CN107406281A - 电解盒以及使用其的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于电解水和碱性金属盐的盐水溶液以产生酸性电解水和碱性电解水的电解盒、系统和方法。该系统包括用于容纳盐水溶液的内腔和至少两个浸没在盐水浴中的电解盒。每个电解盒包括电极，设置在电极的一侧上的离子选择膜，以限定与电极的至少一部分相邻的空间，在与该空间相对的一侧上覆盖离子选择膜的可渗透插入件，以及粘合板，该粘合板被设置在可渗透插入件的、与面向离子选择膜一侧相对的一侧上。该方法将至少一部分碱性电解水循环供给到具有带正电荷电极的盒中。

Description

电解盒以及使用其的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年2月4日递交的号为62/111,980的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本申请。

背景技术

电解含碱金属盐的水以产生酸性电解水和碱性电解水的系统是已知的。pH值通常在约2.0至约3.5之间的酸性电解水通常包含消毒剂，其越来越多地用于各种消毒应用，包括在医疗、农业和食品加工业以及其他机构环境中。碱性电解水也具有消毒和洗涤剂的作用，其可用于清洁油渍和油斑。氯化钠通常用作溶解在水中的碱盐，因为它产生对环境友益、有效且成本低的酸和碱。

某些市售的水电解系统被“干燥的”组装，其可能导致与系统一起使用的离子选择膜起皱。当存在时，起皱膜在酸性电解水和碱性电解水的电解产生中导致增加的电阻。为了维持系统的生产输出，操作者必须在电阻增加时增加电压以保持电流。

使用某些市售的水电解系统的另一个问题源于酸性电解水的pH值(通常为约pH 2至约pH 3.5)。在典型pH范围内的酸性电解水倾向于限制酸性电解水中消毒剂的浓度。操作一些市售的供应软化水(其最初相对“硬”，例如含有相对高浓度的可溶性钙和/或镁)的水电解系统倾向于向系统提供缓冲水供应，其有时可以提供用于产生具有最佳消毒剂浓度的酸性电解水的有益pH。然而，如果水最初是相对软的，则一般不能实现有益的结果。

用户希望拥有的系统可产生酸性水溶液和碱性水溶液，同时需要最少量的能量输入(即直流电压)到系统中。为了降低能量输入，该系统应该尝试使电阻最小化，同时保持足够的电流，以产生所需的量的或所需的浓度的酸性水溶液和/或碱性水溶液。

发明内容

提供一种电解盒。该电解盒包括可连接到电源的电极。离子选择膜被设置在电极的一侧，以限定与电极的至少一部分相邻的空间。可渗透插入件在与所述空间相对的一侧上的离子选择膜。粘合板被设置在所述可渗透插入件的、与面向离子选择膜一侧相对的一侧上。该空间与位于空间的入口处的淡水供应连通，并与空间的出口连通。该空间被密封以使得当电解盒被浸没在包含离子的盐水溶液中时，盐水溶液离子进入该空间的唯一途径是通过离子选择膜。

本发明提供一种用于电解碱金属盐的离子和水的盐水溶液以产生酸性电解水和碱性电解水的电解系统。该系统包括容器，其包括用于容纳包含阳离子和阴离子的盐水溶液的内腔，并且限定了盐水浴。第一电解盒被设置在容器的内腔中，其中第一电解盒被浸没在盐水浴中。第一电解盒包括第一电极，所述第一电极连接到对第一电极充正电的电源。阴离子选择膜被设置在第一电极的一侧，以限定与第一电极的至少一部分相邻的第一空间，并且来自盐水溶液的阴离子可以通过阴离子选择膜进入该第一空间。可渗透插入件在与所述第一空间相对的一侧上覆盖阴离子选择膜。粘合板被设置在所述可渗透插入件的、与面向阴离子选择膜一侧相对的一侧上。第一空间与位于第一空间的入口处的淡水供应连通并与第一空间的出口连通。第一空间被密封以隔离盐水浴，从而使得盐水溶液的阴离子进入第一空间的唯一途径就是通过阴离子选择膜。第二电解盒被设置在容器的内腔中，其中第二电解盒被浸没在盐水浴中。第二电解盒包括第二电极，所述第二电极连接到对第二电极充负电的电源。阳离子选择膜被设置在第二电极的一侧，以限定与第二电极的至少一部分相邻的第二空间，并且来自盐水溶液的阳离子可以通过阳离子选择膜进入第二空间。可渗透插入件在与第二空间相对的一侧覆盖阳离子选择膜。粘合板被设置在所述可渗透插入件的、与面向阳离子选择膜一侧相对的一侧上。第二空间与第二空间的入口处的淡水供应连通并与第二空间的出口连通。第二空间被密封以隔离盐水浴，从而使得盐水溶液的阳离子进入第二空间的唯一途径就是通过阳离子选择膜。

提供了从包含阳离子和阴离子的盐水溶液产生酸性电解水和碱性电解水的方法。该方法包括将第一电解盒、第二电解盒和阴极盒浸没在盐水溶液中。第一电解盒包括第一电极，所述第一电极连接到对第一电极充正电的电源。第一电解盒还包括阴离子选择膜，其相对于第一电极被支撑，以限定与第一电极的至少一部分相邻的第一空间。第一空间被密封以隔离盐水溶液，从而使得盐水溶液的阴离子进入第一空间的唯一途径就是通过阴离子选择膜。第二电解盒包括第二电极，所述第二电极连接到对第二电极充负电的电源。第二电解盒还包括阳离子选择膜，其相对于第二电极被支撑，以限定与第二电极的至少一部分相邻的第二空间。第二空间被密封以隔离盐水溶液，从而使得盐水溶液的阳离子进入第二空间的唯一途径是通过阳离子选择膜。也是电解盒的阴极盒包括第三电极，所述第三电极连接到对第三电极充负电的电源。阴极盒还包括阳离子选择膜，其相对于第三电极被支撑，以限定与第三电极的至少一部分相邻的第三空间。第三空间被密封以隔离盐水溶液，从而使得盐水溶液的阳离子进入第三空间的唯一途径就是通过阳离子选择膜。在所述第一电极、第二电极和第三电极被充电的同时使淡水流过所述第一空间、第二空间和第三空间，从而产生从每个相应空间流出的第一产物、第二产物和第三产在至少所述第一电极和第二电极被充电时使至少一部分所述第三产物流过所述第一空间，从而调节所述第一产物的pH。

还提供了另一种方法。该方法包括通过被浸没在盐水溶液中并具有带负电荷电极的电解盒产生碱性水溶液。由具有带负电荷电极的电解盒产生的至少一部分碱性水溶液被供给到被浸没在盐水溶液中并具有带正电荷电极的电解盒中。通过被浸没在盐水中的电解盒以及带正电荷的电极产生具有pH为约4至约6的次氯酸水溶液。

