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经过长达数十年的应用发展经验,日本政府劳动厚生省审验新一代电解水机为医疗器具,着眼在饮用电解碱性离子水(日本名为电解还原水)对生理具有多项医疗保健效果。
1999年日本医学总会进一步确认了所谓饮用电解水具备的临床效用,例如:
胃酸制酸/改善肠道异常发酵….等。
[编辑]应用发展在1990年代之前,由于电解槽电解极板的材质等问题,操作使用电解水机电解水仍面临诸多硬体方面的疑难问题。
随着钛白金电极板的应用,终于在新近10年间,才造成电解水机制造饮用电解水发展的盛况。
初期,以碱性水之钙离子及负电位为主要诉求。
由于日本本土自来水质很软,仍必须添加钙素(碳酸钙成份)才能有效促进电解水之制造;
但在台湾,除少数地区水质较软外,多数地区自来水质都是中度硬水或硬水,反而造成电解水机操作使用约半年至一年时间而已,终究因为电解槽内,特别是离子膜表面严重卡钙的问题,以致电解效能急遽下降或失效,电解水的疗效,也因之变得无法加以验证。
最近数至10多年,饮用电解水的保健疗效概念,陆续获得确认。
美国医界日本医师发布利用内视镜检视饮用电解水前后肠道污染程度的影片;
美国医师著作了关于有机钠(碱性资源)的书目;
南韩FDA审验电解水机为医疗器材,有关单位发表了电解水重碳酸钠的代谢机制疗效相关影片;
中国卫生部也认定电解水之效用可以由保到医,而审验为医疗器材。
截至目前,虽然饮用电解碱性离子水的所谓疗效,仍旧无法进一步获得验证。
不过,事实真相亦仍陆续涌现,例如:
2003年诺贝尔奖:
细胞膜之“钠-钾”通道;
拉森(SusannaLarsson)(来自瑞典斯德哥尔摩的卡洛林斯卡研究所(KarolinskaInstitute))在研究报告中写道:
“饮食中的钾摄取量和中风风险呈现负相关”。
饮用电解碱性离子水对身体保健或医学疗效之争议或真相之发掘,仍将继续著。
以下就先借由电解碱性离子水的实务试验分析来作了解。
[编辑]电解碱性离子水质分析例电解槽元件(5极4槽)-电解极板间距约为3mm/电解面积(离子膜)约等于250平方公分/电解(消耗)功率约为10VDC.1.5~2.5A/流量控制:
酸碱性水各约为600c.c/min。
其它因素不变,概定电解电流(1.5A)为弱电解模式;
(2.0A)为中电解模式;
(2.5A)为强电解模式,可以有效分析之。
1.氧化还原电位(ORP)“化学”书目有提到,在25℃时以氢为准之标准还原电位E°
。
近年来欧美均采用国际纯粹及应用化学联合会(IUPAC)规定的标准还原电位,而标准氧化电位与标准还原电位的数值相同而正负符号相反。
在25℃时以氢为准之标准还原电位E°
,如下表所示:
电极半电池之还原电位E°
(V,伏特)K+/KK++e─->K-2.925Na+/NaNa++e─->Na-2.714Mg2+/Mg1/2Mg2++e─->1/2Mg-2.37参考电极H+;
H2/PtH++e─->1/2H20.000Cu2+/Cu1/2Cu2++e─->1/2Cu+0.337Cl-;
Cl2(g)/Pt1/2Cl2+e─->1/2Cl-+1.360标准还原电位E°
愈低(负值愈大),阴极(-)为愈强之还原(愈易失去电子);
反之,标准还原电位E°
愈高(正值愈大),阳极(+)为愈强之氧化(愈易获得电子)。
在电解过程中,阳离子向直流电极之(-)极靠近析出,饮用电解还原水之简单试验结果,如下:
电解电流(A)1.5A2.0A2.5AORP(mv)-250-500-750观察到的现象就是,电解碱性离子水之所谓负电位,与电解电流值呈现明显正相关(只是电位值是负数),即电流愈强,负电位值负愈大(最大负值约为-888mv)。
这是还原反应阳离子析出的半反应,也是电力能量与化学能/热能的平衡结果。
虽然有日本学者专家研究提到,人体肠道是(负电位)环境,也有神经传导-“膜电位”等论述,但饮用电解碱性离子水,经过胃部(一定是正电位,与自然环境背景值接近,约为+250mv)消化作用,电力能量中和结果,负电位恐怕会消失殆尽不复存在(即与胃酸环境背景值相同)。
虽然也有学者专家研究指出,电解水之负电位可以消除所谓自由基的能力,不过,那也只是用于胰脏炎病患之全血滴定的试验结果。
一经产生,电解碱性离子水之负电位将随时间过去,回复到自然空气背景值(正电位),负电位(弱能量形式)并无法保存维持,也是自然而然的事。
2.碱性(pH值)“化学”对pH的定义:
一般常温常压情况下,pH=7的中性水溶液,例如溶存200ppm中性盐或纯水,可表示水中解离的氢离子和氢氧根离子浓度的乘积。
解离常数Kw=【H+】×
【OH-】=10-14。
氢离子浓度通常以pH值表示,调整【H+】浓度称作【酸碱平衡】。
