專利名稱:用于產生一種陽極電解液部分的方法和系統的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及用于將進入的堿性水流消毒的一種方法,其中消毒后的水可以被用作活的動物的飲用水或用于清洗/消毒。該方法涉及水性鹽溶液的電化學活化。更確切地說,本發(fā)明涉及用于產生從農場的井中得到的普通水的添加劑的一種方法,其中該添加劑是一種已經在膜反應器中通過電解水性氯化鈉產生的陽極電解液。
背景技術:
用于產生氯、氫和堿金屬氫氧化物的水性堿金屬氯化物溶液的電解方法在本領域中被熟知。這樣一種方法在US4, 108, 742中被披露,其中電解在一個池內進行,該池被一個陽離子交換膜分成陰極室和陽極室。由于US4,108,742的技術的一個目的是產生氯氣,該電解反應是在低PH下運行。在水中的稀釋鹽溶液的電化學活化或電活化已經成為若干現有專利和公開物的主題?,F有技術通常披露用于產生一種陽極電解質溶液和一種陰極電解質溶液的電化學活化的用途。從事于本領域的普通技術人員應理解的是,一種陽極電解質溶液具有一個正的氧化還原電位(oxidation-reduction potential) (ORP)或氧還電位(redox potential),該陽極電解質溶液是氧化性的并且具有殺微生物特性。另一方面,該陰極電解質溶液具有一個負的0RP,具有分散和表面活性特性,并且可以被用作一種還原劑。在現有技術中使用的鹽類幾乎排他地指代氯化鈉(NaCl),并且在大多數現有技術申請中,氯化物基鹽類以稀釋的形式使用。然而有不同的申請,其中陽極電解液或陰極電解液以未稀釋的形式使用,但是在這些申請中的許多中,氯化物基或氯化物衍生的活化溶液的一個主要缺點是它們腐蝕 與其接觸的那些材料。這在醫(yī)療應用中是特別不能容忍的,在這些醫(yī)療應用中,這些溶液通常可以用于醫(yī)療器械的低溫殺菌。這樣一種殺菌技術在GB, A, I, 428, 920中被披露。根據本文件,一個負載細菌的表面通過施加一種次氯酸溶液被消毒,該次氯酸溶液通過在pH為6-7的范圍內將NaCl的一種水性溶液電解來生成。另一種類似的消毒方法在W099/20129中被描述。一種動物產品被暴露至一種電化學活化的、含陰離子的水性溶液中。其結果是,潛在地有害的和/或有破壞性的微生物被殺死,并且該動物產品的保質期被延長。應該謹記的是GB1,428,920以及W099/20129中披露的技術的目的是殺菌并且因此來殺死周圍所有的微生物。當進行這類方法時,氯氣的存在不被認為是一個嚴重的缺點并且的確釋放了實質量值的氯。通常考慮的是,實現高度的殺菌比保護周圍環(huán)境免受高劑量的氯重要得多。當飼養(yǎng)家養(yǎng)動物如牛、豬和家禽時,重要的是考慮潛在的有害微生物的污染。典型地,牛棚、牲口棚、豬圈、和家禽舍中的環(huán)境是非常富含微生物的。水是連續(xù)地提供的。動物飼料和飲用水容器都可能被污染。致病微生物的這種污染可以導致這些動物的健康問題。此外,來自當地水井的水經常被用作這類動物的飲用水并且經常不做任何進一步處理。已知的事實是,這種水的質量和組成不是常量而是隨著時間變化。同樣重要的是考慮這些家養(yǎng)動物在它們的飲食渠道中需要一種功能性的和有益的微生物群,以及基本上不含毒性物質如氯的一個安全的環(huán)境。尤其是反芻動物類如牛、羊和馬很大程度上取決于它們的胃和腸內的有益的和穩(wěn)定的微生物群,以便能夠消化它們的天然飼料。向飼料和飲用水中添加常規(guī)抗生素類導致若干問題。首先,微生物對這類抗生素演生出耐受性的風險較高。其次,抗生素類可能導致過敏。結果,存在于肉、蛋和其他食物制品的抗生素類可能導致食用這些制品的人類和其他動物發(fā)生過敏(allergic)和過敏性(anaphylactic)反應。