EA030556B1 - Способ генерирования электролизованной воды и генератор - Google Patents
Способ генерирования электролизованной воды и генератор Download PDFInfo
- Publication number
- EA030556B1 EA030556B1 EA201591400A EA201591400A EA030556B1 EA 030556 B1 EA030556 B1 EA 030556B1 EA 201591400 A EA201591400 A EA 201591400A EA 201591400 A EA201591400 A EA 201591400A EA 030556 B1 EA030556 B1 EA 030556B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- electrolyzed water
- chamber
- anode
- chlorine
- gas
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 300
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 92
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 91
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims abstract description 91
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 91
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims abstract description 83
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 50
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 38
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 63
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 claims description 54
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 3
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 abstract 8
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 64
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 50
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 32
- QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N hypochlorous acid Chemical compound ClO QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 31
- 239000003011 anion exchange membrane Substances 0.000 description 23
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 11
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 10
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 9
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 6
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000008234 soft water Substances 0.000 description 5
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 4
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 4
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000000825 pharmaceutical preparation Substances 0.000 description 4
- 229940127557 pharmaceutical product Drugs 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 4
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 4
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 4
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 3
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 3
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- TVEXGJYMHHTVKP-UHFFFAOYSA-N 6-oxabicyclo[3.2.1]oct-3-en-7-one Chemical compound C1C2C(=O)OC1C=CC2 TVEXGJYMHHTVKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 2
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 230000000840 anti-viral effect Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 hypochlorous acid ion Chemical class 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000011076 safety test Methods 0.000 description 2
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical class [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 206010010774 Constipation Diseases 0.000 description 1
- 206010012735 Diarrhoea Diseases 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 1
- 241001263478 Norovirus Species 0.000 description 1
- 206010041925 Staphylococcal infections Diseases 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 229940069428 antacid Drugs 0.000 description 1
- 239000003159 antacid agent Substances 0.000 description 1
- 230000001458 anti-acid effect Effects 0.000 description 1
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 208000019902 chronic diarrheal disease Diseases 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 201000006549 dyspepsia Diseases 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 230000002496 gastric effect Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 210000000936 intestine Anatomy 0.000 description 1
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012567 medical material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 208000015688 methicillin-resistant staphylococcus aureus infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 230000000474 nursing effect Effects 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 235000013547 stew Nutrition 0.000 description 1
- 210000002784 stomach Anatomy 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/4618—Devices therefor; Their operating or servicing for producing "ionised" acidic or basic water
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
- A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
- A61L2/03—Electric current
- A61L2/035—Electrolysis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
- B01D61/422—Electrodialysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/24—Halogens or compounds thereof
- C25B1/26—Chlorine; Compounds thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
- C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/20—Treatment of water, waste water, or sewage by degassing, i.e. liberation of dissolved gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/46109—Electrodes
- C02F2001/46152—Electrodes characterised by the shape or form
- C02F2001/46157—Perforated or foraminous electrodes
- C02F2001/46161—Porous electrodes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/4618—Devices therefor; Their operating or servicing for producing "ionised" acidic or basic water
- C02F2001/46185—Devices therefor; Their operating or servicing for producing "ionised" acidic or basic water only anodic or acidic water, e.g. for oxidizing or sterilizing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/4618—Devices therefor; Their operating or servicing for producing "ionised" acidic or basic water
- C02F2001/4619—Devices therefor; Their operating or servicing for producing "ionised" acidic or basic water only cathodic or alkaline water, e.g. for reducing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
- C02F2201/461—Electrolysis apparatus
- C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
- C02F2201/46115—Electrolytic cell with membranes or diaphragms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
- C02F2201/461—Electrolysis apparatus
- C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
- C02F2201/4612—Controlling or monitoring
- C02F2201/46145—Fluid flow
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/03—Pressure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/06—Controlling or monitoring parameters in water treatment pH
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2301/00—General aspects of water treatment
- C02F2301/04—Flow arrangements
- C02F2301/046—Recirculation with an external loop
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/08—Corrosion inhibition
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Abstract
В изобретении представлен способ генерации электролизованной воды и генератор для получения как свободной от хлорида щелочного металла кислой электролизованной воды (19), так и свободной от хлорида щелочного металла щелочной электролизованной воды (9) путем подвергания электролизу водного раствора (7) с растворенным хлоридом щелочного металла (11). Способ генерирования электролизованной воды, содержащий этапы, на которых подают анодный электролит, содержащий водный раствор с растворенным хлоридом щелочного металла, и осуществляют его циркуляцию из резервуара (10) для хранения анодного электролита, который удерживает анодный электролит, в анодную камеру (2) двухкамерной ячейки (1), разделенной катионообменной мембраной (4) на две камеры: анодную камеру (2), вмещающую анод (5), и катодную камеру (3), вмещающую катод (6), подают свободную от хлорида щелочного металла сырую воду (7) в катодную камеру (3) и осуществляют электролиз, в результате чего в катодной камере (3) получают щелочную электролизованную воду, свободную от хлорида щелочного металла, и одновременно в анодной камере (2) получают хлорсодержащий газ, после чего этот газ отделяют (12) от и собирают из анодного электролита, дают ему вступить в контакт с предназначенной для растворения жидкостью, свободной от хлорида щелочного металла, для его растворения и получают свободную от хлорида щелочного металла кислую электролизованную воду (19).
Description
изобретение относится к способу генерирования электролизованной воды и генератору, который стабильно и с высоким выходом по току генерирует как кислую электролизованную воду, так и щелочную электролизованную воду высокого качества, свободную от хлоридов щелочных металлов с высокой коррозионной активностью, таких как соль.
Предпосылки изобретения
Недавно генератор электролизованной воды был выделен посредством различных ходов в отраслях промышленности, таких как создание Японского промышленного стандарта (JIS) на генератор электролизованной воды в качестве бытовых товаров в 2005 г.; статьи, относящиеся к полезному использованию электролизованной воды, в "Standards of School Lunch Hygiene Management" ("Стандарты Управления гигиены школьных обедов") и соответствующих руководствах Министерства образования, культуры, спорта, науки и технологии в 2009 г., а также в учебных материалах Японской ассоциации гигиены питания, связанной с Министерством здравоохранения, в 2009 г.
"Электролизованная вода" является общим термином для водного раствора, полученного посредством обработки электролизом водопроводной воды или разбавленного соляного раствора (рассола) при слабом напряжении постоянного тока, и грубо классифицируется на "кислую электролизованную воду", образующуюся на аноде, и "щелочную электролизованную воду", образующуюся на катоде.
В общем, "кислая электролизованная вода" обобщенно обозначает кислую электролизованную воду со значением рН 6,5 или ниже. Она демонстрирует сильную стерилизующую способность в значительной степени к различным патогенным бактериям или лекарственно-устойчивым бактериям (таким как МРЗС), находя многообразие областей применения, включая медицинскую помощь, лечение зубов, продовольствие или сельское хозяйство. Главным стерилизующим фактором является образующаяся при электролизе вода с гипохлористой кислотой.
Более того, "кислая электролизованная вода" классифицируется на сильнокислую электролизованную воду, малокислую электролизованную воду и слабокислую электролизованную воду. Электролизованная вода с гипохлористой кислотой в качестве положительного ингредиента (концентрация доступного хлора: 20-60 млн-1) с рН 2,7 или ниже называется сильнокислой электролизованной водой (сильнокислой водой с гипохлористой кислотой). В качестве генератора сильнокислой электролизованной воды разрешено индивидуальное применение на основании (Японского) Закона о фармацевтической продукции, а к настоящему времени такой генератор утвержден в качестве медицинского прибора (с пересмотром Закона о фармацевтической продукции, реализация продукции медицинского оборудования) с целью указанного ниже применения.
Сильнокислая электролизованная вода (доступного хлора 40 млн-1) демонстрирует антибактериальную-антивирусную активность (а также высокий эффект подавления активности норовируса), идентичную гипохлориту натрия высокой концентрации (1000 млн-1). Это обусловлено тем, что тогда как в сильнокислой электролизованной воде коэффициент существования гипохлористой кислоты (HClO) в качестве стерилизующего фактора составляет приблизительно 90%, гипохлорит натрия, который является щелочным, остается в менее чем 5%, а 95% или более существует в виде малоактивного иона гипохлористой кислоты (ClO-). Однако гипохлористая кислота легко реагирует с органическим веществом и поэтому, если органического вещества много, стерилизующая способность сильнокислой электролизованной воды заметно уменьшается. Чтобы это преодолеть, в качестве эффективного пути признан способ, в котором стерилизуемый объект сначала обрабатывают в сильнощелочной электролизованной воде, где, как было обнаружено, эффект удаления масел, жиров и белка является высоким, а затем обрабатывают в сильнокислой электролизованной воде. К настоящему времени были проведены различные испытания по безопасности, которыми подтвержден высокий уровень.
Малокислая электролизованная вода является водным раствором гипохлористой кислоты со значением рН 5-6,5 и доступным хлором в 10-30 млн-1, и ей характерно то, что вся сгенерированная вода является водой для стерилизации. Она демонстрирует антибактериальную антивирусную активность, схожую с сильнокислой электролизованной водой. Результаты испытания на безопасность те же самые.
Слабокислая электролизованная вода с диапазоном рН, занимающим промежуточное место между малокислой электролизованной водой и сильнокислой электролизованной водой, прошла рассмотрение Комиссии по безопасности пищевых продуктов. Слабокислая электролизованная вода признана имеющей активность и безопасность, идентичные сильнокислой электролизованной воде или малокислой электролизованной воде.
