酸性电解水的基础_应用及发展动向

7

中国护理管理　２００８年４月１５日　第８卷　第４期

１　前言

本文将对酸性电解水的历史、制造方法、特性、有效性、安全性等进行简要概述，同时，根据最近的动向，阐述一下酸性电解水在卫生管理方面有效利用需要注意的问题。

２　酸性电解水的历史简介

使用电解水生成装置对稀释的食盐水或盐酸水进行电解，就能生成如表１、图１所示的电解水。强酸性电解水最初诞生于２０世纪８０年代后半期，其他电解水在９０年代也开始出现，而所有这些都是由日本自行研制开发的。这些除强碱性电解水外都含有次氯酸成分的电解水显示了强大的杀菌能力，但在当时电解水是一个全新的概念，并没有固定的规格标准。正因如此，日本厚生劳动省对每种申请批准的电解水的特性、有效性、安全性都进行了单独审查，并对其生成装置一并给予了批准。最开始获得批准的是强酸性电解水，主要是在医疗领域手指清洗消毒［１］，接着其用途又延伸到了内窥镜的清洗消毒［２］之中；鉴于它“对人体健康无害”的特点，２００２年，强酸性电解水（ｐＨ２．７以下）和微酸

酸性电解水的基础、应用及发展动向

◆堀田国元　

郭永明（译）

作者单位：日本厚生省下辖财团法人　机能水研究振兴财团

性电解水（ｐＨ５～６．５）又以次氯酸水（Ｈｙｐｏｃｈｌｏｒｏｕｓ　ａｃｉｄ　ｗａｔｅｒ）的名字被指定成为食品添加剂（杀菌剂）［３－４］；而弱酸性电解水（ｐＨ２．７～５）也在食品添加剂的批准申请中获得了日本食品安全委员会的审议通过。

以上电解水的ｐＨ值为酸性，故而一般被统称为“酸性电解水”，但是由于制造设备的性能不尽相同，生成电解水的性状也有很大差异，因此其成分规格（ｐＨ值和有效氯浓度）也是各有不同，见表１。另外，所谓的“强酸性”、“弱酸性”、“微酸性”依据的是厚生劳动省制定的ｐＨ范围（ｐＨ小于３为强酸性，ｐＨ３～５为弱酸性，ｐＨ５～６．５为微酸性），并不是根据强酸或弱酸的物理性质命名的。

电解次亚水是ｐＨ＞７．５的碱性电解水，被认定与次氯酸钠稀释液相同［５］。尽管次氯酸钠与盐酸的混合使用已经获得了承认

［６］

，但是由于混合

水本身并未被指定为食品添加剂，也没有确定的有效氯浓度和ｐＨ规格，因此仍有别于酸性电解水（次氯酸水）。

另一方面，在生成强酸性电解水同时伴随生成于阴极的强碱性电解

堀田国元：北海道大学农学研究科博士。历任日本厚生省国立感染症研究所生物活性物质部室长、日本微生物化学研究会附属微生物化学研究所研究员、美国Ｒｏｃｈｅ分子生物学研究所会友研究员、日本机能水研究振兴财团常务理事、事务局长；主要研究内容：有关卡那霉素等抗菌素的研究、抗ＭＲＳＡ（而甲氧西林金黄色葡萄球菌）的Ａｒｂｅｋａｃｉｎ（阿贝卡里）对ＭＲＳＡ抗性遗传基因的分析和抗性化预测研究、强酸性电解水对ＭＲＳＡ的作用，曾获１９７４年日本生物工学会齐藤奖、１９８７年日本抗菌素学术协会住树・梅泽纪念奖、１９９８年日本放线菌学会学会奖。

编者按：酸性氧化电位水是一种新型的环保型消毒剂，１９９５年引进中国，具有杀菌谱广、迅速，使用方便、成本低，对人体无毒副作用、腐蚀性小，同时符合我国资源节约型、环境友好型的产业政策要求等优势，其开发、利用已获得卫生部卫生许可。在日本、韩国、美国、欧洲等国家，酸性氧化电位水也得到了应用。虽然酸性氧化电位水引入我国１０余年，但因其使用范围比较局限，很多医院对其认识不够全面，对其使用技术存在误区，同时有些企业扩大宣传，造成在医院中的不合理使用。为了科学、客观地普及酸性氧化电位水知识，指导医务人员正确使用，本期特别策划从其制备原理、试验方法、消毒的理化指标、毒理安全性、应用范围及效果、存在的问题及今后的预期作了较详尽的介绍，以期广大读者对酸性氧化电位水能有一个全面、客观的认识，从而推动我国消毒技术的发展。

水（ｐＨ１１～１１．５）与稀释的氢氧化钠性质相同，显示了其对油脂、蛋白等有机物的良好的乳化、剥离作用［７］。基于它的这一优点，为了确保良好的杀菌效果，最近先以强碱性电解水

