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tags: 社群專案, 南方創客基地
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# 次氯酸消毒機

共筆Link: https://bit.ly/2S4HyZ5
:::warning
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
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## 目錄
:::info
[TOC]
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## 專案說明

### 授權
本專案採創用CC授權
:::danger

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。
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專案發起人：張家豪
- [Facebook](https://www.facebook.com/aent.chang)
- [e-mail]
- [南方創客基地](https://www.facebook.com/southmaker)

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### 製作目標
:::success
1. 製造次氯酸
2. 了解有效濃度計算
3. 能夠驗證還原效果
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## 教學影片
{%youtube nRXA5v-WzXs %}

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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](http://www.oshc.org.hk/oshc_data/files/HotTopic/CL973C.pdf)

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### 次氯酸製造方法-稀釋法

次氯酸水製作教學 [youtube](https://youtu.be/sbAtk5FV0yk)

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### 次氯酸製造方法-電解法
* 電解氯化鈉(食鹽)
2NaCl+2H~2~O→Cl~2~↑+H~2~↑+2NaOH
Cl~2~+2NaOH→NaCl+2H~2~O+NaClO

* 電解氯化氫(鹽酸)
3HCl+H~2~O→Cl~2~+2H~2~+HClO
Cl~2~+H~2~O→HCl+HClO

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### 濃度計算
* 排水法蒐集氫氣，計算H^2^的體積，由[莫耳體積](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%91%A9%E5%B0%94%E4%BD%93%E7%A7%AF)，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

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### 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6.02214076×10^23^，即亞佛加厥常數。
1個原子(分子)的實際重量＝原子(分子)量(克)/6×10^23^
**原子量：**
| 氫 H | 氧 O | 鈉 Na | 氯 Cl |
| ---- | ---- | ---- | ---- |
| 1 | 16 | 23 | 35.5 |

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### 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 * 10^18^個電子 (約1.04 * 10^-5^ mol電子)
**電功率：**
瞬時功率=電壓 * 電流(P=VI)

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### 數學時間-電量計算法
[廠商建議](https://goods.ruten.com.tw/item/show?22010329366677)：

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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^-3^mol次氯酸=2.496* 10^-3^ * 74.5(分子量)=0.371904g=372mg
濃度：372mg/0.3L=1240ppm

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### 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
:::info
* 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
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### 使用限制
https://www.mohw.gov.tw/cp-4343-51863-1.html

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https://www.mohw.gov.tw/cp-4343-51863-1.html

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* 注意濃度
* 注意酸鹼值
* 會使衣物褪色
* 避免使用在人體/食物

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## 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)

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### 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|

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#### 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)

:::warning
**推測電極直徑太小，選用直徑較粗之石墨棒改善**
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### 第二版
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* 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)
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設計圖檔：

[檔案點我](https://drive.google.com/file/d/1R1JZH9E0dfq2xJ7pjPatfPR_L7uCGUXK/view?usp=sharing)

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|

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### 組裝過程
1. 風扇剪掉插頭，剝開一段電線

2. 風扇黏膠或使用螺絲固定於底座

3. 轉子組裝(注意磁鐵極性，向上面需要有"N"與"S")

4. 安裝DC座

5. 轉子固定於風扇，盡量置中比較不會偏擺震動

6. 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。

7. 熱熔膠封住焊接地方，避免移動拉扯而短路

8. 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。

9. 主體兩側柱子製作

10. 底盒小零件黏合

11. 上蓋與支架結合

12. 主體側板黏合。先擺好相對位置再組裝

13. 電源由上蓋支架的洞穿線出來，接上鱷魚夾

14. 電極架黏合，電極碳棒穿過去調整高度

15. 完成放上玻璃燒杯

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## 數據實驗
可參考下表自行實驗，找出自己需要的濃度！
:::warning
* 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" …
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| 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|||

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## 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
- 管路/機體設計
- 目前看器來不用排鹼，只需要燒杯
- http://biopioneer.com.tw/?p=6109
- 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
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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

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## 參考資料
- [一張表告訴你酒精、次氯酸水、漂白水對抗武漢肺炎差異！破解四迷思](https://udn.com/news/story/7266/4358431)
- [歷史悠久的消毒水：次氯酸鈉的過去與今天](https://pansci.asia/archives/148876)
- [職業安全衛生管理辦法](https://law.moj.gov.tw/LawClass/LawAll.aspx?pcode=N0060027)
- 查詢法規
- [自製次氯酸水](https://www.youtube.com/watch?v=lQQa983akCI)
- youtube影片
- 電解法
- [次氯酸水生成器的設計原理及殺毒範圍、使用方法](https://kknews.cc/news/rl5nm5n.html)
- 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](https://www.youtube.com/watch?v=ndRip7D7FnA)
- youtube影片
- 土炮自製 電解法
- [次氯酸水製作教學](https://www.youtube.com/watch?v=sbAtk5FV0yk)
- youtube影片
- 漂白水+鹽酸 製造次氯酸
- 測試氧化能力:優碘
- [網教DIY次氯酸水? 專家:危險性極高 | 華視新聞 20200313](https://www.youtube.com/watch?v=GC6ZzQcsVmk)

- [用食用鹽製84消毒液](https://www.youtube.com/watch?v=GNbZC9ns6W0)
- 結尾接菌驗證殺菌效果
- [化學實驗電解槽](https://goods.ruten.com.tw/item/show?11090104546191)
- [簡易電解裝置 作業](https://bit.ly/3dpK2u2)
- [乾電池水電解裝置](https://bit.ly/2UccVCh)
- [Make Lye From Salt and Gelatin](https://www.instructables.com/id/Make-Lye-From-Salt-and-Gelatin/)
- 電解鹽水製作氫氧化鈉鹼液
- 使用鹽橋
- [各類殺菌產品優劣與疑慮](https://tw.appledaily.com/headline/20200217/EATWPSGR5SABVQZVBHDLNA6DE4/)
- [標準電極電勢表](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%A0%87%E5%87%86%E7%94%B5%E6%9E%81%E7%94%B5%E5%8A%BF%E8%A1%A8)
- [電化學基本知識](https://case.ntu.edu.tw/CASTUDIO/Files/speech/Ref/CS0099S1B02_11.pdf)
- [次氯酸鈉](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%AC%A1%E6%B0%AF%E9%85%B8%E9%88%89)
- wiki
- [次氯酸](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%AC%A1%E6%B0%AF%E9%85%B8)
- wiki
- [+HOCL環保抗菌液](https://www.hocl.com.tw/CommonHtm/HOCL02.htm)
- 商業次氯酸殺菌液
- 電解HCl
- [常用消毒劑使用須知](http://www.oshc.org.hk/oshc_data/files/HotTopic/CL973C.pdf)
- 香港
- [次氯酸消毒水應用方向及稀釋參考](https://editing.im/hclo-dilution/)
- [次氯酸水的電解設備](https://www.agrifood.life/archives/2022)

###### tags: `次氯酸` `工作坊` `防疫` `消毒` `雷射切割`