DE69928971T2

DE69928971T2 - Vorrichtung zur herstellung von sterilisierendem wasser und verfahren zur sterilisation von wasser

Info

Publication number: DE69928971T2
Application number: DE69928971T
Authority: DE
Inventors: Jung Hee Songpa-gu KIM
Original assignee: Kim, Hee Jung
Current assignee: KIM, HEE JUNG, SEOUL, KR
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2019-09-04
Also published as: KR100460614B1; KR20020039334A; AU5532399A; EP1218297A1; DE69928971D1; EP1218297B1; JP2003512918A; CN1143827C; CN1376136A; ATE312798T1; US7001493B1; WO2001017909A1; EP1218297B8

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sterilisieren von Wasser, das verschiedene in der belebten Umwelt lebende Mikroorganismen sterilisieren kann, durch Elektrolyse von Wasser, und ein Verfahren zur Sterilisierung.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Bisher wurden Desinfektionsmittel wie Wasserstoffperoxid, Povidon-Iod-Lösung und Phenol zur Verhütung von Infektionen im Krankenhaus, Natriumhypochlorit (NaOCl) zur Sterilisierung von Nahrung und Küche, alkoholische Reinigungsmittel und auf dem Gebiet der Landwirtschaft allgemein verwendete Agrarchemikalien verwendet.
Die Verwendung dieser Chemikalien bringt jedoch das Problem des Auftretens transformierter resistenter Bakterien bei erhöhter Verwendung der Menge mit sich und verursacht Probleme der Umweltverschmutzung und der Behandlung von Abwasser. Zusätzlich haben diese Chemikalien ernsthafte Sicherheitsprobleme, weil sie Allergien oder Hautreizungen und sogar den Tod verursachen können, wenn sie in einer großen Menge eingeatmet werden.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Daher stellt die vorliegende Erfindung eine Reihe von Elektrolyseuren bereit, die Elementarzellen aufweist, bestehend aus Anoden- und Kathoden-Räumen mit Anoden- und Kathoden-Platten in der Mitte von Dichtungen, die mehrere horizontale Elemente und mehrere Anoden- und Kathoden-Durchlässe von Fächergestalt haben, wobei die Anoden- und Kathoden-Räume durch eine Ionenaustauschermembran getrennt sind, um Wasser mit einem elektrischen Strom von 100 A oder weniger und einer elektrischen Spannung von 100 V oder weniger zu elektrolysieren. Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Herstellung von Wasser zum Sterilisieren verschiedener Arten von Mikroorganismen mit einem pH von 2,0 bis 3,5 und einem Redoxpotential von 950 bis 1200, und ein Verfahren zur Sterilisierung bereitgestellt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine gegliederte perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die den Fluss von Wasser zeigt.
2 ist eine Schnittansicht des montierten Aufbaus der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Der Elektrolyseur gemäß der vorliegenden Erfindung weist Anodenräume (10) und Kathodenräume (20) auf, die durch eine Ionenaustauschermembran (40) getrennt sind. Der Anodenraum (10) und der Kathodenraum (20) bilden eine Elementarzelle (A), und die Elementarzellen sind in engem Kontakt abwechselnd angeordnet. An beiden Seiten des Elektrolyseurs sind Endplatten (60 und 70) mit Wassereinlässen (61, 61') bzw. Wasserauslässen (71, 71') vorgesehen, um die dargelegte Konstruktion des Elektrolyseurs zu bilden.
Wie oben beschrieben, sind an den Endplatten (60 und 70) ein Paar Wassereinlässe (61, 62) und ein Paar Wasserauslässe (71, 72) ausgebildet, und Wasser, das von einem Wassereinlass (61) eingebracht wird, fließt durch den Anodenraum (10), um an einem Wasserauslass (71) als saures Wasser entlassen zu werden, während Wasser, das von dem anderen Wassereinlass (62) eingebracht wird, durch den Kathodenraum (20) fließt, um von dem anderen Wasserauslass (72) als alkalisches Wasser entlassen zu werden.
