CN106006852A - 碱性电解水及其在农业杀菌中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碱性电解水及其制备方法和在农业中的应用，其工艺步骤包括：(1)将纯水通过纯水输送管路从电解槽底部进入，同时从电解槽底部注入盐碱溶液，在纯水中混入电解质进行电解；(2)在离子膜阴极侧生成的碱性电解水送至强碱性电解水储存水箱，离子膜阳极侧生成的酸性电解水送至盐碱罐，其中的固体KOH或K2CO3经微酸性电解水溶解成饱和盐碱溶液，提供给电解槽，碱性电解水在电解槽循环电解；(3)当电解使得强碱性电解水pH值达13以上，最终由强碱性电解水出口向设备及生产线供水。本发明可生产pH为13.8的极端碱性电解水，可用于农药制剂加工、农田杀菌、土壤改良、土壤消毒及卫生环境消毒、农药残留降解以及水果保鲜。
Description
技术领域
本发明涉及一种碱性电解水，具体而言，涉及碱性电解水的制备方法及其在农业杀菌中的应用。
背景技术
使用特殊电解装置在一定的电压、电流条件下，对电解质稀溶液进行电解时，两侧电极上生成具有特殊理化性质的产物即为电解水（EW）。因为产生的电解水具有特殊的生物活性，所以又被称为电生功能水（Electrolyzed Functional Water）。电解时，在阳极一侧可以获得酸性的电解水而在阴极一侧可以获得碱性的电解水。电解水的氧化还原电位（ORP）与普通水或者盐酸、氢氧化钾溶液等有着极大的区别。酸性水的ORP 值可以高达到+1000mv，而碱性电解水的ORP 值可以低达-1000mv，这表明酸性电解水有着极强的氧化性，而碱性水有很强的还原性。也正是强氧化还原能力使得电解水的强杀菌活性等很多特性是同等pH值酸碱溶液所不具备的。因为病源菌细胞膜两侧存在一定的膜电势，所以一般微生物只可以在ORP值在-400mV～+900mV 范围内的环境中生存，一旦外界环境的电势超出这个范围，细胞膜内外的电位差就会被改变，膜的通透性增强，细胞膜被涨破并使得微生物死亡。正式因为这样的原理，酸、碱性电解水具有一定的杀菌活性。更值得一提的是，因为电解水的杀菌原理与化学药品的杀菌原理有本质区别，所以电解水可以快速杀菌效果、广谱杀菌，并且避免病原菌抗药性产生。此外，在电解过程中，水中还生成了许多的自由基，这些自由基都起到辅助杀菌的作用。因为这些活泼的自由基在自然环境和杀菌过程中被不断地氧化或是还原成普通水，所以使用电解水杀菌消毒时不会产生任何残留和污染。
电解水的研究和应用始于上世纪80年代的日本，并最早被应用于医疗设备消毒。目前，电解水也大量应用在农业领域，日本已将酸性离子水应用于杀菌为目的的减农药无农药栽培以及种子的消毒清洗等领域；碱性离子水应用于品质改良为目的的植物的无土栽培、嫁接、酸性土壤的改良、高品质作物的栽培等领域。也其技术优势具有以下几方面：环保（无需使用乳化剂等洗涤化学品）、 免除抗生素的使用（与生物酶技术结合）、 免除化学杀菌剂的使用（达到无化学杀菌剂残留）。但电解水在国内农业杀菌应用较少，其相关的制备工艺不够先进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是高效单一地制备碱性电解水，并开发其在农业方面的应用，本发明碱性电解水安全、无毒，无污染残留，使用无安全隐患。
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种碱性电解水制备方法以及由此制备的电解水应用于农业杀菌。
为实现本发明的目的，本发明提供技术方案为：一种碱性电解水制备工艺，所使用的装置包括电解槽、盐碱罐、强碱性电解水储存水箱、碱性电解水输出管路、盐碱溶解循环供水管路、纯水输送管路、纯水输送水泵、碱性电解水循环泵、盐碱溶液输送泵，其中电解槽中设有阴极电极板和阳极电极板，中间采用离子膜分隔; 所述盐碱罐内装满固体KOH或K2CO3；所述强碱性电解水储存水箱底部连接碱性电解水循环泵进水口，碱性电解水循环泵出水口通过碱性电解水循环水管连接在电解槽底部的纯水输送管路上，生产工艺包括如下步骤：
