電解水與電解水技術(shù)的研究進(jìn)展

杜明潤(rùn) 李信 肖偉 徐軍 嚴(yán)潔

電解水又稱(chēng)電解離子水或氧化電位水，一般是利用電解槽將NaCl溶液或者K2CO3溶液在消耗微量電能的條件下進(jìn)行電解，并用隔膜分離而生成的酸性電解水和堿性電解水的總稱(chēng)。在生產(chǎn)過(guò)程中可以通過(guò)電解NaCl溶液得到含次氯酸分子的酸性電解水，通過(guò)電解K2CO3溶液得到含鉀離子的堿性電解水。

酸性電解水中主要含有氫離子、次氯酸、溶解氧，其pH值可以達(dá)到1.5左右，而堿性電解水中主要含有鉀離子、氫氧根離子并富含氧離子，其pH值可以達(dá)到13.5左右。強(qiáng)酸性電解水和強(qiáng)堿性電解水均具有很好的殺菌效果，但一般認(rèn)為酸性電解水的殺菌效果優(yōu)于堿性電解水。酸性電解水被廣泛應(yīng)用于家庭、醫(yī)院、飯店、食品加工廠、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、養(yǎng)殖場(chǎng)的浸泡、清洗、消毒和殺菌，以及作物病害的防治[1～5]。在農(nóng)業(yè)方面，堿性電解水主要被用于作物病害的預(yù)防與促進(jìn)作物生長(zhǎng)等方面。因?yàn)闅⒕Ч谩⒅苽涑杀据^低、對(duì)人體無(wú)害等優(yōu)點(diǎn)，電解水在農(nóng)業(yè)上具有很好的綜合作用效果，因此其在日本、歐美等眾多國(guó)家得到廣泛應(yīng)用，在中國(guó)也正在進(jìn)行大面積的推廣。

1 電解水的發(fā)展史

電解水可以直接以市政自來(lái)水為基礎(chǔ)水源，自來(lái)水在通過(guò)電解水機(jī)電解過(guò)程中被功能化。電解水行業(yè)面市至今,已在歐、美、日、韓、臺(tái)和東南亞等地得到了極大發(fā)展，目前非常普及。以日本為例，日本是電解水機(jī)的發(fā)源地，也是目前發(fā)展最好的國(guó)家，家用普及率高達(dá)40%以上。

日本在1931年根據(jù)長(zhǎng)壽地區(qū)的水質(zhì)特點(diǎn)，研制出了世界上第一臺(tái)電解水機(jī)。隨后電解水機(jī)陸續(xù)傳入韓國(guó)、美國(guó)等國(guó)家。我國(guó)在20世紀(jì)90年代開(kāi)始涉足電解水領(lǐng)域，發(fā)展相對(duì)滯后，特別是在電解水農(nóng)業(yè)技術(shù)方面沒(méi)有形成較為成熟的體系。現(xiàn)今電解水行業(yè)在我國(guó)已迅速發(fā)展，受到越來(lái)越多的消費(fèi)者認(rèn)可，已成為了21世紀(jì)的黃金產(chǎn)業(yè)，特別是近幾年來(lái)，江油市微生物應(yīng)用技術(shù)研究院和西南科技大學(xué)相關(guān)科研團(tuán)隊(duì)共同努力，大力推進(jìn)了電解水農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)形成了完善的電解水農(nóng)業(yè)技術(shù)體系，并在實(shí)踐中得到了成功的應(yīng)用檢驗(yàn)。

2 電解水殺菌技術(shù)

目前主要的殺菌技術(shù)包括物理殺菌和化學(xué)殺菌。其中物理殺菌可分為加熱殺菌和非加熱殺菌[6～8]。加熱殺菌一般可分為間接加熱、蒸汽直接加熱、紅外線(xiàn)加熱、微波加熱等；非加熱殺菌有紫外線(xiàn)、臭氧、超高壓、超音波、輻射、氣體、電解水等。化學(xué)殺菌一般是指利用化學(xué)殺菌劑進(jìn)行殺菌，農(nóng)業(yè)上用到的化學(xué)殺菌劑包括保護(hù)性殺菌劑和內(nèi)吸性殺菌劑。在諸多殺菌技術(shù)中，電解水殺菌成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單、可還原為普通水、無(wú)排放要求、殺菌效果顯著且殘效性低，因此，電解水在醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)三大領(lǐng)域都具有廣闊的發(fā)展前景。

2.1 電解水在醫(yī)療衛(wèi)生方面的應(yīng)用

酸性電解水具有較好的殺菌效果且對(duì)皮膚無(wú)明顯腐蝕作用，可用于空氣消毒，臨床物體表面消毒，內(nèi)鏡消毒[9，10]，口腔醫(yī)療[11，12]，醫(yī)務(wù)人員手及皮膚消毒[13]，創(chuàng)面及炎癥治療等[14，15]。 強(qiáng)酸性電解水可通過(guò)擦洗、噴灑等方式滅殺敷料、被服、衣鞋及醫(yī)院墻壁和地面表面的微生物，并表現(xiàn)出一定的漂白與脫色作用。皮膚方面其對(duì)腳癬、帶狀皰疹、濕疹、皮炎、褥瘡等皮膚科疾病有一定的殺菌、預(yù)防感染及治療作用。另外還可加快傷口創(chuàng)面愈合、對(duì)胃潰瘍有輔助療效。