附图说明

图1是根据本发明的示例性电解系统的示意图。

图2是根据本发明的电解盒的分解图。

图2a是根据本发明的组装好的电解盒的前视图。

图2b是图2a的组装好的电解盒的横截面侧视图。

图2c是图2a和图2b的组装好的电解盒的侧视图的横截面的详细视图。

图3是根据本发明的电解盒的分解图。

图4是根据本发明的示例性电解系统的示意图。

图5是根据本发明的电解系统的更具体示例性实施方式的示意图。

图6是图5的电解系统中的串联电解盒的分解图。

图7是另一电解系统的串联电解盒的另一分解图。

图8是使用螺母和螺栓组装的图6的串联电解盒的分解图。

具体实施方式

虽然体现总体发明构思的实施方式可以具有不同的形式，但是在附图中示出和在下文中描述了各种说明性和优选的实施方式。应理解，本公开应该被认为是示例性的，其不旨在将本公开限制到具体的实施方式。

提供了一种电解盒。该电解盒包括可连接到电源的电极。离子选择膜被设置在电极的一侧，以限定与电极的至少一部分相邻的空间。可渗透插入件在与该空间相对的一侧上覆盖离子选择膜。粘合板被设置在可渗透插入件的、与面向离子选择膜一侧相对的侧上。该空间与在空间的入口处的淡水供应连通并与空间的出口连通。该空间被密封，以使得当电解盒被浸没在包含离子的盐水溶液中时，盐水溶液离子进入该空间的唯一途径是通过离子选择膜。

提供了一种用于电解碱金属盐的离子和水的盐水溶液以产生酸性电解水和碱性电解水的电解系统。该系统包括容器，其包括用于容纳盐水溶液的内腔，该溶液包含阳离子和阴离子，并且限定了盐水浴。第一电解盒被设置在容器的内腔中，其中第一电解盒被浸没在盐水浴中。第一电解盒包括第一电极，其连接到对第一电极充正电的电源。阴离子选择膜被设置在第一电极的一侧，以限定与第一电极的至少一部分相邻的第一空间，并且来自盐水溶液的阴离子可以通过阴离子选择膜进入该第一空间。可渗透插入件覆盖在与第一空间相对的侧上的阴离子选择膜。粘合板被设置在可渗透插入件的、与面向阴离子选择膜一侧相对的侧上。第一空间与在第一空间的入口处的淡水供应连通并与第一空间的出口连通。第一空间被密封以从盐水浴隔离，使得盐水溶液的阴离子进入第一空间的唯一途径就是通过阴离子选择膜。第二电解盒被设置在容器的内腔中，其中第二电解盒被浸没在盐水浴中。第二电解盒包括第二电极，其连接到对第二电极充负电的电源。阳离子选择膜被设置在第二电极的一侧，以限定与第二电极的至少一部分相邻的第二空间，并且来自盐水溶液的阳离子可以通过阳离子选择膜进入第二空间。可渗透插入件在与第二空间相对的一侧覆盖阳离子选择膜。粘合板被设置在可渗透插入件的、与面向阳离子选择膜一侧相对的侧上。第二空间与在第二空间的入口处的淡水供应连通并与第二空间的出口连通。第二空间被密封以从盐水浴隔离，使得盐水溶液的阳离子进入第二空间的唯一途径就是通过阳离子选择膜。

参考图1，示出了根据本发明构造的电解系统110的示例性实施方式。所示的电解系统110可操作以电解水和碱金属盐的溶液以产生酸性电解水和/或碱性(即碱)电解水。酸性电解水(即酸性消毒剂)和碱性电解水(即碱性清洁剂)均具有有益的消毒和清洁性能，使其可用于各种应用，包括医疗、农业，食品加工以及机构的应用。根据一个实施方式，水和盐溶液是包含水和氯化钠的盐水或盐水溶液。取决于加工条件，包含水和氯化钠的盐水溶液的电解产生次氯酸水溶液(例如，酸性消毒剂)和氢氧化钠水溶液(例如，碱性清洁剂)，它们均为水性化学溶液。应当注意，虽然图1被绘制以示出流体流动通过盐水浴112的壁和位于盐水浴112的外部的壁流到盒14和从盒14流出，但是这样的流体通常将流过柔性导管(例如，软管)，其被布置使得软管将在必要时通过盐水浴112的顶部开口进入或离开。

根据本发明的一个方面，电解系统110包括盐水浴112，在其中至少一个具有带正电的电极16的电解盒14和至少一个具有带负电荷电极16的电解盒14被浸没在盐水中，其中盒14的几乎所有面都对盐水开放。如本文所用，电解槽由一对电解盒14组成，其中一个电解盒14具有带正电荷的电极16，另一个电解盒14具有带负电荷的电极16。使用具有浸没的电解盒14的开放盐水浴112消除了对任何阻塞性中间腔的需求，从而允许流体更自由地通过系统。它也消除了需要复杂引导件来引导流体流动，从而简化了设计以及提高了效率。在每个电极16的每一侧上布置膜18允许离子从每个电极16的两侧被吸入到盒14中。

每一个电解盒14具有淡水入口26(即，空间的入口)，其连接到淡水供应处，该淡水供应被引导到膜18和电极16之间的盒14内的空间100中(例如，图2)。在盒14中，淡水与被吸入到盒14的空间100中(例如，图2)的离子混合以形成酸性水溶液(在具有带正电荷电极16的盒14中)或碱性水溶液(在具有带负电荷电极16的盒14中)。每个盒14都具有连接到允许相应水性化学溶液(酸性水溶液或碱性水溶液)排出盒14的出口28。如本领域技术人员已知的，可以控制通过系统的盐水、淡水和水性化学溶液的流动。

现在参考图2，示出了根据本发明构造的电解盒14的分解图的示例性实施方式。图2的电解盒14包括由壳体40支撑的电极16。在某些实施方式中，壳体40由聚合材料构成，该聚合材料适于长时间(例如至少1000小时)被浸没在盐水中而不会实质降解。在优选的实施方式中，壳体40由与粘合板38和/或无窗壁(blank wall)81(例如图3)和/或螺母202和螺栓204(例如图8)(当使用时)相同的材料制成。在优选的实施方式中，壳体40由脂肪族聚酰胺(例如，尼龙)构成。

