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2020年,酸性电解水要点回顾

一.电解水技术


电解水,是一种以电化学工艺进行水处理的技术。将符合电解发生器进水要求的原料水通入电解槽内发生电化学反应,短时间内出水溶液中富集微小气泡(O2、H2)。此外,经电解过的出水溶液,短时间内还含有羟基自由基(·OH)、臭氧(O3)、过氧化氢(H2O2)等氧化性物质。

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2. 电解水的分类及应用

 

酸性电解水(pH<7.0)


电解辅料:可溶性氯化物(氯化钠、氯化钾、盐酸)


主要用途:适用于一般物体表面及环境表面的消毒,食饮具、食品加工器具及瓜果蔬菜的消毒,卫生手、皮肤和粘膜的消毒,织物类物品的消毒,灭菌前手工清洗手术器械、内镜的消毒,口腔综合治疗台水路的消毒。


其他应用:根据产品使用说明书和产品卫生安全评价报告确定。


国内参考依据:GB36758-2018含氯消毒剂卫生要求、GB28234-2020酸性电解水生成器

 

弱碱性电解水(7.5<pH<9.5)


电解辅料:无


主要应用:制备无菌水、增加水体的溶解氧


其他应用:“小分子团水”、“富氢水”、“活性水”等等


国内参考依据:GB/T 5750.12-2006生活饮用水标准检验方法、HJ506-2009水质溶解氧的测定电化学探头法、其他应用尚无明确依据


强碱性电解水(pH>12.5)


电解辅料:碳酸钾、碳酸钠


主要用途:清洗剂、工业切削液


其他应用:种植


国内参考依据:HG/T2387-2007工业设备化学清洗质量标准、其他应用尚无明确依据



二.酸性电解水的反应原理


在有隔膜或无隔膜的电解槽中,电解氯化钠和(或)盐酸水溶液,生成的以次氯酸为主要杀菌成分、无刺激性气味的酸性水溶液(pH<7.0)。又称次氯酸电解水。

 

反应方程式


阳极:

H2O → 1/2O2 + 2H+ + 2e-

2Cl- → Cl2  + 2e-

Cl2(aq)+ H2O → HCl + HClO

 

阴极:

H2O + e- → 1/2H2 + OH-


将低浓度的含氯水溶液通入电解槽内进行电解;在阳极生成的氯气和氢离子,氢离子使水呈酸性,氯气与水反应生成盐酸和次氯酸;在阴极生成氢气和氢氧根离子 ,氢氧根离子使水呈碱性。



三.酸性电解水的相关标准


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·3.1 有效氯:含氯消毒剂的氧化能力相当于氯的量,是衡量含氯消毒剂氧化能力的标志,有效氯以mg/L或百分比(%)。


·3.2 含氯消毒剂 :溶于水能产生次氯酸的消毒剂。


·3.3 次氯酸消毒剂:消毒液原液含有稳定的次氯酸的消毒剂。


·5.2.1 pH:用于相关消毒对象的液体含氯消毒剂,pH应符合产品说明书标识值范围±1。


·5.2.2 有效氯含量:产品应标示有效氯的含量(mg/L或%)及范围。固体含氯消毒液有效氯含氯的范围应在中值的±10%以内。液体含氯消毒液有效氯含氯的范围应在中值的±15%以内。


·5.2.3 液体含氯消毒剂在产品有效期内,产品的有效氯含量不得低于标示值的下限,产品有效期不得少于6个月。对于不含稳定剂的次氯酸钠/次氯酸消毒液,有效期为3个月。


小结:

本标准适用以有效氯为主要杀菌成分的消毒剂。有效氯的构成:次氯酸(HClO)、次氯酸根(ClO-)、水中的氯气(Cl2)。

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含氯消毒剂并非使用浓度越高越好,作用效果受pH值影响非常大。含氯消毒剂水溶液的pH值,决定了有效氯中次氯酸(HClO)的占比;当溶液的pH值接近5.0,溶液中的次氯酸(HClO)占比达到最高;当溶液的pH值<2.7,主要以氯气(Cl2)杀菌,含少量的次氯酸(HClO)、盐酸(HCl);当溶液的pH值>10.0,主要为次氯酸根(ClO-),不含次氯酸(HClO)。


