JP2000079391A - 還元性電解水の生成方法 - Google Patents

還元性電解水の生成方法

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JP2000079391A JP10252613A JP25261398A JP2000079391A JP 2000079391 A JP2000079391 A JP 2000079391A JP 10252613 A JP10252613 A JP 10252613A JP 25261398 A JP25261398 A JP 25261398A JP 2000079391 A JP2000079391 A JP 2000079391A
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一好 荒井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】所定値以下のpHおよびORPを持つ還元性電
解水を効率的に生成することができる方法を提供する。 【解決手段】原水を電気分解することにより、9.5以
下のpHおよび−150mV以下の酸化還元電位を持つ
還元性電解水を生成する方法において、前記原水とし
て、3〜5.8のpHを持つ水を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、還元性電解水の生
成方法に関し、特に、所定値以下のpHおよび酸化還元
電位(ORP)を持つ還元性電解水を効率的に生成する
ことができる方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、水を電気分解して得られるア
ルカリ性電解水が、消化不良や下痢などを抑制するとい
う医療的効果を有することが報告されている。これは、
該アルカリ性電解水に含まれるカルシウム、マグネシウ
ムなどの各種ミネラル分が陽イオンとして存在すること
が主な原因であるものと考えられていたが、上記消化不
良や下痢などの病気の原因については明らかでなかっ
た。
【0003】一方、本発明者らの探求により、生体内に
生じた活性酸素(O )が生体分子を酸化することに
より当該生体分子が損傷を受け、これが病気の主な原因
であることが判明した。
【0004】そこで、本発明者らは、低還元電位水が生
体内の活性酸素消去活性値を高めることに着目し、この
反応を促進できる電解水として、pHと酸化還元電位を
特定した酸性乃至アルカリ性還元水を提案した(特開平
9−168783号公報参照)。
【0005】こうした還元水は、いずれのpH領域であ
っても酸化還元電位を低くしてあるので、弱酸性領域で
はたとえば美容用化粧水用途に、中性領域では注射液な
どの医療用途や飲料水などにそれぞれ利用価値があるも
のと考えられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このように、酸化還元
電位を低くした電解水はそれぞれのpH領域でそれぞれ
の効用が期待できる反面、それらの効率的な生成方法に
関して依然として確立されていないのが現状である。特
に、9.5以下のpHおよび−150mV以下の酸化還
元電位を持つ還元性電解水は、ORPの長期保存性に優
れるので、その効率的な生成方法の出現が望まれてい
る。
【0007】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みなされたものであり、所定値以下のpHおよびOR
Pを持つ還元性電解水を効率的に生成することができる
方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】還元性電解水の生成方法 本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した
結果、所定のpHの範囲内に調整した被電解水(原水)
を用いてこれを電気分解することにより、所定値以下の
pHおよびORPを持つ還元性電解水を効率的に生成す
ることができることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。すなわち、 (1)本発明に係る還元性電解水の生成方法は、原水
(被電解水)を電気分解することにより、9.5以下、
好ましくは9.0以下、より好ましくは8.0以下のp
Hおよび−150mV以下、好ましくは−188.5m
V以下、より好ましくは−300mV以下の酸化還元電
位を持つ還元性電解水を生成する方法において、前記原
水として、3.0〜5.8、好ましくは3.0〜5.0
のpHを持つ水を用いることを特徴とする。
【0009】本発明方法によれば、電解前の被電解水が