图2示出了“双面”盒，即具有被设置在电极16的两个主要侧面上的膜的盒。如本文所述，替代的盒，例如图3的盒14a，可以被构造成具有无窗壁81以代替一组垫圈17、膜18、可渗透插入件19和粘合板38，从而当浸没时密封电极16的一侧以隔离盐水。本文进一步描述了图3的替代实施方式。图2的实施方式示出了具有固体蜂窝状结构的电极16的盒14，其有助于提供均匀的电场强度。电极16可以具有例如固定板或凹凸结构，或者以其它方式构造以提供执行本文所述的电解反应所必需的电流。值得注意的是，术语“可渗透”用于描述插入件19，其中可渗透插入件19可渗透盐水，即允许盐水通过。用于描述可渗透插入件19的术语“可渗透”并不旨在表示可渗透插入件19由膜材料构成。本文进一步描述了可渗透插入件19的不同实施方式。

电极16通常由导电物质(通常是金属)构成。在某些实施方式中，阳极(即带正电荷的电极16)由与酸性水溶液(例如酸性电解水)相容的物质构成。在优选的实施方式中，阳极由涂覆有混合金属氧化物涂层的钛构成，例如某些金属的氧化物涂层。在某些实施方式中，混合金属氧化物涂层包括钽、钌和铱的氧化物。

在某些实施方式中，阴极(即带负电荷的电极16)由与碱性水溶液相容的导电物质构成。在优选的实施方式中，阴极由钛或其合金构成。

每个盒14包括壳体40，其提供电极16、垫圈17、膜18、可渗透插入件19和粘合板38可附接到的结构。为了便于将膜18密封到盒14，壳体40具有大体窗口形的构造并且被构造成使得：当膜18和电极16经由例如垫圈17连接到其上时，空间100被提供以便接触电极16并与电极16相邻定位(例如，在电极16和膜18之间)。图2a-图2c示出了具有由电极16、垫圈17、膜18和可渗透插入件19围绕的空间100的组装好的盒14的横截面图。对于图2a-图2c所示的实施方式，示出了两对可渗透插入件19(总共四个可渗透插入件19)。如图2-图3所示的盒14和盒14a，允许水流动通过空间100，其中在该空间中离子可被吸入以产生例如碱性水溶液(例如碱性电解水)或酸性水溶液(例如，酸性电解水)。

值得注意的是，在图2c的横截面视图中，空间100被示出为在三个不同的部分中，但是图2c的实施方式的三个不同的空间100实际上是与电极16相邻的一个连续空间。中心空间100表示电极16的蜂窝状结构之间的空间，图2c中仅示出了电极16的一部分。如果电极16是固体的，则中心空间100将是电极的一部分，并且侧翼空间100将代表与电极16相邻的空间。

术语“水溶液”和水性化学溶液在本文中用于描述由本文公开的盒、槽、系统或方法产生的含水液体(例如酸性电解水和碱性电解水)，或将变成的含水液体(例如，淡水，任何进入、包含或留在空间100中的中间体物质)。虽然盐水在一般意义上是水溶液，但盐水不是本申请中所提到的“水溶液”或“水性化学溶液”。

当盒14被浸没在盐水中时，通过与电极16相关的电荷将离子从盐水吸入到盒14的空间100中。如本文所述，膜18对于某些种类的离子是选择性可渗透的。空间100与电极16相邻定位以便接触电极16的表面，即位于膜18和电极16之间。空间100被密封，以使得当浸没在盐水中时，离子进入空间100的唯一流动途径是经由膜18，因此只有某些种类的离子(即，带正电荷的离子或带负电荷的离子)可以进入用于特定的盒14的空间100。

如图所示，壳体40被设计成限制壳体40和电极16之间的接触点以及壳体40和相应膜18之间的接触点，从而限定与电极16相邻的空间100，例如在膜18和电极16之间的区域，或者用于盒14a，在膜18和无窗壁81之间的区域(见图3)。有利地，被吸引到(并通过)膜18的离子大体上不被壳体40、可渗透插入物19和粘合板38阻挡，以使得离子容易地穿过或围绕膜18外部的每个部件而进入空间100，并且到达电极16的表面，由此反应以形成相应的水性化学溶液。如本文所述，在操作期间膜18不接触电极16。

电解盒14和14a的一个重要特征涉及被密封的空间100。如图2所示，设置在电极16和壳体40的每一侧上的是一对垫圈17，随后是一对膜18，随后是一对粘合板38。垫圈17在电极16和膜18之间提供密封，从而限定空间100。垫圈17用于协助以平坦、平滑的方式将膜18密封在空间100上。已经发现，膜18在组装或操作过程中起皱会影响盒14的效率。垫圈17通过密封空间100来协助盒14的组装(甚至为是“湿”组装)。“湿”组装的意思是在组装之前膜被浸泡在水中。浸泡膜会使膜膨胀至最终尺寸，大于其“干”尺寸。“干”组装导致膜一旦被浸没就膨胀，这导致波浪形的膜表面，从而导致本文所述的水性化学溶液的生产效率降低。使用完全膨胀的膜来组装盒，与使用组装前未完全膨胀的膜相比，可提高效率。

在某些实施方式中，在组装之前，垫圈17的厚度为约0.8mm至约1.2mm。在操作期间，取决于几个因素，壳体40、垫圈17和膜18提供空间100，以使从电极16到膜18的距离为约0.1mm至约0.6mm。通常，具有带正电荷电极的盒将具有约0.1mm至约0.3mm的从电极16到膜18的距离，并且具有带负电荷电极的盒将具有约0.3mm至约0.6mm的从电极16到膜18的距离。在优选的实施方式中，从电极16到膜18的距离可针对每个盒14独立地进行调节。

在某些实施方式中，垫圈17基本上包括或具有与盐水、酸性水溶液和碱性水溶液相容的弹性体，或由与盐水、酸性水溶液和碱性水溶液相容的弹性体组成。合适的弹性体的示例性实施方式包括但不限于：异戊二烯(例如天然橡胶)、异丁烯异戊二烯共聚物(例如丁基橡胶)乙烯丙烯二烯单体(M-级)橡胶(“EPDM”)、含氟弹性体、硅树脂，只要所选择的弹性体当被浸没在盐水溶液中时可以承受与其接触的特定离子物质而不会实际降解。在优选的实施方式中，该弹性体是硅树脂。

在某些优选的实施方式中，垫圈17包括至少部分地涂覆有粘合剂的侧面，在某些实施方式中，该粘合剂能够将表面粘附到湿的制品上。当使用时，粘合剂通常不会密封空间100，而是协助盒14的湿组装。粘合剂允许浸泡的膜粘合到垫圈上。粘合剂允许湿制品彼此粘合，从而有助于盒14的紧固，而使垫片和膜没有实质性的滑动。能够将表面粘合到湿的制品上的粘合剂的实例包括但不限于：丙烯酸粘合剂和聚氨酯粘合剂。在某些优选的实施方式中，该粘合剂是丙烯酸粘合剂。