由于飲食渠道中有益微生物的損失以及有毒副作用,飲用水中高量值氯氣的存在也可以危害這些家養(yǎng)動物。此外,由于牛棚、牲口棚、豬圈和家禽舍中的環(huán)境富含微生物,同樣需要不時清洗并且去除/殺死有害的微生物。出于那個目的使用傳統的殺蟲劑和/或抗生素類可能導致食物制品的污染以及過敏問題和演生耐受性。因此,需要的是用于減少動物窩棚(如牛棚、牲口棚、豬圈和家禽舍)中的水和飼料中微生物的一種技術,該技術不危害家養(yǎng)動物(如牛、羊、豬和家禽)的正常微生物群并且不涉及使用潛在地引起不希望的毒性效應、抗微生物性和過敏問題的有毒或抗生素物質。此外,需要可以用于清洗動物窩棚(如牛棚、牲口棚、豬圈和家禽舍)而不產生任何以上提及的缺點的消毒劑。
發(fā)明內容
以上提及的這些問題通過這些權利要求的主題解決。本發(fā)明的第一目的是提供一種用于制備陽極電解液制品的方法,所述陽極電解液制品適合作為室內(例如在一個牲口棚、牛棚、豬圈、和/或家禽舍內)喂養(yǎng)的家養(yǎng)動物的飲用水或一種清洗液,該方法包括以下步驟:a)提供進入的水;b)向所述進入的水加入氯化鈉;c)將步驟b)的所述含氯化鈉的水通過電化學反應器的陰極室進行輸送,并且隨后將已經通過該陰極室的所述水的至少一部分通過陽極室進行輸送,而同時在將該電化學反應器的陰極室和陽極室分離的一層膜上施加一個電壓并且由此在所述室之間導致一個電流,從而造成在該陽極室中形成一種陽極電解液部分;以及d)測定所獲得的陽極電解液制品的pH和ORP關于通過所述膜的電流的數據被用于控制氯化鈉的添加,并且關于所獲得的陽極電解液部分的PH的數據被用于控制所述已經通過該陰極室的水中應通過該陽極室輸送的量值,其方式為使得所產生的水的游離有效氯(FAC)含量是在0.10-0.60ppm的范圍之內。本發(fā)明的第二個目的是提供一種用于通過對其中加入了氯化鈉的進入的堿性水流進行電解來產生陽極電解液制品的系統,所述系統包括:任選地一個流量傳感器;用于向堿性水流加入氯化鈉的一個裝置;一個電化學反應器,該電化學反應器包括一個陰極室、一個陽極室、以及將所述陰極和陽極室分離的一層膜;一個電流傳感器;
一個第一比例閥和一個第二比例閥;一個 pH 探針;任選地一個ORP傳感器;一個存儲裝置;以及一個控制和計算裝置;所述電流傳感器被適配成用于測量通過該陶瓷膜的電流、并且被適配成用于將有關通過該陶瓷膜的電流的數據傳輸至所述控制和計算裝置;如果存在的話,所述任選的流量傳感器被適配成用于測量該進入的堿性水流并且將有關這種流量的數據傳輸至所述控制和計算裝置;所述控制和計算裝置被適配成基于從所述電流傳感器并任選地從所述流量傳感器得到的數據來控制從所述用于向所述堿性水流加入氯化鈉的裝置添加氯化鈉;所述pH探針和任選的所述ORP傳感器被適配成用于測量pH數據和任選的ORP數據、并且將所述數據傳輸至所述控制和計算裝置;所述控制和計算裝置被適配成用于調節(jié)所述第一比例閥和所述第二比例閥,其方式為使得所產生的分析部分具有的PH值在6.0-7.0的范圍內并且游離有效氯(FAC)含量在0.10-0.60ppm的范圍內。
具體實施例方式本發(fā)明基于一個發(fā)現,該發(fā)現為如果家養(yǎng)動物(如牛、羊、豬和家禽)暴露至不必要的高量值的氯氣中,它們 可能被危害。事實上,反芻動物(如牛和羊)是高敏感性的,因為它們的食物消化過程很高程度上取決于它們的胃腔室和腸中的有益的和穩(wěn)定的微生物群。除了氯的毒性效應,微生物群的損失對反芻動物可能是致命的,但是它也可能危害其他家養(yǎng)動物如豬和家禽。同樣地,典型的動物窩棚(如牛棚,牲口棚、豬圈或家禽舍)的環(huán)境是極度富含微生物的。偶爾需要從這樣一種環(huán)境中去除有害的微生物。然而,這樣一種行為典型地涉及在該環(huán)境中傳播除生物的化學藥品。