HackMD次氯酸消毒機
共筆Link: https://bit.ly/2S4HyZ5
更新說明：
- 20200516
- 項目編排
- 圖檔連結
- 20200529
- 項目編排
- 內容編列
- 新增教學影片
- 20200618
- 材料表修整
- 新增組裝照片
- 新增數據實驗方法
目錄
專案說明
授權
本專案採創用CC授權
姓名標示─非商業性─相同方式分享
本授權條款允許使用者重製、散布、傳輸以及修改著作，但不得為商業目的之使用。若使用者修改該著作時，僅得依本授權條款或與本授權條款類似者來散布該衍生作品。使用時必須按照著作人指定的方式表彰其姓名。
專案發起人：張家豪
製作目標
- 製造次氯酸
- 了解有效濃度計算
- 能夠驗證還原效果
教學影片
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學理補充
消毒性差異/比較
延伸閱讀：常用消毒劑的安全使用須知
次氯酸製造方法-稀釋法
次氯酸水製作教學 youtube
次氯酸製造方法-電解法
-
電解氯化鈉(食鹽)
2NaCl+2H2O→Cl2↑+H2↑+2NaOH
Cl2+2NaOH→NaCl+2H2O+NaClO -
電解氯化氫(鹽酸)
3HCl+H2O→Cl2+2H2+HClO
Cl2+H2O→HCl+HClO
濃度計算
- 排水法蒐集氫氣，計算H2的體積，由莫耳體積，推估ClO-數量
- 紀錄供應電量庫倫Q=It，計算電子數，推估ClO-數量
- 試紙測試，酸鹼度/餘氯數量
數學時間-單位與概念
莫耳數：
莫耳（拉丁文「一團」），是物質的量的國際單位，符號為mol。1莫耳是指化學物質所含基本微粒個數等於6.02214076×1023，即亞佛加厥常數。
1個原子(分子)的實際重量＝原子(分子)量(克)/6×1023
原子量：
| 氫 H | 氧 O | 鈉 Na | 氯 Cl |
|---|---|---|---|
| 1 | 16 | 23 | 35.5 |
數學時間-單位概念
庫侖：
庫侖（英語：Coulomb）是電荷量的單位，符號為C
1庫侖=1安培·秒 1 C= 1A * s
一個電子所帶電荷量 e=-1.6021892 * 10-19
1庫侖=6.24146 * 1018個電子 (約1.04 * 10-5 mol電子)
電功率：
瞬時功率=電壓 * 電流(P=VI)
數學時間-電量計算法
廠商建議：
5W=5V * 1A
8分鐘所供應的電量⇒ 1A * 480s=480 C
提供電子數量⇒ 480* 1.04 * 10-5 = 4.992 * 10-3 mol
假設反應完全，由反應式推估1個NaClO需要2個電子
∴4.992 * 10-3 mol電子共可製造2.496* 10-3mol次氯酸=2.496* 10-3 * 74.5(分子量)=0.371904g=372mg
濃度：372mg/0.3L=1240ppm
影響反應的幾個因素：
- 溫度
- 溫度越高反應越快
- 濃度
- 加入鹽的重量不同，導致離子濃度不同，導電也會不同，因此影響電流數值。
- 表面積
- 電極表面積不同也會影響電流數值，表面積越大電流越大，反應速度更快。(使用較粗的石墨棒加快反應時間)
- 電壓
- 電壓越高，電流越強，反應越快
- 使用不同溫度、鹽濃度、電壓、電解時間來實驗！
- 以試紙輔助測試有效氯濃度
使用限制
https://www.mohw.gov.tw/cp-4343-51863-1.html
https://www.mohw.gov.tw/cp-4343-51863-1.html
- 注意濃度
- 注意酸鹼值
- 會使衣物褪色
- 避免使用在人體/食物
機器組裝
工具
- 焊接工具組
- 斜口鉗
- 剝線鉗
- 螺絲起子
- 木工膠
- 熱熔膠
- 萬用膠
- 滴管
- 電源供應器(非必備，實驗用)
- pH計/酸鹼試紙(非必備，實驗用)
第一版
材料表(BOM):
| 材料 | 規格 | 數量 |
|---|---|---|
| 木板 | 3mm/450 * 300cm | 1片 |
| DC座 | 5.5/2.5mm | 1個 |
| 電腦風扇 | 8025 12v兩線 | 1個 |
| 強力磁鐵 | Φ10mm/3mm | 2個 |
| 開關 | 1個 | |
| 燒杯 | 300ml | 1個 |
| 筆芯 | 1mm/2B | 2支 |
| 電線 | 24awg紅/黑 | 適量 |
| 鱷魚夾 | 大紅黑 | 一對 |
| 攪拌子 | Φ8 * 30mm | 1個 |
| 滴管 | PP | 1支 |
| 廣用試紙 | pH1~14 | 一條 |
| 餘氯試紙 | 50-2000mg/L | 一捲 |
使用問題
