CN105021720B - 用于污染物去除的电解装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种电解装置包括壳体，该壳体包括至少第一和第二相邻的液体流通通道。对离子流动和主体液体流动不可渗透的屏障被布置在该第一与第二通道之间。第一电极组件被布置成与这些通道的一端相邻并且第二电极组件被布置成与这些通道的另一端相邻。还有，一种使用上述电解装置的污染物去除方法。包含污染物的第一水性流流动穿过该第一通道，同时使电流在该第一与第二电极组件之间传递以去除污染物。具有或不具有进一步处理的来自该第一通道的流出物流动穿过该第二通道，同时使电流在所述第一与第二电极组件之间传递以去除另外的污染物。

Description

用于污染物去除的电解装置和方法
发明背景
本发明涉及一种适合用在液相色谱系统中的用于污染物去除的电解装置。
抑制型离子色谱法是用于分析包含电解质的洗脱液中的具有一种电荷的样品离子的已知技术。首先，将洗脱液中的样品离子以色谱法进行分离。然后，通过去除这些样品离子的电解质反离子而抑制该洗脱液，并且典型地通过电导检测器来检测这些样品离子。美国专利4,999,098(“’098专利”)中描述了一种类型的抑制器装置，称为一种夹层膜抑制器。在一个实施例中，该抑制器包括三个通道。在抑制过程中，洗脱液和已分离的样品离子流过该抑制器的中央通道，而再生物溶液在两个外侧通道中流动。外侧的这两个通道通过屏障与该中央通道分离，这些屏障具有可交换离子、能够通过仅具有正或负一种电荷的离子并且能够阻断主体液体流动。合适的屏障是以商标出售的离子交换膜。一个实施例是’098专利的图2和图3中所示的一种电解三通道平板膜抑制器。对于阴离子分析，使包含分析物阴离子的洗脱液流过该中央通道，这些分析物阴离子先前已在包括阴离子交换树脂填充床的色谱柱上分离。这些离子交换膜包括可交换的阳离子。如’098专利的图3中所示，洗脱液阳离子从该中央通道去除，并且穿过邻近的膜屏障被吸向负电极。因此，如果氢氧化钠被用作该洗脱液的电解质，那么钠离子穿过邻近阴极的阳离子交换膜而从该中央通道去除。这种类型的装置还已用于除抑制之外的目的，例如液体样品在色谱分离之前的预处理。
在2013年9月16日提交的共同未决的美国申请序列号14/028,064中披露了一种适合用在液相色谱系统中的电解装置。该装置包括壳体，该壳体包括至少第一、第二、第三、以及第四并排的液体流通通道，每个通道具有进口和出口。这些通道通过荷电膜屏障彼此分开，这些荷电膜屏障具有可交换离子、能够通过仅具有正或负一种电荷的离子并且能够阻断主体液体流动。第一电极被布置成邻近并且沿着与其处于电连通的第一通道；并且第二电极被布置成邻近并且沿着与其处于电连通的第四通道。披露了该装置用于多种应用中，例如样品流预处理、和洗脱液抑制。
当进行离子色谱法时，离子污染物的存在导致性能问题。它可以影响可能对绝对响应造成影响的背景。例如，对于阴离子分析，当该污染物是二氧化碳时，在抑制之后的背景是碳酸，一种导致对于所有阴离子的低响应的弱酸。变化的背景可能影响分离的可重现性，由于分析物响应将变化，从而产生定量上的误差。感兴趣的峰的定量可能被变化的背景损害，使得难以画出基线以便积分这些感兴趣的峰。而且，污染物峰每次运行并且每天都在浓度上变化。这使得感兴趣的分析物的定量非常困难，尤其在痕量分析条件下。总体而言，不一致的基线和空白可能导致该分析的较差可重现性并且导致定量上的误差。
在商品名RFIC下由戴安公司(ionex Corporation)出售的色谱系统中，一种连续再生捕获柱用于污染物去除。该装置是电解再生的并且使用DC电势来实现污染物去除。因此需要DC电源用于装置运行。经由离子交换膜去除这些污染物。该装置可以被安装到洗脱液产生器的高压侧或者可以被安装在洗脱液产生器之前但在泵之后。在前一布置中，该装置从该洗脱液流中去除污染物，该洗脱液流包含来自去离子水、洗脱液产生或泵送过程的污染物。在后一布置中，该装置仅从流入的去离子水流中去除污染物。其他装置例如脱离子器或净水器可以用于在泵送过程之前去除源自流入的去离子流的污染物。这些装置仅当用流动的流运行时是有效的，因为存储净化水并且保持其不含污染物是具有挑战性的。然而，这些装置未解决源自其他来源例如存储容器、泵密封件、泵等等的污染物。
