KR20160143850A - 산성 전기분해수 및 그것의 제조 방법, 산성 전기분해수를 함유하는 소독약 및 클렌저, 산성 전기분해수를 사용하는 소독 방법, 및 산성 전기분해수용 제조 장치 - Google Patents
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Abstract
산성 전기분해수 및 그것의 제조 방법, 산성 전기분해수를 함유하는 소독약 및 클렌저, 및 소독력을 장기간 가지며, 증발 개시후 감소된 양의 고형 잔류물을 뒤에 남겨두는, 산성 전기분해수를 사용하는 소독 방법이 개시된다. 상기 산성 전기분해수는 10 ppm 이상의 유효 염소 농도를 가질 수 있고, 유효 염소 농도에 대해 금속 이온을 0.46 내지 1.95의 농도 (몰 당량 비)로 함유할 수 있고, 상기 금속 이온은 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 양이온이다.
Description
관련 출원
본원은 본원에 그 전체가 참고로 편입되어 있는 일본 출원 번호 2014-094442(2014년 5월 1일 출원)을 우선권으로 주장한다.
기술 분야
본원은 산성 전기분해수 및 그것의 제조 방법, 산성 전기분해수를 함유하는 소독약 및 클렌저, 산성 전기분해수를 사용하는 소독 방법, 및 산성 전기분해수용 제조 장치에 관한 것이다.
산성 전기분해수는 물 및 전해질 예컨대 염화나트륨 및 염산의 용액을 전기분해하여 수득된다. 2.7 이하의 pH 값을 갖는 산성 전기분해수는 일반적으로 "강산성수"로 불리고 강한 소독 효과를 갖는 것으로 공지되어 있다 (참고 PCT 출원 번호 PCT/JP1995/001503). 그러나, 강산성수는 그것의 소독력을 단지 단기간 동안만 유지하며, 매우 오랜 기간 동안 보관될 수 없다.
산성 전기분해수가 전해질을 함유하기 때문에, 이들 전해질은 산성 전기분해수가 증발할 때 고형 잔류물을 남긴다. 예를 들면, 산성 전기분해수가 부품을 세정하는데 사용되는 경우, 그것을 건조시킨 후 고형 잔류물이 세정된 부품 상에 때때로 남아있다.
가습기는 통상적으로 바이러스 (예컨대 인플루엔자 바이러스)의 기능을 억제하는데 사용된다. 따라서, 가습기를 사용할 때 바이러스의 기능을 더 효과적으로 억제할 수 있는 방법이 필요하다.
수돗물이 통상적으로 가습기에 사용된다. 그러나, 수돗물을 사용하는 경우, (백악질) 고형물이 가습기 내부의 부품 예컨대 필터 상에 서서히 쌓인다. 가습기 성능을 유지하기 위해, 이들 고형물의 제거가 필요하다. 불행하게도, 이들 고형물은 제거하기가 매우 어려울 수 있다.
일 구현예에서, 산성 전기분해수는 10 ppm 이상의 유효 염소 농도를 가지며 유효 염소 농도에 대해 0.46 내지 1.95의 농도 (몰 당량 비)로 금속 이온을 함유하고, 상기 금속 이온은 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 양이온이다. 1에 따른 산성 전기분해수에서, pH 값은 3.0 내지 7.0일 수 있다. 1 또는 2에 따른 산성 전기분해수에서, 고형물 함량은 300 ppm 이하일 수 있다.
산성 전기분해수에서, 알칼리 금속은 칼륨 또는 나트륨일 수 있고, 알칼리-토금속은 칼슘 또는 마그네슘일 수 있다. 상기에서 논의된 바와 같은 산성 전기분해수를 함유하는 클렌저 또는 소독약이 제공될 수 있다. 공기 중에 함유된 미생물을 소독하는 방법은 상기에서 논의된 바와 같은 산성 전기분해수를 공기 중에서 증발시키는 단계를 포함할 수 있다.
개시내용의 또 다른 측면은 산성 전기분해수를 제조하는 방법으로서, 상기 방법은 10 ppm 이상의 유효 염소 농도를 가지며 상기 유효 염소 농도에 대해 1.23 내지 2.54의 농도 (몰 당량 비)로 금속 이온 (여기서 상기 금속 이온은 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 양이온이다)을 함유하는 원 산성 전기분해수를 전기분해하는 단계를 포함한다.
산성 전기분해수를 제조하는 방법에서 상기 산성 전기분해수는 원 산성 전기분해수를 전기분해하는 단계로부터 수득될 수 있다.
산성 전기분해수를 제조하는 방법은 또한, 상기 원 산성 전기분해수를 전기분해하는 단계 전에, 예정된 농도의 상기 금속 이온 및 염소-기반 전해질 수용액을 음이온-교환 막을 통해 함유하는 원수를 전기분해하여 원 산성 전기분해수를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
산성 전기분해수를 제조하는 방법은 또한, 상기 원 산성 전기분해수를 전기분해하는 단계 전에, 원수 및 염소-기반 전해질 수용액을 음이온-교환 막을 통해 전기분해하여 1차 전기분해수를 제조하는 단계, 및 금속 이온을 상기 1차 전기분해수에 부가하여 원 산성 전기분해수를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
적용의 또 다른 구현예는 하기를 포함하는, 산성 전기분해수를 제조하는 장치이다: 예정된 농도의 금속 이온을 함유하는 원수를 전기분해하여 원 산성 전기분해수를 얻기 위한 1차 전기분해조로서, 상기 금속 이온은 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 양이온인, 1차 전기분해조, 및 상기 원 산성 전기분해수를 전기분해하여 2차 전기분해수를 얻기 위한 2차 전기분해조; 상기 1차 전기분해조는 애노드를 수용하는 애노드 챔버, 캐소드를 수용하는 캐소드 챔버, 및 상기 애노드 챔버와 상기 캐소드 챔버 사이의 중간 챔버를 포함하고, 음이온-교환 막은 상기 애노드 챔버와 상기 중간 챔버 사이에서 제공되고, 양이온-교환 막은 상기 캐소드 챔버와 상기 중간 챔버 사이에 제공되고, 금속 이온을 함유하는 원수는 상기 애노드 챔버에 도입되고, 원수는 상기 캐소드 챔버에 도입되고, 그리고 상기 염소-기반 전해질 수용액은 상기 중간 챔버에 도입되고, 상기 원 산성 전기분해수는 상기 애노드 챔버에서 발생된다.
산성 전기분해수를 제조하는 장치에서, 금속 이온을 함유하는 알칼리성 수는 상기 캐소드 챔버에서 발생될 수 있고, 그리고 상기 금속 이온을 함유하는 원수를 상기 애노드 챔버에 도입하기 전에 상기 캐소드 챔버에서 발생된 알칼리성 수를 원수에 부가하기 위한 수단이 제공될 수 있다.
산성 전기분해수를 제조하는 장치는 금속 이온을 상기 금속 이온을 함유하는 원수를 상기 애노드 챔버에 도입하기 전에 제공된 원수에 부가하는 수단을 또한 포함할 수 있다.
적용의 또 다른 구현예는 하기를 포함하는, 산성 전기분해수를 제조하는 장치이다: 원수 및 염소-기반 전해질 수용액을 전기분해하여 1차 전기분해수를 얻기 위한 1차 전기분해조, 및 예정된 농도의 금속 이온 (여기서 상기 금속 이온은 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 양이온이다)을 상기 1차 전기분해수에 부가하여 제조된 원 산성 전기분해수를 전기분해하여 2차 전기분해수를 얻기 위한 2차 전기분해조; 상기 1차 전기분해조는 애노드를 수용하는 애노드 챔버, 캐소드를 수용하는 캐소드 챔버, 및 상기 애노드 챔버와 상기 캐소드 챔버 사이의 중간 챔버를 포함하고, 양이온-교환 막은 상기 캐소드 챔버와 상기 중간 챔버 사이에 제공되고, 음이온-교환 막은 중간 챔버와 상기 애노드 챔버 사이에 제공되고, 원수는 상기 애노드 챔버 및 상기 캐소드 챔버에 도입되고, 그리고 상기 염소-기반 전해질 수용액은 상기 중간 챔버에 도입되고, 상기 1차 전기분해수는 애노드 챔버에서 발생된다. 산성 전기분해수를 제조하는 장치는 상기 금속 이온을 상기 1차 전기분해수에 부가하는 수단을 또한 포함할 수 있고, 원 산성 전기분해수는 상기 금속 이온을 부가하는 수단에 의해 수득된다. 산성 전기분해수를 제조하는 장치가 구성될 수 있고, 이로써, 금속 이온을 함유하는 알칼리성 수는 상기 캐소드 챔버에서 발생될 수 있고, 상기 원 산성 전기분해수를 상기 2차 전기분해조에 도입하기 전에 알칼리성 수를 1차 전기분해수에 부가하기 위한 수단이 제공될 수 있고, 그리고 원 산성 전기분해수는 알칼리성 수를 부가하는 수단에 의해 수득될 수 있다.
1 내지 5 중 임의의 것에서 산성 전기분해수는 10 ppm 이상의 유효 염소 농도를 가지며, 유효 염소 농도에 대해 0.46 내지 1.95의 농도 (몰 당량 비)로 금속 이온을 함유하고, 상기 금속 이온은 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 양이온이다. 이들 금속의 양이온의 존재는 본 구현예 중 산성 전기분해수의 pH 값에 산성 (예를 들면, pH 값 3 내지 7)을 부여할 수 있다. 동시에, 이들 금속의 양이온의 존재는 전기분해 동안에 캐소드에서의 부반응을 억제할 수 있다. 이것이 HClO의 소비를 억제할 수 있기 때문에, 상기 산성 전기분해수의 소독 효과가 증가될 수 있다. 또한, 산도 (예를 들면, pH 3 내지 7) 때문에, 장기간에 걸쳐 소독력을 가지며, 따라서, 장기간 보관될 수 있다. 증발 이후 잔류하는 고형물의 양이 또한 감소될 수 있다. 그 결과, 생체 조직에 대한 부담은 감소되고, 안전성이 개선되며, 환경에 대한 충격이 감소된다.
상기 산성 전기분해수가 직접적인 태양광에 대한 노출을 피하기 위해 어두운 곳에서 보관되지 않을 때에도 그것의 소독력을 유지할 수 있기 때문에, 보관이 용이하다. 그 결과, 산성 전기분해수는 특히 우수한 소독약 또는 클리너에 도움이 된다.
상기에서 기재된 공기 중에 함유된 미생물을 소독하는 방법은 공기 중에서 산성 전기분해수를 증발시키는 단계를 포함하고, 공기 중에서 함유된 미생물이 효과적으로 제거될 수 있다.