С другой стороны, "щелочная электролизованная вода" состоит, прежде всего, из едкой щелочи, одновременно образующейся на катодной стороне при электролизе. "Щелочная электролизованная вода" грубо классифицируется на две: сильнощелочную электролизованную воду (рН 11-11,5) и слабощелочную электролизованную воду (рН 9-10), называемую щелочной ионизированной водой, образующуюся путем подвергания электролизу водопроводной воды с использованием домашнего генератора электролизованной воды, иначе говоря - очистителя воды со щелочными ионами. Домашний генератор электролизованной воды - это название домашнего медицинского оборудования, классифицируемого как "приборный инструмент 83 генератор медицинских материалов" в Приказе о вступлении в силу Закона о
- 1 030556
фармацевтической продукции ("Pharmaceutical Affairs Act Enforcement Order"). Упомянутые ниже эффекты щелочной ионизированной воды, которая получила одобрение в качестве медицинского прибора, были подтверждены в результате строгих сравнительных клинических испытаний. Конкретнее, она эффективна при "хронической диарее, нарушении пищеварения, неправильном брожении в желудке и кишечнике, антациде и повышенной кислотности". Кроме того, эффект улучшения был признан при запоре. Она была пересмотрена теперь как имеющая "эффект улучшения желудочно-кишечного симптома" с пересмотром (2005) Закона о фармацевтической продукции.
Подвергая электролизу водный раствор, в котором растворены электролиты, содержащие хлориды щелочных металлов, такой как водный раствор хлорида натрия или водный раствор хлорида калия, в генераторе электролизованной воды, на аноде получают кислую электролизованную воду, содержащую воду с гипохлористой кислотой, а на катоде получают щелочную электролизованную воду, содержащую едкую щелочь. Электролитическая система для выполнения электролиза, применяющая водный раствор хлорида натрия и водный раствор хлорида калия в качестве электролита, дает на анодной стороне кислую электролизованную воду, включающую воду с гипохлористой кислотой, оказывающую эффект стерилизации на бактерии, включая кишечную палочку, тогда как на катодной стороне образуется щелочная электролизованная вода, включающая едкую щелочь, имеющую сильное моющее действие, такое как обезжиривание и удаление белка, которая широко используется в областях пищевой промышленности, сельского хозяйства и медицинского сестринского ухода.
В случае такой электролитической системы для генерирования кислой электролизованной воды, включающей воду с гипохлористой кислотой, и щелочной электролизованной воды, включающей едкую щелочь, известны способы, использующие двухкамерную ячейку и трехкамерную ячейку.
В настоящем изобретении вода с гипохлористой кислотой, образующаяся на аноде при электролизе, или кислая электролизованная вода, включающая воду с гипохлористой кислотой, которая образуется путем растворения газообразного хлора, образующегося на анода в предназначенной для растворения воде после отделения и извлечения, называется просто "кислой электролизованной водой", тогда как щелочная электролизованная вода, включающая едкую щелочь, называется просто "щелочной электролизованной водой".
В качестве способа, применяющего двухкамерную ячейку, патентный документ 1 описывает примеры. Двухкамерная ячейка имеет анод и катод, разделенные диафрагмой, в которой водный раствор хлорида натрия подается в анодную камеру, а сырая вода, такая как водопроводная вода, или водный раствор хлорида натрия подается в катодную камеру для операции электролиза.
Указано, что в кислой электролизованной воде, получаемой таким образом, остается относительно высокой концентрация нереагирующего хлорида натрия, и что такой хлорид натрия может выпадать в осадок после эксплуатации или будут возникать проблемы, включающие коррозию металлов трубопровода. В такой системе генерирования электролизованной воды двухкамерным способом в анодную камеру подают рассол для увеличения эффективности электролиза.
По этой причине генерирующаяся в анодной камере кислая электролизованная вода, которая содержит не только гипохлористую кислоту, но и компонент хлорида натрия, будет служить причиной таких явлений, как испарение газообразного хлора путем движения равновесия. Поскольку гипохлористая кислота будет испаряться за короткое время, кислой электролизованной воде становится трудно обеспечить необходимую стерилизующую способность на длительное время, что приводит к ограниченному применению. Кроме того, коррозия периферийного прибора этим хлоридом натрия становится серьезной помехой расширению рынка.
В то же время трехкамерная ячейка, которая имеет конфигурацию, состоящую из анодной камеры, отделенной анионообменной мембраной, катодной камеры, отделенной катионообменной мембраной, и промежуточной камеры, отделенной двумя мембранами, может минимизировать подмешивание солевого компонента исходного материала (сырья) в образовавшиеся кислую электролизованную воду и щелочную электролизованную воду при подаче сырья-рассола в промежуточную камеру. Таким образом, трехкамерная ячейка может решить встречавшиеся до настоящего времени проблемы, включая высокую коррозионную активность и непригодность для сельскохозяйственных полей, и многие компании участвуют в разработке соответствующих приборов, и подано много патентных заявок.
Показательная патентная литература включает патентный документ 2 и патентный документ 3. Этот способ использует трехкамерную ячейку, содержащую анодную камеру, промежуточную камеру и катодную камеру, разделенные двумя листами диафрагмы, обладающей ионообменной способностью. Электролиз проводят таким образом, что водный раствор хлорида натрия подается в промежуточную камеру, а сырая вода, свободная от хлорида щелочного металла, подается в анодную камеру и катодную камеру с получением кислой электролизованной воды на аноде и щелочной электролизованной воды на катоде соответственно. В этом способе в качестве диафрагмы для разделения анодной камеры и промежуточной камеры применяется анионообменная мембрана, а в качестве диафрагмы для разделения катодной камеры и промежуточной камеры применяется катионообменная мембрана. Теоретически, только хлорид-ион, который необходим в составе кислой электролизованной воды, мигрирует из промежуточной камеры в анодную камеру, и только ион натрия, который необходим в составе щелочной электроли- 2 030556
зованной воды, мигрирует из промежуточной камеры в катодную камеру. Поэтому предполагается, что по сравнению с двухкамерной ячейкой данный способ является выгодным при получении электролизованной воды с меньшим остаточным хлоридом натрия, что смягчает проблемы осаждения солей после использования или коррозии металла под действием соли.
Как отмечено выше, трехкамерная ячейка применяет два вида ионообменной мембраны: анионообменную мембрану и катионообменную мембрану для получения кислой электролизованной воды и щелочной электролизованной воды. При сравнении имеющихся в продаже анионообменной мембраны и катионообменной мембраны обнаружено, что возникают следующие проблемы, поскольку анионная электропроводность и ионная селективность анионообменной мембраны хуже.
Например, при проведении электролиза в трехкамерной ячейке таким образом, что водный раствор хлорида натрия подается в промежуточную камеру, а сырая вода, которая не включает хлорида щелочного металла, такого как соль, подается в анодную камеру и катодную камеру, хлорид-ионы мигрируют из промежуточной камеры в анодную камеру через анионообменную мембрану, и в то же время ионы натрия мигрируют в катодную камеру через катионообменную мембрану. При этом на аноде протекает реакция образования хлора, как показано уравнением (1), и образовавшийся хлор немедленно реагирует с водой, как в уравнении (2), с получением кислой электролизованной воды. Однако, когда подача хлорид-ионов недостаточна, конкурирующим образом протекает образование кислорода путем электролиза воды, как показано в уравнении (3). С другой стороны, на катоде протекает образование водорода путем электролиза воды, как в уравнении (4), и образовавшимися гидроксил-ионами и ионами натрия, доставленными из промежуточной камеры, составляется вода с гидроксидом натрия (щелочная электролизованная вода).
2СЮ -У С12 + 2е_ (1)
С12 + Н2О -У НС1О + НС1 (2)
2Н2О -У О2 + 4Н+ 4е_ (3)
2Н2О + 2d -У Н2 + 2ОЮ (4)
Скорость миграции ионов натрия, пронизывающих коммерческую катионообменную мембрану, достаточно быстрая, и даже если плотность тока во время электролиза меняется, например, от низкого уровня в 3 А/дм2 до высокого уровня в 20 А/дм2, 90% или более подведенного электрического тока используется на получение щелочной электролизованной воды. Вместе с тем скорость миграции хлоридионов, пронизывающих коммерческую анионообменную мембрану, не так высока. Например, электрический ток, использующийся на получение кислой электролизованной воды (выход по току), составляет примерно 80% даже при электролизе с низкой плотностью тока и уменьшается примерно до 40% при высокой плотности тока. Таким образом, эффективность использования энергии на получение воды с гипохлористой кислотой на аноде не высока, вызывая ту проблему, что чем выше плотность тока, тем ниже эффективность использования энергии.
Более того, например, когда электролиз продолжают с помощью трехкамерной ячейки при циркуляции и подаче водного раствора хлорида натрия в промежуточную камеру, рН циркулирующего водного раствора хлорида натрия падает (кислота) со временем, и в то же время выделяется газообразный хлор, который вреден для человеческого организма, поскольку доступный хлорный компонент накапливается в водном растворе хлорида натрия, вызывая проблему безопасности из-за утечки за пределы электролитической системы. Причина генерирования газообразного хлора не ясна. Г ипохлористая кислота и соляная кислота получаются по уравнению (2) последовательно уравнению (1), а ион водорода получается путем побочной реакции, уравнение (3). Коммерческой анионообменной мембраны, применяющейся для разделения анодной камеры и промежуточной камеры, недостаточно для ионной селективности, и ожидается, что гипохлористая кислота или ион водорода будут перемещаться из анодной камеры в промежуточную камеру через анионообменную мембрану.