理想的含氯消毒剂选用原则:水溶液pH值应该在5.0±1.0范围,但次氯酸(HClO)不稳定的特性,长时间保存易分解产生微量的HCl,使溶液越放越酸。而酸性电解水(次氯酸电解水)通过电解发生设备,现制现用的操作方式,恰好解决了次氯酸(HClO)不易保存的问题(极易受到光、热、有机物的干扰而分解)。



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酸性氧化电位水(AEOW)


性状及理化指标


主要有效成分为次氯酸(HClO)

有效氯浓度为50mg/L~70mg/L

pH值为2.0~3.0

氧化还原电位值(ORP)≥1100mV

残留氯离子<1000mg/L


制备过程示意图




反应方程式

 

阳极:

H2O → 1/2O2 + 2H+ + 2e-

2Cl- → Cl2  + 2e-

Cl2(aq)+ H2O → HCl + HClO

 

阴极:

H2O + e- → 1/2H2 + OH- 



2. 微酸性电解水(SAEW)


性状及理化指标


无色透明液体,有轻微氯味

主要有效成分为次氯酸(HClO)

有效氯浓度为40mg/L~80mg/L

pH值为5.0~6.5

氧化还原电位值(ORP)≥600mV

残留氯离子<1000mg/L


制备过程示意图


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反应方程式


2Cl- → Cl2 + 2e-

Cl2 + H2O ⇌ HClO + H+ + Cl-

H+ + e- → 1/2H2


小结:

Cl2带有aq,在化学中的aq为英文aqueous(含水的,液态的)的缩写,即水溶液的意思。用aq作为记号,解释到这里的Cl2是溶解在水里,随原料水一起在电解槽内进行反应,而不是以气态逃逸后再重新进行水解反应。通过槽内电解的方式,Cl2和水反应,所产生的HCl会持续参与电化学反应,从而HCl含量进一步降低,HClO含量进一步升高,单独的Cl2也会越来越少。这或许是:同样在制取次氯酸水,电解法产生的方式相比于氯气自然水解法产生的方式,在同等有效氯含量的时候,出水溶液pH值更加稳定、可控,设备运行时空气中的氯气含量也低很多的原因之一。


菜鸟小编始终认为,本标准中所提及的酸性氧化电位水、微酸性电解水,主要有效成分均为次氯酸(HClO)。酸性氧化电位水,出水全部经过电解,属于酸性电解水(强酸性),只是还需工艺改进,实现制备的次氯酸水pH值为4.0~6.5(微酸性)。微酸性电解水,从法规层面判断,它属于酸性电解水,但从化学角度细品,属于氯气自然水解的方式制备次氯酸,更合理的叫法应该是微酸性次氯酸水,它不属于电解水技术。当设备进水,或输水管路等密封环境内含有有机物杂质较多时(含微生物),容易与氯气发生产生致癌物质(如三氯甲烷)。制水产能受进水流量影响较大,进水流量过小时,容易导致氯气外泄。制取有效氯含氯越高,pH值越算,当出水pH值<2.0以后,次氯酸将无法稳定的存在,从而大量转化为氯气(Cl2),容易导致使用场所以及水体内氯气含氯超标。空气中的氯气(Cl2)与水汽结合形成的“湿氯气”对金属设备腐蚀最为强烈,同时也会带来人身安全和食品安全等问题。


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根据国内职业病防治法的第七十六条规定:生产、经营或者进口国家明令禁止使用的可能产生职业病危害的设备或者材料的,依照有关法律,行政法规的规定给予处罚。


根据国内车间空气卫生标准:1m3空气中的氯气含量要小于1mg(<1ppm)。当设备运行制取次氯酸水,工作人员闻到氯气味时,必须立即撤离。



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