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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Desinfektionsmittels
auf der Basis einer wäßrigen Lösung von
hypochloriger Säure (Hypochlorsäure, Chlor(I)säure,
HClO) mit einem pH-Wert zwischen 2,5 und 3,7 und einem Redoxpotential
von wenigstens 1240 mV. Sie ist ferner auf ein transportables System
zur Erzeugung eines Desinfektionsmittels auf der Basis einer wäßrigen
Lösung von hypochloriger Säure (Hypochlorsäure, Chlor(I)säure,
HClO) mit einem pH-Wert zwischen 2,5 und 3,7, einem Redoxpotential
von wenigstens 1240 mV und einer Konzentration an hypochloriger Säure
von wenigstens 100 mg/l, insbesondere von wenigstens 200 mg/l, gerichtet.
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Derartige
Desinfektionsmittel, welche hypochlorige Säure enthalten,
sind beispielsweise dadurch erhältlich, indem eine verdünnte,
wäßrige Elektrolytlösung, z. B. eine
Natrium- oder Kaliumchloridlösung, elektrochemisch aktiviert
wird. Dabei wird diese Wasser-/Elektrolylösung in einem
Elektrolysereaktor mit einem Kathodenraum mit einer Kathode sowie
einem von dem Kathodenraum, z. B. mittels eines Diaphragmas, räumlich
getrennten Anodenraum mit einer Anode durch Anlegen einer Gleichspannung
an die Elektroden mit einem elektrischen Strom beaufschlagt, um
die verdünnte Wasser-/Elektrolytlösung in einen
zur Desinfektion geeigneten Zustand zu versetzen, wobei der pH-Wert
der anodischen Lösung auf einen entsprechenden Wertbereich
gesteuert wird, so daß das Desinfektionsmittel am Ausgang des
Anodenraums des Elektrolysereaktors anfällt (
WO 2007/093395 A2 ).
Das Desinfektionsmittel, welches insbesondere von der elektrochemisch
aktivierten, anodischen Lösung, dem sogenannten ”Anolyt”, gebildet
ist, aber gegebenenfalls auch mit kathodischer Lösung (”Katholyt”)
gemischt sein kann, wird somit bei entsprechender Steuerung des
pH-Wertes der verdünnten Wasser-/Elektrolytlösung
in dem Anodenraum des Elektrolysereaktors durch eine in potentialkontrollierter
Weise durchgeführte anodische Oxidation (PAO) erhalten.
Im Gegensatz zur Chlor-Alkali-Elektrolyse erfolgt die elektrochemische Aktivierung
unter erheblich moderateren Bedingungen, insbesondere mit einer
deutlich geringeren Konzentration an Elektrolyt in der zu aktivierenden
Lösung (in der Regel maximal etwa 20 g/l, insbesondere
maximal etwa 10 g/l Elektrolyt) und mit einem nur sehr geringen
Umsatz. Der Vorteil eines solchen Verfahrens besteht darin, daß als
desinfektiös wirksame Komponenten neben weiteren Komponenten
unter anderem hypochlorige Säure (HClO) anfällt,
welche in dem genannten pH-Wertbereich stabil ist, und daß ein
hohes Redoxpotential von bis zu etwa 1360 mV oder mehr erzielt werden
kann, wodurch eine erheblich bessere Desinfektionswirkung erzielt
wird als beispielsweise im Falle eines Einsatzes von Chlor (Cl
2), welches zudem toxisch ist, einen unangenehmen Geruch
verursacht und durch Ausgasen aus wäßrigen Medien
eine nur sehr kurze Depotwirkung besitzt, oder eines Einsatzes von
Hypochloriten (ClO
–), also die
Anionen der – gelösten – Salze der hypochlorigen
Säure, bei welchen die Desinfektionswirkung etwa um den
Faktor 100 schlechter ist als bei der – undissoziierten – hypochlorigen
Säure.
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Die
zum Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung noch nicht
veröffentlichte
DE
10 2007 048 205.3 beschreibt ein weiteres Verfahren zur
Herstellung eines Desinfektionsmittels der eingangs genannten Art,
bei welchem das Desinfektionsmittel dadurch erzeugt wird, indem
eine wäßrige Lösung aus wenigstens einem
Hypochlorit (OCl
–) mit einer Hypochloritkonzentration
zwischen 1 und 1000 mg/l bereitgestellt und der pH-Wert der Lösung
durch Zudosieren wenigstens einer Mineralsäure auf einen
Wert zwischen 2,7 und 4,0 eingestellt wird, wobei festgestellt wurde,
daß ein solchen Desinfektionsmittel ebenfalls höchst
wirksam ist, obwohl es von weiteren desinfektiös wirksamen
Spaltprodukten, wie sie bei der oben erwähnten elektrochemischen
Aktivierung bzw. potentialkontrollierten anodischen Oxidation zusätzlich
zu hypochloriger Säure und Hypochloriten gebildet werden
können, wie beispielsweise Wasserstoffperoxid (H
2O
2), Ozon (O
3), Chloratverbindungen (ClO3
–)
und eine Reihe radikalischer Verbindungen (z. B.