Причиной, по которой ионная селективность коммерческой анионообменной мембраны предполагается недостаточной, является тот факт, что даже кислая электролизованная вода, полученная в трехкамерной ячейке, смешивается с хлоридом натрия низкой концентрации. Анионообменная мембрана теоретически не пропускает иона натрия, который является катионом, но в воде с гипохлористой кислотой, приготовленной с использованием коммерческой анионообменной мембраны, увеличение концентрации иона натрия несомненно признается по сравнению с сырой водой. С другой стороны, коммерческая катионообменная мембрана обладает достаточной ионной селективностью, и в щелочной электролизованной воде, образовавшейся на катоде, увеличение концентрации хлорид-иона немного допускается по сравнению с сырой водой.
В дополнение к вышеупомянутым сложностям при коммерческой анионообменной мембране существует другая проблема, заключающаяся в том, что, поскольку ухудшение ускоряется окислительными агентами, такими как гипохлористая кислота, ионная селективность и анионная электропроводность уменьшаются все более и более при продолжении электролиза. Патентный документ 4 и патентный документ 5 предлагают в качестве способа сдерживания ухудшения анионообменной мембраны, что кон- 3 030556
такту окислителей, таких как образовавшаяся на аноде гипохлористая кислота, и анионообменной мембраны физически препятствуют путем расположения пористого нетканого полотна или тела пористой структуры между анодом и анионообменной мембраной. Однако контакт окислителя и анионообменной мембраны не может быть предотвращен полностью этими способами, а напряжение на ячейке увеличивается из-за вставки изолирующего материала между анодом и катодом, приводящей к другой проблеме увеличению потребления электроэнергии.
Таким образом, коэффициент полезного использования электроэнергии (выход по току) в производстве кислой электролизованной воды генератором электролизованной воды, применяющим традиционную трехкамерную ячейку, является низким, главным образом из-за применяющейся анионообменной мембраны, а с полученной кислой электролизованной водой неизбежно смешивается небольшое количество электролита. Кроме того, существовала проблема, заключающаяся в том, что анионообменная мембрана ухудшалась с течением времени операции электролиза сгенерированной на аноде гипохлористой кислотой. Ни способа, ни устройства для решения всех этих проблем предложено до настоящего времени не было.
Родственная техническая литература.
Патентная литература.
Патентный документ 1: публикация Японской нерассмотренной патентной заявки Hei07-214063.
Патентный документ 2: публикация Японской нерассмотренной патентной заявки 2000-212787.
Патентный документ 3: публикация Японской нерассмотренной патентной заявки 2009-072755.
Патентный документ 4: публикация Японской нерассмотренной патентной заявки 2006-322053.
Патентный документ 5: публикация Японской нерассмотренной патентной заявки 2012-110809. Сущность изобретения
Техническая задача.
Настоящее изобретение направлено на предоставление способа генерирования электролизованной воды и генератора, которые позволяют преодолеть недостатки и проблемы способа генерирования электролизованной воды и генератора, применяющих традиционные двухкамерную ячейку и трехкамерную ячейку, как упомянуто выше, позволяют производить высококачественную электролизованную воду, включая как кислую электролизованную воду, так и щелочную электролизованную воду, свободную от высококоррозионного хлорида щелочного металла, такого как соль, с высоким выходом по току, позволяют управлять рН кислой электролизованной воды и позволяют стабильно работать в течение длительного времени с высокой надежностью.
Решение задачи.
В качестве первого пути решения вышеупомянутых проблем настоящее изобретение предоставляет способ генерирования электролизованной воды, содержащий этапы, на которых
подают анодный электролит, содержащий водный раствор с растворенным хлоридом щелочного металла, и осуществляют его циркуляцию из резервуара для хранения анодного электролита, который удерживает анодный электролит, в анодную камеру двухкамерной ячейки, разделенной катионообменной мембраной на две камеры: анодную камеру, вмещающую анод, и катодную камеру, вмещающую катод,
подают сырую воду, свободную от хлорида щелочного металла, в катодную камеру и осуществляют электролиз, в результате чего
в катодной камере получают щелочную электролизованную воду, свободную от хлорида щелочного металла, и одновременно
в анодной камере получают хлорсодержащий газ,
после того как этот газ отделяют от и собирают из анодного электролита, дают ему вступить в контакт с предназначенной для растворения жидкостью, свободной от хлорида щелочного металла, для его растворения, и
получают кислую электролизованную воду, свободную от хлорида щелочного металла.
В качестве второго пути решения вышеупомянутых проблем настоящее изобретение предоставляет способ генерирования электролизованной воды, в котором, когда газ, отделенный от и собранный из анодного электролита, приводят в контакт с предназначенной для растворения жидкостью для его растворения, электролитически полученную щелочную электролизованную воду добавляют к предназначенной для растворения жидкости с регулируемым расходом для управления рН кислой электролизованной воды, свободной от хлорида щелочного металла.
В качестве третьего пути решения вышеупомянутых проблем настоящее изобретение предоставляет способ генерирования электролизованной воды, в котором, после того как хлорсодержащий газ, выделенный из резервуара для хранения анодного электролита, собирают и смешивают с хлорсодержащим газом, выделенным в анодной камере, смешанный хлорсодержащий газ приводят в контакт с предназначенной для растворения жидкостью для его растворения с получением кислой электролизованной воды, свободной от хлорида щелочного металла.
В качестве четвертого пути решения вышеупомянутых проблем настоящее изобретение предоставляет способ генерирования электролизованной воды, в которой применяют двухкамерную ячейку, со- 4 030556
держащая катод, который является пористым телом, и катионообменную мембрану, плотно прилегающую к пористому катоду, и катионообменную мембрану прижимают к пористому катоду путем создания большего противодавления анодной камеры, чем таковое катодной камеры.
В качестве пятого пути решения вышеупомянутых проблем настоящее изобретение предоставляет способ генерирования электролизованной воды, в котором электролиз осуществляют с применением анодного электролита, в котором хлорид щелочного металла растворен на уровне 10 мас.% или более.
В качестве шестого пути решения вышеупомянутых проблем настоящее изобретение предоставляет способ генерирования электролизованной воды, в котором время растворения и контакта электролитически сгенерированного хлорсодержащего газа с предназначенной для растворения жидкостью составляет 0,05 с или более на 1 мл газа.
В качестве седьмого пути решения вышеупомянутых проблем настоящее изобретение предоставляет генератор электролизованной воды для получения одновременно кислой электролизованной воды, свободной от хлорида щелочного металла, и щелочной электролизованной воды, свободной от хлорида щелочного металла, с помощью двухкамерной ячейки, включающий в себя
двухкамерную ячейку, разделенную катионообменной мембраной на две камеры: анодную камеру, вмещающую анод, и катодную камеру, вмещающую катод,
резервуар для хранения анодного электролита для удерживания анодного электролита, содержащего водный раствор, в котором растворен хлорид щелочного металла,
циркулятор, осуществляющий циркуляцию анодного электролита в резервуаре для хранения анодного электролита к анодной камере,
трубку выпуска анодного электролита для выпускания хлорсодержащего газа, выделенного в анодной камере, и анодного электролита с растворенным в нем газом - из анодной камеры,
газожидкостный разделитель, который разделяет хлорсодержащий газ из трубки выпуска анодного электролита и анодный электролит с растворенным газом,
устройство растворения газообразного хлора для получения кислой электролизованной воды, свободной от хлорида щелочного металла, путем приведения газа, после того как он отделен от и собран из анодного электролита в газожидкостном разделителе, в контакт с предназначенной для растворения жидкостью, свободной от хлорида щелочного металла,
трубку впуска предназначенной для растворения жидкости для подачи предназначенной для растворения жидкости в устройство растворения газообразного хлора,
трубку впуска сырой воды для подачи сырой воды, свободной от хлорида щелочного металла, в катодную камеру и
трубку выпуска щелочной электролизованной воды для выпускания щелочной электролизованной воды, сгенерированной в катодной камере, из катодной камеры.
В качестве восьмого пути решения вышеупомянутых проблем настоящее изобретение предоставляет генератор электролизованной воды, в котором рН кислой электролизованной воды, свободной от хлорида щелочного металла, регулируется путем добавления электролитически полученной щелочной электролизованной воды с контролируемым расходом в устройство растворения газообразного хлора, где кислая электролизованная вода, свободная от хлорида щелочного металла, получается с газом, отделенным от и собранным из анодного электролита в газожидкостном разделителе, который приводится в контакт с предназначенной для растворения жидкостью для его растворения.
В качестве девятого пути решения вышеупомянутых проблем настоящее изобретение предоставляет генератор электролизованной воды, в котором кислая электролизованная вода, свободная от хлорида щелочного металла, получается путем сбора хлорсодержащего газа, выделенного в резервуаре для хранения анодного электролита, смешивания его с хлорсодержащим газом, выделенным в анодной камере, и приведения их в контакт с предназначенной для растворения жидкостью для их растворения.
В качестве десятого пути решения вышеупомянутых проблем настоящее изобретение предоставляет генератор электролизованной воды, в котором часть сырой воды во впускной трубке для подачи сырой воды, свободной от хлорида щелочного металла, в катодную камеру ответвляется и соединяется с впускной трубкой для подачи предназначенной для растворения жидкости в устройство растворения газообразного хлора, и ответвленная сырая вода используется в качестве предназначенной для растворения жидкости.
В качестве одиннадцатого пути решения вышеупомянутых проблем настоящее изобретение предоставляет генератор электролизованной воды, в котором применяется двухкамерная ячейка, содержащая катод, который является пористым телом, и катионообменную мембрану, плотно прилегающую к пористому катоду, и катионообменная мембрана прижимается к пористому катоду путем создания большего противодавления анодной камеры, чем таковое катодной камеры.
Выгодные эффекты изобретения.