(1) 用纯水输送水泵将纯水通过纯水输送管路从电解槽底部进入，同时盐碱溶液输送泵通过盐碱溶液输送管路从电解槽底部注入盐碱溶液，在纯水中混入电解质进行电解；
(2) 在离子膜阴极侧生成的碱性电解水由电解槽顶部通过碱性电解水输出管路送至强碱性电解水储存水箱，离子膜阳极侧生成的酸性电解水由电解槽顶部通过盐碱溶解循环供水管路送至盐碱罐，其中的固体KOH或K2CO3经微酸性电解水溶解成饱和盐碱溶液，通过盐碱溶液输送泵向电解槽中提供，落入强碱性电解水储存水箱中的碱性电解水在电解槽循环电解；
(3) 当电解使得强碱性电解水pH值达13以上，最终由强碱性电解水出口向设备及生产线供水。
上述的碱性电解水制备工艺，所述的纯水输送管路上设有控制纯水流量调节阀；所述的碱性电解水循环水管上设有碱性电解水循环调节阀。
上述的碱性电解水制备工艺，其中所用电解质为无氯电解质，最终电解产物中不含氯。
上述的碱性电解水制备工艺，其中所用电解质为氢氧化钾、碳酸钠以及碳酸钾中的至少一种。
上述的碱性电解水制备工艺所生产的碱性电解水的pH值可为8.0—13.8。
本发明还提供一种生产杀菌剂的方法，采用所述制备工艺生产碱性电解水，并将其作为用于土壤消毒，尤其用于降解黄曲霉毒素的杀菌剂。
本发明提供一种生产土壤改良剂的方法，采用所述制备工艺生产碱性电解水，并将其作为用于土壤改良剂，尤其用于降解农药残留。
本发明还提供一种水果保鲜的方法，采用所述制备工艺生产碱性电解水，并将其用于清洗水果，可达到明显的保鲜效果，尤其用于机械碰伤水果的伤口愈合，防治腐烂。
同时，本发明还提供一种用于所述制备工艺的电解装置：包括电解槽、盐碱罐、强碱性电解水储存水箱、碱性电解水输出管路、盐碱溶解循环供水管路、纯水输送管路、纯水输送水泵、碱性电解水循环泵、盐碱溶液输送泵，其中电解槽中设有阴极电极板和阳极电极板，中间采用离子膜分隔; 所述盐碱罐内装满固体KOH或K2CO3；所述强碱性电解水储存水箱底部连接碱性电解水循环泵进水口，碱性电解水循环泵出水口通过碱性电解水循环水管连接在电解槽底部的纯水输送管路上。
本发明所述碱性电解水制备方法，采用单侧出碱性水没有酸性水排出，不浪费水，节省水资源，而单侧出的碱性水pH值指标可达13以上，使蛋白质溶解、油脂乳化，具有绿色、环保、无污染的超强清洗效果。
本发明中，所述电解水在农药制剂加工中的应用可为在农药水基制剂加工中替代普通水使用，以有效减少乳化剂等助剂使用。
本发明中，所述电解水作为杀菌剂在农业杀菌中的应用可为在农田直接喷雾使用，以替代杀菌剂，也可以用来稀释杀菌剂药剂，可减少药剂使用量、提高防效，还可直接用于卫生环境消毒。
本发明中，所述改良土壤具体可体现为有效纠正土壤pH值环境、土壤生物活性土壤透水性与透气性提高等。所述土壤消毒具体可体现为杀灭部份土传病菌与为土壤创造生态环境, 降低农田土壤的病菌基数。
本发明中，所述降解农药残留和黄曲霉毒素等化学危害因子中的应用可为清除作物籽粒中真菌毒素以及在清洗蔬果时降解农药残留。
本发明中，所述电解水在水果保鲜中的应用可为再水果储运环节中用于清洗水果，可达到明显的保鲜效果，尤其用于机械碰伤水果的伤口愈合，防治腐烂。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的碱性电解水制备工艺自动化程度高，所生产的电解水安全、无毒，无污染残留，使用无安全隐患。
2、本发明所述碱性电解水制备方法，采用单侧出碱性水没有酸性水排出，不浪费水，节省水资源。
3、本发明碱性电解水制备方法可生产多种指标的碱性电解水，且可生产pH值达13.8的极端碱性电解水。
4、本发明不仅提供了碱性电解水的制备方法，还探究了碱性电解水在农业中的多种用途，可直接用于实际生产实践。
附图说明
图1为本发明中电解水装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例来对本发明所涉及的电解水制备工艺及所制备的电解水进一步进行说明。给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例
1
碱性电解水的制备方法
一种单侧制取强碱性电解水的生产工艺，所使用的设备，包括电解槽、盐碱罐、强碱性电解水储存水箱、碱性电解水输出管路、盐碱溶解循环供水管路、纯水输送管路、纯水输送水泵、碱性电解水循环泵、盐碱溶液输送泵。