산성 전기분해수를 제조하는 방법은 10 ppm 이상의 유효 염소 농도를 가지며 상기 유효 염소 농도에 대해 1.23 내지 2.54의 농도 (몰 당량 비)로 금속 이온을 함유하는 원 산성 전기분해수를 전기분해하는 단계를 포함한다. 결과는 효율적인 전기분해 및 장기간 지속되는 소독력이다. 수득한 산성 전기분해수는 장기간에 걸쳐 보관될 수 있고, 증발 후에 더 적은 고형 잔류물을 남긴다.
산성 전기분해수를 제조하는 장치는 효율적인 전기분해 및 장기간 지속되는 소독력을 제공한다. 수득한 산성 전기분해수는 장기간에 걸쳐 보관될 수 있고 증발 후 더 적은 고형 잔류물을 남긴다.
도 1은 본 발명의 구현예의 산성 전기분해수에 대한 화학 평형 방정식이다.
도 2a는 산성 전기분해수용 제조 장치의 구현예를 도식적으로 예증하는데 사용된 도식이다.
도 2b는 산성 전기분해수용 제조 장치의 또 다른 구현예를 도식적으로 예증하는데 사용된 도식이다.
도 2c는 산성 전기분해수용 제조 장치의 또 다른 구현예를 도식적으로 예증하는데 사용된 도식이다.
도 2d는 산성 전기분해수용 제조 장치의 또 다른 구현예를 도식적으로 예증하는데 사용된 도식이다.
도 3은 본 발명의 구현예의 2차 전기분해 단계에서 1차 전기분해수의 유효 염소 농도와 인가 전류 값 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 구현예의 산성 전기분해수에서 경시적으로 나트륨 이온 농도와 유효 염소 농도의 변화 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 구현예의 산성 전기분해수의 나트륨 이온 농도와 pH 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 구현예의 2차 전기분해 단계에서 초기 유효 염소 농도와 pH 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 구현예의 2차 전기분해 단계에서 초기 유효 염소 농도와 유효 염소 농도 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 구현예의 산성 전기분해수가 개방되게 보관되는 경우 유효 염소 농도의 경시적인 변화를 보여주는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예의 산성 전기분해수에 동등량으로 포함되는 각 유형의 전해질과 산성 전기분해수의 pH 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예의 산성 전기분해수에 동등량으로 포함되는 각 유형의 전해질과 산 전기분해수의 유효 염소 농도 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시예의 산성 전기분해수를 사용하여 공기 중의 미생물에 대해 수행된 소독 시험 방법을 도식적으로 예증하는데 사용된 도식이다.
도 12는 본 발명의 실시예의 산성 전기분해수를 사용하여 공기 중의 미생물에 대해 수행된 소독 시험 결과를 보여주는 일련의 페트리 접시 사진이다.
도 13은 전기분해가 본 발명의 비교 실시예의 3 질량% 염산을 사용하여 수행될 때 전기분해 시간, pH 및 유효 염소 조성물 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 14는 전기분해가 본 발명의 비교 실시예의 묽은 염산 (0.008 질량% 염산)을 사용하여 수행될 때 전기분해 시간, pH 및 유효 염소 조성물 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 2a는 산성 전기분해수용 제조 장치의 구현예를 도식적으로 예증하는데 사용된 도식이다.
도 2b는 산성 전기분해수용 제조 장치의 또 다른 구현예를 도식적으로 예증하는데 사용된 도식이다.
도 2c는 산성 전기분해수용 제조 장치의 또 다른 구현예를 도식적으로 예증하는데 사용된 도식이다.
도 2d는 산성 전기분해수용 제조 장치의 또 다른 구현예를 도식적으로 예증하는데 사용된 도식이다.
도 3은 본 발명의 구현예의 2차 전기분해 단계에서 1차 전기분해수의 유효 염소 농도와 인가 전류 값 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 구현예의 산성 전기분해수에서 경시적으로 나트륨 이온 농도와 유효 염소 농도의 변화 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 구현예의 산성 전기분해수의 나트륨 이온 농도와 pH 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 구현예의 2차 전기분해 단계에서 초기 유효 염소 농도와 pH 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 구현예의 2차 전기분해 단계에서 초기 유효 염소 농도와 유효 염소 농도 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 구현예의 산성 전기분해수가 개방되게 보관되는 경우 유효 염소 농도의 경시적인 변화를 보여주는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예의 산성 전기분해수에 동등량으로 포함되는 각 유형의 전해질과 산성 전기분해수의 pH 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예의 산성 전기분해수에 동등량으로 포함되는 각 유형의 전해질과 산 전기분해수의 유효 염소 농도 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시예의 산성 전기분해수를 사용하여 공기 중의 미생물에 대해 수행된 소독 시험 방법을 도식적으로 예증하는데 사용된 도식이다.
도 12는 본 발명의 실시예의 산성 전기분해수를 사용하여 공기 중의 미생물에 대해 수행된 소독 시험 결과를 보여주는 일련의 페트리 접시 사진이다.
도 13은 전기분해가 본 발명의 비교 실시예의 3 질량% 염산을 사용하여 수행될 때 전기분해 시간, pH 및 유효 염소 조성물 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 14는 전기분해가 본 발명의 비교 실시예의 묽은 염산 (0.008 질량% 염산)을 사용하여 수행될 때 전기분해 시간, pH 및 유효 염소 조성물 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
하기는 도면을 참조하는 본 발명의 더 상세한 설명이다. 본 발명에서, "부"는 다르게 명시되지 않으면 "질량부"를 나타낸다. 본 개시내용의 한 측면은 산성 전기분해수 및 그것의 제조 방법, 산성 전기분해수를 함유하는 소독약 및 클렌저, 및 장기간 소독력을 가지며, 증발 후 감소된 양의 고형 잔류물을 남기는 산성 전기분해수를 사용하는 소독 방법을 제공하기 위한 것이다. 출원인은, 소독력이 장기간에 걸쳐 유지될 수 있으며, 증발 후 남아있는 고형 잔류물의 양이 어떤 전해질을 사용하여 감소될 수 있었음을 발견하였다.
본 구현예는 10 ppm 이상의 유효 염소 농도를 가지며 유효 염소 농도에 대해 0.46 내지 1.95의 농도 (몰 당량 비)로 금속 이온을 함유하는 산성 전기분해수이고, 상기 금속 이온은 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 양이온이다.
본 구현예 중 산성 전기분해수는 충분한 소독력을 보이기 위해서 10 ppm 이상, 바람직하게는 20 ppm 이상, 및 보통 1,000 ppm 이하의 유효 염소 농도를 갖는다. 본 발명에서, 산성 전기분해수의 유효 염소 농도는 상업적으로 이용가능한 염소 농도 측정기를 사용하여 측정될 수 있다.
본 구현예의 산성 전기분해수 내에 포함된 금속 이온은 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 양이온이다. 알칼리 금속의 예는 리튬, 나트륨, 및 칼륨을 포함한다. 나트륨 또는 칼륨이 바람직하다. 알칼리-토금속의 예는 마그네슘 및 칼슘을 포함한다. 칼슘이 바람직하다.
본 발명에서, 유효 염소 농도에 대한 금속 이온의 몰 당량 비 농도는, 유효 염소 농도가 1 mol/L인 것을 조건으로, (1) 상기 금속이 1가 (예를 들면, 알칼리 금속)이고 금속 이온의 몰 농도는 1 mol/L일 때 1이고, 그리고, (2) 상기 금속은 2가 (예를 들면, 알칼리-토금속)이고 금속 이온의 몰 농도가 0.5 mol/L일 때 1이다.
본 구현예의 산성 전기분해수에서, 산성 전기분해수의 pH는, 유효 염소 농도에 대한 금속의 몰 당량 비 농도가 0.46 미만일 때 너무 낮고, 산성 전기분해수는, 유효 염소 농도에 대한 금속의 몰 당량 비 농도가 1.95 초과일 때 염기성으로 된다. 이것은 또한 불안정을 야기하고 산성 전기분해수의 고형물 함량을 증가시킨다. 본 구현예의 산성 전기분해수의 pH 값은 3.0 내지 7.0일 수 있다. 산성 전기분해수 중 더 적은 고형물 함량의 관점에서, 유효 염소 농도에 대한 금속 이온 농도 (몰 당량 비)가 0.46 내지 1.95인 것이 바람직하다.
도 3은 본 구현예에서 1차 전기분해수의 유효 염소 농도와 인가 전류 값 사이의 관계를 보여주는 그래프이다. 도 3에서 보는 바와 같이, 본 구현예에서 산성 전기분해수의 유효 염소 농도는 전기분해 동안 인가된 전류의 값에 달려있다. 산성 전기분해수의 유효 염소 조성물은, 전류 값이 증가될 때, 일반적으로 상승된다.
본 구현예의 산성 전기분해수 중 금속 이온의 농도가 전기분해에 의해 많이 변화되지 않기 때문에, 본 구현예의 산성 전기분해수는 산성 전기분해수의 유효 염소 농도가 0.46 내지 1.95 (몰 당량 비) 범위인 경우에 한해 산성을 유지할 수 있다.
본 구현예의 산성 전기분해수에서, 금속 이온 함량은 보통 0.0001 ppm 내지 1,000 ppm (바람직하게는 0.001 ppm 내지 500 ppm)이다. 더 적은 고형물 함량의 관점에서, 더 바람직하게는 300 ppm 이하이다.
금속 이온은 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 하이드록사이드, 카보네이트 염, 또는 바이카보네이트 염의 형태로 원 산성 전기분해수에 부가될 수 있다.
본 발명에서, 하이드록사이드는 하이드록사이드 이온 (OH-)을 함유하는 화합물이고, 카보네이트 염은 카보네이트 이온 (CO3 2-)를 함유하는 화합물이고, 및 바이카보네이트 염은 바이카보네이트 이온 (HCO3 -)을 함유하는 화합물이다.
환언하면, 알칼리 금속 및 알칼리-토금속의 하이드록사이드, 카보네이트 염, 및 바이카보네이트 염은 물 및/또는 이산화탄소에 의해 생산된 음이온, 및 본 구현예의 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 금속 이온 (양이온)으로 구성된 전해질이다. 산성 전기분해수는 염소 이온, 이들 음이온, 및 이들 양이온을 함유하는 수용액을 전기분해하여 수득될 수 있다.