已经发现当在洗脱液流中运行装置时，在该污染物去除装置上高度保留的组分，例如聚合物阴离子累积。当这发生时，小离子污染物例如碳酸盐的去除变得困难，因为该相的容量不完全可供用于该污染物去除过程。在这些条件下，该洗脱液的竞争效应有利于洗脱不利地影响色谱性能的更小污染物。使用两个装置用于该污染物去除功能例如两个连续再生捕获柱(一个在该洗脱液产生器之前并且一个在之后)不是所希望的，由于这用两个装置和两个电源使成本加倍。
发明概述
在一个实施例中，提供一种电解装置，该电解装置包括壳体，该壳体包括至少第一和第二相邻的液体流通通道，每个通道具有第一端和第二端、邻近每个通道的上游端的入口和邻近每个通道的下游端的出口。这些第一端是彼此相邻的并且这些第二端是彼此相邻的。对离子流动和主体液体流动不可渗透的第一屏障被布置在该第一与第二通道之间。第一电极组件被布置成邻近与所述第一和第二通道处于电连通的这两个第一端；并且第二电极组件被布置成邻近与所述第一和第二通道处于电连通的这两个所述第二端。
在另一个实施例中，提供了一种使用上述电解装置的污染物去除方法。该方法包括使包含污染物的第一水性流流动到该第一通道的入口并且从其中穿过到该第一通道的出口，同时使电流在该第一与第二电极组件之间传递以从该第一水性液体流中去除污染物。具有或不具有进一步处理的来自该第一通道的流出物流动到该第二通道入口，从其中穿过到该第二通道的出口，同时使电流在该第一与第二电极组件之间传递以从该第一流出物中去除另外的污染物。
附图简要说明
图1a是根据本发明的电解装置的简化示意图。
图1b是没有离子交换屏障和电极的图1a的电极装置的简化端视图。端口24和28相对于端口26和30更朝前面向。
图1c是从图1b的箭头1c的角度看的没有离子交换屏障和电极的电解装置的简化侧视图。端口24和28位于相对于端口26和30的相对面上。
图1d是从图1b的箭头1d的角度看的没有离子交换屏障和电极的图1a的电解装置的简化顶视图。端口26和30、端口24和28、以及通道20和22处于重叠构型中。
图2是使用图1a的装置的具有洗脱液产生器的色谱系统的示意图。
图3-8是根据本发明的电解装置的示意图。
实施方式的详细说明
总体上，本发明涉及一种用于污染物去除的电解装置，以及该装置的用途，例如在液相色谱系统中，该电解装置包括通过屏障分开的至少两个通道，该屏障对离子流动和主体液体流动是不可渗透的。
图1a展示了根据本发明的电解装置18的示意图。装置18包括壳体(未示出)，例如’098专利的图2中所示的类型，具有用于流体入口和出口的合适端口。装置18限定第一和第二并排的液体流动通道20和22，每个通道具有入口和出口。第一通道20具有分别地第一和第二端20a和20b，并且包括入口端口24和出口端口26。第二通道22具有分别地第一和第二端22a和22b，并且包括入口端口28和出口端口30。入口端口24和28分别与通道20和22的上游端相邻，并且出口端口26和30分别与通道20和22的下游端相邻。通道20和22是相邻的、并排的液体流通通道。第一端20a和22a是彼此相邻的并且第二端20b和22b是彼此相邻的。通道20通过屏障36与通道22分开，该屏障沿着穿过这些通道的液体流动路径延伸。屏障36对离子流动和主体液体流动是不可渗透的并且阻断电连通。在一个实施例中，该壳体是通过在一块PEEF中机加工通道而制成的并且该屏障是该块体中的残余材料。在一种替代设计中，通道20和22可以通过实心管材料例如PEEK来限定。
第一电极组件14被布置成与第一端20a和22a两者相邻。第二电极组件16被布置成与第二端20b和22b两者相邻。当描述这些电极组件时，术语“相邻”排除了将这些组件沿着流通通道20和22的路径布置。电极组件14和16可以分别与流过通道20和22的液体直接接触，或可以与这类液体分开，只要这些电极分别与流过通道20和22的液体处于电连通。例如，在图1a中，电极组件14和16通过离子交换屏障组件部分10a、10b、和12a、12b(以下描述的)与通道20和22分开。在运行中，电极组件14和16连接至常规电源(未示出)，这样使得当接通电源时，电场穿过在这两个通道中流动的液体施加在这些电极组件之间。在阳极处，水被电解成水合氢离子和氧气，而在阴极处，水被电解成氢氧根离子和氢气。
