酸性氧化電位水制備原理

EOW制備通常是在特制的離子膜電解槽中，通加一定濃度的食鹽水(質(zhì)量濃度小于10 g/L)，在一定電流密度下進(jìn)行電解。這樣在陽(yáng)極側(cè)得到酸性氧化電位水，其主要成分為氯氣、次氯酸、次氯酸根、鹽酸、溶解氧和臭氧等。其原理是:陽(yáng)極主要發(fā)生析氯反應(yīng)、析氧反應(yīng)。另外，在陰極側(cè)產(chǎn)生堿性電位水，其pH大于11.0，ORP值小于-900 mV，其主要成分為氫氣和稀氫氧化鈉溶液，具有很強(qiáng)的清洗作用。其陰極反應(yīng)主要是析氫反應(yīng)。

陽(yáng)極反應(yīng):

2H2O O2+4H++4e(1)

2OH--2e 2OH(2)

2OH(O)+H2O(3)

(O)+O2 O3(4)

2Cl--2e Cl2(5)

Cl2+H2O HOCl+HCl(6)

陰極反應(yīng):

2H2O+2e H2+2OH-(7)

Na++OH-NaOH(8)

無(wú)色透明液體，具有氯味；

氧化還原電位：≥+1100mV ；

pH 值：2.0～3.0；

有效氯含量：30～70mg/L；

主要生成物為次氯酸、氯氣、鹽酸、活性氧、活性羥基（·OH）、過(guò)氧化氫。在室溫、密閉、避光的條件下較穩(wěn)定，而在室溫暴露的條件下，不穩(wěn)定，可自行分解成自來(lái)水，故不宜長(zhǎng)期保存，最好現(xiàn)用現(xiàn)制備。亦有學(xué)者通過(guò)特殊制備方法，延長(zhǎng)保存時(shí)間。

酸性氧化電位水 (electrolyzed-oxidizing water ，簡(jiǎn)稱(chēng)EOW)，于20世紀(jì)80年代由日本首先發(fā)現(xiàn)，因其對(duì)MRSA（有"超級(jí)病菌"之稱(chēng)的耐甲氧西林的金黃色葡萄球菌）有顯著殺菌效果，而最先用于醫(yī)藥領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)多年研究實(shí)踐，酸性氧化電位水殺菌的高效性、殺菌后無(wú)殘留毒性、對(duì)人體的無(wú)害性、對(duì)環(huán)境的無(wú)污染性、利于環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)已逐漸被人們所接受。 目前，酸性氧化電位水的制備工藝、殺菌機(jī)理及在許多領(lǐng)域的推廣應(yīng)用仍是研究的熱點(diǎn)。

人們對(duì)酸性氧化電位水作為消毒劑優(yōu)點(diǎn)的認(rèn)可，使它在消毒、殺菌領(lǐng)域的應(yīng)用得到了推廣，但至今對(duì)酸性氧化電位水殺菌機(jī)理存在多種解釋?zhuān)瑹o(wú)一定論。一直以來(lái)，對(duì)酸性氧化電位水殺菌機(jī)理的解釋都是圍繞其理化性質(zhì)中何種因素對(duì)殺菌起決定性作用，并由此誕生了2種殺菌學(xué)說(shuō)，即物理學(xué)說(shuō)和化學(xué)學(xué)說(shuō)。

物理學(xué)說(shuō)認(rèn)為酸性氧化電位水的高ORP值和低pH值超出了微生物的生存范圍，使微生物的細(xì)胞膜電位發(fā)生改變，導(dǎo)致細(xì)胞通透性增強(qiáng)、細(xì)菌腫脹及細(xì)胞代謝酶的破壞，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)溢出、溶解，從而達(dá)到殺滅微生物的作用，并且同微生物作用效果與ORP值成正比。然而，徐顯干應(yīng)用不同濃度的硫酸高鈰調(diào)制出不同ORP值的酸性氧化電位水，并將其分別同枯草桿菌芽孢與普通雜菌作用，結(jié)果表明其不含有效氯的高ORP值溶液，對(duì)枯草芽孢沒(méi)有明顯的殺滅作用，但對(duì)普通雜菌具有明顯的殺滅作用，且ORP值越高，殺菌作用越強(qiáng)。另?yè)?jù)報(bào)道，高ORP值的O3殺菌效果不如只有較低ORP值的酸性氧化電位水，可見(jiàn)高ORP值并不是酸性氧化電位水強(qiáng)效殺菌作用的主要原因。