Jeder Anodenraum (10) und Kathodenraum (20) weist gewöhnlich eine Abstandskontrolldichtung (30) und eine Dichtung zur Verhinderung von Lecken von Elektrolyt (31) an beiden Seiten der Anodenplatte (11) bzw. der Kathodenplatte (21) auf, um eine Elementarzelle zu bilden. In jeder Dichtung (30, 31) ist jeweils in diagonaler Richtung ein Anodendurchlass (12) bzw. ein Kathodendurchlass (22) ausgebildet, der zu einem Anodenreaktionsraum (13) oder einem Kathodenreaktionsraum (23) führt.
Die Struktur jeder Elektrodenplatte (11, 21) und jeder Dichtung (30, 31), die in der Vorrichtung zur Herstellung von sterilisierendem Wasser gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wird untersucht. Wie in 3 veranschaulicht ist, sind an jeder Ecke Zirkulationsöffnungen vorgesehen, um das Wasser, das durch den Wassereinlass (61, 62) eingebracht wurde, durchtreten zu lassen. Mehrere Durchlässe von Fächergestalt sind in zwei von den Öffnungen, die untereinander diagonale Richtung haben, ausgebildet, so dass Wasser, das durch die Zirkulationsöffnung eingebracht wurde, durch den Durchlass austreten und dann schnell durch jede Elektrode hindurch treten kann, um die elektrolytische Reaktion zu erleichtern. Die Anzahl der mehreren Durchlässe, die in den Zirkulationsöftnungen ausgebildet sind, ist bevorzugt 3 oder mehr, und bevorzugter 4. Zusätzlich sind im Mittenbereich der Dichtungen (30, 31) mehrere horizontale Elemente vorgesehen, um eine Verschlechterung der Elektrolyseleistung aufgrund des Kontakts der Ionenaustauschermembran mit der Elektrode zu verhindern.
Bei der konventionellen Elektrolyse ist die Lebensdauer der Ionenaustauschermembran kurz, weil Ca- oder Mg-Abscheidungen, die als Reaktionsnebenprodukt erzeugt werden, konzentriert auf der schmalen Oberfläche der Membran abgelagert werden, wenn sie durch den schmalen Durchlass hindurch treten. Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung schafft jedoch einen weiten Durchlass von Fächergestalt, wie in 3 veranschaulicht, so dass die Abscheidungen durch die Ionenaustauschermembran hindurch treten können, indem sie glatt durch den Durchlass hindurch treten, wodurch die Verschlechterung der Ionenaustauschermembran verhindert wird. Wegen der Struktur des weiten Durchlasses von Fächergestalt wird die Entlassung von Gas, das bei der Elektrolyse erzeugt wird, gefördert, um die Effizienz der Elektrolyse zu erhöhen, und die Lebensdauer der Elektroden wird länger.
Da jeder Anoden- oder Kathoden-Durchlass (12, 22) des Anodenraums (10) und des Kathodenraums (20) nur in entgegengesetzt diagonaler Richtung ausgebildet ist, bewegt sich das von einem Wassereinlass (61) eingebrachte Wasser durch jede Zirkulationsöffnung (80) des Anodenraums (10) und fließt dann durch den Anodendurchlass (12), der in jeder Dichtung (30, 31) in dem Anodenraum (10) ausgebildet ist, in den Anodenreaktionsraum (13), während das Wasser, das von dem anderen Wassereinlass (62) eingebracht wurde, einfach durch die entsprechende Öffnung (80), in der kein Anodenraumdurchlass (12) in der Elementarzelle (A) des Anodenraums (10) ausgebildet wurde, hindurch tritt, um den Kathodenraum (20) zu erreichen, wo das aus dem Kathodendurchlass (22), der in jeder Dichtung (30, 31) des Kathodenraums (20) ausgebildet ist, entlassene Wasser in den Kathodenreaktionsraum (23) fließt. Mit anderen Worten, das in den Anodenraum (10) eingebrachte Wasser fließt nur in den Anodenreaktionsraum, um zur Reaktion gebracht zu werden, und tritt dann durch die Öffnung (80) hindurch, um in nur den Anodenraum (10) der nächsten Elementarzelle (A) zu fließen, während das in den Kathodenraum (20) eingebrachte Wasser nur in den Kathodenreaktionsraum (23) fließt, um zur Reaktion gebracht zu werden, und dann wiederholt in den Kathodenraum (20) der nächsten Elementarzelle (A) fließt.