具有带负电荷电极16的盒14配有正离子交换膜18，即阳离子选择膜。在某些实施方式中，阳离子选择膜允许碱离子通过。在优选的实施方式中，阳离子选择膜允许钠离子通过。在优选的实施方式中，阳离子选择膜由磺化四氟乙烯基氟聚合物共聚物构成。阳离子选择膜可以从例如特拉华州威尔明顿的E.I.杜邦德尼莫斯公司(E.I.du Pont de Nemoursand Company)获得。

具有带正电荷电极16的盒14配备有负离子交换膜18，即阴离子选择膜。在某些实施方式中，阴离子选择膜允许卤离子等通过。在优选的实施方式中，阴离子选择膜允许氯化物和/或氯酸根离子等通过。在优选的实施方式中，阴离子选择膜由具有磺化四氟乙烯涂层的聚四氟乙烯织物构成。阴离子选择膜可以从例如新泽西州林伍德的膜国际公司(Membranes International)获得。根据优选的实施方式，膜18具有刚性和多孔的结构。

电解盒14和14a的另一个重要特征涉及盐水和电流流到膜18的能力。如图2所示，从电极16向外延续超过一对膜18的是一对可渗透插入件19。比起不存在可渗透插入件19，可渗透插入件19的结合有助于允许膜18的更多的外表面被暴露于盐水中。

可渗透插入件19的尺寸和/或数量对于不同的盒可以不同。在优选的实施方式中，具有带正电荷电极16的盒14还特别包括设置在膜18和粘合板38之间的可渗透插入件19，其中在紧固形成盒14的部件之前，可渗透插入件19具有大约2.5英寸×5.5英寸×1/16英寸的尺寸(即，大约63.5mm×大约139.7mm×大约1.6mm)。

在电解盒的某些实施方式中，可渗透插入件19由允许盐水通过可渗透插入件到相应的膜表面的材料构成。在某些实施方式中，可渗透插入件由开孔泡沫聚合物构成。可以被聚合并用于形成开孔泡沫聚合物的示例性单体包括但不限于：异氰酸酯、乙烯、丙烯、苯乙烯、环氧化物(例如，环氧丙烷、1,2-环氧丁烷、表氯醇及类似物)及其组合(例如，共聚物、三元共聚物、聚合物共混物等)。在优选的实施方式中，开孔泡沫聚合物包含聚氨酯。术语“聚合物”在本文中用于指均聚物、共聚物、三元共聚物和包含至少三个重复单元的任何分子的任何一种或组合。不管所选择的单体如何，开孔泡沫聚合物必须允许盐水通过其自身到达膜的表面。

在某些实施方式中，开孔泡沫聚合物涂覆有涂层物质。涂层物质可以例如通过将开孔泡沫聚合物浸入液体形式的涂层物质中(如本领域技术人员已知的)被应用。尽管可渗透插入件的某些实施方式可由未涂覆的开孔泡沫聚合物构成，但某些其它实施方式包括涂层物质。根据需要可以应用涂层物质，以保护开孔泡沫聚合物免受盐水引起的降解。理想地，涂层物质在被利用时将增强盐水从容器到膜的输送，同时保护开孔泡沫聚合物免受可能由盐水的离子性质引起的降解。示例性涂层物质包括但不限于：聚氯乙烯(“PVC”)、氯化聚氯乙烯(“CPVC”)、聚氟二烯氟化物(“PVDF”)、聚四氟乙烯(“PTFE”)、乙烯乙酸乙烯酯共聚物(“EVA”)、丙烯酸甲酯共聚物(“EMA”)及其组合。在优选的实施方式中，该涂层物质是聚氯乙烯。

粘合板38如图2所示的被设置在每个可渗透插入件19的外表面上，或者如果使用多个可渗透插入件则被设置在最外的可渗透插入件的外表面上。在该实施方式中，当盒14串联组装在一起(参见例如图4-图8)时，粘合板38可以提供窗格状构造，其具有围绕相应的膜18的周边延伸的腿以及在两个腿之间延伸的横向构件，以限定在可渗透插入件19和相邻盒的膜18之间的开放空间(参见例如图5和图6)。膜18应该被附接到每个壳体40上，以使得当空间100为空时，膜18实质上接触电极16。当操作时，膜18的分离距离应在本文所述的距离范围内。

参考图3，示出了盒14a作为盒的替代实施方式。盒14a包括如图2所示的电极和壳体，但无窗壁81被设置在电极16和壳体40的一侧上，代替了图2中盒14的垫圈、膜、可渗透插入件和粘合板。除非上下文清楚地表明，否则本文中一般性地使用术语“盒”和“电解盒”。

为了促进水溶液流过盒14的空间100，每个盒14包括淡水分配通道62(参见图6和图7)。淡水分配通道62经由一系列的通道与电极16相邻的空间100连通，这些通道从分配通道62延伸穿过壳体40并与电极16相邻的空间100连通。可以在壳体40的相对端处提供类似的通道，以允许适当的水性化学溶液进入延伸穿过壳体40的相对边缘的化学物收集腔室64(见图6和7)。理想地，盒14将被布置成在盒14的下边缘处具有淡水分配通道62，以便于淡水向上流动(或者在某些实施方式的碱性水溶液，例如图4和图5的实施方式)，以及淡水排出化学物收集腔室64。

至少具有带负电荷电极16的盒14的淡水分配通道62与淡水入口50(例如，图2)连通。类似地，每个盒14的化学物收集通道64也与出口52连通，如图2所示。由于每个盒14具有其自己的淡水分配通道62和化学物收集腔室64，因此每个盒可被认为是独立的，其仅需要被浸没在盐水浴中，适当地充电，并连接到一个或多个淡水源和化学物出口(只要存在至少两个盒，其中一个盒具有带正电荷的电极，而另一个盒具有带负电荷的电极即可)。然而，多个具有带正电荷的电极的盒和具有带负电荷的电极的盒可以被包括在特定系统中，并且它们的数量可以不相同。如本文所述，在优选的实施方式中，具有带负电荷电极的盒比具有带正电荷电极的盒更多。在另一优选的实施方式中，具有带正电荷电极16的盒14的淡水分配通道62将碱性水溶液分配到空间100中以反应并形成pH为约4至为6的酸性水溶液。

尽管附图提供了示出淡水被引入并且在盒14的相对端处排出水性化学溶液的实施方式，但是盒可以被配置成使得水被引入并且水性化学溶液从盒的同一端处排出。

虽然附图的实施方式示出了具有矩形构造的盒，并且相应的电极、壳体、垫圈、膜、可渗透插入件和粘合板也具有矩形构造，但是本领域技术人员将理解，其他构造也是可以使用的。根据一个优选的实施方式，电极和膜的组合厚度可以大为约20mm，并且膜的厚度可以大为约0.46mm，并且能够经受80psi的通过膜的压力差。可以通过壳体、可渗透插入件、粘合板和其间的任何间隔件(例如，图6-图8的间隔件82)的尺寸来优化给定的盒的膜和电极之间的精确距离以及相邻盒的膜和电极之间的精确距离，以减少流体中电阻损耗的能量损失。