化學(xué)學(xué)說(shuō)認(rèn)為酸性氧化電位水殺菌的主要因素是其復(fù)雜的化學(xué)因子，即電解產(chǎn)物中具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)，包括有效氯（HClO和氯的氧化物等）和活性氧（H2O2、O3、·OH和初生態(tài)原子氧[O]等），而并非是高ORP值和低pH值。王雪峰等人認(rèn)為酸性氧化電位水中的活性氧可與氨基發(fā)生特異反應(yīng)，破壞細(xì)胞膜并滲透到細(xì)胞內(nèi)，破壞有機(jī)物的鏈狀結(jié)構(gòu)，從而使蛋白質(zhì)及DNA合成受阻，使微生物致死。而丘翠環(huán)認(rèn)為活性氧不穩(wěn)定，極易損失，保存中的酸性氧化電位水還有殺菌作用，說(shuō)明活性氧并非殺菌的決定性因素，而且H2O2和O3都含豐富的活性氧，但它們的殺菌能力卻遠(yuǎn)低于酸性氧化電位水。也有研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH值和ORP值不變時(shí)，如果有效氯濃度下降，酸性氧化電位水殺菌能力顯著降低；用Na2SO4代替NaCl進(jìn)行電解，電解出的水殺菌力微弱；用HCl調(diào)節(jié)NaClO的pH值，并將有效氯濃度配到與酸性氧化電位水的總氧化物濃度相同，發(fā)現(xiàn)它們的殺菌能力相同，由此確定酸性氧化電位水中起主要?dú)⒕饔玫氖怯行取?/p>

以上2種學(xué)說(shuō)中，研究者較多地是就某一因素對(duì)酸性氧化電位水殺菌效果的影響加以實(shí)驗(yàn)，最終確定酸性氧化電位水的主導(dǎo)殺菌因素。近年來(lái)，人們普遍接受的一種觀點(diǎn)是酸性氧化電位水的殺菌作用是各因素協(xié)同作用的結(jié)果，將各因素綜合起來(lái)進(jìn)行分析能較好地解釋酸性氧化電位水的殺菌機(jī)理。

殺菌速效是酸性氧化電位水作為消毒劑的顯著優(yōu)點(diǎn)，Tanaka H等人應(yīng)用懸液定量殺滅實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，酸性氧化電位水對(duì)金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、糞腸球菌、綠膿桿菌等菌種的殺滅時(shí)間均小于10 s；同白色念珠菌、土曲菌和毛孢子菌作用30 s，殺滅率均大于99.90%。李新武等人將酸性氧化電位水與多種細(xì)菌及芽孢作用，對(duì)其殺菌時(shí)效性進(jìn)行研究，結(jié)果表明即使在有機(jī)物干擾下，酸性氧化電位水在短時(shí)間內(nèi)也有非常好的殺菌效果。

居麗雯等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，酸性氧化電位水在5 min內(nèi)可使含量為10μg/ml的HBsAg轉(zhuǎn)陰，和其他含氯消毒劑或高效氧化劑比較，如目前市售1000 mg/L濃度的84消毒劑及同濃度的ClO2，都需15 min才能使10μg/mL的HBsAg轉(zhuǎn)陰，可見(jiàn)酸性氧化電位水破壞HBsAg的時(shí)效性更強(qiáng)。

小山寬機(jī)從以下幾個(gè)方面對(duì)酸性氧化電位水的安全性進(jìn)行了比較詳細(xì)報(bào)道。

急性口服毒性

以50ml/kg體重的酸性氧化電位水對(duì)小鼠口服用藥未見(jiàn)毒性癥狀，屬實(shí)際無(wú)毒。

皮膚一次刺激和皮膚累積刺激性

對(duì)家兔皮膚上的傷口1日1次連續(xù)5日滴下未見(jiàn)傷口發(fā)生變化，以老鼠的足部為對(duì)象進(jìn)行1日30次（一次浸泡15或30s）的反復(fù)用藥試驗(yàn)（3個(gè)月），對(duì)皮膚的變化進(jìn)行血液學(xué)、生物化學(xué)、病理組織學(xué)方面的觀察，未見(jiàn)老鼠皮膚及全身有異狀。

急性眼刺激性

滴下酸性氧化電位水72h后觀察，家兔角膜、虹膜、結(jié)膜等未見(jiàn)變化。

皮膚增大反應(yīng)

在土撥鼠皮內(nèi)1周3次注入酸性氧化電位水后觀察，未見(jiàn)皮膚發(fā)生（浮腫、紅斑）變化。

口腔黏膜刺激性

用酸性氧化電位水以流水方式作用田鼠頰囊30min后，經(jīng)肉眼及病理組織學(xué)觀察未見(jiàn)變化。

細(xì)胞毒性

在取自人、小鼠、田鼠的細(xì)胞培養(yǎng)液中添加酸性氧化電位水12h后檢測(cè)其結(jié)果，表明高濃度酸性氧化電位水對(duì)細(xì)胞的增殖略有抑制，高濃度以下未見(jiàn)變化，認(rèn)為其毒性小于其他常用消毒劑。

