CH704952B1

CH704952B1 - Verfahren und technische Ausführung zur Reinigung von Oberflächen, mittels eines Hochdruck-Reinigungs-Gerätes unter Verwendung von elektrolysiertem kaltem oder warmem Wasser mit Oxidativen Radikalen.

Info

Publication number: CH704952B1
Application number: CH01483/07A
Authority: CH
Original assignee: Aonsys Technologies Ltd
Priority date: 2007-09-25
Filing date: 2007-09-25
Publication date: 2012-11-30
Also published as: NZ584139A; AU2008302995A1; US20100192987A1; CA2700868A1; ZA201002877B; WO2009039674A1; BRPI0817975A2; EP2192929A1; CN102056632A

Abstract

Eine Vorrichtung zur rückstandsfreien Reinigung, Hygienisierung, Desinfektion und Geruchsneutralisation von Oberflächen, Materialien und Gegenständen. Die Vorrichtung umfasst einen Elektrolyse-Generator mit elektrischer Steuereinheit und Elektroden zur Erzeugung von elektrolysiertem Wasser, wobei die Elektroden des Elektrolyse-Generators mindestens eine Diamant-Elektrode umfassen und wobei ein Hochdruck-Reinigungs-Gerät angeordnet ist, welchem das elektrolysierte Wasser zuführbar ist.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur rückstandsfreien Reinigung, Hygienisierung, Desinfektion und Geruchsneutralisation von Oberflächen, Materialien und Gegenständen unter Verwendung von elektrolysiertem Wasser.

Stand der Technik

[0002] Bis anhin konnten Oberflächen, Materialien und Gegenstände mittels eines Hochdruck-Reinigungs-Gerätes nur mit chemischen Produkten und Desinfektionsmittel oder mit Heisswasser hygienisch gereinigt werden, was sehr kostspielig ist und zudem eine enorme Belastung für die Umwelt durch Chemie enthaltende Abwässer darstellt, die schwierig zu reinigen sind, und biologische Reinigungsstufen in der Abwasserreinigung belasten.

[0003] Mit der neuen Erfindung soll aufgezeigt werden, dass mit Hilfe eines Hochdruck-Reinigungs-Gerätes und der Verwendung von elektrolysiertem Wasser Oberflächen, Materialien und Gegenstände gereinigt, hygienisiert, und desinfiziert werden können, ohne den teuren Einsatz von umweltbelastenden und toxischen Chemikalien und Energie verschwendendem Heisswasser.

Darstellung der Erfindung

Einführung

[0004] Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines neuen, kostengünstigen, effizienten, umweltfreundlichen, biologischen und rückstandfreien Verfahrens und einer entsprechenden Vorrichtung, um Oberflächen, Materialien und Gegenstände unter der Verwendung von elektrolysiertem Wasser hygienisch zu reinigen und zu desinfizieren.

Einführung

Elektrolyten hergestelltes, oxidatives Wasser

[0005] (EOW) Elektrolytisch oxidatives Wasser (EOW) oder chemisch aktives Wasser zerstört Mikroorganismen wie Viren, Bakterien, Pilze, Hefen und Einzeller durch Oxidative Radikale nicht chemisch, sondern physikalisch.

[0006] Wegen seines hohen oxidativen Reduktionspotentials (ORP) beschädigt «Aktives Wasser» die Zellwand-Membranen von Pathogenen.

[0007] Der Krankheitserreger ist komprimitiert, was zu einer osmotischen oder hydrogenen Überlastung im Zellinneren führt.

[0008] Die beschädigten Zellmembranen erlauben einen erhöhten Wassertransfer zwischen den Zellmembranen, was zu einer hydrogenen Überflutung der Zellen führt, und diese schneller gefüllt werden, als die Zellen sich des Wassers entledigen können.

[0009] Diese Tatsache führt zu einem Zerplatzen der Zellen respektive zum Zelltod durch Druckexplosion in wenigen Sekunden.

[0010] Da es sich um ein physikalisches Zerstörungsprinzip handelt, ergeben sich nachweislich keine Resistenzen bei Pathogenen.

[0011] Prinzip der Elektrolyse (verg. Fig. 1): Beispiel einer Elektrolyse mit einer Zinkiodid-Lösung (Elektrodenmaterial beliebig):

[0012] Verbindet man zwei Metallplättchen (Elektroden) mit jeweils einem Kabel und einer Vorrichtung, die Gleichstrom erzeugt, z.B. einer Batterie oder einem Gleichrichter, und überführt diese Plättchen in ein Becherglas mit wässriger Lösung (Beliebige Ionen) und legt nun eine Spannung an, so bildet sich an beiden Metallplättchen ein Stoff, dessen Ionen in der Lösung vorhanden sind.

