制備小分子團(tuán)水的設(shè)備和方法以及由其制得的小分子團(tuán)水的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及制備小分子團(tuán)水的設(shè)備和方法以及由其制得的小分子團(tuán)水。該設(shè)備包括一或多個(gè)照光裝置及具承載體承載可產(chǎn)生表面電漿共振的金屬顆粒。本發(fā)明結(jié)合納米金屬顆粒的電漿效應(yīng)與照光提供能量增強(qiáng)電漿效應(yīng)，利用熱電子將水分子團(tuán)中的氫鍵打斷，形成分子團(tuán)較小的小分子團(tuán)水。
【專利說明】制備小分子團(tuán)水的設(shè)備和方法以及由其制得的小分子團(tuán)水

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明系關(guān)于處理水的設(shè)備和方法，以及經(jīng)該設(shè)備或方法處理而得的水。特定言 之，本發(fā)明系提供制備小分子團(tuán)水的設(shè)備和方法，以及經(jīng)該設(shè)備或方法處理而得的小分子 團(tuán)水。

【背景技術(shù)】
[0002] 水（化學(xué)式：H20)是由氫、氧兩種元素組成的無機(jī)物，在常溫常壓下為無色無味的 透明液體。水是所有生命生存的重要資源，也是生物體最重要的組成部分。水的構(gòu)成元素 及分子結(jié)構(gòu)使得其具有許多獨(dú)特的性質(zhì)，特別是氫鍵的形成。其結(jié)構(gòu)中分別有兩個(gè)可產(chǎn)生 氫鍵的受體與產(chǎn)生氫鍵的予體，水分子間透過氫鍵的形成而產(chǎn)生不同的水結(jié)構(gòu)，如類似于 冰的四面體、二聚體及多聚體。因此，一般將微觀的水分子稱為水分子團(tuán)（water cluster); 水分子團(tuán)是一種不連續(xù)的氫鍵結(jié)構(gòu)形成的水分子簇合物。小的水分子團(tuán)較易打開氫鍵并分 開成單一的水分子，而具有較強(qiáng)的滲透力及吸收速度，因此可迅速通過細(xì)胞膜的水通道，t匕 大分子團(tuán)的水更能幫助物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞并促進(jìn)新陳代謝。
[0003] 將水煮沸或氣化的水蒸氣為小分子水，但冷卻至室溫后及形成團(tuán)聚的大分子團(tuán)。 一般團(tuán)聚的水加入氫氣可具有抗氧化功效，但氫氣的溶解度不高，很短的時(shí)間內(nèi)氫氣即會 逸散到大氣的中。經(jīng)升溫及高壓的方式可分別提高水中固體與氣體的溶解度，但須額外的 設(shè)備與制程使能達(dá)到此效果；再者，當(dāng)回復(fù)到常溫及常壓下，溶解度即恢復(fù)為一般狀態(tài)，失 去增加溶解的功能。
[0004] 中國臺灣新型專利第M382845號揭示一種復(fù)合型過濾組件及具有該過濾組件的 過濾裝置，其復(fù)合材層由多數(shù)個(gè)含有納米貴金屬與甲殼素的復(fù)合物所形成，該等復(fù)合物各 包括一甲殼素基材，及多數(shù)個(gè)分別吸附在該甲殼素基材表面的貴金屬納米粒子。藉由該第 一復(fù)合材層的貴金屬納米粒子與通過的流體作用可達(dá)到去除流體中有害物質(zhì)及抗菌、除臭 的效果，再配合甲殼素吸附雜質(zhì)的特性，使具有較佳的過濾與吸附效能。但經(jīng)該過濾設(shè)備的 水仍無法達(dá)到令人滿意的小分子團(tuán)。
[0005] 美國專利第5, 800, 576號關(guān)于一種水分子團(tuán)組合物，其特征在于伸出、去局部化 的pn軌域而具高氧反應(yīng)性。該專利設(shè)計(jì)超音波噴頭，與先前揭露的裝置差別在于噴頭組 成中含有鎳或鎳合金，在噴出同時(shí)能破壞水分子間的作用力，得到水分子團(tuán)，水分子團(tuán)內(nèi)含 水分子數(shù)在5?300個(gè)的間，此水分子欉具有高氧反應(yīng)特性，然而此特性只限于瞬間噴霧形 態(tài)的微小水粒子。
[0006] 美國專利公開第20110218251A號揭露一種具固態(tài)安定水分子團(tuán)的產(chǎn)物，包括藉 經(jīng)內(nèi)部電場的電偶極交互作用而彼此連接的復(fù)數(shù)個(gè)水分子且具有圍繞該固態(tài)安定水分子 團(tuán)的電場的永久電偶極距。此專利申請案揭露一種具固態(tài)安定水分子團(tuán)的產(chǎn)物，藉由水分 子團(tuán)周圍電偶極作用力，形成具安定性的納米至微米尺寸水分子團(tuán)粒子。將超純水在腔室 下經(jīng)氬氣填充并避免與二氧化碳接觸，經(jīng)加入添加物（氯化鈉、維他命、氨基酸、激素、蛋白 質(zhì)、酶、多肽、多醣、DNA或RNA等有機(jī)或無機(jī)物）與水產(chǎn)生偶極作用力，形成安定的水分子 團(tuán)。但此專利案需藉由添加物達(dá)到功效，并非為純凈的水溶液。
[0007] 美國專利公開第20110089049A號提供一種處理水以增加溶氧的電解方法；該方 法進(jìn)一步經(jīng)由水分子團(tuán)而增加基團(tuán)的分布與暴露。該專利揭露一種得到單一水分子團(tuán)的方 法，主要將水分子限制在納米環(huán)境的材料下，材料包含納米碳管、石墨烯納米層、納米環(huán)境 中摻雜元素、氮、合金、鈀、鈀-金、鈀-銀，水分子團(tuán)大小為0. 5?100納米，但無法連續(xù)制 造。
[0008] 美國專利公開第20110039951A號揭露一種方法，包括提供一納米環(huán)境及限制重 或輕水于該納米環(huán)境使的至少一水分子團(tuán)形成。然而，上述方法處理的水均無法達(dá)到令人 滿意的小分子團(tuán)。
[0009] 美國專利公開第20130056355A號提供一種電磁場水處理系統(tǒng)，此專利揭露一種 以電場-磁場的水處理裝置，當(dāng)水通過含有稀土元素鑭、釔、鈰、鐠、釹、釤、鈦與鋅成分的鐵 管后，將水的電子激發(fā)形成電場，再流通具永久磁鐵裝置的管子，經(jīng)由電場與磁場處理，將 部分水分子間氫鍵打斷。此專利主要揭露水處理裝置，但在處理后，并無法達(dá)到令人滿意的 小分子團(tuán)，此外，稀土元素種類過于繁多且復(fù)雜。
[0010] 因此，本技藝中仍有制備更小分子團(tuán)水的需要，以得到較具滲透力及較佳吸收速 度，更有益健康的小分子團(tuán)水。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明系提供一種小水分子團(tuán)的水處理設(shè)備，該設(shè)備包括一或多個(gè)照光裝置及一 或多個(gè)承載體承載可產(chǎn)生表面電漿共振的金屬顆粒。較佳地，該承載體為具一或多個(gè)入口 端及一或多個(gè)出口端的中空透光管柱，該透光管柱充填產(chǎn)生表面電漿共振的金屬顆粒。藉 由使用本發(fā)明的設(shè)備，本發(fā)明提供一種制備小分子團(tuán)水的方法。
[0012] 本發(fā)明亦提供一種根據(jù)本發(fā)明設(shè)備或方法制得的小分子團(tuán)水。在一具體實(shí)施例， 該小分子團(tuán)水具有特定的拉曼光譜（raman spectrum)、紅外線吸收光譜、蒸發(fā)速率、溶解 度、最大溶氧量及蒸氣壓等特性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明設(shè)備的一具體實(shí)施例的示意圖。
[0014] 圖2為本發(fā)明設(shè)備的另一具體實(shí)施例的示意圖。
[0015] 圖3為紫外光-可見光吸收光譜圖；(a)制備的納米金水溶液（實(shí)線）；(b)有納 米金沉積的陶瓷粒（虛線）。
[0016] 圖4為不同水樣品的拉曼光譜分峰圖。
[0017] 圖5為不同比例小分子團(tuán)水與去離子水降低水結(jié)構(gòu)中氫鍵的能力表現(xiàn)。
[0018] 圖6為不同光源在不同曝光時(shí)間下對小分子團(tuán)水制造的影響。
[0019] 圖7為小分子團(tuán)水與去離子水的紅外線吸收光譜圖。（a)去離子水（虛線）；(b) 小分子團(tuán)水（實(shí)線）。
[0020] 圖8為去離子水與小分子團(tuán)水單位時(shí)間（每小時(shí)）的蒸發(fā)量。
[0021] 圖9為不同比例小分子團(tuán)水與去離子水去除DPPH自由基的能力表現(xiàn)。
[0022] 圖10為小分子團(tuán)水于Fenton試劑中去除氫氧自由基的能力表現(xiàn)。
[0023] 圖11為不同LPS (誘發(fā)細(xì)胞發(fā)炎試劑）劑量下小分子團(tuán)水降低一氧化氮釋放的能 力（以去離子水當(dāng)作對照組實(shí)驗(yàn)）。
[0024] 圖12為不同食鹽水溶液在0. IV f掃描率與3mm直徑平面鉬電極的伏安數(shù)據(jù)； (a)30mM K3Fe(CN)6的1個(gè)電子參與反應(yīng)；及（b)lmM對苯二酚的2個(gè)電子參與反應(yīng)。
[0025] 圖13為相較于DI食鹽水

【權(quán)利要求】
1. 一種制備小水分子團(tuán)的水處理設(shè)備，該設(shè)備包括一或多個(gè)照光裝置及一或多個(gè)承載 體承載可產(chǎn)生表面電漿共振的金屬顆粒。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該承載體為具一或多個(gè)入口端及一或多個(gè)出口端的中 空透光管柱或中空容器，視需要該一或多個(gè)出口端具一開關(guān)控制閥，其中該中空容器或透 光管柱充填產(chǎn)生表面電漿共振的金屬顆粒。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中該透光管柱的出口端較入口端窄。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該照光裝置為提供波長為lOOnm至3, OOOnm的光源。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該照光裝置為日光燈、LED燈、燈泡、水銀燈泡、復(fù)金屬 燈、鈉光燈或鹵素?zé)簟?br> 6. 根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備，其中該LED燈為綠光LED燈。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該金屬顆粒為納米金顆粒、納米銀顆粒、納米鉬金顆 粒、納米銘顆粒、納米銅顆粒、納米鎳顆粒、納米锫顆粒、納米鈦顆粒、納米合金顆?；蚣{米 二氧化鈦顆粒或其組合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該金屬顆粒為為納米金顆粒、納米銀顆粒、納米金/銀 組合顆?；蚣{米金/二氧化鈦組合顆粒。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該金屬顆粒與陶瓷或甲殼素復(fù)合形成納米金陶瓷顆粒 或納米金甲殼素顆粒。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該金屬顆粒的粒徑為1至100納米。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該金屬顆粒為球狀、圓柱狀、橢圓球狀、長方體狀或正 方體狀。
12. -種制備小分子團(tuán)水的方法，其包括提供如權(quán)利要求1的設(shè)備，及將水與該納米金 屬顆粒接觸并照光后得到該小分子團(tuán)水。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中照光時(shí)間為1分鐘至480分鐘。
14. 一種小分子團(tuán)水，其具有下列一或多個(gè)特征： (a) 拉曼分峰光譜的中心點(diǎn)位置分別為約3018、約3223、約3393、約3506及約3624CHT1 的峰值中，約3506及約3624CHT1的積分面積除以所有3018、約3223、約3393、約3506及約 3624CHT 1五個(gè)峰的積分面積總和的值所得的無氫鍵程度為大于約22%。 (b) 紅外線光譜的三重氫鍵的波長約3090?約3310cm-l的特征峰及無氫鍵、單一氫鍵 與雙氫鍵水分子的波長約3310?約3640CHT 1的特征峰分別由約3170CHT1藍(lán)移至約3175CHT1 以上及由約3449CHT1藍(lán)移至約3454CHT1以上； (c) 相較于去離子水，具有高于去離子水約3% /1小時(shí)以上的蒸發(fā)率； (d) 在約1大氣壓、約22. 8°C下對氯化鈉具有大于37g dr1的溶解度； (e) 在約1大氣壓、約22. 8°C下具大于21mg I71的最大溶氧量； (f) 以水份計(jì)量測小分子團(tuán)水溶于PEG400的量測值會小于實(shí)際配制值的2%以上；及 (g) 約25°C時(shí)，小分子團(tuán)水的飽和蒸汽壓比去離子水的飽和蒸汽壓高約3. 0%以上。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的小分子團(tuán)水，其以感應(yīng)稱合電楽質(zhì)譜分析儀（inductively coupled plasma-mass spectrometer ;ICP_MS)測定，含有產(chǎn)生表面電楽共振金屬濃度為約 0· 05ppb 以上。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14的小分子團(tuán)水，其中（a)拉曼分峰另包含在拉曼分峰中心點(diǎn)位置 在約3506CHT1及約3624CHT1的拉曼位移分別為大于15. 0%及6%，其中該百分比的計(jì)算為 在約350601^1的帶的積分面積除以在約3018〇11'約3223CHT1、約3393CHT 1、約350601^1及約 3624CHT1等五個(gè)帶的積分面積總和；（b)三重氫鍵的波長約3090?約3310cm-l的特征峰及 無氫鍵、單一氫鍵與雙氫鍵水分子的波長約3310?約3640CHT 1的特征峰分別由約3170(31^1 藍(lán)移至約3183CHT1以上及由約3449CHT1藍(lán)移至約3461CHT1 ; (c)相較于去離子水，具有高于 去離子水高于約7. 2% /1小時(shí)以上的蒸發(fā)率；（d)在約1大氣壓、約22. 8°C下對氯化鈉具 有約41. 3g dL4的溶解度；或（e)在約1大氣壓、約22. 8 °C下具有約23. 8mg Γ1的最大溶 氧量。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14的小分子團(tuán)水，其可在常溫常壓下穩(wěn)定至少3天。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14的小分子團(tuán)水，可用于化妝品、醫(yī)藥、醫(yī)美（aesthetic medical)、 生物制藥、能源、物理及化學(xué)產(chǎn)品。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14的小分子團(tuán)水，其可用于血液透析或聚合酶鏈鎖反應(yīng)（PCR)反應(yīng)。
20. -種如權(quán)利要求14-19任一項(xiàng)的小分子團(tuán)水作為血液透析液的用途。
21. -種制備處理血液透析液的方法，其包括將血液透析用水與納米金屬顆粒接觸并 照光后得到具如權(quán)利要求14-19中任一項(xiàng)的小分子團(tuán)水；及使用該水配制血液透析液。
22. -種血液透析裝置，其包括涂覆納米金屬顆粒的血液透析袋或血液透析管。
23. -種如權(quán)利要求14-19中任一項(xiàng)的小分子團(tuán)水用于聚合酶鏈鎖反應(yīng)的用途。
【文檔編號】C02F1/34GK104229923SQ201410280968
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月21日
【發(fā)明者】劉豫川 申請人:臺北醫(yī)學(xué)大學(xué)