BR112017016833B1

BR112017016833B1 - Módulo eletrolítico discreto de cartucho, sistema e método de usar o mesmo

Info

Publication number: BR112017016833B1
Application number: BR112017016833-2A
Authority: BR
Inventors: James B. Swartz; James I. Moyer; John Hazelwood; James D. Rossom
Original assignee: Spraying Systems Co
Priority date: 2015-02-04
Filing date: 2016-02-04
Publication date: 2022-10-11
Also published as: ZA201705164B; WO2016126940A1; CN107406281B; CA3158978C; CA3158978A1; AU2016215195B2; MX2017009999A; SG11201706073VA; EP3253716A1; CA2974985C; CL2017002008A1; KR102487748B1; US20180016164A1; KR20170110134A; JP2018504270A; CN107406281A; CA2974985A1; NZ734038A; JP6690109B2; EP3253716B1

Abstract

CARTUCHO ELETROLÍTICO, SISTEMAS E MÉTODOS DE USAR O MESMO. Cartuchos eletrolíticos para, sistemas para, e métodos de eletrolisar uma solução salina de água e um sal alcalino para produzir água eletrolisada ácida e água eletrolisada alcalina são fornecidos. O sistema inclui uma câmara interna para receber a solução salina e pelo menos dois cartuchos eletrolíticos imersos em um banho salino. Cada cartucho eletrolítico inclui um eletrodo, uma membrana seletiva de íon disposta em um lado do eletrodo de modo a definir um espaço adjacente a pelo menos uma porção do eletrodo, um inserto permeável cobrindo a membrana seletiva de íon em um lado oposto do espaço, e uma placa de ligação disposta no inserto permeável em um lado oposto ao lado faceando a membrana seletiva de íon. Os métodos reciclam pelo menos porção de água eletrolisada alcalina na alimentação de um carregado positivamente.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido de patente reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisória dos Estados Unidos N° 62/111.980, arquivado em 4 de fevereiro de 2015, que é incorporado por referência.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Sabe-se que sistemas que eletrolisam água contendo sais alcalinos para produzir água eletrolisada ácida e água eletrolisada alcalina. A água eletrolisada ácida, que tipicamente tem um pH entre cerca de 2,0 e cerca de 3,5, geralmente compreende um desinfetante que é cada vez mais usado em uma variedade de aplicações sanitárias, incluindo nas indústrias médica, agrícola e de processamento de alimentos e em outros ambientes institucionais. A água eletrolisada alcalina ou básica também possui um efeito de desinfecção e detergente e é útil na limpeza de manchas de óleo e gordura. O cloreto de sódio é comumente usado como o sal alcalino que é dissolvido na água porque produz ácidos e bases ambientalmente amigáveis, potentes e de baixo custo.

[003] Alguns sistemas de eletrólise de água comercialmente disponíveis são montados "secos", o que pode levar a enrugar a(s) membrana(s) seletiva(s) de íons utilizada com os sistemas. Quando presente, a(s) membrana(s) enrugada(s) causa maior resistência elétrica na produção eletrolítica de água eletrolisada ácida e água eletrolisada alcalina. Para manter a saída de produção para o sistema, o operador deve aumentar a tensão para manter a corrente elétrica no aumento da resistência.

[004] Outra preocupação de usar certos sistemas de eletrólise de água comercialmente disponíveis decorre do pH da água eletrolisada ácida, tipicamente de cerca de pH 2 a cerca de pH 3,5. A água eletrolisada ácida no intervalo de pH típico tende a limitar a concentração do desinfetante na água eletrolisada ácida. Operar um certo sistema de eletrólise da água comercialmente disponível, fornecido com água amaciada que inicialmente era razoavelmente "dura", por exemplo, continha uma concentração razoavelmente alta de cálcio e/ou magnésio solúvel, tende a fornecer ao sistema um abastecimento de água tamponada, que às vezes pode fornecer Um pH benéfico para a produção de água eletrolisada ácida com uma concentração ideal de desinfetante. No entanto, os resultados benéficos em geral não são alcançados se a água for inicialmente razoavelmente macia.

[005] Os usuários preferem ter um sistema que produza solução aquosa e solução alcalina aquosa que requer a menor quantidade de entrada de energia (isto é, tensão de corrente contínua) no sistema. Para reduzir a entrada de energia, o sistema deve tentar minimizar a resistência elétrica enquanto mantém uma corrente elétrica adequada para produzir a quantidade desejada ou concentração de solução aquosa acidificada e/ou solução alcalina aquosa.

OBJETOS E SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] É proporcionado um cartucho eletrolítico. O cartucho eletrolítico compreende um eletrodo que pode ser conectado a um fornecimento elétrico. Uma membrana seletiva de íons está disposta em um lado do eletrodo de modo a definir um espaço adjacente a pelo menos uma porção do eletrodo. Uma inserção permeável cobre a membrana seletiva de íons em um lado oposto ao espaço. Uma placa de ligação está disposta na inserção permeável em um lado oposto ao lado voltado para a membrana seletiva de íons. O espaço está em comunicação com um abastecimento de água doce em uma entrada do espaço e em comunicação com uma saída do espaço. O espaço é vedado de tal modo que, quando o cartucho eletrolítico é submerso em uma solução salina compreendendo íons, o único caminho para os íons da solução salina entrarem no espaço é através da membrana seletiva de íons.

[007] É proporcionado um sistema de eletrólise para eletrólise de uma solução salina de água e íons de um sal alcalino para produzir água eletrolisada ácida e água eletrolisada alcalina. O sistema compreende um recipiente compreendendo uma câmara interna para conter a solução salina, que compreende cátions e ânions, e definindo um banho salino. Um primeiro cartucho eletrolítico está disposto na câmara interna do recipiente com o primeiro cartucho eletrolítico imerso no banho salino. O primeiro cartucho eletrolítico compreende um primeiro eletrodo que está conectado a um fornecimento elétrico que carrega positivamente o primeiro eletrodo. Uma membrana seletiva de ânions está disposta em um lado do primeiro eletrodo de modo a definir um primeiro espaço adjacente a pelo menos uma porção do primeiro eletrodo e em que ânions da solução salina podem entrar através da membrana seletiva de ânions. Uma inserção permeável cobre a membrana seletiva de ânions em um lado oposto ao primeiro espaço. Uma placa de ligação está disposta na inserção permeável em um lado oposto ao lado que enfrenta a membrana seletiva de ânion. O primeiro espaço está em comunicação com um abastecimento de água doce em uma entrada do primeiro espaço e em comunicação com uma saída do primeiro espaço. O primeiro espaço é vedado do banho salino, de modo que o único caminho para os ânions da solução salina entrarem no primeiro espaço é através da membrana seletiva de ânions. Um segundo cartucho eletrólito está disposto na câmara interna do recipiente com o segundo cartucho eletrolítico imerso no banho salino. O segundo cartucho eletrolítico compreende um segundo eletrodo que está conectado a uma alimentação elétrica que carrega negativamente o segundo eletrodo. Uma membrana seletiva de cátions está disposta em um lado do segundo eletrodo de modo a definir um segundo espaço adjacente a pelo menos uma porção do segundo eletrodo e no qual os cátions da solução salina podem entrar através da membrana seletiva de cátions. Uma inserção permeável cobre a membrana seletiva de cátions em um lado oposto ao segundo espaço. Uma placa de ligação está disposta na inserção permeável em um lado oposto ao lado que enfrenta a membrana seletiva de cátions. O segundo espaço está em comunicação com um abastecimento de água doce em uma entrada do segundo espaço e em comunicação com uma saída do segundo espaço. O segundo espaço é vedado do banho salino de modo que o único caminho para os cátions da solução salina para entrar no segundo espaço é através da membrana seletiva de cátions.

[008] É proporcionado um método de produção de água eletrolisada ácida e água eletrolisada alcalina a partir de uma solução salina compreendendo cátions e ânions. O método compreende a imersão de um primeiro cartucho eletrolítico, um segundo cartucho eletrolítico e um cartucho de catodo na solução salina. O primeiro cartucho eletrolítico compreende um primeiro eletrodo conectado a uma alimentação elétrica que carrega positivamente o primeiro eletrodo. O primeiro cartucho eletrolítico compreende ainda uma membrana seletiva de ânions que é suportada em relação ao primeiro eletrodo de modo a definir um primeiro espaço adjacente a pelo menos uma porção do primeiro eletrodo. O primeiro espaço é vedado da solução salina, de modo que o único caminho para os ânions da solução salina entrarem no primeiro espaço é através da membrana seletiva de ânions. O segundo cartucho eletrolítico compreende um segundo eletrodo conectado a uma alimentação elétrica que carrega negativamente o segundo eletrodo. O segundo cartucho eletrolítico compreende ainda uma membrana seletiva de cátions que é suportada em relação ao segundo eletrodo de modo a definir um segundo espaço adjacente a pelo menos uma porção do segundo eletrodo. O segundo espaço é vedado da solução salina de modo que o único caminho para os cátions da solução salina para entrar no segundo espaço é através da membrana seletiva de cátions. O cartucho de catodo, que também é um cartucho eletrolítico, compreende um terceiro eletrodo conectado a uma alimentação elétrica que carrega negativamente o terceiro eletrodo. O cartucho de catodo compreende ainda uma membrana seletiva de cátion que é suportada em relação ao terceiro eletrodo de modo a definir um terceiro espaço adjacente a pelo menos uma porção do terceiro eletrodo. O terceiro espaço é vedado da solução salina, de modo que o único caminho para os cátions da solução salina para entrar no terceiro espaço é através da membrana seletiva de cátions. A água doce é escoada através do primeiro, segundo e terceiro espaços enquanto o primeiro, segundo e terceiro eletrodos são carregados, criando assim um primeiro produto, um segundo produto e um terceiro produto que flui de cada espaço. Pelo menos uma porção do terceiro produto é fluída através do primeiro espaço enquanto pelo menos o primeiro e segundo eletrodos são carregados, ajustando assim o pH do primeiro produto.