Согласно способу генерирования электролизованной воды и генератору, которые предлагает настоящее изобретение, электролиз выполняют с сырой водой, свободной от хлорида щелочного металла, подаваемой в катодную камеру двухкамерной ячейки, разделенной катионообменной мембраной. В таком случае на катодной стороне может быть получена щелочная электролизованная вода, почти свобод- 5 030556
ная от хлорида щелочного металла, с высоким выходом по току. В то же время на анодной стороне осуществляют циркуляцию анодного электролита, содержащего водный раствор с растворенным хлоридом щелочного металла, из резервуара для хранения анодного электролита, который удерживает анодный электролит, получая хлорсодержащий газ высокой концентрации с высоким выходом по току. Хлорсодержащий газ высокой концентрации собирается в газожидкостном разделителе, отделяется от анодного электролита, содержащего водный раствор с растворенным хлоридом щелочного металла, и приводится в контакт с предназначенной для растворения жидкостью, которая не растворяет хлорид щелочного металла, для растворения в устройстве растворения газообразного хлора. Таким способом, может быть эффективно получена кислая электролизованная вода, практически свободная от хлорида щелочного металла. Кроме того, настоящее изобретение может улучшить долговечность, поскольку используется двухкамерная ячейка, содержащая анод, катод и только катионообменную мембрану с высокой долговечностью, без использования анионообменной мембраны со многими проблемами, включая долговечность.
Более того, настоящее изобретение позволяет получать любую произвольно желательную силу (крепость) сильнокислой электролизованной воды, слабокислой электролизованной воды или малокислой электролизованной воды путем регулирования значения рН кислой электролизованной воды, свободной от хлорида щелочного металла, путем добавления электролитически полученной щелочной электролизованной воды под контролем расхода, когда газ, отделенный от и собранный из анодного электролита, приводится в контакт с предназначенной для растворения жидкостью для его растворения.
Более того, при выделении хлора из анодного электролита, удерживаемого в резервуаре для хранения анодного электролита, и постепенном проникновении в резервуар для хранения анодного электролита, если электролиз продолжается, настоящее изобретение может предотвратить утечку хлора и способствовать эффективному использованию газообразного хлора, позволяя хлорсодержащему газу в резервуаре для хранения анодного электролита соединиться с хлорсодержащим газом, который выделился на аноде, и посылать его в устройство растворения газообразного хлора.
Более того, в электролитической ячейке по настоящему изобретению применяемый катод является пористым телом и расположен в тесном контакте с катионообменной мембраной. Анодная камера выполнена имеющей более высокое противодавление, чем катодная камера, так что катионообменная мембрана прижата к пористому катоду, что позволяет поддерживать низкое напряжение на ячейке и заметно снижать энергопотребление за счет синергетического эффекта с повышенным выходом по току, по сравнению с традиционной трехкамерной ячейкой.
Более того, согласно настоящему изобретению генерированию хлора по уравнению (1) эффективно способствует электролиз, использующий анодный электролит с хлоридом щелочного металла, растворенным на уровне 10 мас.% или более. Сгенерированный хлор сначала реагирует с анодным электролитом, как показано в уравнении (2), и накапливается в виде гипохлористой кислоты и соляной кислоты. Когда хлор, растворенный в анодном электролите, достигает насыщения, хлор проявляется в виде газа.
Более того, согласно настоящему изобретению может быть предотвращено высвобождение хлора за пределы предложенного генератора путем доведения времени растворения и контакта хлорсодержащего газа и предназначенной для растворения жидкости до 0,05 с или более на 1 мл газа.
Более того, в соответствии с настоящим изобретением часть сырой воды в трубке впуска сырой воды для подачи сырой воды, свободной от хлорида щелочного металла, в катодную камеру может быть ответвлена и соединена с трубкой впуска предназначенной для растворения жидкости для подачи предназначенной для растворения жидкости в устройство растворения газообразного хлора. Таким образом, ответвленная сырая вода может быть использована в качестве предназначенной для растворения жидкости, приводя к эффективному использованию аппаратуры. Однако, поскольку назначение сырой воды отличается от предназначенной для растворения жидкости, необходимо отметить, что в некоторых случаях может быть лучше использовать отдельный водный раствор.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - блок-схема, показывающая пример генератора электролизованной воды по настоящему изобретению.
Фиг. 2 - блок-схема, показывающая пример традиционного генератора электролизованной воды. Описание варианта осуществления
Ниже описывается вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фигуры.
Фиг. 1 демонстрирует пример генератора электролизованной воды по настоящему изобретению, содержащего двухкамерную ячейку 1, анодную камеру 2, катодную камеру 3, катионообменную мембрану 4, анод 5, катод 6, трубку 7 впуска сырой воды, резервуар 8 для хранения щелочной электролизованной воды, трубку 9 выпуска щелочной электролизованной воды, резервуар 10 для хранения анодного электролита, циркулятор 11, газожидкостный разделитель 12, трубку 13 для анодного газа, трубку 14 для газообразного хлора, трубку 15 впуска предназначенной для растворения жидкости, насос 16 щелочной электролизованной воды, клапан 17 регулировки потока, устройство 18 растворения газообразного хлора, трубку 19 выпуска кислой электролизованной воды и трубку 20 выпуска анодного электролита.
В настоящем изобретении анодный электролит, содержащий водный раствор, в котором растворен
- 6 030556
хлорид щелочного металла, такой как соль, подают в анодную камеру 2 двухкамерной ячейки 1, разделенной катионообменной мембраной 4 на две камеры: анодную камеру 2, вмещающую анод 5, и катодную камеру 3, вмещающую катод 6, из резервуара 10 для хранения анодного электролита, в котором хранится анодный электролит, с помощью циркулятора 11, а выполняют электролиз в то время, как сырую воду, свободную от хлорида щелочного металла, такого как соль, подают из трубки 7 впуска сырой воды в катодную камеру 3. При операции электролиза в катодной камере 3 получается щелочная электролизованная вода, свободная от хлорида щелочного металла. Полученная щелочная электролизованная вода выпускается из трубки 9 выпуска щелочной электролизованной воды через резервуар 8 для хранения щелочной электролизованной воды.
Хлорсодержащий газ генерируется в анодной камере 2 и отделяется от анодного электролита в газожидкостном разделителе 12, и собранный таким образом газ направляется в устройство 18 растворения газообразного хлора через трубку 13 для анодного газа. Предназначенная для растворения жидкость, свободная от хлорида щелочного металла, такого как соль, подается в устройство 18 растворения газообразного хлора из трубки 15 впуска предназначенной для растворения жидкости, и в устройстве 18 растворения газообразного хлора генерируется кислая электролизованная вода, свободная от хлорида щелочного металла, такого как соль. Сгенерированная кислая электролизованная вода выпускается через трубку 19 выпуска кислой электролизованной воды.
С другой стороны, анодный электролит, отделенный газожидкостным разделителем 12, циркулируется в резервуар 10 для хранения анодного электролита.
Хлорид щелочного металла, содержащийся в анодном электролите в резервуаре 10 для хранения анодного электролита, частично разлагается с выделением газообразного хлора. Для того чтобы исключить негативный эффект утечки газа, происходящей из-за газообразного хлора, и использовать его эффективно, газообразный хлор, выделенный в резервуаре 10 для хранения анодного электролита, направляется в устройство 18 растворения газообразного хлора через трубку 14 для газообразного хлора, чтобы использоваться при получении кислой электролизованной воды.
Часть сырой воды может быть использована в качестве предназначенной для растворения жидкости, подаваемой в устройство 18 растворения газообразного хлора через трубку (не показана), ответвленную от трубки 7 впуска сырой воды.
Щелочная электролизованная вода, полученная электролитически в катодной камере 3, может быть добавлена к предназначенной для растворения жидкости в устройстве 18 растворения газообразного хлора при контроле расхода клапаном 17 регулировки потока через резервуар 8 для хранения щелочной электролизованной воды насосом 16 щелочной электролизованной воды. Таким образом, может управлять значением рН кислой электролизованной воды, полученной в устройстве 18 растворения газообразного хлора, до желаемого значения.
В качестве примера хлорида щелочного металла, используемого для анодного электролита, приводятся LiCl, NaCl и KCl, среди которых могут быть предпочтительно использованы NaCl и KCl. В качестве сырой воды пригодны вода из скважины и вода из городского водопровода. Более предпочтительно пригодной являются мягкая вода, приготовленная путем удаления иона Са и иона Mg, содержащихся в воде из скважины и воде из городского водопровода, ионнообменная вода, приготовленная дальнейшим удалением других катиона и аниона, и чистая вода, подготовленная удалением даже органического компонента.
При проведении электролиза в то время, как в анодную камеру 2 подается анодный электролит, содержащий один или более видов этих хлоридов щелочного металла, на аноде 5 конкурентно протекают реакция образования хлора, показанная в уравнении (1), и реакция образования кислорода в уравнении (3). Настоящее изобретение позволяет эффективно протекать образованию хлора по уравнению (1) путем управления концентрацией хлорида щелочного металла в подаваемом в анодную камеру 2 водном растворе на уровне 10 мас.% или более. Выделенный хлор сначала реагирует с анодным электролитом, как показано в уравнении (2), и накапливается в виде гипохлористой кислоты и соляной кислоты, а когда растворенное количество хлора в анодном электролите достигает насыщения, хлор выделяется в виде газа. Для того чтобы эффективно генерировать газообразный хлор, эффективно либо давать анодному электролиту циркулировать до тех пор, пока растворенное количество хлора не достигнет насыщения, либо понижать концентрацию насыщения растворения хлора путем понижения значения рН с помощью HCl, добавленной к анодному электролиту.