溶液的pH值定义为【H+】的负对数;
PH值=-log(【H+】)。
如动脉的【H+】通常是40nmol/L=40×
10-9mol/L,PH=-log(40×
10-9)=7.4。
电解电流(A)1.5A2.0A2.5ApH8.59.510.5电解电流愈强,碱性愈高,当然是正相关。
透过pH定义的了解,电解碱性离子水之pH值愈高,表示其水溶液之氢氧根离子浓度较氢离子浓度高;
意味着阳离子析出浓度也较高。
“化学”书目提到,阴阳“离子”溶于水中都称为水合离子,只是包围住离子的水分子数并无法测知。
电解析出一个钙离子,同时吸引2个氢氧根离子靠近(与氢氧化钙形式差异也并不清楚);
电解析出一个钠离子,同时吸引1个氢氧根离子靠近。
所以,阳离子带电荷数不同,电解析出浓度也会影响到电解碱性水之pH值。
饮用电解碱性离子水,关于碱性(pH值)的作用机制,与负电位(ORP)略同。
人体胃酸pH约等于1.2~1.5;
依酸碱平衡机理,饮水到达肠道,电解碱性离子水之碱性一定会中和胃酸(或被胃酸中和),例如:
将pH=1.2的胃酸中和到1.5,这也是胃酸制酸的疗效机理。
这项疗效,可以轻易地透过体外化学试验得证,例如,将pH=9.5的碱性水,采用柠檬酸(pH约=2.2)溶液约2%,即可以中和电解水达到pH值接近中性。
3.碱性资源(钠/钙/钾/镁….)饮用电解碱性离子水,其中的“碱性离子”是最重要的课题。
按“化学”,钠离子是几近中性的;
事实上,多数离子都是中性的,要看水溶液中离子吸引氢离子或氢氧根离子的能力或程度,才化合形成所谓酸或碱。
一般营养概念,钙/镁…等阳离子都称为碱性矿物质,钠离子称营养成份却不称做矿物质,还有钾离子…。
也是事实,饮食来源,通常酸性食物,例如:
柠檬/苹果…,经摄入体内,弱酸以肺呼吸以二氧化碳形式代谢后,留在体内的灰烬(ash),就是上述的微量阳离子成份,对人体来说是“碱性资源”,故称碱性矿物质;
又例:
香蕉的“钾”较丰富。
肉类蛋白质含量较为丰富,代谢后留在体内的是酸性灰烬;
过量蛋白质的摄取,将造成酸性毒素的累积,影响到健康。
这些酸性灰烬通常是氮/硫/磷…成份,例如,尿酸/硫化物/盐酸(胃酸)…。
电解电流(A)1.5A2.0A2.5A阳离子浓度(mg/L)10以下15~2530以上兹因电解前水源水质成份不同,电解后水质内溶物成份自然有所不同。
概述如下:
1.水源水质为自来水(硬水/硫酸钙=150mg/L)经电解(电解率),在中电解模式(电解率如为33.3%)情况,电解碱性水中钙离子的析出浓度约等于150mg/L×
(1/3)×
(40/136)=14.7mg/L(钙原子量=40/硫酸钙分子量=136)。
其余未被电解之硫酸钙成份(100mg/L)仍溶存于碱性水中。
依PH值定义,会有27.2mg/L的氢氧化钙生成;
亦即氢氧根离子生成浓度约为12.5mg/L。
(依据法拉第电解定律)电解电流(A)2.0A注记钙离子浓度(mg/L)14.7钙离子难溶于水硫酸钙浓度(mg/L)100硫酸钙最大溶解度2400mg/L氢氧根离子浓度(mg/L)12.52.水源水质如为硫酸钙=75mg/L,其余1/2经钠型离子交换树脂软化。
电解后可能的情况:
(PH=9.5~9.7)电解电流(A)2.0A注记钙离子浓度(mg/L)7.35硫酸钙浓度(mg/L)50钠离子浓度(mg/L)(说明)8.45估算值以氢氧根离子浓度换算,离子交换后电解释出3.水源水质调制为氯化钾(50%)=100mg/L;
氯化钠(50%)=100mg/L,强电解模式,电解后可能的情况:
(PH=10.5~11.0)电解电流(A)2.5A注记钾离子浓度(mg/L)24.6氯化钾浓度(mg/L)53概定电解率约47%钠离子浓度(mg/L)1.95氯化钠浓度(mg/L)95概定电解率约5%說明:
氯化鉀/氯化鈉並存水溶液,鉀活性遠大於鈉,氯化鉀電解率約為47%,氯化鈉僅約5%[编辑]2.酸性离子水不同于碱性水作为饮用水的考量,酸性离子水则主要着重于以下的应用层面:
1.弱酸水~化妆美容皮肤收敛水/蔬果清洁保鲜,例:
pH=5.5,主成份不明确。
2.较强酸水~具备制菌能力,例:
pH=3.5,主要溶存次氯酸根离子。
采用氯化钠(电解质)水溶液,电解可以制备pH<4.0的次氯酸水溶液。
电解过程,(+)极生成的氯气,在较低pH值(<4.0)时,溶于水产生次氯酸。
3.超强酸水(电解强酸性离子水)~具备强力氧化能力,例:
PH<2.7。
一般净化自来水主要成份是【硫酸盐】,少量【重碳酸盐】及【氯盐】。
即使经最强功率电解…仍无法制成PH=3.0以下之(酸性离子水);
必须添加【氯盐】,才能制成。
