美国氧化还原电位水设备发明专利中文翻译

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摘要
这是一种以盐水溶液为原料电解产生氧化还原电位水方法的设备,主要用于杀 菌、消毒、去污和伤口清洁。这个设备的电解室包含三个室体,包括一个阴极室 和一个阳极室,一个盐水溶液室插在阴极室和阳极室之间,且与两端都连通,三 个室被膜隔开。中间这个室有一个流体入口和一个流体出口,而且这个室壳使用 绝缘材料制成以确保直流电压不会通过这个室体。在盐水室两边的阴极室和阳极 室相应的侧面都有一个供水流量计,盐水溶液从中间这个室流过,通过流通预先 准备好的水溶液和离子混合,或者是,通过循环纯水或是一种例如纯氯化氢、氢 氧化铵水溶液。独特的绝缘材料上面有一个固体电解质。被膜分开的室体通过电 流与之连通。这样的话就产生了一个电解反应,生产阳极和阴极氧化电位水。
在氯化钠的存在下,也有必要考虑下其他的反应,像氯气和氢气的演变和产 物氢氧根离子。氢氧根离子能显著提高水体的 PH 值。电解氯化钠的过程中,溶 液表现为氢氧根离子聚集在阴极附近,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动。
阳极必然发生氧化反应,最常见的反应就是在水中氯化钠放出氯气。 2Cl--2e-→Cl2↑
相关的现有技术包含在美国的专利号为 5932171,专利拥有人为 Malchesky,收录于 1999 年 8 月 3 日,文章透露了一种利用电解水产生阴极阳极水的杀菌设备。这个设备有一个带有 物品接收区的托盘。那个位于接收区域的物品是用于微生物净化的,有一个微生物堵盖经常 是封闭的。一个电解水设备接进水后,将水分为两股,让它们分别流过阴极室和阳极室 ,然 后水流会在一个带电区域,这样可以产生一种用于清洁的阴极液和用于杀菌的阳极液。阴极 液和阳极液是可以选择性的用一个泵吸取循环通过那个物品接收区 ,用于清洁和消除延伸的 表面微生物和在那个接收区域里面的部分。阳极液或者是停用阳极液提供一种无菌的冲洗 液。试剂分装可以很好的接收安培或者是类似的东西,安培有一个内部隔层,可以选择性的 连接或打开分配洗涤剂浓度和(或)杀菌试剂浓度,让它们进入阴极液和阳极液的循环中 。 从多方说,一个水处理设备免不了要用盐或者是清洁剂加到水中 ,让它在里面通过不同的电 解反应形成一种干净的溶液去清洁点解设备。
圆的组合方式,阴极和阳极中间的空间并不大,而且,阴极和阳极间的电压电势也不大。 最后,也就是与这个发明关联最大的一项专利是由 Djeiranishvili 的专利号为 6296744
的美国专利,讲的是一个液体介质的电化学处理设备。这种设备包含至少一个电解室中间室 带正负极的单极电极,是连接到提供持续的将电解室分为阴极室和阳极室的半透膜的相对侧 面上的电流。这些电解室有管道连接到他们的喷嘴,管道包括被处理液体的进料管。阴极出 水管和放电点带这些液体介质远离阴极室,阳极出水管将这些液体介质从阳极室送入催化反 应器去破坏那些活性氯,一根出口管道与反应器连接,还有一个放电点将这些液体介质带离 这个收集口这个地方。
在电解氯化钠水溶液的期间,整体的反应表明氯离子的浓度在降低而氢氧根离子的浓度 在升高。这种状况反过来又会导致其他的一些反应以及生成反应产生的一些产物。氯气会部 分的溶于水和水反应产生盐酸,反应方程式如下:
Cl2+H2O→HCl+HClO
这个产物盐酸,他能够显著的降低溶液 PH,有可能 HCl 的形成同时会引起其他的反应, 但是不知道反应会到一个什么样的程度。氧原子的产生是有可能的,但是由于其不稳定性所 不会长时间存在和达到高浓度。这个反应就会有可能产生氧气、过氧化氢或者臭氧。结合前 面的反应和不同结果的产物以及反应不同过程的原料和条件 ,就像电流的大小和类型,溶解 的离子的浓度和类型,还有水的纯度,会赋予水很多性质。
Fig.1
图 6 电位水保质期
电解类型
电位水 PH 值
阳极液
阴极液
电位水浓 氧化还原
保质期
度(ppm) 电位值 密闭存储 露天存储
ຫໍສະໝຸດ Baidu
I型
2.2-3.5 11.5-12.2 10-100 1050-1180 3 个月
10 天
Ⅱ型
