CN1810668A - 氢氧根负离子水生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明工艺涉及制造一种自然水电解后可用于消毒、杀菌、净化空气、去除物体表面污物、植物肥料、饮用水、调味剂及防止金属表面氧化等的氢氧根负离子水的生成工艺，该工艺使氢氧根负离子更加趋于稳定，生产效率更高，PH值更高且更稳定。氢氧根负离子生成工艺采用特殊电解质、电解循环及特殊的隔膜技术，阴极电解槽(阴极室)直接供给经过活性碳的水(如果原水为超纯水，活性碳结构也可不要)，阳极电解槽(阳极室)的一端设有电解质添加装置，使电解添加装置和阳极室形成一个密闭回路。在阴阳两极采用独特排出技术，阴极设有排出氢氧根负离子水及H₂气体的出口，阳极设有排出O₂气体的出口。在阳极采用从电解槽到电解质槽的密闭回路。采用循环利用电解质及阳离子技术。

Description

氢氧根负离子水生产工艺

本发明工艺涉及制造一种水电解后可用于消毒、杀菌、净化空气、去除物体表面污物、植物肥料、饮用水、调味剂及防止金属表面氧化等的氢氧根负离子水的生产工艺，该工艺使氢氧根负离子更加趋于稳定，生产效率更高，PH值更高且更稳定。

将水电解得到的酸性电解水和碱性电解水，酸性电解水经过循环保持持续生成离子状态的阳离子，用来稳定碱性电解水的PH。由于碱性电解水中含有OH^-，OH^-是各种氧化剂中最强的基团，可以无条件地杀菌和分解各种有毒的有机分子。而电解出来的OH^-进入空气，吸引空气中的水分子形成水合羟基离子即为空气负离子(H3O2-)，而空气中细菌大多数带正电荷，而被空气负离子中和，使细菌失去增生与繁殖的条件，并有抗菌、消臭、除异味及抗霉菌等功能。同时羟基具有很强的氧化性，能与空气中甲烷、一氧化碳等多种污染气体发生化学反应，进而从空气中把它们“剔除”出去，起到净化空气的作用。目前，以往的电解工艺方法和所使用的电解质，使水在电解情况下分离成负极方向带有碱性的负离子水(PH＜11)，正极方向带有酸性的离子水，但是，断电后酸根和氢氧根立即又发生中和还原成中性水，所以无法使氢氧根负离子水稳定存在。

生产工艺传统不能稳定的持续生产氢氧根负离子，不能满足允分利用资源和节约资源及满足提高生产效率的需要，不能使氢氧负离子PH值充分提高且更加稳定易控制。

以往的电解设备在生成过程中在阳极表面生成的氧化性物质和在阴极表面生成的还原性物质不可避免会有一部分透过隔膜向相反的电极室扩散。由于这种扩散，通过电解而生成的有用的氧化性或还原性的生成物的一部分，由于相互的氧化还原反应而消失，极有可能导致效率下降。

再有，不能使电解出的碱性离子水的PH持续保持在12以上，且长期保存(密封状态下相对稳定180天，根据不同目的而广泛选择具有不同的氧化还原电位、PH等性质的电解水问题。例如，在电解出离子水的情况下，所得到的电解水的氧化还原电位、PH值等性质被限制在狭小的范围内。还有，即使采用在离子水中添加了电解质的原水，要独立、自由地设定所得到的阳极水及阴极水的氧化还原电位和PH值等性质也是非常困难的。)

本发明是基于用上述常规方法不能使碱性离子水的PH值保持在12以上且在180天内保持相对稳定状态的种种问题进行了各种研究后及为了充分利用资源，提高生产效率，完成了本发明。

本发明的目的是在于防止经电解而生成的有用的生成物在电解槽内相互发生反应而消失，而把阳极的酸性水用来稳定阴极碱性水的PH值达到12以上的设计的新型的电解水的工艺方法。

本发明的另一目的在于提供如上述的无任何化学添加剂的氢氧根负离子水，生产过程中不浪费化学品且产品是纯绿色的环保产品。

氢氧根负离子水是一种呈强碱性的具有极强穿透性的精细离子水，其特征是无色、无味、无毒、无任何化学添加剂，在使用过程中丰富的氢氧根离子与空气中的氧结合又逐渐还原为自然水的状态。

