CN104250827B - 用于减少水系统中沉积物的方法和稳定组合物 - Google Patents

用于减少水系统中沉积物的方法和稳定组合物 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于减少水系统中沉积物的方法和稳定组合物。可以通过使初始溶液（例如，盐水、次氯酸、和/或次氯酸钠）流经包括由离子渗透膜隔开的第一和第二通道的流通电化学模块，同时将电能施加在分别与第一和第二通道电连通的阳极和阴极之间来生产稳定混合氧化剂溶液。通过升高pH来稳定从第一（阳极）通道获得的初始酸性阳极电解液溶液以产生稳定混合氧化剂溶液。进一步提供了使用混合氧化剂溶液的方法。

Description

用于减少水系统中沉积物的方法和稳定组合物
技术领域
本发明涉及一种用于减少水系统中沉积物的方法和稳定组合物。更具体地，本发明涉及一种用于生产包括多种不同氧化剂的混合氧化剂溶液的方法，以及由该方法获得的混合氧化剂溶液。
背景技术
水通常包括在饮用水分配管和设备的表面上沉积污垢和膜（例如，生物膜）的有机物质、溶解固体、和矿物质。饮用水的质量和流动可以受这种污垢和膜的有害影响。多种清洁消毒剂可以另外地留下膜残余物。使用本文中描述的方法和组合物可以有效地降低、去除、或防止这些沉积物的形成。
全球范围内广泛使用氯和氯类消毒剂（包含次氯酸钠，也被称为液体漂白剂）以降低饮用水中的病原体。由于氯和氯类消毒剂针对水媒病原体提供了“残留”防护水平，即在初始消毒应用之后，保留在水中的低水平的氯降低了处理之后后生的微生物污染的风险，使得它们已经被广泛应用。在初次剂量时，氯与水中的任何有机物质反应，将用于这种反应的氯的量称为水的“需氯量”。一些部分的保留氯与水中的氮反应以形成氯胺（将通过这种反应消耗的氯称为“结合氯”）。也可以有意地将氯胺加入水系统。在满足需氯量和形成结合氯之后，将保留在水中的氯称作“游离氯”，其是可用于消毒（例如，杀死或使水媒病原体不能繁殖）的氯部分。通常在饮用水分配系统中的多个点处监测残余氯以确定可以表明水分配系统中的泄漏或细菌增长的残余下降或消失的点。
有机和无机沉积物的变量基质（称为生物膜、污垢、或结节（tuberculation））积聚在所有饮用水分配管系统的内表面上。对这种沉积物的控制提供了包括改善水质、降低维护成本、以及有效利用消毒剂的优点。负载的有机沉积物是增加需氯量的重要来源并且可以产生三卤代甲烷和卤代乙酸或其他消毒副产物的前体。饮用水系统中的这种负载的有机沉积物已经显示为隐藏和保护致病或其他令人担忧的细菌、病毒、藻类、海藻毒素、真菌、原生动物、和无脊椎动物。许多类型的微生物可以在这些负载的有机沉积物中繁殖，并且这种微生物的有毒副产物可能成为问题。不考虑残余消毒剂的水平，已经证明隐藏在负载的有机沉积物中的微生物周期性地脱落并重新夹带进入流动的水中，从而污染其他体系并将易患病用水户暴露于来自饮用水系统（例如，在被这些用户占用的建筑物中）的生物危害。
许多用户熟悉无机“污垢”，如出现在茶壶中伴随着煮沸的硬水的污垢。这种熟悉的白色沉淀主要是碳酸钙，由于盐的溶解度与温度逆相关：当温度升高时，盐沉淀，使得其沉淀在茶壶的湿润面。然而，在饮用水系统中，结垢过程更加复杂且水不沸腾（应当注意，沸水对水中的有机化合物具有非常破坏性的影响）。由于水中的有机物质易于附着至表面，使得饮用水系统中的沉积物通常不仅限于碳酸钙或其他无机物质。由于吸附是热力学有利的，使得来自本体饮用水的天然有机化合物积聚在表面上。因此，饮用水分配系统中表面上的沉积物包括有机化合物与无机化合物的结合。存在的有机物质给出了基本上不同于无机污垢沉积物的饮用水系统中的表面沉积物特性（例如，如可以在茶壶的湿润面上观察到）。
初步消毒剂如氯气和液体漂白剂具有非常有限的控制饮用水系统中由有机和无机组分组成的沉积物的能力。相反地，由于已经观察到高浓度促进管道中的结垢，使得通常避免水分配系统中高浓度的液体漂白剂。
为了降低水分配系统表面上的积聚沉积物，已经开发了包含混合氧化剂或补充氧化剂（也称作“活化的次氯酸钠”）如污垢控制添加剂的液相组合物。如在美国专利号US8,366,939（其通常指定本申请的相同的受让人，并且在此通过引用合并在本文中）所公开的，可以通过使盐水溶液流经包括中心阳极、围绕中心阳极的隔膜、和围绕隔膜的外部阴极的至少一种流动电极模块生产包含补充氧化剂的液体，其中，至少部分溶液连续流经设置在隔膜和外部阴极之间的外部通道，然后，流经设置在中心阳极和隔膜之间的内部通道，同时将电能施加在阳极和阴极之间以电解所述溶液，以生产期望地具有约5至约7.5范围内的pH的液体（该专利也将产物描述为具有“中性pH”）。可以在低浓度（例如，从1ppb至100ppb）下将生成的组合物提供给水分配系统以促进污垢控制、降低需氯量、以及降低消毒副产物。
美国专利号US8,366,939认为在提供活化的次氯酸钠中大量关注的是贮存期限，指出当脱除氯气时引起分解，从而降低pH并降低含氯量。结果，包含补充氧化剂的液体组合物的一些生产者已经报道了仅2周的贮存期限，然而美国专利号US8,366,939中描述的方法可以产生3个月以上的稍微更长的有效贮存期限。公认混合氧化剂溶液具有比较短的贮存期限，某些制造商生产用于通过电解由水和盐生产的盐水溶液现场（on-site）生产混合氧化剂的系统。
将期望提供适用于具有增强的有效性结合延长的有效贮存期限的水分配系统的污垢控制和水处理组合物（以提供如降低装运重量、降低贮存容量、以及减小尺寸和降低定量加料设备如泵和阀的成本的优点），然而，应当理解，增加含氯物质的浓度易于导致更快的分解速率（以及更快的活性成分浓度的损失），从而抑制同时满足上述标准的能力。
在此，公开了解决与常规组合物和方法相关的局限性的多种组合物和方法。
发明内容
本发明的各种方面涉及生产和使用与现有溶液相比表现出增强的有效性和增强的稳定性的混合氧化剂溶液，生成的混合氧化剂溶液尤其可用于水处理（例如，用于初步消毒或二次消毒）和/或可用于降低水分配或水再循环系统中的沉积物。
在一个方面，本发明涉及用于生产混合氧化剂溶液的方法，该混合氧化剂溶液包括来自包含盐水、次氯酸、和次氯酸钠中的至少一种的初始溶液的多种不同氧化剂，所述方法包括：使至少一种初始溶液流经包括由离子渗透膜隔开的第一通道和第二通道的至少一个流通电化学模块，同时将电能施加在（i）与第一通道电连通的阳极和（ii）与第二通道电连通的阴极之间，其中，至少一种初始溶液的第一溶液或第一部分流经第一通道以形成具有酸性pH的阳极电解液溶液，并且同时至少一种初始溶液的第二溶液或第二部分流经第二通道以形成具有碱性pH的阴极电解液溶液；以及使阳极电解液溶液与氢氧化物溶液接触以获得至少约9.0的pH值（或另一个期望的pH值，如优选至少约10.0、优选至少约11.0、优选至少约12.0、或优选至少约13.0）以产生所述混合氧化剂溶液。在某些实施方式中，可以将混合氧化剂溶液封装在至少一个容器中，并且运送至与水分配系统或水再循环系统有关的处理设备。