3.5-4.0
7.5-9.5
0.4-2.0 1000-1140 24 小时
在日本已经完成的研究表明这两种形式的水都有它们独特的特性 。有一个特性就是大家 知道的具有氧化还原电位(ORP),这个点位可以被量化用于制定与工业毫伏电压相关的以 银氯为电极的标准技术。已测的 ORP 值大约为 1000 毫伏,光学吸收光谱和垫子自旋共振证 明了次氯酸的存在。
众所周知,一般的杀菌技术就是用加热、过滤、辐射或者是采用化学药剂杀灭那些不能 存在的微生物。然而,只是从最近才开始出现了电解这一可以杀灭微生物杀菌替代方式 ,与 之相关的,最近才设计出这种能够优化反应条件来适合生产某种终端产物的设备 ,包含了不 同 ORP 的阴极水和阳极水,还有余氯。超氧化水是有保质期限制的,过期的话活性成分就 会大大降低。数据显示,ORP 水用于杀菌、去污、皮肤清洁、加速伤口愈合效果非常好。
所有上述所描述的反应,当它的发生处于可控和最佳条件时,可以导致产生的水中包含 一种叫做“超氧化水”的氧化物,超氧化水有许多特性,包括高的或者低的 PH,不同的氯 或是氯的化合物等,还有不同种类的氧或是含氧化合物。
超纯水最容易量化的特性就是它的 PH 值了,它取决电解室的配置,阴极端产生高 PH 值的水,阳极端产生低 PH 值的水,它就可以被称为阴极水或者阳极水。低 PH 值(酸性) 的阳极水也会存在多种形式的氯,也就是说,氯气,氯离子,氢氯酸,次氯酸。氧也会是以 多种形式存在。碱性阴极水中会含有氢气和钠离子,从这个电解室出来的水流能够被分开也 能够分析其中的成分。
Robinson 在 1996 年 4 月 16 号被收录的美国专利号为 5507932 的文章中提到一种用电 解液的设备,这种设备表面可以产生电解液,特别适合于处理生理材料,像全血,血浆或是 细胞分离,目的是为了减少微生物感染的机会。这种溶液在一个容器里,然后有电能提供电 流给容器里的阴阳级。阳极的基材选择从钛和铌中来,基材的外层镀上一层铂。这个阳极是 圆筒状的。阴极也大致是圆筒状的,有与电源接通而且也是有钛为基材。阴极和阳极是同心
电能或者电流的形成其实有难度,如果是在纯水中的话,它本身是不存在任 何电荷载体或者是离子的。完全的纯水,从理论角度来说,作为一个实际的问题, 是不可能制得的。所以,我们遇到的各样的水都能作为电能导电或者是电流的一 种媒介,最终与水中存在溶解的离子有关系。溶解的离子的浓度越大,它在溶液 里产生化学变化或者是电流传导的能力就越强。
Malchesky 在 2001 年 1 月 9 号被收录的美国专利号为 6171551 的文章中提到一种方法 用一个设备电解合成过氧乙酸和其他氧化物,这个电解装置有一个具有离子选择性的栅栏 , 可以使阴极室和阳极室分开。装置里的电解质包含一个前体,像乙酸钾或者乙酸。阳极室里 的正电位提供给阳极,让它生成长时间或短时间存在的氧化物,像过氧乙酸、过氧化氢和臭 氧。在某一个案例中,溶液中包含的氧化物被运送到一些用品上,像医疗器械中用于净化的。 这些产物都是按需生产的,避免了要储存危险化学品。
3 小时
Ⅲ型
5.6-6.0
7.5-9.5
0
900-1050 1 小时
20 分钟
*电位水的保质期是根据电位水的电解类型、电解质和去离子水的品质决定的
*储存用的是 PET 或者是 PP 材质的容器
这是一种以盐水溶液为原料电解产生氧化还原电位水方法的设备
发明背景
技术领域 那么目前这个设备的发明基本上是和酸性、碱性/氧化以及点位水还有电解
因为水不可能是纯的,它能包含众多的能溶解的物质。它会一直包含微量的 解离后的氢离子和氢氧根离子。它也能包含一些可溶性气体,像二氧化碳、氮气 等能也作为反应物的气体。水中还含有大量的阳离子和阴离子。众所周知,水分 子是有极性的,它的电荷分布是不平衡的,是由于水分子的结构和因为氢原子和 氧原子形成分子所施加的不平衡的吸引力。正是因为这个显著的极性使得水能够 溶解很多物质,包括离子化合物像氯化钠或者其他的盐。
用于实施本发明的最佳模式
通过看图 1 到 6,这些图里它们相同的附图标记指的是相同的部件。图 1 是一个关于目 前发明的这个生产氧化还原电位水的设备的概要图。本图所代表的发明的这个设备的图 例 10,包含了一个利用三室电解槽或是特殊电解槽适于生产 ORP 水的独特的电解系统。这个 系统有一个进水罐 12 使溶液在里面混合,带有一个点解机组 14 和一个阳极室 16,一个阴 极室 18,盐水室 20 在两个室的中间将它们两室分开。
