JP2018114474A - オゾン水製造方法及びオゾン水を用いた殺菌方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)オゾンから発生するOHラジカルの殺菌効果は細胞壁の酸化破壊であり無差別性のため耐性菌が存在しないといえる。
(2)塩素系材料と比較すると除菌・消臭効果が高い。
(3)残留性がない(電解法では水を原料としてオゾン水を生成し、除菌・消臭後は直ぐに酸素に戻るため、オゾン自体は全く残存しない)。
これらのことから、オゾン水は現在、工業分野をはじめ医療や食品工業等様々な分野への応用が検討されている。
放電法によるオゾンガス溶解式は、浄水処理、食品洗浄分野で利用されているが、以下のデメリットがある。
(1)オゾンをいったんガスとして発生させ、その後、水に溶解させる2つの工程を必要とすること。
(2)後述する電解法に比較して濃度が低いため高圧下で水中に注入し、溶解させ、製造する必要があること。
(3)発生電源が高電圧・高周波のため、小型化しにくいこと。
(4)放電によるオゾン水生成装置では、オゾンガス発生能力が安定するまでの時間(数分間の待機時間)を要し、瞬時に一定濃度のオゾン水を調製することが困難であること。
また、特許文献2では、陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤及び両性界面活性剤から選択される界面活性剤を0.01質量%以上4質量%以下の濃度で含有し、塩化物イオン濃度が0.03質量%以下である原料水を電気分解してオゾン水を生成させ、生成オゾン水を殺菌対象に接触させる殺菌方法が提案されている。この殺菌方法によれば、オゾン水を殺菌対象に接触させた場合、殺菌対象物に対する濡れ性が向上し、カビや細菌の細胞膜との親和性も向上するので、オゾンによる殺菌効果が向上することが記載されている。
本発明のオゾン水製造方法では、水に0.001質量%以上0.01質量%未満という極めて低濃度の非イオン性界面活性剤が添加されている。このため、非イオン性界面活性剤が添加されたことにより得られた原料水を電気分解して生成するオゾン水のオゾン濃度が、原料水に界面活性剤を含有しない場合のオゾン濃度よりも顕著に高くなる。その理由については、完全に解明された訳ではないが、以下のような作用機構によるものと推測される。
一方、水溶性の非イオン性界面活性剤の濃度が0.01質量%を超えると、生成したオゾンが界面活性剤の酸化分解に消費される割合が大きくなり、オゾン発生の電解効率が悪くなる。また、得られたオゾン水中に含まれる非イオン活性剤の濃度が高くなるため、このオゾン水を殺菌に用いた場合、殺菌対象物表面を乾燥させたとき、非イオン性界面活性剤が残留してシミやべたつきを生じさせるおそれがある。このため、さらに殺菌対象表面を水で洗浄する等の非イオン性界面活性剤の除去工程が必要となる。
また、エチレンオキサイドのモル数がプロピレンオキサイドのモル数に対して1を超える場合、得られるオゾン中のオゾン濃度が低下する。この原因については完全には明確にはなっていないが、エチレンオキサイドのモル数がプロピレンオキサイドのモル数に対して1を超える場合、親水基の割合が多くなるため、これが電気分解反応に何らかの影響を与え、オゾンの発生効率が低下するものと推測される。
純水に非イオン性活性剤のみを添加した電解液を用いた場合、得られるオゾン水は微量の水溶性非イオン性界面活性剤を含むのみであり、環境や人体への負荷が少なく、かつ高い殺菌力を有している。このため、こうして得られたオゾン水を室内、水回り、食器、衣類等の家庭用あるいは業務用の消臭、殺菌、漂白に用いたり、例えば手指等の人体の殺菌、消毒等に広く使用することができる。
実施例及び比較例に用いた電気分解式オゾン水製造装置の模式図を図1に示す。容器1中の原料水2をポンプ3によって電解モジュール4が入った電解セル5に供給し、電気分解され生成したオゾン水が得られる構成となっている。容器1、ポンプ3及び電解セル5は5mmφのシリコンチューブ6により接続されており、原料水はシリコンチューブ6内を通り、電解セルにより電気分解された後、吐出される。電気分解のための電力は直流電源7によって供給される。
本実施例及び比較例では、電極モジュール4として、デノラ・ペルメレック(株)社製のスパイラル式ダイヤモンド電極 型番:Y5672を用いた。この電解モジュール4は図2に示すように、導電性ダイヤモンド触媒を担持した金属棒である陽極8の周囲に、イオン交換膜から成る隔膜9の帯を巻き、この隔膜9の周囲に金属線から成る陰極10を巻き付けて構成されている。図2では陽極8の周囲に巻き付けた隔膜9の間隔が一定になっていないが、等間隔にしても良い。
(実施例1)
原料水として、純水に非イオン性界面活性剤として、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのブロック共重合体(ADEKA製プルロニックL−62、EO=モル10、PO=30モル)を0.005質量%となるように溶解させたものを用い、原料水を流量20mL/minで電解モジュールへ供給し、0.7Aの電流で電気分解を行い、得られたオゾン水のオゾン濃度を測定した。
原料水として、純水に非イオン性界面活性剤として、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのブロック共重合体(ADEKA製プルロニックL−64、EO=モル25、PO=30モル)を0.001質量%となるように溶解させたものを用い、実施例1と同条件で電気分解を行い、オゾン濃度を測定した。
原料水として、純水に非イオン性界面活性剤として、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのブロック共重合体(ADEKA製プルロニックL−64、EO=モル25、PO=30モル)を0.005質量%となるように溶解させたものを用い、実施例1と同条件で電気分解を行い、オゾン濃度を測定した。