在另一个方面，本发明涉及由包括上述生产方法的步骤的方法生产的混合氧化剂溶液。
在另一个方面，本发明涉及用于促进消毒和降低水分配或水再循环系统中沉积物的方法，所述方法包括将有效量的由包括上述生产方法的步骤的方法生产的混合氧化剂溶液（包括多种不同氧化剂）提供给水分配或水再循环系统。在某些实施方式中，相对于在提供混合氧化剂溶液步骤之前存在于水分配或水再循环系统中的水，将混合氧化剂溶液提供给水分配或再循环系统足以将水分配或水再循环系统中的氧化剂浓度增加0.2ppm至0.6ppm。在某些实施方式中，相对于在提供混合氧化剂溶液步骤之前存在于水分配或水再循环系统中的水，将混合氧化剂溶液提供给水分配或再循环系统足以将水分配或水再循环系统中的氧化剂浓度增加1ppb至100ppb。
在另一个方面，为了附加的优点，上述任何方面、和/或如在本文中所描述的各种单独方面和特征可以结合在一起。除非在本文中表明相反，如在本文中所公开的各种特征和要素中的任何一个可以与公开的一个或多个其他特征和要素相结合。
从随后的公开和附加的权利要求中将会更加充分地明白本发明的其他方面、特征和实施方式。
附图说明
图1是示出了包括在制备和/或使用根据本发明的混合氧化剂溶液中的多个步骤的流程图。
图2是包括由离子渗透膜隔开并设置为通过电解盐水溶液生产单独的阳极电解液和阴极电解液液流的流体室的流通电化学模块的简化示意截面视图。
图3是示出了包括流通电化学模块和相关元件的混合氧化剂溶液生产系统的布置的示意图。
图4是示例性流通电化学模块的截面视图。
图5是示出了接收来自图3的混合氧化剂溶液生产系统的输出流的输出子系统的部件的示意图。
图6是示出了设置以接收根据本发明的混合氧化剂溶液的第一水分配系统的部件的示意图。
图7是示出了设置以接收根据本发明的混合氧化剂溶液的第二水分配系统的部件的示意图。
图8是示出了设置以接收根据本发明的混合氧化剂溶液的水再循环系统的部件的示意图。
图9是描绘了使用图3的系统生产的混合氧化剂溶液的总氯（ppm）对时间（天）的折线图。
图10是概括以下五种产品的包括总氯、ph、氧化-还原电位、电导率、钠离子浓度、氯离子浓度、和钠/氯离子比率的特征的表：（1）12.5%的次氯酸盐漂白剂、（2）6%的次氯酸盐漂白剂、（3）混合氧化剂溶液、（4）MioxTM混合氧化剂溶液、和（5）根据本发明的（新型）稳定混合氧化剂溶液。
具体实施方式
在此，描述了用于制备和使用与现有溶液相比表现出增强的有效性和增强的稳定性的新型混合氧化剂溶液的方法，所述新型混合氧化剂溶液尤其可用于水处理和/或降低水分配和/或水再循环系统中的沉积物。与由在流通阴极室电解盐水溶液，随后在流通阳极室电解阴极电解液溶液获得的现有溶液（例如，美国专利号US8,366,939中描述的化学溶液和蓝色地球实验室（Blue Earth Labs,LLC,Las Vegas,Nevada,US）商品化的混合氧化剂溶液）相反，在此描述的各种新型混合氧化剂溶液有利地包含通过使至少一种初始溶液（即，包含盐水、次氯酸、和次氯酸钠中的至少一种）流经没有之前或随后通过阴极室运送的阳极室生产的阳极电解液溶液，其中，将生成的阳极电解液溶液立即用氢氧化物溶液处理以获得具有碱性pH、优选具有至少约9.0、至少约9.5、至少约10.0、至少约10.5、至少约11.0、至少约11.5、至少约12.0、至少约12.5、或至少约13.0的pH值的混合氧化剂溶液以生产所述混合氧化剂溶液。甚至在高浓度混合氧化剂的存在下，也已经发现增大生成的混合氧化剂溶液的pH显著提高了溶液的有效贮存期限。稳定的混合氧化剂溶液可以集中生产、封装、并递送至用户，而没有必要邻近使用时制造所述溶液。
某些实施方式涉及用于生产混合氧化剂溶液的方法，该混合氧化剂溶液包括来自包含盐水、次氯酸、和次氯酸钠中的至少一种的初始溶液的多种不同氧化剂，所述方法包括：使至少一种初始溶液流经包括由离子渗透膜隔开的第一通道和第二通道的至少一个流通电化学模块，同时将电能施加在（i）与第一通道电连通的阳极和（ii）与第二通道电连通的阴极之间，其中，至少一种初始溶液的第一溶液或第一部分流经第一通道以形成具有酸性pH的阳极电解液溶液，并且同时至少一种初始溶液的第二溶液或第二部分流经第二通道以形成具有碱性pH的阴极电解液溶液；以及使阳极电解液溶液与氢氧化物溶液接触以获得至少约9.0的pH值（或另一个期望的pH值如优选至少约10.0、优选至少约11.0、优选至少约12.0、或优选至少约13.0）以产生所述混合氧化剂溶液。
在某些实施方式中，至少一种初始溶液包含盐水。在某些实施方式中，至少一种初始溶液包括次氯酸和次氯酸钠中的至少一种。
在某些实施方式中，优选在通过使阴极电解液溶液与酸接触而部分或完全中和之后，废弃由至少一个流通电化学模块生产的阴极电解液溶液。
在某些实施方式中，至少一个流通电化学模块包括中心设置的阳极、围绕阳极的隔膜、围绕隔膜的阴极、包括设置在阳极和隔膜之间的内部通道的第一通道、以及包括设置在隔膜和阴极之间的外部通道的第二通道。可以使用具有不同几何形状和构造的电化学模块。
在某些实施方式中，可以将混合氧化剂溶液封装在至少一个容器中，并且可以将所述容器运送至与所述水分配系统或水再循环系统有关的处理设备。
在某些实施方式中，选择至少一种初始溶液的特征、至少一种初始溶液的流速、至少一个流通电化学模块的构造材料、至少一个电化学模块的尺寸、至少一个流通电化学模块的数目、至少一个电化学模块的结构、以及所施加的电能的场密度以产生具有期望性能的混合氧化剂溶液。这种性能可以包括以下各项中的一种或多种：500mV至900mV范围内（或600mV至900mV范围内、或600mV至800mV范围内）的氧化-还原电位（ORP）值；至少约1.5的Na+（g/L，根据方法EPA300.0）与Cl-（g/L，根据方法EPA6010）的比率；以及至少约1000ppm、至少约3000ppm、至少约5000ppm、约1,000ppm至约3,500ppm范围内、或约1,000ppm至约6,000ppm范围内的总氯值。在某些实施方式中，ORP、Na+:Cl-、以及总Cl的上述范围中的多个值（例如，一个值用于ORP、另一个值用于Na+:Cl-、和/或另一个值用于总Cl）可以存在于相同的混合氧化剂溶液中。
在某些实施方式中，用于促进消毒和降低水分配或水再循环系统中的沉积物的方法，所述方法包括将有效量的稳定混合氧化剂溶液（即，根据本文中公开的方法生产）提供给水分配或水再循环系统。
在某些实施方式中，可以以足够的量提供稳定的混合氧化剂溶液以提供初步消毒和污垢控制效用。在某些实施方式中，相对于在提供混合氧化剂溶液步骤之前存在于水分配或水再循环系统中的水，将混合氧化剂溶液提供给水分配或再循环系统以足以将水分配或水再循环系统中的氧化剂浓度（即，总氧化剂浓度，其可以通过测得的总氯近似）增加0.2ppm至0.6ppm。这种氧化剂浓度值足以提供初步的消毒效用而不需要存在任何其他初步消毒剂，使得在提供混合氧化剂溶液的步骤之前存在于水分配或水再循环系统中的水可以避免使用初步消毒剂。
