BRPI0903853A2

BRPI0903853A2 - dispositivo eletrolìtico para geração de soluções aquosas de ácido hipo-halogenoso de ph controlado para aplicações desinfetantes

Info

Publication number: BRPI0903853A2
Application number: BRPI0903853-1A
Authority: BR
Inventors: Daniel A Scherson; Jackson W Wegelin; Wilfred J Hemker
Original assignee: Gojo Ind Inc
Priority date: 2008-10-01
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2010-07-20
Also published as: AU2009217473B2; JP2010082618A; TW201014933A; AU2009217473A1; CA2680971A1; TWI449811B; MY152138A; CN101713080B; EP2172581B1; CN101713080A; MY153740A; JP5764179B2; US20130168260A1; KR20100037552A; HK1141057A1; US20100078331A1; EP2172581A1; JP2014050839A

Abstract

A presente invenção refere-se a um dispositivo eletrolítico para a geração de ácido hipo-halogenoso em soluções aquosas, incluindo pelo menos uma câmara de líquido única para receber uma solução aquosa contendo íons haleto, a câmara de líquido única possuindo uma parede externa e um anodo sólido contido nesta para prover a oxidação dos íons haleto que, por sua vez, provê a formação de ácido hipo-halogenoso em solução aquosa, e um catodo permeável a gás formando uma parte da parede externa da câmara de líquidc única, o catodo provendo a redução de oxigênio para fornecer íons hidroxila em solução dentro da câmara de líquido única para misturar com os produtos gerados no anodo. é igualmente descrita uma modalidade do dispositivo eletrolítico incluindo uma câmara de anólito e uma câmara de católito, separadas por uma membrana ionomérica, em que a câmara de anólito adicionalmente inclui uma saída dotada de um controle de pH, para determinar e regular o pH do efluente de anólito de saída para aproximadamente entre 4 e 9. O produto é apropriado para aplicações desinfetantes, incluindo sanitizantes de mãos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVOELETROLÍTICO PARA GERAÇÃO DE SOLUÇÕES AQUOSAS DE ÁCIDOHIPO-HALOGENOSO DE pH CONTROLADO PARA APLICAÇÕES DESINFETANTES".

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a um método para a formação deácido hipo-halogenoso e, ainda, a pelo menos um dispositivo eletrolítico decâmara de líquido única para geração de soluções aquosas de ácido hipo-halogenoso de pH controlado para aplicações de desinfetantes. Este métodoe dispositivo possuem a vantagem pela qual o pH da solução é regulado eotimizado. Tal método e dispositivo são particularmente úteis para a prepararácido hipocloroso. Especificamente, o efluente resultante que sai do disposi-tivo, o qual poderá ser HCIO em solução aquosa, é apropriado para uso emsanitizantes para as mãos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Outros tentaram produzir ácidos hipo-halogenosos usando umavariedade de métodos. Um método de produção de soluções aquosas debaixo cloreto de ácido hipocloroso (HCIO), por exemplo, inclui a aspersão definas gotículas de hidróxidos de metal alcalino aquosos ou hidróxidos de me-tal alcalino-terroso em um secador de reator com gás cloro para produzir gásde ácido hipocloroso e cloreto de metal sólido. A criação da aspersão de fi-nas gotículas requer altas pressões e, desse modo, uma entrada elevada deenergia. O gás de ácido hipocloroso é, então, condensado juntamente com ovapor de água, demandando equipamentos de refrigeração para atingir astemperaturas de condensação para produzir ácido hipocloroso concentrado.As desvantagens deste processo incluem as dificuldades no manuseio dosal sólido, altas proporções de cloro e ineficiência energética.

Outro processo para fabricação de ácido hipocloroso aquoso,que compartilha as desvantagens acima mencionadas, inclui aspergir umasolução de hidróxido de metal alcalino em uma atmosfera de cloro resultandoem vaporização de HCIO e um sal sólido seco. Com este processo, a soluçãoaquosa de HCIO é produzida pela absorção do HCIO na água, ao contrárioda condensação do HCIO e vapor d'água.

Além disso, outro processo usa um solvente orgânico para ex-trair HCIO de uma solução de salmoura. Este processo sofre de uma neces-sidade de remover posteriormente o HCIO do solvente orgânico para produ-zir uma solução aquosa de HCIO, uma necessidade de remover o solventeresidual da solução de salmoura e de reações indesejáveis de HCIO com osolvente orgânico.

Apesar dos diversos processos conhecidos para a produção deácido hipocloroso, persiste a demanda por um processo rápido, seguro eeficiente para produzir soluções de ácido hipocloroso apropriadas para apli-cações desinfetantes. Consequentemente, métodos que não exigem a ma-nipulação de subprodutos de sal sólido ou a alimentação de gás cloro sãoprocurados, assim como métodos mais eficientes energeticamente são de-sejados que não demandam grandes ciclos de aquecimento/refrigeração oualta pressão na alimentação líquida.

Um método para produzir soluções de ácido hipocloroso apro-priadas para o uso como desinfetante em processamento de alimentos des-creve o controle do balanço hipoclorito / ácido hipocloroso de uma correntepela mistura de ácido líquido com uma corrente portadora pressurizada quefoi clorada pela adição de um agente de cloração. Diminuindo o pH da cor-rente de líquido, a proporção relativa de ácido hipocloroso para hipoclorito dacorrente de líquido é aumentada. Este processo permite a manipulação dascorrentes pressurizadas a fim de produzir concentrações específicas de áci-do hipocloroso proporcionando maior controle sobre o processo de reação;entretanto, este processo necessita da introdução de uma espécie gasosadiferente do ar em temperaturas elevadas preferidas.

Células eletrolíticas já foram utilizadas em invenções anterioresrelacionadas com a produção de líquidos acídicos. Uma dessas menciona-das invenções, fornece uma célula eletrolítica e processo para a produçãode solução de peróxido de hidrogênio e hipo-haletos por eletrolise, pelo quehipo-haleto e peróxido de hidrogênio são produzidos na câmara do anodo ena câmara do catodo, respectivamente. A invenção refere-se especificamen-te a um método de tratamento de água do mar onde ambos os produtos de-sejados, peróxido de hidrogênio e ácido hipocloroso, são reinseridos na á-gua do mar para tratar a água eficientemente. Entretanto, a invenção neces-sita do uso de um dispositivo de dupla câmara e o peróxido de hidrogênionão é apropriado para uma formulação de sanitizantes para mãos diário.

Dispositivos eletroquímicos igualmente foram usados anterior-mente para produzir líquidos esterilizantes de ácido forte. Um destes disposi-tivos para o uso em unidades de tratamento de água utiliza um aparelho pa-ra gerar e distribuir um líquido esterilizante de ácido forte que contém ácidohipocloroso em baixas concentrações e cujo pH é de 3 ou menos. Nesseaparelho, água salgada é conduzida por um canal formado entre uma placade eletrodo positivo e uma placa de eletrodo negativo, dispostas para facearsuperfícies opostas de uma membrana de barreira na qual voltagem CC éaplicada entre os eletrodos para eletrolisar a água salgada. A membrana debarreira impede a mistura dos produtos no eletrodo positivo e dos produtosno eletrodo negativo. O líquido ácido contendo o ácido hipocloroso pode serobtido levando a solução aquosa a fluir através do espaço entre a membranade barreira e o eletrodo positivo para fora da célula eletrolítica.