上記所定範囲のpHに調整されているので、所定値以下
のpHおよびORPを持つ還元性電解水を、既存の装置
および通常の電気分解により簡易に生成することが可能
となる。特に、少なくとも3〜5.8のpHを持つ水を
用いてこれを電気分解することにより得られる所定値以
下のpHおよびORPを持つ還元性電解水は、活性酸素
に対する消去活性が著しく高く、生体内の活性酸素を受
け取ることにより安定化を図ろうとする作用があるの
で、美容効果や医療的効果などの他、飲料用途にも優れ
ている。また本発明方法により得られる還元性電解水は
洗浄水として、または酸化性排ガスの還元用としても用
いることができる。なお、水道水の水質基準は、pH
5.8〜8.6の範囲とされている。
【0010】(2)上記範囲のpHに調整する方法とし
ては、特に限定されないが、たとえば水に、酸または炭
酸ガスを添加して調整することができる。
【0011】(3)水の種類については、特に限定され
ず、たとえば水道水、純水、精製水、蒸留水または軟水
などが例示され、これらはそれぞれ単独で、または2種
以上組み合わせて用いられる。中でも、pHの調整が容
易であるとの観点から、純水、精製水、蒸留水および軟
水からなる群から選択される少なくとも1種以上の水を
用いることが好ましい。
【0012】(4)また、上記所定の水に、酸または炭
酸ガスを添加するのみならず、電気伝導度が5mS/m
〜40mS/m、好ましくは15mS/m〜25mS/
mの範囲になるように、さらにアルカリ金属塩および/
またはアルカリ土類金属塩を添加して、電解前の原水
(被電解水)を上記pHの範囲に調整することもでき
る。
【0013】(5)酸の種類としては、特に限定されな
いが、好ましくは炭酸および/またはアスコルビン酸を
用いることが好ましい。これらを用いると迅速に目的と
するpHの範囲に調整でき、しかも生成後の還元性電解
水を飲用として利用しても安全である。なお、アスコル
ビン酸を添加することで、pHの低下のみならず、還元
剤としての働きを有するので、より好ましい。
【0014】(6)また、少なくとも電気分解前に、予
め電気伝導度が40mS/m以下、好ましくは25mS
/m以下の範囲になるように、アルカリ金属(ナトリウ
ムやカリウムなど)イオンおよび/またはアルカリ土類
金属(カルシウムなど)イオンを除去しておくことが好
ましい。pHの上昇を抑えるのに効果的だからである。
こうしたアルカリ金属塩および/またはアルカリ土類金
属塩の除去方法としては、特に限定されず、たとえば陽
イオン交換樹脂などを用いて除去することができる。
【0015】(7)なお、電気分解の前および/または
後に、還元剤および/または金属イオンを、上記原水
(被電解水)に添加してもよい。
【0016】(8)これら還元剤および/または金属イ
オンの添加量は、原水水質や添加物の種類により異なる
が、たとえば還元剤(アスコルビン酸)の場合は、水1
00重量部に対して0.01重量部〜0.5重量部の範
囲である。還元剤を含めることにより、生成後の還元性
電解水が酸素環境に曝されたとしても、その還元力によ
って溶存酸素量を微量のまま長時間保持することがで
き、また金属イオンを含めることにより、その働きによ
って低電位となった酸化還元電位を低電位のまま長時間
保持することができる。即ち、還元剤及び金属イオンの
両者を添加することで、所定の特性を長時間保持できる
という保存性を付与することができる。
【0017】(9)還元剤としては、γラクトン構造
(カルボン酸と水酸基が分子内で脱水閉環した環状エス
テル)を有しかつOH基を含む混合物又は、酸素を含む
5員環もしくは6員環を有しかつOH基を1以上有する
糖類を挙げることができる。例えば、ビタミンC、グル
コース、フルクトース、ラクトースなどの糖類、エリソ
ルビン酸(イソアスコルビン酸)などを挙げることがで
きる。また還元剤としては、上記還元剤以外にも、オキ
サロ酢酸、ビタミンE、EDTA(エチレンジアミンテ
トラ酢酸)、クエン酸イソプロピルなどの還元剤を挙げ
ることができる。
【0018】金属イオンとしては、ナトリウムイオン、
カリウムイオン、カルシウムイオン、又はマグネシウム
イオンなどを挙げることができる。
【0019】還元性電解水の特性 本発明方法により生成される所定値以下のpH及びOR
Pを持つ還元性電解水を、電気分解における還元側(陰
極側)の基本反応式に基づいて詳細に説明する。まず、
この基本反応式は下記式で表される。
【0020】
【化1】2HO+2e→H+2OH この式をネルンストの式にあてはめると次のようにな
る。
【0021】
【数1】E=E+(2.3RT/2F)log{H
O}/{H}・{OH ただし、Eは酸化還元電位、Eは標準酸化還元電
位、Tは水温(K)、Rは気体定数(=8.3)、Fは
ファラデー定数(=96485)、{X}は物質Xの活
量である。
【0022】物質の活量{X}は、その物質の濃度を
[X]、活量係数をαとしたときに、{X}=α
・[X]で表され、また水の解離定数をKとする
と、K=[H]・[OH]/[HO]=
1.8×10−16 であることから、これらを上記
(1)式に代入すると、以下のようになる。
【0023】
【数2】E=E+0.0295 log{HO}
{H}・{OH =E+0.0295 logα [HO]/α
[H]・α [OH =E+0.059 log[H]−0.059 log(1.8×
10−16 )−0.0259 log[H]+0.0259 log
(α /αα ) =E−0.059・pH+0.929−0.0259 log[H
+0.0259 log(α /αα ) ここで、E+0.929−0.0259 log[H]+0.025
9 log(α /αα )=B(定数)とおくと、
上式は次式のように整理できる。
【0024】
【数3】E=−0.059・pH+B 酸化還元電位Eの次元はボルト(V)であるので、上記
式をミリボルト(mV)で表すと、次式のようになる。
ここで、「B’」は定数である。
【0025】
【数4】E=−59・pH+B’ 以上のように、pHと酸化還元電位との関係を線形的に
表すことができるが(図1参照)、上記式によればpH
が小さく(酸性側に)なると、酸化還元電位が大きくな
り好ましくないことが分かる。
【0026】なお、本発明方法により生成される還元性
電解水の溶存酸素量は、特に限定はされないが、可能な
限り0ppmに近いこと、および酸化還元電位は、可能
な限り低いことが最も好ましい。溶存酸素量および酸化
還元電位が上記のようであると、活性酸素による生体内
の酸化作用の抑制力が最も期待できるからである。
【0027】上記ネルンストの式により、酸性電解水の
酸化還元電位は高く、通常はプラス側にあり、アルカリ
性電解水の酸化還元電位は低く、通常はマイナス側にあ
ることが分かる。このような関係の中で、たとえば目標
とする酸化還元電位を−300mVにすると、pHが高
いアルカリ性側の水はもともと酸化還元電位が低いので
少しの変化で足りるのに対し、pHの低い酸性側の水は
より大きな変化を必要とする。このように同じ酸化還元
電位まで下降させるといっても、酸性側とアルカリ性側
とはその変化度合いが異なる。
【0028】本発明方法によれば、弱酸性〜略中性のp
Hを持つ水を電気分解して、所定値以下の酸化還元電位
を持つ還元性電解水を生成することとしているので、電
解前後の酸化還元電位の変化度合いが大きくなってい
る。このように、電解前後の酸化還元電位の変化度合い
が大きく、かつ低い酸化還元電位を持つ還元性電解水に
よると、該還元性電解水を長時間静置した際に、酸化還
元電位が上昇し、0mV〜100mV程度になった場合
であっても、たとえば、水酸化物(たとえば、水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムなど)な
どを少量添加することにより短時間で、元の酸化還元電
位まで復活させることができることも本発明者らにより
見出された。なお、低い酸化還元電位を持っていても、
電解前後の酸化還元電位の変化度合いが小さい(図1に
よれば、アルカリ性電解水がこれに該当する)場合に
は、水酸化物などを添加した場合であっても、元の酸化
還元電位まで復活させるのに長時間を要したり、あるい
は復活させることが困難になる場合があることも、本発
明者らにより確認された。
【0029】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【0030】実施例1 本実施例では、チタン板に白金メッキを施した縦216
mm×横91mmの電極板を5枚積層して配置した連続
通水式の電解槽を備えた電解装置を用いた。
【0031】原水(被電解水)として、20リットルの
水道水(藤沢市市水道)に対して100gのアスコルビ
ン酸を添加し、pHが2.95に調整された水溶液を用
い、毎分6リットルの割合で(陽極側に毎分3リット
ル、陰極側に毎分3リットル)、前記連続通水式電解槽
へ供給しながら、電極板に10Aの定電流(電圧はfre
e)を印加して電気分解を行った。生成された電解水に
つき、pH値、酸化還元電位(ORP)、溶存酸素量
(DO)をそれぞれ測定した。この結果を表1に示す。
【0032】なお、pH値の測定は、(株)堀場製作所
社製pH測定メータD−13及びpH測定センサ#63
50−10D、酸化還元電位の測定は、(株)堀場製作
所社製ORP測定メータD−13及びORP測定センサ
#6860−10C、溶存酸素量の測定は、東亜電波工
業(株)社製のDO測定メータDO14−P及びDO測
定センサOE−2102、をそれぞれ用いた。
【0033】実施例2 アスコルビン酸の添加量を、水道水20リットルに対し
て8gとし、pHが4.0に調整された水溶液を用いた
以外は、実施例1と同様の条件で電気分解を行った。生
成された電解水につき、pH値、ORP、DOをそれぞ
れ測定した。この結果を表1に示す。
【0034】実施例3 アスコルビン酸の添加量を、水道水20リットルに対し
て3.5gとし、pHが5.0に調整された水溶液を用
いた以外は、実施例1と同様の条件で電気分解を行っ
た。生成された電解水につき、pH値、ORP、DOを
それぞれ測定した。この結果を表1に示す。
【0035】比較例1 アスコルビン酸の添加量を、水道水20リットルに対し
て1gとし、pHが6.45に調整された水溶液を用い
た以外は、実施例1と同様の条件で電気分解を行った。
生成された電解水につき、pH値、ORP、DOをそれ
ぞれ測定した。この結果を表1に示す。
【0036】比較例2 アスコルビン酸の添加量を、水道水20リットルに対し
て0.5gとし、pHが6.95に調整された水溶液を
用いた以外は、実施例1と同様の条件で電気分解を行っ
た。生成された電解水につき、pH値、ORP、DOを
それぞれ測定した。この結果を表1に示す。
【0037】
【表1】
【0038】表1より、実施例1〜3の如く、3〜5.
8の範囲に調整されたpHを持つ水を用いて電気分解す
ることにより、9.5以下のpHおよび−150mV以
下の酸化還元電位を持つ還元性電解水を生成することが
できた。
【0039】一方、比較例1〜2では、電解前の被電解
水のpHが上記範囲に調整されていなかったため、9.
5以下のpHおよび−150mV以下の酸化還元電位を
持つ還元性電解水を生成することはできなかった。
【0040】なお、以上説明した実施例は、本発明の理
解を容易にするために記載されたものであって、本発明
を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施例に開示された各要素は、本発明の技術
的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨で
ある。
【0041】
【発明の効果】以上述べたように、本発明方法によれ
ば、電解前の被電解水が所定範囲のpHに調整されてい
るので、所定値以下のpHおよびORPを持つ還元性電
解水を、既存の装置および通常の電気分解により簡易に
生成することが可能となる。
【0042】特に少なくとも3〜5.8のpHを持つ水
を用いてこれを電気分解することにより得られる所定値
以下のpHおよびORPを持つ還元性電解水は、活性酸
素に対する消去活性が著しく高く、生体内の活性酸素を
受け取ることにより安定化を図ろうとする作用があるの
で、美容効果や医療的効果の他、飲料用途などに優れて
いる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の還元性電解水の範囲を示すグラ
フである。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原水を電気分解することにより、9.5以
    下のpHおよび−150mV以下の酸化還元電位を持つ
    還元性電解水を生成する方法において、 前記原水として、3〜5.8のpHを持つ水を用いるこ
    とを特徴とする還元性電解水の生成方法。
  2. 【請求項2】前記3〜5.8のpHを持つ水が、水に、
    酸または炭酸ガスを添加して調整されることを特徴とす
    る請求項1に記載の還元性電解水の生成方法。
  3. 【請求項3】前記3〜5.8のpHを持つ水が、純水、
    精製水、蒸留水および軟水からなる群から選択される少
    なくとも1種以上の水に、電気伝導度が5mS/m〜4
    0mS/mの範囲になるようにアルカリ金属塩および/
    またはアルカリ土類金属塩と、酸または炭酸ガスとを添
    加して調整されることを特徴とする請求項1に記載の還
    元性電解水の生成方法。
  4. 【請求項4】前記酸が、炭酸および/またはアスコルビ
    ン酸であることを特徴とする請求項2または3に記載の
    還元性電解水の生成方法。
  5. 【請求項5】少なくとも電気分解前に、予め電気伝導度
    が40mS/m以下となるようにアルカリ金属イオンお
    よび/またはアルカリ土類金属イオンを除去することを
    特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の還元性電解水
    の生成方法。
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