WO2009039674A1 - Desinfektion mit hochdruckreiniger und hydrolysiertem wasser - Google Patents

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WO2009039674A1
WO2009039674A1 PCT/CH2008/000393 CH2008000393W WO2009039674A1 WO 2009039674 A1 WO2009039674 A1 WO 2009039674A1 CH 2008000393 W CH2008000393 W CH 2008000393W WO 2009039674 A1 WO2009039674 A1 WO 2009039674A1
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    • 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
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
    • B08B3/026—Cleaning by making use of hand-held spray guns; Fluid preparations therefor

Definitions

  • the invention relates to a new chemical and residue-free method for cleaning, Hygienisie ⁇ mg, disinfecting and odor neutralization of surfaces, materials and objects by means of a high-pressure cleaning device using electrolyzed cold or warm water and with the help of oxidative radicals.
  • the purpose of the new invention is to demonstrate that by means of a high-pressure cleaning device and the use of electrolyzed water by means of oxidative radicals and ultrafast superoxidation, surfaces, materials and objects can be cleaned, sanitized and disinfected without the costly use of Environmentally polluting and toxic chemicals and energy wasting hot water.
  • the object of the invention is to provide a new, cost-effective, efficient, environmentally friendly, biological and residue-free method for hygienic treatment of surfaces, materials and objects by means of a high pressure cleaner and the use of electrolysed water by means of oxidative radicals, thanks to ultrafast superoxidation to clean and disinfect.
  • the pathogen is compressed, resulting in osmotic or hydrogen overload inside the cell.
  • the damaged cell membranes allow increased water transfer between the cell membranes, resulting in hydrogen cell flooding and filling them faster than the cells can dispose of the water. This fact leads to a bursting of the cells, or to cell death by pressure explosion in a few seconds.
  • the voltage source causes an electron deficiency in the electrode connected to the positive pole (anode) and an excess of electrons in the other electrode connected to the negative pole (cathode).
  • the aqueous solution between the cathode and anode contains electrolytes, which are positively or negatively charged ions.
  • the positively charged cations in An electrolytic cell migrates by applying a voltage to the negatively charged cathode (attraction opposite charges). At the cathode, they absorb one or more electrons and are thereby reduced.
  • the opposite process takes place.
  • the negatively charged anions emit electrons, that is, they are oxidized.
  • the number of electrons consumed by the reduction at the cathode corresponds to the electrons picked up by the anode.
  • the electrolysis of aqueous saline solution the same volume of hydrogen gas as chlorine gas is produced.
  • the electrolysis of water produces twice as much hydrogen gas as oxygen gas, since the two positively charged protons of a water molecule change to the cathode w and have to take up an electron to form hydrogen, whereas the doubly negatively charged oxygen ion at the anode Z ⁇ vei has to give off electrons in order to join the oxygen molecule.
  • the voltage which must at least be applied to the electrolyte is known as the deposition potential; in the case of electrolysis of water or in the case of aqueous salt solutions, this is also referred to as the decomposition stress.
  • This voltage (or a higher voltage) must be applied so that the electrolysis takes place at all.
  • the decomposition voltage the deposition potential can be determined on the basis of the redox potential by means of ions of two or low-boiling molecules. From the redox potential one still receives many other important hints for the electrolysis, for example to the electrolytic
  • the cations at the cathode are first reduced after the redox series, which have a more positive (well negative) potential in the redox series (voltage series), ie the potential of the proton-hydrogen electrode voltage get as close as possible.
  • the electrolysis of an aqueous saline solution forms at the cathode usually hydrogen and not sodium. Even in the presence of several types of anions that can be oxidized, first those come into play that have in the redox series as close as possible to the voltage zero point, ie a weaker positive redox potential.
  • overpotential In addition to your redox potential, the overpotential (overpotential) is also important. Due to the leinetic inhibition of electrodes, one often requires a significantly higher voltage than that from the calculation of the
  • Redox potentials calculated.
  • the effects of overvoltage can change depending on the nature of the material, including the ORP series, so that other ions are oxidized or reduced than would have been the case for the redox potential.
  • Shortly after switching off an electrolysis can be with an ammeter a current rash in the notice other direction.
  • the reverse process of electrolysis the formation of a galvanic cell. In this case, power is not consumed for the conversion, but it generates> vir-d current for a short time; This principle is used in fuel cells.
  • a galvanic element When a separation of single molecules or bonds is induced by an electrolysis, a galvanic element, the voltage of which counteracts electrolysis, acts simultaneously. This voltage is also called the polarization voltage.
  • the electrolysis of water provides two Tetlretressen, which proceed at the two electrodes.
  • the electrodes are immersed in water, which is rendered more conductive by the addition of some common salt, and then chlorine is recovered instead of oxygen.
  • H 3 O + Positively charged hydronium ions migrate in the electric field to the negatively charged electrode (cathode), where they each receive an electron. Hydrogen atoms are formed, which combine with another H atom formed by reduction to form a " hydrogen molecule.” Remains water molecules
  • Each hydroxide ion releases an electron at the positive pole, so that oxygen atoms are formed, which combine to form oxygen molecules.
  • NaCl addition to chlorine molecules
  • the hydroxide ion is a negatively charged ion that disfigures when bases react with water. Its chemical formula is OH " .
  • a general base B reacts with water according to the following scheme:
  • Hydroxide ions are also contained in pure water at 20 ° C. in a concentration of 10.sup.- 7 mol.sup.- 1 This is due to the autoprotolysis of the water according to the following reaction equation:
  • Electrolysed oxidative water received FDA (USA Food and
  • the procedure includes the following technical aids and process steps:
  • the preparation of the biocidal oxidative radicals in aqueous, saline solution can be done by 2 different Elcktrolyseclar.
  • the first method is implemented with diamond electrolysis using diamond-coated electrodes. This results in a cocktail of oxidative radicals near the "neutral" region with a pH value from 6.4 to 6.8.
  • oxidative radicals near the "neutral" region with a pH value from 6.4 to 6.8.