[0013] Die Spannungsquelle bewirkt einen Elektronenmangel in der mit dem Pluspol (Anode) verbundenen Elektrode und einen Elektronenüberschuss in der anderen, mit dem Minuspol (Kathode) verbundenen Elektrode. Die wässrige Lösung zwischen der Kathode und Anode enthält Elektrolyte, das sind positiv oder negativ geladene Ionen. Die positiv geladenen Kationen in einer Elektrolysezelle wandern durch das Anlegen einer Spannung zur negativ geladenen Kathode (Anziehung entgegengesetzter Ladungen). An der Kathode nehmen sie ein oder mehrere Elektronen auf und werden dadurch reduziert.

[0014] An der Anode läuft der entgegengesetzte Prozess ab. Dort geben die negativ geladenen Anionen Elektronen ab, das heisst, sie werden oxidiert. Die Zahl der durch die Reduktion an der Kathode verbrauchten Elektronen entspricht den von der Anode aufgenommenen Elektronen. Bei der Elektrolyse von wässriger Kochsalzlösung entsteht die gleiche Volumenmenge Wasserstoffgas wie Chlorgas. Bei der Elektrolyse von Wasser entsteht doppelt so viel Wasserstoffgas wie Sauerstoffgas, da die zwei positiv geladenen Protonen eines Wassermoleküls zur Kathode wandern und dort jeweils ein Elektron aufnehmen müssen, damit sich Wasserstoff bildet, während das doppelt negativ geladene Sauerstoffanion an der Anode gleich zwei Elektronen abgeben muss, um sich zum Sauerstoffmolekül zu verbinden.

[0015] Die Spannung, die zur Elektrolyse mindestens angelegt werden muss, bezeichnet man als Abscheidungspotential, bei der Elektrolyse von Wasser oder bei wässrigen Salzlösungen spricht man auch von der Zersetzungsspannung. Diese Spannung (oder eine höhere Spannung) muss angelegt werden, damit die Elektrolyse überhaupt abläuft. Für jeden Stoff, für jede Umwandlung von Ionen zu zwei oder mehratmigen Molekülen kann die Zersetzungsspannung, das Abscheidpotential anhand des Redoxpotentials ermittelt werden. Aus dem Redoxpotential erhält man noch viele andere wichtige Hinweise für die Elektrolyse, beispielsweise zur elektrolytischen Zersetzung von Metallelektroden in Säure oder zur Verminderung von Zersetzungsspannung durch Abänderung von pH-Werten.

[0016] Beispielsweise lässt sich durch das Redoxpotential berechnen, dass die Bildung von Sauerstoff an der Anode bei der Elektrolyse von Wasser in basischer Lösung (Zersetzungsspannung: 0,401 V) unter geringerer Spannung abläuft als in saurer (Zersetzungsspannung: 1,23 V) oder neutraler (Zersetzungsspannung: 0,815 V) Lösung, an der Kathode hingegen bildet sich leichter Wasserstoff unter sauren Bedingungen als unter neutralen oder basischen Bedingungen.

[0017] Sind in einer Elektrolytlösung mehrere reduzierbare Kationen vorhanden, so werden nach der Redoxreihe zunächst die Kationen an der Kathode reduziert, die in der Redoxreihe (Spannungsreihe) ein positiveres (schwächer negatives) Potential haben, die also dem 0-Potential der Proton-Wasserstoff-Elektrodenspannung möglichst nahe kommen. Bei der Elektrolyse einer wässrigen Kochsalzlösung bildet sich an der Kathode normalerweise Wasserstoff und nicht Natrium. Auch beim Vorliegen von mehreren Anionenarten, die oxidiert werden können, kommen zunächst diejenigen zum Zuge, die in der Redoxreihe möglichst nahe am Spannungsnullpunkt, also ein schwächeres positives Redoxpotential besitzen. Normalerweise entsteht bei der Elektrolyse von wässriger NaCI an der Anode also Sauerstoff und nicht Chlor. Nach Überschreiten der Zersetzungsspannung wächst mit Spannungszunahme proportional auch die Stromstärke. Nach Faraday ist die Gewichtsmenge eines elektrolytisch gebildeten Stoffs proportional zu der geflossenen Strommenge (Stromstärke multipliziert mit der Zeit). Für die Bildung von 1 g Wasserstoff (ca. 11,2 Liter, bei der Bildung eines Wasserstoffmoleküls werden zwei Elektronen benötigt) aus wässriger Lösung wird eine Strommenge von 96485 C (As)=1 Faraday benötigt. Bei einer Stromstärke von 1 A zwischen den Elektroden dauert die Bildung von 11,2 Litern Wasserstoff also 26 Stunden und 48 Minuten.

