μs/厘米)   NMR(赫兹)   pH
高浓度溶解氢的水 0.3-1.0  3-6 -200至-700  200-500    52-54    9-11
    原水    0  10     +300    200   140-145   6.6-6.8
人们认为，这种含高浓度氢的水可在下述的各种领域得到应用。
首先是在医药领域的应用。例如，可用在生产输液和其他药物生产中。这种水还可以用作透析处理溶液、腹膜透析溶液和其他溶液。
第二是在用于防止和处理由皮肤组织氧化引起的衰老和再生退化的药物中的应用。例如，这种水可用于生产洗面液以及其他化妆品和卫生用品。
第三是在抗氧化食品和功能食品中的应用。例如，这种水可用于生产食品。
第四是在加工的饮料中的应用。例如，这种作为饮料水(抗氧化水)使用是一个可能用途。还可考虑用作加工的饮料如软饮料和咖啡中的水成分。
第五是在改善由农用化学品、除莠剂、杀虫剂等引起的食品污染和变质问题中的应用。例如，用作蔬菜、水果等装运前的清洗剂和漂洗剂。
第六是在作为生产加工的食品中替换防腐剂、保藏剂等的应用。它有可能用作食品添加剂(347类)的替换物。
下面描述生产高浓度溶解氢的水的电解水发生器。
图2为用于生产本发明溶解电解氢的水的电解水发生器的示意图。此电解水发生器包括装有阴电极1的阴极室2和装有阳电极3的阳极室4。阴极室2用隔膜5与阳极室4隔开。排放阴极水(碱性水)的阴极水排放管6与阴极室2连接。用于向外排放阳极水(酸性水)的排放管7与阳极室4连接。进水管8分别连接到阴极室2和阳极室4，用以输入至少含钠、钾、镁和钙的原水，如自来水、地下水、井水。使用电解水发生器，对原水进行电解，就获得含有溶解氢(H+，H·，H2)的电解水。
实施方案2
图3为本发明的第二实施方案的电解水发生器的示意图。与仅包括一个电解槽的第一个实施方案不同，第二实施方案的电解水发生器有三个电解槽(1，2和3号)。通过输送阴极水的第一管11，第一电解槽(1号)的阴极室和第二电解槽(2号)的阴极室相互连接。通过输送阳极水的第二管12，第一电解槽(1号)的阳极室和第二电解槽(2号)的阳极室相互连接。通过输送阴极水的第三管13，第二电解槽(2号)的阴极室和第三电解槽(3号)的阴极室相互连接。通过输送阳极水的第四管14，第二电解槽(2号)的阳极室和第三电解槽(3号)的阳极室相互连接。由于增加了电解槽，可提高所得阴极水中溶解氢的浓度。获得的阴极水和阳极水分别储存在储存器中，并通过阀X-1和X-2的开/关操作向外排放。由一个水泵(W.P.)可将储存在储存器中的阴极水和阳极水返回到电解槽，反复进行电解。在此图中，FS代表一个水流动传感器。
实施方案3
本发明第三实施方案的电解水发生器是图2电解水发生器的改进型，示于图4-6B中。图2中的电解水发生器，当其长期使用后会结垢(如钙和镁)附着在阴电极1上，导致电解电流的减小。
为防止这种现象，采用的方法为，经过一定的使用期，通过人为或自动反转电极间的电压，以除去附着在阴电极上的结垢，可保持电极的基本工作性能。然而，这种方法的缺点，是在从阴电极1清除结垢的期间和之后，结垢物会呈固体漂浮在碱性水中。这不适合于本发明的溶解电解氢的水的用途。
第三种实施方案就是针对解决这一问题的。这种改进的电解水发生器，可使镁、钙等结垢物不附着到电极上。
图4是本发明第三实施方案的流程图。将自来水引入净化柱59，在此除去氯等。再将自来水送入电解槽60。由水流动传感器81测出供给电解槽60的自来水量。在电解槽60中，自来水发生电解，产生碱性水和酸性水。
通过后面将描述的一个切换装置66，从碱性水出口可始终提供碱性水，从酸性水排放出口始终排出酸性水。电解槽60和切换装置66连接到控制电路80。控制电路80则连接到水流动传感器81。当水流动传感器测出预定流量的自来水流过以后，控制电路80发出指令。控制电路80发出这一指令，反转供给电解槽60的电压，同时操作切换装置66的阀。结果，从碱性水出口始终放出碱性水，从酸性水出口始终排出酸性水。由于本发明的设备可以较短的周期反转供应的电压，就不会有结垢物附着在电极上。上述操作是在机械装置中完全自动化进行，无需人力。
图5是一方框图，它进一步描述从碱性水出口放出碱性水，从酸性水排放出口排出酸性水的操作。
阀转子88的功能是控制切换装置的，而切换装置是一个开关阀，阀转子88由一马达95驱动。进口1和2供来自电解槽的水(碱性水，酸性水)进入切换装置。进口1连接着电解槽的第一电解室，进口2连接着第二电解室。当从进口1引入碱性水，从进口2引入酸性水时，阀转子88的操作应使碱性水出口排出碱性水，酸性水出口排出酸性水。
当第一和第二电解之间的供应电压一经反转，从进口1引入酸水，而从进口2引入碱性水时，阀转子的旋转应使碱性水仍从碱性水出口放出，酸性水仍从酸性水出口排出。