在日本,电解后PH值低于3.0的酸性水,称为(强酸性离子水),或称(电解超强酸性离子水),简称(超强酸水),理由有二~1.氯离子之含氧酸~次氯酸根离子、亚氯酸根离子…,其化性非常活泼,自然状态根本无法存在,必需动用人为科技之极端化学反应手段,“超强电解模式”才能制成PH=2.7以下之酸性水。
2.依据化学元素之(电负性),【氯盐】水溶液经强力电流之电解,酸性(含氧)氯离子水溶液之(ORP)才能达到(+1000mv)以上,属于非常特殊之情况。
强酸性离子水应用层面广泛,日本审议通过电解强酸水为食品添加物。
临床治疗~香港脚/糖尿病伤口/异位性皮肤炎/牙科疼痛…;
食材器皿之杀菌功能~例:
沙门氏菌.大肠杆菌…;
农业病虫害防治~番茄/小黄瓜之栽种…。
維基日本電解水記載相關資訊。
http:
//ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E8%A7%A3%E6%B0%B4)?
日本酸性離子水審議狀況-http:
//www.fwf.or.jp/pdf/jiasui-shingi[编辑]3.传统电解水制备氢气与氧气添加(电解质)导通电流,将水分子电解解离。
直流电极之(-)极,析出氢气;
(+)极则析出氧气。
可以利用(排水集气法)收集氢气与氧气,其体积=(2:
1)。
上述电解质可以是强酸强碱化合之离子化合物,例.氯化钠,但是为了避免阳极生成(氯气),应以(氢氧化钠)做为电解质为宜!
简单实务试验条件及配备1>
采取(循环式)/(水流方式)电解方式2>
采用电极间中置(离子膜)之电解槽(电解面积约等于250平方公分)3>
采用(排水集气法)分别收集氢气与氧气4>
电解后水溶液混合后(可使用小型马达)再循环电解5>
电解酸碱水流量=(1:
1)/各约(600c.c/min)6>
采用(RO)纯水添加(氯化钠)为电解质,浓度约=200mg/L在电极之(+)(阳)极发生(氧化)反应化學式:
2H2O(l)->O2(g)+4H++4e-(溶液呈酸性)在电极之(-)(阴)极发生(还原)反应化學式:
2H2O(l)+2e-->H2(g)+2OH-(溶液呈鹼性)试验结果氢气/氧气的生成量及水的消耗量,依照法拉第电解定律:
释出1莫耳(氧气)=32克,要消耗2莫耳(水)=36克;
消耗36克水(密度为1)=36ml(密度D=质量M/体积V)。
在STP下,氢气的密度=0.09g/L,约为空气的(1/14),微溶于水。
電解水析出500ml之氫氣(H2),相當於析出質量=500×
0.09=45mg,亦相當於析出莫耳數=(1莫耳/2000mg)×
45mg=0.0225莫耳。
同理,电解水析出250ml之氧气(O2),氧气的密度比空气(干燥空气的密度约为1.29g/L)稍大,1atm/20℃,氧气在水中的溶解度约=30ml(略溶于水)。
依反应式,析出莫耳数=0.01125莫耳(氢气之1/2),相当于析出质量=(36000mg/1莫耳)×
0.01125莫耳=405mg氢气不但被认作燃料,还被拟想为电的直接取代品,它可以天然气的状态经地下管道四处输送。
不同于电的是它可以储存(通常在低温下以液态),气体可以不断地供应,当能量的需要量高,尚可预先储备。
氢将以燃烧的方式产生热能,或用于燃料电池产生电能。
[编辑]参考来源^?
詹舒斐、陈仁仲、王今方/工研院能资所节水团.?
电解水基础研究.《节水季刊》21期[2008-1-19].^?
KohnoS,KawataT,KakuM,FuitaT,TsutsuiK,OhtaniJ,TenjoK,MotokawaM,TohmaY,ShigekawaM,KamataH,TanneK.?
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BariML,SabinaY,IsobeS,UemuraT,IsshikiK.?
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H7,Salmonellaenteritidis,andListeriamonocytogenesonthesurfacesoftomatoes.Journaloffoodprotection.April2003,66(4):
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电解水产生的碱性水可以中和酸性体质,有益健康?
[2008-1-19].^?
[http:
//denki.e-机能水用电解槽][2008-1-19].[编辑]参见电解水机钙1997年诺贝尔化学奖-ATP的合成及消耗(三磷酸腺苷合酶)2003年诺贝尔化学奖─细胞膜中水通道的奥秘(钠钾帮浦)[编辑]外部链接来自:
>
《水
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