[0018] Neben dem Redoxpotential ist noch die Überspannung (das Überpotential) von Bedeutung. Auf Grund von kinetischen Hemmungen an Elektroden benötigt man häufig eine deutlich höhere Spannung als sich dies aus der Berechnung der Redoxpotentiale errechnet. Die Überspannungseffekte können je nach Materialbeschaffenheit der Elektroden – auch die Redoxreihe ändern, so dass andere Ionen oxidiert oder reduziert werden als dies nach dem Redoxpotential zu erwarten gewesen wäre. Kurz nach Abschaltung einer Elektrolyse kann man mit einem Amperemeter einen Stromausschlag in die andere Richtung feststellen. In dieser kurzen Phase setzt der umgekehrte Prozess der Elektrolyse, die Bildung einer galvanischen Zelle ein. Hierbei wird nicht Strom für die Umsetzung verbraucht, sondern es wird kurzzeitig Strom erzeugt; dieses Prinzip wird bei Brennstoffzellen genutzt.

[0019] Wenn man durch eine Elektrolyse eine Trennung einzelner Moleküle oder Bindungen erzwingt, wirkt gleichzeitig ein galvanisches Element, dessen Spannung der Elektrolyse entgegenwirkt. Diese Spannung wird auch als Polarisationsspannung bezeichnet.

Elektroden

[0020] Es gibt nur wenige Anoden-Elektroden, die während der Elektrolyse inert bleiben – also überhaupt nicht in Lösung gehen. Platin, Kohle resp. Diamant sind Materialien, die sich während einer Elektrolyse überhaupt nicht auflösen. Es gibt auch Metalle, die sich trotz stark negativen Redoxpotentials nicht auflösen. Dies wird als «Passivität» bezeichnet. Eine Eisenanode, die mit konzentrierter Salpetersäure behandelt wurde, löst sich nicht auf, und es gehen keine Eisen(II)- oder -(Ill)-Kationen in Lösung; sie hat «Passivität».

[0021] Hemmungserscheinungen an der Anode, die bei der Sauerstoffbildung zu einer Überspannung führen, beobachtet man bei Diamant- und Platinanoden (Überspannung: 0,44 V). Bei diesen entsteht bei der Elektrolyse von wässriger Kochsalzlösung Chlor statt Sauerstoff. An Zink-, Blei- (Überspannung: 0,78 V) und besonders Quecksilberkathoden (0,80 V) zeigen Wasserstoffprotonen eine erhebliche Überspannung, und die Bildung von Wasserstoff erfolgt erst bei einer viel höheren Spannung. Die erhebliche Überspannung von Wasserstoff an der Quecksilberkathode, in der das Natrium als Amalgam gebunden wird und daher dem Gleichgewicht entzogen wird, nutzt man zur technischen Herstellung von Natronlauge. Durch die erhebliche Überspannung an dieser Elektrode bei der Wasserstoffbildung ändert sich die Redoxreihe, und statt Wasserstoffprotonen wandern nun Natriumkationen zur Quecksilberkathode.

Elektrolyse von Wasser

[0022] Die Elektrolyse von Wasser besteht aus zwei Teilreaktionen, die an den beiden Elektroden ablaufen. Die Elektroden tauchen in Wasser ein, welches durch die Zugabe von etwas Kochsalz besser leitend gemacht wird, wobei dann anstatt Sauerstoff Chlor gewonnen wird.

[0023] Positiv geladene Hydronium-Ionen (H3O<+>) wandern im elektrischen Feld zu der negativ geladenen Elektrode (Kathode), wo sie jeweils ein Elektron aufnehmen. Dabei entstehen Wasserstoff-Atome, die sich mit einem weiteren, durch Reduktion entstandenen H-Atom zu einem Wasserstoff-Molekül vereinigen. Übrig bleiben Wasser-Moleküle. 2 H3O<+>+2 e<-> → H2 + 2 H2O

[0024] Der abgeschiedene, gasförmige steigt an der Kathode auf.

[0025] Zur positiv geladenen Elektrode (Anode) wandern die negativ geladenen Hydroxid-Ionen.

[0026] Jedes Hydroxid-Ion gibt ein Elektron an den Plus-Pol ab, so dass Sauerstoff-Atome entstehen, die sich zu Sauerstoff-Molekülen vereinigen resp. bei NaCI Zugabe zu Chlor-Molekülen.

[0027] Die übrig bleibenden H<+>-lonen werden umgehend von Hydroxid-Ionen zu Wasser-Molekülen neutralisiert. 4OH<->→ O2 + 2 H2O + 4 e<->

[0028] Auch hier steigt der abgeschiedene Sauerstoff als farbloses Gas an der Anode auf. Die Gesamtreaktionsgleichung der Elektrolyse von Wasser lautet: 4 H3O<+> + 4 OH<-> → 2 H2 + O2 + 6 H2O

[0029] Die auf der linken Seite stehenden Hydronium- und Hydroxid-Ionen entstammen der Autoprotolyse des Wassers: 8 H2O → 4 H3O<+> + 4 OH<->

[0030] Man kann die Elektrolysegleichung daher auch folgendermassen schreiben: 8 H2O → 2 H2 + O2+ 6 H2O bzw. nach Kürzen des Wassers: 2 H2O → 2 H2 + O2

Hydroxidion

[0031] Das Hydroxidion ist ein negativ geladenes Ion, das entsteht, wenn Basen mit Wasser reagieren. Seine chemische Formel lautet OH<->.