2.2 電解水在食品加工方面的應(yīng)用

酸性電解水含有高濃度的氫離子、次氯酸、溶解氧，和低pH值，具有良好的殺菌效果，殺菌作用機(jī)理表現(xiàn)出綜合性，因此可以作為一種較理想的綠色環(huán)保的蔬菜殺菌劑。對(duì)于常見(jiàn)的食物病原菌金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌，酸性電解水可在短時(shí)間內(nèi)將其完全殺滅，對(duì)可引起嚴(yán)重食物中毒的副溶血性弧菌和嗜鹽弧菌，微酸性電解水在30 s內(nèi)即可將其殺滅。在密閉遮光的情況下，酸性電解水可以較長(zhǎng)時(shí)間維持有效氯含量，可作為食品加工業(yè)管道不使用時(shí)的封存液，也可以用于一些材料的長(zhǎng)時(shí)間浸泡消毒[16～19]。 強(qiáng)酸性電解水可用于食品加工機(jī)械的清洗與消毒；殺滅蔬菜水果上的致病菌，分解蔬菜水果上的農(nóng)藥，用于蔬菜水果的保鮮；在餐館、飯店、賓館，可用于餐具、衛(wèi)生潔具等的消毒。江油市微生物技術(shù)應(yīng)用研究院和西南科技大學(xué)聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)也正在完善利用電解水對(duì)水廠等生產(chǎn)車(chē)間與相關(guān)設(shè)備的殺菌技術(shù)。

2.3 電解水在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的應(yīng)用

世界上有很多電解水生產(chǎn)設(shè)備，但用于農(nóng)業(yè)的電解水設(shè)備目前還比較少。電解水農(nóng)業(yè)技術(shù)在日本發(fā)展得較為成熟，也有大面積的實(shí)際應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)，電解水設(shè)備以及配套技術(shù)的開(kāi)發(fā)主要集中在江油市微生物技術(shù)應(yīng)用研究院和西南科技大學(xué)等少數(shù)幾個(gè)單位。江油市微生物技術(shù)應(yīng)用研究院和西南科技大學(xué)聯(lián)合研制的電解水設(shè)備實(shí)現(xiàn)了以NaCl溶液進(jìn)行電解，生產(chǎn)出pH值在1.5左右的強(qiáng)酸性電解水，以K2CO3溶液進(jìn)行電解，生產(chǎn)出pH值在13.5左右的強(qiáng)堿性電解水。

強(qiáng)酸性電解水和強(qiáng)堿性電解水均具有很好的殺菌效果，強(qiáng)酸性電解水的殺菌效果可達(dá)99%以上，優(yōu)于強(qiáng)堿性電解水。從理論上講，強(qiáng)酸性電解水和強(qiáng)堿性電解水都可以用于植物病害的防治，但在實(shí)際的大田應(yīng)用過(guò)程中，一般將強(qiáng)堿性電解水稀釋20～25倍后噴施，用于病害的預(yù)防和促進(jìn)作物生長(zhǎng)；將強(qiáng)酸性電解水稀釋5～10倍后噴施，用于病害的防治。酸性電解水可以有效地抑制有害菌的生長(zhǎng)，不僅可以用于農(nóng)作物的病害防治，也可以作為養(yǎng)殖過(guò)程中禽畜飼料的添加劑或者殺菌劑進(jìn)行使用。用酸性電解水拌料喂羊，可有效地防治各種腸道病的發(fā)生，單獨(dú)飼喂，也能達(dá)到防病治病的目的。與此同時(shí)，電解水還能有效地降解農(nóng)殘，利用電解水浸泡蔬菜以及噴施電解水均能有效地降低農(nóng)產(chǎn)品上化學(xué)農(nóng)藥的殘留量。電解水還可以用于土壤pH值的調(diào)控，種子的處理，可提高種子的萌芽率和促進(jìn)幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育等。近期江油市微生物技術(shù)應(yīng)用研究院和西南科技大學(xué)聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在研究施用電解水對(duì)栽培土壤中微生物結(jié)構(gòu)以及對(duì)作物吸收積累重金屬等的影響。研發(fā)團(tuán)隊(duì)相關(guān)研究成功后將進(jìn)一步豐富電解水農(nóng)業(yè)技術(shù)，為電解水農(nóng)業(yè)技術(shù)在全國(guó)的推廣打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 總結(jié)

由于電解水具有制備成本低、殺菌快、殺菌范圍廣、不產(chǎn)生耐藥性、易于分解、對(duì)環(huán)境無(wú)害、無(wú)需勾兌、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，電解水已被廣泛地應(yīng)用在醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中?，F(xiàn)今因?yàn)檗r(nóng)藥的不當(dāng)施用，農(nóng)產(chǎn)品的安全問(wèn)題越來(lái)越受到社會(huì)的重視。在一定程度上減少或者完全取代農(nóng)藥的施用是從根本上解決農(nóng)產(chǎn)品的安全問(wèn)題及農(nóng)用耕地污染的重要措施。而電解水本身的性質(zhì)決定了其應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，是無(wú)毒無(wú)害無(wú)污染的綠色產(chǎn)品，因具有殺菌、促長(zhǎng)、預(yù)防病蟲(chóng)害的作用，可部分或全部取締農(nóng)藥，所以電解水的重要性在農(nóng)業(yè)中顯得更加突出。

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