在其他实施方式中，可以以足够量提供稳定的混合氧化剂溶液以提供污垢控制效用和次级消毒效用。在某些实施方式中，相对于在提供混合氧化剂溶液步骤之前存在于水分配或水再循环系统中的水，将混合氧化剂溶液提供给水分配或再循环系统足以将水分配或水再循环系统中的氧化剂浓度增加1ppb至100ppb（或1ppb至50ppb）。这种氧化剂浓度值足以提供污垢控制效用和次级消毒效用，但是在提供混合氧化剂溶液的步骤之前存在于这种系统中的水可以可选地包括初步消毒剂。当将稳定的混合氧化剂溶液提供给水分配或水处理系统以产生1ppb至100ppb（或1ppb至50ppb）的混合氧化剂浓度时，生成的混合氧化剂浓度非常低（将低于具有显著抗菌效果的浓度），但是仍然有效地降低需氯量、降低消毒副产物（例如，THM和HAA5）、以及控制沉积物。在这种十亿分之几范围内的水平下，存在于稳定的混合氧化剂溶液中的氧化剂有效氧化某些沉积物组分（例如，有机和无机化合物）以促进它们的去除。
除了上述益处之外，本文中所公开的稳定的混合氧化剂溶液，在一些足以消除离子交换水软化需要的实例中还可用于提供水软化效用。
在此，公开的稳定氧化剂溶液可以加入至多种水分配、水再循环、和/或水处理系统。在某些实施方式中，水分配或水再循环系统可以包括建筑物（包括，但不限于医疗保健设施如医院、食物或饮料加工设施、或工业生产设施）中的水线路。在某些实施方式中，水分配系统可以包括设置以将饮用水提供给多个不同用户的水利用设施的市政或社区饮用水分配系统。在某些实施方式中，水分配系统可以包括用于人类或动物的饮用水分配系统。在某些实施方式中，水分配系统可以包括农业用水分配系统。在某些实施方式中，水分配或水再循环系统可以包括水产养殖系统或水耕食物生产系统。在某些实施方式中，水分配或水再循环系统可以包括冷却水系统如可以包括一个或多个冷却塔或其他热交换器装置。在某些实施方式中，水处理或水再循环系统可以包括废水系统。
在此描述的新型混合氧化剂溶液可以在正常操作同时保持水质的过程中有利地用于降低形成、和/或去除流体管道（例如，管）的污垢和生物膜沉积物和其他湿润面。这种混合氧化剂溶液容易渗透无机沉积物以及有机沉积物/生物膜以分解和去除同时保留这种沉积物和膜的有机‘胶’。如在本文中描述的混合氧化剂溶液可以有利地用于多数水分配和水循环环境，如（但不限于）人类饮用水、动物饮用水、食品加工、农业（包括水耕食物生产）、水产养殖（包括鱼或贝类收获）、工业用水（包括冷却塔）、以及医疗保健（例如，医院和类似设施）。如在本文中描述的，稳定的混合氧化剂溶液的显著好处是能够消除持续的病原体如水分配系统中的军团菌属细菌。
如在图1中示出的，用于生产、运送、和/或使用稳定混合氧化剂溶液的系统100可以包括多个步骤如：初始溶液生产102、初始溶液供应104、电化学处理106、废弃物处理108（例如，如适用于阴极电解液流）、稳定作用110（例如，如适用于阳极电解液流）、输出/储存112、运输114、和使用116。在某些实施方式中，可以除去上述步骤中的一个或多个，可以合并两个或多个步骤，和/或可以加入一个或多个另外的步骤。
初始溶液生产步骤102可以包括生成一种或多种初始溶液或它们的前体。初始溶液供应步骤104可以包括混合和/或稀释初始溶液前体，并将获得的一种或多种初始溶液提供给电化学处理步骤106。废弃物处理步骤108可以包括中和由电化学处理步骤106产生的碱性阴极电解液流。稳定作用步骤110可以包括升高由电化学处理步骤106产生的酸性阳极电解液流的pH。输出/储存步骤112可以包括排出、储存、和/或和封装稳定的混合氧化剂溶液。运输步骤114可以包括将稳定的混合氧化剂溶液运输至使用点。使用步骤116可以包括将稳定的混合氧化剂溶液施加至流体系统（例如，邻近使用时的水分配和/或再循环系统）。
在某些实施方式中，可以在最低限度调节（conditioned）或未调节的环境温度（约75°F.,+/-25°F.）下进行稳定的混合氧化剂溶液的生产。在其他实施方式中，一个或多个步骤（例如，电化学处理106、稳定作用110、输出/储存112、运输114、和/或使用）可以在空调或其他冰冷环境下进行。
据信，在流通电化学模块内部进行两步氧化过程。例如，如果将NaCl（盐水）溶液注入流通电化学模块，认为氯离子进行初始的氧化步骤（例如，以形成次氯酸和/或次氯酸钠），并且认为从初始氧化步骤获得的分子进一步氧化以生成研究中的最终分子。因此，除了或代替盐水，如果初始溶液包括次氯酸和/或次氯酸钠，则可以增加研究中的最终分子的浓度。
至少部分由于氯是强氧化剂且干扰测量的事实，使得用于确定和/或量化包含在根据本文中公开的方法生产的稳定的混合氧化剂溶液中的特定氧化剂的传统方法还没有成功。相对于由如在本文中公开的流通电化学模块生成的两种液流，认为阳极电解液流包括以下各项中的两种或多种：HOCl、ClO2、O3、Cl2、O2、OH0、和/或OH*（如可以在进行稳定步骤时，用氢氧化物（例如，NaOH）补充），并且认为阴极电解液流包括以下各项中的两种或多种：NaOCl、NaOH、H2、和H2O2。
初始溶液生产步骤102包括生成包括盐水、次氯酸、和次氯酸钠中的至少一种的溶液。如果初始溶液包括盐水，这种盐水可以通过将水和任何合适的一种或多种类型的盐混合，使得盐溶解在水中。在一个实施方式中，这种盐可以由99.9%的纯食品高级牌氯化钠（NaCl）组成，或包括99.9%的纯食品高级牌氯化钠（NaCl）。在其他实施方式中，可以替换各种其他类型、品牌、和等级的盐。在某些实施方式中，可以用溴化钠、氯化钾、碘化钾、和氯化钙中的一种或多种替换或补充氯化钠。在某些实施方式中，由于与带单个电荷的钠离子相比，溶解的钙离子带双倍的电荷，使得氯化钙（CaCl2）替换一些或所有氯化钠（NaCl）可以是有利的。
在某些实施方式中，用于制备盐水的水可以包括市政自来水；在其他实施方式中，可以使用高矿化、低矿化、氯化、和/或氯胺水。在某些实施方式中，如用电导计测定的盐水溶液的电导率可以在5-50毫西门子的范围内。在某些实施方式中，在生成之后，盐水溶液可以经过一个或多个过滤步骤（例如，通过使盐水流经滤网、沙滤床、扩散床、和/或其他过滤介质）。关于生成盐水溶液的另外的细节提供在美国专利号US8,366,939中。
在某些实施方式中，初始溶液可以包括次氯酸和次氯酸钠中的至少一种，连同水和/或盐水。本领域技术人员已知用于生产次氯酸和次氯酸钠的多种方法。在某些实施方式中，可以在相同的设备中和/或以将这种组合物进料至电化学处理步骤106的基本连续工艺（即，不需要中间储存和/或运输）制备次氯酸和/或次氯酸钠。在其他实施方式中，可以在不同的设备中和/或以相对于电化学处理步骤106而言的基本间歇工艺生产次氯酸和/或次氯酸钠，借此在将这种组合物进料至电化学处理步骤106之前，次氯酸和/或次氯酸钠可以装运至设备和/或储存在设备中。