Nun wird der Betriebsprozess der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben.
Wenn Wasser durch den Wassereinlass (61, 62) in den Elektrolyseur eingebracht wird, wird es beim Fließen durch die Zirkulationsöffnung (80) in den Elektrolyseur durch den oberen Anodendurchlass (12), der in der Dichtung (30, 31) des ersten Anodenraums (1O) ausgebildet ist, entlassen. Das entlassene Wasser fließt in Kontakt mit der Anodenplatte (11) nach unten, so dass das Wasser durch elektrolytische Reaktion in dem Anodenreaktionsraum (13) Elektronen verliert, um sauer zu werden. Das Wasser tritt durch den unteren Anodenraumdurchlass (12) hindurch, während es elektrolysiert wird, und tritt durch die Öffnung (80) hindurch, um einfach den nächsten Kathodenraum (20) zu passieren. Wenn das Wasser wieder die Elementarzelle (A) des Anodenraums (10) erreicht, wird das Wasser durch den unteren Durchlass (12) jeder Dichtung (30, 31) entlassen, und tritt dann wieder durch den oberen Durchlass (12) hindurch und wird weiter elektrolysiert, indem es die Anodenplatte (11) in dem Anodenreaktionsraum (13) kontaktiert, um saurer zu werden.
In der Zwischenzeit passiert das durch den anderen Wassereinlass (62) eingebrachte Wasser einfach über die Zirkulationsöffnung (80) die Elementarzelle (A) des ersten Anodenraums (10), um den Kathodenraum (20) zu erreichen, und wird dann durch den oberen Kathodendurchlass (22), der in jeder Dichtung (30, 31) des Kathodenraums ausgebildet ist, entlassen. Dann fließt das Wasser in dem Kathodenreaktionsraum (23) in Kontakt mit der Kathodenplatte (21) nach unten, um durch Elektrolyse eine große Menge an Elektronen aufzunehmen und alkalisch zu werden.
Das Wasser, das wie oben beschrieben zur Reaktion gebracht wurde, wird über den unteren Kathodendurchlass (22) entlassen, um durch die Öffnung (80) hindurch zu treten, und fließt dann über den Kathodendurchlass (22) des Kathodenraums (20) in den Kathodenreaktionsraum (23), um dem erneuten Elektrolysevorgang unterzogen zu werden.
In dem Anodenraum (10) werden durch Oxidation von Wasser Sauerstoff, Wasserstoffionen und Sauerstoffradikale erzeugt, um saures Wasser zu ergeben. 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e^–
Zu diesem Zeitpunkt wird Sauerstoff (O₂) in die Luft verteilt, um die Konzentration an Wasserstoffionen in dem Anodenraum zu erhöhen, um den pH und das Redoxpotential zu erhöhen.
Zwischenzeitlich werden die Substanzen im molekularen Zustand, wie Sauerstoff, Kohlendioxid und Calciumcarbonat, und die Anionen wie Chloridionen oder Bicarbonationen, die in Leitungswasser oder Grundwasser enthalten sind, wie folgt zur Reaktion gebracht, um Ozon, Superoxidanionen, Wasserstoffperoxid und hypochlorige Säure zu ergeben. O₂ + H₂O → 2H⁺ + e^– + O₃ O₂ + e^– → O₂ ^– 2H⁺ + O₂ ^– → H₂O₂ 2Cl^– + O₃ + 2H⁺ → Cl₂ + O₂ + H₂O 2Cl^– → Cl₂ + 2e^– Cl₂ + H₂O → H + Cl + HClO
Andererseits werden in dem Kathodenraum (20) Wasserstoff und Hydroxidionen wie folgt durch Reduktion von Wasser erzeugt, um alkalisches Wasser zu ergeben. 2H₂O + 2e^– → H₂ + 2OH^–
Das Verfahren zur Herstellung von saurem Wasser und alkalischem Wasser mittels Elektrolyse von Wasser unter Verwendung einer Anode und einer Kathode wurde allgemein verwendet.