[0032] Eine allgemeine Base B reagiert nach folgendem Schema mit Wasser: B + H2O HB<+>+ OH<->

[0033] Anhand der Konzentration der Hydroxidionen kann man den pH-Wert der entstandenen Lösung ermitteln. Dazu berechnet man erst den so genannten pOH-Wert. pOH= – log c(OH<->)

[0034] Und daraus den pH-Wert: pH=k–pOH

[0035] Zu jeder Temperatur gibt es jeweils ein k. Unter Normbedingungen ist k = – 14.

[0036] Hydroxidionen sind auch in reinem Wasser bei 20 °C in einer Konzentration von 10<-><7> mol · I<-1>enthalten. Das hängt mit der Autoprotolyse des Wassers nach folgender Reaktionsgleichung zusammen: H2O + H2O H3O<+>+ OH<->

Zulassung

[0037] Die innovative Verwendung von Diamant-Elektroden-Technologie in der Elektrolyse erhielt vor kurzem grosse Aufmerksamkeit von zahlreichen Universitäts-Forschungsteams für den Einsatz in der Oberflächen-Desinfektion.

[0038] Frühe eigene Versuche und Versuchsergebnisse führten zur Einreichung von Bewilligungs-Gesuchen bei der FDA (Food and Drug Administration, USA), welche im Dezember 2002 die Bewilligung für die neue Technologie erteilte und mit dem Status «GRAS» (Generally Regarded as Safe) auszeichnete.

[0039] Elektrolysiertes oxidatives Wasser erhielt FDA(USA Food and Drug Administration)-, USDA(United Status Department of Agriculture)- und EPA(USA Environmental Protection Agency)-Zulassung für allgemeine Applikationen im Nahrungsmittel-Bereich, für die Nahrungsmittel-Oberflächen Desinfektion, für Milch-, Fleisch- und Restaurant-technische Anwendungen.

[0040] Die entsprechenden Seiten der Bewilligungsnummern der FDA und USDA lauten 21 CFR 173, 178, 182, 184 & 198.

[0041] Die EPA-Bewilligungs- und Publikations-Seite lautet 40 CFR 180.940 und die des National Organic Programms ist 21 CFR 178.1010.

Darstellung der Vorrichtung

[0042] Die Vorrichtung beinhaltet folgende technische Hilfsmittel:

Technische Hilfsmittel

[0043] 1. Handelsübliches Hochdruck-Reinigungs-Gerät mit oder ohne Heisswasseraufbereitung mit vorzugsweise 0–20 bar Druckerzeugungs-Pumpe oder mehr; alle Teile korrosionsfrei, mit elektrischem oder anderem motorisiertem Antrieb, Sprühlanze mit verschiedenen Ventilen und Düsen.

[0044] 2. Elektrolyse-Generator mit einer oder mehreren Elektrolysezellen, einkammrig oder zweikammrig mit Diaphragma, Pumpe aus vorzugsweise korrosionsfreiem Stahl oder Kunststoff, Filter, Flussmeter, Druckregulierung mit vorzugsweise 2 Hähnen und 2 Manometern, elektrischer Wasser-Flusssensor, elektronische Steuereinheit mit zeitgesteuerter automatischer Elektroden-Umkehrpolarisation, Redox-Meter, Wasservorratstank mit Eintritts- und Austrittshahn, Wasser- Leitungen, Einweg-Rücklauf-Ventil. Elektronische programmierbare Steuereinheit mit Schalter, elektronische Wasserpegelkontrolle mit elektronischem Zuflussventil, Ein- und Ausschalthebel. Zeitmess- und Schaltuhr, Wasser zu- und -ableitungen zu Hochdruckreiniger.

Herstellung der bioziden Oxidativenradikale in wässeriger, salzhaltiger Lösung mittels Elektrolyse.

[0045] Die Herstellung der bioziden Oxidativenradikalen in wässriger, salzhaltiger Lösung kann durch 2 verschiedene Elektrolyseverfahren erfolgen.

[0046] Das erste Verfahren wird implementiert mit der Diamant-Elektrolyse mittels diamantbeschichteten Elektroden. Dabei entsteht ein Cocktail aus Oxidativenradikalen nahe am «Neutralen Bereich» mit einem pH-Wert von 6,4 bis 6,8. An der Anode werden neben OH-Hydroxylgruppen und O3 vor allem freies Chlor (CI-) gebildet, die mit den Hydroxylgruppen zur Bildung von Hypochlorid HOCl und Hypochloridsäure H2OCl führen, die organisch sehr rasch abgebaut werden. Um die Elektrolyse des Wassers bezüglich Stromverbrauchs günstiger und besser durchführen zu können, wird dem Wasser wegen der verbesserten Elektrokonduktivität NaCI-Salz zugemischt.