При проведении электролиза в то время, как приведенная выше в качестве примера сырая вода подается в катодную камеру 3, возникает гидроксил-ион из-за показанной в уравнении (4) электролитической реакции воды на катоде 6, и получается щелочная электролизованная вода, в которой противоионом является катион из анодной камеры 2, проникший через катионообменную мембрану 4, и она выпускается из трубки 9 выпуска щелочной электролизованной воды через резервуар 8 для хранения щелочной электролизованной воды. рН щелочной электролизованной воды составляет 8 или более, хотя он варьируется с расходом сырой воды или плотностью тока во время электролиза. Когда в сырой воде содержатся ингредиенты жесткости, такие как ион Са и ион Mg, на поверхности катода 6, внутри катодной камеры 3 и внутренности трубки 9 выпуска щелочной электролизованной воды развивается образование
- 7 030556
твердых отложений (накипи). Такие проблемы легко возникают при длительном времени электролиза, так что реакция на катоде ингибируется или что объем потока щелочной электролизованной воды уменьшается. Для подавления такой неисправности особенно предпочтительно использование мягкой воды, ионообменной воды или чистой воды в качестве сырой воды, подаваемой в катодную камеру 3.
Поскольку в катодную камеру 3 подается сырая вода с низкой электропроводностью, напряжение на ячейке во время электролиза становится заметно выше, если между катионообменной мембраной 4 и катодом 6 существует полость, что приводит к проблеме увеличения потребляемой мощности. В таком случае, чтобы справиться с этим, катод 6 делают из пористых материалов, таких как сетка, перфорированная пластина и вспененное тело, и располагают плотно прилегающим к катионообменной мембране 4, а противодавление анодной камеры 2 делают большим, чем таковое катодной камеры 3, так что электролитическое напряжение во время электролиза поддерживается низким за счет конфигурации, при которой катионообменная мембрана 4 прижата к пористому катоду 6. Для анодной камеры 2 увеличение напряжения на ячейке во время электролиза мало, даже если между катионообменной мембраной 4 и анодом 5 существует полость, поскольку подается анодный электролит высокой электропроводности. Таким образом, не всегда необходимо, чтобы катионообменная мембрана 4 была плотно прилегающей к аноду
5. Укажем в качестве примера метода сохранения противодавления анодной камеры 2 более высоким, чем таковое катодной камеры 3, что высота газожидкостного разделителя 12, расположенного над анодной камерой 2, поддерживается большей, чем высота резервуара 8 для хранения щелочной электролизованной воды и трубки 9 выпуска щелочной электролизованной воды, расположенной ниже по течению от катодной камеры 3.
Хлорсодержащий газ, выделенный на аноде 5, подается в газожидкостный разделитель 12 вместе с анодным электролитом, и только собранный газ перемещается к трубке 13 для анодного газа, а анодный электролит возвращается в резервуар 10 для хранения анодного электролита. Как упоминалось выше, хлор растворяется в анодном электролите почти до концентрации насыщения. При продолжении электролиза хлор выделяется из анодного электролита, накопленного в резервуаре 10 для хранения анодного электролита, и постепенно этот резервуар становится полным хлором, и в конечном итоге возникает проблема безопасности утечки хлора за пределы резервуара. Такая проблема утечки хлора может быть предотвращена таким способом, что хлорсодержащий газ в резервуаре 10 для хранения анодного электролита вовлекают в трубку 14 для газообразного хлора и дают ему соединиться с содержащим хлор газом, выделенным на аноде 5 и перенесенным в трубку 13 для анодного газа.
Хлор в газе вступает в контакт с предназначенной для растворения жидкостью в устройстве 18 растворения газообразного хлора и растворяется с образованием кислой электролизованной воды по реакции, показанной в уравнении (2) . В то же время, когда все количество хлора, подаваемого в устройство 18 растворения газообразного хлора, не контактирует с предназначенной для растворения жидкостью и не растворяется, нерастворенный хлор высвобождается за пределы системы, вызывая проблему с безопасностью. Чтобы предотвратить возникновение этой проблемы, необходимо подавать предназначенную для растворения жидкость в количестве, достаточном для растворения хлора, поданного в устройство 18 растворения газообразного хлора. Кроме того, предпочтительно, чтобы устройство 18 растворения газообразного хлора имело средства для содействия контакту и растворению хлора, такие как разбрызгиватель, газорассеиватель, внешняя мешалка, статическая мешалка и скруббер. Более того, высвобождение хлора за пределы системы может быть предотвращено путем управления временем контакта для растворения выделившегося при электролизе хлорсодержащего газа с предназначенной для растворения жидкостью на уровне 0,05 с или более на 1 мл газа.
В предложенном генераторе предназначенная для растворения жидкость, используемая для производства кислой электролизованной воды, может быть или не быть такой же, как и сырая вода, используемая для производства щелочной электролизованной воды. В реакции воды и хлора, показанной в уравнении (2), в качестве побочного продукта помимо гипохлористой кислоты получается соляная кислота, и поэтому кислая электролизованная вода, создаваемая предложенным генератором, имеет тенденцию становиться кислой. Как упоминалось выше, в качестве подаваемой в катодную камеру 23 сырой воды использование мягкой воды, ионообменной воды или чистой воды является предпочтительным для контроля образования отложений из иона Са и иона Mg. В то же время в качестве предназначенной для растворения жидкости, используемой для производства воды с гипохлористой кислотой, могут быть без проблем использованы воды, содержащие ион Са и ион Mg, такие как вода из скважины или вода из городского водопровода.
В предложенном генераторе концентрацию гипохлористой кислоты в кислой электролизованной воде можно регулировать объемом подачи предназначенной для растворения жидкости и объемом подачи хлорсодержащего газа, выделенного с анода 5. Однако значение рН понижается вместе с концентрацией гипохлористой кислоты, потому что соляная кислота является побочным продуктом, как показано в уравнении (2). Как уже упоминалось выше, вода с гипохлористой кислотой в кислой электролизованной воде имеет сильную окислительную способность и используется по назначению стерилизации кишечной палочки и бактерий. Стерилизующая способность, однако, варьируется со значением рН и известно, что при рН около 6 является сильной. В области низких рН гипохлористая кислота устанавливает равновесие
- 8 030556
с хлором, создавая риск того, что газообразный хлор будет высвобождаться из воды с гипохлористой кислотой в кислой электролизованной воде. Таким образом, полученная в предложенном генераторе щелочная электролизованная вода удерживается сразу в резервуаре 8 для хранения щелочной электролизованной воды, как показано на фиг. 1, а значение рН сгенерированной кислой электролизованной воды можно регулировать путем смешивания подходящего количества щелочной электролизованной воды с предназначенной для растворения жидкостью с использованием насоса 16 щелочной электролизованной воды и клапана 17 регулировки потока.
Примеры
Ниже объясняются примеры получения воды с гипохлористой кислотой и щелочной электролизованной воды с использованием генератора электролизованной воды по настоящему изобретению, однако настоящее изобретение не ограничивается этими вариантами осуществления.
Контрольный пример 1.
В электролитической системе, как показано на фиг. 1, двухкамерная ячейка 1 содержала электроды (JL-510 производства Permelec Electrode Ltd.) - анод 5 и катод 6, полученный таким образом, что платиновый катализатор был нанесен на сетчатую титановую подложку методом термического разложения с площадью проекции 60 см2, и катионообменную мембрану 4 (Nafion (зарегистрированный товарный знак) N-115 производства Du Pont), которая разделяла анодную камеру 2 и катодную камеру 3. Катионообменная мембрана 4 была расположена так, что соответствующий электрод приходил в контакт с мембраной на каждой стороне. Газожидкостный разделитель 12 был помещен на 5 см выше анодной камеры 2 и регулировался так, что к анодной камере 2 было приложено противодавление в 50 мм водяного столба (мм H2O), а трубка 9 выпуска щелочной электролизованной воды также была помещена на 5 см выше катодной камеры 3 и регулировалась так, что к катодной камере 3 было приложено противодавление в 50 мм H2O.
В контрольном примере 1 трубка 14 для газообразного хлора выше резервуара 10 для хранения анодного электролита на фиг. 1 не была установлена, а трубка 13 для анодного газа была непосредственно соединена с устройством 18 растворения газообразного хлора. В устройстве 18 растворения газообразного хлора предназначенную для растворения жидкость из трубки 15 впуска, предназначенной для растворения жидкости, и щелочную электролизованную воду из резервуара 8 для хранения щелочной электролизованной воды смешивали и распыляли из верхней части устройства 18 растворения газообразного хлора.
Анодный электролит, который был водным раствором хлорида натрия примерно 8 мас.%, циркулировали между резервуаром 10 для хранения анодного электролита и анодной камерой 2 циркулятором 11. Подавая мягкую воду в качестве сырой воды в катодную камеру 3 с расходом 1 л/мин, электролиз проводили с использованием подводимого к аноду 5 и катоду 6 электрического тока в 6 А. К устройству 18 растворения газообразного хлора подавали водопроводную воду с расходом 1 л/мин в качестве предназначенной для растворения жидкости, которую приводили в контакт с хлорсодержащим газом, подаваемым через трубку 13 для анодного газа, для растворения с получением кислой электролизованной воды. Вместимость устройства 18 растворения газообразного хлора была спроектирована таким образом, что время растворения и контакта предназначенной для растворения жидкости и хлорсодержащего газа контролировали на уровне одной секунды.
Через один час после начала электролиза измеренное на ячейке напряжение составляло 28 В, концентрация доступного хлора в воде с гипохлористой кислотой, отобранной из трубки 19 выпуска кислой электролизованной воды, составляла 108 мг/л в виде хлора, а рН составлял 2,7, и приращение плотности хлорида натрия составляло 4 мг/л. Значение рН щелочной электролизованной воды, отобранной из трубки 9 выпуска щелочной электролизованной воды, составило 11,6, а приращение плотности хлорида натрия составило 1 мг/л. Вокруг выхода трубки 19 выпуска кислой электролизованной воды и резервуара 10 для хранения анодного электролита запах хлора ощущался совсем немного, но не на проблематичном уровне. Количество генерирования хлора, которое было рассчитано из количества подведенного электричества, составило примерно 40 нмл/мин, а время растворения и контакта предназначенной для растворения жидкости с хлорсодержащим газом в устройстве 18 растворения газообразного хлора было оценено как 0,025 с на 1 мл газа.