[009] Mais um outro método é proporcionado. O método compreende a produção de uma solução alcalina aquosa através de um cartucho eletrolítico submerso em uma solução salina e tendo um eletrodo carregado negativamente. Pelo menos uma porção da solução alcalina aquosa produzida pelo cartucho eletrolítico tendo o eletrodo carregado negativamente é alimentada a um cartucho eletrolítico submerso na solução salina e tendo um eletrodo carregado positivamente. A solução aquosa de ácido hipocloroso tendo um pH de cerca de 4 a cerca de 6 é produzida através do cartucho eletrolítico submerso na solução salina e tendo o eletrodo carregado positivamente. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[010] A Figura 1 é um desenho esquemático de um exemplo de sistema de eletrólise de acordo com a presente invenção.

[011] A Figura 2 é uma vista explodida de um cartucho eletrolítico de acordo com a presente invenção.

[012] A Figura 2a é uma vista frontal de um cartucho eletrolítico montado de acordo com a invenção.

[013] A Figura 2b é uma vista lateral em corte transversal do cartucho eletrolítico montado da Figura 2a.

[014] A Figura 2c é uma vista detalhada da secção transversal da vista lateral do cartucho eletrolítico montado das Figuras 2a e 2b.

[015] A Figura 3 é uma vista explodida de um cartucho eletrolítico de acordo com a presente invenção.

[016] A Figura 4 é um desenho esquemático de um sistema de eletrólise exemplar de acordo com a presente invenção.

[017] A Figura 5 é um desenho esquemático de uma modalidade exemplar mais específica de um sistema de eletrólise de acordo com a presente invenção.

[018] A Figura 6 é uma vista explodida da série de cartuchos eletrolíticos do sistema eletrolisador da Figura 5.

[019] A Figura 7 é outra vista explodida de uma série de cartuchos eletrolíticos de um sistema alternativo de eletrólise.

[020] A Figura 8 é uma vista explodida da série de cartuchos eletrolíticos da Figura 6 montados com porcas e parafusos.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

[021] Enquanto as modalidades abrangendo os conceitos inventivos gerais podem assumir várias formas, é mostrado nos desenhos e será descrito a seguir várias modalidades ilustrativas e preferidas com o entendimento de que a presente descrição deve ser considerada uma exemplificação e não pretende ser limitado às modalidades específicas.

[022] É proporcionado um cartucho eletrolítico. O cartucho eletrolítico compreende um eletrodo que pode ser conectado a um fornecimento elétrico. Uma membrana seletiva de íons está disposta em um lado do eletrodo de modo a definir um espaço adjacente a pelo menos uma porção do eletrodo. Uma inserção permeável cobre a membrana seletiva de íons em um lado oposto ao espaço. Uma placa de ligação está disposta na inserção permeável em um lado oposto ao lado voltado para a membrana seletiva de íons. O espaço está em comunicação com um abastecimento de água doce em uma entrada do espaço e em comunicação com uma saída do espaço. O espaço é vedado de tal modo que, quando o cartucho eletrolítico é submerso em uma solução salina compreendendo íons, o único caminho para os íons da solução salina entrarem no espaço é através da membrana seletiva de íons.

[023] É providenciado um sistema de eletrólise para eletrólise de uma solução salina de água e íons de um sal alcalino para produzir água eletrolisada ácida e água eletrolisada alcalina. O sistema compreende um recipiente compreendendo uma câmara interna para conter a solução salina, que compreende cátions e ânions, e definindo um banho salino. Um primeiro cartucho eletrolítico está disposto na câmara interna do recipiente com o primeiro cartucho eletrolítico imerso no banho salino. O primeiro cartucho eletrolítico compreende um primeiro eletrodo que está conectado a um fornecimento elétrico que carrega positivamente o primeiro eletrodo. Uma membrana seletiva de ânions está disposta em um lado do primeiro eletrodo de modo a definir um primeiro espaço adjacente a pelo menos uma porção do primeiro eletrodo e em que ânions da solução salina podem entrar através da membrana seletiva de ânions. Uma inserção permeável cobre a membrana seletiva de ânions em um lado oposto ao primeiro espaço. Uma placa de ligação está disposta na inserção permeável em um lado oposto ao lado que enfrenta a membrana seletiva de ânions. O primeiro espaço está em comunicação com um abastecimento de água doce a uma entrada do primeiro espaço e em comunicação com uma saída do primeiro espaço. O primeiro espaço é vedado do banho salino, de modo que o único caminho para os ânions da solução salina entrarem no primeiro espaço é através da membrana seletiva de ânions. Um segundo cartucho eletrólito está disposto na câmara interna do recipiente com o segundo cartucho eletrolítico imerso no banho salino. O segundo cartucho eletrolítico compreende um segundo eletrodo que está conectado a uma alimentação elétrica que carrega negativamente o segundo eletrodo. Uma membrana seletiva de cátions está disposta em um lado do segundo eletrodo de modo a definir um segundo espaço adjacente a pelo menos uma porção do segundo eletrodo e no qual os cátions da solução salina podem entrar através da membrana seletiva de cátions. Uma inserção permeável cobre a membrana seletiva de cátions em um lado oposto ao segundo espaço. Uma placa de ligação está disposta na inserção permeável em um lado oposto ao lado que enfrenta a membrana seletiva de cátions. O segundo espaço está em comunicação com um abastecimento de água doce em uma entrada do segundo espaço e em comunicação com uma saída do segundo espaço. O segundo espaço é vedado do banho salino de modo que o único caminho para os cátions da solução salina para entrar no segundo espaço é através da membrana seletiva de cátions.

[024] Com referência à Figura 1 dos desenhos, mostra-se uma modalidade ilustrativa de um sistema de eletrólise 110 construído de acordo com os ensinamentos da presente invenção. O sistema de eletrólise ilustrado 110 é operável para eletrolisar uma solução de água e um sal alcalino para produzir água eletrolisada ácida e/ou água alcalina (isto é, base) eletrólise. Tanto a água eletrolítica ácida (ou seja, o sanitizante de ácido) e a água eletrolítica alcalina (ou seja, o limpador de base) possuem propriedades desinfetantes e de limpeza benéficas, tornando-os úteis em uma variedade de aplicações, incluindo medicamentos, agricultura, processamento de alimentos e instituições. De acordo com uma modalidade, a solução de água e sal é uma solução salina ou salina compreendendo água e cloreto de sódio. Dependendo das condições do processo, a eletrólise de uma solução salina compreendendo água e cloreto de sódio produz solução aquosa de ácido hipocloroso (por exemplo, um desinfetante ácido) e solução aquosa de hidróxido de sódio (por exemplo, um limpador de base), sendo cada uma solução química aquosa. Note-se que, embora a Figura 1 foi desenhado para mostrar os fluidos que fluem para e de cartuchos 14 através das paredes e fora do banho salino 112, esse fluido geralmente fluirá através de condutas flexíveis (por exemplo, mangueiras) que estão dispostas de maneira a que as mangueiras entrem ou saem, quando necessário, através de uma abertura superior de banho salino 112.

[025] De acordo com um aspecto da presente invenção, o sistema de eletrólise 110 incorpora banho salino 112 em que pelo menos um cartucho eletrolítico 14 com um eletrodo carregado positivamente 16 e pelo menos um cartucho eletrolítico 14 com um eletrodo carregado negativamente 16 são imersos em solução salina, com substancialmente todos os lados dos cartuchos 14 abertos para a solução salina. Tal como aqui utilizado, uma célula eletrolítica consiste em um par de cartuchos eletrolíticos 14, com um cartucho eletrolítico 14 com um eletrodo carregado positivamente 16 e o outro cartucho eletrolítico 14 com um eletrodo carregado negativamente 16. O uso de um banho salino aberto 112 com imersão dos cartuchos eletrolíticos 14 eliminam a necessidade de qualquer câmara intermediária obstrutiva, permitindo assim que o fluido flua mais livremente através do sistema. Também elimina a necessidade de guias complexas para direcionar o fluxo de fluidos, simplificando assim o design e aumentando a eficiência. Arranjar membranas 18 em cada lado de cada eletrodo 16 permite que os íons sejam extraídos para dentro do cartucho 14 dos dois lados de cada eletrodo 16.

[026] Cada um dos cartuchos eletrolíticos 14 tem uma entrada de água fresca 26 (isto é, entrada do espaço) que está ligada a um fornecimento de água doce que é dirigida para o espaço 100 (por exemplo, a Figura 2) no cartucho 14 entre as membranas 18 e o eletrodo 16. No cartucho 14, a água fresca mistura-se com os íons extraídos no espaço 100 (por exemplo, Figura 2) do cartucho 14 para formar uma solução ácida aquosa (no cartucho 14 com o eletrodo carregado positivamente 16) ou aquoso Solução alcalina (no cartucho 14 com o eletrodo carregado negativamente 16). Cada cartucho 14 tem saída 28 que está ligada a uma linha que permite as respectivas soluções químicas aquosas (solução aquosa ou solução alcalina aquosa) para sair dos cartuchos 14. O fluxo da solução salina, água fresca e soluções químicas aquosas através do sistema pode ser controlado como é conhecido pelos versados na técnica.

[027] Referindo agora a Figura 2 dos desenhos, mostra- se uma modalidade ilustrativa de uma vista explodida de um cartucho eletrolítico 14 construído de acordo com os ensinamentos da presente invenção. O cartucho eletrolítico 14 da Figura 2 compreende o eletrodo 16 suportado pelo invólucro 40. Em certas modalidades, o invólucro 40 é construído de um material polimérico que é adequado para permanecer submerso em solução salina durante longos períodos de tempo, por exemplo, pelo menos 1000 horas, sem degradação substancial. Em uma modalidade preferida, o invólucro 40 é feito do mesmo material que a placa de ligação 38 e/ou a parede de invólucro 81 (por exemplo, a Figura 3) e/ou as porcas 202 e os parafusos 204 (por exemplo, a Figura 8), quando utilizados. Em uma modalidade de preferência, o invólucro 40 é construído de uma poliamida alifática (por exemplo, nylon).