[0047] Bei der Elektrolyse dieser Salzverbindungen entstehen zudem oxidierende Moleküle, wie reduzierendes Peroxyd-Di-Sulfat, Peroxyd-Di-Phosphat und Percarbonat.

[0048] Die NaCI Salzkonzentration beträgt pro Liter Wasser: Vorzugsweise 0,5–8 Gram NaCI (Kochsalz) oder mehr.

[0049] Das zweite Verfahren wird implementiert mit der Zylinder-Elektrolyse mit Diaphragma, wo die Elektrolyse-Zellen voneinander getrennt sind, bestehend aus einer Anodenkammer und einer Kathodenkammer. An der positiven Anode aus Platin bilden sich Säure-bildende negativ aufgeladene Anionen in einem sauren Bereich von ca. 2.4 pH mit negativer Ladung, und an der negativen Kathode bilden sich Basen-bildende positive Kationen in einem alkalischen Bereich von ca. 11 pH mit einer positiven Ladung.

[0050] Diese zwei sauren und alkalischen wässrigen Elektrolysen-Lösungen können jetzt beliebig gemischt werden und je nach Einsatz im sauren oder basischen Bereich eingesetzt werden.

[0051] Bei der Elektrolyse von reinem Wasser ohne Salz werden folgende Oxidativenradikale gebildet:

Elektrolytischer Prozess von Wasser

[0052] Es entstehen die verschiedensten Oxidativenradikale, wenn Wasser (H2O) elektrolysiert wird zum Beispiel: (E0 ist das Standard Redox-Potential)*: O2 + H + e<->HO2 E0 = -0.13V [1] 2H<+>+ 2e<-> H2 E0 = 0.00 V [2] HO2+ H<+> + e<-> H2O2E0 = +1.50 V [3] O3 + 2H<+>+ 2e<-> O2 + H2O E0 = +2.07 V [4] OH<-> + H<+> + e<-> H2O E0 = +2.85 V (5] H2O + e<->H<+> OH<-> E0 = -2.93 V [6] OH+ e<->OH<-> E0 = +2.02 V [7]

Elektrolytischer Prozess von Wasser mit Salz NaCI

An der Kathoden-Seite

[0053] Na<+>+ e<-> Na 2Na + 2H2O 2Na<+>+2OH<-> +H2

An der Anoden-Seite

[0054] 2CI<->-2e<->CI2

[0055] Es muss hier erwähnt werden, dass CI2 (Chlorgas) und OH<-> wie folgt reagieren: CI2 + 2OH<-> CI O<-> + CI<-> +H2O oder Cl2+ OH<-> HCIO + Cl<->

Lösung der Aufgabe

[0056] Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche definiert.

[0057] Gemäss der Erfindung wird beim Verfahren zur rückstandsfreien Reinigung, Hygienisierung, Desinfektion und Geruchsneutralisation von Oberflächen, Materialien und Gegenständen mittels eines Elektrolysegeräts mit mindestens einer Diamant-Elektrode elektrolysiertes Wasser erzeugt und mittels Hochdruck-Reinigungs-Geräte aufgespritzt.

[0058] Die erfindungsgemässe Vorrichtung umfasst einen Elektrolyse-Generator mit elektrischer Steuereinheit und Elektroden zur Erzeugung von elektrolysiertem Wasser, wobei die Elektroden mindestens eine Diamant-Elektrode umfassen und ein Hochdruck-Reinigungsgerät angeordnet ist, welchem das elektrolysierte Wasser zuführbar ist.

[0059] Es wird die Anwendung bezüglich der Kombination von Hochdruckreiniger und Elektrolyse-Generator, zur Herstellung der Oxidativen Radikale und einem Wasservorratstank zur Tiefenreinigung und Elimination von Keimen aufgezeigt.

[0060] Es wird ein integriertes System gebildet, in welchem die technischen Komponenten der Oxidativen Radikalen-Herstellung mittels der elektrolytischen Herstellung von Oxidativen Radikalen im Wasser und Zwischenlagerung im Vorratstank mit den entsprechenden Applikationstechnologien in der Kombination mit einem Hochdruck-Reinigungs-Gerät zur Tiefenreinigung und Desinfektion von Oberflächen, Materialien und Gegenständen integriert sind.

[0061] Dabei liegt der Schwerpunkt der Innovation nicht nur in der technischen Kombination eines Hochdruckreinigers mit einer Elektrolysen-Anlage zur Herstellung von Oxidativen Radikalen, sondern auch in der neuen Verfahrens- und Applikations-Technik der kombinierten Anwendung von Hochdruck mit einer wässrigen Lösung aus Oxidativen Radikalen, die dank einer ultraschnellen Superoxidation nicht nur reinigen, sondern auch desinfizieren können und sogar in der Lage sind, Biofilme aufzulösen.

[0062] In mehrjährigen Versuchen wurden die optimalen Konzentrationen von Oxidativen Radikalen im Wasser und die spezifischen Hochdruck- und Druckanforderungen und Behandlungszeiten eruiert, um eine perfekte Reinigung und Desinfektion auf allen Arten von Oberflächen, Materialien und Oberflächen zu erreichen.