在本文的示例中提供的实验结果表明，与不包括可渗透插入件的盒相比，使用一个或多个可渗透插入件19的盒14提高了生产效率。特别地，如本文所述的、利用可渗透插入件的盒的酸性电解水和碱性电解水的产生速率可以被保持在与不使用可渗透插入件的盒的速率相同的速率，同时显着地使用更少的电功率来实现所述产生率。例如，已经显示了，使用本发明的盒14的系统在提供1/3的电功率(即DC电源，瓦特)时酸性电解水的产生率增加了两倍，从而实现了比先前技术有大约600％的改善。本文的示例中提供的结果是令人惊奇的和意想不到的。

如本领域技术人员所理解的，将空间100中的盐量最小化，特别是与酸性电解水(例如，次氯酸水溶液)的产生相关，延长了所得酸消毒剂产物(例如酸性电解水)的保质期，并减少由腐蚀造成的设备损坏。

参考图4，示出了根据本发明构造的电解系统110的示例性实施方式。所示的电解系统110可操作以电解水和碱性盐的溶液从而产生酸性电解水和/或碱性(即碱)电解水。酸性电解水(即酸性消毒剂)和碱性电解水(即碱性清洁剂)均具有有益的消毒和清洁性能，使其可用于各种应用，包括医疗、农业、食品加工和机构的应用。根据一个实施方式，水和盐溶液是包含水和氯化钠的盐水或盐水溶液。根据加工条件，包含水和氯化钠的盐水溶液的电解产生次氯酸水溶液(例如酸消毒剂)和氢氧化钠水溶液(例如碱清洁剂)。应当注意，尽管图4和图5被绘制以示出流体流动通过盐水浴112的壁和位于盐水浴112的外部的壁流到盒14和从盒14流出，但是这样的流体通常将流过柔性导管(例如，软管)，其被布置使得软管将在必要时通过盐水浴112的顶部开口进入或离开。在某些实施方式中，将盒14的产物再循环到第二盒14(例如再循环管线150)的管线完全容纳在容器30内，并且可以完全被浸没在盐水浴112内。

根据本发明的一个方面，电解系统110包括盐水浴112。至少一个具有带正电荷电极16的电解盒14和至少一个具有带负电荷电极16的电解盒14基本上被浸没在盐水浴112中，其中盒14的大体所有侧面都对盐水开放。如本文所使用的，电解池由一对电解盒14组成，其中一个电解盒14具有带正电荷的电极16，而另一个电解盒14具有带负电荷的电极16。使用具有浸没电解盒14的开放盐水浴112消除了对任何阻塞性中间腔的需求，从而允许流体更自由地流过系统。它也消除了需要复杂引导件来引导流体流动，从而简化了设计以及提高了效率。在图4的示意图中，盐水浴112包括三个盒14，一个包含带正电荷的电极16以及两个包含带负电荷的电极16。盒14被配置为电解在容器112中的盐水，从而将带正电荷的离子和带负电荷的离子吸入相应的盒14。在图4的实施方式中，离子渗透膜18被设置在每个盒14中的电极16的每一侧上。在每个电极16的每一侧上布置膜18允许离子从每个电极16的两侧被吸入到盒14中。

在图4的系统中，可选的盐水供应20被提供，其经由盐水供应管线22连接到容器112。还提供了可选的盐水再循环管线24，其将废盐水从容器112中抽出并将其送回到盐水供应20中。由此，盐水通过容器112循环并且经过电解盒14。盐水可以通过本领域已知的任何方式被提供给容器112。当盐水通过电解盒14时，它经受电解反应，其中带负电荷的离子被吸入到带正电荷电极16的盒14中，而带正电荷的离子被吸入到带负电荷电极16的盒中。

每个电解盒14具有连接到淡水供应的淡水入口26(即，空间的入口)，该淡水供应被引导到盒14中的膜18和电极16之间的空间100中。在盒14中，淡水与被吸入到盒14的空间100中的离子混合以形成酸性水溶液(在带正电荷的电极16的盒14中)或碱性水溶液(在带负电荷的电极16的盒14中)。每个盒14具有出口28，其连接到允许相应水性化学溶液(酸性水溶液或碱性水溶液)排出盒14的管线。可以如本领域技术人员已知的控制通过系统的盐水、淡水和水性化学溶液的流动。

如图4所示，系统110的一个重要特征是将阴极盒的产物供给到具有带正电荷电极16的电解盒的入口的能力。在图4中，阴极盒14c的出口被配置成将由阴极盒14c产生的产物提供到具有带正电荷电极16的盒14的入口。将这种产物供应到具有带正电荷电极16的盒14的能力允许对具有带正电荷电极16的盒14的产物进行pH控制，而不管被提供到系统110的淡水盐度(或缺乏)或被提供给软水器的淡水的硬度(软水器的输出可以被供应到系统110)。

为了使系统容易地扩展到所需的酸性水溶液和/或碱性水溶液的产生速率，电解盒14可以具有模块化设计，例如，每个盒可以被配置成使得多个盒14可互相附接。这允许通过添加或减少附加的盒和/或槽来将系统转换到期望的产生速率。在图1和图4-图8中示出了包括这种模块化盒14的系统的示例性实施方式。例如，图5-图8的图包括总共五个电解盒14(三个带负电荷、两个带正电荷)。

参考图5，盒14被容纳在限定盐水浴(例如，图4的盐水浴112)的容器30中。尽管图5的实施方式示出了五个盒，但是应当理解，可以提供更多或更少的盒。例如，可以提供仅具有三个盒(例如图4)的系统，其具有酸性水溶液与碱性水溶液的比为2:1或碱与酸的比为2:1的产生速率。在图5的实施方式中，该系统包括具有带负电荷电极的盒和具有带正电荷电极的盒，其中具有带负电荷电极的盒的数量比具有带正电荷电极的盒的数量多一个。在图5的实施方式中，系统被构造和布置成使得具有带负电荷电极(例如，阴极盒14c)的其中一个盒的出口与淡水入口50(例如，图2)以及至少一个具有带正电荷电极的盒14中的淡水分配通道62(例如，图6和图7)连通。在另一优选的实施方式中，如图5所示，淡水不被供应到具有带正电荷电极的盒14的空间100中，而是至少一个具有带负电荷电极的阴极盒14c的产物供应到淡水入口50和淡水分配通道62，从而供应到具有带正电荷电极的盒的空间100(例如通过再循环管线150)。通常，相邻的盒14具有一个带正电荷的电极16和一个带负电荷的电极16，以使得在运行期间，带正电荷的离子通过一个盒14的膜18朝向带负电荷的电极16流动，带负电荷的离子通过相邻的盒14的膜18朝向带正电荷的电极16流动。在图5的实施方式中，盒独立地被浸没在盐水浴中。