术语“电极组件”涵盖单一连续电极，例如与第一端20a和22a两者相邻的电极14，以及与第二端20b和22b两者相邻的单一连续电极16，如图1中所示。可替代地，术语电极组件涵盖与第一端20a相邻的第一电极部分和与第一端22a相邻的间隔开的第二电极部分以及与第二端20b和22b相邻的类似的间隔开的电极部分(未示出)。在下面描述的图6中示出此种分体式电极。在该分体式电极部分替代方案中，与这些第一端相邻的电极部分可以连接到电源的同一极性侧，并且与这些第二端相邻的电极部分可以连接到该电源的相反极性侧。在其他实施例中，这些分体式电极可以在该第一和第二端处连接到电源的相反极性侧。优选地，这些电极组件是由贵金属例如铂制成的。
类似地，术语“离子交换屏障组件”涵盖，如所示出的，与第一端20a相邻的一个离子交换屏障部分10a和与第一端22a相邻的另一个离子交换屏障部分10b，以及与第二端20b相邻的一个离子交换屏障部分12a和与第二端22b相邻的另一个离子交换屏障部分12b。进一步，该术语涵盖与第一端20a和22a两者相邻的单一第一连续离子交换屏障(未示出)以及与第二端20b和22b相邻的第二连续离子交换屏障。这些离子交换屏障可以具有阴离子交换或阳离子交换功能性。
这些离子交换屏障被布置在这些电极组件与通道20和22的第一和/或第二端之间，并且允许离子传输但在这些第一端和第二端处阻断主体液体流动，从而使得主体液体被阻断以免流入这些再生通道中。这些离子交换屏障可以是与‘098专利中示出的离子交换膜相同的类型。这些离子交换屏障的与这些第一和第二端相反的侧面可以限定用于再生物水性液体的流通通道的一个壁。
这些离子交换屏障的作用是防止主体流动但允许离子、污染物和/或电解产生的再生物离子的传输。在本发明中示出的构型允许多个液体流通通道的连续再生。
在图1a的一个实施例中，通道20和22填充有包括阴离子交换流通树脂颗粒的填充床32和34的介质。这些电极组件(电极14和16)连接到外部DC电源(未示出)，使得电极14是阳极并且电极16是阴极。如所示出的，装置18适合于阴离子污染物去除。对于阳离子污染物去除，这些电极组件、离子交换屏障和介质的极性可以是相反的。在其他实施例中，这些离子交换屏障具有彼此相反电荷和/或该介质包括可交换的阳离子和阴离子。
图2展示了在用于阴离子分析的离子色谱系统中使用产生器污染物去除装置18的示意性系统，该系统包括电解洗脱液产生器。储存器46存储水性溶液，例如去离子水48，并且经由管线52连接到泵54。可以提供任选的惰性气体源50，优选氮气，以对储存器46的内容物进行加压。来自泵54的流出物(输出)经由管线56连接到装置18中的通道20的入口端口24。出口端口26经由管线58连接到例如美国专利号6,225,129和8,367,423中所示的类型的电解洗脱液发生器60的入口端口。发生器60的出口端口经由管线62连接到通道22的入口端口28。通道22的出口端口30经由管线64连接到任选的脱气器模块66，例如为来自加利福尼亚州森尼韦尔的赛默飞世尔科技公司(Thermo Fisher Scientific,Sunnyvale,CA)的EGC脱气模块类型，该脱气器模块去除来自该水性流的任何残余气体。该脱气器的出口连接到常规的色谱分离器(色谱柱)70的标准样品注射端口68。该管道连接类似于常规离子色谱(IC)系统例如‘098专利中所示的；因此，来自注射端口68的出口连接到与其处于流体连通的分离器70，然后到抑制器72并且然后到电导池74。
电导池74的出口以再循环模式管接到抑制器72的再生物流动通道。来自例如专利‘098中示出的类型的抑制器72的废物流出物经由管线76被路由通过用于第一再生物通道73的装置18的再生物端口42并且然后从出口端口44流出，该第一再生物通道通过离子交换屏障部分12a和12b与通道20和22分开。入口端口42被定位成非常接近装置18的第一再生物通道73的入口。第一再生物通道73的出口端口44连接到第二再生物通道75的入口再生物端口38。液体流动穿过第二再生物通道75并且从出口端口40流出。管线80连接到出口端口40并且用于将该再生物液体流转向到废物82。来自82的废物流可以用于其他目的例如为脱气器66提供水性流。
通道20和22的两端可以使用合适的端部配件(未示出)进行密封，使得入口和出口端口38、40在这些通道的一侧并且42和44在另一侧。这些端口可以用于输送电解反应所需要的水性流并且将在电极表面处的任何反应产物输送出去。
在以上说明中，再循环流出物用于提供本发明的电解装置18的运行所需要的水。应注意独立的外部水流源可以用于将抑制器72再生并且该流出物可以如上所述被路由到装置18。替代性实施例可以使用独立的去离子水流并且路由到通道73和75。
流通结构(例如中性筛网或具有与这些屏障的可交换离子相同电荷的带电筛网)(未示出)可以被布置在例如’098专利中所述的类型的通道20和22中的一个或多个中。同样，中性颗粒或离子交换颗粒的床可以被布置在这些通道中。优选地，该流通结构是流通离子交换介质32和34例如可以如常规的那样使用真空或压力进行装载的、在出口处具有滤芯的填充床。替代性实施例还可以在这些通道中包括具有与上述筛网或颗粒类似的特征的中性单块结构或功能化的单块结构。此外，流通结构例如中性筛网或颗粒、或带电筛网或离子交换颗粒可以被布置在再生物通道73和75中的一个或多个中。
图1a的装置可以用于共享以下共同步骤的不同液体分析系统中的污染物去除。包含污染物的水性流流动到通道20的入口24并且穿过通道20，同时使电流在该第一与第二电极组件之间传递以从该通道中去除污染物。具有或不具有进一步处理的来自通道20的流出物流动到通道22并且穿过其到出口30，同时使电流在这些电极组件之间传递以去除通道22中的另外的污染物。第一和第二电极组件可以连接到单一电源并且两个通道可以在单一装置中。
在一个实施例中，图2中示出的，第一通道流出物在流动到第二通道之前通过流动穿过例如美国专利号8,367,423中所示的类型的电解洗脱液产生器进行进一步处理，在该电解洗脱液产生器中产生洗脱液。所产生的洗脱液流动到通道22的入口22a。
在另一个实施例中，具有可交换阳离子和阴离子两者的流通离子交换介质被布置在第一和第二通道中。该装置还可以包括以上所述的可以包括具有相同或不同电荷或两者的可交换离子的第一和第二离子交换屏障。在这种装置中，可以去除阳离子和阴离子污染物两者。
图3示出了装置18的示意图，图解了包括电解洗脱液产生器的图2的系统中的污染物去除。所示出的水性溶液是具有低水平的氯化钠污染物的去离子水。在运行中，当施加大于约1.5伏特时，电解导致在阳极处形成水合氢离子并且在阴极处形成氢氧根离子。氯离子被保留在通道20的入口处的阴离子交换树脂上并且交换为氢氧根离子。因此，氯化钠被转化为氢氧化钠。作为碳酸氢盐存在的任何残余碳酸盐也将在这个设置中通过用碳酸氢根阴离子交换氢氧根来去除。该离子交换介质表面通过沿着通道20输送电解产生的氢氧根来再生。这些氢氧根离子与在阳极处的电解产生的水合氢离子结合以形成水。在这种设计中的阴离子将横穿阴离子交换膜屏障部分10a和10b并且在该电极组件处结合以形成对应的酸。该阳极供应这种反应所需要的水合氢离子。
接着，纯化的水性流被路由到电解洗脱液产生器并且形成响应于跨过电解洗脱液产生器(EGC)滤筒所施加的电流的KOH洗脱液。含有少量钠和其他种类例如硫酸盐和磺化的低聚物的洗脱液进入污染物去除装置18中的通道22。这些阴离子低聚物在通道22中被完全去除并且产生了一种纯碱。如以上对于通道20所讨论的，通道22中的离子交换介质的表面通过在通道22中输送电解产生的氢氧根来再生。这些氢氧根离子与在带正电(阳极)电极组件14处的电解产生的水合氢离子结合以形成水。在这种设计中的阴离子将横穿阴离子交换膜屏障部分10a和10b进入再生物通道75内并且在该电极处结合以形成对应的酸。阳极电极组件14供应这种反应所需要的水合氢离子。这些电解反应需要的水优选来源于抑制器废物流并且这被路由穿过该污染物去除装置的再生物通道。替代性实施例包括用于本发明的污染物去除装置的再生物通道的外部去离子水流。
所示出的实施例使用产生的碱(KOH)作为阴离子分析的洗脱液。然而，酸洗脱液可以用于阳离子分析，如‘098专利中所述的。在这个实施例中，将这些离子交换材料的所有功能性和电极极性反转以有助于阳离子污染物的去除。
在以上图3的说明中，这两个离子交换床介质32和34类似于并联的两个电阻器。当施加电压时，总电流被分配在这两个电阻器之间。
图4是本发明的另一个污染物去除实施例。装置18的所有部件类似于图1a的并且用相同的数字进行标示。离子交换屏障部分10a、10b和12b都是阴离子交换膜。部分12a是阳离子交换膜。通道20和22填充有分别包含混合的阳离子交换和阴离子交换颗粒、和阴离子交换颗粒的介质32和34。电极组件14和16连接到外部DC电源(未示出)，使得电极组件14是阳极并且电极组件16是阴极。在这个实施例中，通道20将去除阴离子和阳离子污染物两者，例如钠离子和氯离子，这些污染物被转化为水。介质32通过使通道20中的阴离子污染物横穿阴离子交换屏障部分10a到阳极14而再生，这是由所施加的电场驱动的。通道20中的阳离子污染物横穿阳离子交换屏障部分12a到阴极16，这是由所施加的电场驱动的。如之前所讨论的，通道22去除在洗脱液中的任何残余阴离子杂质。
装置18适合于污染物去除并且可以管接到关于图2所示并且讨论的离子色谱系统中。
图5示出了本发明的污染物去除装置18的示意图。该水性溶液是具有低水平的氯化钠污染物的去离子水。在运行中，当施加大于1.5伏特时，电解导致在阳极处形成水合氢离子并且在阴极处形成氢氧根离子。在通道20的入口处氯离子被保留在混合的(阴离子和阳离子交换)床介质32的阴离子交换树脂颗粒上并且交换成氢氧根离子。类似地，钠离子被保留在通道20的入口处的混合床介质的阳离子交换树脂颗粒上并且交换成水合氢离子。因此，氯化钠被转化为水。作为碳酸氢盐存在的任何残余碳酸盐也将在这个设置中通过用碳酸氢根阴离子交换氢氧根将该种类转化为水而去除。阴离子交换树脂介质32的表面可以通过沿着通道20输送来自水裂解反应的氢氧根离子来再生。应注意与水到水合氢离子和氢氧根离子的本征解离相结合的跨过介质32施加的电压导致水在通道20的内部裂解。这些氢氧根离子与在阳极形式的电极组件14处的电解产生的水合氢离子结合以形成水。类似地，阳离子交换树脂介质的表面将通过输送来自水裂解反应的水合氢离子来再生。这些水合氢离子与在阴极形式的电极组件16处的电解产生的氢氧根离子结合以形成水。在这种设计中的阴离子将横穿阴离子交换膜部分10a和10b并且在电极组件14处结合以形成酸。该阳极供应这种反应所需要的水合氢离子。阳离子将横穿阳离子交换膜部分12a和12b并且在电极组件16处结合以形成对应的碱。该阴极供应这种反应所需要的氢氧根离子。接着，纯化的水性流被路由到洗脱液产生器并且形成响应于跨过电解洗脱液产生器所施加的电流的KOH洗脱液。洗脱液纯化类似于对于图3的描述而发生。
返回参见图5，H2O和NaCl流动到入口端口24中并且从出口端口26退出，在其中去除污染物NaCl。来自出口端口26处的H2O然后可以被输入到洗脱液产生器中。该洗脱液产生器的输出流动到入口端口28中并且从出口端口30退出，在其中去除污染物例如低聚物和/或硫酸盐。来自出口端口30的纯化的洗脱液与色谱柱和检测器处于流体连通。在该分离和检测之后，该流出物可以被引导到再生物腔室73以清除阳离子污染物。接着，该流出物可以被引导到再生物腔室75以清除阴离子污染物。
图6是根据本发明的污染物去除装置的又另一个实例。污染物去除装置18的所有部件类似于图1a并且用相同的数字进行标示。离子交换屏障部分10a和12a是阴离子交换膜并且部分10b和12b是阳离子交换膜。通道20和22填充有离子交换树脂介质，对于通道20的介质32是阴离子交换树脂并且对于通道22的介质34是阳离子交换树脂。这些电极组件在这个实施例中是分体式的，所以它们包括电极部分14a和14b以及16a和16b。然而该电极部分可以使用一个电源来供电，通过将例如电极14a与16b组合并且将其连接到该电源的阳极并且对于阴极电极是部分14b和16a。这些再生物端口是互相连接的，因此在该导管的每一侧仅要求一个入口和出口。在这种安排中，在所施加的电压下，通道73中电极产生电解离子并且净反应是在水性流中形成电解气体氢气和氧气。如图6中所示的，在通道75中的电极附近去除污染物(钠离子和氯离子)。阳离子污染物作为碱被去除，而阴离子污染物作为酸被去除。在这个实施例中，来自端口26的输出被直接路由到用于纯化的通道22。当跨过这些电极施加恒定电压时，电流跨过通道20和22而被划分或分配。
在一个替代性实施例中，可以流体地约束在电极部分14a与14b之间的流体路径、以及还有电极部分16a和16b之间的流体路径，以减少在腔室73和75中的每一个内的电解产生的氢氧根离子和水合氢离子不能再结合的可能性。图8展示了一种电解装置，该电解装置包括第一流体地受约束的屏障102以形成电极腔室75a和75b；以及第二流体地受约束的屏障104以形成电极腔室73a和73b。第一流体地受约束的路径106在电极室75a、75b之间形成并且邻近第一流体地受约束的屏障102的末端部分。第二流体地受约束的路径108在电极室73a、73b之间形成并且邻近第二流体地受约束的屏障104的末端部分。这允许再生物室73a和73b中电解产生的氢氧根离子和水合氢离子分别横穿离子交换屏障部分12a和12b。尽管图8展示了邻近流体屏障的末端部分的流体地受约束的路径106和108，流体地受约束的路径也可以配备有第一和第二屏障，每个屏障分别横跨腔室73和75，其中每个屏障包含相对小的孔口(未示出)。可替代地，流体地受约束的路径也可以配备有分别横跨腔室73和75的第一和第二屏障，其中腔室75a和75b通过第一导管流体地连接并且腔室73a和73b通过第二导管流体地连接(未示出)。
对于通道20中进入的含有氯化钠作为污染物的去离子水流，该装置将用氯离子交换成氢氧根离子，由此形成包含氢氧化钠的水性流。这些电解产生的氢氧根离子将通道20中的阴离子交换树脂再生。当通道20的流出物被路由到通道22时，由于在该阳离子交换树脂上与水合氢离子进行交换，发生阳离子的去除，从而导致不含污染物的去离子水的形成。这些离子交换膜和离子交换介质是通过输送电解离子来再生的。例如，靠近阴离子交换膜12a，阴极16a产生氢氧根离子，这些氢氧根离子被路由穿过膜12a经由通道20中的阴离子交换颗粒32穿过阴离子交换膜10a然后到达阳极14a。这种与阴离子一起输送氢氧根离子将膜12a和离子交换颗粒32的离子交换功能性再生。类似地，靠近阳离子交换膜12b的电极部分16b产生水合氢离子，这些水合氢离子被路由穿过膜12b经由通道22中的阳离子交换颗粒34穿过阳离子交换膜10b然后到达阴极14b。在这种设计中，通道20去除所有阴离子，而通道22去除所有阳离子。因此图6的污染物去除装置18是净水器。
图7是用于阴离子应用的抑制器实施例的例子。离子交换膜屏障部分10a、10b、12a和12b是阳离子交换膜。通道20和22填充有阳离子交换树脂颗粒的床。电极组件14和16将允许这种装置的完全再生。
在图7的装置的运行中，当电压超过1.5伏特时，由于电解反应，在这些电极表面处发生水合氢离子和氢氧根离子的形成。这些水合氢离子用于再生通道20和22中的离子交换介质并且从阳极被输送朝向阴极。在该阴极处，从被输送的水合氢离子与氢氧根离子的反应发生水的形成。在这个实例中，洗脱液在通道20中被部分抑制并且在通道22中被完全抑制。在这种情况下分析物氯化物被转化为盐酸，一种更导电的形式。该装置可以在再循环操作模式下运行。
如从以上说明清楚的是，本发明的装置具有许多应用，包括污染物去除、水净化、以及抑制。
以上说明涉及如图1a至1d所示的具有通道20和22的装置。然而，本发明涵盖具有通过对离子流动和主体液体流动不可渗透的屏障分开的三个或更多个并排通道的装置。
为了说明本发明，给出了本发明的实践的以下非限制性实例。
实例1：
图1a中示出的类型的装置用作在用于阴离子分析的离子色谱仪中的污染物去除装置。该装置如图2示出的管接有在KOH洗脱液产生器上游的通道20以及在该KOH洗脱液产生器下游的通道22。这种管道连接配置导致不含污染物的洗脱液产生。该柱是来自赛默飞世尔科技的4×250mm IonPac AS15柱。该抑制器是也来自赛默飞世尔科技的4mm AERS抑制器。该抑制器在如图2中所示的再循环模式下运行。该污染物去除装置用24V下的DC电源进行供电。将该系统用包含1至50mM KOH的梯度来测试经过15分钟的运行持续时间。该梯度程序在下面列出
步骤 时间 浓度
1 -5.0分钟 1mM KOH
2 0分钟 1mM KOH
3 15分钟 50mM KOH
4 20分钟 50mM KOH
作为污染物去除的指示的基线漂移对于1mM至50mM KOH的梯度浓度在15分钟的时间段内显示了小于30nS/cm的漂移。这个基线漂移是比使用现有技术的标准捕获柱的典型基线漂移低了4倍。据信，与其中仅纯化该洗脱液产生器的输出的情况相比，在输入到该洗脱液产生器之前从该液体源中并且从该洗脱液产生器的输出中去除污染物提供了显著更纯的洗脱液、以及进而更低的基线漂移。
实例2：
图1a的装置用作在用于阳离子分析的离子色谱仪中的污染物去除装置。该装置用处于阳离子交换形式的膜10a、10b、12a和12b进行组装。填充材料(离子交换颗粒的床)32和34是8％交联的阳离子交换树脂。电极14是阴极并且电极16是阳极。该装置如图2示出的管接有在MSA洗脱液产生器60上游的通道20以及在MSA洗脱液产生器60下游的通道22。这种管道连接配置导致不含污染物的洗脱液产生。该柱是来自赛默飞世尔科技的4×250mmIonPac CS12A柱。该抑制器是也来自赛默飞世尔科技的4mm CERS抑制器。该抑制器在如图3中所示的再循环模式下运行。该污染物去除装置用24V下的DC电源进行供电。将该系统用包含1至50mM MSA的梯度来测试经过15分钟的持续时间。该梯度程序在下面列出。
作为污染物去除的指示的基线漂移对于1mM至50mM MSA梯度浓度在15分钟的时间段内显示了小于20nS/cm的漂移。这个基线漂移是比使用现有技术的标准捕获柱的典型基线漂移低了4倍。类似于以上评论，申请人相信，与其中仅纯化该洗脱液产生器的输出的情况相比，在输入到该洗脱液产生器之前从该液体源中并且从该洗脱液产生器的输出中去除污染物提供了显著更纯的洗脱液、以及进而更低的基线漂移。

Claims (19)

1.一种电解装置(18)，该电解装置包括：壳体，该壳体包括至少第一(20)和第二(22)相邻的液体流通通道，每个通道具有第一端(20a,22a)和第二端(20b,22b)、邻近每个通道的上游端的入口(24,28)和邻近每个通道的下游端的出口(26,30)，所述第一端(20a,22a)彼此相邻并且所述第二端(20b,22b)彼此相邻；布置在所述第一(20)与第二(22)通道之间的对离子流动和主体液体流动不可渗透的第一屏障(36)；布置成邻近与所述第一和第二通道(20,22)处于电连通的这两个所述第一端(20a,22a)的第一电极组件(14)；以及布置成邻近与所述第一(20)和第二(22)通道处于电连通的这两个所述第二端(20b,22b)的第二电极组件(16)，其中第一通道出口(26)与第二通道入口(28)处于流体连通。
2.如权利要求1所述的电解装置，进一步包括第一离子交换屏障组件(10)，该第一离子交换屏障组件允许离子传输并且阻断主体液体流通，被布置成邻近这两个所述第一端(20a,22a)、在所述第一电极组件(14)与所述第一端(20a,22a)之间。
3.如权利要求2所述的电解装置，其中所述第一离子交换屏障组件(10)包括与所述第一通道(20a)的所述第一端相邻的第一屏障部分(10a)和与所述第二通道(22a)的所述第一端相邻的第二屏障部分(10b)。
4.如权利要求2所述的电解装置，进一步包括第二离子交换屏障组件(12)，该第二离子交换屏障组件允许离子传输并且阻断主体液体流通，被布置成邻近所述第二端(20b,22b)、在所述第二电极组件(16)与这两个所述第二端(20b,22b)之间。
5.如权利要求4所述电解装置，其中所述第一(10)和第二(12)离子交换屏障组件包含具有相同电荷的可交换离子。
6.如权利要求4所述电解装置，其中所述第一(10)和第二(12)离子交换屏障组件包含具有相反电荷的可交换离子。
7.如权利要求1所述的电解装置，进一步包括在所述第一(20)与第二(22)通道之间的流通离子交换介质(32,34)。
8.如权利要求7所述的电解装置，其中所述离子交换介质(32,34)包含可交换的阳离子和阴离子。
9.如权利要求1所述的电解装置，其中所述第一(14)和第二(16)电极组件连接到单一电源。
10.如权利要求1所述的电解装置，其中所述第一(14)和第二(16)电极组件分别包括第一单一连续电极和第二单一连续电极，第一单一连续电极与所述第一和第二通道的第一端相邻，以及第二单一连续电极与所述第一和第二通道的第二端相邻。
11.如权利要求1所述的电解装置，其中所述第一电极组件(14)包括与所述第一通道(20a)的所述第一端相邻的第一电极部分(14a)和与所述第一电极部分(14a)间隔开的并且与所述第二通道(22a)的所述第一端相邻的第二电极部分(14b)。
12.如权利要求11所述的电解装置，其中所述第二电极组件(16)包括与所述第一通道(20b)的所述第二端相邻的第三电极部分(16a)和与所述第三电极部分(16a)间隔开的并且与所述第二通道(22b)的所述第二端相邻的第四电极部分(16b)。
13.洗脱液产生系统，该洗脱液产生系统包括具有入口和出口的电解洗脱液产生器(60)，如权利要求1所述的电解装置(18)处于洗脱液产生系统中，所述电解装置(18)的第一通道出口(26)与所述的电解洗脱液产生器入口处于流体连通，并且所述电解洗脱液产生器出口与所述电解装置(18)的第二通道入口(28)处于流体连通。
14.如权利要求13所述的洗脱液产生系统，进一步包括与所述第一通道入口处于流体连通的水源(46)。
15.如权利要求13所述的洗脱液产生系统，处于液相色谱系统中，该液相色谱系统包括具有入口和出口的色谱分离器(70)，所述第二通道出口(30)与所述色谱分离器入口处于流体连通。
16.一种使用电解装置(18)的污染物去除方法，该电解装置包括壳体，该壳体包括至少第一(20)和第二(22)相邻的液体流通通道，每个通道具有第一端(20a,22a)和第二端(20b,22b)、邻近每个通道的上游端的入口(24,28)和邻近每个通道的下游端的出口(26,30)，所述第一端(20a,22a)彼此相邻并且所述第二端(20b,22b)彼此相邻；布置在所述第一(20)与第二(22)通道之间的对离子流动和主体液体流动不可渗透的第一屏障(36)；布置成邻近与所述第一(20)和第二(22)通道处于电连通的这两个所述第一端(20a,22a)的第一电极组件(14)；以及邻近与所述第一(20)和第二(22)通道处于电连通的所述第一和第二通道的这两个所述第二端(20b,22b)的第二电极组件(16)；所述方法包括使包含污染物的第一水性液体流流动到第一通道的入口(24)并且从其中穿过到其出口，同时使电流在所述第一与第二电极组件(14,16)之间传递以从所述第一水性液体流中去除污染物；使具有或不具有进一步处理的所述第一水性液体流从所述第一通道(20)流动到第二通道入口(28)、从其中穿过到其出口，同时使电流在所述第一与第二电极组件(14,16)之间传递以从所述第一水性液体流中去除另外的污染物。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述第一水性液体流在流动到所述第二通道入口(28)之前受到进一步处理，所述进一步处理包括使所述第一水性液体流流动穿过电解洗脱液产生器(60)并且在其中产生洗脱液并且使所述产生的洗脱液流动到所述第二通道入口(28)。
18.如权利要求16所述的方法，其中所述电解装置(18)进一步包括在所述第一(20)和第二(22)流通通道中的流通离子交换介质(32,34)，所述第一通道中的所述离子交换材料(32)包含可交换的阳离子和阴离子，所述电解装置(18)进一步包括第一离子交换屏障组件(10)以及第二离子交换屏障(12)，该第一离子交换屏障组件允许离子传输并且阻断主体液体流动，被布置成邻近所述第一端(20a,22a)、在所述第一电极组件(14)与所述第一端(20a,22a)之间，该第二离子交换屏障允许离子传输并且阻断主体液体流动，被布置成邻近这两个所述第二端(20b,22b)、在所述第二电极组件(16)与所述第二端(20b,22b)之间；其中所述方法进一步包括从所述第一通道(20)中的所述流动的水性流中去除阴离子和阳离子污染物。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述第一(10)和第二(12)离子交换屏障组件包含具有相同电荷的可交换离子。
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