传感器81测出的引入电解槽的自来水量决定着施加在第一和第二电极的供应电压的反转时间。当预定量的自来水流入电解槽后，传感器81就向微机80(即控制电路)发出指令。微机80就将施加在第一和第二电极上供应电压的极性反转，并同时驱动马达95，使阀转子88旋转。因此，能从碱性水出口总是放出碱性水，从酸性水出口总是排出酸性水。
图6A是称作切换装置66的开关阀操作的示意图。图中，进口1连接着电解槽第一电极室。进口2连接着第二电极室。当从进口1引入碱性水，从进口2引入酸性水时，第一水通道A和第二水通道B打开，从而通过第一水通道A从碱性水出口放出碱性水，通过第二水通道B从酸性水出口排出酸性水。应注意开关阀65是连接在阀转子88上的。
当施加在第一和第二电极上的供应电压一经反转，结果酸性水从进口1引入，碱性水从进口2引入时，开关阀65就旋转90°，使第三和第四水通道C和D(如图6B所示)打开。结果，从碱性水出口仍放出碱性水，从酸性水出口仍排出酸性水。根据第三实施方案的电解水发生器，反转施加在第一和第二电极上的供应电压，同时操作开关阀的位置，就能使碱性水恒定地从碱性水出口放出，酸性水恒定地从酸性水出口放出。因此，可在较短周期内反转电解电压，防止结垢物附着到电极。结果可始终稳定地获得不含结垢物的溶解电解氢的水。
由于本发明的溶解电解氢的水至少含有0.1ppm的氢(H+，H·，H2)，所以它可还原除去引起DNA受损的自由基(过氧化物阴离子基)。因此，这种溶解电解氢的水除了可应用于防止和抑制DNA受损的用途，还可用于其它各种用途。而且，当中和以后，这种溶解电解氢的水可方便地应用到人体上。
尽管已详细地描述和说明了本发明，但应理解，这些描述和说明只是通过举例进行的，并不构成对本发明的限制，本发明的精神和范围仅受权利要求书的限制。

Claims (4)

1.一种生产适用于人体、防止DNA细胞受损的溶解电解氢的水的方法，其特征在于它包括下面步骤：
准备至少包括钠、钾、镁和钙离子的原水，
通过用逆渗透膜法进行过滤或通过蒸馏，从所述的原水获得净化水，
在所述净化水中加入NaCl作为催化剂来促进电解，
调节所述促进电解的催化剂的加入量，使所述净化水的导电率至少为100μs/厘米，
将加入所述NaCl的所述净化水分别送入互相用隔膜分开的含阴极的阴极室和含阳极的阳极室，
在上述阴极和阳极之间施加电压，对所述的净化水进行电解，
从阴极室中获取阴极水，
通过过滤，使用活性炭、脱气或蒸馏除去在阴极水中的次氯酸，
在所述获得的阴极水中加入缓冲剂，中和所述阴极水。
2.如权利要求1所述的方法，其特征还在于将阳极产生的水用作所述的缓冲剂。
3.一种生产适用于人体、防止DNA细胞受损的溶解电解氢的水的设备，其特征在于它包括：
用逆渗透膜法或通过蒸馏从原水获得净化水的装置，
在所述净化水中加入NaCl作为电解质促进电解的催化剂的NaCl供应装置，
对所述加有所述电解质的净化水进行电解的装置，
所述的进行电解的装置具有用隔膜相互分离、供送入所述已加入NaCl的净化水的阴极室和阳极室，
所述的阴极室装有阴极，
所述的阳极室装有阳极，
向所述的阴极和阳极之间施加电压的装置，
所述的进行电解的装置包括分别有阴极室和阳极室的第一和第二电解槽，
用输送阴极水的第一管(11)连接所述第一电解槽的所述阴极室和所述第二电解槽的所述阴极室，
用输送阳极水的第二管(12)连接所述第一电解槽的所述阳极室和所述第二电解槽的所述阳极室，和
通过过滤，使用活性炭、脱气或蒸馏除去在阴极水中的次氯酸的装置。
4.如权利要求3所述的设备，其特征还在于所述的进行电解的装置在用隔膜分开的第一和第二电极之间施加电压，使净化水电解来生产碱性水和酸性水，所述的设备还包括：
提供所述碱性水的碱性水出口，
排放所述酸性水的酸性水出口，
包括所述第一电极的第一电极室，
包括所述第二电极的第二电极室，
在所述的碱性水出口和所述第一电极室之间提供的第一水通道(A)，用于所述第一电极室产生的电解水流向所述的碱性水出口，
在所述的酸性水出口和所述第二电极室之间提供的第二水通道(B)，用于所述第二电极室产生的电解水流向所述的酸性水出口，
在所述的碱性水出口和所述第二电极室之间提供的第三水通道(C)，用于所述第二电极室产生的电解水流向所述的碱性水出口，
在所述的酸性水出口和所述第一电极室之间提供的第四水通道(D)，用于所述第一电极室产生的电解水流向所述的酸性水出口，
开关阀(65)，用于对水通道进行切换，当所述第一和第二水通道(A，B)打开时，它关闭所述的第三和第四水通道(C，D)，而当所述第一和第二水通道(A，B)关闭时，它打开所述的第三和第四水通道(C，D)，
控制装置，当所述第一和第二电极之间的供应电压反转时，它操作所述的开关阀(65)，使碱性水始终从所述的碱性水出口放出。
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