2015年12月23日 星期三

國家創新獎第二名~無隔膜電解食鹽水消毒液研發






電解水泛指利用電極通電,針對含有電解質鹽類之水溶液於裝置中進行電解作用所得之產物,其中所含之高氧化力氯系化學物質可作為消毒殺菌之用途。本研究團隊利用無隔膜電解技術(membrane-less electrolyzed technology),獨立設計完成新型無隔膜電解水消毒製劑即時生產系統(membrane-less electrolyzed water real-time generating system, 以下簡稱MLEW系統)。此系統以氯化鈉(NaCl,適用於接觸動物及人類消毒用途)或氯化鉀(KCl,適用於接觸植物消毒用途)等常用鹽類為原料,
依照畜禽飼養場所、食品加工廠或是植物栽培設施之用量及濃度等條件,於現場自動製造即用(ready-to-use)消毒劑,確保生物產業之環境品質。
本MLEW系統之技術特點在於完全利用國內可取得之零件及材料,自主完成系統設計及組裝,並且研發數種創新單元及機構,成功整合於系統之中。例如傳統常見使用雙極式電極板插入電解液之機構設計,生產製程所產生之高溫可能造成電流效率降低、產物有效氯濃度無法提升,進而縮短電極壽命等問題。有鑑於此,本MLEW系統採用新型鈦迴路式電解機構,使用水冷式循環降溫模式,若以0.2M KCl為材料,低鹽電解之降溫成效可達至少33℃,產物有效氯濃度亦可達約3,000 ppm,大幅提昇生產效率。
再者,MLEW系統內建以離子交換樹脂為基礎之電解水酸鹼度調整單元,使其可使用飽和鹽水而非稀鹽酸作為消毒劑製備材料,不僅降低電解水生產成本,使用者亦不再需要儲存有害化學物質,兼顧現場勞工安全。
此外,傳統電解水生產設備可能因為電極板使用過久表面老化,或是原水水質未能穩定,造成消毒劑效力穩定度不足,為傳統生產設備一大限制,研究團隊為解決此一問題,自主研發有效氯感測器,取代傳統DPD比色法,並且採用二階式脈衝安培法設計,搭配膠狀參考電極內建於MLEW系統之中,可長久維持感測功能,針對電解水消毒劑進行有效氯濃度之監測,以確保產物之消毒效力。
無隔膜電解水消毒劑可透過本MLEW系統進行現地生產及新鮮使用,安裝系統之條件又僅需要鹽、水、電,門檻相對較低,無須儲存危險物質,可以預見各種產業及場所均有其使用需求及發展潛力,未來可望成為目前市面上具有高危害性或是高成本消毒劑之替代性選擇。而無隔膜電解水消毒劑搭配其他空間施放、噴灑或管線配送等配套技術後,即可作為生物產業場所(包括農業、食品、醫療等)中表面、水體及空間之全方位環境品質促進方案。

本文摘錄自國家創新獎官網:

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