Die vorliegende Erfindung stellt jedoch eine effektivere Vorrichtung zur Herstellung von saurem und alkalischem Wasser durch Verwendung solcher Anoden- und Kathoden-Räume bereit, und sie stellt außerdem eine konstruktive Vorrichtung zur Herstellung von sterilisierendem Wasser mit hervorragender Sterilisierungswirkung in großem Maßstab bereit.
Gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden die Anodenplatte (11) und die Kathodenplatte (21) passende Katalysatoren, um die Reaktion des Anodenraums bzw. die Reaktion des Kathodenraums zu fördern.
Die Anodenplatte (11) benutzt im Allgemeinen eine abmessungsstabile Anode (DSA – dimension stable anode), die Oxide von Iridium oder Ruthenium als einen Sauerstoff-erzeugenden Katalysator oder eine Platinbeschichtung auf einem Titanträger verwendet.
Die Kathodenplatte (21) benutzt einen Wasserstoff- oder Sauerstoff-erzeugenden Katalysator (wie Oxide von Iridium oder Ruthenium) zusätzlich zu dem Träger aus rostfreiem Stahl, Nickel, Flussstahl oder Titan.
Die Ionenaustauschermembran (40) besteht aus einer Ionenaustauschermembran vom Fluorharz-Typ oder vom Kohlenwasserstoff-Typ. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das elektrolytische Potenzial durch Verwendung einer Sn-Ir-Pt-Komplexelektrode mit einem niedrigen Wasserstoff-Erzeugungspotenzial herabgesetzt, während die Abstandskontrolldichtungen (30), die den Abstand zwischen den Elektroden einstellen, im Hinblick auf die Spannung zwischen einer Elektrode und der anderen mit einer Dicke von 2 mm oder weniger ausgestattet werden.
Außerdem wird das Material für die Abstandskontrolldichtungen (30) und die Dichtungen zur Verhinderung von Lecken von Elektrolyten (31) im Allgemeinen aus EDPM-Kautschuk, Silicon, Teflon und dergleichen ausgewählt.
Die Elementarzelle (A) der vorliegenden Erfindung wird in einen Gehäuserahmen eingesetzt und unter Verwendung von Muttern und Schraubbolzen dicht zusammengesetzt. Alle Anoden und Kathoden der vorliegenden Erfindung sind elektrisch mit den positiven und negativen Anschlüssen einer Stromquelle verbunden, während der Auslass für das saure Wasser einen Sensor zum Feststellen des Redoxpotenzials hat, so dass er den Wert kontinuierlich messen kann, um das Potenzial eines Berichtigers unter Verwendung einer Kontrolleinrichtung zu kontrollieren oder um die Acidität unter Verwendung einer Strömungs-Kontrolleinrichtung zu kontrollieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der elektrische Strom auf eine Stärke von nicht höher als 100 A eingestellt, während die Spannung auf eine Höhe von nicht höher als 100 V eingestellt wird, abhängig von der Strömungsrate des dem Elektrolyseur zugeführten Wassers. Das System wird durch Messen des elektrischen Potenzials und des pH im Verlauf der Zeit geprüft, um saures Wasser von hoher Qualität zu erhalten.
Das mittels des Elektrolyseurs gemäß der vorliegenden Erfindung elektrolysierte sauere Wasser hat einen pH von 2,0 bis 3,5 und ein sehr hohes Redoxpotenzial von 950 bis 1200 mV. Das heißt, das saure Wasser hat eine starke sterilisierende Wirkung, da es eine so niedrige Elektronenkonzentration hat, dass es die Elektronen von Bakterienzellen augenblicklich aufnimmt, um die Zellmembran zu brechen und die Bakterien zu vernichten.
Das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte sterilisierende Wasser wird von einer Vorrichtung zur Herstellung von elektrolysiertem Wasser, die in einen Anoden- und einen Kathoden-Raum unterteilt ist, erzeugt. Das saure Wasser an der Anode weist Superoxid (O₂ ^–), Wasserstoffperoxid, Ozon, hypochlorige Säure oder dergleichen auf, die eine starke Oxidationsfähigkeit haben, was die Aminosäuregruppe an der Oberfläche von Bakterien oder Pilzen, die für einen menschlichen Körper oder die Umwelt schädlich sind, oxidiert oder denaturiert. Daher hat das Wasser eine starke sterilisierende Kraft, um die schädlichen Bakterien in 5 bis 30 s zu vernichten.