[0063] Der Erfinder hat in mehrjähriger Forschungs- und Entwicklungsarbeit im Labor und im praktischen Einsatz das neue Verfahren getestet und perfektioniert und eine Effizienz von nahezu 100% erreicht.

[0064] Nach Kenntnisstand des Erfinders sind bis heute keine wissenschaftlichen Arbeiten auf dem Gebiet der Desinfektion und Reinigung von Oberflächen, Materialien und Gegenständen mittels der Kombination von elektrolytisch aus Wasser erzeugten Oxidativen Radikalen als Biozide gegen Keime, Schimmelpilze, Viren und Bakterien etc. und mittels Hochdruck-Applikation als in die Tiefe wirkende Reinigungs- und Desinfektions-Technik bekannt, noch wird eine gleichartige Technologie für denselben Zweck heute irgendwo eingesetzt.

Ausführung der Erfindung

[0065] Die Erfindung soll an einem Beispiel einer mobilen Desinfektionsanlage aufgezeigt werden, bestehend aus vorzugsweise einem Elektrolysen-Generator, einem Zwischentank und einem Hochdruck-Reinigungs-Gerät inklusive Hochdruck-Sprühlanze mit regulierbarer Düse, montiert auf einem fahrbaren Gummirad-bestückten Trolley-Fahrgestell.

[0066] Eine mobile Hochdruck-Desinfektions- und Reinigungsanlage mit aus Wasser elektrolytisch gewonnenen Oxidativen Radikalen zur Reinigung und Hygienisierung von Oberflächen, Materialien und Gegenständen setzt sich aus folgenden technischen Einzelteilen zusammen:

[0067] 1. Handelsübliches Hochdruck-Reinigungs-Gerät (Kärcher) ohne Heisswasseraufbereitung mit 10-bar-Druckerzeugungs-Pumpe und 5 Liter Minutenleistung; alle Teile korrosionsfrei, mit elektrischem Antrieb 220 V / 50/60 Hertz, Pistolen-Sprühlanze mit Hochdruck-Sprüh-Düse.

[0068] 2. Elektrolyse-Generator mit 2 einkammrigen Elektrolysezellen, parallel geschaltet, mit Bor-gedopten Diamant-Elektroden, Pumpe aus korrosionsfreiem Stahl mit einer Schöpfleistung von 600 Litern pro Stunde und 4 bar Druck, Filter mit 50 mesh, Flussmeter bis 900 Liter pro Stunde, Druckregulierung mit vorzugsweise 2 Hähnen und 2 Manometern, elektrischer Wasserflusssensor, elektronische Steuereinheit mit zeitgesteuerter automatischer Elektroden-Umkehrpolarisation, Redox-Meter, Wasservorratstank mit Eintritts- und Austrittshahn, Wasserleitungen, Einweg-Rücklauf-Ventil. Elektronische programmierbare Steuereinheit mit Schalter, elektronische Wasserpegel-Kontrolle mit elektronischem Zufluss-Ventil, Ein- und Ausschaltknopf. Zeitmess- und Schaltuhr, Wasserzu- und -ableitungen zu Hochdruckreiniger.

[0069] 2. Zwischentank von 50 Litern Inhalt für Wasser mit Deckel, Entleerungsventil und Eingangs- und Ausgangsleitungen mit Hahnen und Verbindungsschlauch zu Hochdruckreiniger.

[0070] 4. Gummibereifter fahrbarer Trolley-Schubkarren als Montage-Aufbau-Chassis konzipiert.

[0071] Als erster Arbeitsschritt wird das Gerät an das Stromnetz angeschlossen 220 V.

[0072] Das Elektrolysen-Gerät wird alsdann eingeschaltet.

[0073] Der Zwischentank mit 50 Liter Inhalt wird mit normalem härtearmem Wasser gefüllt und je nach Bedarf mit 0.5 bis 8 Gram Kochsalz pro Liter versetzt, d.h. mit bis zu 400 Gram Kochsalz (NaCI).

[0074] Die vorprogrammierte Elektrolyse-Einheit wird jetzt eingeschaltet. Die korrosionsbeständige Pumpe (600 Liter pro Stunde) pumpt nun das Wasser mit 10 Litern pro Minute durch die Elektrolysen-Zellen. Dort wird das Wasser über die Diamanten-Elektroden (Anode/Katode) elektrolysiert, und es entstehen Oxidative Radikale, die auf Oberflächen eine ultraschnelle Superoxidation bewirken, die zu einer vollständigen Desinfektion und Abtötung von Mikroorganismen führt.

[0075] Das Wasser wird so lange elektrolysiert, bis die gewünschte Konzentration hergestellt ist. Das programmierte REDOX-Monitor-Gerät schaltet automatisch ein und aus, oder eine Schaltuhr steuert das Elektrolyse-Gerät.