初始溶液供应步骤104可以包括混合和/或稀释初始溶液组分。在某些实施方式中，初始溶液生成步骤102可以包括生成用水和/或盐水进行稀释的浓缩前体溶液。在某些实施方式中，可以用水和/或盐水将次氯酸和/或次氯酸钠混合以形成初始溶液。在某些实施方式中，可以通过添加至少一种酸或碱调节初始溶液的pH（例如，升高或降低）。用于加入初始溶液的合适的酸可以包括HCl，并且用于加入初始溶液的合适的碱可以包括NaOH。可以控制响应于一种或多种传感器如pH传感器、电导率传感器、和/或设置以感测含氯量的一个或多个传感器的混合和/或稀释初始溶液的组分。
在某些实施方式中，可以形成初始溶液并将其以基本上连续工艺（例如，具有最小或没有中间储存）进料至流通电化学处理步骤106。在其他实施方式中，可以将一个或多个贮存槽设置在电化学处理步骤106的上游以储存初始溶液。
初始溶液供应步骤104优选地包括如用至少一种泵或其他合适的装置加压初始溶液。在电化学处理步骤106中，氧化和/或还原反应可以包括生产气态副产品（例如，如氢气、氧气、氯气、和/或其他氧化物质的副产品）。在低压条件下，这些气态分子可以作为可以干扰流体流经气流通道和/或接触流通电化学处理装置内部的一个或多个电极的气泡出现，并且因此干扰电子流动和氧化还原反应。在某些实施方式中，将初始溶液加压至超过在流通电化学处理装置和相关下游装置中进行生成的至少一种气体的分压的水平（并且更加优选超过所有气体的分压），从而抑制气泡形成。分压优选超过如在本文中描述的流通电化学处理装置中的氢气、氧气、氯气中的至少一种。还可以调节流通电化学处理装置内部的压力（例如，使用压力调节器或其他压力调节元件）至适当水平以调节装置内部的反应动力学。在初始溶液到达压力调节器之前，旁通管可以可选地用于帮助调节压力。
在某些实施方式中，可以在初始溶液供应步骤104和/或电化学处理步骤106中调节初始溶液的温度以增强反应动力学。例如，可以调节（例如，升高）初始溶液的温度和/或流通电化学处理装置中的温度以增强特定氧化反应的可能性，并且增加研究中的一种或多种期望分子的浓度。
在电化学处理步骤106中，至少一种初始溶液流经包括由离子渗透膜隔开的第一通道和第二通道电化学模块，同时将电能施加在（i）与第一通道电连通的阳极和（ii）与第二通道电连通的阴极之间。在某些实施方式中，流经第一通道和第二通道的初始溶液的组成和浓度可以基本上相同（例如，具有流经第一通道的初始溶液的第一部分，以及流经第一通道的初始溶液的第二部分（其中，在第一通道和第二通道之间流速可以基本相同或可以基本不同））。在其他实施方式中，第一通道和第二通道之间，初始溶液的组成和浓度中的至少一个参数可以不同（例如，第一初始溶液流经第一通道，并且第二初始溶液流经第二通道），其中在第一通道和第二通道之间流速可以基本上相同或可以基本上不同。在某些实施方式中，流经阳极室的初始溶液比流经阴极室的流速较慢以允许阳极室中初始溶液（电解质）的较长的停留时间以及允许增加的氧化反应数。
在某些实施方式中，如在本文中描述的多个流通电化学模块可以流体并联操作。
在某些实施方式中，如在本文中描述的多个流通电化学模块可以流体串联操作，由第一模块产生的阳极电解液溶液用作至少一种下游模块的至少阳极室的初始溶液，以促进氧化反应数的升高。
在又进一步的实施方式中，如在本文中描述的多个流通电化学模块可以流体串-并联操作。例如，两个或多个模块的组可以流体串联设置，并且复联组可以进一步地流体并联设置。
流通电化学模块225的简化示意截面视图显示在图2中。模块包括含有阳极230的第一流通室236、含有阴极234的第二流通室、以及设置在第一室236和第二室238之间的隔膜（例如，离子渗透膜）232。阳极230和阴极234分别与端部215A、215B电连通。在操作中，通过第一室入口221A，将第一初始溶液或第一初始溶液部分提供给第一室236，并且通过第二室入口223A将第二初始溶液或第二初始溶液部分提供给第二室234。通过在阳极230和阴极234之间提供电能以电解第一室236和第二室238的内含物以产生通过第一室出口221B离开第一室236的阳极电解液溶液，并且产生通过第二室出口223B离开第二室238的阴极电解液溶液。
在某些实施方式中，阳极230可以由用包括铱、铷、钌、和锡的材料涂布的钛形成。在一个实施方式中，涂覆材料包括48%-24%的铱含量、40%-54%的锡含量、8%-15%的钌含量、和4%-7%的铷含量。在其他实施方式中，阳极包括铂和铱涂层。根据电导率、耐用性、和成本因素，可以改变阳极的组成。在某些实施方式中，可以使用由西门子（Siements）提供的涂层材料。
在某些实施方式中，隔膜232可以包括陶瓷材料（例如，包含但不限于玻璃结合的陶瓷材料）。在某些实施方式中，隔膜232可以包括氧化铝。在其他实施方式中，隔膜可以包括氧化铝和氧化锆材料的混合物。根据因素如孔隙率、绝缘特性、耐用性、和成本，多种材料也可以用于隔膜232。
在某些实施方式中，阴极234可以包括钛。在其他实施方式中，阴极234可以包括不同的材料。根据电导率、耐用性、和成本因素，可以改变阴极的组成。
可以改变阳极230、阴极234、隔膜232、和室236、室238的几何形状和尺寸以提供期望的性能特征。在某些实施方式中，阳极、隔膜、和阴极元件通常可以设置为平板。在其他实施方式中，阳极、隔膜、和阴极元件可以同中心地设置在通常的圆柱形装置（例如，如由俄国莫斯科VIIIMTInstitute获得的反应单元）中。在某些实施方式中，可以调节流通室的长度（例如，加长）和/或可以调节流体流动速度（例如，降低）以增加初始溶液在室中的停留时间以增加溶液中的离子与电极（阳极或阴极）表面接触的可能性用于一次、两次、或三次或更多次氧化。还可以通过改变几何形状、尺寸、和/或表面特性（例如，结构）调节阳极和阴极表面区域以提高离子氧化一次、两次、或三次或更多次的可能性。
在某些实施方式中，可以调节电源组分和/或电极材料以使得能够增大提供给流通电化学模块的功率。在电化学单元中，氧化事件的数目将与施加的电压有关（以克服给出的分子或原子的电化学势）和通过电池的安培数（更多电子能够流经该单元并进行氧化还原反应）。给出的氧化/还原反应将基于溶解分子/原子与给出的电极表面之间的交互作用的数目和来自电源的电子的可用性（安培数）。
示例性流通电化学模块325示出在图4中。模块325包括中心阳极330。具有环形的隔膜332（例如，陶瓷隔膜）围绕阳极330。在隔膜332以外，并且形成为电化学模块325的外部部分的是外部阴极334。中心阳极330的长度可以大于外部阴极334，并且隔膜332也可以长于外部阴极334。第一（内部）通道336设置在中心阳极330和隔膜332之间。第二（外部）外部通道338设置在隔膜332和外部阴极334之间。
在模块325的末端是内部集电极322A、322B和外部集电极324A、324B，如可以由聚四氟乙烯材料或另外的氟化聚合物材料形成，或可以由具有加入的阻氧化剂材料的聚乙烯形成。上游内部集电极322A从入口321A接收初始溶液并通向将阳极电解液溶液提供给下游内部集电极322B和出口321B的第一（内部）通道336。以相应的方式，上游外部集电极324A接收来自入口323A的初始溶液并通向将阴极电解液溶液提供给下游外部集电极324B和出口323B的第二（外部）通道338。在一个实施方式中，每个端口321A、321B、323A、323B可以具有内螺纹1/8英寸美国国家标准管螺纹装配；在其他实施方式中，可以使用的装配包括但不限于软管倒钩配件的其他尺寸和/或类型。
图3是示出了包括多个流通电化学模块325A-325B（每个都是根据图4中示出的模块325）和相关部件的混合氧化剂溶液生产系统300的布置的示意图。系统300可以运行以进行电化学处理106、废弃物处理108、和如图1中描述的稳定作用110的步骤。至少一种初始溶液源301（其可以包括压力调节物（未显示））通过设置以为初始溶液供应汇管307、309和入口管311、313A提供一种或多种初始溶液的至少一个进料阀302提供初始溶液。设置第一入口管311以将初始溶液提供给流通阳极室336，并且设置第二入口管以将初始溶液提供给流通阴极室338，其中，阳极室和阴极室由隔膜332隔开。设置电源308以通过设置以在与阳极室336电连通的阳极和与阴极室338电连通的阴极之间施加电压的端部315、316提供直流电（DC）以电解存在于流通电化学模块325中的电解初始溶液。由阴极室338产生的阴极电解液溶液流至出口管313B、阴极电解液汇管319、和针形阀360用于随后的中和反应（即，通过降低pH）。由阳极室336产生的阳极电解液溶液流至出口管311B、阳极电解液汇管317、和三通阀340以用于随后的稳定作用（即，通过升高pH）。由每个模块325产生的阴极电解液溶液具有碱性pH（例如，通常为在9至12范围内的pH值），并且由每个模块产生的阳极电解液溶液具有酸性pH（例如，通常为1至4范围内的pH值）。
在一个实施方式中，可以使用10组的4个流通电化学模块325（如在图4中示出的），总共为40个流通电化学模块。每个反应单元325可以接收12伏特和10安培。在每组内，4个模块325中的2个可以并联地电连接，每组中的2个模块与组中的4个中的另外2个模块串联连接。图3仅示出了2个模块325A-325B。在其他实施方式中，使用了包括电学串联或并联运行的所有反应器模块325的不同接线构造。
大量模块325形成使得能够大量生产混合氧化剂溶液的模块存储体。在一个实施方式中，伴随着这种数目的模块325，使得进入模块的初始溶液的压力和总流量可以调节至5-10psi和1-2加仑/分钟。可以增加或减少使用的模块的数目以满足生产需要，可以根据包括数目、尺寸、和模块325构造、至少一种初始溶液的特性、和生成的阳极电解液溶液的期望特性的因素改变提供给模块存储体的初始溶液的压力和/或流量。
电源308可以包括线性未调节单元（例如，由Allen-Bradley生产）、线性稳压电源、或AC/DC/AC/DC开关式电源。还可以使用多个电源308。根据需要，还可以改变从电源308至每个模块325的电能。
继续提及图3，来源于出口管313B、阴极电解液汇管319、和针形阀360的阴极电解液流流经pH计361、三通阀362、和流量传感器364直至到达设置以接收来自酸源366和酸流量控制阀368的酸流的废弃物中和元件365。可以使用各种类型的酸，包括但不限于盐酸。可以将酸提供给响应来自pH计361和流量传感器364的信号的中和元件365（其可以包括混合器，如流通混合器）以中和或至少部分中和阴极电解液（例如，优选至7至9范围内、或更优选在7至8的范围内的pH值）以允许处理中和阴极电解液产物（例如，通过将这种产物直接引至下水道）。
来源于出水管311B、阳极电解液汇管317、和三通阀340的阳极电解液流在流至输出步骤500之前，流过pH计341，随后通过针形阀342、稳定作用（例如，碱加入）元件344、混合器349、另一个pH计351、和流量计354。设置稳定作用元件344以从碱（例如，氢氧化物）源346和碱流控制阀348接收碱流（优选一种或多种氢氧化物，如但不限于氢氧化钠、氢氧化钾等）。可以将碱（例如，氢氧化物）提供给响应来自一个或两个pH计341、351和流量传感器（未显示）的信号的稳定作用元件344以增加来自起始酸性值（例如，在2至约4的pH范围内）的阳极电解液的pH以升高碱性范围内的pH值（优选至少约9.0、至少约9.5、至少约10.0、至少约10.5、至少约11.0、至少约11.5、至少约12.0、至少约12.5、或至少约13.0的pH值）以产生混合氧化剂溶液。pH稳定步骤优选在距离流通电化学模块325很短距离的下游处进行以允许在阳极电解液产生之后立即进行这种稳定作用，从而抑制氯气并最小化阳极电解液溶液中混合氧化剂的分解。优选地，在阳极电解液离开流通电化学模块325之后，在小于约5秒（更优选在小于约3秒之内）之内在阳极电解液溶液上进行pH稳定作用。
图9是描绘了使用图3的系统生产的混合氧化剂溶液的总氯（ppm）对时间（天）的折线图。如在图9中示出的，具有调节至值7.73的pH的初始酸性阳极电解液溶液的含氯量在8天内从超过4500ppm的初始氯值迅速下降至约1300的值。增大阳极电解液溶液的pH导致增强稳定性，如在分别具有9.1、10.04、11.05、和12.09的pH值的pH改性的阳极电解液溶液产生的数据中所示的。在10.04的pH值下，pH改性的阳极电解液溶液的总含氯量在28天之后减小了小于约10%（从约4700ppm的初始值）。在11.05的pH值下，pH改性的阳极电解液溶液的总含氯量在28天后减小了小于约5%以下（从约4900ppm的初始值）。在12.09的pH值下，pH改性的阳极电解液溶液的总含氯量在28天之后仍为约5000ppm的值，基本上未改变。因此，图9示出了改变初始酸性阳极电解液的pH以升高pH（例如，至少约9.0、至少约10.0、至少约11.0、至少约12.0、或另一个中间值或超过12.0的值）有利地改善混合氧化剂溶液中含氯物质的稳定性。
回到图3，系统300的各种元件可以通过控制器390自动操作和控制。可以通过停止生产混合氧化剂溶液并循环经由再循环管道368、369和再循环元件370通过模块的一种或多种溶液，定期清洁流通电化学模块325。在某些实施方式中，清洗可以包括三种循环：（a）预浸循环、（b）酸漂循环、和（c）最终的漂洗循环。可以根据任何合适的时间表如每小时、每几小时一次、每日一次、或任何其他合适的间隔进行清洗。增加清洗循环的频率预期提高生成的混合氧化剂溶液的质量。预浸循环可以持续约80秒，随后的酸漂循环（例如，使用0.1%至5%的盐酸（HCl））可以持续约5分钟，接下来在重新激活电源308用于继续产生稳定的混合氧化剂溶液之前，将初始溶液循环约160秒。清洗循环的周期和持续时间可以取决于因素如模块尺寸、流量、清洗频率、洗涤液浓度、和期望的结果。
图5是示出了设置以从图3的生产系统300接收稳定混合氧化剂溶液的输出子系统500的部件的示意图。在流经pH传感器351和流量传感器354之后，溶液可以流过排气管502以排出工艺过程中产生的任何气体。随后，稳定混合氧化剂溶液350进入保温槽510，其中，其可以用于监测质量（例如，确认期望的pH值为至少约9.0、至少约9.5、至少约10.0、至少约10.5、至少约11.0、至少约11.5、至少约12.0、至少约12.5、或至少约13.0）。还可以进行滴定（例如，使用Hach数字式滴定计法8209（HachCo.,Loveland,CO））以测定总含氯量，以优选产生优选至少约1000ppm、或优选至少约2000ppm、或优选至少约3000ppm、或优选至少约4000ppm、或优选至少约5000ppm的总氯值。在某些实施方式中，稳定混合氧化剂溶液的总氯值可以期望地在约1000ppm至约3500ppm的范围内。
在某些实施方式中，可以将稳定混合氧化剂溶液350用泵抽（使用泵515）至隔离贮槽520，其中，隔离层522有助于保持溶液350的温度一致。溶液的期望温度在50°F-80°F的范围内。混合氧化剂溶液350的分解取决于温度和时间，在高温下（并且尤其是在阳光直射下）分解更快。降低溶液温度可以增加贮存期限。离开流通电化学模块的阳极电解液溶液可以具有约100°F的温度。据信，在稳定化作用之后，立即冷却混合氧化剂溶液允许进一步增加贮存期限。可以可选地冷却贮槽520，如通过使用聚偏二氟乙烯和/或聚四氟乙烯材料构造的氟塑料热交换器。
可以将稳定混合氧化剂溶液从贮槽520用泵抽（使用泵525）进合适的（例如，聚乙烯）容器530如货箱或桶。稳定混合氧化剂溶液是稀释氧化剂且可以随着时间腐蚀。用于封装和处理这些溶液的合适的最佳材料包括氟塑料、PVC、和聚乙烯。
接下来，封装的稳定混合氧化剂溶液350准备运输540至用户/使用点550。用户可以提供（例如，注射）稳定混合氧化剂溶液至合适的邻近使用如（但不限于）水处理、水分配、和/或水再循环系统的管道或容器。用户550能够使用稳定混合氧化剂溶液而不需要现场生产具有维持和品质控制附带困难的混合氧化剂溶液。此外，由于稳定混合氧化剂溶液的延长的贮存期限，使得用户在用户场所对于储存混合氧化剂溶液具有增加的灵活性，减少了与废弃或未使用的“终止”产品处理相关的担忧。
稳定混合氧化剂溶液可以有利地降低、去除、或防止在这种系统中形成沉积物。这种溶液阻止成核，成核是用于来自溶液的矿物质直接在表面上结晶的关键要求。成核是污垢、膜和其他沉积物的开始。现有的矿物污垢不会持久，并且在没有连续成核的情况下新的污垢不会形成。稳定混合氧化剂溶液破坏了水系统中矿物污垢和其他沉积物组分的附着机理，并且致使改善使用产物维持的水质。用稳定混合氧化剂溶液处理的水可以用于不间断地消除整个水分配系统中的污垢和其他沉积物以便于操作，从而防止需要设备停止以进行危险酸处理或管路移除和更换。可以有效地在水系统、设备、地板、壁、和排出管中除去沉积物，借此金属和塑性表面可以在微观以及视觉水平上变得特别干净。通过去除和防止污垢和生物膜在管中的形成，降低了需氯量以便可以维持残余物，从而提高水质。
如之前表明的，存在根据本发明生产的稳定混合氧化剂溶液的许多用途。使用这种溶液的示例性水分配和水再循环系统示出在图6-8中。如先前所述，本文中所描述的稳定混合氧化剂组合物可以用于提供污垢控制应用以及初步消毒或二次消毒应用（根据浓度）。尽管结合图6-8所描述的系统主要涉及使用稳定混合氧化剂组合物作为二次消毒剂/污垢控制添加剂，然而应当理解，本文中公开的稳定混合氧化剂组合物还可以用于使用加入设备的常规消毒剂的初步消毒。
图6是示出了设置以接收根据本发明的混合氧化剂溶液的第一水分配系统600的部件的示意图。可以设置水源610以将水提供给设置以提供水至多个下游使用点651A-651X的至少一个水分配元件650。初步消毒单元620、流量传感器631、次级处理单元640、和至少一个水质传感器633（例如，pH传感器、总氯传感器、和/或其他类型的传感器）可以设置在水源610和分配元件650之间。次级处理单元640设置以接收从紧接通道的贮存器或容器642和泵644流经流量传感器646的稳定混合氧化剂溶液。可以设置控制器690以控制供应稳定混合氧化剂溶液给响应流量传感器631、646和至少一个水质传感器633的次级处理单元640。可以设置初步消毒单元620以将氯气、液体漂白剂（次氯酸盐）、过氧化氢、和/或其他化学制品提供给来源于水源610的水。在一个实施方式中，次级处理单元640设置在与至少一个分配元件650相同的设备681的内部。在另一个实施方式中，初步消毒单元620和次级处理单元设置在单独的设备680的内部。在某些实施方式中，可以省去初步消毒单元620。在其他实施方式中，可以配置初步消毒单元620以提供稳定混合氧化剂组合物，并且可以省去次级处理单元640。
在某些实施方式中，用于初步消毒和次级处理的组合物可以加入单独处理单元的水中。在某些实施方式中，用于初步消毒和次级处理的组合物可以在加入水之前彼此混合。在一个实施方式中，稳定混合氧化剂溶液可以共同注入和/或与至少一种液体漂白剂（次氯酸盐）和过氧化氢混合加入水分配或水再循环系统。
图7是示出了设置以接收根据本发明的混合氧化剂溶液的第二水分配系统700的部件的示意图，其中，稳定混合氧化剂溶液可以共同注入和/或与初步消毒剂混合加入水分配元件750的水上游。可以设置水源710以将水提供给设置以提供水至多个下游使用点751A-751X的至少一种水分配元件750。流量传感器731、单独处理单元730、和至少一个水质传感器733（例如，pH传感器、总氯传感器、和/或其他类型的传感器）可以设置在水源710和分配元件750之间。设置单独处理单元730以接收从紧接通道的第一贮存器或容器722和第一泵724流经第一流量传感器726的初步消毒剂，并且进一步设置以接收从紧接通道的第二贮存器或容器742和第二泵744流经第二流量传感器746的稳定的混合氧化剂溶液。初步消毒剂和稳定混合氧化剂溶液在进入处理单元730之前混合或共同注入处理单元730（其优选包括流通混合器）。可以设置控制器790以控制供应初步消毒剂和稳定混合氧化剂溶液给响应流量传感器731、726、746和至少一个水质传感器733的单独处理单元730。
图8是示出了设置以接收根据本发明的混合氧化剂溶液的水再循环系统800的元件的示意图。可以设置水源811（例如，槽或贮存器）以将水提供给至少一个使用点860。初步消毒单元820、流量传感器831、次级处理单元840、和至少一个水质传感器833（例如，pH传感器、总氯传感器、和/或其他类型的传感器）、以及泵859可以设置在水源811和使用点860之间。在某些实施方式中，可以省去初步消毒单元820，而在其他实施方式中，可以配置初步消毒单元820以提供稳定混合氧化剂组合物，并且可以省去次级处理单元840。设置次级处理单元840以接收从紧接通道的贮存器或容器842和泵844流经流量传感器846的稳定混合氧化剂溶液。可以设置控制器890以控制供应给响应于流量传感器831、846和至少一个水质传感器833的次级处理单元840的稳定混合氧化剂溶液。可以设置再循环管道865以再循环至少部分来自使用点至水源811的水。根据需要，可以设置补充源（make-up source）810以提供补给水给水源811。在某些实施方式中，使用点可以包括水产养殖系统、水耕食物生产系统、游泳池、冷却水系统、或另一个农业或工业用水再循环系统。
图10是概括以下五种产品的包括总氯、ph、氧化-还原电位（ORP）、电导率、钠离子浓度、氯离子浓度、和钠/氯离子比率的特性的表：（1）12.5%的次氯酸盐漂白剂、（2）6%的次氯酸盐漂白剂、（3）混合氧化剂溶液、（4）MioxTM混合氧化剂溶液、以及（5）根据本发明的（新型）稳定混合氧化剂溶液。五种组合物之间的各种差异清晰可见。
相对于申请人的稳定混合氧化剂溶液，次氯酸盐（液体漂白剂）组合物具有极其高的总氯（例如，比申请人的稳定的混合氧化剂溶液高37至90倍）、高pH、高电导率（例如，比申请人的稳定混合氧化剂溶液高7.5倍），但较低的ORP和较低的钠/氯离子比的比率。应当理解，次氯酸盐（漂白剂）不包含显著量的混合氧化剂。申请人已经观察到：与控制申请人的稳定混合氧化剂溶液的沉积物特征的高效能相比，次氯酸盐（液体漂白剂）具有非常有限的控制饮用水系统中由有机和无机组分组成的沉积物的能力。
通过本发明的受让人，混合氧化剂溶液（之前作为污垢控制添加剂出售）已经商品化多年。这种溶液基本上可以根据美国专利号US8,366,939中描述的方法生产。相对于申请人的稳定混合氧化剂溶液，溶液具有显著降低的总氯（相对于申请人的稳定混合氧化剂溶液的1550ppm，为约600ppm）、显著低的电导率、和显著低的pH（即，相对于17.4为7.86），但升高的ORP和升高的钠/氯离子比的比率。由本申请的受让人进行的测试证明：与使用高浓度的溶液相比，申请人的稳定混合氧化剂溶液较低的浓度提供可比性的污垢控制益处，申请人的稳定混合氧化剂溶液进一步表现出显著增加的有效贮存期限（例如，比溶液高约至少2-5倍）。
MioxTM混合氧化剂溶液通常在邻近使用时通过商购自Miox公司（Albuquerque,NewMexico,USA）的现场混合氧化剂生产装置的操作产生。将由Miox混合氧化剂生产装置（被认为使用根据美国专利号US5,316,740和US7,922,890中的至少一个的生产方法）生产的混合氧化剂溶液的两个月之久的冷藏样品分析作为用于对比的基础。相对于申请人的稳定混合氧化剂溶液，MioxTM混合氧化剂溶液具有较高的总氯（相对于申请人的稳定混合氧化剂溶液的1550ppm，为约3780ppm）、较低的pH（相对于约10.46，为约9.12）、较高的ORP、较高的电导率、以及类似的钠/氯离子比率。没有评价进行污垢控制中的MioxTM混合氧化剂溶液的有效性。
本文中已经公开了用于生产和使用相比于在此公开的现有溶液而言表现出增强的有效性和增强的稳定性的混合氧化剂溶液的新系统和方法，所述新系统和方法尤其用于水处理（例如，初步消毒或二次消毒）和/或降低水分配或水再循环系统中的沉积物。
如在本文中公开的实施方式可以提供以下有益技术效果：包括供应初步消毒处理或二次消毒处理和适用于具有增强的有效性（从而降低装运重量、降低贮存容量、和减小尺寸和降低定量加料设备的成本）连同延长的有效贮存期限的水分配系统的污垢控制组合物；降低需氯量和氯消毒副产品；提供增强的污垢控制和除去、以及提供水软化应用，同时避免使用危险药品。
尽管在此已经参照本发明的具体方面、特征以及示例性实施方式描述了本发明，然而将理解本发明的用途不会因此被限定，而是延伸到并且包括基于文中公开的许多其他变型、修改和替换实施方式，如将要通过其本身对本发明领域的普通技术人员启示的。预期了本文中所描述的各种结构的组合和子组合，并且其将对具有本公开的知识的技术人员显而易见。除非在本文中相反指出，否则在本文中所公开的各种特征和要素中的任何一个可以与公开的一个或多个其他特征和元素相结合。因此，在所附权利要求中要求保护的本发明旨在广泛地解释和说明为包括在本发明的范围内的所有这些变型、修改和替换实施方式并包括权利要求的等价物。

Claims (35)

1.一种用于生产混合氧化剂溶液的方法，所述混合氧化剂溶液包括多种不同氧化剂，所述方法包括：
使至少一种初始溶液流经包括由离子渗透隔膜隔开的第一通道和第二通道的至少一个流通电化学模块，同时将电能施加在(i)与所述第一通道接触且电连通的阳极和(ii)与所述第二通道接触且电连通的阴极之间，其中，所述至少一种初始溶液的第一溶液或第一部分流经所述第一通道以形成具有酸性pH的阳极电解液溶液，并且同时所述至少一种初始溶液的第二溶液或第二部分流经所述第二通道以形成具有碱性pH的阴极电解液溶液；以及
使所述阳极电解液溶液与氢氧化物溶液接触以获得至少9.0的pH值以产生所述混合氧化剂溶液；
其中，所述至少一种初始溶液包括盐水、次氯酸、和次氯酸钠中的至少一种；以及
其中，所述方法包括以下项(i)或(ii)中的至少一个：
(i)所述阳极电解液溶液具有1至4范围内的酸性pH；或者
(ii)所述氢氧化物溶液不同于所述阴极电解液溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括废弃所述阴极电解液溶液。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，选择所述至少一种初始溶液的特性、所述至少一种初始溶液的流速、所述至少一个流通电化学模块的构造材料、所述至少一个流通电化学模块的尺寸、所述至少一个流通电化学模块的数目、所述至少一个流通电化学模块的结构、以及所施加的电能的场密度以产生包括多种不同氧化剂且包括至少3,000ppm的总氯值的混合氧化剂溶液。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，选择所述至少一种初始溶液的特性、所述至少一种初始溶液的流速、所述至少一个流通电化学模块的构造材料、所述至少一个流通电化学模块的尺寸、所述至少一个流通电化学模块的数目、所述至少一个流通电化学模块的结构、以及所施加的电能的场密度以产生包括多种不同氧化剂且包括600mV至800mV范围内的氧化-还原电位值的混合氧化剂溶液。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，选择所述至少一种初始溶液的特性、所述至少一种初始溶液的流速、所述至少一个流通电化学模块的构造材料、所述至少一个流通电化学模块的尺寸、所述至少一个流通电化学模块的数目、所述至少一个流通电化学模块的结构、以及所施加的电能的场密度以产生包括多种不同氧化剂且包括至少1.5的Na+(g/L，根据方法EPA 300.0)与Cl-(g/L，根据方法EPA 6010)的比率。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述混合氧化剂溶液封装在至少一个容器中，并且将所述至少一个容器运输至与水分配或水再循环系统相关的处理设备。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述至少一个流通电化学模块内部，所述阳极中心设置，所述隔膜围绕所述阳极，所述阴极围绕所述隔膜，所述第一通道包括设置在所述阳极和所述隔膜之间的内部通道，并且所述第二通道包括设置在所述隔膜和所述阴极之间的外部通道。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述阳极电解液溶液具有1至4范围内的酸性pH。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述氢氧化物溶液不同于所述阴极电解液溶液。
10.一种混合氧化剂溶液，包括多种不同氧化剂，所述混合氧化剂溶液由包括以下步骤的方法生产：
使至少一种初始溶液流经包括由离子渗透膜隔开的第一通道和第二通道的至少一个流通电化学模块，同时将电能施加在(i)与所述第一通道接触且电连通的阳极和(ii)与所述第二通道接触且电连通的阴极之间，其中，所述至少一种初始溶液的第一溶液或第一部分流经所述第一通道以形成具有酸性pH的阳极电解液溶液，并且同时所述至少一种初始溶液的第二溶液或第二部分流经所述第二通道以形成具有碱性pH的阴极电解液溶液；以及
使所述阳极电解液溶液与氢氧化物溶液接触以获得至少9.0的pH值以产生所述混合氧化剂溶液；
其中，所述至少一种初始溶液包括盐水、次氯酸、和次氯酸钠中的至少一种；以及
其中，所述方法包括以下项(i)或(ii)中的至少一个：
(i)所述阳极电解液溶液具有1至4范围内的酸性pH；或者
(ii)所述氢氧化物溶液不同于所述阴极电解液溶液。
11.根据权利要求10所述的混合氧化剂溶液，其中，所述至少一种初始溶液包括盐水。
12.根据权利要求10所述的混合氧化剂溶液，其中，所述至少一种初始溶液包括次氯酸和次氯酸钠中的至少一种。
13.根据权利要求10所述的混合氧化剂溶液，其中，所述使所述阳极电解液溶液与氢氧化物溶液接触获得至少10.5的pH值。
14.根据权利要求10所述的混合氧化剂溶液，其中，所述使所述阳极电解液溶液与氢氧化物溶液接触获得至少12.0的pH值。
15.根据权利要求10所述的混合氧化剂溶液，包括多种不同氧化剂，其中，所述溶液包括至少3,000ppm的总氯值。
16.根据权利要求10所述的混合氧化剂溶液，包括多种不同氧化剂，其中，所述溶液包括600mV至800mV范围内的氧化-还原电位值。
17.根据权利要求10所述的混合氧化剂溶液，包括多种不同氧化剂，其中，所述溶液包括至少1.5的Na+(g/L，根据方法EPA 300.0)与Cl-(g/L，根据方法EPA 6010)的比率。
18.根据权利要求10至17中任一项所述的混合氧化剂溶液，其中，所述阳极电解液溶液具有1至4范围内的酸性pH。
19.根据权利要求10至17中任一项所述的混合氧化剂溶液，其中，所述氢氧化物溶液不同于所述阴极电解液溶液。
20.一种用于使用包括多种不同氧化剂的混合氧化剂溶液促进消毒和减少水分配或水再循环系统中的沉积物的方法，所述混合氧化剂溶液通过以下方法生产：使至少一种初始溶液流经包括由离子渗透膜隔开的第一通道和第二通道的至少一个流通电化学模块，同时将电能施加在(i)与所述第一通道接触且电连通的阳极和(ii)与所述第二通道接触且电连通的阴极之间，其中，所述至少一种初始溶液的第一溶液或第一部分流经所述第一通道以形成具有酸性pH的阳极电解液溶液，并且同时所述至少一种初始溶液的第二溶液或第二部分流经所述第二通道以形成具有碱性pH的阴极电解液溶液，以及使所述阳极电解液溶液与氢氧化物溶液接触以获得至少9.0的pH值以产生所述混合氧化剂溶液，其中，所述至少一种初始溶液包括盐水、次氯酸、和次氯酸钠中的至少一种，以及其中，所述混合氧化剂溶液的所述生产包括以下项(i)或(ii)中的至少一个：(i)所述阳极电解液溶液具有1至4范围内的酸性pH；或者(ii)所述氢氧化物溶液不同于所述阴极电解液溶液，所述方法包括：
将有效量的所述混合氧化剂溶液提供给所述水分配或水再循环系统。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，相对于提供混合氧化剂溶液步骤之前存在于所述水分配或水再循环系统中的水，将所述混合氧化剂溶液提供给所述水分配或再循环系统足以使所述水分配或水再循环系统中的氧化剂浓度升高0.2ppm至0.6ppm。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，在提供混合氧化剂溶液步骤之前，存在于所述水分配或水再循环系统中的水不含初步消毒剂。
23.根据权利要求20所述的方法，其中，相对于在提供混合氧化剂溶液步骤之前存在于所述水分配或水再循环系统中的水，将所述混合氧化剂溶液提供给所述水分配或水再循环系统足以使所述水分配或水再循环系统中的氧化剂浓度升高1ppb至100ppb。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，在提供混合氧化剂溶液步骤之前，存在于所述水分配或水再循环系统中的水包括初步消毒剂。
25.根据权利要求20所述的方法，其中，所述水分配或水再循环系统包括建筑物内部的水线路。
26.根据权利要求20所述的方法，其中，所述水分配或水再循环系统包括水再循环系统。
27.根据权利要求20所述的方法，其中，所述水分配或水再循环系统包括饮用水分配系统。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述饮用水分配系统包括配置为将饮用水提供给多个不同用户的水利用设施的市政或社区饮用水分配系统。
29.根据权利要求20所述的方法，其中，在用初步消毒剂将所述水分配或水再循环系统中的水消毒的同时或之后，向所述水分配或水再循环系统进行包括多种不同氧化剂的所述混合氧化剂溶液的提供。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，在将所述初步消毒剂提供给所述水分配或水再循环系统相同的设施处，向所述水分配或水再循环系统进行包括多种不同氧化剂的所述混合氧化剂溶液的提供。
31.根据权利要求20所述的方法，其中，所述提供步骤包括：(i)在初步处理期过程中，以包括多种不同氧化剂的混合氧化剂溶液与待处理的水的第一比率，将包括多种不同氧化剂的所述混合氧化剂溶液提供给所述水分配或水再循环系统，随后(ii)在随后的维持期过程中，以包括多种不同氧化剂的混合氧化剂溶液与待处理的水的第二比率，将包括多种不同氧化剂的所述混合氧化剂溶液提供给所述水分配或水再循环系统，其中，所述第二比率显著低于所述第一比率。
32.根据权利要求20至31中任一项所述的方法，其中，所述阳极电解液溶液具有1至4范围内的酸性pH。
33.根据权利要求20至31中任一项所述的方法，其中，所述氢氧化物溶液不同于所述阴极电解液溶液。
34.一种混合液体产品，包括根据权利要求10所述的混合氧化剂溶液和初步消毒剂组合物。
35.根据权利要求34所述的混合液体产品，其中，所述初步消毒剂组合物包括次氯酸盐和过氧化氢中的至少一种。
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