본 명세서에서, 알칼리 금속의 하이드록사이드는 수산화나트륨 및 수산화칼륨을 포함하고, 알칼리 금속의 카보네이트 염은 탄산나트륨 및 탄산칼륨을 포함하고, 알칼리 금속의 바이카보네이트 염은 중탄산나트륨 및 중탄산칼륨을 포함한다. 이들은 단독으로 또는 2 이상을 병용하여 사용될 수 있다. 알칼리 금속의 이들 하이드록사이드, 카보네이트 염, 및 바이카보네이트 염은, 적용 예컨대 의약, 식품, 및 화장품에서 사용될 때, 안전하고 환경에 유해하지 않다.
본 명세서에서, 알칼리-토금속의 하이드록사이드는 수산화칼슘 및 수산화마그네슘을 포함하고, 알칼리-토금속의 카보네이트 염은 탄산칼슘 및 탄산마그네슘을 포함하고, 알칼리-토금속의 바이카보네이트 염은 중탄산칼슘 및 중탄산마그네슘을 포함한다. 알칼리 금속의 이들 하이드록사이드, 카보네이트 염, 및 바이카보네이트 염은, 적용 예컨대 의약, 식품, 및 화장품에서 사용될 때, 안전하고 환경에 유해하지 않다.
본 구현예 중 산성 전기분해수의 pH 값은 산성 전기분해수를 안정시키고 트리할로메탄의 생산을 억제하기 위해 바람직하게는 7.0 이하, 및 더 바람직하게는 3.0 내지 7.0이다. 본 발명에서, 상기 산성 전기분해수의 pH 값은 상업적으로 이용가능한 pH 측정기를 사용하여 측정될 수 있다.
도 1은 본 발명의 산성 전기분해수의 화학 평형 방정식이다. 도 1의 방정식 (a)는 본 발명의 산성 전기분해수에서 평형을 유지한다. 염산 (HCl)은 도 1의 방정식 (a)과 도 1의 방정식 (b) 사이에서 화살표 (1) 및 화살표 (2)의 방향에서 평형을 유지하며, 차아염소산 (HClO)은 도 1의 방정식 (a)과 도 1의 방정식 (c) 사이에서 화살표 (3) 및 화살표 (4)의 방향에서 평형을 유지한다. 염산 (HCl)은 매우 강산이기 때문에, 이온화하기 쉽고 화살표 (2)가 우위를 차지한다. 차아염소산 (HClO)은 염화수소에 영향을 받기 때문에, 거의 이온화되지 않으며 화살표 (3)가 우위를 차지한다.
본 구현예의 산성 전기분해수는 10 ppm 이상의 유효 염소 농도를 가지며, 유효 염소 농도에 대해 0.46 내지 1.95의 농도 (몰 당량 비)로 금속 이온을 함유하기 때문에, 전기분해 동안 캐소드에서 부반응이 억제될 수 있다. 이것은 HClO의 소비를 억제할 수 있기 때문에, 상기 산성 전기분해수의 소독 효과를 유지시킬 수 있다.
HClO의 농도가 본 구현예의 산성 전기분해수에 유지되기 때문에, 우수한 소독력을 기대할 수 있다.
본 구현예의 산성 전기분해수의 염소-기반 전해질 함량은 금속의 부식, 및 본 구현예의 산성 전기분해수로부터 염소 가스의 누출을 방지하도록 염화나트륨에 관하여 바람직하게는 0.1 질량% 이하, 더 바람직하게는 0.05 질량% 이하, 및 더욱더 바람직하게는 0.025 질량% 이하이다.
본 구현예의 산성 전기분해수의 (부가된) 염소-기반 전해질 함량이 염화나트륨에 관하여 0.1 질량%를 초과하는 경우, 클로라이드 이온은 산성 전기분해수 중 수소 이온과 결합한다. 그 결과, 도 1의 방정식 (a)과 방정식 (b) 사이의 평형은 화살표 (1)의 방향으로 편향되고, 도 1의 방정식 (a)의 평형은 왼쪽으로 편향된다. 결과적으로, 클로라이드 이온은 염소로 방출되고, 산성 전기분해수의 유효 염소 농도는 낮아지고, 소독 효과는 감소된다.
본 발명에서, "염소-기반 전해질"은 물에 용해될 때 클로라이드 이온을 생산하는 전해질을 나타낸다. 염소-기반 전해질은 알칼리 금속의 클로라이드 (예컨대 염화나트륨 및 염화칼륨), 알칼리성 희토금속의 클로라이드 (예컨대 염화칼슘 및 염화마그네슘)를 포함한다.
본 구현예의 산성 전기분해수는 다양한 분야 예컨대 의학, 수의학 식품 가공 및 제조에서 소독약 및/또는 클렌저로서 사용될 수 있다. 그것은 의학 및 수의학에서의 도구 및 감염된 영역을 세정하고 소독하는데 사용될 수 있다. 본 구현예에서의 산성 전기분해수는 자극성 강한 냄새 예컨대 할로겐 냄새가 없기 때문에 사용하는데 불쾌하지 않다.
본 구현예의 산성 전기분해수는 매우 안정하기 때문에, 그것은 용기 내에 배치될 수 있으며 용기의 내부에서 산성 전기분해수로서 사용될 수 있다.
또한, 공기 중에서 본 구현예의 산성 전기분해수를 증발시킴으로써, 공기 중의 미생물을 사멸시킬 수 있다. 더 구체적으로, 가습기 중 물로서 본 발명의 산성 전기분해수를 사용함으로써, 공기 중의 미생물을 효과적으로 사멸시킬 수 있다.
본 구현예의 산성 전기분해수가 10 ppm 이상의 유효 염소 농도를 가지며, 유효 염소 농도에 대해 0.46 내지 1.95의 농도 (몰 당량 비)로 금속 이온 (여기서 금속 이온은 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 양이온이다)을 함유하고, 금속 이온은 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 양이온이기 때문에, 전기분해에 의해 전기분해수가 산성 (예를 들면, pH 값 3 내지 7)이 되고, 캐소드에서의 부반응을 억제하며, 그렇게 함으로써 HClO의 소비를 억제한다. 또한, 산도 (예를 들면, pH 3 내지 7)로 인해, 본 구현예의 산성 전기분해수는 장기간에 걸쳐 소독력을 가지며, 따라서, 장기간 보관될 수 있다. 증발 후 남아있는 고형물의 양도 또한 감소된다.
환언하면, 본 구현예의 산성 전기분해수는 유효 염소 농도에 해당하는 범위의 금속 이온 농도를 갖는다. 본 구현예의 산성 전기분해수의 유효 염소 농도가 낮은 경우 (예를 들면, 10 ppm 내지 80 ppm), 금속 이온 농도는 상대적인 의미에서 유효 염소 농도만큼 낮다. 본 구현예의 산성 전기분해수의 유효 염소 농도가 높은 경우 (예를 들면, 100 ppm 이상), 금속 이온 농도도 또한 높다. 그러나, 이것은 사용 전에 물로 희석될 수 있다.
특히, 금속 이온이 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 하이드록사이드, 카보네이트 염 또는 바이카보네이트 염의 양이온 (금속 이온)으로부터 유도되는 경우, 하이드록사이드를 구성하는 하이드록사이드 이온(OH-), 카보네이트 염을 구성하는 카보네이트 이온 (CO3 2-), 및 바이카보네이트 염을 구성하는 바이카보네이트 이온 (HCO3 -)이 유도된다. 본 구현예의 산성 전기분해수의 물 함유물이 증발되는 경우, 물 및/또는 가스 (예를 들면, 이산화탄소)가 생산되고, 물 함유물이 증발된 후 남아있는 고형 잔류물은 감소된다.
그 결과, 생체 조직에 대한 부담이 감소되고, 안전성이 증가되며, 환경에 대한 영향이 감소된다. 산성 전기분해수는 심지어 직접적인 태양광에 대한 노출을 피하도록 암소에 보관되지 않은 경우에도 그것의 소독력을 유지하기 때문에, 보관이 용이하다.
본 발명의 산성 전기분해수의 장기간 소독력의 지표는, 산성 전기분해수를 22 ℃의 온도 및 40%의 습도에서 야외에서 14일 동안 정치시킨 후 10 ppm 이상, 바람직하게는 20 ppm 이상의 잔류 염소 농도이다.
얼마나 적은 고형물 함량이 본 구현예의 산성 전기분해수에 포함되어 있는지의 지표로서, 본 구현예의 산성 전기분해수는 300 ppm 이하의 고형물 함량을 가질 수 있다. 여기서, 본 구현예의 산성 전기분해수의 고형물 함량은, 20 ml의 산성 전기분해수가 60 ℃의 온도 및 30%의 습도에서 48시간 동안 공기 중에 노출된 후 잔류물의 질량이다.
무기 물질 예컨대 유기 산 및 유기산의 염이 산성 전기분해수에 존재하는 경우, 유기 물질은 보통 염소에 의해 산화되고, 염소는 소모된다. 이것은 산성 전기분해수의 소독력을 감소시킨다. 본 구현예의 산성 전기분해수의 금속 이온은 유기 물질이 아니기 때문에, 그것은 염소에 의해 산화되지 않는다. 그 결과, 산성 전기분해수의 소독력이 장기간에 걸쳐 유지된다.
본 발명의 일 구현예에서 산성 전기분해수를 제조하는 방법은 10 ppm 이상의 유효 염소 농도를 가지며 유효 염소 농도에 대해 1.23 내지 2.54의 농도 (몰 당량 비)로 금속 이온 (여기서 금속 이온은 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 양이온이다)을 함유하는 원 산성 전기분해수를 전기분해하는 단계를 포함한다.
여기서, 원 산성 전기분해수를 전기분해하는 단계는 아래에 기재된 구현예의 산성 전기분해수용 제조 장치의 제2 전기분해조에서 원 산성 전기분해수의 전기분해 (제2 전기분해 단계)에 해당한다. 원 산성 전기분해수를 전기분해하는 단계는 아래에 기재된 구현예의 산성 전기분해수(2차 전기분해수)를 생산한다.
본 구현예의 산성 전기분해수의 제조 방법에서, 제1 전기분해 단계에서 전기분해의 표적은 원수 및 염소-기반 전해질 수용액이다.
본 발명에서, "원수"는 15 ppm 이하의 총 전해질 농도를 갖는 물이다. 예를 들면, 원수에서 금속 이온 농도 (나트륨 이온 농도)는 2 ppm 이하, 바람직하게는 1 ppm 이하일 수 있다. 원수는 이온교환수, 증류수 또는 RO 물일 수 있다.
1차 전기분해 단계에서, 원 산성 전기분해수는 하기 (1) 및 (2)의 2가지 방법 중 하나를 사용하여 제조될 수 있다. 1차 전기분해수를 전기분해하는 단계 (1차 전기분해 단계)는 아래에 기재된 구현예의 산성 전기분해수용 제조 장치의 제1 전기분해조에서 1차 전기분해수의 전기분해에 해당한다.