虽然大家都知道在电解装置的阴极室和阳极室放一个能选择性透过离子的栅栏 ,迄今为 止,但不知道提供一个在一个腔室的阳极和阴极室的离子溶液的流动 ,方便生产氧化还原电 位水。
发明细节披露
目前这个设备的这种生产氧化还原电位水的方式提供了一种更加有效 、高效、经济的通 过电解盐水溶液来生产用于杀菌、消毒、清洁和伤口处理等等的氧化还原电位水溶液。为了 实现这个目标提出具有三个电解室的电解室,包括一个阴极室、一个阳极室和一个介于两室 中间的盐水室。两个连通膜将它们分成三个腔室。中心室有一个流体的进口和出口,它具有 绝缘材料,确保不会被直流电压所通过。阴极室和阳极室的溶液供应分别在盐水室的两边 。 盐水溶液穿过中间室,要么和预先配好的带有离子的水溶液参与循环,或是另一种方式 ,它 与纯水或是其他水溶液参与循环,像纯的氯化氢或是氢氧化铵,这层绝缘材料上涂油固体的 电解质。电流通到隔开两个电解室的膜上,然后引起电解反应产生 PH 值大约从 8 至 12 的 氧化还原电位(ORP)水。还原水将会进入到一个作为收集器的槽被称为主要罐里面,罐里 面含有惰性气体(多数时候是氮气),一个超声波搅拌系统,和一个感应加热器。氧化水就 被回收到二号储存罐。
在主要罐里面的还原水可以用来防感染和物品去污,或者将它们打包应用于航运、医院、 医疗器械或是其他对环境卫生有严格要求的行业。氧化水可以用于各行各业,可以用作有机 农业的杀虫剂,芯片的制造和集成电路板。
※注意:这里所用的和粘贴的图片上面的 ORP 水用法等同于电解(EW)水。
图片简述
图 1 是目前这个发明的生产氧化还原点位(ORP)水的设备的一些重要部件概述图。 图 2 是这个发明的系统用自来水作为供水的包含开关稳压器和控制器的概述图。 图 3 的插图是电解槽和当这个系统用于通过表面覆盖电解质的特殊绝缘材料电解纯水 反应生成的电解物质。 图 4 的插图是电解槽和当这个系统通过电解纯的氯化氢和氢氧化铵的反应生成物。 图 5 插图是通过这个发明的设备电解出来的 ORP 水的特性。 图 6 是说明用不同的电解方式生成的 ORP 水的稳定性。
盐水溶液相关的。更具体点的说,就是和酸性氧化电位水发生器有关系,那么经 如此方式生产的消毒液是用于杀菌、消毒、伤口清洁和皮肤清洁的。 背景技术
这个超氧化水是电化学的产物,或者说是氧化还原的过程。基本上可以说是 电能在这个水溶液中提供产生点化反应或是氧化还原化学变化的能量。这个电流 的产生是基于在带电的导体提供的电能从溶液中的一个点传输到另一个点的过 程,要想这个电流能产生和存在,就必须要求溶液中有电荷载体,而且需要一个 动力促使这些载体运动,这些电荷载体可以是在金属或者半导体中存在的电子, 或者是在溶液中存在的阴离子和阳离子。
水分子可以通过失电子被氧化成氧气也可以通过得电子被还原成氢气,所以 水经常被认作是一种反应物。典型反应就包括阴极和阳极的反应。
阴极端肯定会发生还原反应,有许多不同的反应都有可能发生,但是最有可 能的是以下的两个反应:
2H2O+2e-→H2↑+2OH2H3O+2e-→H2↑+2H2O
阴极还有一些几个可能发生的反应,每个都不难预测。但是非常有必要考虑 哪个反应是最容易发生的或者说哪个反应发生的最迅速。最强的氧化剂发生反应 不一定是要最快的,当电流更大或者是反应物浓度小的时候反应就越发复杂。
现在看图上的 1,3 和 4,这三个电解室部件在一个箱体 22 中是封闭的,中间插入金属 阳极电极,隔膜 24 对着阳极,一张离子交换膜 25 混合或是配在槽室间用于分开阳极室和盐 水室。一个金属阴极电极,隔膜 26 对着,另一张离子交换膜 27 与之相对用以分开阴极室和 盐水室。金属电极基本上是平面,它们与表面对表面的离子交换膜混在一起,基本上与离子 交换膜的剖面联接。然而这个电极有很多的通道和孔要不然就在电解室的各自面把主要部分 暴露在对着离子交换膜的表面。
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