继续参考图5，进入的淡水由箭头53示出。淡水被引导到每个具有带负电荷电极的单独电解盒14的空间100中，其中淡水与通过膜18吸入的带正电荷的离子混合以形成碱性水溶液。在图5的实施方式中，离开的酸性水溶液以箭头56表示，离开的碱性水溶液以箭头54表示，循环的碱性水溶液用箭头150表示。在这种情况下，每种水性化学溶液从相应的盒14的底部向上流动并在盒14的顶部排出。通过盒14的空间100的水溶液的流动在图5中以箭头示意性地示出，其中用箭头53表示的水的流动，箭头54和150示出碱性水溶液的流动，并且箭头56示出酸性水溶液的流动。在图5中，中间的盒14c是如本文所述的“阴极盒”，其出口与每个具有带正电荷电极的盒14连通。在某些实施方式中，供应到图5的中间的盒的直流电流是经由可调电源供应的。

参考图6和图7，提供了一对分解图，其示出了串联的盒14的构造。在这种情况下，每个盒14包括带正电荷或带负电荷的电极16。如图2所示，每个电极16具有能够连接到合适电源的附接引线80。回到图6，虽然电极16的某些实施方式具有如本文所讨论的平坦的固体构造，但是电极16的某些实施方式利用具有多个开口的蜂窝状结构，并且电极16的某些其他实施方式利用非平坦的配置，例如凹陷的配置。这样的构造可以具有以下的优点：它们可以将湍流引入与电极16相邻的淡水流中，即在空间100中并与电极16接触。在不希望被理论束缚的情况下，据信湍流可提高系统的效率。此外，与具有带负电荷电极16的那些盒14相比，较高的通过具有带正电荷电极16的盒14的水的流量和/或流速可以促进对产生酸性消毒剂的化学反应改进的控制。

图7示出了具有两个最外侧的盒14的替代实施方式，其中每个仅具有一个膜18，其中无窗壁81被设置在每个盒14的另一侧上以限定串联的盒的边缘。为了确保在相邻的盒14之间提供足够的间距并且支撑膜18，可以在每个膜18的外表面上提供可渗透插入件19和粘合板38(参见例如图2)。粘合板38使得每个盒14能够与相邻的类似构造的盒14一起布置以产生两个或更多个串联的盒。粘合板38具有窗口状构造，其具有多个大的开口，其中盐水可以通过该开口接近可渗透插入件19和膜18。在这些实施方式中，间隔件82被布置在串联的每隔一个粘合板38的外表面上，并且与相邻盒14的粘合板38的外表面接合，以在相邻的盒14之间形成空间，从而允许盐水占据盒14之间的空间。

为了精确控制盒14中合适的水性化学溶液的形成(包括所需的pH)，可以使用适当的控制系统来管理通过膜18和电极16之间的空间100的水流，这在某些实施方式中包括将具有带负电荷电极的盒产生的碱性水溶液再循环到具有带正电荷电极的盒的空间100中。例如，如果电解系统被配置为电解氯化钠和水的盐水溶液，则控制系统可用于管理水流和电流，以控制酸性水溶液和碱性水溶液以所需的产生速率和所需的pH形成。可以使用相同或不同的控制系统来控制容器中的盐水供应，包括在操作期间提供在容器中的盐水供应的补充。控制系统可以包括用于水和盐水的泵、阀和合适的电子控制。

在优选的实施方式中，电解系统110包括两个具有带正电荷电极的电解盒和三个具有带负电荷电极的电解盒，其交替地布置(即，布置成负-正-负-正-负)。在该优选的实施方式中，中间的盒是本文所述的阴极盒。阴极盒能够操作以产生pH为约11.5至约12.5的碱性水溶液，并且出口与每个具有带正电荷电极的盒的每个淡水入口以及淡水分配通道连通。

参考图8，在优选的实施方式中，盒14或串联的盒使用螺旋式紧固件(例如螺母202和螺栓204)组装。在某些实施方式中，螺母202和螺栓204被紧固的扭矩为约0.3N*m至约0.5N*m(即，约3lb*in至约4lb*in)。

提供了由包含阳离子和阴离子的盐水溶液产生酸性电解水和碱性电解水的方法。该方法包括将第一电解盒、第二电解盒和阴极盒浸没在盐水溶液中。第一电解盒包括第一电极，其连接到对第一电极充正电的电源。第一电解盒还包括阴离子选择膜，其相对于第一电极被支撑，以限定与第一电极的至少一部分相邻的第一空间。第一空间被密封以隔离盐水溶液，从而盐水溶液的阴离子进入第一空间的唯一途径就是通过阴离子选择膜。第二电解盒包括第二电极，其连接到对第二电极充负电的电源。第二电解盒还包括阳离子选择膜，其相对于第二电极被支撑，以限定与第二电极的至少一部分相邻的第二空间。第二空间被密封以隔离盐水溶液，从而盐水溶液的阳离子进入第二空间的唯一途径就是通过阳离子选择膜。阴极盒也是电解盒，其包括第三电极，该第三电极连接到对第三电极充负电的电源。阴极盒还包括阳离子选择膜，其相对于第三电极被支撑，以便限定与第三电极的至少一部分相邻的第三空间。第三空间被密封以隔离盐水溶液，从而盐水溶液的阳离子进入第三空间的唯一途径就是通过阳离子选择膜。在第一、第二和第三电极被充电时，淡水通过第一、第二和第三空间流动，由此产生从每个相应空间流出的第一产物、第二产物和第三产物。当至少第一和第二电极被充电时，第三产物的至少一部分流过第一空间，从而调节第一产物的pH。

还提供了另一种方法。该方法包括通过被浸没在盐水溶液中并具有带负电荷电极的电解盒产生碱性水溶液。由具有带负电荷电极的电解盒产生的碱性水溶液的至少一部分被供给到被浸没在盐水溶液中并具有带正电荷电极的电解盒中。通过被浸没在盐水中以及具有带正电荷电极的电解盒产生具有pH为约4至约6的次氯酸水溶液。

在某些实施方式中，本发明的方法包括利用本文公开的一个或多个盒或系统。例如，在某些实施方式中，该方法包括：使用每个盒采用单个离子(阳离子或阴离子，但不是两者同时)选择膜的盒、或每个盒采用多个离子(阳离子或阴离子，但不是两者同时)选择膜或其组合。

在某些实施方式中，第三产物(即，碱性水溶液)的至少一部分流过每个第一空间100(即，与带正电荷电极16的盒14相邻的空间100)，从而调节每个第一产物(即，酸性水溶液)的pH。在某些实施方式中，第三产物的pH为约11.5至约12.5，在优选的实施方式中，碱金属氢氧化物为氢氧化钠。

