[发明专利]膜电极组件、采用该膜电极组件的电解槽、电解水喷射器以及消毒方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用来产生用于消毒、清洗等的电解水的膜电极组 件、采用该组件的电解槽、包括任意电解槽的电解水喷射器以及使用 这些装置的消毒方法。

背景技术

杀菌剂/消毒液：

诸如次氯酸钠、次氯酸钙和二氯异氰尿酸的氯化物杀菌剂已被广 用地用作大多数环境中的杀菌剂/消毒剂。在这些材料当中，从成本和 效果的观点，通常使用包括次氯酸钠的次氯酸盐。然而，为了获得其 杀菌/消毒效果的提高，提出了了许多方案，该杀菌/消毒效果在包括临 床领域和食品工业的各种领域中都需要(例如，参见， JP-A-2001-253803，JP-A-2001-342496，以及JP-A-2002-145710)。

通常，通过将用于构成该组分的各种原料添加到水中，或通过混 合包含该各种原料的混合水溶液，来制备这种杀菌剂/消毒剂。

使用电解水作为替代物：

然而，大量使用氯化物消毒剂引起麻烦。例如，在大量地处理食 品材料的工厂和零售店中，用具有超过100ppm浓度的次氯酸钠溶液进 行清洗。然而，认为该清洗是有问题的，因为它不仅破坏食品材料的 味道，而且引起危险(THM的增加)。

主要为了消除这些问题，在农业、食品、临床以及其他领域中， 已经对电解水，即通过电解产生的水，的有效性坚持不懈地进行了集 中的研究。在日本，主要进行电解水或臭氧化水的替代。电能，是一 种清洁能源，通过在电极表面上的化学反应，同时调整该反应，可以 被用来合成氢气、氧气、臭氧、过氧化氢等。众所周知，尤其在阳极 上的氧化反应产生在水处理中有效的氧化剂(有效的氯和过氧化物， 如臭氧)，并且在某些情况下，还产生活性物质，如OH原子团(radical) (Kysansei Denkaisui No Kiso Chishiki(Fundamental Knowledge of Strongly Acidic Electrolytic Water，Ohm-sha，Ltd.)。

目前正在将精力关注于电解水的优异杀菌/消毒活性，并且正在对 临床活动和家庭中使用的水进行研究。正研究的它们使用的例子包括 患病部分、切割部分、用于固定导管的透皮开口等的杀菌/消毒，以及 家庭用具或物品，如厨房用具、婴儿物品和家具，以及房屋设备如卫 生间设备和浴缸的杀菌/消毒。通过电解水(将被电解的水)来获得这 种电解水，其中可以连同用于pH调节的酸一起将在溶解时产生离子的 溶质，例如，氯化钠，选择性地添加到水中。

电解水的种类：

除用作食品添加剂之外，电解水也可用于其他应用。在仅仅包含 水的电解槽中，进行下面的阳极反应，以根据公式(1)离析氧气。然 而，取决于催化剂和电解条件，根据公式(2)产生臭氧，并且可以人 工合成其中包含溶解的臭氧的臭氧化水。

2H₂O＝O₂+4H⁺+4e        (1)

3H₂O＝O₃+6H⁺+6e        (2)

在该水包含盐酸或对其添加氯化物离子的情况下，根据公式(3) 和(4)，产生次氯酸。在该水包含硫酸的情况下，进行由公式(5) 表示的反应，以产生过硫酸。

Cl^-＝Cl₂+2e              (3)

Cl₂+H₂O＝HCl+HClO         (4)

2SO₄^2-＝S₂O₈^2-+2e          (5)

当存在碳酸根离子时，进行由公式(6)表示的反应，以产生过碳 酸。

2CO₃^2-＝C₂O₆^2-+2e           (6)

根据公式(7)和(8)，通过阴极反应，可以人工合成含氢水， 碱离子水等等，该含氢水是在其中包含溶解的过量氢气的水。

2H₄++2e＝H₂                     (7)