Em um outro método direcionado para a obtenção de uma solu-ção ácida aquosa de baixo pH, igualmente utilizando um dispositivo de célu-la eletrolítica tipo duas câmaras, água de ácido forte contendo uma quanti-dade reduzida de cloreto para uso em esterilização é produzida por meio deque íons cloreto são oxidados no anodo. Com este aparelho, assim como nainvenção previamente descrita, deseja-se que o produto final tenha um pHmenor do que 3 e, consequentemente, não é apropriado para uma formula-ção de sanitização para mãos diária.

A cloração é conhecida há tempos como um método para matarmicro-organismos indesejáveis. O cloro pode ser fornecido em múltiplas for-mas incluindo gás cloro (CI2), um agente antimicrobiano relativamente baratoe altamente eficaz; entretanto, ele é também um gás altamente tóxico e cor-rosivo. Hipocloritos, tais como NaOCI ou Ca(OCI)2, são uma alternativa mui-to mais segura, mas são consideravelmente mais caros do que o cloro gaso-so. Finalmente, soluções de hipoclorito (isto é, branqueadores) podem i-gualmente ser utilizadas; entretanto, são estas raramente usadas em aplica-ções de grande escala por serem volumosas e perigosas. Não obstante afonte do cloro, o ácido hipocloroso (HCIO) e o íon hipoclorito (OCI") são osprodutos antimicrobianos finais desejados. Em qualquer aplicação para umsanitizante de mãos, entretanto, o ácido hipocloroso é preferido para usoseguro em contato com a pele humana.

Além da segurança, é necessário considerar a atividade bacteri-cida de uma solução aquosa de ácido hipocloroso, particularmente para usoem aplicações desinfetantes. A composição de uma solução aquosa de áci-do hipocloroso varia com o pH da solução, pois a forma de compostos decloro dissolvidos na solução aquosa varia com o pH. Em pH baixo, tipica-mente acima de pH 3, o HCIO é a forma predominante, enquanto que em pHelevado, tipicamente acima de pH 8, predomina o OCI". A forma HCIO é a-proximadamente 80 vezes mais eficaz do que OCI" para matar micro-organismos, porque o HCIO cruza as membranas da célula mais facilmentedo que o íon hipoclorito.

Quando o pH de uma solução aquosa de ácido hipocloroso é de8 ou mais, ou a solução aquosa de ácido hipocloroso é alcalina, os íons deácido hipocloroso (CIO) que possuem atividade bactericida bastante baixaestão presentes principalmente na solução aquosa. Assim, a atividade bac-tericida de uma solução aquosa alcalina de ácido hipocloroso é bastantebaixa.

Quando o pH da solução aquosa de ácido hipocloroso é de 7 oumenos, ou a solução aquosa de ácido hipocloroso é acídica, a quantidade deácido hipocloroso (HCIO) tendo uma atividade bactericida 10 a 100 vezesmaior do que aquela dos íons hipoclorito, é maior do que a quantidade deíons hipoclorito. Assim, a atividade bactericida de uma solução aquosa ací-dica de ácido hipocloroso é elevada.

Quando o pH de uma solução aquosa de ácido hipocloroso estáentre 3 e 5,5, substancialmente 100% do composto de cloro dissolvido nasolução aquosa é ácido hipocloroso. Assim, a atividade bactericida da solu-ção aquosa de ácido hipocloroso torna-se ainda mais elevada.

Quando o pH de uma solução aquosa de ácido hipocloroso é de3 ou menos, uma parte do composto de cloro dissolvido na solução aquosatransforma-se em gás cloro (CI2) possuindo, contudo, uma atividade bacteri-cida mais elevada do que aquela do ácido hipocloroso. Assim, a atividadebactericida da solução aquosa de ácido hipocloroso torna-se ainda mais ele-vada. Entretanto, a pele humana pode ser danificada pela aplicação de líqui-do ácido esterilizante de um pH tão baixo.

Seria desejável controlar o pH da solução clorada para aumen-tar a eficácia antimicrobiana do processo de cloração e igualmente garantirsegurança para usos tais como sanitizante para as mãos. Processos e sis-temas anteriores para ajustar o pH de uma corente de água foram descritos.Estes processos incluem a utilização de dióxido de carbono por injeção emágua por alimentação direta do gás, ou borbulhador; ou em outro métodopara injetar dióxido de carbono na água aspirando o dióxido de carbono parauma corrente de água usando um edutor tipo Venturi. É, entretanto, difícilcontrolar a eficiência do uso do gás dióxido de carbono e estes processossão inerentemente ineficientes.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

No presente dispositivo, uma solução aquosa contendo íonshaleto é introduzida em um dispositivo eletrolítico para geração de soluçõesaquosas de ácido hipo-halogenoso de pH controlado, pelo que pelo menosuma câmara de líquido única pode ser usada na qual reações estão ocor-rendo na interface entre cada um dos eletrodos e a solução de eletrólito paraproduzir um efluente de HCIO em solução aquosa. Como as reações estãoocorrendo na presença de água em excesso, as reações que ocorrem nacâmara de líquido única liberam um efluente que pode ser monitorado quan-to a pH, uma faixa de pH desejada entre aproximadamente 4 e 9. Este mé-todo e dispositivo têm uma vantagem em que o armazenamento de espéciegasosa, tal como gás cloro, não é necessário. O eletrólito fonte é igualmenteeconômico e seguro para manusear, embora o produto final possa ser utili-zado diretamente para fins desinfetantes em um nível controlado de pH, a-propriado para uso como sanitizante para as mãos, sem irritação ou danos.

A presente invenção fornece, mas especificamente, um disposi-tivo eletrolítico para a geração de ácido hipo-halogenoso em soluções aquo-sas, o dispositivo compreendendo: uma câmara de líquido única tendo umaentrada para receber uma solução aquosa contendo íons haleto, a câmarade líquido única tendo uma parede externa e um anodo sólido contido dentroda câmara de líquido única proporcionando a oxidação dos íons haleto parafornecer uma solução aquosa de ácido hipo-halogenoso; e um catodo per-meável a gás formando pelo menos uma porção da parede externa da câ-mara de líquido única, o catodo proporcionando a redução do oxigênio parafornecer íons hidroxila dentro da câmara de líquido única para misturar como ácido hipo-halogenoso produzido no anodo, o catodo tendo uma superfíciehidrofóbica para receber oxigênio de fora da câmara de líquido única e umasuperfície hidrofílica em contato com a solução de eletrólito permitindo a re-dução de dioxigênio.

Além disso, a presente invenção fornece um dispositivo eletrolí-tico para a geração de ácido hipo-halogenoso em soluções aquosas, o dis-positivo compreendendo: uma câmara de anolito dotada de uma entradapara receber uma solução aquosa contendo íons haleto, a câmara de anolitodotada de uma parede externa e de um anodo sólido contido dentro da câ-mara de anolito, proporcionando a oxidação dos íons haleto para fornecerum efluente de anolito de ácido hipo-halogenoso em solução aquosa; umacâmara de católito possuindo uma entrada para receber um eletrólito aquo-so, em que a câmara de católito é definida por pelo menos uma parede ex-terna ou parte desta, compreendendo um catodo permeável a gás, o catododotado de superfície hidrofóbica para receber oxigênio de fora da câmara decatólito e de uma superfície hidrofílica permitindo a redução de dioxigênio; euma membrana ionomérica para dividir a câmara de anolito da câmara decatólito; em que a câmara de anolito adicionalmente inclui uma saída inclu-indo um controle de pH para determinar e regular o pH do efluente de anolitode saída para entre 4 e 9 aproximadamente.

A presente invenção fornece adicionalmente um método para ageração de ácido hipo-halogenoso compreendendo: oxidar íons haleto napresença de água dentro de uma câmara de líquido única para formar umasolução aquosa de ácido hipo-halogenoso; alimentar oxigênio através de umcatodo permeável a gás para reduzir o oxigênio na presença de água paraformar íons hidroxila, em que o catodo permeável a gás forma pelo menosuma parte da parede externa da câmara de líquido única; misturar a soluçãoque contém os íons hidroxila em uma quantidade suficiente para completar ocircuito elétrico dentro do dispositivo e produzir ácido hipo-halogenoso; de-terminar o pH do ácido hipo-halogenoso para assegurar que o pH esteja en-tre aproximadamente 4 e 9; e remover o ácido hipo-halogenoso.

Além disso, a presente invenção fornece adicionalmente ummétodo para a geração de ácido hipo-halogenoso compreendendo: oxidaríons haleto na presença de água dentro de uma câmara de anólito para for-mar um efluente de anólito contendo ácido hipo-halogenoso; alimentar oxi-gênio através de um catodo permeável a gás para reduzir o oxigênio na pre-sença de água para formar um efluente de católito contendo íons hidroxila,em que o catodo permeável a gás forma pelo menos uma parte de uma pa-rede externa de uma câmara de católito; misturar os íons hidroxila em umaquantidade suficiente para completar o circuito elétrico dentro do dispositivopara produzir o ácido hipo-halogenoso; controlar o pH do ácido hipo-halogenoso para assegurar que o pH esteja entre aproximadamente 4 e 9; eremover o ácido hipo-halogenoso.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Como exemplo e para tornar mais clara a descrição, faz-se refe-rência aos desenhos em anexo, em que:

a figura 1A é um diagrama esquemático que ilustra o dispositivoeletrolítico aplicável no processo da invenção; e

a figura 1B é um diagrama esquemático do eletrodo de difusão degás utilizado no dispositivo eletrolítico aplicável no processo da invenção; e

a figura 2 é uma vista em seção transversal do dispositivo quedescreve uma modalidade que inclui uma câmara de líquido única, um com-partimento de gás e um controle de pH; ea figura 3 é uma representação tridimensional de uma modali-dade alternativa da figura 2, por meio da qual o compartimento de gás cir-cunda a câmara de líquido única;

a figura 4 é uma representação tridimensional de outra modali-dade alternativa da figura 2, em que a câmara de líquido única circunda ocompartimento de gás; e

a figura 5 é uma vista em seção transversal de uma modalida-de alternativa da invenção, em que o dispositivo de câmara dupla inclui umacâmara de anólito e uma câmara de católito, em que o catodo permeável agás serve como pelo menos uma parte da parede externa da câmara de ca-tólito; além disso, o dispositivo inclui um recirculador e um controle de pH.MODALIDADE PREFERIDA PARA EXECUTAR A INVENÇÃO

Exemplos do processo da presente invenção para a produçãode ácido hipo-halogenoso em solução aquosa, serão descritos em seguida,mas a invenção não deve ser interpretada como sendo limitada aos mes-mos. Uma modalidade da invenção fornece um dispositivo eletrolítico 1 paraa produção de soluções aquosas de ácido hipo-halogenoso com pH regula-do, em uma câmara de líquido única, conforme ilustrado no diagrama es-quemático da figura 1A. No dispositivo eletrolítico 1 para uso no processo dainvenção, o funcionamento do reator eletrosintético depende da utilização deuma fonte de alimentação de corrente constante CC conectada ao eletrodode difusão de gás 2 para induzir a redução de dioxigênio para água e ao a-nodo 3 para promover a oxidação de íon cloreto para gerar, por exemplo,HCIO. Nesta célula eletrolítica, a eletricidade é consumida para produzir pro-dutos químicos. Na figura 1B, o eletrodo de difusão de gás 2, igualmenteconhecido aqui intercambiavelmente como um catodo permeável a gás, queatua como um coletor de corrente, é dotado de uma superfície hidrofóbica 4que está voltada para o ar ou alguma fonte gasosa de oxigênio, no exteriorpara impedir que líquido percole através da estrutura. O eletrodo de difusãode gás 2 é dotado ainda de uma superfície hidrofílica 5 voltada para o eletró-lito e permite que se forme a superfície eletrocatalítica, onde ocorre a realredução de dioxigênio.Uma forma representativa de um dispositivo eletrolítico para ageração de ácido hipo-halogenoso é mostrada na vista em seção transversalda figura 2 e é denotada pelo numerai 10. O dispositivo eletrolítico 10 incluiuma câmara de líquido única 12 e um compartimento de gás 14. Na inven-ção, uma fonte de íon haleto em solução aquosa, tal como solução de NaCIou água do mar, preferencialmente isentas de material orgânico, dessa for-ma evitando a reação de oxidação de material orgânico na câmara de líquidoúnica, é fornecida à câmara de líquido única 12 da célula eletrolítica pormeio de um recipiente alimentado por gravidade ou por uma bomba 16 atra-vés de uma entrada 18 para receber soluções aquosas que contêm íons ha-letos. O recipiente alimentado por gravidade 16 pode ser confeccionado dequalquer material, tal como plástico ou vidro, o qual seja não reativo com asolução tamponada ou não tamponada a ser alimentada através do reatoreletrossintético. A válvula 40 regula o fluxo através da entrada 18 que ali-menta a câmara de líquido única 12.

A câmara de líquido única 12 possui uma parede externa dacâmara de líquido única 32 e um anodo sólido 20 contido dentro da câmarade líquido única 12 proporcionando a oxidação dos íons haleto para produzirácido hipo-halogenoso em solução aquosa. Alternativamente, o anodo sólido20 pode ser a parede do recipiente, ou uma parte desta, visto não ser ne-cessário que o anodo esteja inteiramente imerso no eletrólito.

O anodo sólido 20 utilizado na invenção pode ser, por exemplo,um anodo dimensionalmente estável (DSA), disponível no comércio de umfornecedor tal como De Nora Tech.

O catodo permeável a gás 22 forma uma parte da parede exter-na da câmara de líquido única 32 e proporciona a redução de oxigênio parafornecer íons hidroxila em solução dentro da câmara de líquido única que semisturará, então, com os produtos do anodo. O catodo tendo uma superfíciehidrofóbica para receber oxigênio de fora da câmara de líquido única 12 euma superfície hidrofílica permitindo a redução de dioxigênio, usado paraesta invenção pode ser, por exemplo, um eletrodo de difusão gasosa (GDE)disponibilizado comercialmente por vários fornecedores, incluindo BASF Fu-el Cell, Inc., contendo carbono de alta área e Pt (platina) de alta área comoos eletrocatalisadores. O uso de um eletrocatalisador é preferido para redu-zir o consumo total de energia do dispositivo eletrolítico pela redução da so-brevoltagem exigida para reduzir o dioxigênio À água. Outros eletrocatalisa-dores, tais como certos metais e óxidos incluindo espécies derivadas da pi-rólise de certos materiais orgânicos, podem igualmente ser usados, devendogeralmente ser usados em forma porosa. Alternativamente, o catalisadorpode ser suportado em uma placa, malha de metal, pó sinterizado ou fibrametálica sinterizada de um material resistente a corrosão, tal como aço ino-xidável, zircônio, prata e carbono. Formando uma folha hidrofóbica sobre olado do catodo oposto à câmara de líquido única, o acesso do gás à superfí-cie reativa pode ser aumentado.

Em uma alternativa, o exterior da câmara de líquido única 12como definido pelo catodo permeável a gás 22 pode ser exposto ao ar at-mosférico. Em outra modalidade, conforme apresentada na figura 2, o dispo-sitivo eletrolítico 10 poderá incluir adicionalmente uma fonte de oxigênio 24para fornecer oxigênio ao catodo permeável a gás 22 através de um compar-timento de gás 14. A fonte de oxigênio 24 pode ser ar, um cilindro de oxigê-nio disponível no comércio, oxigênio produzido pela eletrólise da água emuma célula eletrolítica separadamente instalada ou oxigênio obtido concen-trando ar por meio de um dispositivo PSA (adsorção do impulso de pressão);e esta fonte de oxigênio 24 pode igualmente incluir uma bomba para forçar ooxigênio em direção à superfície hidrofóbica do catodo permeável a gás. Ocompartimento de gás 14 inclui adicionalmente uma entrada 26 para recebero oxigênio através da parede externa do compartimento de gás 30; pelo queo compartimento de gás 14 possui pelo menos uma parede externa do com-partimento de gás 30, a qual encerra a parte da parede externa da câmarade líquido única compreendida pelo catodo permeável a gás 22. Uma saída46 permite que qualquer sobrepressão de oxigênio ou ar deixe o sistema.

Dentro da câmara de líquido única 12, os produtos das reaçõesnas interfaces entre o anodo sólido 20 e o catodo permeável a gás 22, com-binam-se para produzir um efluente de saída, por meio deste igualmentedenominado efluente misturado.

Em um exemplo por meio do qual o ácido hipo-halogenoso pro-duzido é ácido hipocloroso, e os íons haleto são íons cloreto, a oxidação a-nódica ocorre na câmara de líquido única 12 para produzir HCIO através daoxidação do íon cloreto:

Cl" + H20 -» HCIO + 2e + H+

Enquanto na presença de água, o gás cloro CI2 (que se formaprimeiro) instantaneamente transforma-se em HCIO, produzindo resultadosque correspondem à reação acima. O catodo permeável a gás 22 é respon-sável pela redução do dioxigênio para água, de acordo com esta equação:

02 + 2H20 + 4e" -» 40H-

As reações eletroquímicas ocorrem nas ou perto das interfacesentre os eletrodos e a solução eletrolítica, não na corrente aquosa. Os pro-dutos são todos solúveis em água.

A câmara de líquido única 12 inclui adicionalmente uma saída28, através da qual o efluente misturado de saída deixa a câmara de líquidoúnica 12 através da parede externa da câmara de líquido única 32, após issoo efluente de saída passa por um eletrodo detector de pH ou por um medidorde pH, denotado na figura 2 como 34, para determinar o pH do efluente mis-turado de saída; a escala desejável do pH para uso como um sanitizante demãos está entre aproximadamente 4 e 9. Pode ser observado que um dispo-sitivo de retroalimentação de detecção de erro, ou um servo, pode tambémser incluído para auxiliar ainda na regulagem do pH. O medidor de pH paramedir o pH incorpora uma válvula 36, que pode ser uma válvula eletricamen-te atuada a qual, então, direciona a corrente de saída para fora para a utili-zação como produto quando a solução efluente possuir um pH entre aproxi-madamente 4 e 9.

Na modalidade conforme ilustrada na Figura 2 e utilizando umacâmara de líquido única, é possível administrar ou controlar o pH alterando acorrente aplicada ao circuito pela fonte de energia de corrente constante CCou, alternativamente, adicionando conforme a necessidade um agente detamponamento para ajustar o pH da alimentação de haleto da solução deeletrólito.

Outra forma representativa de um dispositivo eletrolítico para ageração de ácido hipo-halogenoso na presente invenção é representada pe-la vista tridimensional da figura 3 e denotada pelo numerai 100. O dispositivoeletrolítico é equipado similarmente como é o dispositivo de câmara de líqui-do única da Figura 2; a Figura 3, entretanto, demonstra a configuração docompartimento de gás 114 como é possível com uma parede externa 130 docompartimento cilíndrico de gás. A câmara de líquido única 112 pode igual-mente ser cilíndrica e está contida dentro do compartimento de gás 114. Acâmara de líquido única 112 da célula eletrolítica 100 possui um anodo sóli-do 120 e uma parede externa da câmara de líquido única 132, que pode i-gualmente servir de parede interior do compartimento de gás 114. A paredeexterna da câmara de líquido única 132 encerra a câmara de líquido única112, deixando uma abertura para o catodo permeável a gás 122 para servircomo uma parte da parede externa da câmara de líquido única 132. Como oanodo sólido 120 não necessita estar inteiramente imerso no eletrólito conti-do dentro da câmara de líquido única 112, o anodo sólido 120 pode alterna-tivamente servir como uma parte da parede, conforme definido pela câmarade líquido única 112, desde que o anodo não esteja posicionado na mesmaposição em que o catodo permeável a gás 122 está localizado.

Como com a modalidade descrita na Figura 2, o dispositivo ele-trolítico da Figura 3 possui um recipiente de alimentação por gravidade ouuma bomba 116 e uma entrada 118 para alimentação de íons haleto em so-lução aquosa para dentro da câmara de líquido única 112. Uma válvula 140adicionalmente regula o fluxo do recipiente de alimentação por gravidade ouda bomba 116 para a câmara de líquido única 112. O efluente misturadodeixa a câmara de líquido única através da parede externa da câmara delíquido única 132, passando através de uma saída 128 que conduz a corren-te de saída por um dispositivo de detecção do pH ou um medidor de pH, de-notado como 134 na figura 3, para a determinação do pH. Além disso, podeser incluído um dispositivo de retroalimentação de detecção de erro, ou ser-vo. Uma válvula 136 dessa forma dirige o fluido para fora do sistema parauso como produto final, caso a faixa desejada do pH entre aproximadamente4 e 9 seja alcançada. O compartimento de gás 114 possui uma parede ex-terna do compartimento de gás 130 a qual pode servir para encerrar o dis-positivo eletrolítico 100. Uma entrada 126 fornece oxigênio de uma fonte deoxigênio 124 para o compartimento de gás 114, para que as reações ocor-ram na, ou próximo da, interface com o catodo permeável a gás 122; umasaída 146 permite a liberação de qualquer sobrepressão de ar ou oxigênio,conforme a necessidade.

É igualmente possível, como com o dispositivo da figura 2, queo dispositivo mostrado na figura 3 alternativamente possa ser exposto ao aratmosférico ao invés de utilizar um compartimento de gás para introduziroxigênio no catodo permeável a gás. Igualmente, como com a célula eletrolí-tica da câmara de líquido única da figura 2, o pH do efluente misturado podeser melhor controlado ou otimizado ajustando a corrente aplicada ao circuitopela fonte de energia de corrente constante CC ou, alternativamente, adicio-nando um agente de tamponamento para ajustar o pH da alimentação dehaleto da solução de eletrólito conforme a necessidade.

A figura 4 é mais uma forma representativa alternativa de umdispositivo eletrolítico, denotado como dispositivo 200, para a geração deácido hipo-halogenoso na presente invenção e é mostrada em vista tridi-mensional. O dispositivo eletrolítico é configurado similarmente ao dispositi-vo da câmara de líquido única da Figura 3; entretanto, a figura 4 demonstrao posicionamento do compartimento de gás 214 como o cilindro interno co-mo é possível usando o catodo permeável a gás 222 como a parede externado compartimento de gás. A câmara de líquido única 212 pode igualmenteser cilíndrica e pode cercar o compartimento de gás 214; desse modo, o a-nodo sólido 220 forma a parede externa da câmara de líquido única, enquan-to o catodo permeável a gás 222 serve como parede interna da câmara delíquido única.

Conforme a modalidade descrita na figura 3, o dispositivo eletro-lítico da figura 4 possui um recipiente de alimentação por gravidade ou umabomba 216 e uma entrada 218 para a alimentação de íons haleto em solu-ção aquosa para o interior da câmara de líquido única 212. Uma válvula 240regula adicionalmente o fluxo do recipiente de alimentação por gravidade ouda bomba 216 para a câmara de líquido única 212. O efluente misturadodeixa a câmara de líquido única através da face inferior da parede externada câmara de líquido única 232, passando por uma saída 246, que conduz acorrente de saída por um dispositivo de detecção de pH ou por um medidorde pH 234, para a determinação do pH. Um dispositivo de retroalimentaçãode detecção de erro, ou um servo, pode igualmente ser incluído. Desse mo-do, uma válvula 236 dirige o fluido para fora do sistema para uso como pro-duto final caso a faixa desejada de pH entre aproximadamente 4 e 9 sejaalcançada. O compartimento de gás 214 possui uma parede externa decompartimento de gás 230 na face superior e inferior, e uma entrada 226que alimenta oxigênio de uma fonte de oxigênio 224 para dentro do compar-timento de gás 214, para que as reações ocorram na, ou perto da, interfacecom o catodo permeável a gás 222; uma saída 228 permite a liberação dequalquer sobrepressão de ar ou oxigênio, caso necessário.

Como com os dispositivos de célula eletrolítica da câmara delíquido única das figuras 2 e 3, o pH do efluente misturado pode ser melhorcontrolado ou otimizado ajustando a corrente aplicada ao circuito pela fontede alimentação de corrente constante CC ou, alternativamente, adicionandoum agente de tamponamento para ajustar o pH da alimentação de haleto dasolução de eletrólito, conforme a necessidade.

A figura 5 descreve adicionalmente outra forma representativade um dispositivo eletrolítico 300 para a geração de ácido hipo-halogenoso;pela qual este dispositivo de dupla câmara possui uma câmara de anólito euma câmara de católito. A célula possui uma parede externa 350, em que ocatodo permeável a gás 322 é posicionado como pelo menos uma parte daparede externa da câmara de católito 314. O dispositivo eletrolítico 300 pos-sui uma câmara de anólito 312, a qual possui uma entrada 318 para receberuma solução aquosa de íons haleto na mesma. Como mostrado nesta moda-lidade, a câmara de anólito 312 possui um anodo sólido320 contido no inte-rior da câmara de anólito, provendo a oxidação dos íons haleto para produzirum efluente de anólito de ácido hipo-halogenoso em solução aquosa. O a-nodo sólido 320 pode ser posicionado dentro da câmara de anólito comomostrado, ou, alternativamente, servir como uma parede impermeável, ouparte desta, da câmara de anólito, pois não é necessário que o anodo estejaimerso completamente no eletrólito. Entretanto, o anodo sólido 320 não podefazer parte da parede da câmara de anólito que separa a câmara de anólito312 da câmara de catolito 214.

Nesta configuração de câmara dupla, o catodo permeável a gás322 pode ser posicionado de modo que a câmara de catolito 314 tenha, pelomenos, uma parede que inclua, pelo menos em parte, o catodo permeável agás 322. O catodo tem uma superfície hidrofóbica para receber oxigênio doexterior da câmara de catolito 314 e uma superfície hidrofílica permitindo aredução de dioxigenio e para manter o efluente de catolito de base aquosadentro da câmara de catolito 314 do dispositivo eletrolítico 300.

Além disso, a célula como representada na figura 5 possui umamembrana ionomérica 344 para dividir as duas câmaras de líquido, isto é, acâmara de anólito 312 e a câmara de catolito 314. A membrana pode seruma membrana neutra ou uma membrana de troca iônica. A membrana io-nomérica 344 pode ser uma membrana de troca iônica feita de polímero sin-tético, tal como de Nafion®, disponibilizado pela Du Pont, ou, alternativa-mente, uma membrana não-ionomérica de porosidade muito fina, disponívelde várias fontes, para impedir a mistura fácil das soluções de anólito e decatolito. A membrana de Nafion, utilizada na presente modalidade, permiteque os cátions de sódio (Na+) transfiram-se da câmara de anólito para a câ-mara de catolito com resistência elétrica mínima, enquanto minimiza a retro-transferência de ânions, tais como o OH", da câmara de catolito. A utilizaçãoda membrana ionomérica 344, que separa a câmara de anólito 312 da câ-mara de catolito 314, torna possível impedir a mistura dos líquidos e igual-mente que o ácido hipo-halogenoso alcance o catodo. Enquanto em opera-ção, a câmara de anólito da invenção deve conter, adicionalmente ao cloretoreagente, HCIO e nenhuma quantidade significativa dos produtos da reduçãodo dioxigenio, isto é, efluente do catolito, que são produzidos na câmara decatólito.

Entradas separadas para a alimentação da câmara de anólito312 e da câmara de católito 314 são mantidas pela entrada 318 e pela en-trada 326, respectivamente. Apesar de haver muitas maneiras de realizar aalimentação da célula, pode ser visto, como descrito na figura 5, que o reci-piente de alimentação por gravidade ou bomba 316, introduzindo na câmarade anólito 312 NaCL aquoso ou solução contendo íon haleto, pode adicio-nalmente incluir uma fonte 324 para fornecer água líquida ou outra soluçãoaquosa para a câmara de católito 314. Desse modo, o fluxo de líquidos ali-mentados ao dispositivo pode ser controlado por uma válvula 352, para re-gular, separadamente, a entrada tanto para a câmara de anólito 312 quantopara a câmara de católito 314.

Na modalidade de câmara dupla da invenção, conforme mostra-do na figura 5, e por meio da qual o ácido hipo-halogenoso produzido é áci-do hipocloroso e os íons haleto são íons cloreto, a oxidação anódica ocorrena câmara de anólito 312 para produzir HCIO através da oxidação do íoncloreto:

Cl" + H20 -» HCIO + 2e + H+Enquanto na presença de água, o gás cloro Cl2 (que se formaprimeiramente) transforma-se instantaneamente em HCIO, rendendo os re-sultados correspondentes à reação acima. Os cátions de sódio (Na+) podempassar da câmara de anólito 312 para a câmara de católito 314 através damembrana 344. O lado hidrofílico do catodo permeável a gás 322, na câma-ra de católito 314, é responsável pela redução do dioxigênio em água, deacordo com esta equação:

02 + 2H20 + 4e -» 40H-

As reações eletroquímicas ocorrem nas ou perto das interfacesentre os eletrodos e a solução do eletrólito, não na corrente aquosa. Os pro-dutos são todos solúveis em água. Neste dispositivo de câmara líquida du-pla, os cátions do sódio podem migrar, através da membrana 344, da câma-ra de anólito 312 para a câmara de católito 314, com resistência elétrica mí-nima. Na câmara de católito 314, os cátions de sódio e os grupos hidroxilapermanecem como tais e dissolvidos em água para gerar o efluente do cató-lito.

Em uma modalidade alternativa cilíndrica não-mostrada, dese-nhada similarmente ao conceito do dispositivo de câmara única mostrado nafigura 3, a câmara de anólito do dispositivo de câmara dupla pode ter umaparede externa, correspondendo à parede 132, como descrito na figura 3,que é formada completamente ou substancialmente pela membrana. Em talconfiguração cilíndrica do dispositivo de câmara dupla, o catodo permeável agás pode atuar como uma parede externa da câmara de católito, ou umaparte desta, a qual corresponderia similarmente à parede 130, como descritona figura 3.

Na modalidade da invenção descrita na figura 5, a câmara deanólito 312 e a câmara de católito 314 incluem adicionalmente as saídas 328e 356, respectivamente, para que os efluentes do anólito e católito prossi-gam completamente, como desejado, para a corrente de saída a um pH con-trolado. O controle do pH pode ser realizado regulando o volume do efluentedo católito introduzido na corrente de saída utilizando-se a válvula 348, oque será discutida mais abaixo. O pH pode ser medido por um dispositivo dedetecção de pH ou por um medidor de pH 334, para a determinação do pH,enquanto a válvula 348 deve ser ajustada para a regulagem do pH do eflu-ente do anólito de saída, entre aproximadamente 4 e 9.

A câmara de católito 314 pode conter solução aquosa não-reagida, por exemplo, água e/ou católito reagido. O dispositivo eletrolíticoinclui, adicionalmente, uma saída 346 para liberar o efluente do católito rea-gido remanescente na câmara de católito 314. Apreciar-se-á que todo eflu-ente católito reagido seja de natureza alcalina. Uma válvula 348 regula ofluxo do efluente do católito através da saída 346, saindo da câmara de cató-lito; após isso, o católito de saída é misturado com o efluente de anólito desaída para formar um efluente misturado de pH mais elevado do que o doefluente de anólito sozinho. O efluente misturado pode ser medido com dis-positivo de detecção de pH ou medidor de pH 334. O controle do pH, quepode igualmente incluir um servo controlado por computador, torna possívelregular o fluxo do líquido de saída que passa através da válvula 336 paraque esteja na escala desejada de pH entre aproximadamente 4 e 9. Na prá-tica, o medidor de pH 334 posicionado na corrente de saída, mede o pH doefluente de saída. Se o efluente de saída é acídico demais, a válvula 348pode ser aberta para possibilitar que o católito flua também, introduzindocom isso, a solução alcalina na corrente de saída. Repetidos ajustes pararegular o fluxo do efluente do católito para combinar com o efluente do anóli-to liberado, podem ser feitos conforme necessidade, até que a solução desaída alcance a escala desejada do pH, entre, aproximadamente, 4 e 9.

Mais adiante, o pH pode ser controlado recirculando o anólito ouo anólito misturado e efluente de católito através de um recirculador 338 devolta à entrada 318, para reintrodução na câmara de anólito 312. Como mos-trado na figura 5, o recirculador 338 possui uma válvula 354 que permite queo fluxo de efluente de anólito de saída, ou anólito misturado e efluente decatólito seja direcionado de volta à câmara de anólito 312, quando o efluentedo anólito ou anólito misturado e efluente de católito possuem um pH que émaior do que 9; ou o fluxo pode ser direcionado de volta à câmara de anólitoquando o efluente de anólito de saída ou anólito misturado e efluente de ca-tólito possuam um pH que é menor do que 4. Em outras palavras, para con-trolar o pH, recircular o efluente contendo católito, ou OH- em solução aquo-sa, de volta à câmara de anólito, aumenta o pH (para 5, para 6, para 7 e atépara 8). Alternativamente, o controle do pH pode ser conseguido recirculan-do o efluente de anólito de saída de volta para o eletrólito dentro da câmarade anólito para diminuir o pH. Desse modo, o alcance do pH desejado dentrodo produto final da solução de ácido hipo-halogenoso pode estar nestas fai-xas: de preferência entre 4-9; mais preferida entre 5-8; mais preferida entre5-6; pKa de HCIO é 7,5. Para controle adicional do pH, o dispositivo eletrolíti-co pode permitir que um agente de tamponamento seja liberado através daválvula de entrada 318 para dentro da câmara de anólito de solução aquosaque contém íons haleto. Igualmente, como com o projeto da câmara de lí-quido única discutido previamente, o controle do pH do dispositivo de câma-ra dupla pode igualmente ser alcançado otimizando a corrente para o circuitocomo aplicada pela fonte de corrente constante CC.

Considerando que figura 5 descreve um dispositivo aberto ao aratmosférico para fornecer ar ao catodo permeável a gás 322, de fora da célulainventiva, pode ser alternativamente possível ter um compartimento de gás pa-ra alimentar ar ou oxigênio ao catodo permeável a gás 322, como descritonas figuras 2 e 3. A fonte de oxigênio pode incluir uma bomba para forçar ooxigênio para a superfície hidrofóbica do catodo permeável a gás 322.

Em todas as modalidades, a célula eletrolítica 10, 100, 200, 300é feita preferivelmente de um material revestido de vidro, carbono ou titânioresistente à corrosão, aço inoxidável ou uma resina de PTFE, do ponto devista da durabilidade e da estabilidade.

Exemplos de processo da invenção para a produção de soluçãode HCIO serão descritos em seguida, mas a invenção não deve ser interpre-tada como limitada a estes.

Exemplo 1

Como mostrado experimentalmente no laboratório do cessioná-rio, uma modalidade de um dispositivo de câmara de líquido única, do tipodescrito na figura 1 da presente invenção, fornece, conforme desejado, solu-ções de HCIO de concentrações na faixa de 80 - 240 ppm de cloro ao pH 5,9- 7,8, conforme apresentado na Tabela 1. O funcionamento do reator ele-trossintético depende do uso de uma fonte de alimentação de corrente cons-tante (CC) conectada ao catodo de GDE (E-Tek ELAT® GDE LT250EW; 10cm x 10 cm), para induzir a redução do dioxigênio em água e a oxidação doíon cloreto no anodo DSA para a geração de HCIO. Antes de conectar e deligar a fonte de alimentação, o reator eletrossintético é preenchido com solu-ção de NaCI tamponada ou não-tamponada do recipiente de alimentação porgravidade e a vazão de fluxo ajustada através da válvula manual a 2 - 12 mlpor minuto. Tanto a concentração de HCIO, assim como o pH da soluçãoefluente, são medidos por instrumentação e métodos convencionais em vá-rios intervalos de tempo durante a operação contínua, em função da vazãode fluxo, corrente aplicada e outros parâmetros relevantes.Tabela 1. Geração de Ácido Hipocloroso em Célula Eletrolítica

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No presente dispositivo, é alcançado um método para a geraçãode ácido hipo-halogenoso compreendendo oxidar íons haleto na presençade água dentro de uma câmara de líquido única para formar um efluente deanólito. No lado do catodo, o oxigênio está sendo alimentado através, ou nocaso de utilizar uma bomba forçado através, de um catodo permeável a gáspara reduzir o oxigênio na presença da água e formar grupos hidroxila. Nes-te dispositivo, o catodo permeável a gás forma pelo menos uma parte deuma parede externa da câmara de líquido única. É alcançada a etapa demisturar os grupos hidroxila em quantidade suficiente para completar o cir-cuito do eletrólito no interior do dispositivo para produzir o ácido hipo-halogenoso. O pH pode ser determinado por um medidor de pH e o ácidohipo-halogenoso pode ser removido do dispositivo eletrolítico. O controle dopH pode ser alcançado ajustando a corrente ao circuito como aplicada pelafonte de corrente constante CC ou adicionando um agente de tamponamen-to à alimentação aquosa de haleto. A escala desejada para uso como saniti-zante de mãos é de pH entre aproximadamente 4 e 9. A etapa de alimenta-ção de oxigênio ao catodo permeável a gás pode incluir o fornecimento deoxigênio de um compartimento de gás, em que a parte da parede externa dacâmara de líquido única, compreendida pelo catodo permeável a gás, estáincluída no compartimento de gás. Alternativamente, a etapa de alimentaçãodo oxigênio ao catodo permeável a gás pode incluir a exposição do exteriorhidrofóbico do catodo permeável a gás ao ar atmosférico.

Um método desta invenção, utilizando um dispositivo eletrolíticode câmara de dois líquidos para a geração de soluções aquosas de ácidohipo-halogenoso com pH controlado, tais como HCIO em solução aquosa, éobtido com êxito. O método inclui, no lado do anodo, oxidação dos íons hale-to na presença da água dentro de uma câmara de anólito para formar umefluente de anólito contendo ácido hipo-halogenoso. No lado do catodo, ooxigênio é alimentado através de um catodo permeável a gás para reduzir ooxigênio na presença de água, formando um efluente de católito contendogrupos hidroxila em que o catodo permeável a gás forma, pelo menos, umaparte de uma parede externa de uma câmara de católito. Os grupos hidroxilasão misturados em quantidade suficiente para completar o circuito do eletró-lito dentro do dispositivo para produzir o ácido hipo-halogenoso. Este dispositivopermite o controle do pH do ácido hipo-halogenoso e assegura que o pH estejaentre 4 e 9, aproximadamente. Determinar o pH do ácido hipo-halogenoso po-de incluir o uso de um medidor de pH. O ácido hipo-halogenoso pode serremovido do dispositivo eletrolítico.

O pH pode adicionalmente ser controlado e regulado no disposi-tivo eletrolítico de câmara de dois líquidos, por exemplo, misturando o anólitode saída e os efluentes de católito em quantidade suficiente para aumentar opH do ácido hipo-halogenoso e assegurar que o pH esteja entre aproxima-damente 4 e 9. O método adicionalmente compreende a etapa de determi-nação do pH após ter misturado o anólito de saída e os efluentes de católito,em que a etapa inclui o uso de um medidor de pH. Este método é vantajosona medida em que o pH do ácido hipo-halogenoso produzido pode ser con-trolado para assegurar que o pH esteja entre, aproximadamente, 4 e 9, antesde remover o ácido hipo-halogenoso para uso como produto final.

Regular o pH do ácido hipo-halogenoso produzido pelo disposi-tivo de câmara de dois líquidos, pode ser realizado adicionalmente recircu-lando o fluxo do ácido hipo-halogenoso de volta para a câmara de anólito, seo pH do ácido hipo-halogenoso estiver acima do pH 9; em que o métodocompreende adicionalmente a etapa de determinar o pH do ácido hipo-halogenoso após ter sido recirculado o fluxo do ácido hipo-halogenoso devolta à câmara de anólito, em que a etapa inclui o uso de um medidor de pH.

Em outra modalidade, apreciar-se-á que o usuário pode igual-mente regular o pH do ácido hipo-halogenoso produzido pela câmara de doislíquidos do dispositivo eletrolítico, se o pH estiver abaixo de 4 alternativa-mente através de (1) recirculação do fluxo do ácido hipo-halogenoso de voltaà câmara de anólito, em que a entrada da alimentação pode igualmente seralterada ou tamponada, ou (2) fechando a válvula 354, mostrada na figura 5,até que o pH aumente suficientemente acima de pH 4.

A etapa de alimentação do oxigênio ao catodo permeável a gáspode incluir o fornecimento do oxigênio de um compartimento de gás, emque a parte da parede externa da câmara de católito, compreendida pelocatodo permeável a gás, está incluída no compartimento de gás. Alternati-vamente, a etapa de alimentação do oxigênio ao catodo permeável a gáspode incluir a exposição do exterior hidrofóbico do catodo permeável a gásao ar atmosférico.

Além disso, o método e o dispositivo desta invenção possuem avantagem de não ser necessário o armazenamento de espécie gasosa, talcomo o gás cloro. Também o eletrólito fonte é econômico e seguro em seumanuseio, enquanto o produto final pode ser usado diretamente para finali-dades desinfetantes, em nível controlado de pH e apropriado para o uso co-mo sanitizante de mãos, sem irritar ou danificara pele humana.

À luz dos antecedentes, deve assim ser evidente que o proces-so da presente invenção, fornecendo um dispositivo e método para produziro ácido hipo-halogenoso em solução aquosa com pH controlado, aprimorasubstancialmente a técnica. Mesmo que, de acordo com os estatutos paten-tários, somente as modalidades preferenciais da presente invenção sejamdescritas em detalhes acima, a presente invenção não deve ser limitada aestas ou desse modo. Particularmente, o escopo da invenção incluirá todasas modificações e variações que se incluam no escopo das reivindicaçõesanexas.

Claims

1. Dispositivo eletrolítico para a geração de ácido hipo-haloge-noso em soluções aquosas, compreendendo o dispositivo:uma câmara de líquido única dotada de uma entrada para rece-ber uma solução aquosa contendo íons haleto na mesma, a câmara de líqui-do única possuindo uma parede externa e um anodo sólido contido dentroda câmara de líquido única, proporcionando a oxidação dos íons haleto parafornecer uma solução aquosa de ácido hipo-halogenoso; eum catodo permeável a gás que forma pelo menos uma parte daparede externa da câmara de líquido única, o catodo proporcionando a redu-ção de oxigênio para fornecer íons hidroxila em solução dentro da câmarade líquido única, para misturar com o ácido hipo-halogenoso produzido noanodo, o catodo dotado de uma superfície hidrofóbica para receber oxigêniode fora da câmara de líquido única e uma superfície hidrofílica em contatocom a solução do eletrólito, permitindo a redução de dioxigênio.

2. Dispositivo eletrolítico de acordo com a reivindicação 1, emque câmara de líquido única adicionalmente inclui uma saída dotada de umdispositivo de controle do pH, para determinar o pH do efluente misturado desaída.

3. Dispositivo eletrolítico de acordo com a reivindicação 1, emque o ácido hipo-halogenoso é ácido hipocloroso e os íons haleto são íonscloreto.

4. Dispositivo eletrolítico de acordo com a reivindicação 1, adi-cionalmente incluindo um compartimento de gás para fornecer oxigênio aocatodo permeável a gás, em que o compartimento de gás é definido por pelomenos uma parede externa que encerra a parte da parede externa da câma-ra de líquido única composta pelo catodo permeável a gás dentro do com-partimento de gás.

5. Dispositivo eletrolítico de acordo com a reivindicação 4, emque o compartimento de gás inclui uma entrada para receber oxigênio nocompartimento de gás.

6. Dispositivo eletrolítico de acordo com a reivindicação 1, emque o anodo sólido é um anodo dimensionalmente estável.

7. Dispositivo eletrolítico de acordo com a reivindicação 1, emque o catodo permeável a gás é um eletrodo de difusão de gás.

8. Dispositivo eletrolítico de acordo com a reivindicação 2, emque o controle de pH para determinar o pH é um medidor e sensor de pH.

9. Dispositivo eletrolítico para a geração de ácido hipo-haloge-noso em soluções aquosas, compreendendo o dispositivo:uma câmara de anólito dotada de uma entrada para receberuma solução aquosa contendo íons haleto na mesma, a câmara de anólitopossuindo uma parede externa e um anodo sólido contidos dentro da câma-ra de anólito proporcionando a oxidação dos íons haleto para fornecer umefluente de anólito de ácido hipo-halogenoso em solução aquosa;uma câmara de católito dotada de uma entrada para receber umeletrólito aquoso, em que a câmara de católito é definida por pelo menosuma parede externa ou parte da mesma compreendendo um catodo perme-ável a gás, o catodo dotado de uma superfície hidrofóbica para receber oxi-gênio de fora da câmara de católito e de uma superfície hidrofílica permitindoa redução de dioxigênio; euma membrana ionomérica para dividir a câmara de anólito dacâmara de católito;em que a câmara de anólito adicionalmente inclui uma saídadotada de um controle de pH para determinar e regular o pH do efluente desaída do anólito para entre aproximadamente 4 e 9.

10. Dispositivo eletrolítico de acordo com a reivindicação 9, emque a câmara de católito inclui na mesma efluente de católito reagido.

11. Dispositivo eletrolítico de acordo com a reivindicação 10, emque a câmara de católito inclui uma saída para liberar qualquer efluente decatólito reagido que permanece na câmara de católito para misturar com oefluente de anólito de saída.

12. Dispositivo eletrolítico de acordo com a reivindicação 11, emque o controle do pH para regular o pH inclui uma válvula e um recirculadorpara recircular o fluxo do anólito misturado de saída e efluentes de católitode volta para a câmara de anólito, quando o anólito misturado e os efluentesde católito tiverem um pH que seja maior do que 9.

13. Dispositivo eletrolítico de acordo com a reivindicação 9, in-cluindo adicionalmente uma válvula de entrada para liberar um agente detamponamento para o interior da câmara de anólito de solução aquosa con-tendo íons haleto.

14. Dispositivo eletrolítico de acordo com a reivindicação 9, emque o pH do anólito misturado e dos efluentes de católito é regulado entre 5e 8 aproximadamente.

15. Método para a geração de ácido hipo-halogenoso que com-preende:oxidar íons haleto na presença de água dentro de uma câmarade líquido única para formar uma solução aquosa de ácido hipo-halogenoso;alimentar oxigênio através de um catodo permeável a gás parareduzir o oxigênio na presença de água para formar íons hidroxila, em que ocatodo permeável a gás forma pelo menos uma parte de uma parede exter-na da câmara de líquido única;misturar a solução que contém íons hidroxila em uma quantida-de suficiente para completar o circuito elétrico dentro do dispositivo e produ-zir o ácido hipo-halogenoso;determinar o pH do ácido hipo-halogenoso para assegurar que opH esteja entre aproximadamente 4 e 9; e remover o ácido hipo-halogenoso.

16. Método de acordo com a reivindicação 15, em que a etapade determinar o pH do ácido hipo-halogenoso inclui o uso de um medidor de pH.

17. Método de acordo com a reivindicação 15, em que a etapade alimentar oxigênio ao catodo permeável a gás inclui o fornecimento dooxigênio de um compartimento de gás, em que a parte da parede externa dacâmara de líquido única compreendida pelo catodo permeável a gás estáincluída no compartimento de gás.

18. Método para a geração de ácido hipo-halogenoso que com-preende:oxidar íons haleto na presença de água dentro de uma câmara deanólito para formar um efluente de anólito contendo ácido hipo-halogenoso;alimentar oxigênio através de um catodo permeável a gás parareduzir o oxigênio na presença de água para formar um efluente de católitocontendo íons hidroxila, em que o catodo permeável a gás forma pelo menosuma parte de uma parede externa de uma câmara de católito;misturar a solução contendo os íons hidroxila em quantidadesuficiente para completar o circuito elétrico dentro do dispositivo para produ-zir o ácido hipo-halogenoso;controlar o pH do ácido hipo-halogenoso para assegurar que opH esteja entre aproximadamente 4 e 9; eremover o ácido hipo-halogenoso.

19. Método de acordo com a reivindicação 18, em que a etapade controlar o pH do ácido hipo-halogenoso inclui adicionalmente as etapasde determinar o pH do ácido hipo-halogenoso e regular o pH do ácido hipo-halogenoso.

20. Método de acordo com a reivindicação 19, em que a etapade determinar o pH do ácido hipo-halogenoso inclui o uso de um medidor ede um sensor de pH.

21. Método de acordo com a reivindicação 19, em que a etapade regular o pH do ácido hipo-halogenoso inclui adicionalmente a mistura doanólito de saída e dos efluentes de católito em uma quantidade suficientepara incrementar o pH do ácido hipo-halogenoso, para assegurar que o pHesteja entre aproximadamente 4 e 9.

22. Método de acordo com a reivindicação 21, compreendendoadicionalmente a etapa de determinar o pH do ácido hipo-halogenoso apósmisturar o anólito de saída e os efluentes de católito, em que a etapa inclui ouso de um medidor de pH.

23. Método de acordo com a reivindicação 21, em que a etapade regular o pH do ácido hipo-halogenoso inclui adicionalmente a recircula-ção do fluxo do ácido hipo-halogenoso de volta à câmara de anólito, se o pHdo ácido hipo-halogenoso estiver abaixo de 4 ou acima de 9.

24. Método de acordo com a reivindicação 23, compreendendoadicionalmente a etapa de determinar o pH do ácido hipo-halogenoso apósrecircular o fluxo de ácido hipo-halogenoso de volta à câmara de anólito, emque a etapa inclui o uso de um medidor e de um sensor de pH.

25. Método de acordo com a reivindicação 18, em que a etapade alimentar oxigênio ao catodo permeável a gás inclui o fornecimento deoxigênio de um compartimento de gás, em que a parte da parede externa dacâmara de católito, compreendida pelo catodo permeável a gás, está incluí-da no compartimento de gás.