[028] A Figura 2 ilustra um cartucho "de dois lados", isto é, um cartucho com membranas dispostas em cada um dos dois lados primários do eletrodo 16. Como aqui descrito, um cartucho alternativo, por exemplo, o cartucho 14a da Figura 3, podem ser construídos de modo a ter a parede em branco 81 tomando o lugar de um conjunto de junta 17, membrana 18, inserto permeável 19 e placa de ligação 38, selando assim um lado do eletrodo 16 da solução salina, quando submerso. A modalidade alternativa da Figura 3 é ainda aqui descrito. A modalidade da Figura 2 mostra o cartucho 14 possuindo o eletrodo 16 que tem uma construção sólida em forma de favo de mel, que ajuda a proporcionar uma intensidade de campo elétrico uniforme. O eletrodo 16 pode ter, por exemplo, uma construção de placa sólida ou ondulada, ou de outro modo construída para proporcionar corrente conforme necessário para realizar as reações eletrolíticas aqui descritas. De notar, o termo "permeável" é usado para descrever a inserção 19, de modo que a inserção permeável 19 é permeável à solução salina, ou seja, permite que a solução salina passe. O termo "permeável", tal como utilizado para descrever a inserção permeável 19, não se destina a indicar que a inserção permeável 19 é construída de material de membrana. Várias modalidades da inserção permeável 19 são ainda aqui descritas.

[029] O eletrodo 16 é geralmente construído de uma substância condutora, que geralmente é um metal. Em certas modalidades, o ânodo, isto é, o eletrodo carregado positivamente 16, é construído de uma substância que é compatível com soluções ácidas aquosas (por exemplo, água eletrolisada ácida). Em uma modalidade preferida, o ânodo é construído em titânio revestido com um revestimento de óxido metálico misto, por exemplo, um revestimento de óxidos de certos metais. Em certas modalidades, o revestimento de óxido de metal misturado compreende óxidos de tântalo, ruténio e irídio.

[030] Em certas modalidades do catodo, isto é, o eletrodo carregado negativamente 16 é construído de uma substância condutora que é compatível com soluções alcalinas aquosas. Em uma modalidade preferida, o catodo é construído em titânio ou uma liga.

[031] Cada cartucho 14 inclui o invólucro 40 que proporciona uma estrutura à qual o eletrodo 16, as gaxetas 17, as membranas 18, as inserções permeáveis 19 e as placas de ligação 38 podem ser ligadas. Para facilitar a selagem das membranas 18 ao cartucho 14, o invólucro 40 tem uma configuração geralmente semelhante a uma janela e é construído de tal maneira que quando as membranas 18 e o eletrodo 16 estão ligados ao mesmo via, por exemplo, a junta 17, o espaço 100 é proporcionado de modo a contactar e seja localizado adjacente ao eletrodo 16 (por exemplo, entre o eletrodo 16 e as membranas 18). Figuras 2a-2c mostram uma vista em corte de um cartucho montado 14 com espaços 100 rodeados pelo eletrodo 16, gaxetas 17, membranas 18 e inserções permeáveis 19. Para a modalidade ilustrada nas Figuras 2a-2c, são apresentados dois pares de inserções permeáveis 19 (total de quatro inserções permeáveis 19). Os cartuchos 14 e 14a, como ilustrado nas Figuras 2-3, permitir o fluxo de água através do espaço 100, em que os íons podem ser desenhados para produzir, por exemplo, solução alcalina aquosa (por exemplo, água alcalina eletrolisada) ou solução ácida aquosa (por exemplo, água eletrolisada ácida).

[032] De notar, os espaços 100 são mostrados em três seções distintas na vista em corte da Figura 2c, mas os três espaços distintos 100 da modalidade da Figura 2c são, de fato, um espaço contínuo adjacente ao eletrodo 16. O espaço central 100 representa o espaço entre a estrutura em forma de favo de mel do eletrodo 16, e apenas uma porção do eletrodo 16 é mostrada na Figura 2c. Se o eletrodo 16 fosse sólido, o espaço central 100 seria parte do eletrodo e os espaços flanqueantes 100 representariam os espaços adjacentes ao eletrodo 16.

[033] Os termos "solução aquosa" e solução química aquosa são aqui utilizados para descrever um líquido contendo água que é produzido por um cartucho, célula, sistema ou método aqui descrito (por exemplo, água eletrolisada acidificada e água alcalina eletrolisada), ou se tornará assim (por exemplo, água fresca, qualquer substância intermediária entrando, contida ou deixando o espaço 100). Embora a solução salina seja uma solução aquosa no sentido geral do termo, a solução salina não é uma "solução aquosa" ou uma "solução química aquosa" conforme referido nesta aplicação.

[034] Quando o cartucho 14 é submerso em solução salina, os íons são extraídos da solução salina para o espaço 100 do cartucho 14 pela carga associada ao eletrodo 16. As membranas 18 são seletivamente permeáveis para certas espécies de íons como aqui descrito. O espaço 100 está localizado adjacente ao eletrodo 16 de modo a entrar em contato com a superfície do eletrodo 16, isto é, localizado entre as membranas 18 e o eletrodo 16. O espaço 100 é vedado de modo que, quando submerso em solução salina, o único caminho de fluxo de íons no espaço 100 é Através de uma membrana 18, assim, apenas uma certa espécie de íons (ou seja, íons carregados positivamente ou íons carregados negativamente) podem passar para o espaço 100 para um cartucho particular 14.

[035] Tal como ilustrado nas figuras, a invólucro 40 é concebida para limitar os pontos de contato entre o invólucro 40 e o eletrodo 16, e também entre a invólucro 40 e as respectivas membranas 18, definindo assim o espaço 100 adjacente ao eletrodo 16, por exemplo, na área entre as membranas 18 e o eletrodo 16, ou para o cartucho 14a, na área entre a membrana 18 e a parede em branco 81 (ver a figura 3). Vantajosamente, os íons atraídos para (e através) das membranas 18 são largamente desobstruídas pela invólucro 40, inserção(s) permeável(s) 19 e placa(s) de ligação 38, de tal modo que os íons viajam facilmente através ou ao redor de cada componente externo às membranas 18, no espaço 100 e à superfície do eletrodo 16, fazendo assim reagir para formar a respectiva solução química aquosa. Conforme aqui descrito, as membranas 18 não contatam o eletrodo 16 durante a operação.

[036] Uma característica importante dos cartuchos eletrolíticos 14 e 14a diz respeito ao espaço 100 que está vedado. Como mostrado na Figura 2, dispostos em cada lado do eletrodo 16 e o invólucro 40 é um par de gaxetas 17, seguido por um par de membranas 18, seguidas por um par de placas de ligação 38. As gaxetas 17 proporcionam uma vedação entre o eletrodo 16 e a membrana 18, definindo desse modo espaço 100. As gaxetas 17 são utilizadas para auxiliar nas membranas de vedação 18 de forma plana e lisa através do espaço 100. Verificou-se que o enrugamento da membrana 18 durante a montagem ou operação afeta a eficiência do cartucho 14. As gaxetas 17 ajudam na montagem do cartucho 14 por espaço de vedação 100 mesmo para montagem "úmida". O que se entende por montagem "úmida" é que as membranas são embebidas em água antes da montagem. Embeber as membranas faz com que as membranas se expandam para o tamanho final, que é maior do que o tamanho "seco". A montagem "seca" leva a que as membranas se expandam uma vez submersas, o que leva a uma superfície de membrana ondulada, causando assim ineficiências na produção das soluções químicas aquosas aqui descritas. A montagem do cartucho usando membranas totalmente expandidas permite uma maior eficiência em comparação com as membranas que não estão totalmente expandidas antes da montagem.

[037] Em certas modalidades, as gaxetas 17 são de cerca de 0,8 mm a cerca de 1,2 mm de espessura antes da montagem. Durante a operação, o invólucro 40, a junta 17 e a membrana 18 proporcionam espaço 100 de modo a ter uma distância do eletrodo 16 à membrana 18 de cerca de 0,1 mm a cerca de 0,6 mm, dependendo de vários fatores. Geralmente, os cartuchos com eletrodos carregados positivamente terão uma distância do eletrodo 16 para a membrana 18 de cerca de 0,1 mm até cerca de 0,3 mm, e os cartuchos com eletrodos carregados negativamente terão uma distância do eletrodo 16 à membrana 18 de cerca de 0,3 mm a cerca de 0,6 mm. Em uma modalidade preferida, a distância do eletrodo 16 para a membrana 18 é independentemente ajustável para cada cartucho 14.

[038] Em certas modalidades, as gaxetas 17 compreendem, consistem essencialmente ou consistem em um elastômero que é compatível com solução aquosa salgada, soluções aquosas e soluções aquosas alcalinas. As modalidades exemplificativas de elastômeros adequados incluem, mas não estão limitadas a, borracha de isopreno (por exemplo, borracha natural), copolímero de isobutileno isopreno (por exemplo, borracha butílica) borracha de monômero de etileno propileno e dieno (classe de M) (EPDM), fluoroelastômeros, silicones, desde que o elastômero selecionado possa suportar sem uma degradação substancial, as espécies iônicas particulares que o contatam quando submersas na solução salina. Em uma modalidade preferida, o elastômero é silicone.

[039] Em certas modalidades preferidas, as gaxetas 17 compreendem um lado pelo menos parcialmente revestido com um adesivo que, em certas modalidades, é capaz de aderir uma superfície a um artigo úmido. Quando utilizado, o adesivo geralmente não funciona para vedar o espaço 100, mas para auxiliar no conjunto úmido do cartucho 14. O adesivo permite que a membrana embebida adira à junta. O adesivo permite a aderência de artigos úmidos uns aos outros, facilitando assim o aperto do cartucho 14 sem deslizamento substancial da junta e da membrana. Exemplos de adesivos que são capazes de aderir uma superfície a um artigo úmido incluem, mas não estão limitados a adesivos acrílicos e adesivos de poliuretano. Em certas modalidades preferidas, o adesivo é um adesivo acrílico.

[040] Os cartuchos 14 que possuem eletrodos carregados negativamente 16 estão equipados com membranas de permuta iônica positivas 18, isto é, membranas seletivas de cátions. Em certas modalidades, as membranas seletivas de cátions permitem que os íons alcalinos passem. Em uma modalidade preferida, a(s) membrana(s) seletiva(s) de cátions permitem que os íons de sódio passem. Em uma modalidade preferida, a(s) membrana(s) seletiva(s) de cátions é (são) construída(s) de um copolímero de fluoropolímero à base de tetrafluoroetileno sulfonado. As membranas seletivas de cação podem ser obtidas de, por exemplo, EI du Pont de Nemours e Company, Wilmington, Delaware.

