TW202034966A - 二氧化氯產生裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明的課題在於提供一種裝置，該裝置能夠以相較於以往的二氧化氯產生裝置為更簡易的構成，來長期穩定地產生二氧化氯。

本發明課題的解決手段是提供一種利用亞氯酸鹽水溶液與觸媒的反應之新穎的二氧化氯產生裝置。

Description

二氧化氯產生裝置
本發明有關於新穎的二氧化氯產生裝置。
二氧化氯氣已知係在低濃度(例如0.1ppm以下)對於動物活體而言為安全的氣體，另一方面，即使在該種低濃度下，對於細菌/真菌/病毒等微生物仍具有去活性作用、消臭作用等。
二氧化氯的產生方法已知道例如：藉由包含溶解有(dissolved)二氧化氯氣、亞氯酸鹽水溶液以及pH調整劑的組成物而穩定地產生二氧化氯的方法(專利文獻1)；將含有亞氯酸鹽的電解液進行電解而製造二氧化氯的方法(專利文獻2)。
此外，近年來也提出有藉由對固形的亞氯酸鹽照射可見光而產生二氧化氯的裝置(專利文獻3)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]WO/2008/111357
[專利文獻2]WO/2009/154143
[專利文獻3]WO/2015/098732
本發明的課題在於提供一種裝置，該裝置能夠以相較於以往的二氧化氯產生裝置為更簡易的構成，來長期穩定的產生二氧化氯。
本案發明者們經過專心研究，結果為成功地開發出利用以亞氯酸鹽水溶液與觸媒的反應來產生二氧化氯的機制的新穎的二氧化氯產生裝置，從而完成本發明。
亦即本發明的一種實施形態為一種二氧化氯產生裝置，該二氧化氯產生裝置具備鼓泡機構，其中，
前述二氧化氯產生裝置包含反應用容器以及空氣導入裝置，
前述反應用容器包含亞氯酸鹽水溶液以及觸媒，
前述反應用容器以及前述空氣導入裝置係藉由導管連接，
前述二氧化氯產生係構成為，在前述空氣導入裝置運作時，空氣被鼓泡至前述反應用容器中的亞氯酸鹽水溶液中，被鼓泡的空氣會與前述觸媒接觸，
使前述二氧化氯產生裝置持續運作2週後的時間點中從前述二氧化氯產生裝置釋出之空氣中所含的二氧化氯濃度，與使前述二氧化氯產生裝置持續運作1週後的時間點中從前述二氧化氯產生裝置釋出之空氣中所含的二氧化氯濃度相比，係至少能夠維持50%以上。
本發明的一實施形態中，前述反應用容器係構成為至少部分地開放，在前述反應用容器內所生成的包含二氧化氯的空氣會向前述二氧化氯產生裝置的外部釋出。
本發明的一實施形態中，該二氧化氯產生裝置不包含電解機構。
本發明的一實施形態中，前述亞氯酸鹽水溶液為亞氯酸鹼金屬鹽水溶液或亞氯酸鹼土金屬鹽水溶液。
本發明的一實施形態中，前述亞氯酸鹼金屬鹽水溶液為亞氯酸鈉水溶液、亞氯酸鉀水溶液或亞氯酸鋰水溶液，亞氯酸鹼土金屬鹽水溶液為亞氯酸鈣水溶液、亞氯酸鎂水溶液或者是亞氯酸鋇水溶液。
本發明的一實施形態中，前述亞氯酸鹽水溶液的濃度為0.01至45重量%。
本發明的一實施形態中，前述觸媒為固體觸媒。
本發明的一實施形態中，前述觸媒為金屬系觸媒、礦物系觸媒、碳系觸媒或者是此等的組合。
本發明的一實施形態中，前述金屬系觸媒為包含鉑(Pt)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、銥(Ir)、鋨(Os)、鐵(Fe)、銅(Cu)、錳(Mn)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、或是該等金屬的化合物的觸媒，前述礦物系觸媒為包含矽(Si)或者是含矽化合物的觸媒，前述碳系觸媒為包含活性碳的觸媒。
本發明的一實施形態中，前述觸媒被擔載於載體。
本發明的一實施形態中，前述載體為包含選自由鈦、閥金屬、不銹鋼、鎳、陶瓷、碳以及多孔質物質所組成群組的材料的載體。
本發明的一實施形態中，前述空氣導入裝置為從前述二氧化氯產生裝置的流路的起點將空氣導入至前述流路內的裝置，或者為從前述二氧化氯產生裝置的流路的終點抽吸前述流路內的空氣的裝置。
本發明的一實施形態中，前述空氣導入裝置為電動式的空氣泵。
本發明的範圍也包括將上述舉出的本發明的一個或複數個特徴任意地予以組合的發明。
相對於以往的二氧化氯產生方法/產生裝置，本發明至少具有以下所述的1項以上的優點。
