微酸性氧化电解水的基础及杀菌机理

1.1微酸性电解水基础介绍

酸性氧化电位水及其电解仪器于20世纪80年代首先在日本研制成功，采用有隔膜的电解槽电解稀食盐溶液，阳极室产生低pH值(<2.7)、高氧化还原电位和含有有效氯的酸性电解水，研究表明其对各种细菌、病毒具有高效杀菌作用[3-6]。但其应用存在主要问题是电解水具有强酸性，对金属腐蚀性大，有效氯不稳定、还原速度快，不利于存储且设备和生产成本高，影响其推广应用。因此近年来新起的微酸性电解水(pH 5.0-6.5，ORP 500-800mv, 有效氯(ACC) 10-30ppm)[7, 8]因其无腐蚀性、杀菌效率高、运输储存方便等受到广泛关注。微酸性电解水在生产过程中除了生成具有杀菌效果的有效氯外，不再产生氧或臭氧以及生成氯的高次氧化物如，溶解氧、臭氧和氯氧化物等副产物浓度较低;微酸性电解水无味或略带氯臭，pH接近中性，对人体无危害。

1.2 杀菌机理

目前，酸性电解水的杀菌效果已得到广泛的认可，有关酸性电解水的杀菌作用机理，初认为是由于其pH值及ORP值超出了微生物生长的最适范围，使微生物的细胞膜发生电位改变，导致膜通透性增强，细胞内容物溢出，从而达到杀灭微生物的作用，并且杀菌效果与ORP值成正比[9]。Liao等认为高ORP值能影响并损害大肠杆菌的GSSG/2GSH的氧化还原状态，破环细胞外膜和内膜[10]。后来唐文伟[11]研究发现Na2SO4、NaNO3电解水的灭菌能力远低于酸性电解水，pH为2.50的H3PO4、HCl溶液的灭菌效果都很差，他认为电解水的高效杀菌作用是以ACC为主导、低pH值及高ORP值为重要促进的三者协同作用的结果，其中ACC起了关键的作用。近年来研究人员对这一问题进行了较多研究，提出了几种解释，主要有上述的ORP学说、有效氯学说、活性氧学说、自由基学说等。例如高新昊[12]等认为强酸性电解水的杀菌主要成分是次氯酸，当有效氯浓度达到一定值，其存在形式HClO或ClO-则是决定电解水杀菌强弱的关键。杨敏[13]认为电解水杀菌过程中，活性氧和有效氯的协同消毒起了重要作用;同时，电镜试验结果表明，酸性电解水中的羟自由基也在消毒中发挥了重要作用。1998年有效氯学说被确立为酸性电解水杀灭病原微生物的主要学说。电解水的杀菌机理比较复杂，到目前为止还没有统一解释，需进一步证实研究。