在通常环境中，将非常活泼且无法固定存在的氢氧根负离子通过权利要求中所表述的工艺方法，使其以相对稳定的状态存在，密封状态下相对稳定期为180日。同传统的电解工艺方法相比较，具有突出的实质性特点和显著的进步，具有创造性。

目前，传统的电解工艺方法和所使用的电解质，使水在电解情况下分离成在正极方向会出现带有碱性的负离子水(PH＜11)，在负极方向出现带有酸性的离子水，一旦断电后酸根和氢氧根立即中和成中性水，所以无法使氢氧根负离子水存在。

研发人在研究中发明发现了，在电解槽中分设正电解槽箱(阳极室)、负电解槽箱(阴极室)及中间渗透层(隔膜)，该隔膜具有特殊性，在电解过程中，所有阴阳离子，只允许K⁺离子滤过隔膜而到阴极电解槽中。使通过活性碳过滤(纯水或超纯水可不通过)后的水，只供给阴极室，使阳极室与电解质槽(含有丰富电解质)形成一个密闭回路，被送到阳极室的电解质溶液。在阳极，在电解过程中被一个水分子电解生成离子化的2H⁺、O₂和两个电子(2e-)，离子化的2H⁺与一个K₂CO₃分子结合生成一个KHCO₃(重碳酸钾，易分解而离子化)，游离出一个K⁺，剩下一个H⁺，然后这一个H⁺与前生成的一个KHCO₃分子分解的HCO₃ ^-结合，生成H₂CO₃(弱碳酸，分解后形成水离子)，这样，就使一个K₂CO₃分子中的2个K⁺离子都分离了出来，被离子化，两个离子化的K⁺通过两电解槽槽中间的阳离子交换膜(只允许K⁺离子通过)，向同时发生电解反应的阴极室一侧移动，而与此同时，在阴极电解槽两个水分子加上2e-电解生2OH^-及H₂，这样从阳极室通过隔膜的2K⁺离子就与阴极室2OH^-离子结合，生成了被离子化后的2KOH。若从化学物质本身来讲KOH为强碱化学物质，不能应用于日常生活中，但是被离子化后其化学性质就完全改变了，而本工艺的独到之处也充分体现于此。这样独特的电解质技术，使电解质能够在阳极室和电解质槽电解过程中得到充分利用，根据电解水的原理在正极方向会出现带有酸性的离子水，在负极方向出现碱性的离子水。但是酸性水在机器内部被循环供水利用了，不断与新加入的电解质中和液发生作用，起到在负极逐渐生成稳定的负极碱性离子水的作用。

同时，在阴阳两极产生的气体，也通过排气装置被排出，并被收集起来。

这样不但提高了氢氧根负离子水的生产效率，而且节约了电解质使用量，且使生产的氢氧根负离子水更趋稳定，更易于保存，PH更易于提高，操作简单。

所以，氢氧根负离子水的技术工艺特征是，在供给阴阳两极原水时，向阳极室是经过电解质槽的循环水，电解质槽与阳极室通过循环管道形成一个密闭循环部分，向阴极室供给直接经过活性碳过滤(如果是超纯水，也可不经活性碳过滤)的原水，且在阴阳两极中间是一道除了只允许游离态K离子及电解时精细水分子通过的独特隔膜。

为了实现能够不使电解过程中H⁺离子与OH^-离子通过电解槽中间的隔膜互相交换发生还原反应，使PH不降低，使生产效率不降低，采用的在阳极室与阴极室中间离子只允许通过K+离子的隔膜，这样电解时阳极室产生的部分H⁺离子与阴极室产生的部分OH^-离子就不会发生反应而再还原成原水状态，不会迫使OH^-生产量减少。

一般情况下，传统两槽的电解设备会发生通过阴极室与阳极室间的隔膜而发生一部分H⁺离子与一部分OH^-离子穿透中间隔膜而发生还原反应，而使生产过程中离子水的PH值不易提高且不易稳定，浪费水资源、电力、电解质等其它成本并且有损机器寿命，主要原因还是电解质槽中间的隔膜采用技术，三槽的电解设备虽然采用了双隔膜控制的中间室及两分隔开分成的装有阳极电极的阳极室、装有阴极电极的阴极室，但不论哪种生设备其电解质利用率不高，纯净水利用率都不高，生产出的氢氧根负离子水PH不易稳定，工序也较为复杂，且在阳极室除了排出O₂或部分O₃外，还有大量酸性水排出。