在某些实施方式中，该方法包括浸没在盐水溶液中的多个第一电解盒，浸没在盐水溶液中的多个第二电解盒，或浸没在盐水溶液中的多个第一和第二电解盒。

在某些实施方式中，盐水溶液包含水和碱金属卤化物盐。在优选的实施方式中，盐水溶液包含水和氯化钠。在优选的实施方式中，盐水溶液是室温下饱和的溶液，即氯化钠约占重量26％的氯化钠水溶液。

在某些实施方式中，第二和第三产物是碱性电解水，其在某些优选的实施方式中是氢氧化钠水溶液。在某些实施方式中，第一产物是酸性电解水，在某些优选的实施方式中是次氯酸水溶液。在某些优选的实施方式中，酸性电解水(例如，次氯酸水溶液)的pH为约4至约6。在第一产物为含水次氯酸的某些实施方式中，次氯酸水溶液的次氯酸浓度为约100ppm至约300ppm。

在某些实施方式中，第一和第二空间被布置成使得：第二空间(即，与带负电荷电极的盒14相邻的空间100)与第一空间(即，与带正电荷电极16的盒14的相邻的空间100)的体积比为从约2:1至约10:1的体积比。

在某些实施方式中，第一产物是酸浓度为约100ppm至约300ppm的酸性电解水，并且以每瓦直流电功率约10毫升/分钟至每瓦直流电功率约40毫升/分钟的速率产生。

示例

使用“旧”的结构(“旧系统”)的四盒系统与如图5所示的本发明的五盒系统(其构成本发明的优选的实施方式(“新系统”))进行实验。每个系统使用包含水和氯化钠的饱和盐水浴，并且该实验在环境室温下进行。

旧系统包括四个“干”组装的、不包括垫圈、并且不包括如本文所述的可渗透插入件的盒。旧系统的盒被布置成具有交替的电极极性及并且包括开放的侧板，即在末端的盒的每个的外侧上没有横向构件。将具有20格令硬度(grain hardness)的水输入软水器中，并且软水器的输出被输入到与每个盒的电极相邻的空间中。将软化水以约1.5L/min的总速率输入到具有带正电荷电极的盒中，并以约0.9L/min的总速率输入到具有带负电荷电极的盒中。具有pH大为约2.3并且次氯酸浓度为约85ppm的酸性电解水是由具有带正电荷电极的盒以给定的流速产生的，其中流过系统的电流为7.5安培。为了达到7.5安培的电流，向电极提供26.5伏的直流电流，即199瓦的直流功率。

相比之下，新系统包括“湿”组装的五个盒，包括如本文所述的硅胶垫圈、可渗透插入件以及粘合板。新系统的盒被布置成具有交替的电极极性，而中间的盒具有带负电荷的电极。中间的盒的产物将所有进入的液体提供给相邻的具有带正电荷电极的盒(例如，图5所示的配置)。

使用具有20格令硬度和5格令硬度的每一种水输入到软水器中，然后将其输入到与具有带负电荷电极的盒的电极相邻的空间中，以对新系统进行测试。将软化水以约0.9L/min的总速率输入到两个具有带负电荷电极的外部盒中，并以约1.5L/min的速率输入到中间的盒中，其输出被供给到两个具有带正电荷电极的盒中。对于20格令硬度的实验，在7.5安培的电流流过系统时，由具有带正电荷电极的盒以给定的流速产生pH值为约6.5以及浓度为约145ppm的次氯酸的酸性电解水。为了达到7.5安培电流，仅向电极提供11伏的直流电流，即66瓦的直流功率。对于5格令硬度的实验，通过具有带正电荷电极的盒，在7.5安培的电流流过系统时，由具有带正电荷电极的盒以给定的流速产生pH值为约5以及浓度为约135ppm的次氯酸的酸性电解水。为了达到7.5安培电流，再次仅向电极提供11伏的直流电流，即66瓦的直流功率。对于新的系统而言，考虑到以相同的流速产生较高浓度的酸性电解水所需的较低电功率(即，提高的产生速率)，如本文提供的示例所证明的，本发明的盒、系统和方法提供了与旧的盒、系统和方法相比的实质性(例如，大约600％)改进。值得注意的是，尽管最初相当硬然后被软水器软化的水为盒提供了一个优选的水源(即进入与盒的电极相邻的空间)，但实质上无论水源最初存在的硬度如何，均实现了实质性的改进。

本文引用的所有参考文献，包括出版物，专利申请和专利在此通过引用并入本文，正如每个参考文献被单独地和具体地指出通过引用并入本文，并且在此全部并入。

在描述本发明的上下文中(特别是在所附权利要求的上下文中)使用术语“一”和“一个”和“该”以及类似的指示物应被解释为涵盖单数和复数，除非本文另有说明或明显与上下文相矛盾。术语“具有”、“包括”和“包含”将被解释为开放式术语(即意义“包括但不限于”)，除非另有说明。除非本文另有说明，否则本文中的值的范围的描述仅旨在用作单独提及落在范围内的每个单独值的简写方法，并且每个单独的值被并入本说明书中，如同在本文中单独列举一样。本文所述的所有方法可以以任何合适的顺序进行，除非本文另有说明或者与上下文明显矛盾。本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如“例如”)的使用仅旨在更好地阐明本发明，其不对本发明的范围构成限制，除非另有说明。说明书中的语言不应被解释为表示任何未被要求保护的元素对于本发明的实践是必需的。

本文描述了本发明的优选实施方式，包括本发明人已知的用于实施本发明的最佳模式。在阅读以上的描述之后，这些优选实施方式的变化对于本领域普通技术人员来说将变得显而易见。本发明人期望本领域技术人员适当地使用这些变化，并且发明人也希望可以以不同于本文具体描述的方式实施本发明。因此，本发明包括根据适用法律允许的所附权利要求中列举的主题的所有修改和等同物。此外，除非本文另有说明或以上下文明显矛盾，否则本发明涵盖了所有上述元件的任何可能的变化的组合。

Claims (20)

1.一种电解盒，包括：

电极，所述电极能够连接到电源；

离子选择膜，所述离子选择膜设置在所述电极的一侧，以限定与所述电极的至少一部分相邻的空间；

可渗透插入件，所述可渗透插入件在与所述空间相对的侧上覆盖所述离子选择膜；以及

粘合板，所述粘合板被设置在所述可渗透插入件的、与面向所述离子选择膜一侧相对的一侧上，所述空间与位于所述空间的入口处的淡水供应连通并与所述空间的出口连通；所述空间被密封以使得当浸没在包含离子的盐水溶液中时，所述盐水溶液的离子进入所述空间的唯一途径是通过所述离子选择膜。

2.如权利要求1所述的电解盒，还包括多个离子选择膜、多个可渗透插入件和多个粘合板，其被布置成使得当浸没在包含离子的盐水溶液中时，所述盐水溶液的离子进入所述第一空间的唯一途径是通过所述离子选择膜。

3.如权利要求1或2所述的电解盒，还包括垫圈，所述垫圈被设置在所述电极和每个离子选择膜之间。

4.如权利要求3所述的电解盒，其特征在于，每个垫圈都由弹性体构成。

5.如权利要求4所述的电解盒，其特征在于，所述弹性体是硅树脂。

6.如权利要求3至5中任一项所述的电解盒，其特征在于，每个垫圈包括至少部分地涂覆有粘合剂的侧面。

7.如权利要求6所述的电解盒，其特征在于，所述粘合剂能够将表面粘附到湿的制品上。

8.如权利要求6所述的电解盒，其特征在于，所述粘合剂是丙烯酸粘合剂。

9.如权利要求1至8中任一项所述的电解盒，其特征在于，所述可渗透插入件或所述多个可渗透插入件包含开孔泡沫聚合物。

10.如权利要求9所述的电解盒，其特征在于，所述开孔泡沫聚合物包含聚氨酯。

11.如权利要求10或11所述的电解盒，其特征在于，所述开孔泡沫聚合物涂覆有涂层物质。

12.如权利要求11所述的电解盒，其特征在于，所述涂层物质是聚氯乙烯。

13.如权利要求1至12中任一项所述的电解盒，其特征在于，所述电极由涂覆有包含钽、钌和铱中至少一种的氧化物的物质的金属合金构成。

14.如权利要求1至13中任一项所述的电解盒，其特征在于，所述空间能够在至少2psi的压力下容纳淡水达至少10分钟而不泄漏。

15.如权利要求1至14中任一项所述的电解盒，其特征在于，所述离子选择膜是阴离子选择膜。

16.如权利要求1至14中任一项所述的电解盒，其特征在于，所述离子选择膜是阳离子选择膜。

17.一种电解系统，用于电解碱金属盐的离子和水的盐水溶液以产生酸性电解水和碱性电解水，所述系统包括：

容器，所述容器包括用于容纳包含阳离子和阴离子并限定盐水浴的所述盐水溶液的内腔；

第一电解盒，所述第一电解盒被布置在所述容器的内腔中，所述第一电解盒被浸没在所述盐水浴中，所述第一电解盒包括第一电极，所述第一电极连接到对所述第一电极充正电的电源，并且阴离子选择膜被设置在所述第一电极的一侧，以限定与所述第一电极的至少一部分相邻的第一空间，并且来自所述盐水溶液的阴离子可以通过所述阴离子选择膜进入到所述第一空间中，在与所述第一空间相对的一侧上覆盖所述阴离子选择膜的可渗透插入件，以及粘合板，所述粘合板被设置在所述可渗透插入件的、与面向所述阴离子选择膜一侧相对的一侧上，所述第一空间与位于所述第一空间的入口处的淡水供应连通并与所述第一空间的出口连通，所述第一空间被密封以隔离所述盐水浴从而使得所述盐水溶液的阴离子进入所述第一空间的唯一途径是通过所述阴离子选择膜；以及

第二电解盒，所述第二电解盒被布置在所述容器的内腔中，所述第二电解盒被浸没在所述盐水浴中，所述第二电解盒包括第二电极，所述第二电极连接到对所述第二电极充负电的电源，并且阳离子选择膜被设置在所述第二电极的一侧，以限定与所述第二电极的至少一部分相邻的第二空间，并且来自所述盐水溶液的阳离子可以通过所述阳离子选择膜进入到所述第二空间中，在与所述第二空间相对的一侧上覆盖所述阳离子选择膜的可渗透插入件，以及粘合板，所述粘合板被设置在所述可渗透插入件的、与面向所述阳离子选择膜一侧相对的一侧上，所述第二空间与位于所述第二空间的入口处的淡水供应连通并与所述第二空间的出口连通，所述第二空间被密封以隔离所述盐水浴从而使得所述盐水溶液的阳离子进入所述第二空间的唯一途径是通过所述阳离子选择膜。

18.如权利要求17所述的电解系统，其特征在于，所述第一电解盒还包括多个阴离子选择膜、多个可渗透插入件和多个粘合板，其被布置成使得所述盐水溶液的阴离子进入所述第一空间的唯一途径是通过所述阴离子选择膜。

19.一种从包含阳离子和阴离子的盐水溶液产生酸性电解水和碱性电解水的方法，所述方法包括：

将第一电解盒浸没在所述盐水溶液中，所述第一电解盒包括第一电极，所述第一电极连接到对所述第一电极充正电的电源，所述第一电解盒还包括阴离子选择膜，所述阴离子选择膜相对于所述第一电极被支撑以限定与所述第一电极的至少一部分相邻的第一空间，所述第一空间被密封以隔离所述盐水溶液，从而使得所述盐水溶液的阴离子进入所述第一个空间的唯一途径是通过所述阴离子选择膜；

将第二电解盒浸没在所述盐水溶液中，所述第二电解盒包括第二电极，所述第二电极连接到对所述第二电极充负电的电源，所述第二电解盒还包括阳离子选择膜，所述阳离子选择膜相对于所述第二电极被支撑以限定与所述第二电极的至少一部分相邻的第二空间，所述第二空间被密封以隔离所述盐水溶液，从而使得所述盐水溶液的阳离子进入所述第二个空间的唯一途径是通过所述阳离子选择膜；

将阴极盒浸没在所述盐水溶液中，所述阴极盒包括第三电极，所述第三电极连接到对所述第三电极充负电的电源，所述阴极盒还包括阳离子选择膜，所述阳离子选择膜相对于所述第三电极被支撑以限定与所述第三电极的至少一部分相邻的第三空间，所述第三空间被密封以隔离所述盐水溶液，从而使得所述盐水溶液的阳离子进入所述第三空间的唯一途径是通过所述阳离子选择膜；

在所述第一电极、第二电极和第三电极被充电的同时使淡水流过所述第一空间、第二空间和第三空间，从而产生从每个相应空间流出的第一产物、第二产物和第三产物；以及

在至少所述第一电极和第二电极被充电时使至少一部分所述第三产物流过所述第一空间，从而调节所述第一产物的pH。

20.一种方法包括：

通过被浸没在所述盐水溶液中并具有带负电荷电极的电解盒产生碱性水溶液；

将由具有所述带负电荷电极的所述电解盒产生的所述碱性水溶液的至少一部分供给到被浸没在所述盐水溶液中并具有带正电荷电极的电解盒中；以及

通过浸没在所述盐水溶液中并具有所述带正电荷电极的电解盒产生pH为约4至约6的次氯酸水溶液。