(1)安全性、耐久性的提升
本發明是利用由亞氯酸鹽與觸媒反應而造成的產生二氧化氯。這種方式因為幾乎沒有因急遽的反應而產生大量的二氧化氯的風險，而且經確認不會產生二氧化氯氣體以外的有害氣體，所以相較於「在亞氯酸鹽添加酸性物質而產生二氧化氯的方式」或是「使用電解的方式」，為安全性較高(例如，於藉由電解而產生二氧化氯的情形下，若是電解液劣化，則會產生氯氣或氫氣等)。此外，本發明的裝置的動力只有空氣導入裝置，因此裝置故障的風險較低，而且在裝置故障的情況下也容易修繕。
(2)無須維護(maintenance-free)
本發明僅管構造簡樸，但仍可歷經至少2週以上(較佳為3週以上，更佳為1個月以上)無維護而穩定地產生二氧化氯。此外，亞氯酸鹽水溶液的壽命屆至時，只要更換亞氯酸鹽水溶液，裝置即可繼續運作。
(3)小型化，降低成本
本發明相較於例如利用電解的二氧化氯產生裝置等，構造極為簡樸，所以能夠將裝置小型化或降低成本。
1:空氣導入裝置
2、2’:導管
3:反應用容器
4:亞氯酸鹽水溶液
5:觸媒
第1圖顯示本發明的設計例。
第2圖顯示實驗1的結果(二氧化氯的產生量)。
第3圖顯示實驗2的結果(產生氣體的定性分析)。
第4圖顯示實驗3的結果。
用第1圖所示的設計例來說明本發明的實施方式。
設計例
第1圖所示的本發明的一種實施形態的二氧化氯產生裝置具備：空氣導入裝置1以及反應用容器3，反應用容器3包含亞氯酸鹽水溶液4以及觸媒5。空氣導入裝置1以及反應用容器3藉由導管2連接。
在反應用容器3中，藉由亞氯酸鹽水溶液4與觸媒5的反應而生成二氧化氯。如果空氣導入裝置1運作，則經由導管2所提供的空氣被鼓泡至反應用容器3中，攪拌亞氯酸鹽水溶液4以及觸媒5。若是藉由鼓泡而攪拌亞氯酸鹽水溶液4與觸媒5，觸媒5的表面所生成的二氧化氯會從觸媒表面遊離，並於觸媒5的表面再次生成二氧化氯。藉由鼓泡而遊離的二氧化氯是經由設在反應用容器3的上部的導管2’而與空氣一起被釋出至裝置外。
亦即，第1圖所示的本發明的二氧化氯產生裝置藉由具備以空氣導入裝置1為中心的鼓泡機構，可促進亞氯酸鹽水溶液4與觸媒5的反應，而且可使所生成的二氧化氯釋出至裝置外。
以上敘述中是參照設計例來說明本發明的內容，但是本發明可以各種態樣來具體呈現，並不被解釋成只限定於此處所記載的設計例。例如，在本發明的一種實施形態中，可以藉由將構成裝置的容器和導管的配置進行多種變更，而將裝置的大小、形狀最佳化。
本發明所使用的亞氯酸鹽可舉例如亞氯酸鹼金屬鹽或亞氯酸鹼土金屬鹽。亞氯酸鹼金屬鹽可舉例如：亞氯酸鈉、亞氯酸鉀、亞氯酸鋰，亞氯酸鹼土金屬鹽可舉出：亞氯酸鈣、亞氯酸鎂、亞氯酸鋇。其中，就取得容易方面而言，較佳為亞氯酸鈉、亞氯酸鉀，最佳為亞氯酸鈉。這些亞氯氧鹼可單獨使用1種，併用2種以上也無妨。亞氯酸鹽水溶液中亞氯酸鹼的比例較佳為0.01重量%至45重量%。未達0.01重量%時，產生二氧化氯所必須的亞氯酸鹽可能會在短時間內枯竭，超過45重量%時，可能會產生亞氯酸鹽飽和而容易析出的問題。考量到安全性與穩定性、二氧化氯的產生效率等時，較佳的範圍是0.1重量%至25重量%，更佳的範圍是1重量%至20重量%，又更佳的範圍是2至15%
本發明的裝置中所使用的觸媒只是要是會與亞氯酸鹽水溶液反應而產生二氧化氯的觸媒便無限定，但是由於在反應停止時需與亞氯酸鹽水溶液分離，所以較佳為固體觸媒(或非均相觸媒(heterogeneous catalyst))。本發明的裝置中所能使用的固體觸媒的例子可列舉：金屬系觸媒(例如：鉑(Pt)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、銥(Ir)、鋨(Os)、鐵(Fe)、銅(Cu)、錳(Mn)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鉬 (Mo)或是該等金屬的化合物)、礦物系觸媒(例如：矽(Si)或是含矽化合物)、碳系觸媒(例如：包含活性碳的觸媒)。
本發明的裝置中所使用的觸媒可以單獨使用，但是為了提升亞氯酸鹽水溶液與觸媒的反應效率，可使用擔載於載體的觸媒。擔載觸媒的載體只要有助於提升亞氯酸鹽水溶液與觸媒的反應效率則並無限定，但較佳為例如：包含選自由鈦、閥金屬(valve metal)、不銹鋼、鎳、陶瓷、碳以及多孔質物質所組成群組的材料的載體。
本發明的裝置中所能使用的空氣導入裝置若為可使裝置的流路中的空氣或亞氯酸鹽水溶液朝一個方向移動的裝置，則無限定，而例如可為電動式的空氣泵。對於電動式的空氣泵的電力供給可以是經由電纜而由電力供給裝置進行，也可以是利用電池。
本發明的裝置中所能使用的空氣導入裝置只要可使裝置的流路中的空氣或亞氯酸鹽水溶液朝一個方向移動，則可設置在各種位置。例如：可以將空氣導入裝置設置在流路的起點，而將空氣導入至流路內；也可以將空氣導入裝置設置在流路的中途，使流路內的空氣朝一個方向移動；也可以將空氣導入裝置設置在流路的終點，藉由抽吸流路內的空氣，使裝置的流路中的空氣或亞氯酸鹽水溶液朝一個方向移動。
本發明的裝置中，藉由空氣導入裝置而被導入至裝置內的流路的氣體，就典型而言為空氣，但也可以使用例如氮或氬等非活性化氣體。
本發明的二氧化氯產生裝置可進一步具備用以將裝置中所產生的二氧化氯氣體釋出至裝置外的送風風扇。藉由具備送風風扇，可以有效率地將裝置內所產生的二氧化氯氣體送出至裝置外，此外，也可以藉由調節風扇的風量 來調節送出至裝置外的二氧化氯氣體的量。例如：當二氧化氯氣體的產生量較多時，藉由增強送風風扇的風量而使裝置外的二氧化氯氣體擴散得更遠；當二氧化氯氣體的產生量較少時，可以藉由減弱送風風扇的風量來防止裝置外的二氧化氯氣體有不必要的擴散，而使裝置外的二氧化氯氣體濃度在一定範圍內的方式進行調節。
在本說明書中所使用的用語是用以說明特定的實施態樣而使用的用語，並沒有限制發明的意圖。
此外，在本說明書中使用的「包含」這個用語，除了在文章脈絡上顯然應作不同理解的情況以外，是意欲表示所記載的事項(構件、步驟、要素或數字等)為存在，而沒有排除該記載事項以外的事項(構件、步驟、要素或數字等)的存在。
只要沒有作出不同的定義，在此所使用的所有用語(包含技術用語以及科學用語)具有與本發明所屬技術領域中具有通常知識者所廣為理解的意義相同的意義。在此所使用的用語，只要沒有明示出不同的定義，即應解釋成具有與本說明書以及相關技術領域中的意義協調的意義的用語，而不應該解釋成被理想化或者是過度形式化的意義。
本發明的實施態樣會有參考示意圖同時加以說明的情形，但在為示意圖的情況下，為了明確地說明，會有誇示性的呈現。
在本說明書中，例如以「1至10w/w%」呈現時，所屬技術領域中具有通常知識者可理解該呈現是各別具體地指1、2、3、4、5、6、7、8、9或10w/w%。
在本說明書中，表示成分含量、數值範圍時所使用的任何數值，在沒有特別明示的情況下，能夠解釋成包括用語「約」的意思。例如，「10倍」在沒有特別明示時，能夠理解成「約10倍」的意思。
本說明書中所引用的文獻中，該等全部的揭示均應被視為援用於本說明書中，所屬技術領域中具有通常知識者依據本說明書的文章脈絡，在不脫離本發明的精神以及範圍的情況下，應理解為該等的先前技術文獻中的相關揭示內容是援用作為本說明書的一部分。
[實施例]
為了確認本發明的效果，進行了以下的實驗。
[實驗1.觸媒與亞氯酸鹽水溶液的反應]
使用第1圖所示的裝置，進行二氧化氯產生實驗。觸媒使用於鈦(載體)擔載有鉑母料的觸媒，亞氯酸鹽水溶液使用1%亞氯酸鹽鈉水溶液1L。使用空氣導入裝置1，使空氣向包含亞氯酸鹽水溶液4以及觸媒5的反應用容器3以約1L/分鐘的流量鼓泡。另一方面，作為調控組，除了不使用觸媒以外，以和上述相同的條件使裝置運作。
將於兩條件中二氧化氯產生量的比較顯示於第2圖。如第2圖所示，在使用觸媒的條件中會產生二氧化氯，而在未使用觸媒的條件中則沒有產生二氧化氯。亦即，確認到為了在本發明的裝置中產生二氧化氯，觸媒是必須的。
[實驗2.產生氣體的定性分析]
收集用實驗1的方法所產生的氣體，藉由離子層析將該成分進行定性分析。其結果顯示於第3圖。如第3圖所顯示，藉由亞氯酸鹽及觸媒的反應所產生的氣體成分，實際上只有二氧化氯。
[實驗3.長時間的運作性之檢驗]
使用實驗1所使用的裝置(第1圖所示的裝置)，進行長時間的裝置運作試驗。試驗結果示於第4圖。如第4圖所示，本發明的裝置可在約1個月之間穩定地產生二氧化氯。
如上所述，僅管在構造上與以往的二氧化氯產生裝置相比係極為簡樸，但仍可長時間穩定地產生二氧化氯。
1:空氣導入裝置
2、2’:導管
3:反應用容器
4:亞氯酸鹽水溶液
5:觸媒

Claims (13)

  1. 一種二氧化氯產生裝置，該二氧化氯產生裝置具備鼓泡機構，其中，
    前述二氧化氯產生裝置包含反應用容器以及空氣導入裝置，
    前述反應用容器包含亞氯酸鹽水溶液以及觸媒，
    前述反應用容器以及前述空氣導入裝置係藉由導管連接，
    前述二氧化氯產生裝置係構成為，在前述空氣導入裝置運作時，空氣被鼓泡至前述反應用容器中的亞氯酸鹽水溶液中，被鼓泡的空氣會與前述觸媒接觸，
    使前述二氧化氯產生裝置持續運作2週後的時間點中從前述二氧化氯產生裝置釋出之空氣中所含的二氧化氯濃度，與使前述二氧化氯產生裝置持續運作1週後的時間點中從前述二氧化氯產生裝置釋出之空氣中所含的二氧化氯濃度相比，至少能夠維持50%以上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之二氧化氯產生裝置，其中，
    前述反應用容器係構成為至少部分地開放，在前述反應用容器內所生成的包含二氧化氯的空氣會向前述二氧化氯產生裝置的外部釋出。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之二氧化氯產生裝置，其中，
    該二氧化氯產生裝置不包含電解機構。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之二氧化氯產生裝置，其中，
    前述亞氯酸鹽水溶液為亞氯酸鹼金屬鹽水溶液或亞氯酸鹼土金屬鹽水溶液。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之二氧化氯產生裝置，其中，
    前述亞氯酸鹼金屬鹽水溶液為亞氯酸鈉水溶液、亞氯酸鉀水溶液或者是亞氯酸鋰水溶液，
    亞氯酸鹼土金屬鹽水溶液為亞氯酸鈣水溶液、亞氯酸鎂水溶液或者是亞氯酸鋇水溶液。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之二氧化氯產生裝置，其中，
    前述亞氯酸鹽水溶液的濃度為0.01至45重量%。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之二氧化氯產生裝置，其中，
    前述觸媒為固體觸媒。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之二氧化氯產生裝置，其中，
    前述觸媒為金屬系觸媒、礦物系觸媒、碳系觸媒或者是此等的組合。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之二氧化氯產生裝置，其中，
    前述金屬系觸媒為包含鉑(Pt)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、銥(Ir)、鋨(Os)、鐵(Fe)、銅(Cu)、錳(Mn)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、或是該等金屬的化合物的觸媒，
    前述礦物系觸媒為包含矽(Si)或者是含矽化合物的觸媒，
    前述碳系觸媒為包含活性碳的觸媒。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之二氧化氯產生裝置，其中，
    前述觸媒被擔載於載體。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之二氧化氯產生裝置，其中，
    前述載體為包含選自由鈦、閥金屬、不銹鋼、鎳、陶瓷、碳以及多孔質物質所組成群組的材料的載體。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之二氧化氯產生裝置，其中，
    前述空氣導入裝置為從前述二氧化氯產生裝置的流路的起點將空氣導入至前述流路內的裝置，或者為從前述二氧化氯產生裝置的流路的終點抽吸前述流路內的空氣的裝置。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之二氧化氯產生裝置，其中，
    前述空氣導入裝置為電動式的空氣泵。
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