生产工艺步骤包括：用纯水输送水泵将纯水通过纯水输送管路从电解槽底部进入，同时盐碱溶液输送泵将通过盐碱溶液输送管路从电解槽底部注入，在纯水中混入电解质进行电解，电解槽中设有阴极电极板和阳极电极板，其中间采用离子膜分隔，在离子膜阴极侧生成的碱性电解水由电解槽顶部通过碱性电解水输出管路送至强碱性电解水储存水箱，离子膜阳极侧生成的酸性电解水由电解槽顶部通过盐碱溶解循环供水管路送至盐碱罐，所述盐碱罐内装满固体KOH或K2CO3，固体KOH或K2CO3经微酸性电解水溶解成饱和盐碱溶液通过盐碱溶液输送泵向电解槽中提供，所述强碱性电解水储存水箱底部连接碱性电解水循环泵进水口，碱性电解水循环泵出水口通过碱性电解水循环水管连接在电解槽底部的纯水输送管路上，使落入强碱性电解水储存水箱中的碱性电解水在电解槽循环电解，当pH值达13以上的强碱性电解水，最终由强碱性电解水出口向设备及生产线供水。
在实际应用时，可为：接通自来水水源和220V电源，开启上述设计的碱性电解水电解装置。在电压为30V、电流为30±10A、进行电解反应；即时在碱性电解水发生器的出水口得到碱性电解水。所得碱性电解水为pH=12.6±0.3，OPR=-923.5±38.2mV。
实施例
2
电解水用于农药制剂加工、农田直接喷雾
本申请的电解水可以用于农药制剂加工以及作为杀菌剂在农田使用。电解水具有很强的对有机化合物和油脂的亲合力，在农药水基制剂加工中替代普通水使用可有效减少乳化剂等助剂使用，从而达到节能、环保、经济的效果。对70多个农药品种进行了电解水稳定性测试，并测试了其形成微乳剂时可节省的乳化剂用量在10%-50%之间。碱性水表现出在水乳剂、微乳剂、水剂等剂型加工中独特的优势。
采用电解酸碱水，对9种植物病原真菌的抗菌活性进行了测试：
表1、电解水对九种病原菌的抑菌活性
电解水具有很好的渗透性、较低的表面张力，利用电解水取代自来水稀释农药药剂，也可以降低药液的表面张力，扩展药液的展布面积，提高药液渗入植株的比例，从而提高农药的使用效率，减少农药的施药量或施药次数。与化学农药相比，使用电解水的制备成本非常低廉，推广使用可以降低农资成本。此外，电解水由于其环保、无污染，可直接用于卫生环境消毒，不会产生有害物质。
实施例
3
碱性电解水用于土壤改良和土壤消毒
以碱水来调节酸土的方法, 能有效纠正土壤pH值环境，无残留，成本低，操作方便，可灵活进行浇施或灌溉调节。碱性电解水的施用还可杀灭部份土传病菌与为土壤创造生态环境, 降低农田土壤的病菌基数。
在田地中挖一条宽20cm深15cm的圆环状的沟,并将所制备的碱性电解水均勻地撒进沟内,并立即用土复埋。取样时,沿施肥处20cm以外0-20cm 土层进行5点取样,将5个土样混合成1个样品,过2mm筛，在室温下风干，研磨后用于土壤性状分析。全氮量用开氏测定；全磷量用H2SO4-HCIO4消煮，银蓝比色法测定；有机质用K2CrO3-H2SO4消煮，FeSO4容量法测定；碱解氮釆用碱解扩散法测定；有效磷采用碳酸氢钠法测定；有效钾用中性NH4AC浸提，火焰光度计法测定；CEC采用蒸馏法测定。测定结果见表2。
表2、电解水处理后对土壤性质的改良效果
实施例
4
电解水用于降解农药残留
电解水还可以有效降解多数农药残留，在清洗蔬果的同时减低农药残留摄入风险。本发明研究了碱性电解水对农药标准溶液和豆芽中54种农药多残留的降解作用。试验采用所制备碱性解水（pH 12.2，ORP
-560 mV），选择15 min作为最佳反应时间。在农药标准溶液和含有农药的豆芽样品在室温下与碱性电解水反应15
min之后，许多农药均与碱性电解水发生反应并且降解。按照不同的降解率将降解能力分为三组：>50%（高降解率）；20%-50%（中降解率）；<20%（低降解率）。结果表明，碱性电解水高降解率的农药数量有29个，中降解率有4个，低降解率有21个碱性电解水对豆芽上农药具有良好的去除效果，高去除率农药数均在70%以上。
实施例
5
电解水对大豆籽粒中真菌毒素的清除效果
本发明利用电解离子水清除作物籽粒中真菌毒素的方法如下：
首先，将利用本发明设计的碱性电解水电解装置生产碱性电解离子水，生产工艺可以是但不限于：先对自来水进行过滤处理，然后再通过软化水设备去除水中的钙、镁等结垢离子，最后进入本发明设计的电解装置，电解产生符合要求的碱性电解离子水，该碱性电解离子水的pH值不低于12，优选PH值12-14，氧化还原电位为-800mv至-1000mv之间。
然后，将上述获得的碱性电解离子水和被真菌毒素污染的作物籽粒按2:1- 6:1比例混合，在温度为15至30摄氏度条件下，浸泡15至60分钟，或者以传送带方式喷淋15-60分钟。作为优选的方式，在作物籽粒用碱性电解离子水浸泡或喷淋后，再进行振荡处理5-30分钟。
最后，将作物籽粒沥干并烘干，采用GB／T5009.23测定真菌毒素含量，经碱性电解水处理15分钟后，黄曲霉毒素含量为3.27 ug/Kg，结果见表3。
表3、碱性电解水清除大豆真菌毒素效果
实施例
6
电解水清洗水果后对水果的保鲜效果
本发明用于水果保鲜的具体应用方法为：将所需处理的水果直接用上述制备的电解水清洗后，而后放于阴凉干燥处保存。本发明所制备电解水用于水果保鲜时，可有效延长水果保鲜期8天。对于有机械碰伤的水果更是有明显的保鲜效果，可有效促进碰伤水果的伤口愈合。
Claims (9)
1.一种碱性电解水制备工艺，其特征在于：所使用的装置包括电解槽、盐碱罐、强碱性电解水储存水箱、碱性电解水输出管路、盐碱溶解循环供水管路、纯水输送管路、纯水输送水泵、碱性电解水循环泵、盐碱溶液输送泵，其中电解槽中设有阴极电极板和阳极电极板，中间采用离子膜分隔; 所述盐碱罐内装满固体KOH或K2CO3；所述强碱性电解水储存水箱底部连接碱性电解水循环泵进水口，碱性电解水循环泵出水口通过碱性电解水循环水管连接在电解槽底部的纯水输送管路上，生产工艺包括如下步骤：
(1) 用纯水输送水泵将纯水通过纯水输送管路从电解槽底部进入，同时盐碱溶液输送泵通过盐碱溶液输送管路从电解槽底部注入盐碱溶液，在纯水中混入电解质进行电解；
(2) 在离子膜阴极侧生成的碱性电解水由电解槽顶部通过碱性电解水输出管路送至强碱性电解水储存水箱，离子膜阳极侧生成的酸性电解水由电解槽顶部通过盐碱溶解循环供水管路送至盐碱罐，其中的固体KOH或K2CO3经微酸性电解水溶解成饱和盐碱溶液，通过盐碱溶液输送泵向电解槽中提供，落入强碱性电解水储存水箱中的碱性电解水在电解槽循环电解；
(3) 当电解使得强碱性电解水pH值达13以上，最终由强碱性电解水出口向设备及生产线供水。
2.根据权利要求1所述的碱性电解水制备工艺，其特征在于，所述的纯水输送管路上设有控制纯水流量调节阀。
3.根据权利要求1所述的碱性电解水制备工艺，其特征在于，所述的碱性电解水循环水管上设有碱性电解水循环调节阀。
4.根据权利要求1至3任一项所述的碱性电解水制备工艺，其中所用电解质为无氯电解质，最终电解产物中不含氯。
5.根据权利要求1至3任一项所述的碱性电解水制备工艺，其中所用电解质为氢氧化钾、碳酸钠以及碳酸钾中的至少一种。
6.一种生产杀菌剂的方法，其特征在于，采用如权利要求1至5任一项所述制备工艺生产碱性电解水，并将其作为用于土壤消毒，尤其用于降解黄曲霉毒素的杀菌剂。
7.一种生产土壤改良剂的方法，其特征在于，采用如权利要求1至5任一项所述制备工艺生产碱性电解水，并将其作为用于土壤改良剂，尤其用于降解农药残留。
8.一种生产土壤改良剂的方法，其特征在于，采用如权利要求1至5任一项所述制备工艺生产碱性电解水，并将其用于水果保鲜，尤其用于机械碰伤水果的防治腐烂。
9.一种用于如权利要求1-5任一项所述制备工艺的电解装置，其特征在于：包括电解槽、盐碱罐、强碱性电解水储存水箱、碱性电解水输出管路、盐碱溶解循环供水管路、纯水输送管路、纯水输送水泵、碱性电解水循环泵、盐碱溶液输送泵，其中电解槽中设有阴极电极板和阳极电极板，中间采用离子膜分隔; 所述盐碱罐内装满固体KOH或K2CO3；所述强碱性电解水储存水箱底部连接碱性电解水循环泵进水口，碱性电解水循环泵出水口通过碱性电解水循环水管连接在电解槽底部的纯水输送管路上。
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