其結果是,這些動物可能被這類化學藥品污染。為了處理飲用水中不希望的微生物的生長,陽極電解液制品已經被用作消毒劑。在該水的PH在6.0-7.0的范圍內的情況下,一種陽極電解液中的氯大部分作為次氯酸存在而不是氯氣。此外,次氯酸在堿性和酸性PH下不穩(wěn)定,并且因此在所希望的是在高量值的次氯酸的情況下,有益的是保持PH在6.0-7.0的范圍內。農場的家養(yǎng)動物經常被給予來自當地水井、湖、河流或溪流的水。典型地,這類水在給予這些動物之前不進行預先處理,并且因此它的組成和PH可能隨時間變化。在一種陽極電解液將被加入這類水而不做任何進一步考慮的情況下,得到的氯含量對于這些動物而言可能太高了,并且它們可能被嚴重地(如果不是致命地)危害。已經證明有益的是提供具有pH在6.0-7.0范圍內的水,并且其中所述水包含通過電解一種氯化鈉的水性溶液得到的一種陽極電解液部分,并且其中它具有的游離有效氯(FAC)含量是在0.10-0.60ppm的范圍內,該水作為室內喂養(yǎng)的家養(yǎng)動物的飲用水用于維持和/或促進它們的生長。關于反芻動物(如牛和羊),優(yōu)選地是FAC含量是在0.14-0.40ppm內。關于其他動物(如豬和家禽),優(yōu)選地是FAC含量是在0.4-0.6ppm內。低于0.1Oppm的FAC值不具有抵抗不希望的微生物生長的足夠的效應,而高于0.60ppm的FAC值可能危害這些動物。關于FAC值測定的信息以及FAC作為pH和ORP (氧化還原電位)的函數的表格可以在技術通報N0.24中找到,由Aquarius技術有限公司(AU)發(fā)表。(http://www.aguariustech.com, au/pdfs/tech~bulletines/Undrstnd OxBioOPR.pdf)本發(fā)明的第一個目的是提供一種用于制備陽極電解液制品的方法,所述陽極電解液制品適合作為室內(例如在一個牲口棚、牛棚、豬圈和/或家禽舍)喂養(yǎng)的家養(yǎng)動物的飲用水,該方法包括以下步驟:a)提供進入的水;b)向所述進入的水加入氯化鈉;c)將步驟b)的所述含氯化鈉的水通過電化學反應器的陰極室進行輸送,并且隨后將已經通過該陰極室的所述水的至少一部分通過陽極室進行輸送,而同時在將該電化學反應器的陰極室和陽極室分離的一層膜上施加一個電壓并且由此在所述室之間導致一個電流,從而造成在該陽極室中形成一種陽極電解液部分;并且d)測定所獲得的陽極電解液制品的pH和0RP,其特征在于,關于通過所述膜的電流的數據被用于控制氯化鈉 的添加,并且關于所獲得的陽極電解液部分的PH的數據被用于控制所述已經通過該陰極室的水中應通過該陽極室輸送的量值,其方式為使得所產生的水的游離有效氯(FAC)含量是在0.10-0.60ppm的范圍之內。如在此披露的,術語“陽極電解液”和“陰極電解液”分別涉及在一種電化學流反應器的室中得到的部分。該陽極電解液在陽極室中產生而該陰極電解液在陰極室中產生。這樣一種電化學流反應器的這些室通常被一層膜(如一層陶瓷膜)分離。術語“進入的水”或“進入的堿性水”涉及在一個典型的農場中可得的任意類型的水。水性的氯化鈉溶液的電化學反應導致形成一種包含高含量次氯酸的陽極電解液。高電壓和高起始濃度的氯化鈉導致較高濃度的次氯酸。如以上提出的,次氯酸在一段較長時間內不穩(wěn)定,而是隨著時間分解為一種氯化物鹽。因此有利地是該陽極電解液在它生產之后相當快地使用。優(yōu)選地是,選自的Fe2+、Fe3+、Mn2+和Ca2+的組中的離子以及任選的腐殖質微粒通過合適的過濾器從該加工水中去除。在一個優(yōu)選的實施例中,已經通過該陰極室的水的至少40%被輸送通過該陽極室。典型地,50%至80%的這種水經過該陽極室。在一個優(yōu)選的實施例中,所產生的水的游離有效氯(FAC)含量是在0.14-0.40ppm的范圍內。