原料水として、純水に非イオン性界面活性剤として、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのブロック共重合体(ADEKA製プルロニックL−64、EO=モル25、PO=30モル)を0.008質量%となるように溶解させたものを用い、実施例1と同条件で電気分解を行い、オゾン濃度を測定した。
原料水として、純水に非イオン性界面活性剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテル(花王製エマルゲン1135S−70)を0.008質量%となるように溶解させたものを用い、実施例1と同条件で電気分解を行い、オゾン濃度を測定した。
原料水として、純水に非イオン性界面活性剤として、ポリエチレングリコールモノラウレート(花王製エマノーン1112)を0.008質量%となるように溶解させたものを用い、実施例1と同条件で電気分解を行い、オゾン濃度を測定した。
原料水として、純水を用い、実施例1と同条件で電気分解を行い、オゾン濃度を測定した。
原料水として、純水に非イオン性界面活性剤として、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのブロック共重合体(ADEKA製プルロニックL−64、EO=モル25、PO=30モル)を0.0005質量%となるように溶解させたものを用い、実施例1と同条件で電気分解を行い、オゾン濃度を測定した。
原料水として、純水に非イオン性界面活性剤として、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのブロック共重合体(ADEKA製プルロニックL−64、EO=モル25、PO=30モル)を0.01質量%となるように溶解させたものを用い、実施例1と同条件で電気分解を行い、オゾン濃度を測定した。
原料水として、純水に非イオン性界面活性剤として、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのブロック共重合体(ADEKA製プルロニックL−64、EO=モル25、PO=30モル)を0.1質量%となるように溶解させたものを用い、実施例1と同条件で電気分解を行い、オゾン濃度を測定した。
原料水として、純水に非イオン性界面活性剤として、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのブロック共重合体(ADEKA製プルロニックL−64、EO=モル25、PO=30モル)を1.0質量%となるように溶解させたものを用い、実施例1と同条件で電気分解を行い、オゾン濃度を測定した。
原料水として、純水に非イオン性界面活性剤として、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのブロック共重合体(ADEKA製プルロニックL−71、EO=モル5、PO=35モル)を0.008質量%となるように添加したものを用い、実施例1と同条件で電気分解を行い、オゾン濃度を測定した。なお、L−71は原料水に完全には溶解せず、添加後の原料水は白濁した。
原料水として、純水に陰イオン性界面活性剤として、ポリオキシエチレンラウリル硫酸ナトリウム(花王製エマール20C)を0.008質量%となるように溶解させたものを用い、実施例1と同条件で電気分解を行い、オゾン濃度を測定した。
1)オゾン濃度測定
吐出されたオゾン水を採取後、ヨウ素滴定法によりオゾン濃度を測定した。オゾン濃度の測定結果を表1に示す。
一方、陰イオン性界面活性剤を用いた比較例7では、純水のみの比較例1と比較してオゾン濃度が低下した。また、非イオン性界面活性剤の添加量を0.001質量%未満とした比較例2では、純水のみの比較例1とほぼ同等のオゾン濃度であり、、0.01質量%以上とした比較例3〜5では、純水のみの比較例1と比較してオゾン濃度が低下した。さらに、非イオン性界面活性剤が完全には溶解せずに白濁した比較例6においても、純水のみの比較例1と比較してオゾン濃度が低下した。
実施例1〜6及び比較例1〜7のオゾン水、並びに水道水について、手指を対象とした殺菌試験を実施した。オゾン水又は水道水の50mLを手指に噴きかけ、30秒間待った後、手指の表面をウエスでふき取り、SCDLP寒天培地を用いてスタンプ試験を行った。採取した菌は、インキュベーターを用いて35℃で24時間培養し、コロニー数をカウントした。結果を表2に示す。表2における「ND」は未検出の意味である。なお、オゾン水又は水道水を手指に噴きかけないで、そのまま手指の表面をウエスでふき取り、SCDLP寒天培地を用いてスタンプ試験を行ったものをブランクとした。
実施例1〜6並びに比較例1〜7のオゾン水を5名のモニターの手指にそれぞれ50mL噴きかけ、1分間待った後、手指のべたつき感の有無を評価した。その結果を表2に示す。5名全員がべたつき感を感じた場合は「5/5」、5名全員がべたつき感を感じなかった場合は「0/5」と表記した。
また、実施例1〜6では、殺菌効果が高く、かつ、べたつき感も感じられないことが示された。
Claims (4)
- 水を電気分解することによってオゾン水を製造する方法であって、
該水には水溶性の非イオン性界面活性剤が0.001質量%以上0.01質量%未満含まれていることを特徴とするオゾン水製造方法。 - 前記水溶性の非イオン性界面活性剤はエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのブロック共重合体であることを特徴とする請求項1記載のオゾン水製造方法。
- 前記エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのブロック共重合体における該エチレンオキサイドの重合度は10以上30以下であり、該プロピレンオキサイドの重合度は10以上40以下であり、(該エチレンオキサイドのモル数)/(該プロピレンオキサイドのモル数)の値は0.3以上1以下であることを特徴とする請求項2記載のオゾン水製造方法。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の製造方法によって製造したオゾン水を殺菌対象に接触させることを特徴とする殺菌方法。
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