染色體異常誘發(fā)性

在哺乳動(dòng)物培養(yǎng)細(xì)胞中直接添加或添加有代謝活性物質(zhì)的酸性氧化電位水后蓄積在分裂中期的細(xì)胞上，調(diào)查染色體異常情況，結(jié)果均未見(jiàn)變化。

以志愿者為對(duì)象的皮膚試驗(yàn)

以健康成年男性及女性志愿者為對(duì)象頻繁使用酸性氧化電位水研究其安全性，使用從數(shù)種裝置生成的酸性氧化電位水（有效氯濃度20和40mg/L）流水洗手，每日15次，每次2min，洗后不進(jìn)行皮膚保養(yǎng)，連續(xù)試驗(yàn)5日，經(jīng)皮膚科醫(yī)師認(rèn)定，有輕度干燥、紅斑和手紋消失等輕度損害，但幾乎全部在試驗(yàn)后迅速恢復(fù)。如果有適度的皮膚保養(yǎng)，并且每周有1～2天停止使用酸性氧化電位水，將不會(huì)出現(xiàn)上述情況。

劉清等人研究了酸性氧化電位水毒理學(xué)安全性結(jié)果表明：氧化還原電位1173.8mV，pH值2.66，有效氯為58.2mg/L的酸性氧化電位水急性經(jīng)口毒性試驗(yàn)，對(duì)大鼠、小鼠急性經(jīng)口LD50均大于10000mg/kg（體重），屬于實(shí)際無(wú)毒級(jí)。皮膚刺激試驗(yàn)屬于無(wú)刺激，急性眼刺激試驗(yàn)屬于無(wú)刺激。微核試驗(yàn)結(jié)果為無(wú)致微核作用。精子畸形試驗(yàn)結(jié)果為無(wú)致精子畸形作用。亞急性毒性試驗(yàn)結(jié)果表明：未見(jiàn)異常癥狀和體征；血液常規(guī)檢測(cè)和血液生化指標(biāo)檢測(cè)均在正常范圍內(nèi)。病理組織學(xué)檢查試驗(yàn)動(dòng)物肝、腎、腎上腺、脾、胃、腸、睪丸、卵巢、腦、心肺等未發(fā)現(xiàn)有明顯病理性損害，上述安全性實(shí)驗(yàn)可以看出酸性氧化電位水具有較好的安全性。

2000年日本頒布了《醫(yī)療用具承認(rèn)生成裝置強(qiáng)酸性電位水的規(guī)格基準(zhǔn)》（醫(yī)療篇），對(duì)強(qiáng)酸性電位水的生成原理，理化指標(biāo)，殺滅微生物性能，毒理學(xué)安全性指標(biāo)以及使用說(shuō)明書(shū)和廣告宣傳均作了詳細(xì)的規(guī)定。

2002年又頒布了用于食品加工工業(yè)、餐飲及瓜果蔬菜消毒的標(biāo)準(zhǔn)《食品添加物用強(qiáng)酸性電解水使用手冊(cè)》，將酸性氧化電位水的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大到餐飲業(yè)和食品加工工業(yè)。

1999年美國(guó)FDA和EPA已對(duì)酸性氧化電位水的消毒功能予以認(rèn)可。

2007年美國(guó)APIC內(nèi)鏡清洗消毒培訓(xùn)手冊(cè)中已將酸性氧化電位水用于消毒。世界內(nèi)鏡協(xié)會(huì)也將酸性氧化電位水列入內(nèi)鏡清洗消毒用消毒產(chǎn)品。

2002年衛(wèi)生部將酸性氧化電位水的應(yīng)用列入了《消毒技術(shù)規(guī)范》，用于指導(dǎo)內(nèi)鏡的消毒、洗手消毒、皮膚粘膜和環(huán)境物體表面的消毒等。

2003年衛(wèi)生部已將酸性氧化電位水生成器列入我國(guó)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)《十·五》規(guī)劃準(zhǔn)項(xiàng)目。

2006年該標(biāo)準(zhǔn)已通過(guò)了衛(wèi)生部標(biāo)委會(huì)的評(píng)審。

磺酸基團(tuán)為一個(gè)強(qiáng)水溶性的強(qiáng)酸性基團(tuán)，磺酸都是水溶的強(qiáng)酸性化合物，例如萘溶于乙醚而不溶于水，而β-萘磺酸則溶于水而不溶于乙醚。芳香族磺酸分子中的磺酸基團(tuán)可被羥基、氰基所取代，是制備酚、腈的中間體。