在另一個優(yōu)選的實施例中,該FAC含量是在0.40-0.60ppm的范圍內。同樣優(yōu)選地是陰極電解液在特定的時刻被注射入該堿性水流。該陰極電解液部分具有高含量的抗氧化劑,并且認為它刺激家養(yǎng)動物的免疫系統。典型地,當這些動物被喂食時,可以不時地加入該陰極電解液部分。然后,它們比其他情況喝得更多,并且因此,水消耗得很快以至于沒有時間形成微生物污染。在第二個實施例中,本發(fā)明提供用于通過將其中加入了氯化鈉的進入的堿性水流電解來產生陽極電解液部分的一種系統,所述系統包括
任選地一個流量傳感器;—個用于向堿性水流加入氯化鈉的裝置;一個電化學反應器,該電化學反應器包括一個陰極室、一個陽極室、以及將所述陰極和陽極室分離的一層膜;一個電流傳感器;一個第一比例閥和一個第二比例閥;一個 pH 探針;任選地一個ORP傳感器;一個存儲裝置;以及一個控制和計算裝置;所述電流傳感器被適配成用于測量通過該膜的電流、并且被適配成用于將有關通過該膜的電流的數據傳輸至所述控制和計算裝置;如果存在的話,所述任選的流量傳感器被適配成用于測量該進入的堿性水流并且將有關這種流量的數據傳輸至所述控制和計算裝置;所述控制和計算裝置被適配成基于從所述電流傳感器并任選地從所述流量傳感器得到的數據來控制從所述用于向所述堿性水流加入氯化鈉的裝置添加氯化鈉;所述pH探針和任選地所述ORP傳感器被適配成用于測量pH數據和任選地ORP數據、并且將所述數據傳輸至所述控制和計算裝置;所述控制和計算裝置被適配成用于調節(jié)所述第一比例閥和所述第二比例閥,其方式為使得所產生的一個分析部分具有的PH值在6.0-7.0的范圍內并且游離有效氯(FAC)含量在0.10-0.60ppm的范圍內。在一個優(yōu)選的實施例中,所產生的水的游離有效氯含量(FAC)是在0.14-0.40ppm的范圍內。在另一個優(yōu)選的實施例中,該FAC含量是在0.40-0.60ppm的范圍內。該系統的所有部件是普通技術人員應該熟知的標準部件。因此,該ORP傳感器通常是一組電極,如一種參比電極和一種用于測量水性樣品的氧化還原電位的測量電極。它參考上述的來自Aquarius技術有限公司的技術通告N0.24。同樣,可以使用能夠測量一種水性樣品的PH的任何電極。此外,該注射裝置和水流傳感器也是標準部件。該存儲裝置以及該控制和計算裝置組成一個計算機系統的部分,該計算機系統被設置用于計算需要加入多少陽極電解液,以便得到一種具有所希望的特性的、所得到的水。現在將參照這些附圖來描述本發(fā)明,其中:
圖1披露了根據本發(fā)明的第二個目的的一個優(yōu)選的實施例所述的方法的簡圖。如已經提及的,本發(fā)明涉及基于當地進入的水來制備用于家養(yǎng)動物的飲用水的一種方法。該進入的水通常來源于一口井,但是還可能來源于河流、湖或其他水源。參照圖1并且根據本發(fā)明的一個優(yōu)選地實施例200,在一個農場以及通常來源于井、河流、湖或其他水源的進入的堿性水流202被運輸向一個過濾器單元204。典型地,過濾器單元204被裝配為響應該進入的水的化學分析,并且可能被適配成吸收腐殖質/微粒以及離子,如Ca2+、Fe2+、Fe3+和Mn2+。流量傳感器206監(jiān)測進入的堿性水流并且連續(xù)地將數據傳輸至控制和計算裝置228。氯 化鈉從水源210前進至一個用于向所述水流加入氯化鈉的裝置208。所產生的含氯化鈉的水被引入該反應器216的該陰極室212 (包含一個陰極),并且形成一個陰極電解液部分。除了該陰極室212,反應器216還包括陽極室224(包含一個陽極)。該陽極室通過一層陶瓷膜213與該陰極室分離。一個電流通過該陶瓷膜213導通,并且這個電流被一個電流傳感器211監(jiān)測。來自陰極室的陰極電解液部分在分支點214處被分為兩個流。