氢氧根负离子水的应用范围：

氢氧根的抗菌及杀菌能力是公认的，氢氧根负离子进入空气，吸收空气中的水分子形成水合羟基离子，既为空气负离子(H₃O₂ ^-)。而空气中的细菌大多数带有正电荷，而被空气负离子中和，使细菌失去生存与繁殖的条件，可使室内空气保持清新，可广泛用于家庭空气消毒、医院空气消毒、制药厂、军用空气消毒等。

消毒、杀菌、静化空气、去除物体表面污物、植物肥料、饮用水、调味剂及防止金属表面氧化等。

瓜果蔬菜的防腐保鲜：蔬菜水果是鲜活食品，采收后易腐烂，为延长保鲜期，各国科研人员发明了多种保鲜新技术，其中可采用使用氢氧根负离子达到目的的。氢氧根负氧离子可使瓜果蔬菜进行代谢的酶钝化，有效地抑制贮藏食品的呼吸作用，分解果蔬贮藏过程中产生的具有催熟作用的代谢废物如乙烯、醇类、醛类、芳香类等物质；因为氢氧负离子水是一种强氧化剂，又是一种良好的消毒剂和杀菌剂，既可杀灭消除蔬果上的微生物及其分泌的毒素，又能抑制并延缓蔬果有机物的水解。氢氧根负氧离子具有极好的果蔬保鲜功能，从而抑制了果蔬的新陈代谢及病原菌的滋生蔓延，延缓了瓜果蔬菜的后熟衰老、促进创伤愈合、增强抗病力，防止腐烂变质，达到保鲜、消除异味、延长贮存时间和扩大外运范围的效果。有研究表明，氢氧根负离子可使果蔬、饮料和其他食品的贮藏期延长3～10倍。

净菜处理中的杀菌消毒：利用氢氧根负离子水杀菌没有二次污染。在用氢氧根负离子水和氯化水处理的梨的实验中，发现在抑制链格孢菌、分枝霉菌和青霉菌的孢子形成和萌发方面，氢氧根负离子水可与氯化作用相媲美。同时，氢氧根负离子水能有效氧化蔬菜水果表面农药，降低农药残留量，保护身体健康。

杀灭细菌繁殖体、芽胞、病毒、真菌和原虫孢体等多种微生物，还可以破坏肉毒杆菌和毒素及立克次氏体等，同时还具有很强的除霉、腥、臭等异味的功能。

氢氧根负离子水的无毒、无味、无任何化学添加剂的特点及高效性、高洁性、方便性等强大功能，已展示了其广泛的应用领域。

附图为：氢氧气根负离子水生产工艺图。

Claims (5)

1、一种氢氧根负离子水的生产工艺

氢氧根负离子生成工艺采用特殊电解质、特殊电解质循环及特殊的隔膜技术，阴极只直接供给经过活性碳的水(如果原水为超纯水，活性碳结构也可不要)。

在阴阳两极采用独特排出技术，阴极设有排出氢氧根负离子水及H₂气体的出口，阳极设有排出O₂气体的出口。

在阳极一端添加有电解质槽，在阳极形成从电解质槽到阳极电解槽(阳极室)的密闭回路，采用循环利用电解质及阳离子技术。

2、如权利要求1所述的氢氧根负离子水生产工艺，其阴极供给的是直接经过活性碳过滤的水(如果是超纯水，也可不经过活性碳过滤)。

3、如权利要求1所述，氢氧根负离子生成工艺中其阳极室的水是经过含有丰富电解质的电解质槽的水。

4、如权利要求1所述，氢氧根负离子生成工艺其特征是在阳极电解槽一端添加电解质装置，电解质循环利用及阳离子循环利用工艺，使电解质及阳离子得到充分利用；提高氢氧根负离子水生产效率。

5、氢氧根负离子水生成工艺采用的是独特电解槽隔膜技术，该隔膜只允许电解后处于离子状态的K离子通过。

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