.HO2),
weitestgehend frei ist.
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Problematisch
ist grundsätzlich die Handhabung solcher Desinfektionsmittel
auf der Basis von hypochloriger Säure als zumindest einer
der desinfektiös wirksamen Substanzen im Falle von relativ hohen
Konzentrationen des Summenparameters freien Chlors, und zwar unabhängig
von deren Herstellung mittels elektrochemischer Aktivierung oder rein
stöchiometrischem Mischen geeigneter Edukte. Dies gilt
in zunehmendem Maße ab einer Konzentration von etwa 100
mg/l des Summenparameters freien Chlors, da dann Chlorgas mehr und
mehr beginnt sich aus der Lösung zu verflüchtigen.
Bei der Umwandlung von hypochloriger Säure in Hypochlorit bzw.
Chlor spielen unter anderem die folgenden, stark pH-Wert abhängigen
Reaktionsgleichungen eine Rolle: HOCl
+ H3O+ + Cl– <===> Cl2 +
2H2O; (1) HOCl + H2O <===> OCl– +
H3O+. (2)
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Während
im sauren Bereich mit einem pH-Wert von etwa 3,0 oder geringer aufgrund
des zunehmenden Protonendruckes der Zerfall von hypochloriger Säure
zu Chlorgas gemäß der Reaktionsgleichung (1) begünstigt
ist, ist hypochlorige Säure mit zunehmendem pH-Wert von
etwa 6,0 oder höher bestrebt, gemäß der
Reaktionsgleichung (2) unter Abspaltung seines Protons zu dissoziieren.
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Andererseits
spielt jedoch auch das Redoxpotential des Desinfektionsmittels bei
dessen Wirksamkeit ein große Rolle, wobei die Desinfektionswirkung
um so besser ist, je größer das Redoxpotential ist,
wobei das Redoxpotential jedoch mit sinkendem pH-Wert zunimmt. Was
ein durch elektrochemische Aktivierung oder durch Ansäuern
einer Hypochloritlösung mit einer Mineralsäure
nach den beiden eingangs genannten Verfahren gemäß
WO 2007/093395 A2 und
DE 10 2007 048 205.3 betrifft, so
wurde festgestellt, daß ein optimaler pH-Wert des Desinfektionsmittels
im Bereich von 3 liegt, wobei je nach Herstellungsverfahren ein
Redoxpotential bis zu einem Wertbereich zwischen 1240 mV und 1360 mV
erzielt werden kann und das in dem Desinfektionsmittel enthaltene
freie Chlor praktisch ausschließlich in Form von desinfektiös
höchst wirksamer hypochloriger Säure vorliegt.
Auch die Haltbarkeit eines solchen Desinfektionsmittels hat sich
insbesondere dann, wenn es geschlossen bei kühlen Temperaturen gelagert
wird, als sehr zufriedenstellend erwiesen, sofern eine Konzentration
an freiem Chlor von etwa 100 mg/l nicht wesentlich überschritten
wird. Bei demgegenüber höheren Konzentrationen
nimmt die Haltbarkeit indes mehr und mehr ab und gast aus dem Desinfektionsmittel – insbesondere
auch bei erwünschten pH-Werten im Bereich von 3 – zunehmend
Chlorgas aus, was nicht nur zu einem unangenehmen Geruch führt,
sondern auch ein gesundheitliches Gefährdungspotential
darstellt. Zudem stellen solche höheren Konzentrationen
erhöhte Anforderungen an Behältermaterialien,
welche einerseits gegen Chlorgas inert, andererseits demgegenüber
diffusionsdicht sein müssen.
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Dies
führt zu Problemen anläßlich der Lagerung
und des Transportes solcher Desinfektionsmittel, sofern letzteres
nicht unmittelbar vor Ort hergestellt wird, weil bei – stabilen – Desinfektionsmitteln mit
relativ geringen Konzentrationen an freiem Chlor entweder große
Mengen an Wasser mitgeführt werden müssen, was
sowohl hinsichtlich einer Lagerung als auch insbesondere hinsichtlich
eines Transportes außerordentlich teuer ist, oder das Desinfektionsmittel
wird in höhere Konzentration gelagert und/oder transportiert,
was jedoch mit einer schnellen Verschlechterung seiner Wirksamkeit,
verbunden mit einem Ausgasen von toxischem Chlorgas einhergeht.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung
eines Desinfektionsmittels auf der Basis einer wäßrigen
Lösung von hypochloriger Säure, einem pH-Wert
zwischen 2,5 und 3,7 und einem Redoxpotential von wenigstens 1240
mV dahingehend weiterzubilden, daß die vorgenannten Nachteil
zumindest weitestgehend vermieden werden. Sie ist ferner auf ein
transportables System zur Erzeugung eines solchen Desinfektionsmittels
mit einer Konzentration an hypochloriger Säure von wenigstens
100 mg/l, insbesondere von wenigstens 200 mg/l, gerichtet.
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Der
verfahrenstechnische Teil dieser Aufgabe wird mit einem Verfahren
der eingangs genannten Art gelöst, welches durch die folgenden
Schritte gekennzeichnet ist:
- (a) Bereitstellen
einer wäßrigen Lösung von Hypochloritionen
(ClO–) und/oder hypochloriger Säure
(HClO) mit einer Gesamtkonzentration an Hypochlorit/hypochloriger
Säure von wenigstens etwa 100 mg/l, insbesondere von wenigstens etwa
200 mg/l;
- (b) Einstellen des pH-Wertes der wäßrigen
Lösung gemäß Schritt (a) auf einen Wert
zwischen etwa 4,5 und etwa 6,5, so daß das Hypochlorit vornehmlich
in hypochlorige Säure umgesetzt wird, um die Lösung
zu stabilisieren, aber ein Ausgasen von Chlorgas zu vermeiden; und
- (c) Absenken des pH-Wertes der Lösung hypochloriger
Säure gemäß Schritt (b) auf einen Wert zwischen
etwa 2,5 und etwa 3,7, um das Redoxpotential der Lösung
auf wenigstens etwa 1240 mV zu erhöhen und das fertige
Desinfektionsmittel zu erhalten.
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In
vorrichtungstechnischer Hinsicht sieht die Erfindung zur Lösung
dieser Aufgabe ferner ein transportables System der eingangs genannten
Art vor mit:
- – einem ersten Behälter,
welcher eine wäßrige Lösung hypochloriger
Säure mit einem pH-Wert zwischen etwa 4,5 und etwa 6,5,
insbesondere zwischen etwa 5,0 und etwa 6,0, und einer Konzentration
an hypochloriger Säure von wenigstens etwa 100 mg/l, insbesondere
von wenigstens etwa 200 mg/l, vorzugsweise zwischen etwa 200 mg/l
und etwa 2000 mg/l, aufnimmt;
- – einem zweiten Behälter, welcher wenigstens eine
Mineralsäure, insbesondere aus der Gruppe Salzsäure
(HCl), Phosphorsäure (H3PO4), phosphorige Säure (H3PO3), Schwefelsäure
(H2SO4) und/oder
schweflige Säure (H2SO3),
in einem stöchiometrischen Anteil enthält, um
den pH-Wert der in dem ersten Behälter enthaltenen wäßrigen Lösung
hypochloriger Säure auf einen Wert zwischen etwa 2,5 und
etwa 3,7, insbesondere zwischen etwa 2,7 und etwa 3,5, abzusenken;
und
- – einer Mischeinrichtung zum Vereinigen der in dem
ersten Behälter enthaltenen wäßrigen
Lösung hypochloriger Säure mit der in dem zweiten Behälter
enthaltenen Mineralsäure unter Bildung des Desinfektionsmittels.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren macht es möglich,
daß eine ”Vorstufe” des Desinfektionsmittels,
nämlich die in Schritt (b) erhaltene Lösung mit
einer relativ hohen Gesamtkonzentration an vornehmlich hypochloriger
Säure von wenigstens etwa 100 mg/l (entsprechend einem
Gehalt an freiem Chlor von etwas unter 150 mg/l unter Berücksichtigung
der Molmassen von hypochloriger Säure von ca. 52,5 g/l sowie
von Cl2 von ca. 71 g/l), vorzugsweise von
wenigstens etwa 150 mg/l und insbesondere von wenigstens etwa 200
mg/l, mit einem pH-Wert zwischen etwa 4,5 und etwa 6,5, in konzentrierter
Form, in welcher sie praktisch kein physikalisch gelöstes
Chlorgas enthält, sondern praktisch ausschließlich
in Form von undissoziierter hypochloriger Säure (HOCl)
vorliegt, über sehr lange Zeit auf Vorrat gehalten werden kann,
ohne daß die Wirksamkeit des im nachfolgenden Schritt (c)
erhaltenen, fertigen Desinfektionsmittels beeinträchtigt
wird. Im Hinblick auf eine Lagerung und/oder einen Transport dieser ”Vorstufe” des
Desinfektionsmittels erweist sich insbesondere seine hohe Konzentration
als vorteilhaft, welche mit einem geringen Volumen einhergeht, so
daß bei einem verhältnismäßig
geringen Volumen und einem damit verbundenen geringen Gewicht erhebliche
Lager- und Transportkosten eingespart werden können. Zur Erzeugung
des fertigen Desinfektionsmittels muß dann – z.
B. nach Lagerung und Transport der ”Vorstufe” des
Desinfektionsmittels an seinen Einsatzort – lediglich noch
sein pH-Wert und mit diesem sein Redoxpotential gemäß Schritt
(c) eingestellt werden, damit es eine volle Wirksamkeit entfalten
kann.
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Es
sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß das
fertige Desinfektionsmittel bei einer solchen Konzentration eine
nur relativ geringe Lebensdauer aufweist, weil fortwährend
Chlorgas entweichen kann, weshalb das Desinfektionsmittel, wie weiter
unten noch näher erläutert, dann entweder schnell
seiner Bestimmung zugeführt oder – insbesondere
an seinem Einsatzort – entsprechend verdünnt werden
sollte. Die hohe Wirksamkeit des fertigen Desinfektionsmittels,
also des gemäß Schritt (c) erhaltenen Desinfektionsmittels,
besteht darin, daß es bei einem hohen Redoxpotential von
wenigstens etwa 1240 mV als desinfektiös wirksame Komponente
hypochlorige Säure in praktisch reiner und undissoziierter
Form vorliegt, welche im Falle einer Verdünnung bis maximal
etwa 80 mg/l oder vorzugsweise bis etwa 50 mg/l hypochlorige Säure
auch praktisch kein Chlorgas freisetzt und folglich weitestgehend
frei von typischem Chorgeruch ist, wobei das Desinfektionsmittel
auch in noch wesentlich höherer Verdünnung von
z. B. etwa 0,1 mg/l bis etwa 1 mg/l hypochloriger Säure
in Wasser seine Desinfektionswirkung beibehält und sich
somit unter anderem auch – in einer solchen Verdünnung – zur
Desinfektion von Trinkwasser in Wasserwerken anbietet, wobei es
gesundheitlich völlig unbedenklich ist. Der pH-Wert eines
mit einem solchen Desinfektionsmittel in den vorgenannten Konzentrationen
desinfizierten Wassers liegt aufgrund Verdünnungseffekten
im Neutralbereich von ±7, wobei vermutet wird, daß die
einwandfreie Desinfektionswirkung verbunden mit einer guten Depotwirkung
damit zusammenhängt, daß die Dissoziation der
hypochlorigen Säure unter Bildung von Hypochloritionen
durch das Vorhandensein der Protonen aus der zugesetzten Mineralsäure
unterdrückt wird. Dabei wurde gefunden, daß selbst
bei einer Konzentration des Desinfektionsmittels in Wasser im Bereich
von ca. 0,1 mg/l mit einem pH-Wert des solchermaßen desinfizierten
Wassers zwischen 7 und 7,5 der gesamte Anteil an meßbarem
freiem Chlor überwiegend aus hypochloriger Säure
besteht.
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Als
weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens
lassen sich beispielhaft die folgenden nennen:
- – Der
desinfizierende Wirkstoff in Form von hypochloriger Säure
steht weitgehend bereits in der ”Vorstufe” des
Desinfektionsmittels gemäß Schritt (b) zur Verfügung,
wobei das fertige Desinfektionsmittel mit dem hohen Redoxpotential
unmittelbar nach Einstellung des pH-Wertes der Lösung gemäß Schritt
(b) in dem hierauf folgenden Schritt (c) erhalten werden kann.
- – Durch die gezielte Einstellung des pH-Wertes der
Lösung gemäß Schritt (b) in dem hierauf
folgenden Schritt (c) wird nicht nur das natürliche Gleichgewicht
zwischen der undissoziierten hypochlorigen Säure und der
dissoziierten hypochlorigen Säure (d. h. einerseits dem
Proton bzw. H3O+-Ion
und dem Hypochlorition) praktisch gänzlich in Richtung
der hypochlorigen Säure verschoben, sondern es ergibt sich
auch ein sehr hohes, desinfektiös wirksames Redoxpotential
des Desinfektionsmittels.
- – Infolge des pH-Wertes zwischen etwa 4,5 und etwa
6,5 der Lösung gemäß Schritt (b), also
der ”Vorstufe” des Desinfektionsmittels, wird
zuverlässig vermieden, daß während einer
Lagerung und/oder einem Transport dieser ”Vorstufe” Chlorgas
entweicht und einen unangenehmen Geruch verursacht oder gar ein
gesundheitliches Gefährdungspotential darstellt.
- – Die desinfektiös wirksame hypochlorige Säure des
fertigen Desinfektionsmittels gemäß Schritt (c)
bleibt in demgegenüber höheren Verdünnungen,
z. B. von bis zu etwa 80 mg/l, insbesondere bis etwa 50 mg/l, stabil
und lange haltbar, was ihm eine weitere Lagerung vor Ort – entweder
vor Einstellung des pH-Wertes gemäß Schritt (c)
oder nach Einstellung desselben und entsprechender Verdünnung – problemlos
möglich macht.
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Das
erfindungsgemäße transportable System sorgt dabei
für eine sehr kostengünstige und besonders einfach
handhabbare Möglichkeit der Lagerung, des Transportes sowie
der Einstellung des pH-Wertes des fertigen Desinfektionsmittels
gemäß Schritt (c) des erfindungsgemäßen
Verfahrens, indem der Inhalt des ersten Behälters, welcher
die wäßrige Lösung hypochloriger Säure
mit einem pH-Wert zwischen etwa 4,5 und etwa 6,5, insbesondere zwischen
etwa 5,0 und etwa 6,0, und einer Konzentration an hypochloriger
Säure von wenigstens etwa 100 mg/l, vorzugsweise von wenigstens
etwa 150 mg/l und insbesondere von wenigstens etwa 200 mg/l, z.
B. zwischen etwa 200 mg/l und etwa 2000 mg/l, gemäß Schritt
(b) aufnimmt, mit dem Inhalt des zweiten Behälters, welcher
die Mineralsäure, insbesondere aus der Gruppe Salzsäure
(HCl), Phosphorsäure (H3PO4), phosphorige Säure (H3PO3), Schwefelsäure
(H2SO4) und/oder
schweflige Säure (H2SO3), in
einem stöchiometrischen Anteil enthält, um den pH-Wert
der in dem ersten Behälter enthaltenen wäßrigen
Lösung hypochloriger Säure auf einen Wert zwischen
etwa 2,5 und etwa 3,7, insbesondere zwischen etwa 2,7 und etwa 3,5,
abzusenken, mittels der Mischeinrichtung unter Bildung des fertigen
Desinfektionsmittels gemäß Schritt (c) vereinigt
werden können, wonach das Desinfektionsmittel unmittelbar eingesetzt
und/oder – sofern gewünscht – vorab verdünnt
werden kann.
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Die
Konzentration an Hypochlorit/hypochloriger Säure in der
wäßrige Lösung gemäß Schritt
(a) kann aufgrund der Stabilität von hypochloriger Säure in
dem genannten pH-Wertbereich je nach den individuellen Bedürfnissen
praktisch beliebig hoch gewählt werden, wie beispielsweise
in einer Gesamtkonzentration an Hypochlorit/hypochloriger Säure
zwischen etwa 200 mg/l und etwa 2000 mg/l oder höher, z.
B. zwischen etwa 250 mg/l und etwa 1000 mg/l oder höher.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens kann vorgesehen sein, daß die wäßrige
Lösung gemäß Schritt (a) durch elektrochemische
Aktivierung einer verdünnten, wäßrigen,
Chloridionen enthaltenden Elektrolytlösung erzeugt wird,
wie sie oben im einleitenden Teil der Beschreibung erläutert
ist, wobei zweckmäßig lediglich der Anolyt für
das Desinfektionsmittel verwendet wird. Insbesondere kann ein Verfahren
der elektrochemischen Aktivierung gemäß der ebenfalls
weiter oben zitierten
WO
2007/093395 A2 angewandt werden, welche hiermit ausdrücklich
zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird. Die Gesamtkonzentration
an Hypochlorit/hypochloriger Säure einer solchen, mittels
elektrochemischer Aktivierung erhaltenen anodischen Lösung
kann entweder durch Steuerung der Verfahrensparameter, wie insbesondere
Elektrodenstrom bzw. -spannung, Menge an zudosiertem Elektrolyt
etc., auf den gewünschten Wert gesteuert bzw. geregelt
werden, wobei der pH-Wert der erhaltenen Lösung, z. B.
ebenfalls durch Steuerung/Regelung der genannten Verfahrensparameter
einschließlich pH-Wert und Redoxpotential der anodischen
Lösung am Ausgang des Elektrolysereaktors, entweder direkt
auf den gemäß Schritt (b) erwünschten
pH-Wertbereich zwischen etwa 4,5 und etwa 6,5 eingestellt werden
kann (in Abweichung zu der
WO 2007/093395 A2 ), oder die Lösung
wird mit einem (beliebigen) anderen Wert produziert und in dem anschließenden
Schritt (b) entsprechend eingestellt.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens kann vorgesehen sein, daß die wäßrige
Lösung gemäß Schritt (a) durch Ansäuern
einer basischen Hypochloritlösung, wie z. B. Chlorbleichlauge,
erzeugt wird, wie es beispielsweise in der ebenfalls weiter oben
zitierten, zum Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung noch
nicht veröffentlichten
DE
10 2007 048 205.3 vorgeschlagen wird, welche hiermit ebenfalls
ausdrücklich zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung
gemacht wird.
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Sofern
gewünscht, kann zur Darstellung des erfindungsgemäßen
Desinfektionsmittels in beiden Fällen z. B. auch demineralisiertes
bzw. destilliertes Wasser eingesetzt werden, wie es beispielsweise durch
Membranverfahren, wie Umkehrosmose, Mikro-, Ultra- oder Nanofiltration,
erhalten werden kann. Des weiteren kann bei beiden Verfahrensalternativen als
Quelle für die Hypochloritionen gemäß Schritt
(a) ein gut in Wasser lösliches Alkali- oder Erdalkalimetallsalz
in Form eines Chlorides (im Falle der ersten Alternative) oder eines
Hypochlorits (im Falle des zweiten Alternative), insbesondere Natrium-(NaCl bzw.
NaClO) und/oder Kaliumchlorid bzw. -hypochlorit (KCl bzw. KClO),
eingesetzt werden.
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Um
für eine besonders hohe Stabilität der ”Vorstufe” des
Desinfektionsmittels gemäß Schritt (b) zu sorgen
und eine jegliche Reaktion von hypochloriger Säure und/oder
deren abspaltbaren Hypochloritionen zu Chlorgas auch bei unsachgemäßer
Bevorratung zu vermeiden, kann in bevorzugter Ausführung vorgesehen
sein, daß der pH-Wert der wäßrigen Lösung
hypochloriger Säure gemäß Schritt (b)
auf einen Wert zwischen 4,7 und 6,3, insbesondere zwischen etwa
5,0 und etwa 6,0, eingestellt wird.
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Um
für ein möglichst hohes Redoxpotential zu sorgen,
aber zugleich einen Zerfall der hypochlorigen Säure in
unter anderem Chlorgas weitestgehend zu verhindern und somit für
eine bestmögliche Desinfektionswirkung des fertigen Desinfektionsmittels
zu sorgen, kann in vorteilhafter Ausgestaltung ferner vorgesehen
sein, daß der pH-Wert der Lösung hypochloriger
Säure gemäß Schritt (c) auf einen Wert zwischen
etwa 2,7 und etwa 3,5, vorzugsweise zwischen etwa 2,8 und 3,3, insbesondere
im Bereich von 3,0 bis 3,2, abgesenkt wird, um ein Redoxpotential von
wenigstens 1280 mV, vorzugsweise von wenigstens 1320 mV, insbesondere
zwischen etwa 1320 mV und etwa 1360 mV, zu erhalten.
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Zur
Einstellung des pH-Wertes gemäß Schritt (b) und/oder
(c) wird in bevorzugter Ausführung eine Mineralsäure,
insbesondere aus der Gruppe Salzsäure (HCl), Phosphorsäure
(H3PO4), phosphorige
Säure (H3PO3),
Schwefelsäure (H2SO4) und/oder
schweflige Säure (H2SO3),
eingesetzt, wobei grundsätzlich eine gegen oxidativen Angriff
möglichst beständige, in Wasser praktisch vollständig
dissoziierende, starke Mineralsäure verwendet werden sollte.
HCl besitzt dabei den zusätzlichen Vorteil, daß das
Desinfektionsmittel als Anionen lediglich Chloridionen enthält,
welche z. B. auch in Trinkwasser ohnehin in aller Regel enthalten
sind, so daß das Desinfektionsmittel keinen zusätzlichen
Eintrag an Fremdionen verursacht. Entsprechendes gilt weitgehend für
Phosphorsäure.
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Wie
bereits angedeutet, kann die wäßrige Lösung
hypochloriger Säure gemäß Schritt (b)
zunächst auf eine Konzentration an hypochloriger Säure
zwischen etwa 1 mg/l und etwa 80 mg/l, insbesondere zwischen etwa
10 mg/l und etwa 50 mg/l, verdünnt werden, bevor sie gemäß Schritt
(c) angesäuert wird. Das – nach Ansäuern
gemäß Schritt (c) – erhaltene fertige
Desinfektionsmittel behält dabei eine lange Haltbarkeit
bei, wobei die verdünnte Konzentration ein Ausgasen von
Chlorgas weitestgehend unterbindet.
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Wie
ebenfalls bereits angedeutet, kann die wäßrige
Lösung hypochloriger Säure gemäß Schritt (b)
alternativ auch in im wesentlichen unverdünnter Form gemäß Schritt
(c) angesäuert werden. In diesem Fall sollte das hierdurch
erhaltene Desinfektionsmittel mit einer Konzentration an hypochloriger Säure
von wenigstens etwa 100 mg/l, vorzugsweise von wenigstens etwa 150
mg/l und insbesondere von wenigstens etwa 200 mg/l insbesondere
unmittelbar nach dem Ansäuern seiner Verwendung zugeführt werden.
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Was
das erfindungsgemäße transportable System betrifft,
so kann die Mischeinrichtung ein Ventil oder einen Hahn aufweisen,
welches/welcher den ersten Behälter mit dem zweiten Behälter
verbindet, so daß nach Öffnen des Ventils bzw.
Hahns die Mineralsäure in dem zweiten Behälter
unter Bildung des fertigen Desinfektionsmittels der Lösung
hypochloriger Säure in dem ersten Behälter zugesetzt wird
und deren pH-Wert so auf den gewünschten Bereich gemäß Schritt
(c) des Verfahrens eingestellt wird.
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Alternativ
kann die Mischeinrichtung auch eine zerstörbare Wandung
oder Membran wenigstens eines der Behälter aufweisen, welche
derart angeordnet ist, daß der erste Behälter
nach Zerstören der Wandung oder der Membran mit dem zweiten
Behälter verbunden ist, wobei der zerstörbaren
Wandung bzw. Membran wenigstens ein Zerstörungsmittel zugeordnet
ist. Dabei kann wenigstens einer der Behälter selbstverständlich
nur partiell oder auch gänzlich aus (einer) solchen zerstörbaren
Wandung(en), z. B. aus Kunststoffolie, gebildet sein, wobei beispielsweise
einer der Behälter, insbesondere der zweite Behälter,
im Innern des anderen Behälters, insbesondere des ersten
Behälters, angeordnet sein kann, wobei der im Innern des
anderen Behälters angeordnete Behälter die zumindest
eine zerstörbare Wandung umfaßt, welche mittels
des Zerstörungsmittels zerstörbar ist.
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Das
Zerstörungsmittel kann grundsätzlich beliebig,
z. B. nach Art einer Nadel ausgebildet sein, wobei es im letztgenannten
Fall aus herstellungs- und handhabungstechnischen Gründen
günstig sein kann, wenn die Nadel eine Hohlnadel ist, welche
zugleich als Ablauf des fertigen Desinfektionsmittels dient.
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Nachstehend
ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
transportablen Systems zur Erzeugung eines Desinfektionsmittels
auf der Basis einer wäßrigen Lösung von
hypochloriger Säure mit einem pH-Wert zwischen etwa 2,5
und 3,7, einem Redoxpotential von wenigstens 1240 mV und einer Konzentration
an hypochloriger Säure von wenigstens 100 mg/l unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt
die einzige Figur:
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eine
schematische Schnittansicht eines transportablen Systems zur Erzeugung
des Desinfektionsmittels.
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Das
in der Zeichnung schematisch wiedergegebene transportable System
umfaßt einen ersten Behälter 1, welcher
eine wäßrige Lösung hypochloriger Säure
aufnimmt, deren pH-Wert zwischen ca. 4,5 und ca. 6,5, z. B. etwa
5,5, beträgt, so daß die hypochlorige Säure
im wesentlichen vollständig undissoziiert vorliegt und
weder Protonen abspaltet noch unter Bildung von Chlorgas (Cl2) zersetzt wird. Das Redoxpotential kann
z. B. im Bereich von etwa 800 mV bis etwa 1100 mV betragen. Die
Konzentration an – stabiler – hypochloriger Säure
kann praktisch beliebig hoch sein und beispielsweise etwa 1000 mg/l oder
mehr betragen. Der Behälter 1 kann einen mehreckigen,
z. B. viereckigen, oder runden Querschnitt aufweisen und aus Gewichts-
und Kostengründen beispielsweise aus weitgehend formstabilem
Kunststoff, wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat
(PET) etc., gebildet sein, wobei selbstverständlich auch
andere Materialien denkbar sind. In dem in der Zeichnung oberen
Bereich des Behälters 1 ist dieser mit einem nach
Art eines Flansches ausgebildeten Öffnungskanal 2 ausgestattet, welcher
vorzugsweise einen etwa kreiszylindrischen Innenquerschnitt aufweist
und im Bereich seines unteren, dem freien Ende des Kanals 2 abgewandten Ende
verschlossen ist, wobei beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
zu diesem Zweck ein durchbohrbares Septum 3 vorgesehen
ist, während statt dessen natürlich auch beliebige
andere bekannte Verschlußmittel vorgesehen sein können.
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Das
System umfaßt des weiteren einen zweiten Behälter 4,
welcher wenigstens eine Mineralsäure, z. B. Salzsäure,
Phosphorsäure oder dergleichen, in einem solchen stöchiometrischen
Anteil enthält, um den pH-Wert der in dem ersten Behälter 1 ausgenommenen
wäßrigen Lösung hypochloriger Säure auf
einen Wert zwischen ca. 2,5 und ca. 3,7, z. B. auf einen Wert im
Bereich von 3,0 bis 3,2, abzusenken und dabei das Redoxpotential
der Mischung auf einen Wert von wenigstens 1240 mV, z. B. auf einen Wert
im Bereich von 1320 mV bis 1340 mV, zu erhöhen. Mit ”stöchiometrischem
Anteil” ist in diesem Zusammenhang gemeint, daß die
Menge und die Molarität bzw. Normalität der Säure
derart gewählt ist, daß sich bei einem vollständigen
Zusatz zu der wäßrigen Lösung hypochloriger
Säure der gewünschte pH-Wert der Mischung einstellt.
Der zweite Behälter 4 ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
im Innern des ersten Behälters 1 unmittelbar unterhalb dessen Öffnungskanal 2 angeordnet,
wobei er z. B. innenseitig der in der Zeichnung oberen Wandung des
ersten Behälters 1, in welche der Öffnungskanal 2 mündet,
festgelegt ist. Der zweite Behälter 4 ist aus einem
gegenüber dem Material des ersten Behälters 1 relativ
leicht zerstörbaren Material, wie beispielsweise Kunststoffolie
oder dünnwandigerem Kunststoff, gebildet, welches nicht
notwendigerweise formstabil sein muß, aber natürlich
sein kann.
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In
dem Öffnungskanal 2 des ersten Behälters 1 ist
ein Zerstörungsmittel in Form einer Hohlnadel 5 geführt,
welche ebenfalls auch Kunststoff oder insbesondere aus Metall gefertigt
sein kann und welche manuell derart in den Öffnungskanal 2 hinein
gedrückt werden kann, daß sie zunächst
das Septum 3 und sodann den zweiten Behälter 4 durchstößt,
was zur Folge hat, daß sich die in dem ersten 1 und
zweiten Behälter 4 vorhandenen Flüssigkeiten
unter Bildung des fertigen Desinfektionsmittels vermischen. Die
Länge der Hohlnadel 5 ist folglich derart gewählt, daß sie
beim vollständigen Einführen in den Öffnungskanal 2 bis
mindestens über die in der Zeichnung untere Wandung 4a des
zweiten Behälters 4 reicht. Sie kann zweckmäßig
mit einem endständigen Umfangsvorsprung 6 ausgebildet
sein, welcher beim vollständigen Einführen der
Hohlnadel 5 in den Behälter 1 am freien
Ende des Öffnungskanals 2 zum Anschlag kommt.
Des weiteren kann der erste Behälter 1 mit einem
Rührelement (nicht gezeigt) ausgestattet sein, um nach
Mischen der beiden Flüssigkeiten infolge Zerstören
des zweiten Behälters 4 mittels der Hohlnadel 5 das
erhaltene Desinfektionsmittel zu homogenisieren. Das Rührelement
kann aktiv oder insbesondere passiv und beispielsweise von einem Magnetfisch
gebildet sein, so daß es von einem Magnetrührgerät
(ebenfalls nicht gezeigt) betätigbar ist.
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Der
in der Hohlnadel 5 vorhandene Durchgangskanal, welcher
sich von deren Spitze bis zum freien Ende des Umfangsvorsprungs 6 erstreckt, dient
zugleich als Entnahmeöffnung für das fertige – gemischte – Desinfektionsmittel,
wobei der erste Behälter 1 wieder dadurch verschlossen
werden kann, indem die Hohlnadel bis oberhalb des Septums 3 aus dem Öffnungskanal 2 herausgezogen
wird, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Die insbesondere
im wesentlichen gasdichte Führung der Hohlnadel 5 in dem Öffnungskanal 2 verhindert
zudem, daß Chlorgas austreten kann, wie es bei dem fertigen
Desinfektionsmittel mit einer solchen Konzentration an hypochloriger
Säure andernfalls geschehen könnte. Indes ist
es, sofern eine Wiederverschließbarkeit des Behälters 1 entbehrlich
ist, selbstverständlich auch möglich, eine ”normale” Nadel
ohne Durchgangskanal als Zerstörungsmittel vorzusehen,
welche gänzlich aus dem Öffnungskanal 2 herausgezogen
werden kann, so daß das fertige Desinfektionsmittel – gegebenenfalls
nach Entfernen des Septums 3 – direkt über
den Öffnungskanal 2 entnehmbar ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2007/093395
A2 [0002, 0006, 0016, 0016]
- - DE 102007048205 [0003, 0006, 0017]