예를 들면, 2차 전기분해 단계 (원 산성 전기분해수가 전기분해되는 단계) 전에, 원 산성 전기분해수는 (예를 들면, 하기 기재된 도 2b 및 도 2c에서) 금속 이온 (유효 염소 농도에 대해 1.23 내지 2.54의 농도 (몰 당량 비)의 금속 이온)을 예정된 농도로 함유하는 원수 및 염소-기반 전해질 수용액을 전기분해하여 제조될 수 있다. 여기서, 원수 및 염소-기반 전해질 수용액은 음이온-교환 막을 통해 전기분해되어 원수를 수용하는 챔버 (도 2b 및 도 2c의 캐소드 챔버(15))에서 원 산성 전기분해수를 생산한다.
예를 들면, 원 산성 전기분해수가 전기분해되는 단계 (2차 전기분해 단계) 전에, 원 산성 전기분해수는 (예를 들면, 하기 기재된 도 2a 및 도 2d에서) 원수 및 염소-기반 전해질 용액을 전기분해시켜 1차 전기분해수를 수득하고, 이어서 1차 전기분해수에 금속 이온을 부가하여 유효 염소 농도에 대해 1.23 내지 2.54의 농도 (몰 당량 비)를 수득함으로써 제조될 수 있다. 여기서, 원수 및 염소-기반 전해질 수용액은 음이온-교환 막을 통해 전기분해되어 원수를 수용하는 챔버 (도 2a 및 도 2d의 캐소드 챔버(15))에서 1차 전기분해수를 생산한다.
1차 전기분해수는 애노드 챔버 및 캐소드 챔버가 분할 막에 의해 분할된 구조를 갖는 물 전기분해 장치 (2-배쓰 물 전기분해 장치)를 사용하여 애노드 챔버 및 캐소드 챔버에 염소-기반 전해질 수용액을 수용하면서 전기분해를 수행하거나, 또는 애노드 챔버와 중간 챔버 및 중간 챔버와 캐소드 챔버가 2개의 분할 막에 의해 분할되는 구조를 갖는 물 전기분해 장치 (3-배쓰 물 전기분해 장치 예컨대 하기 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d에 기재된 산성 전기분해수 제조 장치)를 사용하여 중간 챔버에 고농도의 염소-기반 전해질 수용액을 수용하면서 전기분해를 수행함으로써 제조될 수 있다.
2-배쓰 물 전기분해 장치를 사용하여 전기분해를 수행하는 경우, 염소-기반 전해질 수용액의 농도는 바람직하게는 0.1 질량% 내지 0.2 질량%이다. 3-배쓰 물 전기분해 장치를 사용하여 전기분해를 수행하는 경우, 고농도 염소-기반 전해질 수용액의 농도는 가능한 한 높아야 하며, 또한 1차 전기분해수의 특성에 부정적으로 영향을 주지 않아야 한다.
1차 전기분해수에서 전해질의 농도가 낮다는 견지에서, 1차 전기분해수는 바람직하게는 3-배쓰 물 전기분해 장치를 사용하여 제조된다. 2-배쓰 물 전기분해 장치가 1차 전기분해수를 제조하는데 사용되는 경우, 2-배쓰 물 전기분해 장치에 의해 생산된 1차 전기분해수의 전해질의 농도는 생산된 전기분해수에 순수 (예를 들면, 증류수 또는 이온교환수)를 부가함으로써 저하될 수 있다.
1차 전기분해수는 상기 기재된 물 전기분해 장치를 사용하여 제조될 수 있다. 그와 같은 물 전기분해 장치가 전기분해수 제조 장치로서 상업적으로 이용가능하기 때문에, 상업적으로 이용가능한 전기분해수 제조 장치도 또한 1차 전기분해수를 제조하는데 사용될 수 있다.
상업적으로 이용가능한 물 전기분해 장치의 예는 남부 컴파니 리미티드(Nambu Co., Ltd.)로부터의 엑셀-에프엑스(Excel-FX) (MX-99), 호시자키 덴키 컴파니 리미티드(Hoshizaki Denki Co., Ltd.)로부터의 ROX-10WB3, 아마노 컴파니 리미티드(Amano Co., Ltd.)로부터의 α-라이트(α-Light), 및 신세이 컴파니 리미티드(Shinsei Co., Ltd.)로부터의 에스-제로(ESS-Zero)를 포함한다. 1차 전기분해수는 임의의 상업적으로 이용가능한 전기분해수 제조 장치를 사용하여 제조될 수 있다. 1차 산성 전기분해수는 또한 JP2001-286868A에 기재된 전기분해수 제조 방법을 사용하여 제조될 수 있다.
본 구현예의 산성 전기분해수에서, 0.46 내지 1.95의 유효 염소 농도에 대한 금속 이온의 몰 당량 비 농도를 얻기 위해, 50 ppm의 유효 염소 농도를 갖는 1차 전기분해수에 부가된 금속 이온의 양은 20 ppm 내지 41 ppm이다. 예를 들면, 50 ppm의 유효 염소 농도를 갖는 1차 전기분해수에 부가된 금속 이온이 나트륨 이온일 때, 나트륨의 양은 바람직하게는 20 ppm 내지 41 ppm, 및 더 바람직하게는 21 ppm 내지 40 ppm이다. 금속 이온이 칼륨 이온일 때, 칼륨의 양은 바람직하게는 20 ppm 내지 41 ppm, 및 더 바람직하게는 21 ppm 내지 40 ppm이다. 금속 이온이 칼슘 이온일 때, 칼슘의 양은 바람직하게는 10 ppm 내지 20.5 ppm, 및 더 바람직하게는 11 ppm 내지 19.5 ppm이다. 금속 이온이 마그네슘 이온일 때, 마그네슘의 양 바람직하게는 10 ppm 내지 20.5 ppm, 및 더 바람직하게는 11 ppm 내지 19.5 ppm이다.
본 구현예의 산성 전기분해수의 제조 방법은 10 ppm 이하의 유효 염소 농도 및 예정된 농도의 금속 이온 (유효 염소 농도에 대한 1.23 내지 2.54의 농도 (몰 당량 비)의 금속 이온)을 갖는 원 산성 전기분해수가 전기분해되는 단계를 포함한다.
2차 전기분해 단계는 도 2a, 도 2b, 도 2c, 및 도 2d에서 묘사되고 아래에서 설명된 산성 전기분해수용 제조 장치의 2차 전기분해조(20)에서 수행될 수 있다.
본 구현예의 산성 전기분해수를 제조하는 방법은 1차 전기분해 단계 및 2차 전기분해 단계 둘 모두를 갖는다. 예를 들면, 상기 1차 전기분해 단계가 장기간 수행될 때 10 ppm 이상의 유효 염소 농도, 유효 염소 농도에 대한 0.46 내지 1.95의 농도 (몰 당량 비)의 금속 이온, 및 산도 (pH 3 내지 7)를 갖는 2차 전기분해수 (산성 전기분해수)를 얻는 것은 어렵다. 이것은, 전기분해수 중 염소 이온이 염소로서 소비되고 및 유효 염소 농도는, 상기 1차 전기분해 단계가 긴 시간이 걸릴 때 감소하기 때문이다.
본 구현예의 산성 전기분해수를 제조하는 방법에서, 전기분해가 2차 전기분해 단계에서 원 산성 전기분해수에 대해 수행될 때, 전기분해되는 원 산성 전기분해수는 2차 전기분해수를 얻기 위해 전해질을 포함한다. 환언하면, 원 산성 전기분해수 중 염소 이온은 2차 전기분해 단계에서 소비된다. 그 결과, 2차 전기분해수 중 염소 이온의 농도는 원 산성 전기분해수 중 염소 이온의 농도보다 더 낮다. 금속 이온이 이온화에 대해 민감하기 때문에, 금속 이온은 계속해서 전기분해조에 존재한다. 그 결과, 2차 전기분해수 중 금속 이온의 농도는 원 산성 전기분해수 중 금속 이온의 농도에 대해 실질적으로 변함없다. 그 결과, 염소 이온 농도는, 금속 이온 농도가 실질적으로 변함없음을 유지하는 동안에 감소되고, 그 결과, 2차 전기분해수는 극소 고형물 함량을 갖는다.
도 2a, 도 2b, 도 2c, 및 도 2d는 본 발명의 구현예에서 산성 전기분해수용 제조 장치를 도식적으로 설명하기 위해 사용된 도식이다. 산성 전기분해수 제조 장치(100A, 100B, 100C, 및 100D) 각각은 1차 전기분해조(10)(여기서 전기분해는 1차 전기분해수 (1차 전기분해 단계)에 대해 수행됨) 및 2차 전기분해수 (본 구현예의 산성 전기분해수)를 얻기 위한 2차 전기분해조(20)(여기서 전기분해는 원 산성 전기분해수 (2차 전기분해 단계)에 대해 수행됨)를 포함한다.
1차 전기분해조(10)는 애노드(11)를 수용하는 애노드 챔버(15), 캐소드(12)를 수용하는 캐소드 챔버(16), 및 애노드 챔버(15)와 캐소드 챔버(16) 사이에 제공된 중간 챔버(17)를 포함한다. 음이온-교환 막(13)은 애노드 챔버(15)와 중간 챔버(17) 사이에 제공되고, 양이온-교환 막(14)은 캐소드 챔버(16)와 중간 챔버(17) 사이에 제공된다. 1차 전기분해조(10)는 섹션 2.1에서 언급된 상업적으로 이용가능한 전기분해수 제조 장치 중의 하나일 수 있다. 2차 전기분해조(20)는 전극(22, 24), 및 반응 챔버(28)를 포함한다.
산성 전기분해수 제조 장치(100A, 100B, 100C, 100D)에서, 원수(1, 2)는 애노드 챔버(15) 및 캐소드 챔버(16)에 도입되고, 그리고 염소-기반 전해질 수용액은 중간 챔버(17)에 도입된다. 1차 전기분해수(6)는 1차 전해질조(10)의 애노드 챔버(15)에서 발생된다.
도 2a, 도 2b, 도 2c, 및 도 2d에서 보여진 산성 전기분해수 제조 장치(100A, 100B, 100C, 및 100D)에서, 하기 반응은 1차 전기분해조(10)의 애노드(11) 및 캐소드(12), 및 2차 전기분해조(20)의 전극(22, 24)에서 일어난다.
산성 전기분해수의 소독력은 차아염소산 (HClO)으로부터 유래한다 (도 1의 방정식 (a)). 차아염소산의 염소는 그것이 표준 온도에서 가스이기 때문에 쉽게 증발한다. 그 결과, 산성 전기분해수의 소독력은 염소가 소실됨에 따라 서서히 약해진다.