  • free chlorine (CI-) are formed at the anode, which together with the hydroxyl groups lead to the formation of hypochlorite HOCL and hypochlorite acid H2OCL, which are organically degraded very rapidly.
  • salt is added to the water because of the improved electroconductivity NaCl.
  • Molecules such as reducing peroxide-di-sulfate, peroxide-di-phosphate and percarbonate.
  • the NaCl salt concentration per liter of water is: preferably 0.5-8 grams NaCl (common salt) or more.
  • the second method is implemented with cylinder electrolysis with diaphragm, where the electrolysis cells are separated from each other, consisting of an anode chamber and a cathode chamber.
  • the electrolysis cells are separated from each other, consisting of an anode chamber and a cathode chamber.
  • the process for chemical and residue free purification, sanitization, disinfection and odor neutralization of surfaces, materials and articles by means of a high pressure cleaning device using electrolyzed cold or warm water and with the help of oxidative radicals shows the way the biocides, in particular the specific properties of the electrolyzed, Oxidath en water, its production, its salt concentration and salt composition, its redox potential, respectively, its concentration in free oxidative radicals and total concentration of oxidative radicals, and its pH and application rate for an efficient injection process of the high-pressure cleaning device.
  • the method also shows the technical design and application, with respect to the combination of high-pressure cleaner and electrolysis generator, for the production of oxidative radicals and a water storage tank for deep cleaning and elimination of germs.
  • the invention forms an integrated system in which the technical components of oxidative radical production by means of the electrolytic production of oxidative radicals in the water and intermediate storage in the storage tank, with the appropriate application technologies in combination with a high-pressure cleaning device for deep cleaning and disinfection of surfaces, materials and objects are integrated.
  • the focus of the innovation is not only in the technical combination of a high-pressure cleaner with an electrolysis plant for the production of oxidative radicals, but also in the new process and application technology of the combined application of High pressure with an aqueous solution of Oxidative Radicals, which thanks to ultrafast superoxidation, can not only cleanse but also disinfect and even be able to dissolve biofilms.
  • ID's multi-year trials have determined the optimal levels of oxidative radicals in the water and the specific high pressure and pressure requirements and treatment times to achieve perfect cleaning and disinfection on all types of surfaces, materials and surfaces.
  • the invention will be illustrated by an example of a mobile Desin Stammionsanlagc consisting of preferably an electrolysis generator, an intermediate tank and a high-pressure cleaning device including high-pressure spray lance with adjustable nozzle mounted on a mobile rubber wheel equipped trolley chassis.
  • a mobile high-pressure disinfection and cleaning system with oxidatively oxidized radicals derived from water for cleaning and sanitizing surfaces, materials and objects consists of the following technical parts:
  • Electrolysis generator with 2 single chamber electrolysis cells, parallel connected, boron doped diamond electrodes, stainless steel pump with a capacity of 600 liters per hour and 4 bar pressure, filter with 50 mesh, flow meter up to 900 liters per hour, pressure control with preferably 2 taps and 2 pressure gauges, electric water flow sensor, electronic control unit with time-controlled automatic electrode reversal polarization, redox meter, water supply tank with inlet and outlet tap, water pipes, one-way return valve. Electronic programmable control unit with switch, electronic water level control with electronic inflow valve, on and off button. Timing and switching clock, water supply and discharge to Hocbdruckrciniger. Compare ANNEX 1 B
  • the device is connected to the mains 220 V.
  • the electrolysis device is then turned on.
  • the intermediate tank of 50 liters capacity is filled with normal hardness of poor water and added as needed with 0.5 to 8 grams of cooking salt per liter, i. with up to 400 grams of common salt (NaCl).
  • the pre-programmed electrolysis unit is now switched on.
  • the corrosion resistant pump 600 liters per hour
  • the corrosion resistant pump now pumps the water at 10 liters per minute through the electrolysis cells.
  • the water is cleaved by the diamond electrodes (anode / cathode), resulting in oxidative radicals that cause ultrafast superoxidation on surfaces leading to complete disinfection and killing of microorganisms.
  • the water is electrolyzed until the desired concentration is established.
  • the programmed REDOX Monitor device automatically turns on and off, or a timer controls the electrolyzer.
  • the high-pressure cleaner can be switched on.
  • the high pressure spray process can now be triggered and the surfaces to be cleaned treated with the high pressure water jet.
  • the reducing water acts like a soap product and not only removes dirt and bacterial dirt bio-films, but also disinfects by killing 99.9% of all microorganisms such as viruses, gram positive and gram negative bacteria, yeasts, protozoa, etc. seconds.
  • the oxidative water has a prolonged action time, which favors the disinfection intensity.
  • the cleaning is perfect and it There are no toxic residues.
  • the method can thus also be used in CIP applications (Clean in Place).
  • the high pressure, oxidative radical cleaning process is cheaper than any other chemical cleaning process.
  • the energy consumption is only 600 W / h for the production of 600 liters of disinfectant solution.

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Abstract

Verfahren und technische Ausführung, zur Chemie und Rückstands freien Reinigung, Hygienisierung, Desinfektion und Geruchsneutralisajtion von Oberflächen, Materialien und Gegenständen mittels eines Hochdruck-Reinigungs-Gerätes und eines Elektrolyse-Generators unter Verwendung von elektrolysiertem kaltem oder warmem Wasser, mit Hilfe von Oxidativen Radikalen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in Kombination mit Hochdruck und elektrolytisch aus Salz Ionen haltigem Wasser erzeugten Oxidativen Radikalen, in total Radikal- Konzentrationen von minimal 35ppm und höher, in der Lage ist, Oberflächen, Materialien und Gegenstände nicht nur zu reinigen, sondern auch zu desinfizieren und fähig ist, mittels Kaltoxidation, in Form einer ultraschnellen Superoxidation, Mikroorganismen, wie Viren, Gramm positive und Gramm negative Bakterien, Hefen, Pilze, Algen und Einzeller-Organismen etc. zu 99.9 % zu eliminieren, ohne in den Mikroorganismen oder Pathogenen Resistenzen zu bilden.

Description

BESCHREIBUNG TITEL
DESINFEKTION MIT HOCHDRUCKREINIGER UND HYDROLYSIERTEM WASSER
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein neues Chemie- und Rückstand freies Verfahren, zur Reinigung, Hygienisieπmg, Desinfektion und Geruchsneutralisation von Oberflächen, Materialien und Gegenständen mittels eines Hochdruck- Reinigungs-Gerätes unter Verwendung von elektrolysiertem kaltem oder warmem Wasser und mit Hilfe von Oxidativen Radikalen.
STAND PER TECHNIK
Bis anhin konnten Oberflächen, Materialien und Gegenstände mittels eines Hochdruck-Reinigungs-Gerätes nur mit chemischen Produkten und Desinfektionsmittel oder mit Heisswasser hygienisch gereinigt werden, was sehr kostspielig ist und zudem eine enorme Belastung für die Umwelt durch Chemie enthaltende Abwässer darstellt, die schwierig zu reinigen sind, und biologische Reinigungsstufen in der Abwasserreinigung belasten.
Mit der neuen Erfindung soll aufgezeigt werden, dass mit Hilfe eines Hochdruckreinigungs- Gerätes und der Verwendung von elektrolysiertem Wasser mittels Oxidativen Radikalen , und Dank einer ultraschnellen Superoxidation, Oberflächen, Materialien und Gegenstände gereinigt, hygienisiert, und desinfiziert werden können, ohne den teuren Einsatz von Umwelt belastenden und toxischen Chemikalien und Energie verschwendendem Heisswasser. DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Einführung
Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines neuen, kostengünstigen, effizienten, Umwelt freundlichen, biologischen und Rückstand freien Verfahrens, um Oberflächen, Materialien und Gegenstände mittels eines Hochdruck-Reinigungs-Gerätes und der Verwendung von elektrolysiertem Wasser mittels Oxidativen Radikalen , Dank einer ultraschnellen Superoxidation hygienisch zu reinigen und zu desinfizieren.
EINFÜHRUNG
Elektrolytisch hergestelltes, oxidatives Wasser (EQW)
Elektrolytisch oxidatives Wasser (EOW) oder chemisch aktives
Wasser zerstört Mikroorganismen, wie Viren, Bakterien, Pilze, Hefen und Einzeller durch oxidative Radikale nicht chemisch, sondern physikalisch.
Wegen seines hohen oxidativen Reduktionspotentials (ORP) beschädigt "AktivesWasser" die Zellwand-Membranen von Pathogenen.
Der Krankheitserreger ist komprimitiert, was zu einer osmotischen oder hydrogenen Überlastung im Zellinneren führt.
Die beschädigten Zellmembranen erlauben einen erhöhten Wassertraπsfer zwischen den Zellmembranen, was zu einer hydrogenen Überflutung der Zellen führt, und diese schneller gefüllt werden, als die Zellen sich des Wassers entledigen können. Diese Tatsache führt zu einem Zerplatzen der Zellen, respektive zum Zelltod durch Druckexplosion in w enigen Sekunden.
Da es sich um ein phy sikalisches Zerstörungsprinzip handelt, ergeben sich nachw eislich keine Resistenzen bei Pathogenen.
Figure imgf000005_0001
Prinzip der Elektroh se fverg Bild Annex 1)
Beispiel einer Elektrolyse mit einer Zinkiodid - Lösung (Elektrodenmaterial beliebig)
Verbindet man zwei Metällplättchen (Elektroden) mit jew eils einem Kabel und einer Vorrichtung die Gleichstrom erzeugt z.B. einer Batterie oder einem Gleichrichter - und überführt diese Plättchen in ein Becherglas mit w ässriger Lösung (Beliebige Ionen) und legt nun eine Spannung an, so bildet sich an beiden Metällplättchen ein Stoff, dessen Ionen in der Lösung vorhanden sind.
Die Spannungsquelle bewirkt eineu Elektronenmangel in der mit dem Pluspol (Anode) verbundeneu Elektrode und einen Elektronenüberschuss in der anderen, mit dem Minuspol (Kathode) verbundenen Elektrode. Die w assrige Lösung zwischen der Kathode und Anode enthält Elektrolyte, das sind positiv oder negativ geladene Ionen. Die positn geladenen Kationen in einer Elektrolysezelle wandern durch das Anlegen einer Spannung zur negativ geladenen Kathode (Anziehung entgegen gesetzter Ladungen). An der Kathode nehmen sie ein oder mehrere Elektronen auf und werden dadurch reduziert.
An der Anode läuft der entgegen gesetzte Prozess ab. Dort geben die negativ geladenen Änionen Elektronen ab, das heißt sie werden oxidiert. Die Zahl der durch die Redμktion an der Kathode verbrauchten Elektronen entspricht den von der Anode aufgenommenen Elektronen. Bei der Elektrolyse von w ässriger Kochsalzlösung entsteht die gleiche Volumenmenge Wasserstoffgas w ie Chlorgas. Bei der Elektrolyse von Wasser entsteht doppelt so viel Wasserstoffgas w ie Sauerstoffgas, da die zw ei positiv geladenen Protonen eines Wassermoleküls zur Kathode w andern und dort jew eils ein Elektron aufnehmen müssen damit sich Wasserstoff bildet, w ahrend das doppelt negativ geladene Sauerstoffahion an der Anode gleich ZΛvei Elektronen abgeben muss, um sich zum Sauerstoffmolekül zu ^ erbinden.
Die Spannung, die zur Elektroly se mindestens angelegt w erden muss, bezeichnet man als Abscheidungspotential, bei der Elektro!} se \ on Wasser oder bei wässrigen Salzlösungen spricht man auch von der Zersetzungsspanhung. Diese Spannung (oder eine höhere Spannung) muss angelegt w erden, damit die Elektrolyse überhaupt ablauft. Für jeden Stoff, für jede Umw andlung vor! Ionen zu zw ei oder niehratmigen Molekülen kann die Zersetzungsspannung, das Abscheidpotential anhand des Redoxpotentials ermittelt w erden. Aus dem Redoxpotential erhält man noch \ iele andere wichtige Hinw eise für die Elektrolyse, beispielsw eise zur elektrolytischen
Zersetzung von Metallelektroden in Säure oder zur Verminderung von Zersetzungsspannung durch Abänderung von pH- Werten,
Beispielsw eise lässt sich durch das Redoxpotential berechnen, dass die Bildung von Sauerstoff an der Anode bei der Elektrolyse von Wasser in basischer Lösung (Zersetzungsspannuug: 0,401 V} unter geringerer Spannung abläuft als in saurer(Zersetzungsspannung: 1,23 V) oder neutraler (Zersetzurigsspannung: 0,815 V) Lösung, an der Kathode hingegen bildet sich leichter Wasserstoff unter sauren Bedingungen, als unter neutralen oder basischen Bedingungen),
Sind in einer Elektrolytlösung mehrere reduzierbare Kationen Λ orhanden, so werden nach der Redoxreihe zunächst die Kationen an der Kathode reduziert, die in der Redoxreihe (Spannungsreihe) ein positiveres (schΛvächer negative$)Potential haben, die also dem 0 Potential der Proton-Wasserstoff Elektrodenspannung möglichst nahe kommen. Bei der Elektrolyse einer wässrigen Kochsalzlösung bildet sich an der Kathode normalerweise Wasserstoff und nicht Natrium. Auch beim Vorliegen von mehreren Anionenarten, die oxidiert werden können, kommen zunächst diejenigen zum Zuge, die in der Redoxreihe möglichst nahe am Spannungsnullpunkt, also ein schw ächeres positives Redoxpotential besitzen. Normalerw eise entsteht bei der Elektrolyse von yvassriger NaCl an der Anode also Sauerstoff und nicht Chlor, Nach Überschreiten der Zersetzungsspannung wächst mit Spannungszunahme proportional auch die Stromstärke. Nach Faraday ist die Gew ichtsmenge eines elektrol) tisch gebildeten Stoffs proportional zu der geflossenen Stromraenge (Stromstärke multipliziert mit der Zeit). Für die Bildung von 1 g Wasserstoff (ca. 11,2 Liter, bei der Bildung eines Wasserstoffmoleküls werden zw ei Elektronen benötigt) aus w ässriger Lösung wird eine Strommenge N OΠ 96485 C (As)=lFaraday benötigt, Bei einer Stromstärke von 1 A zwischen den Elektroden dauert die Bildung Λ on 11,2 Litern Wasserstoff also 26 Stunden und 48 Minuten.
Neben dein Redoxpotential ist noch die Überspannung (das Überpotential) von Bedeutung. Auf Grund \ on leinetischen Hemmungen an Elektroden benötigt man häufig eine deutlich höhere Spannung als sich dies aus der Berechnung der
Redoxpotentiale errechnet. Die Überspannungseffekte können je nach Materialbeschaffenhcit der Elektroden - auch die Redoxreihe änderli, so dass andere Ionen oxidiert oder reduziert W erden als dies nach dem Redoxpotential zu erw arten gewesen wäre. Kurz nach Abschaltung einer Elektrolyse kann man mit einem Amperemeter einen Stromausschlag in die andere Richtung feststellen. In dieser kurzen Phase setzt der umgekehrte ProzeSs der Elektrolyse, die Bildung einer galvanischen Zelle ein. Hierbei wird nicht Strom für die Umsetzung verbraucht, sondern es >vir-d kurzzeitig Strom erzeugt; dieses Prinzip wird bei Brennstoffzellen genutzt.
Wenn man durch eine Elektrolyse eine Trennung einzelner Moleküle oder Bindungen erzw ingt, vvirkt gleichzeitig ein galvanisches Element, dessen Spannung der Elektrolyse entgegenwirkt. Diese Spannung wird auch als Polarisationsspannung bezeichnet.
Elektroden
Es" gibt nur w enige Anoden-Elektroden, die w ährend der Elektrolyse innert bleiben - also überhaupt nicht in Lösung gehen. Platin, Kohle resp. Diamant sind Materialien, die sich n ährend einer Elektroly se überhaupt nicht auflösen. Es gibt auch Metalle, die sich trotz stark negatπ em Redoxpotentials nicht auflösen. Dies w ird als „Passivität bezeichnet. Eine Eisenauode, die mit konzentrierter Salpetersäure behandelt w urde, löst sich nicht auf und es gehen keine Eisen (II) oder (IΙI)-Kationen in Lösung; sie hat „Passh ität".
Hemmungserscheinungen an der Anode, die bei der Sauerstoffbildung zu einer Überspannung führen, beobachtet man bei Diamant und Platinanoden (Liberspannung:
0,44 V). Bei diesen entsteht bei der Elektrolj se Λ OΠ w ässriger Kochsalzlösung Chlor statt Sauerstoff. An Zink-, Blei-(Überspannung: 0,78 V) und besonders Quecksilberkathoden (0,80 V) zeigen Wasserstoffprotonen eine erhebliche Überspannung und die Bildung von Wasserstoff erfolgt erst bei einer viel höheren Spannung. Die erhebliche Überspannung \ on Wasserstoff an der Quecksilberkathode, in der das Natrium als Amalgam gebunden w ird und daher dem Gleichgewicht entzogen w ird, nutzt man zur technischen Herstellung von1 Natronlauge, Durch die erhebliche Überspannung an dieser Elektrode bei der Wasserstoffbildung ändert sich die Redoxreihe und statt Wasserstυffprotonen w andern nun Natriumkationen zur
Queclcsilberkathode. Elektrolyse von WasSer
Die Elektrolyse von Wasser besieht aus zwei Tetlreaktionen, die an den beiden Elektroden ablaufen. Die Elektroden tauchen in Wasser ein, w elches durch die Zugabe von etwas Kochsalz besser leitend gemacht wird, w obei dann anstatt Sauerstoff Chlor gewonnen wird.
Positiv geladene Hydronium-Ionen (H3O+) wandern im elektrischen Feld zu der negath geladenen Elektrode (Kathode), wo sie jeweils ein Elektron aufnehmen. Dabei entstehen Wasserstoff- Atome, die sich mit einem weiteren, durch Reduktion entstandenen H-Atom zu einem "Wasserstoff-Molekül vereinigen. Übrig bleiben Wasser-Molekülej
2 H3O+ + 2 e - H2 + 2 H2O
Der abgeschiedene, gasförmige steigt an der Kathode auf.
Zur positiv geladenen Elektrode (Anode) Wandern die negath geladenen Hydroλid-Ionen.
Jedes Hydroxid-Ion gibt ein Elektron an deü Plus-Pol ab, so dass Sauerstoff- Atome entstehen, die sich zu Sauerstoff-Molekülen vereinigen resp. bei NaCl Zugabe zu Chlor-Molekülen.
Die übrig bleibenden H -Ionen werden umgehend von Hydroxid-Ionen zu Wasser-Molekülen neutralisiert.
4 OH' -O2 + 2 H2O + 4 e'
Auch hier steigt der abgeschiedene Sauerstoff als farbloses Gas an der Anode auf. Die Gesamtreaktionsgleichung der Elektrolj se Λ OΠ Wasser lautet:
4 H3O+ + 4 OH' — ■ 2 H2 + O2 + 6 H2O
Die auf der linken Seite stehenden Hydronium- und Hydroxid-Ionen
I entstammen der Autoprotolyse des Walsers:
8 H2O -* 4 H3O+ + 4 OH IS^an kaun die Elektrolysegleichung daher auch folgendermaßen schreiben:
8 H2O — 2 H2 + O2 + 6 H2O
bziv. nach Kürzen des \Vassers:
2 H2O → 2 H2 + O2
Hydroxidion
Das Hydroxidion ist ein negativ geladenes Ion, das entstellt, wenn Basen mit Wasser reagieren. Seine chemische Formel lautet OH".
Eine allgemeine Base B reagiert nach folgendem Schema mit Wasser:
B H- H2O *=* HB+ -I- OH" i
Anhand der Konzentration der H}
Figure imgf000010_0001
kann man den pH-Vv ert der entstandenen Losung ermitteln. Dazu berechnet man erst den so genannten pOH-Werf.
Figure imgf000010_0002
Und daraus den pH-Wert:
pH = k -pOH
Zu jeder Tempeiatur gibt es jeweils ein k,
Unter Normbedingungen ist k= '-14.
Hydroxidionen sind auch in reinem Wasser bei 2O0C in einer Konzentration Λ on 10"7 mol ' f enthalten. Das hängt mit der Autoprotolyse des Wassers nach folgender Reaktionsgleichung zusammen:
H2O -I- H2O ^ IhO+ -I- OH" Zulassung
Die innovative Verwendung von Diamant Elektroden - Technologie in der Elektrolyse erhielt vor kurzem grosse Aufmerksamkeit von zahlreichen Universitä'ts- - Forschungsteams für den Einsatz in der Oberflächen - Desinfektion.
Frühe eigene Versuche und Versuchsergebnisse führten zur Einreichung von Bewilligungs-Gesuchen bei der FDA (Food aud Drug Administration, USA), w elche im Dezember2002 die Bewilligung für die neue Technologie erteilte und mit dem Status"GRAS" (Generally Regarded as Safe) auszeichnete.
Elektrolysicrtes oxidatives Wasser erhielt FDA (USA Food and
Drug Administration), USDA (United Status Department of Agriculture) und EPA (USA Environmental Protection Agency) - Zulassung für allgemeine Applikationen im Nahrungsmittel-Bereich, für die Nahrungsmittel- Oberflächen Desinfektion, für Milch-, Fleisch- und Restaurant- technische Anwendungen.
Die entsprechenden Seiten der Bewilligungsnummern der FDA und USDA lauten 21 CFR 173, 178, 182. 184 & 198.
Die EPA Bewilligungs- und Publikations-Seite lautet 40 CFR 180.940 und die des National Organic Programms ist 21 CFR 178.1010. Darstellung der Verfahrenskomponenten
Das Verfahren beinhaltet folgende Technischen Hilfsmittel und Prozessschritte:
Technische Hilfsmittel
1. Handelsübliches Hochdruckreinigungsgerät mit oder ohne Heisswasseraufbereitung mit vorzugsweise 0-20 bar Druckerzeugungs- Pumpe oder mehr; alle Teile korrosionsfrei, mit elektrischem oder anderem motorisiertem Antrieb, Sprühlanze mit verschiedenen Ventilen und Düsen.
2. Elektrolyse Generator mit einer oder mehreren Elektrolysezellen, einkammrig oder zweikammrig mit Diaphragma , Pumpe aus vorzugsweise korrosionsfreiem Stahl oder Kunststoff, Filter, Flussmeter, Druckregulierung mit vorzugsweise 2 Hähnen und 2 Manometern, elektrischer Wasser- Flusssensor, Elektronische Steuereinheit mit Zeit gesteuerter automatischer Elektroden-Umkehrpolarisation, Redox- Meter, Wasservorratstank mit Eintritts und Austrittshahn, W 'asser- Leitungen, Ein^ eg- Rücklauf-Ventil. Elektronische programmierbare Steuereinheit mit Schalter, elektronische Wasser-Pegel-Kontrolle mit elektronischem Zufluss-Ventil, Ein- und Ausschalthebel. Zeitmess- und Schalt-Uhr, Wasser Zu- und Ableitungen zu Hochdruckreiniger.
Herstellung der bioziden Oxidativen Radikale in w ässeriger, salzhaltiger Lösung mittels Elektrolyse.
Die Herstellung der bioziden Oxidativen Radikalen in wässriger, salzhaltiger Lösung kann durch 2 verschiedene Elcktrolyseverfahren erfolgen.
Das erste Verfahren wird implementiert mit der Diamant Elektrolyse mittels Diamant- beschichteten Elektroden. Dabei entsteht ein Cocktail aus Oxidativen Radikalen nahe am "Neutralen Bereich" mit einem pH - Wert von 6,4 bis 6,8. An der Anode werden neben OH- Hydroxylgruppen und 03 vor allem freies Chlor (CI-) gebildet, die mit den Hydroxylgruppen zur Bildung von Hypochlorid HOCL und Hypochlorid Säure H2OCL führen, die organisch sehr rasch abgebaut werden. Um die Elektrolyse des Wassers bezüglich Stromverbrauchs günstiger und besser durchführen zu können, werden dem Wasser wegen der verbesserten Elektrokonduktivität NaCl Salz zugemischt.
Bei der Elektrolyse dieser Salzverbindungen entstehen zudem oxidierende
Moleküle, wie reduzierendes Peroxyd-Di-Sulfat, Peroxyd-Di-Phosphat und Percarbonat.
Die NaCl Salzkonzentration beträgt pro Liter Wasser: Vorzugsweise 0,5-8 Gramm NaCl (Kochsalz) oder mehr.
Das zweite Verfahren wird implementiert mit der Zylinder Elektrolyse mit Diaphragma, wo die Elektrolyse Zellen voneinander getrennt sind, bestehend aus einer Anoden - Kammer und einer Kathoden - Kammer. An der positiven Anode aus Platin bilden sich Säure bildende negativ aufgeladene Anionen in einem sauren Bereich von ca. 2.4 pH mit negativer Ladung, und an der negativen Kathode bilden sich Basen bildende positive Kationen in einem alkalischen Bereich von ca. 11 pH mit einer positiven Ladung.
Diese rsvei sauren und alkalischen wässrigen Elektrolysen Lösungen können jetzt beliebig gemischt werden und je nach Einsatz im sauren oder basischen Bereich eingesetzt werden.
Bei der Elektrolyse von reinem Wasser ohne Salz, werden folgende Oxidativen Radikale gebildet: ELECTROLVTISCHER PRQZESS von Wasser
Es entstehen die verschiedensten oxidativen Radikale, wenn Wasser (H20) elektrolysiert wird zum Beispiel: (EO ist das Standart Redo.v-Potential)*:
02 + H + e- HO2 EO = - 0.13 V [1]
2H+ + 2e- H2 EO = 0.00 V [2]
HO2 + H+ + e- H2O2 EO = +1.50 V [3]
03 + 2H+ + 2e- O2 + H2O EO = +2.07 V [4]
OH- + H+ + e- H2O EO = +2.85 V [5]
H2O + e- H+ OH- EO = - 2.93 V [6]
OH+ e- OH- EO = +2.02 V [7]
ELECTROLYTISCHER PROZESS von Wasser mit Salz NaCl An der Kathoden - Seite
Na+ + e- Na
2Na + 2H2O 2Na+ + 2OH- + H2
An der Anoden - Seite
2Cl- - 2e- C12
Es muss hier erwähnt werden, dass C12 (Chlorgas) and OH- wie folgt reagieren:
Cl 2 + 2OH- Cl O- + Cl- + H2O oder
Cl 2 + OH- HClO + Cl- LOESUNG DER AUFGABE
Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale der unabhängigen Patent - Ansprüche definiert.
Gemäss der Erfindung zeigt das Verfahren zur Chemie- und Rückstand freien Reinigung, Hygienisierung, Desinfektion und Geruchsneutralisation von Oberflächen, Materialien und Gegenständen mittels eines Hochdruck- Reinigungs-Gerätes unter Verwendung von elektrolysiertem kaltem oder warmem Wasser und mit Hilfe von Oxidativen Radikalen die Art und Weise der Biozide, insbesondere der spezifischen Eigenschaften des elektrolysierten, Oxidath en Wassers, dessen Herstellung, dessen Salzkonzentration und Salzzusammensetzung, dessen Redoxpotential, respektive dessen Konzentration in freien oxidativen Radikalen und Gesamtkonzentration der Oxidativen Radikale, und dessen pH-Wert und Aufwandmenge für einen effizienten Spritzvorgang mittels des Hochdruckreinigungs- Gerätes auf.
Gemäss der Erfindung zeigt das Verfahren zudem die technische Ausführung und Anwendung auf, bezüglich der Kombination von Hochdruckreiniger und Elektrolyse-Generator, zur Herstellung der Oxidativen Radikale und einem Wasservorratstank zur Tiefen-Reinigung und Elimination von Keimen.
Die Erfindung bildet ein integriertes System, in welchem die technischen Komponenten der Oxidativen Radikalen-Herstellung- mittels der elektrolytischen Herstellung von oxidativen Radikalen im Wasser und Zwischenlagerung im Vorratstank, mit den entsprechenden Applikationstechnologien in der Kombination mit einem Hochdruckreinigungs- Gerät zur Tiefen- Reinigung und Desinfektion von Oberflächen, Materialien und Gegenständen integriert sind. Dabei liegt der Schwerpunkt der Innovation nicht nur in der technischen Kombination eines Hochdruckreinigers mit einer Elektrolysen Anlage zur Herstellung von Oxidativen Radikalen, sondern auch in der neuen Verfahrens- und Applikations- Technik der kombinierten Anwendung von Hochdruck mit einer wässrigen Lösung aus Oxidativen Radikalen, die Dank einer ultraschnellen Superoxidation, nicht nur reinigen sondern auch desinfizieren können und sogar in der Lage sind Biofilme aufzulösen.
ID mehrjährigen Versuchen wurden die optimalen Konzentrationen von Oxidativen Radikalen im Wasser und die spezifischen Hochdruck- und Druckanforderungen und Behandlungszeiten eruiert, um eine perfekte Reinigung und Desinfektion auf allen Arten von Oberflächen, Materialien und Oberflächen, zu erreichen.
Der Erfinder hat in mehrjähriger Forschung- und Entwicklungsarbeit im Labor und im praktischen Einsatz das neue Verfahren getestet und perfektioniert und eine Effizienz von nahe 100% erreicht.
Nach Kenntnisstand des Erfinders sind bis heute keine wissenschaftlichen Arbeiten auf dem Gebiet der Desinfektion und Reinigung von Oberflächen, Materialien und Gegenständen mittels der Kombination von elektrolytisch aus W asser erzeugten oxidativen Radikalen als Biozide gegen Keime, Schimmelpilze, Viren und Bakterien etc. und mittels Hochdruck- Applikation, als in die Tiefe wirkende Reinigungs- und Desinfektions- Technik bekannt, noch w ird eine gleichartige Technologie für den selben Zweck heute irgendwo eingesetzt.
AUSFUEHRUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung soll an einem Beispiel einer mobilen Desinfektionsanlagc aufgezeigt werden, bestehend aus vorzugsweise einem Elektrolysen- Generator, einem Zwischentank und einem Hochdruckreinigungs-Gerät inklusive Hochdruck-Sprühlanze mit regulierbarer Düse, montiert auf einem fahrbaren Gummirad bestückten Trolley-Fahrgestell.
Eine mobile Hochdruck-Desinfektions- und Reinigungsanlage mit aus Wasser elektrolytisch gewonnenen Oxidativen Radikalen zur Reinigung und Hygienisierung von Oberflächen, Materialien und Gegenständen setzt sich aus folgenden technischen Einzelteilen zusammen:
1. Handelsübliches Hochdruckreinigungsgerät (Kärcher) ohne Heisswasseraufbereitung mit 10 bar Druckerzeugungs-Pumpe und 5 Liter Minutenleistung; alle Teile korrosionsfrei, mit elektrischem Antrieb 220 Y / 50/60 Herz, Pistolen Sprühlanze mit Hochdruck- Sprüh-Düse. Vergleiche ANNEX 1 A
2. Elektrolyse Generator mit 2 einkammrigen Electrolysezellen, parallel geschaltet, mit Bor gedopten Diamant-Elektroden , Pumpe aus korrosionsfreiem Stahl mit einer Schöpfleistung von 600 Litern pro Stunde und 4 bar Druck, Filter mit 50 mesh, Flussmeter bis 900 Liter pro Stunde, DruckreguHerung mit vorzugsweise 2 Hähnen und 2 Manometern, elektrischer Wasser- Flusssensor, Elektronische Steuereinheit mit Zeit gesteuerter automatischer Elektroden-Umkehrpolarisation, Redox-Meter, Wasservorratstank mit Eintritts und Austrittshahn, Wasser- Leitungen, Einweg- Rücklauf-Ventil. Elektronische programmierbare Steuereinheit mit Schalter, elektronische Wasser-Pegel-Kontrolle mit elektronischem Zufluss-Yentil, Ein- und Ausschaltknopf. Zeitmess- und Schalt-Uhr, Wasser Zu- und Ableitungen zu Hocbdruckrciniger. Vergleiche ANNEX 1 B
3. Zwischentank von 50 Litern Inhalt für Wasser mit Deckel, Entlcerungsventil und Eingangs- und Ausgangsleitungen mit Hahnen und Verbindungsschlauch zu Hochdruckreiniger. Vergleiche ANNEX 1 C 4. Gummi bereifter Fahrbarer Trolley-Schubkarren als Montage-Aufbau- Chassis konzipiert. Vergleiche ANNEX 1 D
Als erster Arbeitsschritt wird das Gerät an das Stromnetz angeschlossen 220 V.
Das Elektrolysen-Gerät wird alsdann eingeschaltet. Der Zwischentank mit 50 Liter Inhalt wird mit normalem Härte armem Wasser gefüllt und je nach Bedarf mit 0.5 bis 8 Gramm Kochsalz pro Liter versetzt, d.h. mit bis zu 400 Gramm Kochsalz (NaCl). Die vorprogrammierte Elektrolyse-Einheit wird jetzt eingeschaltet. Die Korrosion beständige Pumpe (600 Liter pro Stunde) pumpt nun das Wasser mit 10 Litern pro Minute durch die Elektrolysen-Zellen. Dort wird das Wasser über die Diamanten Elektroden (Anode/Katode) clektrolysiert und es entstehen Oxidative Radikale, die auf Oberflächen eine ultraschnelle Superoxidation bewirken, die zu einer vollständigen Desinfektion und Abtötung von Mikroorganismen führt.
Das Wasser wird solange elektrolysiert, bis die gewünschte Konzentration hergestellt ist. Das programmierte REDOX Monitor-Gerät schaltet automatisch ein und aus, oder eine Schaltuhr steuert das Elektrolyse-Gerät.
Wenn die gewünschte Konzentration von Oxidativen Radikalen erreicht ist, bestimmt durch den gewünschten ORP -Wert (oxidatives Reduktions- Potential), kann das Hochdruck-Reinigungsgerät eingeschaltet werden.
Durch einen Druck auf den Pistolen- Griff an der Lanze kann nun der Hochdruck- Sprayvorgang ausgelöst werden und die zu reinigenden Flächen mit dem Hochdruck- Wasserstrahl behandelt werden.
Das reduzierende Wasser wirkt wie ein Seifenprodukt und entfernt nicht nur Schmutz und bakterielle Schmutz- Bio-Filme, sondern desinfiziert ebenfalls durch die Abtötung von 99,9 % aller Mikroorganismen, wie Viren, Gramm positive und Gramm negative Bakterien, Hefen, Protozoen etc. in Sekunden. Das oxidative Wasser hat eine verlängerte Wirkungszeit, was die Desinfektions- Intensität begünstigt. Die Reinigung ist perfekt und es entstehen keine toxischen Rückstände. Das Verfahren kann somit auch in CIP Anwendungen (Clean in Place) angewendet werden.
Das Reinigungs- Verfahren mit Hochdruck und Oxidativen Radikalen ist billiger als jedes andere Reinigungs-Verfahren mit Chemie. Der Energieverbrauch beträgt lediglich 600 W/h für die Herstellung von 600 Litern Desinfektions- Lösung.

Claims

PATENTANSPRUECHE
1. Verfahren und technische Ausführung, zur Chemie- und Rückstands freien Reinigung, Hygienisierung, Desinfektion und Geruchsneutralisation von Oberflächen, Materialien und Gegenständen mittels eines Hochdruck- Reinigungs-Gerätes und eines Elektrolyse-Generators unter Verwendung von elektrolysiertem kaltem oder warmem Vv'asscr, mit Hilfe von Oxidativen Radikalen.
2. Verfahren und technische Ausführung, zur Chemie und Rückstands freien Reinigung, Hygienisierung, Desinfektion und Geruchsneutralisation von Oberflächen, Materialien und Gegenständen mittels eines Hochdruck- Reinigungs-Gerätes und eines Elektrolyse-Generators unter Verwendung von elektrolysiertem kaltem oder « armem Wasser, mit Hilfe von Oxidativen Radikalen, gemäss Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass die technische Ausführung vorzugsweise, aber nicht ausschliesslich oder rwingend aus folgenden Komponenten besteht:
1.
Handelsübliches Hochdruckreinigungsgerät mit oder ohne Heisswasseraufbereitung mit vorzugsw eise 5-20 bar Druckerzeugungs- Pumpe oder mehr; alle Teile korrosionsfrei, mit elektrischem oder anderem motorisiertem Antrieb, Sprühlanze mit verschiedenen Ventilen und Düsen.
Elektrolyse Generator mit einer oder mehreren Electrolysezellen, einkammrig oder zweikammrig mit Diaphragma , Pumpe aus vorzugsweise korrosionsfreiem Stahl oder Kunststoff oder anderen geeigneten Materialien, Filter, Flussmeter, Druclcregulierung mit vorzugsweise 2 Hähnen und 2 Manometern, elektrischer Wasser- Flusssensor, Elektronische Steuereinheit mit Zeit gesteuerter automatischer Elektroden- Umkehrpolarisation, Redox-Meter, Wasservorratstank mit Eintritts und Austrittshahn, Wasser- Leitungen, Einweg- Rücklauf-Ventil. Elektronische programmierbare Steuereinheit mit Schalter, elektronische Wasser-Pegel- Kontrolle mit elektronischem Zufluss-Ventil, Ein- und Ausschalthebel, Zeitmess- und Schalt-Uhr, Wasser Zu- und Ableitungen zu Hochdruckreiniger, Erdungskabel und Stromleitungen mit Stecker, Operationsstundenmesser, Notschalter, und Sicherungskasten.
3.
Montagechassis, vorzugsweise fahrbar.
3. Verfahren und technische Ausführung, zur Chemie und Rückstands freien Reinigung, Hygienisierung, Desinfektion und Geruchsneutralisation von Oberflächen, Materialien und Gegenständen mittels eines Hochdruck- Reinigungs-Gerätes und eines Elektrolyse-Generators unter Verwendung von elektrolysiertem kaltem oder warmem Wasser, mit Hilfe von Oxidativen Radikalen, gemäss Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckreiniger einen Druck von 1-20 bar oder mehr erzeugen kann, aus korrosionsfreien Teilen besteht, und über ein Sprühlanze verfügt mit verstellbarer Hochdruckdüse.
4. Verfahren und technische Ausführung, zur Chemie und Rückstands freien Reinigung, Hygienisierung, Desinfektion und Geruchsneutralisation von Oberflächen, Materialien und Gegenständen mittels eines Hochdruck- Reinigungs-Gerätes und eines Elektrolyse-Generators unter Verwendung von elektrolysiertem kaltem oder warmem Wasser, mit Hilfe von Oxidativen Radikalen, gemäss Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verfahren zur Herstellung der oxidativen Radikale im Wasser sow olil Diamant- wie auch andere Elektroden-Typen aus Platin oder Legierungen und aus anderen geeigneten Materialien veπvendet werden können. Dass zudem der Elektrolyse Generator mit einer oder mehreren Electrolysezellen, cinkammrig oder als Zylinderzelle zweikammrig mit Diaphragma konzipiert werden kann.
5. Verfahren und technische Ausführung, zur Chemie und Rückstands freien Reinigung, Hygienisierung, Desinfektion und Geruchsneutralisation von Oberflächen, Materialien und Gegenständen mittels eines Hochdruck- Reinigungs-Gerätes und eines Elektrolyse-Generators unter Verwendung von elektrolysierfem kaltem oder warmem Wasser, mit Hilfe von Oxidativen Radikalen, gemäss Anspruch 1 und 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das ganze Applikations-System bestehend aus Hochdruckreiniger, Zwischentank für Wasser und Elektrolyse-Generator eine Einheit bilden, die durch Leitungen miteinander verbunden sind und auf einer Plattform oder auf einem fahrbarem Chassis oder als Wandmodel montiert sind.
6. Verfahren und technische Ausführung, zur Chemie und Rückstands freien Reinigung, Hygienisierung, Desinfektion und Geruchsneutralisation von Oberflächen, Materialien und Gegenständen mittels eines Hochdruck- Reinigungs-Gerätes und eines Elektrolyse-Generators unter Verwendung von elektrolysiertem kaltem oder warmem Wasser, mit Hilfe von Oxidath en Radikalen, gemäss Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in Kombination mit Hochdruck und elektrolytisch aus Salz Ionen haltigem Wasser erzeugten Oxidativen Radikalen w ie zum Beispiel, Hypochlorid, Wasserstoff-Superoxid, Ozon, Hydroxil-Gruppen, Peroxyd-Di- Sulfat, Peroxyd-Di-Phosphat und Percarbonat etc. in total Radikal- Konzentrationen von minimal 35ppm und höher, in der Lage ist, Oberflächen, Materialien und Gegenstände nicht nur zu reinigen, sondern auch zu desinfizieren und fähig ist, mittels Kaltoxidation in Form einer ultraschnellen Superoxidation, Mikroorganismen, n ie Viren, Gramm positive und Gramm negative Bakterien, Hefen, Pilze, Algen und Einzeller- Organismen etc. zu 99.9 % zu eliminieren, ohne in den Mikroorganismen oder Pathogenen Resistenzen zu bilden.
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