Dementsprechend kann die Vorrichtung zur Herstellung von sterilisierendem Wasser gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden zum Schutz gegen schädliche Insekten, zum Sterilisieren und Reinigen verschiedener Agrar- und Viehzucht-Produkte auf dem Gebiet von Landwirtschaft und Viehzucht, sowie zum Reinigen von Vorrichtungen oder eines menschlichen Körpers zur Verhinderung einer Infektion auf dem Gebiet der medizinischen Behandlung. Außerdem kann die Vorrichtung in breitem Umfang für verschiedene Anwendungen verwendet werden, beispielsweise zum Sterilisieren oder zum Kontrollieren der hygienischen Zustände in der Nahrung verarbeitenden Industrie, in Restaurants, Hotels oder Häusern.
Bei der Vorrichtung zum Elektrolysieren von Wasser gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine entpolarisierte Ionenaustauschermembran (40) vorgesehen, um in dem Anodenraum (10) erzeugte Wasserstoffionen daran zu hindern, in den Kathodenraum (20) bewegt zu werden, während in dem Kathodenraum (20) erzeugte Hydroxylionen daran gehindert werden, in den Anodenraum (10) bewegt zu werden, um die Produktivität von Wasser zu maximieren.
Die Ionenaustauschermembranen (40), die in dem elektrolytischen System gemäß der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, umfassen im Handel erhältliche Ionenaustauschermembranen wie die Ionenaustauschermembran vom Fluorid- oder Kohlenwasserstoff-Typ, die von Dupont Co. aus USA, Asahi Chemical Co. oder Asahi Glass Co. aus Japan vertrieben wird, oder entpolarisierte Ionenaustauschermembranen, die eine integrierte Anionen- und Kationen-Austauschermembran aufweisen, hergestellt von Dokuyama Soda Co. aus Japan.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Beispiele unten genauer beschrieben, aber es sollte bemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die Beispiele beschränkt ist.
Beispiel 1
Leitungswasser wird in einen Elektrolyseur gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Strömungsrate von 10 l/min eingespeist, und der Strom wird konstant mit 50 A zugeführt. Das elektrische Potenzial und der pH werden im Verlauf der Zeit gemessen, um das System zu überprüfen und um saures Wasser herzustellen. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften von sterilisierendem Wasser, das schließlich durch die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wurde, wurden mit konventionellem Leitungswasser verglichen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1 Physikalisch-chemische Eigenschaften des sterilisierenden Wassers der vorliegenden Erfindung
Beispiel 2: Test auf Sterilisierungsfähigkeit
(1) Herstellung der Inokulationsquelle
Die Testprobe zur Kontaktzeit "0" und die Kontrollprobe wurden nach 24 h Kultivierung mit Rinderboullion-Kulturmedium passend verdünnt, um die Anzahl regenerierter Bakterien auf 1 bis 2 × 10⁶ zu bringen, und 1 ml der sich ergebenden Bakterienlösung wurde als eine Inokulationsquelle verwendet. Zur Verdünnung des Kulturmediums wurde physiologische Kochsalzlösung verwendet.
(2) Herstellung der Testprobe und der Kontrollprobe
In einem 237 ml Weithals-Glasbehälter mit einem Schraubdeckel wurde eine Testprobe bzw. eine Kontrollprobe hergestellt. Für die Kontrollprobe wurde dieselbe Menge an Phosphor-Pufferlösung eingebracht, ohne die Testprobe zu enthalten. Die mit Bakterien inokulierte Kontrollprobe wurde als ein Mittel zur Kontrolle gegenüber der inokulierten Testprobe verwendet.
(3) Inokulation und Kultivierung von Testprobe und Kontrollprobe
24 h lang kultivierte Bakterien wurden geschüttelt und 15 min lang stehen gelassen, bevor die Inokulationsquelle hergestellt wurde. Dann wurde 1 ml der Inokulationsquelle vorsichtig auf die Testprobe und die Kontrollprobe getropft, um gleichmäßig verteilt zu werden.