[0076] Wenn die gewünschte Konzentration von Oxidativen Radikalen erreicht ist, bestimmt durch den gewünschten ORP-Wert (oxidatives Reduktions-Potential), kann das Hochdruck-Reinigungs-Gerät eingeschaltet werden.

[0077] Durch einen Druck auf den Pistolen-Griff an der Lanze kann nun der Hochdruck-Sprayvorgang ausgelöst werden und die zu reinigenden Flächen mit dem Hochdruck-Wasserstrahl behandelt werden.

[0078] Das reduzierende Wasser wirkt wie ein Seifenprodukt und entfernt nicht nur Schmutz und bakterielle Schmutz- Bio-Filme, sondern desinfiziert ebenfalls durch die Abtötung von 99,9% aller Mikroorganismen wie Viren, Gram-positive und Gram-negative Bakterien, Hefen, Protozoen etc. in Sekunden.

[0079] Das oxidative Wasser hat eine verlängerte Wirkungszeit, was die Desinfektions-Intensität begünstigt. Die Reinigung ist perfekt, und es entstehen keine toxischen Rückstände. Das Verfahren kann somit auch in CIP-Anwendungen (Clean in Place) angewendet werden.

[0080] Das Reinigungs-Verfahren mit Hochdruck und Oxidativen Radikalen ist billiger als jedes andere Reinigungs-Verfahren mit Chemie. Der Energieverbrauch beträgt lediglich 600 W/h für die Herstellung von 600 Litern Desinfektions-Lösung.

[0081] Es wird ein Verfahren und die technische Ausführung gezeigt, zur rückstandsfreien Reinigung, Hygienisierung, Desinfektion und Geruchsneutralisation von Oberflächen, Materialien und Gegenständen mittels eines Hochdruck-Reinigungs-Gerätes und eines Elektrolyse-Generators unter Verwendung von elektrolysiertem kaltem oder warmem Wasser, mit Hilfe von Oxidativen Radikalen.

[0082] Es wird ein Verfahren und technische Ausführung gezeigt, zur rückstandsfreien Reinigung, Hygienisierung, Desinfektion und Geruchsneutralisation von Oberflächen, Materialien und Gegenständen mittels eines Hochdruck-Reinigungs-Gerätes und eines Elektrolyse-Generators unter Verwendung von elektrolysiertem kaltem oder warmem Wasser, mit Hilfe von Oxidativen Radikalen, wobei die technische Ausführung vorzugsweise, aber nicht ausschliesslich oder zwingend aus folgenden Komponenten besteht:

[0083] a) Handelsübliches Hochdruck-Reinigungs-Gerät mit oder ohne Heisswasseraufbereitung mit vorzugsweise 5–20 bar Druckerzeugungs-Pumpe oder mehr; alle Teile korrosionsfrei, mit elektrischem oder anderem motorisiertem Antrieb, Sprühlanze mit verschiedenen Ventilen und Düsen.

[0084] b) Elektrolyse-Generator mit einer oder mehreren Elektrolysezellen, einkammrig oder zweikammrig mit Diaphragma, Pumpe aus vorzugsweise korrosionsfreiem Stahl oder Kunststoff oder anderen geeigneten Materialien, Filter, Flussmeter, Druckregulierung mit vorzugsweise 2 Hähnen und 2 Manometern, elektrischer Wasserflusssensor, Elektronische Steuereinheit mit zeitgesteuerter automatischer Elektroden-Umkehrpolarisation, Redox-Meter, Wasservorratstank mit Eintritts- und Austrittshahn, Wasserleitungen, Einweg-Rücklauf-Ventil. Elektronische programmierbare Steuereinheit mit Schalter, elektronische Wasser-Pegel-Kontrolle mit elektronischem Zufluss-Ventil, Ein-und Ausschalthebel. Zeitmess- und Schalt-Uhr, Wasserzu- und -ableitungen zu Hochdruckreiniger, Erdungskabel und Stromleitungen mit Stecker, Operationsstundenmesser, Notschalter und Sicherungskasten.

[0085] c) Montagechassis, vorzugsweise fahrbar.

[0086] Es wird ein Verfahren und technische Ausführung gezeigt, zur rückstandsfreien Reinigung, Hygienisierung, Desinfektion und Geruchsneutralisation von Oberflächen, Materialien und Gegenständen mittels eines Hochdruck-Reinigungs-Gerätes und eines Elektrolyse-Generators unter Verwendung von elektrolysiertem kaltem oder warmem Wasser, mit Hilfe von Oxidativen Radikalen, wobei der Hochdruckreiniger einen Druck von 1–20 bar oder mehr erzeugen kann, aus korrosionsfreien Teilen besteht, und über ein Sprühlanze verfügt mit verstellbarer Hochdruckdüse.