這些流的其中一個經過比例閥218并且進入陰極電解液部分槽220。另外一個流經過比例閥222,并且前進至陽極室224,在該陽極室中該陰極電解液部分被轉變?yōu)橐粋€陽極電解液部分。通過該陽極室224的流平行于通過該陰極室212的流。隨后,該陽極電解液部分流出該陽極室224,并且在到達陽極電解液部分出口 232之前通過pH探針226和ORP探針230。該控制和計算裝置228接受來自電流傳感器211的電流數據和來自流量傳感器206的流量數據。該控制和計算裝置基于來自所述電流傳感器211的數據和存儲在存儲裝置234中的信息,控制從水源210至添加裝置208添加氯化鈉。低電流值表示添加較多的氯化鈉,而較高的電流表示添加減少的氯化鈉。普通技術人員可以通過常規(guī)實驗容易地調整這個調節(jié)作用。pH探針226和ORP傳感器230連續(xù)地將數據發(fā)送至該控制和計算裝置228。所述裝置228基于來自pH探針226的數據和存儲在存儲裝置234中的信息來控制比例閥218和222。該pH應該維持在6.0-7.0的范圍內。低于6.0的pH值表示通過比例閥218的該陰極電解液流應該增加,并且通過比例閥222并且進入該陽極電解液室224的流應該減少。類似地,高于7.0的pH值表示通過比例閥218的該流應該減少,并且通過比例閥222并且進入該陽極電解液室224的流應該增加。普通技術人員可以通過常規(guī)實驗容易地調整這個調節(jié)作用。來自流量傳感器206、電流傳感器21 l、pH探針226和ORP探針230的數據被存儲
在存儲裝置234中。應理解本發(fā)明并不將它的申請`局限于在這些附圖中展示的部分的構造和安排的細節(jié),因為本發(fā)明能夠適合其他實施例并且能夠以不同的方式被實踐或進行。同樣應理解本文中使用的短語或術語用于說明的目的而不是限制。
權利要求
1.一種用于制備一種陽極電解液制品的方法,所述陽極電解液制品適合作為用于室內,例如在一個牲口棚、牛棚、豬圈、和/或家禽舍內,喂養(yǎng)的家養(yǎng)動物的飲用水,該方法包括以下步驟: a)提供進入的堿性水(202); b)向所述進入的水加入氯化鈉; c)將步驟b)的所述含氯化鈉的水通過電化學反應器(216)的陰極室(212)進行輸送,并且隨后將已經通過該陰極室(212)的所述水的至少一部分通過陽極室(224)進行輸送而同時在將該電化學反應器(216)的陰極室(212)和陽極室(224)分離的一層膜(213)上施加一個電壓并且由此在所述腔室之間導致一個電流,從而造成在該陽極室中形成一個陽極電解液部分;以及 d)測定所獲得的陽極電解液部分的pH和ORP,其特征在于,有關通過所述膜(213)的電流的數據被用于控制氯化鈉的添加,并且有關所獲得的陽極電解液部分的PH的數據被用于控制所述已經通過該陰極腔室(212)水中應被輸送通過該陽極腔室的量值,其方式為使得所產生水的游離有效氯(FAC)含量是在0.10-0.60ppm的范圍之內。
2.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,已經通過該陰極室的水的至少40%被輸送通過該陽極室。
3.根據權利要求1至2中任一項所述的方法,其特征在于,已經通過該陰極室的水的至少50%、優(yōu)選50% -90% 被輸送通過該陽極室。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法,其特征在于,所產生的水的游離有效氯(FAC)含量是在0.14-0.40ppm的范圍之內。
5.根據權利要求1至3中任一項所述的方法,其特征在于,所產生的水的游離有效氯(FAC)含量是在0.40-0.60ppm的范圍之內。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的方法,其特征在于,通過合適的過濾器將選自Fe2+、Fe3+、Mn2+以及Ca2+的組中的離子以及任選的腐殖質微粒從該進入的水中去除。
7.一種用于通過對其中加入了氯化鈉的進入的堿性水流進行電解來產生陽極電解液制品的系統,所述系統包括: 任選地一個流量傳感器(206); 一個用于向一個堿性水流加入氯化鈉的裝置(208); 一個電化學反應器(216),該電化學反應器包括一個陰極室(212)、一個陽極室(224)、以及將所述陰極和陽極室分離的一層膜(213); 一個電流傳感器(211); 一個第一比例閥(218)和一個第二比例閥(222); 一個pH探針(226); 任選地一個ORP傳感器(230); 一個存儲裝置(234);以及 一個控制和計算裝置(228); 所述電流傳感器(211)被適配成用于測量通過該膜(213)的電流、并且被適配成用于將有關通過該膜(213)的電流的數據傳輸至所述控制和計算裝置(228); 如果存在的話,所述任選的流量傳感器(206)被適配成用于測量該進入的堿性水流并且將有關這種流的數據傳輸至所述控制和計算裝置(228); 所述控制和計算裝置(228)被適配成基于從所述電流傳感器(211)并任選地從所述流量傳感器(206)得到的數據來控制從所述用于向所述堿性水流加入氯化鈉的裝置添加氯化鈉; 所述pH探針(226)和任選地所述ORP傳感器(230)被適配成用于測量pH數據和任選地ORP數據、并且將所述數據傳輸至所述控制和計算裝置(228); 所述控制和計算裝置(228)被適配成用于調節(jié)所述第一比例閥(218)和所述第二比例閥(222),其方式為使得所產生的一個分析部分具有的pH值在6.0-7.0的范圍內并且游離有效氯(FAC)含量在0.10-0.60ppm的范圍內。
8.根據權利要求7所述的一個系統,其特征在于,所述控制和計算裝置被設置用于測定需要加入多少陽極電解液,以便得到所產生的水的游離有效氯(FAC)含量是在.0.14-0.40ppm 的范圍內。
9.根據權利要求7所述的一個系統,其特征在于,所述控制和計算裝置被設置用于測定需要加入多少陽極電解液,以便得到所產生的水的游離有效氯(FAC)含量是在.0.40-0.60pp m 的范圍內。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制備陽極電解液制品的方法,所述陽極電解液制品適合作為用于室內(例如在一個牲口棚、牛棚、豬圈、和/或家禽舍內)喂養(yǎng)的家養(yǎng)動物的飲用水,該方法包括以下步驟a)提供進入的堿性水(202);b)向所述進入的水加入氯化鈉;c)將步驟b)的所述含氯化鈉的水通過電化學反應器(216)的陰極室(212)進行輸送,并且隨后將已經通過該陰極室(212)的所述水的至少一部分通過陽極室(224)進行輸送而同時在將該電化學反應器(216)的陰極室(212)和陽極室(224)分離的一層膜(213)上施加一個電壓并且由此在所述腔室之間導致一個電流,從而造成在該陽極室中形成一個陽極電解液部分;并且d)測定所獲得的陽極電解液部分的pH和ORP,其特征在于,有關通過所述膜(213)的電流的數據被用于控制氯化鈉的添加,并且有關所獲得的陽極電解液部分的pH的數據被用于控制所述已經通過該陰極腔室(212)水中應被輸送通過該陽極腔室的量值,其方式為使得所產生水的游離有效氯(FAC)含量是在0.10-0.60ppm的范圍之內。本發(fā)明還提供一種用于進行該方法的系統。
文檔編號C02F1/467GK103249680SQ201180051340
公開日2013年8月14日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權日2010年10月28日
發(fā)明者斯特凡·費池萊恩 申請人:阿諾來泰克公司