본 구현예의 산성 전기분해수를 제조하는 방법에서, 염소의 손실을 억제하는데 창의적인 아이디어가 사용된다. 도 1의 방정식 (a)의 평형은 HCl 양을 감소시킴으로써 오른쪽으로 편향되고, 차아염소산 (HClO)의 농도는 증가된다.
HCl의 감소는 산성 전기분해수의 pH를 상승시키는 하나의 인자이다. 이에 대응하기 위해, 본 구현예의 산성 전기분해수를 제조하는 방법은 차아염소산 (HClO)의 농도를 증가시켜 pH의 상승을 억제한다.
본 구현예의 산성 전기분해수를 제조하는 방법에서, 10 ppm 이상의 유효 염소 농도 및 예정된 농도 (유효 염소 농도에 대해 1.23 내지 2.54의 금속 이온 농도 (몰 당량 비))의 금속 이온 (양이온)을 갖는 원 전기분해수를 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d에 도시된 산성 전기분해수 제조 장치(100A, 100B, 100C 및 100D)의 2차 전기분해조(20)에서 전기분해한다. 양이온의 존재는, 양이온보다 이온화에 덜 민감한 수소 원자 (H+)를 수소 (H2)로 쉽게 전환시킨다 (방정식 (iii)은 오른쪽으로 진행된다). 이것은 전기분해 효율을 향상시킬 수 있다.
방정식 (iv)에서 발생된 Cl-이 또한 Cl2로 전환될 수 있기 때문에, 평형은 Cl-의 양이 감소됨에 따라 도 1의 방정식 (a)으로부터 도 1의 방정식 (b)으로 이동하고, HCl로부터 H+ 및 Cl-이 생산된다. 이런 식으로, 도 1의 방정식 (a)의 평형은 오른쪽으로 편향된다. 그 결과, 본 구현예의 최종 산성 전기분해수에서 차아염소산 (HClO)의 양이 증가될 수 있다.
제2 전기분해 단계에서, 10 ppm 이상의 유효 염소 농도 및 유효 염소 농도에 대해 1.23 미만의 금속 이온 농도 (몰 당량 비)를 갖는 산성 전기분해수를 전기분해하는 경우, 금속 이온의 농도는 저하되고, 전기분해는 적절하게 진행되지 않는다.
도 2a의 산성 전기분해수 제조 장치(100A)는 1차 전기분해조(10) 및 2차 전기분해조(20)를 포함한다. 1차 전기분해조(10)는 애노드 챔버(15), 캐소드 챔버(16) 및 중간 챔버(17)를 포함한다. 애노드 챔버(15)는 애노드(11)를 포함하고, 캐소드 챔버(16)는 캐소드(12)를 포함한다. 음이온-교환 막(13)은 애노드 챔버(15)와 중간 챔버(17) 사이에 제공되어 음이온을 애노드 챔버(15)와 중간 챔버(17) 사이에 통과시킨다. 양이온-교환 막(13)은 중간 챔버(17)와 캐소드 챔버(16) 사이에 제공되어 양이온을 중간 챔버(17)와 캐소드 챔버(16) 사이에 통과시킨다.
원수(1)는 애노드 챔버(15)에 도입되고, 원수(2)는 또한 캐소드 챔버(16)에 도입된다. 염소-기반 전해질 (예를 들면, 염화나트륨) 수용액(8)은 중간 챔버(17)에 도입되고, 염소-기반 전해질 수용액(8)은 펌프(30)를 사용하여 중간 챔버(17) 내부에서 순환된다. 염소-기반 전해질 수용액(8) 중 염소-기반 전해질이 염화나트륨인 경우, 염소-기반 전해질 수용액(8) 중 염화나트륨의 농도는 바람직하게는 26 질량% 이하이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 산성 전기분해수 제조 장치(100A)에서, 전기분해는 1차 전기분해조(10)에서 수행되고 (1차 전기분해 단계), 1차 전기분해수(6a)는 애노드 챔버(15)에서 생산된다.
또한, 도 2a에 도시된 바와 같이, 산성 전기분해수 제조 장치(100A)는 1차 전기분해수(6a)에 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 양이온 (금속 이온)을 부가하는 수단 (부가 장치(33))을 포함한다.
더 구체적으로, 부가 장치(33)는 금속 이온을 함유하는 알칼리성 수(3)를 1차 전기분해수(6a)에 부가한다. 이러한 부가 장치(33)를 사용하여, 10 ppm 이상의 유효 염소 농도를 가지며 금속 이온을 예정된 농도 (유효 염소 농도에 대해 1.23 내지 2.54의 금속 이온 농도 (몰 당량 비))로 함유하는 원 산성 전기분해수(6c)가 수득된다.
다음으로, 원 산성 전기분해수(6c)를 2차 전기분해조(20)에 도입하고, 전기분해를 2차 전기분해조(20)의 원 산성 전기분해수(6c)에 대해 수행하여 (2차 전기분해 단계) 2차 전기분해수(7)를 수득한다.
여기서, 2차 전기분해수(7)의 고형물 함량을 감소시키기 위해, 알칼리성 수(3) (또는 하기 기재된 알칼리성 수(4) 및 (5))에 포함된 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 금속 이온은 바람직하게는 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 하이드록사이드, 카보네이트 염 또는 바이카보네이트 염으로부터 유도된 금속 이온 (양이온)이다. 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 하이드록사이드, 카보네이트 염 또는 바이카보네이트 염은 섹션 1.2에 언급된 예들 중 임의의 하나일 수 있다.
애노드(11)는, 예를 들면, 인듐 옥사이드 또는 백금으로 이루어질 수 있다. 캐소드(12)는 바람직하게는 수소 원자에 의한 이온화에 민감하지 않은 금속으로 이루어진다. 예로는 백금 전극 및 다이아몬드 전극을 포함한다.
본 구현예의 산성 전기분해수를 수득하기 위해, 1차 전기분해조(10)의 전극 (애노드(11) 및 캐소드(12)) 및 2차 전기분해조(20)의 전극(22, 24)에 공급되는 전류는 바람직하게는 1A 이상이다.
전기분해는 애노드(11)와 캐소드(12) 사이에 전압을 인가함으로써 1차 전기분해조(10)에서 수행된다 (1차 전기분해 단계). 이런 식으로, 중간 챔버(17) 중 염소 원자는 음이온-교환 막(13)을 거쳐 애노드 챔버(15)로 통과되며, 이들은 애노드(11)에서 염소로 전환되는 염소 원자이다 (방정식 (i)). 이런 식으로, 1차 전기분해수(6a)가 애노드 챔버(15)에서 생산된다. 알칼리성 수(5)는 캐소드 챔버(16)에서 생산된다.
다음으로, 알칼리성 수(3)를 애노드 챔버(15)에서 생산된 1차 전기분해수(6a)에 부가하여 10 ppm 이상의 유효 염소 농도를 가지며 금속 이온을 예정된 농도 (유효 염소 농도에 대해 1.23 내지 2.54의 금속 이온 농도 (몰 당량 비))로 함유하는 원 산성 전기분해수(6c)를 생산하며, 이러한 원 산성 전기분해수(6c)를 전기분해한다 (제2 전기분해 단계).
이러한 전기분해에 의해, 10 ppm 이상의 유효 염소 농도를 가지며 금속 이온을 예정된 농도 (유효 염소 농도에 대해 0.46 내지 1.95의 금속 이온 농도 (몰 당량 비))로 함유하는 2차 전기분해수(7) (본 구현예의 산성 전기분해수)를 수득한다.
도 2a의 산성 전기분해수 제조 장치(100A)에서, 고도의 순도를 갖는 1차 전기분해수(6a)를 1차 전기분해조(10)에서 생산할 수 있다. 산성 전기분해수 제조 장치(100A)는 1차 전기분해조(10)로서 상업적으로 이용가능한 전기분해수 제조 장치를 사용하고 2차 전기분해조(20)로서 제공되는 또 다른 전기분해수 제조 장치를 후방에 부착함으로써 쉽게 제작될 수 있다.
도 2b에 도시된 산성 전기분해수 제조 장치(100B)는 도 2a에 도시된 산성 전기분해수 제조 장치(100A)와 동일한 구성 및 기능을 갖지만, 단, 도 2a에 도시된 산성 전기분해수 제조 장치(100A)에서와 같이 알칼리성 수(3)를 1차 전기분해수(6a)에 부가하여 원 산성 전기분해수(7)를 생산하는 대신에, 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 금속 이온을 함유하는 알칼리성 수(4)를 원수(1)에 부가한 후 원수(1)를 애노드 챔버(15)에 도입하고, 금속 이온을 함유하는 원수(1)를 애노드 챔버(15)에 도입하고, 애노드 챔버(15)에서 생산된 금속 이온을 함유하는 1차 전기분해수(6b)를 2차 전기분해조(20)에 도입한다.
환언하면, 도 2b에 도시된 산성 전기분해수 제조 장치(100B)는, 금속 이온을 함유하는 원수(1)를 애노드 챔버(15)에 도입하기 전에 원수(1)에 금속 이온을 부가하는 수단을 포함한다.
여기서, 금속 이온은 금속 이온을 함유하는 알칼리성 수(4)의 형태로 원수(1)에 부가될 수 있다. 알칼리성 수(4)는 바람직하게는 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 양이온 (금속 이온)을 함유하는 수용액이다.
더 구체적으로, 도 2b에 도시된 산성 전기분해수 제조 장치(100B)의 1차 전기분해조(10)에서, 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 양이온 (금속 이온)을 함유하는 알칼리성 수(4)를 포함하는 원수(1)를 애노드 챔버(15)에 도입하고, 염소-기반 전해질 수용액을 중간 챔버(17)에 도입하고, 원수(2)를 캐소드 챔버(16)에 도입하고, 그리고 1차 전기분해수(6b)를 애노드 챔버(15)에서 수득한다 (1차 전기분해 단계).
환언하면, 10 ppm 이상의 유효 염소 농도를 가지며 금속 이온을 예정된 농도 (유효 염소 농도에 대해 1.23 내지 2.54의 금속 이온 농도 (몰 당량 비))로 함유하는 1차 전기분해수(6b)가 애노드 챔버(15)에서 수득된다.
다음으로, 1차 전기분해수(6b) (원 산성 전기분해수(6c))를 2차 전기분해조(20)에 도입하고, 전기분해를 수행하여 (제2 전기분해 단계) 2차 전기분해수 (본 구현예의 산성 전기분해수) 7을 수득한다.
