微酸性电解水是将适量低浓度的稀盐酸和或氯化钠水溶液加入到有隔膜或无隔膜式电解槽内,通过电解的方式,在阳极生成氯气和H+,H+溶于水使水呈酸性,pH 值为5.0-6.5,氯气与水反应生成盐酸和次氯酸( HClO) 。 在使用微酸性电解水之前,食品工厂采用次氯酸钠作为食品添加杀菌物质,但是使用次氯酸钠有效氯浓度在100-200ppm,冲洗不完全容易产生氯味残留,还有排水处理、环境负荷、食品安全等问题,及易与有机物质结合,产生对人体有极大危害的有害物质三卤甲烷(THMs) 。 因此,微酸性电解水当初开发的目的是作为食品设备的杀菌剂的替代品,但因也有应用在食品本身杀菌的市场需求。在2002年6月10日,日本厚生劳动省令第75号,以【微酸性次氯酸水】的名称被指定作为食品添加物的杀菌剂。 目前,微酸性电解水除了应用于食品加工外,在公共环境卫生、口腔综合治疗台水路消毒中具有明显的应用优势和前景。
中性电解水是指pH值介于6.5与7.5之间,且含有次氯酸分子的水溶液。 中性电解水的生成方式有两种:一种是采用有隔膜电解的方式,将一定浓度的稀食盐溶液加入到安装有阴、阳电极的电解槽中,隔膜将电解槽分为阳极室和阴极室,在电解过程中,阳极室生成的酸性水和阴极室生成的碱性水通过循环泵不断混合,从而生成具有接近中性pH值和含有效氯的水溶液。 另一种就是采用无隔膜电解食盐或稀盐酸溶液,在电场作用下,生成具有中性pH值和含有高浓度次氯酸分子的水溶液。
弱碱性电解水,又称富氢水或水素水(日本),碱性离子水、电解还原水,是指经过滤后的自来水在隔膜电解槽中进行电解,阴极侧的H+转化为H2,从而造成该侧OH-浓度的升高;同时,水中的钙、镁、钾等矿物质向阴极聚集,并产生碱性离子水。 因此,弱碱性电解水具有四个特性,弱碱性(pH值7.5-9.0)、更高的矿物质浓度、富含氢、负氧化还原电位(ORP)。 弱碱性电解水是一种健康直饮水,其研究起源于20世纪80年代的日本,最早是受到了日本山梨县长寿村日常饮用的溪水水质的启迪。研究者发现,具有较高的负氧化还原电位(ORP值在-150mV至-300mV之间)和超过7.5的pH值是天然山区溪流和某些深井的碱性矿泉水的特征。因此,日本的研究者在此基础上开发出了弱碱性电解水生成设备。 众多国内外的研究表明,弱碱性电解水由于其物理化学性质及结构方面的独特特点,作为饮用水可对人体产生诸多的健康益处,主要表现在改善人体生理机能、平衡自由基、防止氧化损伤、预防和辅助治疗多种慢性疾病等方面。
强碱性电解水又称强碱性电解离子水,是指pH值高于9.0的电解水(用于工业清洗时,其pH值可以达到13.0左右),其有效成分为NaOH/KOH,含有活性氢,可有效去除脂质和蛋白质等污垢。 强碱性电解水设备采用隔膜式电解槽,电解质一般为K2CO3,其电解质也可采用NaCl或KCl,与强酸性电解水一起产生。 不同于其他由苛性钠而形成的碱性水,强碱性电解水不会导致皮肤的刺激性或化学性灼伤。除了其杀菌效果,超级碱性电离水对分解油非常有效,因此广泛地使用在清洗制造产品及工业机械和零件,以及CIP清洗。
强碱性电解水又称强碱性电解离子水,是指pH值高于9.0的电解水(用于工业清洗时,其pH值可以达到13.0左右),其有效成分为NaOH/KOH,含有活性氢,可有效去除脂质和蛋白质等污垢。 强碱性电解水设备采用隔膜式电解槽,电解质一般为K2CO3,其电解质也可采用NaCl或KCl,与强酸性电解水一起产生。 不同于其他由苛性钠而形成的碱性水,强碱性电解水不会导致皮肤的刺激性或化学性灼伤。除了其杀菌效果,超级碱性电离水对分解油非常有效,因此广泛地使用在清洗制造产品及工业机械和零件,以及CIP清洗。
电解水的起源还得从一名自学成才的科学家讲起,这名科学家就是迈克尔·法拉第。想必听到他的名字,您一定会想起高中物理虐你千百遍的“法拉第电磁感应定律”!对,就是他…… 法拉第在担任汉弗莱·戴维助手的时候,花了很多心血研究氯气,1833年.法拉第经过一系列的实验,发现当把电流作用在氯化钠的水溶液时,能够获得氯气。即:2NaCl+2H₂O =2NaOH+H₂↑+Cl₂↑ 在此基础上,法拉第于1834年总结出法拉第电解定律: 但此时他还想不出这套电解理论有什么实质作用,于是这个概念被暂时搁置了。后来,其他科学家也开始涉足这一概念(尼科尔森和格罗托斯),但他们发现这一概念没有实际用途,于是这个课题的应用又被延迟。 直到第二次世界大战以后,俄国人开始涉足电解技术。随后日本人对电解技术产生了浓厚的兴趣,他们与俄国人合作,生产出了第一批“电解水发生器”。
电解水制备装置,主体一般分为电极、电解槽和膜。其中,电极是制备装置中最重要的部件,它的性能在很大程度上决定了制水水质、能耗以及制水机的成本。 1950年,荷兰人亨利·比尔首先发表了钛基涂钛——贵金属薄膜的文章,开启了钛电极发展的新纪元。 1968年,Ru02一Ti02涂层研究成果在意大利的DeNora公司的氯碱厂实现了工业化,从此电极进入钛电极时代。这种氧化物涂层阳极商业上称为DSA(Dimensionally Stable Anode),也叫形稳阳极。自金属阳极工业化后,从价格、机械加工性能等方面考虑,目前工业上大都采用金属钛作阳极的基体。 在20年以前,电解水设备的所采用的电极主要来自于国外进口。进入21世纪后,马赫内托(苏州)特殊阳极有限公司等电极生产企业的进入,为电解水技术的发展提供了更进一步的支持。
在讲述日本的电解水发展史之前,我们有必要先介绍一下电解水的分类和以及相应的作用 电解水分类 酸性电解水:pH值7.0以下的电解水,主要功能成分为次氯酸(HClO),用于消毒,还可细分为强酸性电解水/酸性氧化电位水(pH2.0-3.0)、微酸性电解水(pH5.0-6.5); 碱性电解水:pH大于10.0,主要功能成分为氢氧化钠(NaOH),可用于去污; 水素水/富氢水:不需要添加电解液,电解后水中富含氢气,主要用于饮用。 注:《电解水技术频道》主要研究酸性和碱性电解水技术,对于富氢水技术下文不做介绍。
日本是电解水技术发展最早的一个国家,也是目前市场最成熟的一个国家。 日本第一台电解水生成机是在1931年研发成功的,该电解设备的主要作用是改变水的pH值,以便饮用。 直到1954年,第一台民用电解装置研制成功,主要用于农业生产中; 随后,电解水技术于1974年引入韩国,1976年引入美国; 日本于1982年开始研究强酸性水,并于1989年成立“水设计研究会”和“水科学研究会”,会员企业达600多家,主要研究强酸性水的杀菌效果; 1993年,日本厚生省管辖的“功能水研究振兴财团”设立了约5亿日元的基金,着重研究强酸性水在医学、牙科领域的应用,随后日本又开发并推广使用了微酸性电解水。 目前,电解水在日本已获得广泛应用,目前主要应用于农业,食品业和医疗行业,在农业方面主要用于育种(种子的消毒),植保(替代部分农药)和生长促进(用强碱性电解水)。 酸性电解水于2002年被日本劳动厚生省,认可为食品添加剂,为其应用于食品安全卫生打开了大门!目前在日本主要用于生鲜果蔬,刺身料理,食品工业前处理及其用具、机械设备的清洗消毒。用酸性电解水改善食品品质成为目前日本酸性电解水应用研究的新热门! 酸性电解水在医疗方面主要用于内窥镜、清洗、消毒,口腔疾病的治疗和环境消毒。
我国于1994年开始涉足电解水领域,主要引进产品和方向为强酸性电解水在医疗领域的应用; 2002年,卫生部颁发《消毒技术规范》,指出酸性电解水可用于餐饮具、瓜果蔬菜的消毒和物品表面的消毒以及内镜的冲洗消毒; 2009年12月卫生部发布WS310.2-2009《医院消毒供应中心》第2部分清洗消毒及灭菌技术操作规范,指出酸性电解水可用于手工清洗后不锈钢和其它非金属材质的器械、器具和物品灭菌前的消毒; 2011年,GB28234-2011《酸性氧化电位水生成器安全与卫生标准》公布实施,进一步规范了电解水设备的设计制造和使用。 从2015年起,随着微酸性电解水技术的发展和应用领域的不断扩展,GB 28234-2011《酸性氧化电位水生成器安全与卫生标准》开始进行修订,加入了“微酸性电解水设备的技术要求和使用”部分的内容,微酸性电解水技术进入快速发展期,电解水的应用从食品、医疗和农业扩展到公共卫生、畜牧养殖等行业。
1医院卫生消毒(酸性氧化电位水为主)
(1)手的清洗消毒
(2)创口、创面的消毒
(3)内窥镜的消毒
(4)透析机的消毒
2环境和物体表面消毒
(1)物体表面
(2)空气消毒
3口腔医院(微酸性电解水为主)
(1)牙齿印模消毒
(2)牙椅综合治疗台水路消毒
(3)牙周病和根管辅助治疗
1水果蔬菜的清洗保鲜
2蛋类的清洗消毒
3肉类的清洗
4水产品(海鲜)
5 CIP清洗消毒(强酸性电解水与强碱性电解水同时使用)
6现场卫生管理
(1)人员消毒(手部、鞋底等)
(2)环境消毒(地面、空气、物表、工器具等)
1车辆消毒
2人员通道消毒
3养殖区空气消毒/除臭
4工器具消毒(特:奶牛场挤奶器、奶罐等)
5饮用水管线消毒
6养殖对象局部消毒(奶牛挤奶前药浴,预防乳房炎)
1植物喷洒防病/减药化生产
2促进种子发芽
3灌溉(缓解干旱/调节土壤pH)
学校、养老院等人员抵抗力弱且分布密集场所
(1)个人卫生
(2)空气除菌
(3)物品消毒
1果蔬清洗(除菌/去农残)
2餐具消毒
3空气雾化(除菌/除甲醛/去异味)
4宠物护理