Контрольный пример 2.
В тех же условиях, что и в контрольном примере 1, проводили электролиз с использованием электролитической системы, упомянутой в контрольном примере 1, добавляя произвольное количество щелочной электролизованной воды, образованной путем электролиза, к предназначенной для растворения жидкости, подаваемой в устройство 18 растворения газообразного хлора. Через один час после начала электролиза измеренное на ячейке напряжение составило 28 В, а когда изменяли добавленное к предназначенной для растворения жидкости количество щелочной электролизованной воды, количество сгенерированной кислой электролизованной воды, концентрация доступного хлора и значение рН, количество сгенерированной щелочной электролизованной воды и значение рН были такими, как в таблице. Регулировка значения рН была возможной за счет управления добавлением щелочной электролизованной воды к предназначенной для растворения жидкости.
- 9 030556
| Количество предназначенной для растворения жидкости (л/мин) | Добавленное количество щелочной электро лизованной воды (л/мин) | Кислая элекгролизованная вода | Щелочная элекгролизованная вода | |||
| Сгенерирован, кол-во (л/мин) | концентрация доступного хлора (мг/л) | pH | Сгенерирован, кол-во (л/мин) | pH | ||
| 1 | 0 | 1 | 108 | 2,7 | 1 | 11,6 |
| 0,8 | 0,2 | 1 | 108 | 3,0 | 0,8 | 11,6 |
| 0,7 | 0,3 | 1 | 108 | 3,2 | 0,7 | 11,6 |
| 0,6 | 0,4 | 1 | 108 | 3,7 | 0,6 | 11,6 |
| 0,5 | 0,5 | 1 | 108 | 6,2 | 0,5 | 11,6 |
| 0,4 | 0,6 | 1 | 108 | 7,0 | 0,4 | 11,6 |
| 0,3 | 0,7 | 1 | 108 | 7,6 | 0,3 | 11,6 |
| 0,2 | 0,8 | 1 | 108 | 8,0 | 0,2 | 11,6 |
| 0 | 1,0 | 1 | 108 | 8,7 | - | - |
Контрольный пример 3.
С той же электролитической системой, описанной в контрольном примере 1, операцию электролиза проводили тем же способом, как в контрольном примере 1, с использованием того же генератора электролизованной воды, как в контрольном примере 1, за исключением того, что трубка 14 для газообразного хлора была соединена с верхней частью резервуара 10 для хранения анодного электролита и соединена с устройством 18 растворения газообразного хлора после того, как трубка 14 для газообразного хлора и трубка 13 для анодного газа были соединены вместе в контрольном примере 3.
Через один час после начала электролиза измеренное на ячейке напряжение составило 28 В, концентрация доступного хлора в кислой электролизованной воде, отобранной из трубки 19 выпуска кислой электролизованной воды, составила 108 мг/л в виде хлора, а рН составил 2,7, и приращение плотности хлорида натрия составило 4 мг/л. Значение рН щелочной электролизованной воды, отобранной из трубки 9 выпуска щелочной электролизованной воды, составило 11,6, а приращение плотности хлорида натрия составило 1 мг/л. Запах хлора ощущался совсем немного вокруг выхода трубки 19 выпуска кислой электролизованной воды, но запаха хлора не ощущалось вокруг резервуара 10 для хранения анодного электролита.
Пример 4.
Электролиз был начат с использованием той же электролитической системы и способа, как в примере 3, за исключением того, что трубка 9 выпуска щелочной электролизованной воды расположена на 5 см выше катодной камеры 3, как в примере 1, а противодавление в катодной камере 3 регулировалось до 50 мм Н2О, газожидкостный разделитель 12 был расположен на 30 см выше анодной камеры 2, а противодавление в анодной камере 2 регулировалось до 300 мм Н2О в примере 4. Таким образом, в примере 4 катионообменная мембрана была прижата к пористому катоду путем увеличения противодавления анодной камеры большего, чем таковое катодной камеры.
Через один час после начала электролиза измеренное на ячейке напряжение составило 2,8 В, концентрация доступного хлора в кислой электролизованной воде, отобранной из трубки 19 выпуска кислой электролизованной воды, составила 108 мг/л в виде хлора, а рН составил 2,7, и приращение плотности хлорида натрия составило 4 мг/л. Значение рН щелочной электролизованной воды, отобранной из трубки 9 выпуска щелочной электролизованной воды, составило 11,6, а приращение плотности хлорида натрия составило 1 мг/л.
Пример 5.
Операцию электролиза проводили при той же электролитической системе и тем же способом, как и описанные в примере 4, за исключением того, что анодным электролитом в примере 5 был водный раствор хлорида натрия 30 мас.%.
Через один час после начала электролиза измеренное на ячейке напряжение составило 2,6 В, концентрация доступного хлора в кислой электролизованной воде, отобранной из трубки 19 выпуска кислой электролизованной воды, составила 113 мг/л в виде хлора, рН составил 2,8, а приращение плотности хлорида натрия составило 4 мг/л. Значение рН щелочной электролизованной воды, отобранной из трубки 9 выпуска щелочной электролизованной воды, составило 11,7, а приращение плотности хлорида натрия составило 1 мг/л.
Пример 6.
Операцию электролиза проводили при той же электролитической системе и тем же способом, как и описанные в примере 5, за исключением того, что время растворения и контакта предназначенной для растворения жидкости с хлорсодержащим газом в устройстве 18 растворения газообразного хлора составляло в примере 6 две секунды.
Через один час после начала электролиза измеренное на ячейке напряжение составило 2,6 В, концентрация доступного хлора в кислой электролизованной воде, отобранной из трубки 19 выпуска кислой электролизованной воды, составила 120 мг/л в виде хлора, рН составил 2,7, а приращение плотности хлорида натрия составило 4 мг/л. Значение рН щелочной электролизованной воды, отобранной из трубки
- 10 030556
9 выпуска щелочной электролизованной воды, составило 11,7, а приращение плотности хлорида натрия составило 1 мг/л. Запаха хлора не ощущалось вокруг резервуара 10 для хранения анодного электролита и выхода из трубки 19 выпуска кислой электролизованной воды.
Время растворения и контакта предназначенной для растворения жидкости с хлорсодержащим газом оценено равным 0,05 с на 1 мл газа.
Сравнительный пример 1.
Фиг. 2 представляет собой генератор электролизованной воды традиционного типа с использованием трехкамерной ячейки, включающий трехкамерную ячейку 21, анодную камеру 22, катодную камеру 23, промежуточную камеру 24, анионообменную мембрану 25, катионообменную мембрану 26, анод 27, катод 28, резервуар 29 для хранения электролита промежуточной камеры и циркулятор 30. В генераторе электролизованной воды, показанном на фиг. 2, трехкамерная ячейка 21 разделена анионообменной мембраной 25 (Neosepta (зарегистрированный товарный знак) AHA производства Tokuyama Corporation) на анодную камеру 22 и промежуточную камеру 24 и дополнительно разделена катионообменной мембраной 26 (Nation (зарегистрированный товарный знак) N-115 производства Du Pont) на катодную камеру 23 и промежуточную камеру 24. Электроды (JL-510, производства Permelec Electrode) анода 27 и катода 28, каждый выполнен из сетчатой титановой подложки с площадью проекции 60 см2, покрытой платиновым катализатором методом термического разложения, были расположены в анодной камере 22 и катодной камере 23 соответственно.
Раствор промежуточной камеры, который был водным раствором хлористого натрия примерно 30 мас.%, циркулировали циркулятором 30 между резервуаром 29 для хранения электролита промежуточной камеры и промежуточной камерой 24. Мягкую воду в качестве сырой воды подавали в катодную камеру 23 с расходом 1 л/мин, а в анодную камеру 22 подавали водопроводную воду в качестве сырой воды, и электролиз проводили подводимым к аноду 27 и катоду 28 электрическим током в 6 А.
Через один час после начала электролиза измеренное на ячейке напряжение составило 6,2 В, концентрация доступного хлора в кислой электролизованной воде, полученной на аноде 27, составила 71 мг/л в виде хлора, а рН составил 2,6, и приращение плотности хлорида натрия составило 47 мг/л. Значение рН щелочной электролизованной воды, полученной на катоде 28, составило 11,7, а приращение плотности хлорида натрия составило 1 мг/л.
Промышленная применимость.
Способ генерирования электролизованной воды и генератор по настоящему изобретению могут минимизировать подмешивание солевого компонента исходных материалов в сгенерированные кислую электролизованную воду и щелочную электролизованную воду и, следовательно, могут широко применяться в промышленности, связанной с высокой коррозионной активностью, и на сельскохозяйственных полях.
Список ссылочных позиций.
1 - двухкамерная ячейка,
2 - анодная камера,
3 - катодная камера,
4 - катионообменная мембрана,
5 - анод,
6 - катод,
7 - трубка впуска сырой воды,
8 - резервуар для хранения щелочной электролизованной воды,
9 - трубка выпуска щелочной электролизованной воды,
10 - резервуар для хранения анодного электролита,
11 - циркулятор,
12 - газожидкостной разделитель,
13 - трубка для анодного газа,
14 - трубка для газообразного хлора,
15 - трубка впуска предназначенной для растворения жидкости,
16 - насос щелочной электролизованной воды,
17 - клапан регулировки потока,
18 - устройство растворения газообразного хлора,
19 - трубка выпуска кислой электролизованной воды,
20 - трубка выпуска анодного электролита,
21 - трехкамерная ячейка,
22 - анодная камера,
23 - катодная камера,
24 - промежуточная камера,
25 - анионообменная мембрана,
26 - катионообменная мембрана,
27 - анод,
- 11 030556
28 - катод,
29 - резервуар для хранения электролита промежуточной камеры,
30 - циркулятор.