Bald nach der Inokulation (innerhalb von 30 s) wurde Phosphor-Pufferlösung (pH 7,2) als eine neutralisierende Lösung zu jedem Glasgefäß, das inokulierte Kontrollprobe enthielt, und zu jedem Glasgefäß, das inokulierte Testprobe enthielt, zugegeben. Die Probe wurde verdünnt, und ein Teil wurde genommen und inokuliert, indem er dünn auf einem Agar und Tryptophan-Glucose-Extrakt enthaltenden Plattenmedium verteilt wurde. Die inokulierten Proben wurden bei 37°C 48 h lang in einem Plattenkultivator kultiviert, und die Anzahl an Bakterien wurde gezählt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2: Sterilisierende Kraft des sterilisierenden Wassers der vorliegenden Erfindung

cfu = colony forming units (Kolonie bildende Einheiten)

Wie aus den Ergebnissen der Tabelle 2 ersichtlich ist, wurde bestätigt, dass sterilisierendes Wasser, das mit der Vorrichtung zur Herstellung von sterilisierendem Wasser gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, eine hervorragende sterilisierende Kraft gegen Bakterien, die Nahrungsmittelvergiftung oder pathogene Infektionen verursachen, und gegen Pilze, die hygienische oder infektiöse Probleme in der Umgebung oder bei Waren des täglichen Bedarfs verursachen, hat.
Beispiel 3: Verhütungswirkung von Agrarkrankheiten
(1) Herstellung der Inokulationsquelle
Jede Probe, die mit Weißpuderkrankheit (white powder disease) von rotem Paprika, Gurken-Bakterienkrankheit, Gurken-Weißpuderkrankheit, Trauben-Bakterienkrankheit, Erdbeeren-Weißpuderkrankheit, Bakterien-Braunfleckenkrankheit des Blätterpilzes und Grünschimmelkrankheit infiziert war, wurde genommen, und die infektiösen Bakterien wurden isoliert. Der isolierte Stamm wurde in Nährstoff-Agarmedium bei 25°C kultiviert. Die Konzentration an lebenden Bakterien wurde durch nachfolgende Verdünnung der kultivierten Bakterien gemessen.
(2) Inokulierung der kultivierten Bakterien und Messung der Anzahl an lebenden Bakterien
Sterilisierendes Wasser (9,9 ml), das gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung hergestellt worden war, wurde in ein Testrohr gefüllt, und es wurden jeweils 0,1 ml Bakterien mit einer Konzentration von 10¹⁰/ml inokuliert, und das Gemisch wurde 30 s lang reagieren lassen. Das Reaktionsgemisch (0,1 ml) wurde auf Nährstoff-Agarmedium (das vorher hergestellt worden war) inokuliert und bei 25°C 24 h lang kultiviert. Die Anzahl an erzeugten Kolonien wurde gezählt, um die Vernichtungsrate zu bestimmen. Für die Kontrollgruppe wurden identische Experimente wiederholt, wobei im Handel erhältliche Agrarchemikalien verwendet wurden.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 unten gezeigt.
Tabelle 3: Verhütungswirkung von Agrarkrankheiten
Wie aus den Ergebnissen von Tabelle 3 ersichtlich ist, hat sterilisierendes Wasser, das mit der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, eine Wirkung zur Verhütung von Agrarkrankheiten, und die Wirkung ist ausgezeichneter als diejenige von im Handel erhältlichen Agrarchemikalien.
Beispiel 4: Sterilisierungswirkung beim Händewaschen Nach dem Aufbringen von E. coli auf eine Hand wurde die Hand gewaschen, indem sie in 5 lder Probe eingeweicht wurde. Dann wurden vier Finger auf ein Medium gerieben, um die Anzahl verbliebener Bakterien zu messen. Zur Kontrolle wurden Super-Sterilizer und Alpet-E (im Handel erhältliche Hand-Sterilisierungsmittel) verwendet. Identische Tests wurden 6 Mal wiederholt, und die Mittelwerte sind in Tabelle 4 unten gezeigt.
Tabelle 4: Sterilisierungswirkung beim Händewaschen
Wie in den Ergebnissen der Tabelle 4 gezeigt ist, hat das sterilisierende Wasser, das mit der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, im Vergleich mit im Handel erhältlichen Sterilisierungsmitteln zum Händewaschen eine hervorragende Sterilisierungswirkung und kann daher als ein Sterilisierungsmittel zur medizinischen Verwendung eingesetzt werden.
Beispiel 5: Test auf Toxizität
(1) Test auf akute Toxizität
Ein Test auf akute Toxizität des gemäß Beispiel 1 hergestellten sterilisierenden Wassers wurde unter Verwendung von 5 Wochen alten ICR-Mäusen mit einem Körpergewicht von 20 ± 3 g durchgeführt. Als ein kritischer Test wurden 5000 mg/kg des sterilisierenden Wassers verabreicht, und die Konzentration war auf 500 mg/ml eingestellt. Die Probe wurde einmal mit einer Rate von 1 ml/100 g oral verabreicht. Für eine negative Kontrolle wurde sterilisierte physiologische Kochsalzlösung verabreicht.
Nach der Verabreichung wurden die Tiere 6 Stunden lang jede Stunde beobachtet. Dann wurden während 14 Tagen danach einmal am Tag Aktivität, Aussehen und mit den vegetativen Nerven im Zusammenhang stehende Symptome der Mäuse sorgfältig beobachtet. Das Körpergewicht jedes Tieres wurde am Tag der Verabreichung und 5 Tage nach der Verabreichung gemessen und mit demjenigen der Kontrollgruppe verglichen. Es wurde keine außergewöhnliche Veränderung gefunden.
(2) Test auf Augenreizung
Ein Test auf Augenreizung durch nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung hergestelltes sterilisierendes Wasser wurde durchgeführt, wobei 3 bis 4 Monate alte weiße Neuseeland-Kaninchen verwendet wurden, von denen jedes ein Körpergewicht von 2,0 bis 3,0 kg hatte. Neun Kaninchen wurden ausgewählt, und 0,1 ml nach Beispiel 1 hergestelltes sterilisierendes Wasser wurden tropfenweise auf die Augenmembran des rechten Auges jedes Kaninchens verabreicht. Nach 30s wurden beide Augen von Dreien von ihnen mit steriler physiologischer Kochsalzlösung 1 min lang gewaschen, während die Augen der verbleibenden sechs Kaninchen nicht gewaschen wurden. Das linke Auge jedes Kaninchens, ohne Verabreichung einer Probe, wurde als eine Kontrolle verwendet.
Nach der Verabreichung von sterilisierendem Wasser wurden die Kaninchen täglich hinsichtlich allgemeiner Symptome und hinsichtlich Aufnahme von Nahrung und Wasser beobachtet. Der Augentest wurde nach 1, 24, 48, 72 und 96 Stunden und 7 Tage nach der Verabreichung von sterilisierendem Wasser durchgeführt. Auf der Basis der Tabelle zur Beurteilung der Augenmembran-Reizung und der Tabelle zur Einstufung der pathologischen Veränderung der Augäpfel gemäß "the Standard for Toxicity Test of Medicines or the like" (Norm für Toxizitätstests von Arzneimitteln oder dergleichen), Bekanntmachung Nr. 94-3 des National Health and Safety Institute (Nationales Institut für Gesundheit und Sicherheit) wurde die pathologische Veränderung jedes Auges eingestuft, und der Reizungszustand wurde bewertet.
Als ein Ergebnis wurde bestätigt, dass auf der Augenmembran der Testkaninchen keine wesentliche Reizung gefunden wurde.
Beispiel 6: Haltbarkeitstest
Eine Vorrichtung zur Herstellung von sterilisierendem Wasser, ausgerüstet mit einer Dichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, und eine Vorrichtung zur Elektrolyse, die eine Dichtung mit einem einzigen Durchlass ohne ein horizontales Element anstelle der Dichtung gemäß der Erfindung verwendete, als ein Vergleichsbeispiel, wurden im identischen Zustand etwa 6 Monate lang betrieben. Nach 6 Monaten Betrieb wurde die Ionenaustauschermembran jeder Elektrode genommen und fotografiert (4A und 4B).