- 使用300ml+15g NaCl，在5v下電解電流很小。
- 使用大電壓(20v)才有數十毫安培。
- 達有效濃度(50ppm以上)電解時間超過30分鐘(大電壓下)
推測電極直徑太小，選用直徑較粗之石墨棒改善
第二版
- 改善/變部分
- 取消開關，使用變壓器上開關
- 使用電源調速器
- 使用USB公母轉接PCB
- 使用較粗電極(直徑6mm)
設計圖檔：
材料表(BOM):
| 材料 | 規格 | 數量 |
|---|---|---|
| 木板 | 3mm/450 * 300cm | 1片 |
| DC座 | 5.5/2.5mm | 1個 |
| 電腦風扇 | 8025 12v兩線 | 1個 |
| 電源供應器 | 12V/2A 可調電壓 | 1個 |
| 強力磁鐵 | Φ10mm/3mm | 2個 |
| USB引線板 | USB公座 | 1個 |
| USB引線板 | USB母座 | 1個 |
| USB電量測量儀 | 上限3.5A/30v | 1個 |
| 燒杯 | 300ml | 1個 |
| 碳棒 | Φ6mm/175mm | 2支 |
| 電線 | 24awg紅/黑 | 適量 |
| 鱷魚夾 | 大紅黑 | 一對 |
| 攪拌子 | Φ8 * 30mm | 1個 |
| 滴管 | PP | 1支 |
| 廣用試紙 | pH1~14 | 一條 |
| 餘氯試紙 | 50-2000mg/L | 一捲 |
組裝過程
-
風扇剪掉插頭，剝開一段電線
-
風扇黏膠或使用螺絲固定於底座
-
轉子組裝(注意磁鐵極性，向上面需要有"N"與"S")
-
安裝DC座
-
轉子固定於風扇，盡量置中比較不會偏擺震動
-
DC座焊接風扇電源線與電線(到USB母座)。注意紅為正電VCC，接上電源座中間延伸出來最大的一隻腳；黑為負電GND，接上電源座最側邊一隻腳。介於中間那支用不到。不確定時可以先接電源，用電表量測。
-
熱熔膠封住焊接地方，避免移動拉扯而短路
-
焊接PCB板電線。找出USB母座，接上檢測儀IN的頭，電源座來的電線依照PCB板上標註的VBUS/GND分別焊上紅黑線。找出USB公座，接上檢測儀OUT的孔，新電線依照PCB板上標註的VBUS/GND分別焊上紅黑線。
-
主體兩側柱子製作
-
底盒小零件黏合
-
上蓋與支架結合
-
主體側板黏合。先擺好相對位置再組裝
-
電源由上蓋支架的洞穿線出來，接上鱷魚夾
-
電極架黏合，電極碳棒穿過去調整高度
-
完成放上玻璃燒杯
數據實驗
可參考下表自行實驗，找出自己需要的濃度！
- 先固定電解電壓，比如用5V開始。觀察不同鹽水濃度下，電流值、pH值與有效氯濃度。
- 每次只改變一種參數，例如"電壓" "鹽重量" "水量" "電極表面積" "水溫" …
| 鹽水比例 | 5g鹽+300ml水 | 10g鹽+300ml水 | 15g鹽+300ml水 |
|---|---|---|---|
| 電解時間 | 試紙結果 | 試紙結果 | 試紙結果 |
| 2min | pH:?? ClO-:??ppm | ||
| 4min | |||
| 6min | |||
| 8min | |||
| 10min | |||
| 12min | |||
| 14min | |||
| 16min |
需要解決困難
電解氣體收集- 通風無火地方製作，氫氣直接氫氣直接飄散
- 氫氣不易溶於水
- 氯氣飄散傷害人體，次氯酸生成效果差
- 利用氯氣易溶於於水特性，加上攪拌功能
- 通風無火地方製作，氫氣直接氫氣直接飄散
- 管路/機體設計
- 目前看器來不用排鹼，只需要燒杯
- 燒杯尺寸
- 電極
- 石墨
- 白金
- 電銲鎢棒
- PVC製作會不會有影響
- usb接線參考
錄影部分
開頭
為何做
消毒差異\濃度
常見調配方式:稀釋法
電解法:鹽酸/食鹽
影片內容
1.組裝
2.操作
組裝
零件/工具介紹
電極的選擇
磁鐵+木板
轉軸+風扇
DC頭組裝
檢測儀PCB板公母電線焊接
電扇剝線
DC焊接
風扇黏合
木板黏合
鱷魚夾製作
碳棒組裝
操作
300ml+15鹽
反應原理:氯氣氫氣氫氧化鈉
試紙測試
墨水測試
參考資料
-
- 查詢法規
-
- youtube影片
- 電解法
-
- 農場文
-
【武漢肺炎】10蚊雞土法炮製天然消毒殺菌水，DIY次氯酸水HOCL
- youtube影片
- 土炮自製 電解法
-
- youtube影片
- 漂白水+鹽酸 製造次氯酸
- 測試氧化能力:優碘
-
- 結尾接菌驗證殺菌效果
-
Make Lye From Salt and Gelatin
- 電解鹽水製作氫氧化鈉鹼液
- 使用鹽橋
-
- wiki
-
- wiki
-
- 商業次氯酸殺菌液
- 電解HCl
-
- 香港