Claims (7)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Устройство для получения электролизованной воды, выполненное с возможностью получения одновременно кислой электролизованной воды, свободной от хлорида щелочного металла, и щелочной электролизованной воды, свободной от хлорида щелочного металла, посредством двухкамерной ячейки, включающее в себядвухкамерную ячейку, разделенную катионообменной мембраной на две камеры: анодную камеру, вмещающую анод, и катодную камеру, вмещающую катод,резервуар для хранения анодного электролита для удерживания анодного электролита, содержащего водный раствор, в котором растворен хлорид щелочного металла,циркулятор, осуществляющий циркуляцию анодного электролита между резервуаром для хранения анодного электролита и анодной камерой,трубку выпуска анодного электролита для выпускания хлорсодержащего газа, выделенного в анодной камере, и анодного электролита с растворенным в нем газом из анодной камеры,газожидкостный разделитель, который разделяет хлорсодержащий газ из трубки выпуска анодного электролита и анодный электролит с растворенным газом,устройство растворения газообразного хлора для получения кислой электролизованной воды, свободной от хлорида щелочного металла, путем приведения газа, после того как он отделен от и собран из анодного электролита в газожидкостном разделителе, в контакт с жидкостью, предназначенной для растворения в ней газообразного хлора, свободной от хлорида щелочного металла,трубку впуска предназначенной для растворения жидкости для подачи указанной жидкости в устройство растворения газообразного хлора,трубку впуска сырой воды для подачи сырой воды, свободной от хлорида щелочного металла, в катодную камеру итрубку выпуска щелочной электролизованной воды для выпуска щелочной электролизованной воды, сгенерированной в катодной камере, из катодной камеры,при этом в двухкамерной ячейке катод является пористым телом, а катионообменная мембрана плотно прижимается к пористому катоду противодавлением анодной камеры, большим чем таковое катодной камеры.
- 2. Устройство по п.1, в котором трубка впуска сырой воды дополнительно соединена с трубкой для подачи жидкости, предназначенной для растворения в ней газообразного хлора.
- 3. Способ для получения электролизованной воды посредством устройства по любому из пп.1 и 2, содержащий этапы, на которыхосуществляют циркуляцию анодного электролита, содержащего водный раствор с растворенным хлоридом щелочного металла, между резервуаром для хранения анодного электролита, который удерживает анодный электролит, и анодной камерой двухкамерной ячейки,подают сырую воду, свободную от хлорида щелочного металла, в катодную камеру, и осуществляют электролиз, в результате чегов катодной камере получают щелочную электролизованную воду, свободную от хлорида щелочного металла, и одновременнов анодной камере получают хлорсодержащий газ,после того как этот газ отделяют от и собирают из анодного электролита, упомянутому газу позволяют вступить в контакт с сырой водой, свободной от хлорида щелочного металла, для его растворения, иполучают кислую электролизованную воду, свободную от хлорида щелочного металла,при этом катионообменную мембрану прижимают к пористому катоду двухкамерной ячейки путемсоздания большего противодавления анодной камеры, чем таковое катодной камеры.
- 4. Способ по п.3, при этом когда газ, отделенный от и собранный из анодного электролита, приводят в контакт с жидкостью, предназначенной для растворения в ней газообразного хлора, электролитически полученную щелочную электролизованную воду добавляют к указанной жидкости с регулируемым расходом для управления рН кислой электролизованной воды, свободной от хлорида щелочного металла.
- 5. Способ по п.3 или 4, при этом после того как хлорсодержащий газ, выделенный из резервуара для хранения анодного электролита, собирают и смешивают с хлорсодержащим газом, выделенным в анодной камере, смешанный хлорсодержащий газ приводят в контакт с жидкостью, предназначенной для растворения в ней газообразного хлора, для растворения с получением кислой электролизованной воды, свободной от хлорида щелочного металла.
- 6. Способ по любому из пп.3-5, при этом электролиз осуществляют с применением анодного электролита, в котором хлорид щелочного металла растворен на уровне 10 мас.% или более.- 12 030556
- 7. Способ по любому из пп.3-6, при этом время растворения и контакта электролитически сгенерированного хлорсодержащего газа с предназначенной для растворения жидкостью в устройстве составляет 0,05 с или более на 1 мл газа.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013013760A JP5688103B2 (ja) | 2013-01-28 | 2013-01-28 | 電解水製造方法及び装置 |
| PCT/EP2014/051567 WO2014114806A1 (en) | 2013-01-28 | 2014-01-28 | An electrolyzed water generating method and a generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201591400A1 EA201591400A1 (ru) | 2015-12-30 |
| EA030556B1 true EA030556B1 (ru) | 2018-08-31 |
Family
ID=50030277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201591400A EA030556B1 (ru) | 2013-01-28 | 2014-01-28 | Способ генерирования электролизованной воды и генератор |
Country Status (18)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2948413B1 (ru) |
| JP (1) | JP5688103B2 (ru) |
| KR (1) | KR102218817B1 (ru) |
| CN (1) | CN104903251B (ru) |
| AR (1) | AR094542A1 (ru) |
| AU (1) | AU2014209803B2 (ru) |
| BR (1) | BR112015017511B1 (ru) |
| CA (1) | CA2892547C (ru) |
| EA (1) | EA030556B1 (ru) |
| ES (1) | ES2661598T3 (ru) |
| HK (1) | HK1209719A1 (ru) |
| IL (1) | IL238923B (ru) |
| MX (1) | MX2015009411A (ru) |
| SG (1) | SG11201504131YA (ru) |
| TR (1) | TR201802932T4 (ru) |
| TW (1) | TWI614375B (ru) |
| WO (1) | WO2014114806A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA201504556B (ru) |
Families Citing this family (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014102865A1 (en) | 2012-12-27 | 2014-07-03 | Osaka Electro-Communication University | Device and method for producing electrolyzed liquid |
| WO2014132294A1 (en) * | 2013-03-01 | 2014-09-04 | Osaka Electro-Communication University | Device and method for producing electrolyzed liquid |
| CN105879077A (zh) * | 2014-12-07 | 2016-08-24 | 于海 | 环保多功能消毒器 |
| JP2016160512A (ja) * | 2015-03-04 | 2016-09-05 | 株式会社東芝 | 電解装置及び無機塩化物水溶液カートリッジ |
| NL2014500B1 (en) * | 2015-03-20 | 2017-01-19 | Univ Delft Tech | Water splitting device. |
| WO2016157570A1 (ja) * | 2015-03-30 | 2016-10-06 | 株式会社 東芝 | 電解水生成装置および電極ユニット |
| CN207877335U (zh) * | 2015-06-10 | 2018-09-18 | 株式会社东芝 | 电解水生成装置 |
| JP2017070920A (ja) * | 2015-10-08 | 2017-04-13 | モレックス エルエルシー | 電解水の製造装置 |
| CA3054355A1 (en) | 2016-03-02 | 2017-09-08 | Zerorez Franchising Systems, Inc. | Systems and methods for providing a wand for a floor cleaning appartatus |
| JP6139761B1 (ja) * | 2016-07-24 | 2017-05-31 | 株式会社テックコーポレーション | 電解水生成装置 |
| TWM534190U (en) * | 2016-08-31 | 2016-12-21 | Nanoplus Ltd | Water generating device featuring electrolysis nano ions |
| WO2018105098A1 (ja) * | 2016-12-09 | 2018-06-14 | 株式会社ジェネライツ | 電解水の製造原料及びそれを用いた電解液、並びに、その製造原料、その電解液、及び、その電解水の製造方法 |
| JP6853980B2 (ja) * | 2017-04-21 | 2021-04-07 | 株式会社テックコーポレーション | 電解水生成装置 |
| WO2018128154A1 (ja) * | 2017-01-05 | 2018-07-12 | 株式会社テックコーポレーション | 電解水生成装置 |
| JP2018158285A (ja) * | 2017-03-22 | 2018-10-11 | 株式会社東芝 | 電解水生成装置 |
| CN107860880A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-03-30 | 南京谱峰生物科技有限公司 | 一种动态溶出度的自动化试验装置及方法 |
| CN108265311A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-07-10 | 蓝栋林 | 一种新型灭菌水的生产工艺 |