[0087] Es wird ein Verfahren und technische Ausführung gezeigt, zur rückstandsfreien Reinigung, Hygienisierung, Desinfektion und Geruchsneutralisation von Oberflächen, Materialien und Gegenständen mittels eines Hochdruck-Reinigungs-Gerätes und eines Elektrolyse-Generators unter Verwendung von elektrolysiertem kaltem oder warmem Wasser, mit Hilfe von Oxidativen Radikalen, wobei beim Verfahren zur Herstellung der Oxidativenradikale im Wasser sowohl Diamant- wie auch andere Elektroden-Typen aus Platin oder Legierungen und aus anderen geeigneten Materialien verwendet werden können. Dass zudem der Elektrolyse Generator mit einer oder mehreren Elektrolysezellen, einkammrig oder als Zylinderzelle zweikammrig mit Diaphragma konzipiert werden kann.

[0088] Es wird ein Verfahren und technische Ausführung gezeigt, zur rückstandsfreien Reinigung, Hygienisierung, Desinfektion und Geruchsneutralisation von Oberflächen, Materialien und Gegenständen mittels eines Hochdruck-Reinigungs-Gerätes und eines Elektrolyse-Generators unter Verwendung von elektrolysiertem kaltem oder warmem Wasser, mit Hilfe von Oxidativen Radikalen, wobei das ganze Applikations-System bestehend aus Hochdruckreiniger, Zwischentank für Wasser und Elektrolyse-Generator eine Einheit bilden, die durch Leitungen miteinander verbunden sind und auf einer Plattform oder auf einem fahrbarem Chassis oder als Wandmodel montiert sind.

[0089] Verfahren und technische Ausführung, zur rückstandsfreien Reinigung, Hygienisierung, Desinfektion und Geruchsneutralisation von Oberflächen, Materialien und Gegenständen mittels eines Hochdruck-Reinigungs-Gerätes und eines Elektrolyse-Generators unter Verwendung von elektrolysiertem kaltem oder warmem Wasser, mit Hilfe von Oxidativen Radikalen, wobei das Verfahren in Kombination mit Hochdruck und elektrolytisch aus Salz-Ionen-haltigem Wasser erzeugten Oxidativen Radikalen wie zum Beispiel, Hypochlorid, Wasserstoff-Superoxid, Ozon, Hydroxil-Gruppen, Peroxyd-Di-Sulfat, Peroxyd-Di-Phosphat und Percarbonat etc. in total Radikal-Konzentrationen von minimal 35 ppm und höher, in der Lage ist, Oberflächen, Materialien und Gegenstände nicht nur zu reinigen, sondern auch zu desinfizieren und fähig ist, mittels Kaltoxidation in Form einer ultraschnellen Superoxidation Mikroorganismen wie Viren, Gram-positive und Gram-negative Bakterien, Hefen, Pilze, Algen und Einzeller-Organismen etc. zu 99.9% zu eliminieren, ohne in den Mikroorganismen oder Pathogenen Resistenzen zu bilden.

Claims

1. Vorrichtung zur rückstandsfreien Reinigung, Hygienisierung, Desinfektion und Geruchsneutralisation von Oberflächen, Materialien und Gegenständen, umfassend: einen Elektrolyse-Generator mit elektrischer Steuereinheit und Elektroden zur Erzeugung von elektrolysiertem Wasser, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Elektroden des Elektrolyse-Generators mindestens eine Diamant-Elektrode umfassen, und b) dass ein Hochdruck-Reinigungs-Gerät angeordnet ist, welchem das elektrolysierte Wasser zuführbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamant-Elektrode eine mit Bor gedopte Diamant-Elektrode ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruck-Reinigungs-Gerät eine Druckerzeugungs-Pumpe für einen Druck von 5 bar und mehr, vorzugsweise 20 bar und mehr aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyse-Generator einkammrig ausgeführt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Steuereinheit des Elektrolyse-Generators eine mit Zeit gesteuerte automatische Elektroden-Umkehrpolarisation aufweist.

6. Verfahren zur rückstandsfreien Reinigung, Hygienisierung, Desinfektion und Geruchsneutralisation von Oberflächen, Materialien und Gegenständen mittels einer Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend: a) Erzeugen von elektrolysiertem Wasser mittels eines Elektrolyse-Generators, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Elektrolysegenerator mindestens eine Diamant-Elektrode umfasst und dass b) das elektrolysierte Wasser einem Hochdruck-Reinigungs-Gerät zugeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine diamantbeschichtete Elektrode zur Erzeugung von Oxidativen Radikalen in einer wässrigen, salzhaltigen Lösung mit einem pH-Wert von 6.4–6.8 verwendet wird, wodurch bei der Anode neben OH-Hydroxylgruppen und O3 vor allem freies Chlor gebildet wird, das mit den Hydroxylgruppen zur Bildung von Hypochlorid und Hypochloridsäure führt, die organisch sehr rasch abgebaut werden, wobei zur günstigen Beeinflussung des Stromverbrauchs dem Wasser NaCI zugemischt wird.