[041] Os cartuchos 14 que possuem eletrodos 16 de carga positiva estão equipados com membranas de permuta iônica negativas 18, isto é, membranas seletivas de anii^s. Em certas modalidades, as membranas seletivas de ânions permitem, entre outros, os íons halogenetos a serem atravessados. Em uma modalidade preferida, a(s) membrana(s) seletiva(s) de ânions permitem, entre outros, os íons de cloreto e/ou clorato a atravessarem. Em uma modalidade preferida, a(s) membrana(s) seletiva(s) de ânions são construídas de um pano de politetrafluoroetileno com um revestimento de tetrafluoroetileno sulfonado. As membranas seletivas de ânions podem ser obtidas de, por exemplo, Membranes International, Ringwood, New Jersey. De acordo com uma modalidade preferida, as membranas 18 têm uma estrutura rígida e porosa.

[042] Outra característica importante dos cartuchos eletrolíticos 14 e 14a refere-se à capacidade da solução salina e da corrente elétrica para se deslocar para as membranas 18. Como mostrado na Figura 2, continuando para fora a partir do eletrodo 16, além do par de membranas 18 é um par de inserções permeáveis 19. A incorporação de inserções permeáveis 19 ajuda a permitir que mais superfície externa das membranas 18 seja exposta à solução salina do que na ausência de inserções permeáveis 19.

[043] O tamanho e/ou a quantidade da inserção permeável 19 podem variar de cartucho para cartucho. Em uma modalidade preferida, o cartucho 14 que possui um eletrodo carregado positivamente 16 compreende, entre outros, inserto permeável 19 disposto entre a membrana 18 e a placa de ligação 38, em que a inserção permeável 19 tem as dimensões de aproximadamente 2,5 polegadas por 5,5 polegadas por 1/16 de polegada (ou seja, aproximadamente 63,5 mm em aproximadamente 139,7 mm em aproximadamente 1,6 mm) antes do aperto dos componentes que formam o cartucho 14.

[044] Em certas modalidades do cartucho eletrolítico, a inserção permeável 19 é construída de um material que permite a passagem da solução salina através da inserção permeável para a superfície da respectiva membrana. Em certas modalidades, a inserção permeável é construída de um polímero espumado de células abertas. Os monômeros exemplificativos que podem ser polimerizados e utilizados para formar o polímero espumado de células abertas incluem, mas não estão limitados a, isocianato, etileno, propileno, estireno, um epóxido (por exemplo, óxido de propileno, óxido de 1,2- butileno, epoclorohidrina e semelhantes) e suas combinações (por exemplo, copolímeros, terpolímeros, misturas de polímeros, etc.). Em uma modalidade preferida, o polímero espumado de células abertas compreende poliuretano. A palavra "polímero" é aqui utilizada para se referir a qualquer uma ou uma combinação de homopolímeros, copolímeros, terpolímeros e qualquer molécula que compreende pelo menos três unidades repetitivas. Independentemente do monômero selecionado, o polímero espumado de células abertas deve permitir que a solução salina passe através da própria superfície da membrana.

[045] Em certas modalidades, o polímero espumado de células abertas é revestido com uma substância de revestimento. A substância de revestimento pode ser aplicada, por exemplo, por imersão do polímero de espuma de células abertas para uma forma líquida da substância de revestimento tal como é conhecido por aqueles versados na arte. Enquanto certas modalidades da inserção permeável podem ser construídas de espuma de polímero de células abertas não revestido, certas outras modalidades compreendem uma substância de revestimento. A substância de revestimento pode ser aplicada, se necessário, para proteger a espuma de célula aberta de polímero de degradação que podem ser causados por solução salina. Idealmente, a substância de revestimento, quando utilizado, irá aumentar o transporte de solução salina a partir do banho para a membrana ao mesmo tempo proteger o polímero em espuma de células abertas de degradação que podem ser causados pela natureza iônica da solução salina. As substâncias de revestimento exemplares incluem, mas não estão limitados a, cloreto de polivinila ("PVC"), cloreto de polivinila clorado ("CPVC"), fluoreto de polivinildieno ("PVDF"), politetrafluoroetileno ("PTFE"), copolímero de etileno acetato de vinilo ("EVA"), copolímero de acetato de metil acrilato ("EMA"), e suas combinações. Em uma modalidade preferida, a substância de revestimento é o cloreto de polivinila.

[046] Placas de ligação 38 estão dispostas sobre a superfície exterior de cada uma das inserções permeáveis 19, como mostrado na Figura 2, ou inserções permeáveis externas se várias inserções permeáveis são utilizadas. Nesta modalidade, quando os cartuchos 14 são montadas em conjunto de uma série (ver, por exemplo, as Figuras 4-8). Placas de ligação 38 podem proporcionar uma configuração de painel do tipo janela com pernas que se estendem em torno do perímetro da respectiva membrana 18 e elementos transversais que se estendem entre duas das pernas de modo a definir espaços abertos entre inserções permeáveis 19 e membranas 18 de cartuchos adjacentes (ver, por exemplo, Figuras 5 e 6). A membrana 18 deve ser ligada a cada invólucro 40, de modo que a membrana 18 está essencialmente tocando o eletrodo 16 quando o espaço 100 está vazio. A membrana 18 deve separar a uma distância dentro da gama de distâncias aqui descritas, quando em operação.

[047] Com referência à Figura 3, uma modalidade alternativa do cartucho é mostrada como 14a do cartucho. Cartucho 14a compreende um eletrodo e um invólucro tal como na Figura 2, mas a parede em branco 81 é disposta sobre um lado de eletrodo 16 e o invólucro 40 no lugar do anel de vedação, de membrana, permeável a inserção, e a placa de ligação do cartucho 14 da Figura 2. A menos que o contexto indique claramente de outra forma, os termos "cartucho" e "cartucho eletrolítico" são aqui genericamente utilizados.

[048] Para facilitar o fluxo da solução aquosa através do espaço 100 do cartucho 14, cada cartucho 14 inclui um canal de distribuição de água fresca 62 (ver Figuras 6 e 7). O canal de distribuição de água fresca 62 comunica com o espaço 100 adjacente para o eletrodo 16 através da série de passagens que se estendem através da estrutura 40 a partir do canal de distribuição 62 e comunica com o espaço 100 localizado adjacente ao eletrodo 16. Passagens similares podem ser proporcionadas na extremidade oposta do invólucro 40 para permitir que a solução química aquosa apropriada para passar para a câmara de coleta de produto químico 64 (ver Figuras 6 e 7) que se estende através da aresta oposta do invólucro 40. Idealmente, os cartuchos 14 serão dispostos de modo a ter canal de distribuição de água fresca 62 em uma aresta inferior do cartucho 14, facilitando o fluxo ascendente da água fresca (ou solução alcalina aquosa para certas modalidades, por exemplo, modalidades das Figuras 4 e 5), e para fora das câmaras de coleta de produto químico 64.

[049] Canal de distribuição de água fresca 62 para pelo menos cartuchos 14 possuindo eletrodos com carga negativa 16 que está em comunicação com a entrada de água fresca 50 (por exemplo, Figura 2). Da mesma forma, o canal de coleta de produto químico 64 para cada cartucho 14 está em comunicação com a saída 52, como também apresentado na, por exemplo, Figura 2. À medida que cada cartucho 14 tem o seu próprio canal de distribuição de água fresca 62 e câmara de coleta de produto químico 64, cada cartucho pode ser considerado autossuficiente em que apenas precisa ser imerso em um banho salino, carregado de forma adequada, e ligado a uma ou mais fontes de água fresca e saídas de produtos químicos, desde que pelo menos dois cartuchos estiverem presentes, com um dos cartuchos tendo um eletrodo carregado positivamente e o outro cartucho que tem um eletrodo carregado negativamente. Contudo, vários cartuchos de cada um, podem ser incluídos em um sistema particular, e um número igual de cada um pode não estar presente. Tal como aqui descrito, uma modalidade preferida inclui um maior número de cartuchos tendo eletrodos carregados negativamente do que os cartuchos tendo eletrodos carregados positivamente. Em uma outra modalidade preferida, o canal de distribuição de água fresca 62 do cartucho 14 tem um eletrodo carregado positivamente 16 distribui solução alcalina aquosa para o espaço 100 de reagir e formar uma solução aquosa ácida com um pH de cerca de 4 a cerca de 6. O canal de distribuição de água fresca 62 do cartucho 14 tem um eletrodo carregado positivamente 16 que distribui solução alcalina aquosa para o espaço 100 para reagir e formar uma solução aquosa ácida com um pH de cerca de 4 a cerca de 6.

[050] Embora as figuras proporcionam ilustrações de modalidades que mostram a água fresca ser introduzida e a solução química aquosa retirada em extremidades opostas de cartuchos 14, os cartuchos podem ser configurados de tal modo que a água é introduzida e solução química aquosa é retirada a partir da mesma extremidade dos cartuchos.

[051] Embora as modalidades das figuras mostrem cartuchos tendo configurações retangulares, e o eletrodo correspondente, invólucro, gaxetas, membranas, inserções permeáveis, e placas de ligação têm configurações retangulares, bem como, os versados na arte irão apreciar que outras configurações também poderiam ser usadas. De acordo com uma modalidade preferida, a combinação de eletrodos e as membranas podem ser de aproximadamente 20 mm de espessura, e as membranas podem ser de aproximadamente 0,46 milímetros de espessura e ser capaz de resistir a um diferencial de pressão de 80 psi (551 kPa) através da membrana. As distâncias exatas entre a membrana(s) e o eletrodo de um dado cartucho e as membranas e os eletrodos de cartuchos adjacentes podem ser otimizadas por meio da colagem dos invólucros, as inserções permeáveis, as placas de ligação, e quaisquer espaçadores (por exemplo, espaçadores 82 das Figuras6-8) entre si para reduzir a perda de energia a partir de perdas resistivas nos fluidos.

[052] Os resultados experimentais apresentados no Exemplo aqui mostram que o cartucho 14, que utiliza uma ou mais inserções permeáveis 19, melhora a eficiência de produção, em comparação com cartuchos que não incluem inserções permeáveis. Em particular, a taxa de produção de água eletrolisada ácida e água eletrolisada alcalina para cartuchos utilizando inserções permeáveis como descrito aqui pode ser mantida a uma taxa igual à de cartuchos que não utilizam inserções permeáveis ao mesmo tempo, necessita de muito menos energia elétrica para conseguir a referida velocidade de produção. Por exemplo, um sistema que utiliza os cartuchos da invenção 14 demonstraram um aumento de duas vezes na taxa de produção de água eletrolisada ácido quando fornecido com 1/3 a energia elétrica (isto é, alimentação de CC, potência), conseguindo-se assim uma mistura aproximadamente 600% de melhoria em relação à tecnologia anterior. Os resultados, fornecidos no exemplo aqui, são surpreendentes e inesperados.

[053] Como é compreendido pelos versados na arte, minimizando a quantidade de sal no espaço 100, particularmente relacionados com a produção de água eletrolisada ácida, por exemplo, uma solução de ácido hipocloroso aquosa, prolonga a vida de prateleira do produto ácido resultante higienizador (por exemplo, água eletrolisada ácida) e reduz os danos no equipamento devido à corrosão.

[054] Com referência à Figura 4 dos desenhos, é mostrado uma modalidade ilustrativa de um sistema de eletrólise 110 construído de acordo com os ensinamentos da presente invenção. O sistema de eletrólise ilustrado 110 é operável para eletrolisar uma solução de água e um sal de metal alcalino para produzir água eletrolisada ácida e/ou água eletrolisada alcalina (isto é, a base). Tanto a água ácida eletrolisada (isto é, higieneizador de ácido) e água eletrolisada alcalina (isto é, mais limpo de base) têm desinfecção benéfica e propriedades de limpeza, tornando-os úteis em uma variedade de aplicações, incluindo, processamento de alimentos agrícolas médica e institucional. De acordo com uma modalidade, a solução de água e sal é uma solução salina ou solução salina que compreende água e cloreto de sódio. Dependendo das condições do processo, eletrólise de uma solução salina que compreende água e cloreto de sódio produz uma solução aquosa de ácido hipocloroso (por exemplo, um higienizador de ácido) e solução aquosa de hidróxido de sódio (por exemplo, um produto de limpeza de base). Note-se que, embora as Figuras 4 e 5 foram desenhados para mostrar os fluidos fluir para e a partir de cartuchos 14 através das paredes e fora do recipiente 30 do banho/solução salina 112, tal fluido terá geralmente que escoar através das condutas flexíveis (por exemplo, mangueiras) que são dispostas de tal modo que as mangueiras vão entrar ou sair, quando necessário, através de uma abertura de topo do recipiente 30/banho salino 112. Em certas modalidades, as linhas que reciclam o produto de um cartucho 14 para um segundo cartucho(s) 14 (por exemplo, linha de reciclagem 150) são completamente contidas dentro do recipiente 30 e pode ser completamente submerso dentro de banho salino 112.

[055] De acordo com um aspecto da presente invenção, o sistema de eletrólise 110 incorpora banho salino 112 para a qual, pelo menos, um cartucho eletrolítico 14 que tem um eletrodo carregado positivamente 16 e, pelo menos, um cartucho eletrolítico 14 que tem um eletrodo carregado negativamente 16 estão imersos com substancialmente todos os lados dos cartuchos 14 abertos para a solução salina. Tal como aqui utilizado, uma célula eletrolítica constituída por um par de cartuchos de eletrolíticos 14, com um cartucho eletrolítico 14 que tem um eletrodo carregado positivamente 16 e o outro cartucho eletrolítico 14 que tem um eletrodo carregado negativamente 16. A utilização de um banho salino aberta 112 com cartuchos eletrolíticos imersos 14 elimina a necessidade de qualquer câmara intermediária obstrutiva permitindo assim que o fluido flua mais livremente através do sistema. Também elimina a necessidade de guias complexos para dirigir o fluxo de fluido simplificando assim o desenho, bem como aumentar a eficiência. No desenho esquemático da Figura 4, 112 de banho salino inclui três cartuchos 14, uma incorporação de uma carga positiva eletrodo 16 e dois eletrodos que incorporam carregados negativamente 16. Cartuchos 14 são configurados para eletrolisar a solução salina em banho de 112 e deste modo arrastar em íons positivamente e negativamente carregados em cartuchos respectivos 14. Na modalidade da Figura 4, íons de membranas permeáveis 18 são fornecidos em cada um dos lados do eletrodo 16 em cada cartucho 14. Arranjando membranas 18 de cada lado de cada um dos eletrodos 16 permite que os íons de ser arrastado para o cartucho 14 de ambos os lados de cada um dos eletrodos 16.

[056] No sistema da Figura 4, o fornecimento de solução salina opcional 20 é fornecido, que é ligado ao banho 112 através solução salina linha de fornecimento 22. Opcional a linha de solução salina de recirculação 24 também é fornecida a qual atrai solução salina passado para fora do banho 112 e devolve a solução salina de alimentação 20. Como resultado deste arranjo, a solução salina é circulada através de banho de 112 e em torno e passado os cartuchos eletrolíticos 14. A solução salina pode ser fornecida ao banho 112 por meio de qualquer modo conhecido na arte. À medida que a solução salina passa os cartuchos eletrolíticos 14 são sujeitos a uma reação de eletrólise com os íons carregados negativamente a ser arrastado para o cartucho 14 com o eletrodo de carga positiva 16 e os íons carregados positivamente sendo desenhados no cartucho com o eletrodo carregado negativamente 16.

[057] Cada um dos cartuchos eletrolíticos 14 tem uma entrada de água fresca 26 (isto é, entrada de espaço) que está ligado a um abastecimento de água fresca que é dirigida para o espaço 100 no cartucho 14, entre as membranas 18 e 16. No eletrodo 14 do cartucho, as misturas de água com os íons desenhados para o espaço 100 do cartucho 14 de modo a formar quer uma solução ácida aquosa (no cartucho 14 com o eletrodo de carga positiva 16) ou uma solução alcalina aquosa (no cartucho 14 com o eletrodo carregado negativamente 16). Cada cartucho 14 tem de saída 28 que está ligado a uma linha permitindo que as respectivas soluções químicas aquosas (solução ácida aquosa ou solução aquosa alcalina) para sair de cartuchos 14. O fluxo da solução salina, água fresca e soluções químicas aquosas através do sistema podem ser controlados como é conhecido pelos versados na arte.

[058] Mostrado na Figura 4, uma característica importante do sistema 110 é a capacidade para alimentar o produto de um cartucho de catodo para a entrada de um cartucho eletrolítico com um eletrodo carregado positivamente 16. Na Figura 4, a saída do cartucho 14c catodo é configurado para fornecer o produto produzido por 14c cartucho de catodo para a entrada do cartucho 14 com o eletrodo carregado positivamente 16. A capacidade de fornecer tal produto para o cartucho 14, que tem um eletrodo carregado positivamente para pH 16 permite controle do produto do cartucho 14 ter o eletrodo carregado positivamente 16 independentemente da salinidade (ou a sua falta) sendo a água fresca fornecida ao sistema 110, ou dureza de água fresca a ser fornecida a um amaciador de água, a saída do qual pode ser fornecida ao sistema 110.

[059] Para que o sistema possa ser facilmente dimensionado para uma taxa de produção pretendida de solução aquosa ácida e/ou uma solução alcalina aquosa, cartuchos eletrolíticos 14 podem ter uma construção modular, por exemplo, cada cartucho pode ser configurado de tal modo que vários cartuchos 14 podem anexar um ao outro. Isto permite que o sistema para ser dimensionado para uma taxa de produção desejada por adição ou subtração de cartuchos e/ou células adicionais. Modalidades ilustrativas de sistemas, incluindo tais cartuchos modulares 14 são mostradas na Figura 1 e Figuras 4-8. Por exemplo, os diagramas das Figuras 5-8 incluem um total de cinco cartuchos eletrolíticos 14 (três carregados negativamente e dois carregados positivamente).

[060] Com referência à Figura 5, os cartuchos 14 são recebidos no recipiente 30 que define um banho salino (por exemplo, banho salino 112 da Figura 4). Embora a modalidade da Figura 5 ilustra cinco cartuchos, será entendido que os cartuchos mais ou menos podem ser fornecidos. Por exemplo, um sistema com apenas três cartuchos (por exemplo, figura 4) pode ser fornecido que teve tanto um 2:1 uma solução ácida aquosa a taxa de produção de uma solução aquosa alcalina ou uma mistura ou um 2:1 de base para a taxa de produção de ácido. Na modalidade da Figura 5, o sistema compreende, inter alia, uma quantidade de cartuchos tendo eletrodos negativamente carregados que é maior do que a quantidade de cartuchos tendo eletrodos carregados positivamente. Na modalidade da Figura 5, o sistema é construído e disposto de tal modo que uma saída de um dos cartuchos tendo um eletrodo carregado negativamente (por exemplo, cartucho de catodo 14c) está em comunicação com uma entrada de água fresca 50 (por exemplo, Figura 2) e canal de distribuição de água fresca 62 (por exemplo, as Figuras 6 e 7) de pelo menos um dos cartuchos 14 tem um eletrodo carregado positivamente. Em ainda uma outra modalidade preferida, tal como ilustrado na Figura 5, a água fresca não é fornecida para os espaços 100 de cartuchos 14 possuindo eletrodos carregados positivamente, mas em vez do produto de, pelo menos, um 14c cartucho catodo tendo um material de eletrodo carregado negativamente de entradas de água fresca 50 e canais de distribuição de água fresca 62, e desse modo os espaços 100, dos cartuchos tendo eletrodos carregados positivamente, por exemplo, através de linhas de reciclagem 150. Normalmente, os cartuchos adjacentes 14 têm um eletrodo carregada positivamente 16 e um eletrodo carregado negativamente 16, de modo que durante o funcionamento, os íons carregados positivamente fluem através da membrana 18 de um cartucho 14 em direção ao eletrodo com carga negativa 16 e os íons carregados negativamente fluiriam através da membrana 18 do cartucho adjacente 14 em direção ao eletrodo carregado positivamente 16. Na modalidade da Figura 5, os cartuchos são independentemente submersos em um banho salino.

[061] Continuando a referência à Figura 5, a água fresca entrando é mostrada pela seta 53. A água fresca é dirigida para o espaço 100 de cada cartucho 14 eletrolítico individual possuindo eletrodos com carga negativa, em que a água fresca se mistura com os íons carregados positivamente desenhadas através das membranas 18, para formar uma solução alcalina aquosa. Na modalidade da Figura 5, a solução ácida aquosa saindo é referenciada com a seta 56 e a solução alcalina aquosa saindo é referenciada com a seta 54, com uma solução alcalina aquosa reciclada é referenciada com a seta 150. Neste caso, cada solução química aquosa flui para cima a partir do fundo dos respectivos cartuchos 14 e saídas nos topos dos cartuchos 14. O fluxo da solução aquosa através do espaço 100 de cartuchos 14 é mostrado esquematicamente com setas na Figura 5, com o caudal de água indicado pelas setas 53, o fluxo de solução alcalina aquosa mostrado com setas 54 e 150, e o fluxo da solução aquosa ácida como indicam as setas 56. Na Figura 5, cartucho centro 14c é um "cartucho catodo", tal como aqui descrito, com a sua saída em comunicação com cada um dos cartuchos 14 possuindo eletrodos carregados positivamente. Em certas modalidades, a eletricidade em corrente contínua fornecida ao cartucho de centro da Figura 5 é fornecida através de uma alimentação elétrica ajustável.

[062] Com referência às Figuras 6 e 7 dos desenhos, um par de vistas explodidas é fornecido que mostram a construção de uma série de cartuchos 14. Neste caso, cada cartucho 14 inclui um eletrodo 16, que é carregado positivamente ou negativamente. Como mostrado na Figura 2, cada um dos eletrodos 16 tem uma vantagem anexa 80, que pode ser ligada a uma alimentação elétrica adequada. Voltando à Figura 6, enquanto que certas modalidades de eletrodo 16 têm uma construção plana e sólida, tal como aqui discutido, certas modalidades de eletrodo 16 utilizam uma estrutura de favo de mel com uma pluralidade de aberturas, e certas outras modalidades de eletrodo 16 utilizam um não-plana, por exemplo, covinhas, configuração. Tais construções podem ter a vantagem de que eles podem introduzir turbulência no fluxo de água fresca adjacente ao eletrodo 16, ou seja, no espaço 100 e em contato com o eletrodo 16. Embora não desejando ser limitado pela teoria, acredita-se que a turbulência pode aumentar a eficiência do sistema. Além disso, um fluxo mais elevado e/ou a taxa de água através de cartuchos 14 de fluxo que tem um eletrodo carregado positivamente 16 versus os cartuchos 14 tendo um eletrodo carregado negativamente 16 para facilitar um melhor controle na reação química que cria o higienizador ácido.

[063] A Figura 7 ilustra uma modalidade alternativa que possui dois cartuchos externos 14, cada um tem apenas uma membrana 18 com paredes em branco 81 fornecidas no outro lado de cada cartucho 14 para definir a extremidade da série de cartuchos. Para assegurar um espaçamento adequado é fornecido entre os cartuchos adjacentes 14, assim como para suportar membranas 18, inserções permeáveis 19 e das placas de ligação 38 pode ser proporcionada na superfície exterior de cada uma das membranas 18 (ver, por exemplo, Figura 2). A placa de ligação 38 permite a cada cartucho 14 ser disposto em conjunto com um cartucho construído imediatamente adjacente de modo semelhante 14 para criar uma série de dois ou mais cartuchos. Placa de ligação 38 tem uma configuração semelhante a janela com uma pluralidade de grandes aberturas através das quais a solução salina pode acessar inserções permeáveis 19 e membranas 18. Nestas modalidades, os espaçadores 82 são dispostos sobre uma face exterior de cada outra placa de ligação 38 da série e envolver a face exterior da placa de ligação 38 do cartucho adjacente 14, de modo a criar espaço entre os cartuchos adjacentes 14, permitindo assim solução salina ocupar os espaços entre os cartuchos 14.

[064] Para fornecer um controle preciso da formação da solução química aquosa apropriada em cartuchos 14, incluindo o pH desejado, o fluxo de água através dos espaços 100 entre as membranas 18 e eletrodo 16 pode ser regulado com um sistema de controle apropriado, que em certas modalidades inclui reciclagem da solução alcalina aquosa produzida por um cartucho que tem um eletrodo carregado negativamente para o espaço 100 de um cartucho que tem um eletrodo carregado positivamente. Por exemplo, se o sistema de eletrólise está configurado para eletrolisar uma solução salina de cloreto de sódio e água, o sistema de controle pode ser utilizado para regular o fluxo de água e de corrente elétrica de modo a controlar a formação de uma solução ácida aquosa e a solução alcalina aquosa para a desejada taxa de produção e com o pH desejado. O mesmo ou um diferente sistema de controle pode ser usado para controlar o fornecimento de solução salina no banho, incluindo o fornecimento de reposição do fornecimento de solução salina no banho durante o funcionamento. O sistema de controle pode incluir bombas para a água e solução salina, válvulas e controles eletrônicos apropriados.

[065] Em uma modalidade preferida, o sistema de eletrólise 110 é composto por dois cartuchos eletrolíticos com eletrodos carregados positivamente e três cartuchos eletrolíticos com eletrodos carregados negativamente, em uma disposição alternativa (isto é, dispostas negativo-positivo- negativo-positivo-negativo). Nesta modalidade preferida, o cartucho é um cartucho de centro de catodo tal como aqui descrito. O cartucho de catodo é capaz de funcionamento para produzir uma solução alcalina aquosa com um pH de cerca de 11,5 a cerca de 12,5, e a saída está em comunicação com cada uma da entrada de água fresca e canal de distribuição de água fresca de cada um dos cartuchos tendo eletrodos carregados positivamente.

[066] Com referência à Figura 8, em modalidades preferidas, o cartucho 14, ou de uma série dos mesmos, é montado utilizando prendedores do tipo parafuso, por exemplo, porcas 202 e parafusos 204. Em certas modalidades, porcas 202 e os parafusos 204 são apertados com um binário de cerca de 0,3 N * m a cerca de 0,5 N * m (ou seja, cerca de 3 lb * em até cerca de 4 * em lb).

[067] Um método de produção de água ácida eletrolisada e água eletrolisada alcalina a partir de uma solução salina que compreende cátions e ânions é fornecido. O método compreende a imersão de um primeiro cartucho eletrolítico, um segundo cartucho eletrolítico, e um cartucho de catodo na solução salina. O primeiro cartucho eletrolítico compreende um primeiro eletrodo ligado a uma alimentação elétrica que carrega positivamente o primeiro eletrodo. O primeiro cartucho eletrolítico compreende ainda uma membrana seletiva aniônica que é suportado em relação ao primeiro eletrodo de modo a definir um primeiro espaço adjacente a pelo menos uma porção do primeiro eletrodo. O primeiro espaço é vedado a partir da solução de solução salina de modo que a única via para os ânions da solução salina para introduzir o primeiro espaço é através da membrana seletiva aniônica. O segundo cartucho eletrolítico compreende um segundo eletrodo ligado a uma alimentação elétrica que carrega negativamente o segundo eletrodo. O segundo cartucho eletrolítico compreende ainda uma membrana seletiva para cátions que é suportado em relação ao segundo eletrodo, de modo a definir um segundo espaço adjacente a pelo menos uma porção do segundo eletrodo. O segundo espaço é vedado a partir da solução de solução salina de modo que a única via para os cátions da solução salina para introduzir o segundo espaço é através da membrana seletiva para cátions. O cartucho de catodo, o qual também é um cartucho eletrolítico, compreende um terceiro eletrodo ligado a uma alimentação elétrica que carrega negativamente o terceiro eletrodo. O cartucho de catodo compreende ainda uma membrana seletiva para cátions que é suportado em relação ao terceiro eletrodo, de modo a definir um terceiro espaço adjacente a pelo menos uma porção do terceiro eletrodo. O terceiro espaço é vedado a partir da solução salina de modo que a única via para os cátions da solução salina para entrar no terceiro espaço é através da membrana seletiva para cátions. A água doce é feita fluir através do primeiro, segundo, e terceiro espaços, enquanto os primeiros eletrodos, segundo, e terceiro estão carregados, criando assim um primeiro produto, um segundo produto, e um terceiro produto que flui a partir de cada respectivo espaço. Pelo menos uma porção do terceiro produto escoa-se através do primeiro espaço de tempo, pelo menos o primeiro e segundo eletrodos estão carregados, ajustando desta forma o pH do primeiro produto.

[068] Ainda um outro método é fornecido. O método compreende a produção de solução alcalina aquosa por meio de um cartucho eletrolítico submerso em uma solução salina e tendo um eletrodo carregado negativamente. Pelo menos uma porção da solução alcalina aquosa produzida pelo cartucho eletrolítico com o eletrodo carregado negativamente é alimentada a um cartucho eletrolítico submerso na solução salina e tendo um eletrodo carregado positivamente. Solução de ácido hipocloroso aquoso possuindo um pH de cerca de 4 a cerca de 6 é produzida através do cartucho eletrolítico submerso na solução salina e tendo o eletrodo carregado positivamente.

[069] Em certas modalidades, os métodos da invenção compreendem a utilização de um ou mais dos cartuchos ou sistemas aqui descritos. Por exemplo, em certas modalidades, o método compreende, inter alia, a utilização de cartuchos que empregam um único íon membrana seletiva por cartucho (cátion ou ânion, mas não ambos), ou de íons múltiplos de membranas seletivas por cartucho (cátion ou ânion, mas não ambos), ou combinações dos mesmos.

[070] Em certas modalidades, pelo menos uma porção de um terceiro produto (ou seja, solução alcalina, aquosa) é feito fluir através de cada um primeiro espaço 100 (isto é, o espaço 100 adjacente de um eletrodo carregado positivamente 16 do cartucho 14), ajustando assim o pH de cada primeiro produto (isto é, uma solução aquosa de ácido). Em certas modalidades, o terceiro produto tem um pH de cerca de 11,5 a cerca de 12,5, o qual, em uma modalidade preferida, o hidróxido de metal alcalino é hidróxido de sódio.

[071] Em certas modalidades, o método compreende uma pluralidade de primeiros cartuchos eletrolíticos imersos na solução salina, uma pluralidade de segundos cartuchos eletrolíticos imersos na solução salina, ou tanto uma pluralidade de primeiro e segundo cartuchos eletrolíticos imersos na solução salina.

[072] Em certas modalidades, a solução salina compreende água e um sal de halogeneto alcalino. Em uma modalidade preferida, a solução salina compreende água e cloreto de sódio. Em uma modalidade preferida, a solução salina é saturada com cloreto de sódio, ou seja, aproximadamente 26% de cloreto de sódio, em peso, em água à temperatura ambiente.

[073] Em certas modalidades, os segundo e terceiro produtos são água eletrolisada alcalino, que em determinadas modalidades preferidas é a solução aquosa de hidróxido de sódio. Em certas modalidades, o primeiro produto é água eletrolisada ácida, o que em certas modalidades preferidas é a solução aquosa de ácido hipocloroso. Em certas modalidades preferidas, a água eletrolisada ácida (por exemplo, solução aquosa de ácido hipocloroso) tem um pH de cerca de 4 a cerca de 6. Em certas modalidades onde o primeiro produto é o ácido hipocloroso aquoso, a solução de ácido hipocloroso aquosa tem uma concentração de ácido hipocloroso a partir de cerca de 100 ppm a cerca de 300 ppm em peso.

[074] Em certas modalidades, o primeiro e segundo espaços estão dispostas de modo a ter um segundo espaço (isto é, o espaço 100 ao lado de um eletrodo carregado negativamente 16 do cartucho 14) para o primeiro espaço (isto é, o espaço 100 adjacente a um eletrodo carregado positivamente 16 do cartucho proporção 14) proporção volumétrica de cerca de 2:1 a cerca de 10:1.

[075] Em certas modalidades, o primeiro produto é água eletrolisada ácida tendo uma concentração de ácido de cerca de 100 ppm a cerca de 300 ppm e é produzido a uma velocidade de cerca de 10 mL/min por watt de energia elétrica de CC a cerca de 40 ml/min por watt de energia elétrica de CC.

EXEMPLO

[076] Os experimentos foram realizados utilizando um sistema de quatro cartuchos da construção "velha" ("o sistema antigo") em comparação com um sistema de cinco cartuchos dos cartuchos da invenção, tal como ilustrado na Figura 5, que constitui uma modalidade preferida da invenção ("o novo sistema"). Cada sistema utilizando um banho salino saturado compreende água e cloreto de sódio, e os experimentos foram realizados à temperatura ambiente.

[077] O sistema antigo compreendeu quatro cartuchos que foram montados "secos" sem gaxetas e não incluem as inserções permeáveis, tal como aqui descrito. Os cartuchos do sistema antigo foram dispostos de modo a ter eletrodo de carga alternada e placas laterais abertas incluídas, isto é, não há elementos transversais em cada um dos lados externos dos cartuchos finais. Água tendo dureza de grão 20 foi colocada em um amaciador, e a saída do amaciador foi de entrada para o espaço adjacente ao eletrodo de cada cartucho. A água desmineralizada foi introduzida nos cartuchos tendo eletrodos carregados positivamente a uma taxa global de aproximadamente 1,5 L/min, e para os cartuchos tendo eletrodos carregados negativamente a uma taxa global de aproximadamente 0,9 L/min. Água eletrolisada ácida com um pH de aproximadamente 2,3 e uma concentração de ácido hipocloroso de cerca de 85 ppm foi produzido por os cartuchos tendo eletrodos carregados positivamente às taxas de fluxo de dados, com 7,5 amperes de corrente que flui através do sistema. A fim de atingir os 7,5 amperes de corrente, 26,5 volts de corrente contínua foi fornecida aos eletrodos, ou seja, 199 Watts de energia CC.

[078] Em contraste, o novo sistema compreendia cinco cartuchos que foram montados "úmidos", incluindo gaxetas de silicone, inserções permeáveis, e placas de ligação, tal como aqui descritos. Os cartuchos do novo sistema foram dispostos de modo a ter eletrodo de carga alternada, com o cartucho de centro tendo um eletrodo carregado negativamente. O produto do cartucho de centro forneu todo o líquido de entrada para os cartuchos adjacentes, tendo eletrodos carregados positivamente (por exemplo, a configuração ilustrada na Figura 5).

[079] O novo sistema foi testado usando água tendo cada de dureza de grão 20 e dureza de grão de entrada 5 em um amaciador de água, a qual foi, em seguida, inserida no espaço adjacente ao eletrodo dos cartuchos tendo os eletrodos carregados negativamente. A água desmineralizada foi inserida para os dois cartuchos exteriores tendo eletrodos carregados negativamente a uma taxa global de aproximadamente 0,9 L/min, e para dentro do cartucho de centro a uma velocidade de aproximadamente 1,5 L/min, a saída do qual foi alimentado aos dois cartuchos tendo eletrodos carregados positivamente. Para a experiência de dureza 20 grãos, água eletrolisada ácida com um pH de aproximadamente 6,5 e uma concentração de ácido hipocloroso de cerca de 145 ppm foi produzido por os cartuchos tendo eletrodos carregados positivamente às taxas de fluxo de dados, com 7,5 amperes de corrente que flui através do sistema. A fim de atingir os 7,5 amperes de corrente, a corrente direta de apenas 11 Volts foi fornecida aos eletrodos, ou seja, 66 Watts de energia CC. Para o experimento dureza de grão 5, água eletrolisada ácida com um pH de cerca de 5 e uma concentração de ácido hipocloroso de cerca de 135 ppm foram produzidos pelos cartuchos tendo eletrodos carregados positivamente às taxas de fluxo de dados, com 7,5 amperes de corrente que flui através do sistema. Para o novo sistema, tendo em conta a energia elétrica inferior necessária para gerar concentrações mais elevadas de água eletrolisada ácida à mesma taxa de fluxo (isto é, aumento da taxa de produção), os cartuchos da invenção, os sistemas e métodos fornecem uma melhoria substancial (por exemplo, um valor aproximado de 600%) sobre os cartuchos de idade, sistemas e métodos, como demonstrado pelo exemplo aqui proporcionado. É de notar, embora a água que foi inicialmente razoavelmente duro e depois amolecida por um purificador de água fornece uma fonte preferida de água para os cartuchos (isto é, para os espaços adjacentes aos eletrodos dos cartuchos), a melhoria substancial foi conseguida independentemente da quantidade de dureza inicialmente presente na água da fonte.

[080] Todas as referências, incluindo as publicações, pedidos de patentes e patentes aqui citadas são aqui incorporadas por referência na mesma extensão como se cada referência fosse individual e especificamente indicada para ser incorporada por referência e foram apresentados na sua totalidade neste documento.

[081] O uso dos termos "um" e "uma" e "o/a" e referências semelhantes no contexto da descrição da invenção (especialmente no contexto das seguintes reivindicações) deve ser entendido para cobrir tanto o singular como o plural, a menos que indicado de outra forma aqui ou claramente contradito pelo contexto. Os termos "compreendendo", "tendo", "incluindo" e "contendo" são para serem interpretados como termos abertos (isto é, significando "incluindo, mas não limitado a,"), a menos que indicado de outra maneira. Recitação de faixas de valores aqui destinam-se meramente a servir como um método abreviado de referir individualmente a cada valor separado que cai dentro do intervalo, a menos que aqui indicado de outra forma, e cada valor separado incorporado na especificação como se fosse aqui individualmente recitado. Todos os modos aqui descritos podem ser realizados em qualquer ordem adequada, a menos que aqui indicado de outro modo ou de outro modo claramente contrariado pelo contexto. O uso de qualquer e todos os exemplos, ou linguagem exemplificativa (por exemplo, "tal como") aqui proporcionados, pretende apenas para clarear e melhorar a invenção e não constitui uma limitação do âmbito da invenção a menos que de outro modo reivindicado. Nenhuma linguagem na especificação deve ser entendida como indicando qualquer elemento não reivindicado como essencial para a prática da invenção.

[082] Modalidades preferidas da presente invenção estão aqui descritas, incluindo o melhor modo conhecido pelos inventores para realizar a invenção. Variações dessas modalidades preferidas podem tornar-se evidentes para os versados na arte após a leitura da descrição anterior. Os inventores esperam artesãos versados para empregar tais variações, como apropriado, e os inventores pretendem que a invenção seja praticada de outro modo do que o aqui especificamente descrito. Consequentemente, esta invenção inclui todas as modificações e equivalentes do assunto exposto nas reivindicações anexas como permitido por lei aplicável. Além disso, qualquer combinação dos elementos descritos acima em todas as variações possíveis do mesmo está abrangida pelo invento a menos que aqui indicado de outro modo ou de outro modo claramente contrariado pelo contexto.

Claims

1. Módulo eletrolítico discreto de cartucho (14) para montagem no sistema eletrolítico, cujo cartucho está em uma solução salina (112) durante a operação do sistema eletrolítico para produzir água eletrolisada, caracterizado por compreender: um eletrodo (16) conectável a um fornecimento elétrico; uma membrana seletiva de íon (18) disposta em um lado do eletrodo (16) de modo a definir um espaço (100) adjacente a pelo menos uma porção do eletrodo (16); um inserto permeável (19) cobrindo a membrana seletiva de íon (18) em um lado oposto do espaço (100); dito inserto permeável (19) sendo feito de um polímero de espuma de célula aberta que permite a passagem da solução salina (112) através do inserto permeável (19) à membrana seletiva de íon (18); uma placa de ligação (38) disposta no inserto permeável (19) em um lado oposto do lado faceando a membrana seletiva de íon (18), dito espaço (100) estando em comunicação com um fornecimento de água fresca em uma entrada (26) do espaço (100) e em comunicação com uma saída (28) do espaço (100), dito espaço (100) sendo vedado de modo que, quando dito cartucho eletrolítico (14) é submerso em dita solução salina (112), o único caminho para os íons da solução salina (112) para entrar no espaço (100) é através da membrana seletiva de íon (18), e dita placa de ligação (38) sendo formada com aberturas que permitem a passagem de solução salina (112) através da dita placa de ligação (38) e inserto permeável (19) para dita membrana seletiva de íon enquanto suporta inserto permeável (19) e membrana seletiva de íon (18) durante a direção da água fresca a partir da dita entrada (26) no dito espaço (100).

2. Módulo eletrolítico discreto de cartucho (14), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda uma pluralidade de membranas seletivas de íon (18), uma pluralidade de insertos permeáveis (19), e uma pluralidade de placas de ligação (38), arranjadas de modo que, quando submersas em uma solução salina compreendendo íons, o único caminho para os íons da solução salina para entrar no primeiro espaço seja através das membranas seletivas de íon (18).

3. Módulo eletrolítico discreto de cartucho (14), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda uma gaxeta (17) disposta entre o eletrodo e cada membrana seletiva de íon (18).

4. Módulo eletrolítico discreto de cartucho (14), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por cada gaxeta ser construída de um elastômero.

5. Módulo eletrolítico discreto de cartucho (14), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por cada elastômero da dita gaxeta ser silicone.

6. Módulo eletrolítico discreto de cartucho (14), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por cada gaxeta (17) compreender um lado pelo menos parcialmente revestido com um adesivo.

7. Módulo eletrolítico discreto de cartucho (14), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o adesivo ser capaz de aderir uma superfície a um artigo úmido.

8. Módulo eletrolítico discreto de cartucho (14), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o adesivo ser um adesivo acrílico.

9. Módulo eletrolítico discreto de cartucho (14), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o polímero de espuma de célula aberta compreender poliuretano.

10. Módulo eletrolítico discreto de cartucho (14), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o polímero de espuma de célula aberta ser revestido com uma substância de revestimento.

11. Módulo eletrolítico discreto de cartucho (14), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por a substância de revestimento ser cloreto de polivinila.

12. Módulo eletrolítico discreto de cartucho (14), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o eletrodo ser construído de uma liga metálica revestida com uma substância compreendendo óxidos de pelo menos um de tântalo, rutênio e irídio.

13. Módulo eletrolítico discreto de cartucho (14), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o espaço ser capaz de conter água fresca em uma pressão de pelo menos 2 psi (13,7 kPa) por pelo menos 10 minutos sem vazamento.

14. Módulo eletrolítico discreto de cartucho (14), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a membrana seletiva de íon ser uma membrana seletiva de ânion.

15. Módulo eletrolítico discreto de cartucho (14), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a membrana seletiva de íon ser uma membrana seletiva de cátion.

16. Sistema de eletrolisação (110) para eletrolisar uma solução salina de água e íons de um sal alcalino para produzir água eletrolisada ácida e água eletrolisada alcalina utilizando pelo menos dois módulos eletrolíticos discretos de cartucho conforme definidos na reivindicação 1, o sistema caracterizado por compreender: um recipiente compreendendo uma câmara interna para conter a solução salina compreendendo cátions e ânions e definindo um banho salino (112); um primeiro cartucho eletrolítico (14) arranjado na câmara interna do recipiente (30) com o primeiro cartucho eletrolítico (14) imerso no banho salino (112), dito primeiro cartucho eletrolítico (14) compreendendo um primeiro eletrodo (16) que é conectado a um fornecimento elétrico que carrega positivamente o primeiro eletrodo (16), e uma membrana seletiva de ânion (18) disposta em um lado do primeiro eletrodo (16) de modo a definir um primeiro espaço (100) adjacente a pelo menos uma porção do primeiro eletrodo (16) e em que ânions da solução salina podem entrar através da membrana seletiva de ânion (18), dito primeiro espaço (100) estando em comunicação com um fornecimento de água fresca em uma entrada (26) do primeiro espaço (100) e em comunicação com uma saída (28); dito primeiro espaço (100) vedado do banho salino (112) de modo que o único caminho para os ânions da solução salina para entrar no primeiro espaço (100) é através da membrana seletiva de ânion (18); um segundo cartucho eletrolítico (14) arranjado na câmara interna do recipiente (30) com o segundo cartucho eletrolítico (14) imerso no banho salino (112), o segundo cartucho eletrolítico (14) compreendendo um segundo eletrodo (16) que é conectado a um fornecimento elétrico que carrega negativamente o segundo eletrodo (16), e uma membrana seletiva de cátion (18) disposta em um lado do segundo eletrodo (16) de modo a definir um segundo espaço (100) adjacente a pelo menos uma porção do segundo eletrodo (16) e em que cátions da solução salina podem entrar através da membrana seletiva de cátion (18), um segundo inserto permeável (19) cobrindo a membrana seletiva de cátion (18) em um lado oposto ao segundo espaço (100), dito segundo espaço (100) em comunicação com um fornecimento de água fresca em uma entrada (26) do segundo espaço (100) e em comunicação com uma saída do segundo espaço (100), dito segundo espaço (100) vedado do banho salino de modo que o único caminho para os cátions da solução salina a entrar no segundo espaço (100) é através da membrana seletiva de cátions (18); um primeiro inserto permeável (19) cobrindo a membrana seletiva de ânions (18) em um lado oposto do primeiro espaço (100) feito de polímero de espuma de célula aberta que permite a passagem da solução salina (112) através do primeiro inserto permeável (19) à membrana seletiva de ânion (18); uma primeira placa de ligação (38) disposta no primeiro inserto permeável (19) em um lado oposto do lado faceando a membrana seletiva de ânion (18), dita primeira placa de ligação (38) sendo formada com aberturas que permitem a passagem da solução salina (112) através da primeira placa de ligação (38) e primeiro inserto permeável (19) à dita membrana seletiva de ânions (18) enquanto suportando dito inserto permeável (19) e primeira membrana seletiva de ânions (18) durante a direção de água fresca a partir da dita entrada (26) no dito primeiro espaço (100); um segundo inserto permeável (19) cobrindo a membrana seletiva de cátions (18) em um lado oposto do primeiro espaço (100) feito de polímero de espuma de célula aberta que permite a passagem da solução salina (112) através do segundo inserto permeável (19) à membrana seletiva de cátions (18); e uma segunda placa de ligação (38) separada da primeira placa de ligação disposta no segundo inserto permeável (19) em um lado oposto do lado faceando a membrana seletiva de cátion (18), dita segunda placa de ligação (38) sendo formada com aberturas que permitem a passagem da solução salina (112) através da segunda placa de ligação (38) e segundo inserto permeável (19) à membrana seletiva de cátion (18) enquanto suportando dito segundo inserto permeável (19) e membrana seletiva de cátion (18) durante a direção de água fresca a partir da dita entrada (26) no dito primeiro espaço (100).

17. Sistema de eletrolisação (110), de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por o primeiro cartucho eletrolítico (14) compreender ainda uma pluralidade de membranas seletivas de ânion (18), uma pluralidade de insertos permeáveis (19), e uma pluralidade de placas de ligação (38), arranjadas de modo que apenas um caminho para os ânions da solução salina a entrar no primeiro espaço (100) é através das membranas seletivas de ânion (18).

18. Método para produzir água eletrolisada ácida e água eletrolisada alcalina de uma solução salina compreendendo cátions e ânions, utilizando pelo menos três módulos eletrolíticos discretos de cartucho, conforme definidos na reivindicação 1, o método caracterizado por compreender: imergir um primeiro cartucho eletrolítico (14) na solução salina (112), o primeiro cartucho eletrolítico (14) compreendendo um primeiro eletrodo (16), o primeiro eletrodo (16) conectado a um fornecimento elétrico que carrega positivamente o primeiro eletrodo (16), o primeiro cartucho eletrolítico (14) ainda compreendendo uma membrana seletiva de ânion (18), dita membrana seletiva de ânion (18) sendo suportada em relação ao primeiro eletrodo (14) de modo a definir um primeiro espaço (100) adjacente a pelo menos uma porção do primeiro eletrodo (16), direcionando água fresca através do dito primeiro espaço (100) com o primeiro espaço (100) sendo vedado da solução salina (112) de modo que o único caminho para os ânions da solução salina (112) a entrar no primeiro espaço (100) é através da membrana seletiva de ânion (18); imergir um segundo cartucho eletrolítico (14) na solução salina (112) adjacente a um lado do primeiro cartucho eletrolítico (14), o segundo cartucho eletrolítico (14) compreendendo um segundo eletrodo (16), o segundo eletrodo (16) conectado a um fornecimento elétrico que carrega negativamente o segundo eletrodo (16), o segundo cartucho eletrolítico (14) ainda compreende uma membrana seletiva de cátion (18), a membrana seletiva de cátion (18) sendo suportada em relação ao segundo eletrodo (16) de modo a definir um segundo espaço (100) adjacente a pelo menos uma porção do segundo eletrodo (16), direcionando água fresca através do dito segundo espaço (100) com o segundo espaço (100) sendo vedado da solução salina (112) de modo que o único caminho para os cátions da solução salina (112) para entrar no segundo espaço (100) é através da membrana seletiva de cátion (18); imergir um terceiro cartucho eletrolítico (14c) na solução salina (112) adjacente a um segundo lado do primeiro cartucho eletrolítico (14) oposto ao dito primeiro lado do dito cartucho eletrolítico (14), o terceiro cartucho eletrolítico (14) compreendendo um terceiro eletrodo (16), dito terceiro eletrodo (16) sendo conectado a um fornecimento elétrico que carrega negativamente o terceiro eletrodo (16), dito terceiro cartucho eletrolítico (14) ainda compreende uma segunda membrana seletiva de cátion (18), a membrana seletiva de cátion (18) sendo suportada em relação ao terceiro eletrodo (16) de modo a definir um terceiro espaço (100) adjacente a pelo menos uma porção do terceiro eletrodo (16), direcionando água fresca através do dito terceiro espaço (100) com o terceiro espaço (100) sendo vedado da solução salina (112) de modo que o único caminho para os cátions da solução salina (112) para entrar no terceiro espaço (100) é através da segunda membrana seletiva de cátion (18); escoar água fresca através do primeiro, segundo, e terceiro espaços (100) enquanto o primeiro, segundo e terceiro eletrodos (16) são carregados, assim criando um primeiro produto, um segundo produto, e um terceiro produto escoando de cada espaço (100) respectivo; e controlar a carga do primeiro eletrodo (16) e fornecer água fresca ao primeiro espaço (100) separadamente versus a carga dos segundo e terceiro eletrodos (16) e o fornecimento de água ao segundo e terceiro espaços (100); e escoar pelo menos uma porção do terceiro produto através do primeiro espaço (100) enquanto pelo menos o primeiro e segundo eletrodos (16) são carregados, assim ajustando o pH do primeiro produto.