| US11440820B2 (en) | 2018-02-26 | 2022-09-13 | Z Intellectual Property Holding Company, Llc | Systems and apparatus for producing electrolyzed alkaline and oxidizing water |
| KR102121470B1 (ko) * | 2018-07-24 | 2020-06-10 | 한국건설기술연구원 | 가축분뇨 처리 장치 및 방법 |
| JP6810112B2 (ja) * | 2018-08-31 | 2021-01-06 | 株式会社日本トリム | 電解水生成装置及び電解水生成方法 |
| EP3867422B1 (de) | 2018-10-18 | 2022-03-09 | Blue Safety GmbH | Elektrochemisches system zur synthese von wässriger oxidationsmittel-lösung |
| JPWO2020145379A1 (ja) * | 2019-01-11 | 2021-11-18 | ニプロ株式会社 | 透析装置洗浄システム |
| CN111205007B (zh) * | 2020-02-26 | 2023-09-22 | 广东新龙海洋装备科技有限公司 | 一种海砂除氯设备及海砂除氯方法 |
| CN111850598A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-10-30 | 贵州国芯生物科技有限公司 | 一种次氯酸消毒液制备装置及其制备方法 |
| CN111995008A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-11-27 | 山西转型综改示范区晋中开发区维斯汉医药科技有限公司 | 一种治疗幽门螺杆菌感染的电解水制取方法及使用方法 |
| CN112263850B (zh) * | 2020-09-30 | 2022-04-26 | 青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司 | 用于次氯酸钠发生器的气液分离装置 |
| TWM613020U (zh) * | 2020-12-15 | 2021-06-11 | 國家中山科學研究院 | 電解水系統之氣液分離裝置 |
| CN114808030A (zh) * | 2021-01-27 | 2022-07-29 | 杨青宪 | 次氯酸水的制造装置及制造方法 |
| KR20240023952A (ko) | 2022-08-16 | 2024-02-23 | 한경국립대학교 산학협력단 | 수돗물을 전기분해하여 수득한 전해수 및 젖산 수용액을 혼합하여 제조한 항균제 조성물 |
| KR20240095802A (ko) | 2022-12-19 | 2024-06-26 | 주식회사 서광 | 친환경 정련 장치용 알칼리 전해이온수 발생 시스템 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05179475A (ja) * | 1992-01-08 | 1993-07-20 | Chlorine Eng Corp Ltd | 次亜塩素酸塩の製造方法 |
| EP0826794A1 (en) * | 1996-08-29 | 1998-03-04 | CHLORINE ENGINEERS CORP., Ltd. | Apparatus for producing hypochlorite |
| JP2001003188A (ja) * | 1999-06-17 | 2001-01-09 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 塩化アルカリ電解方法 |
| JP2003293178A (ja) * | 2002-04-04 | 2003-10-15 | Daiso Co Ltd | 水処理薬剤の製造法 |
| US20040124094A1 (en) * | 2002-07-05 | 2004-07-01 | Akzo Nobel N.V. | Process for producing alkali metal chlorate |
| JP2005329375A (ja) * | 2004-05-21 | 2005-12-02 | Honda Motor Co Ltd | 電解水生成装置 |
| KR101118795B1 (ko) * | 2011-12-14 | 2012-03-21 | (주) 테크윈 | 소독부산물 저감형 고효율 차아염소산나트륨 발생장치 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5427658A (en) * | 1993-10-21 | 1995-06-27 | Electrosci Incorporated | Electrolytic cell and method for producing a mixed oxidant gas |
| JP3420820B2 (ja) | 1994-02-05 | 2003-06-30 | ペルメレック電極株式会社 | 電解酸性水製造方法及び製造装置 |
| JP2000212787A (ja) | 1999-01-26 | 2000-08-02 | Chemicoat & Co Ltd | 電解方法 |
| JP2001073177A (ja) * | 1999-09-03 | 2001-03-21 | Hoshizaki Electric Co Ltd | 電解水生成装置 |
| JP2001137850A (ja) * | 1999-11-12 | 2001-05-22 | Chemicoat & Co Ltd | 水の電解方法及び得られる生成水 |
| BR0108641A (pt) * | 2000-02-25 | 2002-12-10 | Global Patentes Dev Corp | Método e aparelho para a geração de um gás no local |
| JP4091062B2 (ja) | 2005-05-20 | 2008-05-28 | ファースト・オーシャン株式会社 | 水電気分解用電極 |
| JP4653708B2 (ja) * | 2006-08-28 | 2011-03-16 | 本田技研工業株式会社 | 電解水の生成方法及びそれに用いる電解水生成装置 |
| JP4216892B1 (ja) | 2007-04-13 | 2009-01-28 | 優章 荒井 | 電解水の製造装置、電解水の製造方法および電解水 |
| JP4182190B1 (ja) * | 2008-02-25 | 2008-11-19 | 稔 菅野 | 電解水処理方法および電解水処理装置 |
| JP5650506B2 (ja) | 2010-11-22 | 2015-01-07 | 優章 荒井 | 電解水の製造装置 |
-
2013
- 2013-01-28 JP JP2013013760A patent/JP5688103B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2013-12-27 TW TW102148573A patent/TWI614375B/zh not_active IP Right Cessation
-
2014
- 2014-01-21 AR ARP140100184A patent/AR094542A1/es active IP Right Grant
- 2014-01-28 MX MX2015009411A patent/MX2015009411A/es unknown
- 2014-01-28 ES ES14701979.8T patent/ES2661598T3/es active Active
- 2014-01-28 WO PCT/EP2014/051567 patent/WO2014114806A1/en active Application Filing
- 2014-01-28 SG SG11201504131YA patent/SG11201504131YA/en unknown
- 2014-01-28 EA EA201591400A patent/EA030556B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2014-01-28 TR TR2018/02932T patent/TR201802932T4/tr unknown
- 2014-01-28 AU AU2014209803A patent/AU2014209803B2/en not_active Ceased
- 2014-01-28 CA CA2892547A patent/CA2892547C/en not_active Expired - Fee Related
- 2014-01-28 CN CN201480004126.4A patent/CN104903251B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2014-01-28 BR BR112015017511-2A patent/BR112015017511B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2014-01-28 EP EP14701979.8A patent/EP2948413B1/en active Active
- 2014-01-28 KR KR1020157023258A patent/KR102218817B1/ko active IP Right Grant
-
2015
- 2015-05-20 IL IL238923A patent/IL238923B/en active IP Right Grant
- 2015-06-24 ZA ZA2015/04556A patent/ZA201504556B/en unknown
- 2015-10-28 HK HK15110614.8A patent/HK1209719A1/xx not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05179475A (ja) * | 1992-01-08 | 1993-07-20 | Chlorine Eng Corp Ltd | 次亜塩素酸塩の製造方法 |
| EP0826794A1 (en) * | 1996-08-29 | 1998-03-04 | CHLORINE ENGINEERS CORP., Ltd. | Apparatus for producing hypochlorite |
| JP2001003188A (ja) * | 1999-06-17 | 2001-01-09 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 塩化アルカリ電解方法 |
| JP2003293178A (ja) * | 2002-04-04 | 2003-10-15 | Daiso Co Ltd | 水処理薬剤の製造法 |
| US20040124094A1 (en) * | 2002-07-05 | 2004-07-01 | Akzo Nobel N.V. | Process for producing alkali metal chlorate |
| JP2005329375A (ja) * | 2004-05-21 | 2005-12-02 | Honda Motor Co Ltd | 電解水生成装置 |
| KR101118795B1 (ko) * | 2011-12-14 | 2012-03-21 | (주) 테크윈 | 소독부산물 저감형 고효율 차아염소산나트륨 발생장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201430174A (zh) | 2014-08-01 |
| JP5688103B2 (ja) | 2015-03-25 |
| EA201591400A1 (ru) | 2015-12-30 |
| EP2948413B1 (en) | 2017-12-27 |
| CN104903251A (zh) | 2015-09-09 |
| KR102218817B1 (ko) | 2021-02-25 |
| AU2014209803B2 (en) | 2017-11-23 |
| IL238923B (en) | 2018-11-29 |
| TWI614375B (zh) | 2018-02-11 |
| CA2892547A1 (en) | 2014-07-31 |
| BR112015017511A2 (pt) | 2020-02-04 |
| MX2015009411A (es) | 2015-09-24 |
| AR094542A1 (es) | 2015-08-12 |
| HK1209719A1 (en) | 2016-04-08 |
| BR112015017511B1 (pt) | 2021-07-06 |
| JP2014145102A (ja) | 2014-08-14 |
| TR201802932T4 (tr) | 2018-03-21 |
| IL238923A0 (en) | 2015-07-30 |
| ES2661598T3 (es) | 2018-04-02 |
| WO2014114806A1 (en) | 2014-07-31 |
| EP2948413A1 (en) | 2015-12-02 |
| SG11201504131YA (en) | 2015-08-28 |
| ZA201504556B (en) | 2016-11-30 |
| AU2014209803A1 (en) | 2015-07-09 |
| CN104903251B (zh) | 2018-06-05 |
| KR20150110782A (ko) | 2015-10-02 |
| CA2892547C (en) | 2021-02-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA030556B1 (ru) | Способ генерирования электролизованной воды и генератор | |
| US8262872B2 (en) | Cleansing agent generator and dispenser | |
| US20150329385A1 (en) | An electrolyzed water generating method and a generator | |
| JP3716042B2 (ja) | 酸性水の製造方法及び電解槽 | |
| US9650721B2 (en) | Highly efficient sodium hypochlorite generation apparatus capable of decreasing disinfection by-products | |
| AU2008276573A1 (en) | Cleansing agent generator and dispenser | |
| WO2014034329A1 (ja) | 電解水生成装置及び電解水生成方法 | |
| JP6268383B2 (ja) | 電解水生成装置及びその運転方法 | |
| KR101323506B1 (ko) | 미산성 차아염소산수 제조장치 및 그 제조방법 | |
| WO2015141858A1 (ja) | 電解水の生成装置 | |
| RU162651U1 (ru) | Устройство для комплексного получения хлорсодержащих реагентов и феррата натрия | |
| JP5678000B2 (ja) | 洗浄水の製造方法 | |
| KR100953180B1 (ko) | 순수 차아염소산 제조 장치 | |
| JP6831570B2 (ja) | 電解水生成装置 | |
| JP6675112B2 (ja) | 電解原水貯留式電解装置 | |
| JPH09262587A (ja) | 電解槽における次亜塩素酸殺菌水と強アルカリ水の同時生成方法及びこの方法に使用する添加薬液 | |
| WO2022014127A1 (ja) | 電解水生成装置 | |
| WO2015079994A1 (ja) | 電解水生成装置及び電解水生成方法 | |
| JP2000202451A (ja) | 殺菌水の供給方法 | |
| JP2017119922A (ja) | 次亜塩素酸水含浸物 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM |