水流量，盐浓度和水温对电解氧化水发生器效率的影响外文翻译资料

水流量，盐浓度和水温对电解氧化水发生器效率的影响

S.Y. Hsu *

摘要：本实验采用三因素中心组合设计研究了水流量，水温和盐浓度对电解氧化水发生器电解效率和分离效率的影响。结果表明，电解槽的电位（7.9〜15.7V）和功率消耗（16〜120W）不受进料溶液中水流量、水温或盐浓度的影响。系统的电流在两个等级（7.41- 0.1和7.68- 0.1 A）之间变化，这取决于水温和水流量。以氯离子的还原率表示的电解槽的电解效率在23-51％的范围内变化。以钠离子的还原率表示的阳离子交换膜的分离效率在2-40％的范围内变化。通过增加进水溶液中的水流量或盐浓度，两种效率都显着降低。

2003爱思唯尔有限公司保留所有权利。

关键词：电解氧化水；效率；电解水发生器；流量；盐浓度

1.简介

据报道，电解氧化水（EO）对大多数对食品安全至关重要的致病细菌具有强烈的杀菌作用（Al-Haq，Seo，Oshita和Kawagoe，2001; Hayashibara，Kadowaki，和Yuda，1994; Iwasawa，Nakamura， 1993; Iwasawa，Nakamura，Nakamura，＆Murai，1993; Izumi，1999; Kim，Hung，Brackett，和Frank，2001; Park，Hung，Doyle，Ezeike，和Kim，2001; Venkitanarayanan，Ezeike， Doyle，1999a，1999b）。使用EO水灭活细菌的一个主要优点是使用纯净水生产，除氯化钠（NaCl）外不添加任何化学物质。因此对环境影响较小。通常，EO水的生成涉及分别包含惰性正电荷（阳极）和负电荷（阴极）电极的，分别被膜隔开，并且稀盐水溶液通过该膜的电池中的反应。通过对电极施加直流电压，盐溶液中的氢氧根离子，氯离子等带负电的离子向阳极移动而放出电子，成为氧气、氯气、次氯酸根离子、次氯酸和盐酸，带电离子例如氢离子和钠离子移动到阴极吸收电子并变成氢气和氢氧化钠。结果，产生了具有不同特性的两种类型的水。从阴极侧生成电解碱性溶液（pHgt; 11，氧化还原电位（ORP）lt;800mV），从阳极侧生成电解酸性溶液（pH lt;2.8，ORPgt; 1100mV，存在次氯酸）。阳极侧电解酸性溶液具有强烈的杀菌作用，可用作消毒剂（Len等人，2002; Venkitanarayanan等人，1999b）。

虽然很多研究报道了EO水的杀菌效果，但还没有关于加工因素对EO水生成器性能影响的报道。了解这种关系对于有效应用现有的EO水发电机并开发新的EO水发电机非常重要。本研究的目的是研究水流量、盐浓度和水温对商用EO水发生器的电解效率和膜分离效率的影响。

2．材料和方法

2.1．电解氧化水的制备

EO水在指定的操作条件下通过在ARV EO水发生器（Aqua-Refine 0.6L Super，ARV Company Ltd.，Shinshiro-shi，Aichi-ken，Japan）中与双蒸水结合的盐溶液电解制备（表1）。使用饱和NaCl溶液（19.47g NaCl，在100ml双蒸水中）作为盐溶液，其通过在双蒸水中溶解食盐（gt; 99.5％NaCl，不含任何添加剂，台湾台南盐业工业公司）制备的。使用双蒸水生成器（LotunA4S，台湾台北市朝中科学有限公司）生成双蒸水。在一周内使用之前，将水储存在30-l聚乙烯储罐中。使用双蒸水和煮沸的双蒸馏水制成的冰块与双蒸水混合，在电解前将其温度调节到指定水平（表1）。双蒸馏水和饱和盐溶液（表1）的流速分别使用EO水发生器上的控制阀进行调节。

在ARV EO水发生器中有两种优先模式（酸性水模式和碱性水模式）。 本研究选择酸性水优先模式。 根据ARV EO水发生器，在酸性水模式操作期间，将进水流量均匀地分成电解池的阴极侧和阳极侧，而盐溶液完全被引导到阳极侧。 因此，可以相应地计算阳极侧溶液中的盐浓度（表1）。在1L棕色玻璃瓶中收集1L EO水样品并用聚氯乙烯螺帽和Teflon垫覆盖之前，将机器在每个指定操作条件（表1）运行至少5分钟以达到稳定状态。收集所有样品并在室温（25-30℃）下放置过夜，然后用于进一步分析测量。

2.2．EO水的分析测量

使用两个数字万用表（CT-2202，Sunbox Tech.Co.，Taipei，Taiwan，ROC）分别测量电解电池的电势和电流。使用配有氯化物电极和参比电极的pH / mV / ISE计量器测量EO水中的氯离子浓度（型号SP-2200，Suntex仪器有限公司，台湾台北县）。使用配备钠电极的pH / ISE仪器测量EO水中的钠离子浓度(SensION2, Hach Co., Colorado, USA)。

2.3．电解槽的电解效率和膜的分离效率

当以酸性水优先模式操作ARV EO水发生器时，由于阳极侧和阴极侧之间存在阳离子交换膜，因此电解池阳极侧的氯离子不能移动到阴极侧。因此，可以根据电解过程中氯离子减少和原来存在于相应阳极侧进料溶液中的氯离子的比率来计算电解槽的电解效率。同样，阳离子交换膜的分离效率由EO水中钠离子的还原率表示，通过从EO水中减去钠离子浓度然后除以 相应的进料溶液。电解电池的功耗计算为在每个操作条件下安培乘以电压的乘积。

表1 生成EO水的运行条件。

阳极侧溶液中的NaCl浓度=饱和NaCl溶液流量times;0.1947 /（饱和NaCl溶液流量 水流量/2）。

2.4．统计设计和分析

本研究采用三因素中心组合设计（Joglekar＆May，1987; Myers，1971）研究水流速度、水温和盐浓度对EO水中氯离子和钠离子浓度以及电解池电压和电流强度的影响。在实践中，EO水发生器在中央复合设计中的一个星点处显得不稳定（表1中的运行编号5）。因此，该样本被认为是异常值，并将数据从数据集中删除以作进一步的统计分析。实验独立进行两次。汇总独立重复试验的数据，并通过方差分析进行分析（SAS，1995）。

3．结果与讨论

对ARV EO水发生器（Aqua-Refine 0.6L Super）的研究结果表明，电解槽的电解电压在7.9-15.7V范围内变化。电解槽的功耗在61-120 W。两者不受水流量、水温或盐浓度的显著影响（表2）。电解槽的电解电流在7.40-7.69A的小范围内变化，并且由水流量和水温显著改变（表2和图1）。一般来说，电流随着水流量的增加而增加，这可能是由于单位时间内更多的盐溶液被电解。电解池在接近室温（25℃）下比在较高或较低温度下使用电流较低。数据进一步分析表明，只有两个安培数水平：7.41 0.1 A和7.68 0.1 A。运行条件（表1）可以根据其安培数分为三组：（1）EO水生成器当温度低于10℃或高于34℃时，以7.68plusmn;0.1A电解；（2）当温度在16-25℃，流速在600ml /分钟左右时，机器在7.41plusmn;0.1A下电解。（3）当温度在16-25℃，流速高于800毫升/分钟或低于400毫升/分钟时，根据其它未知因素，机器在7.41plusmn;0.1 A或7.68plusmn;0.1 A电解。结果表明，ARV制造商可能在EO水机的自动控制系统中预设电流水平。一般来说，商用EO水发电机中有三种主要类型的自动控制系统。一种类型的EO水发电机，例如由ARV和Amano公司制造的一些机器，允许用户选择盐水流量，并且机器决定电压和安培数。另一种类型的EO水发电机，如Hoshizaki公司生产的一些机器，可以让用户选择电流和电压，机器可以决定盐水流量。第三种EO水发生器，例如由Toyo和Nippon Intek公司制造的EO水发生器，用户从显示面板中选择预定EO水的氯浓度水平，并且机器决定盐水流量和电流和电压。

表2 水流量、盐浓度和水温对电解槽电位、电流和功耗的影响

lt;

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

英语原文共 5 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[281662]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word