清洗处理杀菌对象，去除掉有机物

8

Chinese Nursing M anagement Vol.8, No. 4 Apr.15, 2008

之后再使用酸性电解水的方法得到了进一步的推广应用。

３　各类电解水的制造方法和特性

３．１　生成装置

电解水的生成装置分为有隔膜（阳极与阴极分开）电解装置和无隔膜电解装置，见图１。前者用于制造强酸性电解水（阳极制造强酸性电解水，阴极制造强碱性电解水，数量各半），后者用于制造微酸性电解水和电解次亚水，所有生成的电解水都属于杀菌性电解水。而目前仍在开发着每小时生成量各有不同的机

型（６０Ｌ／ｈ～１０吨／ｈ）［８］。

３．２　强酸性电解水和强碱性电解水

图１（Ａ）表示的是使用阳极与阴极间配有隔膜的二室型电解槽进行电解的食盐水（０．１％以下的ＮａＣｌ）电解系统。在阳极（＋极）中，水（Ｈ２Ｏ）和氯离子（Ｃｌ－

）生成氧、氢离子（Ｈ＋）和

氯（Ｃｌ２），氯与水反应生成次氯酸（ＨＯＣｌ）和盐酸（ＨＣｌ）（次氯酸的化学式在日本表示为ＨＣｌＯ，在欧美表示为ＨＯＣｌ）。结果，ｐＨ下降到２．７（ｐＨ３以下为强酸性领域）以下，溶存氧（ＤＯ）与氧化还原电位（ＯＲＰ）显著升高，有效氯浓度变为２０～６０ｐｐｍ，ＨＯＣＩ的存在比例如图２所示。这就是强酸性电解水。

在阴极（－极）中，只有Ｈ２Ｏ发生电解反应，生成氢（Ｈ２）和氢氧离子（ＯＨ－），ｐＨ明显呈碱性（ｐＨ１１～１１．５），这就是强碱性电解水，其性质与电解制造的氢氧化钠稀释液（１～５ｍＭ）相同。

还有一种电解系统是三室型电解装置，阳极与阴极内接后放入两片隔膜，将电解槽分成３个小间，在中央的小间里加入高浓度的食盐水，在两侧的小间内通上自来水，使用这种方法也能取得ｐＨ和有效氯浓度与强酸性电解水相同的电解水，采

用这种方式生成的酸性电解水，其特征是残留食盐浓度低。３．３　弱酸性电解水

弱酸性电解水原则上是由图１（Ａ）中生成的强酸性电解水和强碱性电解水调合而成。已申请批准（通过了日本食品安全委员会的审查）的弱酸性电解水规格为ｐＨ值２．７～５，有效氯浓度１０～６０ｐｐｍ，ＨＯＣＩ的存在比例见图２。

图１　强酸性电解水・强碱性电解水（Ａ）与微酸性电解水（Ｂ）的电解生成方式

强酸性电解水强碱性电解水弱酸性电解水＊＊微酸性电解水电解次亚水

表１　电解水的种类

电解水 电解槽／生成极

＊

被电解液 ｐＨ

有效氯

厚生省批准状况

＊　

二室型电解槽有隔离阳极与阴极的隔膜，一室型电解槽没有隔膜。＊＊　

弱酸性电解水由混合了阳极与阴极的生成水制成。

二室型／阳极二室型／阴极二室型一室型一室型

食盐水（＜０．１％）食盐水（＜０．１％）食盐水（＜０．１％）盐酸水（２～６％）盐酸／食盐水食盐水（＜０．１％）

２．２～２．７１１～１１．５２．７～５５～６．５

５～６．５＞７．５

２０～６０ｐｐｍ －

１０～６０ｐｐｍ１０～３０ｐｐｍ５０～８０ｐｐｍ５０～２００ｐｐｍ

杀菌用途：医疗用手洗、内窥镜消毒、食品添加剂与稀释的氢氧化钠相同

杀菌用途：食品添加剂（正在审议）杀菌用途：食品添加剂

杀菌用途：食品添加剂（正在审议）杀菌用途：食品添加剂

３．４　微酸性电解水

正如图１（Ｂ）所示，微酸性电解水是使用阳极与阴极之间没有隔膜的一室型电解槽、通过低电压（２Ｖ）电解稀盐酸水（２％～６％ＨＣｌ）的方式制成的。在阳极中２ＨＣｌ→Ｈ２＋Ｃｌ２，生成的Ｃｌ２又与Ｈ２Ｏ反应生成了次氯酸（ＨＯＣｌ）和盐酸（ＨＣｌ）。低电压电解没有引起阴极反应，这一点与在二室型电解槽中制造强酸性电解水的电解反应（图１Ａ）大有不同。电解槽中生成的电解水虽然属于强酸性，但自来水却可以自动将其调整稀释大约３　０００倍。因此，在自来水的缓冲作用下，ｐＨ变为５～６．５，有效氯浓度显示为１０～３０ｐｐｍ，这就是以稀