도 2b에 도시된 산성 전기분해수 제조 장치(100B)에서, 금속 이온은, 전기분해가 1차 전기분해조(10)에서 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 양이온 (금속 이온)을 함유하는 원수(1)에 대해 수행되는 경우 전기분해 보조제로서 기능한다. 이것은 전기분해의 유효성을 향상시킨다.
도 2c에 도시된 산성 전기분해수 제조 장치(100C)는 도 2a에 도시된 산성 전기분해수 제조 장치(100A)와 동일한 구성 및 기능을 갖지만, 단, 도 2a에 도시된 산성 전기분해수 제조 장치(100A)에서와 같이 알칼리성 수(3)를 1차 전기분해수(6a)에 부가하여 산성 전기분해수(7)를 생산하는 대신에, 캐소드 챔버(16)에서 생산된 알칼리성 수(5)를 원수(1)에 부가한 후, 원수(1)를 애노드 챔버(15)에 도입한다.
환언하면, 도 2c에 도시된 산성 전기분해수 제조 장치(100C)는, 캐소드 챔버(16) (추가 장치(44))에서 발생된 알칼리 금속 이온 (나트륨 이온)을 함유하는 알칼리성 수(5)를 원수(1)에 부가한 후 원수(1)를 애노드 챔버(15)에 도입하는 수단을 포함한다. 알칼리성 수(5)는 전기분해에 의해 캐소드 챔버(16)에서 생산된다. 이러한 알칼리성 수(5)는 1차 전기분해조(10)의 중간 챔버(17)에 도입되는 염소-기반 전해질 수용액(9)의 염화나트륨으로부터 유도된 나트륨 이온 (알칼리 금속 이온 또는 양이온)을 함유한다.
더 구체적으로, 도 2c에 도시된 산성 전기분해수 제조 장치(100C)에서, 전기분해는 1차 전기분해조(10)에서 알칼리성 수(5)로부터 유도된 나트륨 이온을 함유하는 원수(1)에 대해 수행되며, 10 ppm 이상의 유효 염소 농도를 가지며 금속 이온을 예정된 농도 (유효 염소 농도에 대해 1.23 내지 2.54의 금속 이온 농도 (몰 당량 비))로 함유하는 1차 전기분해수(6b)가 애노드 챔버(15)에서 수득된다.
다음으로, 1차 전기분해수(6b) (원 산성 전기분해수(6c))를 2차 전기분해조(20)에 도입하고, 전기분해를 수행하여 (제2 전기분해 단계) 2차 전기분해수 (본 구현예의 산성 전기분해수) 7을 수득한다.
도 2c에 도시된 산성 전기분해수 제조 장치(100C)에서, 전기분해가 1차 전기분해조(10)에서 수행되고, 금속 이온이 전기분해 보조제로서 기능하는 경우, 캐소드 챔버(15)에 도입된 원수(1)는 1차 전기분해조(10)의 캐소드 챔버(16)에서 생산된 알칼리성 수(5)로부터의 금속 이온 (나트륨 이온)을 함유한다. 이것은 전기분해의 유효성을 향상시킨다.
도 2c에 도시된 산성 전기분해수 제조 장치(100C)에서, 1차 전기분해조(10)에서 수행된 전기분해 동안 캐소드 챔버(16)에서 생산된 알칼리성 수(5)는 원 산성 전기분해수(6c)의 pH, 및 2차 전기분해조(20)에서 전기분해된 원 산성 전기분해수(6c) 내에 함유된 금속 이온 (나트륨 이온)의 농도를 조정하는데 사용될 수 있다. 그 결과, 외부 첨가제가 필요하지 않다.
도 2d에 도시된 산성 전기분해수 제조 장치(100D)는 도 2a에 도시된 산성 전기분해수 제조 장치(100A)와 동일한 구성 및 기능을 갖지만, 단, 도 2a에 도시된 산성 전기분해수 제조 장치(100A)에서와 같이 알칼리성 수(3)를 1차 전기분해수(6a)에 부가하여 원 산성 전기분해수(7)를 생산하는 대신에, 캐소드 챔버(16)에서 생산된 알칼리성 수(5)를 1차 전기분해조(10)의 애노드 챔버(15)에서 생산된 1차 전기분해수(6a)에 부가하고, 수득한 원 산성 전기분해수(6c)를 2차 전기분해조(20)에 도입하고, 원 산성 전기분해수(6c)를 전기분해한다 (제2 전기분해 단계).
환언하면, 도 2d에 도시된 바와 같이, 산성 전기분해수 제조 장치(100D)는, 1차 전기분해조(10)의 캐소드 챔버(16)에서 발생된 알칼리성 수(5)를 1차 전기분해조(10)에서 생산된 1차 전기분해수(6a)에 부가하는 수단을 포함한다.
여기서, 알칼리성 수(5)를 1차 전기분해수(6a)에 부가하여 10 ppm 이상의 유효 염소 농도를 가지며 금속 이온을 예정된 농도 (유효 염소 농도에 대해 1.23 내지 2.54의 금속 이온 농도 (몰 당량 비))로 함유하는 원 산성 전기분해수(6c)를 수득한다.
더 구체적으로, 도 2d의 산성 전기분해수 제조 장치(100D)의 1차 전기분해조(10)에서 수행된 전기분해 (제1 전기분해 단계)에서, 1차 전기분해수(6a)는 애노드 챔버(15)에서 생산되고, 알칼리 수(5)는 캐소드 챔버(16)에서 생산된다. 다음으로, 알칼리성 수(5)를 1차 전기분해수(6a)에 부가하여 원 산성 전기분해수(6c)를 수득한다. 이후, 원 산성 전기분해수(6c)를 2차 전기분해조(20)에 도입하고, 전기분해를 수행하여 2차 전기분해수 (본 구현예의 산성 전기분해수) 7을 수득한다.
도 2d의 산성 전기분해수 제조 장치(100D)에서는, 도 2a의 산성 전기분해수 제조 장치(100A)에서와 같이, 고도의 순도를 갖는 1차 전기분해수(6a)를 1차 전기분해조(10)에서 생산할 수 있다. 산성 전기분해수 제조 장치(100D)는 또한 1차 전기분해조(10)로서 상업적으로 이용가능한 전기분해수 제조 장치를 사용하고 2차 전기분해조(20)로서 제공되는 또 다른 전기분해수 제조 장치를 후방에 부착함으로써 쉽게 제작될 수 있다.
도 2d의 산성 전기분해수 제조 장치(100D)에서, 1차 전기분해조(10)에서 수행된 전기분해 동안 캐소드 챔버(16)에서 생산된 알칼리성 수(5)는 원 산성 전기분해수(6c)의 pH, 및 2차 전기분해조(20)에서 전기분해된 원 산성 전기분해수(6c) 내에 함유된 금속 이온 (나트륨 이온)의 농도를 조정하는데 사용될 수 있다. 그 결과, 외부 첨가제가 필요하지 않다.
하기는 실시예를 참조하는 본 발명을 더 상세한 설명이다. 본 발명은 이들 실시예에 제한되지 않는다. 본 발명에서, 다르게 명시되지 않으면,"부"는 "중량부"를 나타내고, "%"는 "질량%"를 나타낸다.
우선, 실시예에 사용되는 1차 전기분해수를 제조했다. 1차 전기분해수는 3-배쓰 전기분해수 제조 장치를 사용하여 제조되었다. 이러한 전기분해수 제조 장치는 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d에 도시된 산성 전기분해수 제조 장치의 1차 전기분해조(10)에 해당한다. 1차 전기분해수를 제조할 때, 염화나트륨을 염소-기반 전해질로서 사용했다. 1차 전기분해수는 100 ppm의 유효 염소 농도, 2.09의 pH 값, 및 1 ppm의 나트륨 농도를 나타냈다.
이 실시예에서, pH 값은 pH 측정기 (사토 게이료키 메뉴팩처링 콤파니 리미티드(Sato Keiryoki Mfg. Co., Ltd.)로부터의 핸디 디지털 pH 미터(Handy Digital pH Meter) SK-620 PH)를 사용하여 측정했고, 유효 염소 농도는 염소 농도 측정기 (시바타 가가쿠 콤파니 리미티드(Shibata Kagaku Co., Ltd.)로부터의 아쿠아비(Aquab))를 사용하여 측정했다.
다음으로, 원수 및 수산화나트륨을 500 ml의 실시예 1에서 수득된 1차 전기분해수에 부가하여 용적을 1,000 ml로 조정했다. 1차 전기분해수의 나트륨 이온 농도가 10 ppm, 20 ppm, 30 ppm 및 40 ppm인 수용액 (1차 전기분해수) (즉, 유효 염소 농도에 대해 0.62, 1.23, 1.85 및 2.47의 금속 이온 (나트륨 이온) 몰 당량 비 농도 (몰 당량 비))은 인듐 옥사이드 애노드 및 백금 캐소드에 1A 전류를 인가하여 전기분해되었다.
본 실시예에서 전기분해는 도 2a의 산성 전기분해수 제조 장치의 2차 전기분해조(20)에서 수행된 전기분해에 해당한다. 60 분의 전기분해 후 이 실시예에서 제조된 2차 전기분해수의 유효 염소 농도(나트륨 이온 농도: 10 ppm, 20 ppm, 30 ppm 및 40 ppm)는 각각 100 ppm, 134 ppm, 152 ppm 및 160 ppm이었다. 유효 염소 농도에 대한 금속 이온 (나트륨 이온)의 몰 당량 비 농도는 각각 0.31, 046, 0.61 및 0.77이었다.
도 4는 실시예 2에서 수득된 산성 전기분해수에 대한 전기분해 시간과 유효 염소 농도 사이의 관계를 보여주는 그래프이다. 수산화나트륨이 전기분해 동안 부가되고 나트륨 이온 농도가 10 ppm인 경우, 유효 염소 농도는 경시적으로 서서히 상승한다는 것이 도 4로부터 분명하다.
도 5는 실시예 2에서 수득된 산성 전기분해수 (2차 전기분해수)의 나트륨 농도 및 pH 사이의 관계를 보여주는 그래프이다. 전기분해가 수산화나트륨을 함유하는 원 산성 전기분해수에 대해 수행되는 경우, 유효 염소 농도는 50 ppm이고, 산성 전기분해수의 pH는, 1차 전기분해수의 나트륨 이온 농도가 20 ppm 내지 41 ppm인 경우 (즉, 원 산성 전기분해수의 유효 염소 농도에 대한 나트륨 이온 몰 당량 농도가 1.23 내지 2.54인 경우), 3.0 내지 7.0이라는 것이 도 5로부터 분명하다.