Wie aus 4 ersichtlich ist, lagerten sich im Falle der Verwendung einer Dichtung konventioneller Struktur Ca- oder Mg-Abscheidungen, die als ein Nebenprodukt der Elektrolyse erzeugt wurden, auf der Ionenaustauschermembran (links von 4A) oder der Elektrode (links von 4B) ab, die nicht weiter verwendet werden konnten. Andererseits zeigte die Vorrichtung zur Herstellung von sterilisierendem Wasser gemäß der vorliegenden Erfindung viel weniger Ablagerung von Abscheidungen auf der Ionenaustauschermembran (rechts von 4A) und überhaupt keine Ablagerung von Abscheidungen auf der Elektrode (rechts von 4B).
Wie oben beschrieben, zeigt gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem sehr niedrigen elektrischen Potenzial hergestelltes sterilisierendes Wasser eine hervorragende sterilisierende Kraft gegen verschiedene Mikroorganismen und kann daher vorteilhaft auf dem Gebiet der Landwirtschaft und der medizinischen Behandlung sowie im täglichen Leben verwendet werden. Mit der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hergestelltes sterilisierendes Wasser zeigt, obwohl es aus reinem Wasser besteht, eine hervorragende sterilisierende Kraft, und daher verursacht es verglichen mit konventionellen chemischen Sterilisierungsmitteln keine Umweltverschmutzung, wodurch es zum Umweltschutz beiträgt.

Claims

Vorrichtung zur Herstellung von sterilisierendem Wasser, aufweisend: einen Elektrolyseur, bei dem ein Anodenraum (10) und ein Kathodenraum (20), getrennt durch eine Ionenaustauschermembran (40), eine Elementarzelle (A) bilden, wobei die Elementarzellen (A) abwechselnd angeordnet und in enger Beziehung aufeinander folgend installiert sind; Wassereinlässe (61, 62) und Wasserauslässe (71, 72), die an der Endplatte (60, 70) an beiden Enden des Elektrolyseurs vorgesehen sind; wobei der Anodenraum (10) und der Kathodenraum (20) Zirkulationsöffnungen in der Nähe jeder Ecke an beiden Seiten von der zentrischen Anodenplatte (11) bzw. von der zentrischen Kathodenplatte (21) hat, von denen zwei Zirkulationsöffnungen von unter ihnen diagonaler Richtung mehrere Durchlässe in Fächergestalt haben, damit durch die Öffnungen eingebrachtes Wasser durch die Durchlässe hindurch tritt, um schnell durch jede Elektrode hindurch zu gehen; eine Abstandskontrolldichtung (30) und eine Dichtung zur Verhinderung von Lecken von Elektrolyt (31) mit mehreren horizontalen Elementen im Mittenbereich, sind vorgesehen, um einen Anodenreaktionsraum (13) und einen Kathodenreaktionsraum (23) zu bilden; und einen Anodendurchlass (12) bzw. einen Kathodendurchlass (22), die in jeder Dichtung (30, 31) ausgebildet sind und das durch den Wassereinlass (61, 62) eingebrachte Wasser dadurch einfließen lassen.
Vorrichtung zur Herstellung von sterilisierendem Wasser nach Anspruch 1, bei der eine abmessungsstabile Anode (DSA, dimension stable anode), die einen sauerstofferzeugenden Katalysator oder eine Platinbeschichtung auf einem Titanträger verwendet, als eine Anodenplatte (11) benutzt wird.
Vorrichtung zur Herstellung von sterilisierendem Wasser nach Anspruch 1, bei der die Kathodenplatte (21) zusätzlich zu dem aus rostfreiem Stahl, Nickel, Flusstahl oder Titan hergestellten Träger einen wasserstofferzeugenden Katalysator benutzt.
Vorrichtung zur Herstellung von sterilisierendem Wasser nach Anspruch 3 oder 4, bei der der wasserstoff- oder sauerstofferzeugende Katalysator Iridium oder Ruthenium ist.