50 ppm의 유효 염소 농도를 갖는 원 산성 전기분해수가, 원수 및 0.52 g/L 수산화나트륨을 실시예 1에서 수득된 1차 전기분해수에 부가하여 제조되는 경우, 원 산성 전기분해수는 실시예 2와 동일한 전극을 사용하여 전기분해 (인가 전류: 2A, 전기분해 시간: 15분)되어 2차 전기분해수 (나트륨 농도: 30 ppm, 유효 염소 농도: 160 ppm)를 제조했다. 본 실시예에서 수행된 전기분해는 도 2a의 산성 전기분해수 제조 장치의 2차 전기분해조(20)에서 수행된 전기분해에 해당한다.
도 6은 본 실시예의 2차 전기분해 단계에서 초기 유효 염소 농도와 pH 사이의 관계를 보여주는 그래프이다. 도 7은 본 실시예의 2차 전기분해 단계에서 초기 유효 염소 농도와 유효 염소 농도 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
더 구체적으로, 유효 염소 농도가 50 ppm이고, 나트륨 이온 농도가 30 ppm인 (유효 염소 농도에 대한 나트륨 이온의 몰 당량 농도는 1.85였다) 원 산성 전기분해수(6c), 및 유효 염소 농도가 100 ppm이고, 나트륨 이온 농도가 60 ppm인 (유효 염소 농도에 대한 나트륨 이온의 몰 당량 농도는 1.85였다) 원 산성 전기분해수(6c)를 제조하고, 2차 전기분해를 수행했다 (인가 전류: 2A).
전기분해에 인가 전류가 일정하기 때문에, 시간 단위당 반응된 질량 양은 유효 염소 농도 및 나트륨 이온 농도에 의해 변하지 않는다. 따라서, 도 6 및 도 7 둘 모두의 가로축을 따라, 전기분해 시간은 초기 유효 염소 농도로 나눠진다.
초기 유효 염소 농도 및 나트륨 이온 농도의 백분율이 동일한 경우, pH 및 유효 염소 농도의 경향이 동일한 것으로 여겨진다. 유효 염소 농도에 대한 몰 당량 비 농도가 심지어 나트륨 이온의 농도가 상이할 때에도 동일하다면, pH 및 유효 염소 농도가 동일한 속도로 변화한다는 것이 도 6 및 도 7로부터 분명하다.
따라서, 소독력, 산도 (예를 들면, pH 3.0 내지 7.0), 및 극소 고형물 함량을 갖는 산성 전기분해수는, 본 구현예의 산성 전기분해수가 10 ppm 이상의 유효 염소 농도를 갖고, 금속 이온을 유효 염소 농도에 대해 0.46 내지 1.95의 농도 (몰 당량 비)로 함유하도록 초기 유효 염소 농도 및 나트륨 이온 (금속)의 몰 당량 농도 비를 확립함으로써 수득될 수 있다.
50 ppm의 유효 염소 농도를 갖는 원 산성 전기분해수가, 원수 및 0.052 g/L 수산화나트륨을 실시예 1에서 수득된 1차 전기분해수에 부가하여 제조되는 경우, 원 산성 전기분해수를 실시예 2와 동일한 전극을 사용하여 전기분해 (인가 전류: 2A, 전기분해 시간: 15분)하여 2차 전기분해수 (나트륨 농도: 30 ppm, 유효 염소 농도: 160 ppm, 유효 염소 농도에 대한 몰 당량 비 농도: 0.58)를 제조했다. 본 실시예에서 수행된 전기분해는 도 2a의 산성 전기분해수 제조 장치의 2차 전기분해조(20)에서 수행된 전기분해에 해당한다.
도 8은 본 실시예의 산성 전기분해수가 실온 (22℃)에서 개방되게 보관되는 경우 유효 염소 농도의 경시적인 변화를 보여주는 그래프이다. 비교를 위해, 산성 전기분해수 (나트륨 이온 농도: 30 ppm)는, 염화나트륨 수용액 (염화나트륨 농도: 0.0076 질량%)을 1차 전기분해수에 부가하고 전기분해를 수행함으로써 수득되었고, 산성 전기분해수 (나트륨 이온 농도: 30 ppm)는 캐소드 챔버(16)에서 발생된 알칼리성 수 (pH: 12.64)를 1차 전기분해수에 부가하고 전기분해를 수행함으로써 수득되었다. 이후 이들은 동일한 조건 하에 개방되게 보관되었다.
160 ppm의 초기 유효 염소 농도 및 30 ppm의 나트륨 이온 농도 (초기 염소 농도에 대한 금속 이온 (나트륨 이온) 몰 당량 농도 비: 0.58)를 갖는 본 실시예의 산성 전기분해수가 유효 염소 농도에서 가장 적은 감소를 나타냈고, 우수한 보관 안정성을 나타냈음이 도 8로부터 분명하다.
선택된 샘플은 실시예 5의 전기분해에 의해 수득된 산성 전기분해수 (나트륨 이온 농도: 30 ppm), 염화나트륨 수용액 (염화나트륨 농도: 0.0076 질량%)을 1차 전기분해수에 부가하고 전기분해를 수행함으로써 수득된 전기분해수 (나트륨 이온 농도: 30 ppm), 캐소드 챔버(16) 내에서 생산된 알칼리성 수 (pH: 12.64)를 1차 전기분해수에 부가하고 전기분해를 수행함으로써 수득된 산성 전기분해수 (나트륨 이온 농도: 30 ppm), 및 대조군으로서 사용된 수돗물이었다. 여기서, 20 ml의 각각의 샘플을 개방 비이커에 넣고, 60℃ 및 30% 습도에서 48시간에 걸쳐 공기로 증발시켰다. 각각의 비이커에 남아있는 잔류물의 질량을 측정했고, 결과는 표 1에서 보여준다. 표 1에서, 잔류물의 양은 각각의 액체에서의 농도로 표시된다.
실시예 5의 산성 전기분해수가 수돗물보다 더 적은 잔류물을 가졌음이 표 1로부터 분명하다. 이것은, 본 발명의 산성 전기분해수가 가습기에 사용되는 경우, 상기 가습기의 내부 부품 (탱크 등)에 부착된 잔류물의 양이 감소될 수 있기 때문이다.
9명의 성인 패널에 의해, 실시예 5의 산성 전기분해수가 수돗물보다 냄새 (예컨대 할로겐 냄새)가 덜 났음이 확인되었다.
원수, 및 실시예 2에서 수득된 산성 전기분해수의 나트륨 이온 농도와 동일한 동등량의 금속 이온 (40 ppm, 유효 염소 농도에 대한 나트륨 이온의 몰 당량 비 농도: 2.47)을 포함하는 전해질 (탄산칼륨, 중탄산나트륨, 탄산칼슘, 수산화마그네슘)을 실시예 1에서 수득된 1차 전기분해수 (유효 염소 농도: 100 ppm)에 부가하여 50 ppm의 유효 염소 농도를 갖는 1차 전기분해수를 제조한 후 실시예 2와 동일한 조건 하에 1차 전기분해수를 전기분해하여 2차 전기분해수를 수득했다. 결과는 도 9 및 도 10에서 보여준다.
도 9는 실시예 2 및 실시예 7에서 수득된 각각의 유형의 산성 전기분해수에서 전기분해 시간과 pH 사이의 관계를 보여주는 그래프이다. 도 10은 실시예 2 및 실시예 7에서 수득된 각각의 유형의 산성 전기분해수에서 전기분해 시간과 유효 염소 농도 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 9 및 도 10에서, 전해질로서 수산화나트륨, 탄산칼륨, 및 중탄산나트륨을 사용하는 산성 전기분해수는 10 ppm 이상의 유효 염소 농도를 가졌고, 유효 염소 농도에 대해 0.46 내지 1.95의 농도 (몰 당량 비)로 금속 이온을 함유했고, 산성 (예를 들면, pH 3.0 내지 7.0)이었다. 각각의 실시예에서, 전기분해 동안 유효 염소 농도의 변화는 유사했다. 전해질로서 수산화마그네슘을 사용하는 산성 전기분해수의 유효 염소 농도는 다른 전해질보다 어느 정도 더 낮았다. 이는 고형물이 전기분해 동안 캐소드에 부착하여, 전기분해의 효율을 감소시켰던 것으로 여겨진다.
실시예 2에서 수득된 산성 전기분해수를 아픽스 인터내셔널(APIX INTERNATIONAL)로부터의 시즈쿠(SHIZUKU) AHD-010 초음파 아로마 가습기의 탱크에 부가하고, 가습기를 작동시키고, 소독력을 평가했다. 도 11은 본 실시예의 산성 전기분해수를 사용하여 공기 중의 미생물에 대해 수행된 소독 시험 방법을 도식적으로 예증하는데 사용된 도식이다.
칼륨 아이오다이드 녹말 시험지를 우선 가습기로부터 방출된 증기와 접촉시키는 경우, 상기 시험지는 자주색으로 변했다. 이것은 가습기로부터 방출된 증기가 차아염소산을 함유했음을 확증했다.
다음으로, 커피 필터를 칸디다(Candida)에 함침시킨 후 35℃ 및 30% RH에서 72시간 동안 건조시켜 시험 샘플을 수득하고, 이를 도 11에서 보여주는 시험 부스 (150 cm x 180 cm x 90 cm, W x H x D) 내부의 A, B, C, D, E, F, G 및 H 위치에 배치했다. 이후, 가습기(40)를 3시간 동안 작동시켰다.
시험 환경이 기밀 밀봉되지 않았기 때문에, 다른 공간으로 미생물의 확산을 방지하기 위해 세정 필터를 갖는 환기 팬(41)을 작동시키면서 시험을 수행했다. 시험 후, 각각의 시험 샘플을 배지에서 24시간 동안 정치시켰다. 결과는 도 12에서 보여준다.
도 12에서 보여주는 바와 같이, A, B, C, E 및 F 위치의 시험 샘플에서 미생물의 증식이 없었지만, D, G 및 H 위치의 시험 샘플에서 미생물이 증식하였다. 본 발명의 산성 전기분해수에 의해 발생된 증기가 A, B, C, E 및 F 위치에 존재했기 때문에, 이들 시험 샘플에서 미생물이 사멸했다. 본 발명의 산성 전기분해수에 의해 발생된 증기는 D, G 및 H 위치에 도달하지 못했고, 따라서 이들 시험 샘플에서 미생물은 사멸되지 않았다. 따라서, 공기 중의 미생물은 본 발명의 산성 전기분해수를 사용하여 사멸될 수 있음이 분명하다.
염산을 상이한 농도로 사용하여 수행한 전기분해의 효과는 비교 실시예 1 및 2에서 보여준다. 염산을 3 질량%로 사용하여 수행한 전기분해 결과는 도 13에서 보여준다.
도 13에서, 전기분해는 3 질량% 염산을 사용하여 수행되었다 [여기서, 유효 염소 농도에 대한 알칼리 금속 이온 또는 알칼리-토금속 이온의 몰 당량 농도 비는 1.23 미만 (거의 제로)이다]. 이 경우에, 유효 염소 농도는 전기분해 시간이 14분을 초과하는 경우 300 ppm을 초과했고, 측정기는 유효 염소 농도를 더 이상 측정할 수 없었다.
그에 반해서, 도 4, 도 9 및 도 10에서 보여주는 바와 같이, 본 발명의 산성 전기분해수는 모두 pH가 3.0 내지 7.0이고, 10 ppm 이상의 유효 염소 농도를 갖는다.
비교 실시예 2에서, 전기분해는, pH가 3.0이고, 비교 실시예 1에서 전기분해된 산성 수용액보다 더 낮은 염산 농도를 갖는 산성 수용액을 사용하여 수행되었다 [여기서, 유효 염소 농도에 대한 알칼리 금속 이온 또는 알칼리-토금속 이온의 몰 당량 농도 비는 1.23 미만 (거의 제로)이다]. 결과는 도 14에서 보여준다.
pH 값 또는 유효 염소 농도에서 경시적으로 거의 변화가 없었음이 도 14로부터 분명하다. 이것은 도 1의 방정식 (a)과 방정식 (iv)이 평형 상태로 남아 있기 때문에 일어났던 것으로 여겨진다.
도 13 및 도 14에서 보여주는 결과로부터, 단순히 낮은 pH를 갖는 염산 수용액을 전기분해하거나 높은 pH를 갖는 염산 수용액을 전기분해함으로써 본 발명의 산성 전기분해수 (10 ppm 이상의 유효 염소 농도 및 pH 3.0 내지 7.0를 갖는 전기분해수)를 수득하는 것은 어렵다는 것이 분명하다.
Claims (18)
10 ppm 이상의 유효 염소 농도를 가지며 유효 염소 농도에 대해 0.46 내지 1.95의 농도 (몰 당량 비)로 금속 이온을 함유하는 산성 전기분해수로서, 상기 금속 이온은 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 양이온인, 산성 전기분해수.
청구항 1에 있어서, 상기 pH 값은 3.0 내지 7.0인, 산성 전기분해수.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 고형물 함량은 300 ppm 이하인, 산성 전기분해수.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알칼리 금속은 칼륨 또는 나트륨인, 산성 전기분해수.
청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알칼리-토금속은 칼슘 또는 마그네슘인, 산성 전기분해수.
청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 따른 산성 전기분해수를 함유하는 클렌저.
청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 따른 산성 전기분해수를 함유하는 소독약.
공기 중에 함유된 미생물을 소독하는 방법으로서, 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 따른 산성 전기분해수를 공기 중에서 증발시키는 단계를 포함하는, 방법.
산성 전기분해수를 제조하는 방법으로서, 상기 방법은 10 ppm 이상의 유효 염소 농도를 가지며 상기 유효 염소 농도에 대해 1.23 내지 2.54의 농도 (몰 당량 비)로 금속 이온을 함유하는 원 산성 전기분해수를 전기분해하는 단계를 포함하고, 상기 금속 이온은 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 양이온인, 방법.
청구항 9에 있어서, 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 따른 산성 전기분해수는 원 산성 전기분해수를 전기분해하는 단계로부터 수득되는, 산성 전기분해수를 제조하는 방법.
청구항 9 또는 청구항 10에 있어서, 원 산성 전기분해수를 전기분해하는 단계 전에, 예정된 농도의 상기 금속 이온 및 염소-기반 전해질 수용액을 함유하는 원수를 음이온-교환 막을 통해 전기분해하여 원 산성 전기분해수를 제조하는 단계를 추가로 포함하는, 산성 전기분해수를 제조하는 방법.
청구항 9 또는 청구항 10에 있어서, 상기 원 산성 전기분해수를 전기분해하는 단계 전에, 하기의 단계들을 추가로 포함하는, 산성 전기분해수를 제조하는 방법:
원수 및 염소-기반 전해질 수용액을 음이온-교환 막을 통해 전기분해하여 1차 전기분해수를 제조하는 단계, 및
금속 이온을 상기 1차 전기분해수에 부가하여 원 산성 전기분해수를 제조하는 단계.
원수 및 염소-기반 전해질 수용액을 음이온-교환 막을 통해 전기분해하여 1차 전기분해수를 제조하는 단계, 및
금속 이온을 상기 1차 전기분해수에 부가하여 원 산성 전기분해수를 제조하는 단계.
예정된 농도의 금속 이온을 함유하는 원수를 전기분해하여 원 산성 전기분해수를 얻기 위한 1차 전기분해조로서, 상기 금속 이온은 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 양이온인, 1차 전기분해조, 및
상기 원 산성 전기분해수를 전기분해하여 2차 전기분해수를 얻기 위한 2차 전기분해조를 포함하는, 산성 전기분해수를 제조하는 장치로서;
상기 1차 전기분해조는,
애노드를 수용하는 애노드 챔버,
캐소드를 수용하는 캐소드 챔버, 및
상기 애노드 챔버와 상기 캐소드 챔버 사이의 중간 챔버를 포함하고,
음이온-교환 막은 상기 애노드 챔버와 상기 중간 챔버 사이에 제공되고,
양이온-교환 막은 상기 캐소드 챔버와 상기 중간 챔버 사이에 제공되고,
금속 이온을 함유하는 원수는 상기 애노드 챔버에 도입되고,
원수는 상기 캐소드 챔버에 도입되고, 그리고
상기 염소-기반 전해질 수용액은 상기 중간 챔버에 도입되고,
상기 원 산성 전기분해수는 상기 애노드 챔버에서 발생되는, 장치.
상기 원 산성 전기분해수를 전기분해하여 2차 전기분해수를 얻기 위한 2차 전기분해조를 포함하는, 산성 전기분해수를 제조하는 장치로서;
상기 1차 전기분해조는,
애노드를 수용하는 애노드 챔버,
캐소드를 수용하는 캐소드 챔버, 및
상기 애노드 챔버와 상기 캐소드 챔버 사이의 중간 챔버를 포함하고,
음이온-교환 막은 상기 애노드 챔버와 상기 중간 챔버 사이에 제공되고,
양이온-교환 막은 상기 캐소드 챔버와 상기 중간 챔버 사이에 제공되고,
금속 이온을 함유하는 원수는 상기 애노드 챔버에 도입되고,
원수는 상기 캐소드 챔버에 도입되고, 그리고
상기 염소-기반 전해질 수용액은 상기 중간 챔버에 도입되고,
상기 원 산성 전기분해수는 상기 애노드 챔버에서 발생되는, 장치.
청구항 13에 있어서, 상기 금속 이온을 함유하는 알칼리성 수는 상기 캐소드 챔버에서 발생되고, 그리고 상기 금속 이온을 함유하는 원수를 상기 애노드 챔버에 도입하기 전에, 상기 캐소드 챔버에서 발생된 알칼리성 수를 원수에 부가하기 위한 수단이 제공되는, 산성 전기분해수를 제조하는 장치.
청구항 13에 있어서, 상기 금속 이온을 함유하는 원수를 상기 애노드 챔버에 도입하기 전에, 제공된 원수에 상기 금속 이온을 부가하는 수단을 추가로 포함하는, 산성 전기분해수를 제조하는 장치.
원수 및 염소-기반 전해질 수용액을 전기분해하여 1차 전기분해수를 얻기 위한 1차 전기분해조, 및
예정된 농도의 금속 이온 (여기서 상기 금속 이온은 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 양이온이다)을 상기 1차 전기분해수에 부가하여 제조된 원 산성 전기분해수를 전기분해하여 2차 전기분해수를 얻기 위한 2차 전기분해조를 포함하는, 산성 전기분해수를 제조하는 장치로서;
상기 1차 전기분해조는,
애노드를 수용하는 애노드 챔버,
캐소드를 수용하는 캐소드 챔버, 및
상기 애노드 챔버와 상기 캐소드 챔버 사이의 중간 챔버를 포함하고,
양이온-교환 막은 상기 캐소드 챔버와 상기 중간 챔버 사이에 제공되고,
음이온-교환 막은 상기 중간 챔버와 상기 애노드 챔버 사이에 제공되고,
원수는 상기 애노드 챔버 및 상기 캐소드 챔버에 도입되고, 그리고
상기 염소-기반 전해질 수용액은 상기 중간 챔버에 도입되고,
상기 1차 전기분해수는 애노드 챔버에서 발생되는, 산성 전기분해수를 제조하는 장치.
예정된 농도의 금속 이온 (여기서 상기 금속 이온은 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속의 양이온이다)을 상기 1차 전기분해수에 부가하여 제조된 원 산성 전기분해수를 전기분해하여 2차 전기분해수를 얻기 위한 2차 전기분해조를 포함하는, 산성 전기분해수를 제조하는 장치로서;
상기 1차 전기분해조는,
애노드를 수용하는 애노드 챔버,
캐소드를 수용하는 캐소드 챔버, 및
상기 애노드 챔버와 상기 캐소드 챔버 사이의 중간 챔버를 포함하고,
양이온-교환 막은 상기 캐소드 챔버와 상기 중간 챔버 사이에 제공되고,
음이온-교환 막은 상기 중간 챔버와 상기 애노드 챔버 사이에 제공되고,
원수는 상기 애노드 챔버 및 상기 캐소드 챔버에 도입되고, 그리고
상기 염소-기반 전해질 수용액은 상기 중간 챔버에 도입되고,
상기 1차 전기분해수는 애노드 챔버에서 발생되는, 산성 전기분해수를 제조하는 장치.
청구항 16에 있어서, 상기 금속 이온을 1차 전기분해수에 부가하는 수단을 추가로 포함하고, 원 산성 전기분해수는 상기 금속 이온을 부가하는 수단에 의해 수득되는, 산성 전기분해수를 제조하는 장치.
청구항 16에 있어서, 금속 이온을 함유하는 알칼리성 수는 상기 캐소드 챔버에서 발생되고, 상기 원 산성 전기분해수를 상기 2차 전기분해조에 도입하기 전에, 상기 알칼리성 수를 상기 1차 전기분해수에 부가하기 위한 수단이 제공되고, 그리고 상기 원 산성 전기분해수는 상기 알칼리성 수를 부가하는 수단에 의해 수득되는, 산성 전기분해수를 제조하는 장치.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20181219 Patent event code: PE09021S01D |
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| PE0601 | Decision on rejection of patent |
Patent event date: 20190314 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20181219 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I Patent event date: 20180515 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |