CN114502512A - 从水中去除材料 - Google Patents

Abstract

各种实施方案涉及一种用于从水中去除磷的电化学电池以及使用该电池的方法。用于从水中去除磷的方法包括将电化学电池浸入含磷的水中以形成包含含磷的盐的处理过的水。电化学电池包括阳极和阴极，该阳极包含Mg、Al、Fe、Zn或它们的组合，该阴极包含Cu、Ni、Fe或它们的组合。该方法还包括从所述处理过的水中分离所述含磷的盐，以形成磷浓度低于所述含磷的水的分离过的水。

Description

从水中去除材料

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年6月12日提交的美国临时专利申请序列号62/860,433的优先权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

背景技术

磷是农业肥料、粪便以及污水和工业废水中的有机废物的常见成分。它是植物生命必不可少的元素，当水中存在太多时，它会导致植物和藻类的生长，并以超出生态系统可以处理的速度消耗水中的氧气，并可能产生严重的生态影响，包括有毒藻类大量繁殖、本地水生物种死亡以及生物多样性丧失(富营养化)。尽管有多种从水中去除磷的方法可用，但现有方法可能昂贵、不方便、效率低、缺乏可扩展性或可能对环境不友好。

发明内容

本发明的各种实施方案提供一种从水中去除磷的方法。该方法包括将电化学电池浸入含磷的水中以形成包含含磷的盐的处理过的水。电化学电池包括阳极，该阳极包含Mg、A1、Fe、Zn或它们的组合；和具有与阳极不同组成的阴极，该阴极包含Cu、Ni、Fe或它们的组合。该方法还包括从所述处理过的水中分离所述含磷的盐，以形成磷浓度低于所述含磷的水的分离过的水。

本发明的各种实施方案提供一种从水中去除磷的方法。该方法包括将电化学电池浸入pH为约5至约7的含磷的水中以形成包含含磷的盐的处理过的水。所述含磷的盐包括AlPO₄或其水合物，该ALPO₄包含磷和来自阳极的Al；氢氧化铝或其水合物，该氢氧化铝包含来自阳极的Al；或它们的组合。电化学电池包括包含Al的阳极，其中该阳极为约90重量％至约100重量％的Al。电化学电池包括包含Cu的阴极，其中该阴极为约90重量％至约100重量％的Cu。电化学电池还包括将阳极和阴极电连接的导电连接器，该导电连接器包括包含Cu和Zn的合金。该方法还包括从所述处理过的水中分离所述含磷的盐，以形成磷浓度低于所述含磷的水的分离过的水。

本发明的各种实施方案提供一种从水中去除磷的方法。该方法包括将电化学电池浸入pH为约10至约11的含磷的水中以形成包含含磷的盐的处理过的水。所述含磷的盐包括磷酸镁、磷酸钾镁、它们的水合物或它们的组合；NH₄MgPO₄或其水合物，该NH₄MgPO₄包含磷和来自阳极的Mg；Mg(OH)₂，其包含来自阳极的Mg；或它们的组合。电化学电池包括包含Mg的阳极，其中该阳极为约90重量％至约100重量％的Mg。电化学电池包括包含Cu的阴极，其中该阴极为约90重量％至约100重量％的Cu。电化学电池还包括将阳极和阴极电连接的导电连接器，该导电连接器包括包含Cu和Zn的合金。该方法还包括从所述处理过的水中分离所述含磷的盐，以形成磷浓度低于所述含磷的水的分离过的水。

本发明的各种实施方案提供一种用于执行本文所述方法的实施方案的电化学电池。电化学电池包括包含Cu、Ni、Fe或它们组合的阴极，其中该阴极包括具有多边形周边的电化学电池的平面框架和包含在框架的周边内的多孔材料，该多孔材料是与框架直接接触的金属丝网或金属丝筛网。电化学电池还包括具有与阴极不同组成的多个阳极，该阳极包含Mg、Al、Fe、Zn或它们的组合；以及将阳极和阴极电连接的多个导电连接器，该导电连接器包含Cu、Zn、Fe、Cd、Ni、Sn、Pb或它们的组合。每个阳极是在框架的面上的平面框架的两个相对边缘处紧固到平面框架的条，其中阳极中的每一个在平面框架的两个边缘中的每一个处利用导电连接器中的至少一个紧固到平面框架，使得在所述面上的阳极中的每一个在面上大致彼此平行，并且横跨包含在平面框架的周边内的多孔材料，从而在包含在平面框架的周边内的多孔材料和阳极条之间形成间隙。每个阳极在平面框架的边缘中的每一个处直接接触阴极框架，其中所述阳极通过至少一个导电连接器紧固到平面框架。多个阳极跨所述面间隔开，使得它们彼此不物理接触。所述间隙为约1mm至约110mm。

本发明的各种实施方案提供一种制备磷酸氨镁(struvite)的方法。该方法包括将电化学电池浸入pH为约10至约11的含磷的水中以形成包含含磷的盐的处理过的水。所述含磷的盐包括磷酸氨镁，该磷酸氨镁包含磷和来自阳极的Mg。电化学电池包括包含Mg的阳极，其中该阳极为约90重量％至约100重量％的Mg。电化学电池包括包含Cu的阴极，其中该阴极为约90重量％至约100重量％的Cu。该方法还包括从所述处理过的水中分离所述含磷的盐，以获得分离的磷酸氨镁并且形成磷浓度低于所述含磷的水的分离过的水。

本发明的各种实施方案提供一种制备AlPO₄、氢氧化铝或它们的组合的方法。该方法包括将电化学电池浸入pH为约5至约7的含磷的水中以形成包含含磷的盐的处理过的水。所述含磷的盐包括AlPO₄或其水合物，该AlPO₄包含磷和来自阳极的Al；氢氧化铝或其水合物，该氢氧化铝包含来自阳极的Al；或它们的组合。电化学电池包括包含Al的阳极，其中该阳极为约90重量％至约100重量％的A1。电化学电池包括包含Cu的阴极，其中该阴极为约90重量％至约100重量％的Cu。该方法包括从所述处理过的水中分离所述含磷的盐，以形成磷浓度低于所述含磷的水的分离过的水。

本发明的各种实施方案提供一种制备磷酸镁、Mg(OH)₂或它们的组合的方法。该方法包括将电化学电池浸入pH为约10至约11的含磷的水中以形成包含含磷的盐的处理过的水。所述盐包括磷酸镁、磷酸钾镁、其水合物或它们的组合；Mg(OH)₂，其包含来自阳极的Mg；或它们的组合。电化学电池包括包含Mg的阳极，其中该阳极为约90重量％至约100重量％的Mg。电化学电池包括包含Cu的阴极，其中该阴极为约90重量％至约100重量％的Cu。该方法还包括从所述处理过的水中分离所述含磷的盐，以形成磷浓度低于所述含磷的水的分离过的水。

本发明的各种实施方案提供一种从水中去除一种或多种溶解的过渡金属、后过渡金属(post-transition metal)或准金属的方法。该方法包括将电化学电池浸入包含一种或多种溶解的过渡金属、后过渡金属或准金属的水中以形成包含含有一种或多种过渡金属、后过渡金属或准金属的氢氧化物盐的处理过的水。电化学电池包括包含Mg、Al、Fe、Zn或它们的组合的阳极。电化学电池包括包含Cu、Ni、Fe或它们的组合的阴极。该方法还包括分离所述包含一种或多种过渡金属、后过渡金属或准金属的盐(包括氢氧化物盐)，以形成相比所述包含一种或多种过渡金属、后过渡金属或准金属的水，具有较低浓度的一种或多种过渡金属、后过渡金属或准金属的分离过的水。

在各种实施方案中，本发明的除磷方法具有优于从水中除磷的其他方法的某些优点。例如，在一些实施方案中，与其他方法相比，本发明的除磷方法可以去除更大量的磷，完成更低的磷浓度，以更高的效率或更低的成本实现除磷，利用更小的占用空间，或它们的组合。

在各种实施方案中，与其他方法相比，本发明的除磷方法可以在进水较少氧化的情况下进行，或者在进水不氧化的情况下进行。在包括电化学电池(其包括包含Al的阳极)的一些实施方案中，由氢氧根离子的产生引起的在该阳极附近的较高pH可诱导或增强铝盐(例如，AlPO₄、氢氧化铝或它们的组合)的沉淀。在一些实施方案中，用于从水中去除磷的Al与P的比率低于通过其他方法报告的那些比率，例如使用添加铝盐的方法。

附图说明

附图通过示例而非限制的方式总体上说明了本发明的各种实施方案。

图1A示出了根据各种实施方案的从主面看的电化学电池视图。

图1B示出了根据各种实施方案的电化学电池的放大剖面边视图。

图2A示出了根据各种实施方案沿Al-Cu电化学电池的边缘的照片。

图2B示出了根据各种实施方案沿多个Al-Cu电化学电池的边缘的照片。

图2C示出了根据各种实施方案的Mg-Cu电化学电池的主面的照片。

图2D示出了根据各种实施方案的Mg-Cu电化学电池的边缘的照片。

图2E示出了根据各种实施方案的Mg-Cu电化学电池的边缘的照片。

图2F示出了显示根据各种实施方案的用于从水中去除材料的系统的俯视图的照片。

图2G示出了显示根据各种实施方案的用于从水中去除材料的系统的侧视图的照片。

图3示出了根据各种实施方案的对于具有各种电导率的溶液由Al-Cu电池产生的电流与时间的关系。

图4示出了根据各种实施方案的对于具有各种pH水平的溶液由Al-Cu电池产生的电流与时间的关系。

图5A示出了根据各种实施方案的对于具有各种电导率的溶液由Mg-Cu电池产生的电流与时间的关系。

图5B示出了根据各种实施方案的对于具有各种pH水平的溶液由Mg-Cu电池产生的电流与时间的关系。

具体实施方式

现在将详细参考所公开主题的某些实施方案。虽然将结合所列举的权利要求描述所公开的主题，但应当理解，所例示的主题并非旨在将权利要求限制为所公开的主题。

在本文件中，以范围格式表示的值应以灵活的方式解释，以不仅包括明确引用为范围限制的数值，而且还包括该范围内包含的所有单独的数值或子范围，如同每个数值和子范围都被明确地叙述了一样。例如，“约0.1％至约5％”或“约0.1％至5％”的范围应被解释为不仅包括约0.1％至约5％，而且还包括单独的值(例如，1％、2％、3％和4％)和指定范围内的子范围(例如，0.1％至0.5％、1.1％至2.2％、3.3％至4.4％)。除非另有说明，否则“约X至Y”的陈述具有与“约X至约Y”相同的含义。同样，除非另有说明，否则“约X、Y或约Z”的陈述具有与“约X、约Y或约Z”相同的含义。

在本文件中，除非上下文另有明确规定，否则术语“一个”、“一种”或“该(所述)”用于包括一个或多于一个。除非另有说明，否则术语“或”用于指代非排他性的“或”。陈述“A和B中的至少一个”或“A或B中的至少一个”具有与“A、B或A和B”相同的含义。此外，应当理解，本文中所使用的并且未另外定义的措辞或术语仅用于描述而非限制的目的。任何章节标题的使用旨在帮助阅读文件，并且不应被解释为限制；与章节标题相关的信息可能出现在该特定章节的内部或外部。

在本文描述的方法中，除了在明确叙述时间或操作顺序时，在不脱离本发明的原理的情况下，可以以任何顺序执行动作。此外，指定的动作可以同时执行，除非明确的权利要求语言叙述它们是分开执行的。例如，要求保护的执行X的动作和要求保护的执行Y的动作可以在单个操作中同时进行，由此产生的过程将落入要求保护的过程的字面范围内。

如本文所用，术语“约”可允许在某个值或范围内的一定程度的可变性，例如在规定值或规定限值的10％、5％或1％内，并包括确切的规定值或范围。如本文所用，术语“基本上”是指大多数或大部分，如在至少约50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％、或至少约99.999％或更多、或100％中。如本文所用，术语“基本上不含”可以指不具有或具有微不足道的量，使得存在的材料量不影响包含该材料的组合物的材料特性，使得约0重量％至约5重量％的组合物是该材料，或约0重量％至约1重量％，或约5重量％或更少，或小于或等于约4.5重量％、4、3.5、3、2.5、2、1.5、1、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、0.01、或约0.001重量％或更少，或约0重量％的组合物是该材料。

在各种实施方案中，具有带正电荷的抗衡离子的盐可以包含任何合适的带正电荷的抗衡离子。例如，抗衡离子可以是铵NH₄ ⁺)、或诸如钠(Na⁺)、钾(K⁺)或锂(Li⁺)的碱金属。在一些实施方案中，抗衡离子可具有大于+1的正电荷，其在一些实施方案中可以与多重电离基团(例如Zn²⁺、Al³⁺)或诸如Ca²⁺或Mg²⁺的碱土金属络合。

除非另有说明，否则所提及的磷、镁和铝的所有浓度都是这些材料以元素或非元素形式(例如，以包含该材料的化合物或离子的形式)的溶解浓度。除非另有说明，否则本文给出的所有浓度均按重量计。

除非另有说明，否则如本文所用，“总磷浓度”是指如通过US-EPA 365.1：半自动比色法测定磷(Determination of Phosphorus by Semi-Automated Colorimetry)或等效方法所测量的所有形式的磷的浓度。

除非另有说明，否则如本文所用，“溶解磷浓度”是指可通过0.45微米过滤器的并且如通过US-EPA 365.1：半自动比色法测定磷或等效方法所测量的所有形式的磷的浓度。

除非另有说明，否则如本文所用，“活性磷浓度”是指如通过US-EPA 365.1：半自动比色法测定磷或等效方法所测量的溶液中的可溶活性磷(例如正磷酸盐)。

从水中去除磷的方法.

在各种实施方案中，本发明提供一种从水中去除磷的方法。可以使用电化学电池(例如，一个或多个电化学电池)将磷以包含磷的盐的形式去除。该方法可以包括将电化学电池浸入含磷的水中以形成包含含磷的盐的处理过的水。电化学电池可包括包含Mg、Al、Fe、Zn或它们的组合的阳极。电化学电池可包括包含Cu、Ni、Fe或它们的组合的阴极。该方法还可以包括从所述处理过的水中分离所述含磷的盐，以形成磷浓度低于所述含磷的水的分离过的水。在一些实施方案中，电化学电池还可以包括将阳极和阴极电连接的导电连接器，该导电连接器包含Cu、Zn、Fe、Cd、Ni、Sn、Pb或它们的组合。在一些实施方案中，阳极和阴极可以彼此直接接触并且电化学电池可以没有导电连接器。

电化学电池可以是原电池。该方法可以不施加跨电化学电池的阳极和阴极的电势(例如，从电化学电池之外的源施加的电势)。在一些实施方案中，电化学电池可以是电解池。该方法可以包括跨电化学电池的阳极和阴极施加电势。所施加的电势可以大于电化学电池的电偶腐蚀电势(例如，当浸入含磷的水中时，阳极和阴极在没有施加外部电势的情况下达到的电势)。施加的电势可以小于电化学电池的电偶腐蚀电势。所施加的电势可以等于电化学电池的电偶腐蚀电势。

该方法可包括将电化学电池浸入含磷的水中。将电化学电池浸入含磷的水中可包括部分浸没，使得电化学电池的表面积的任何合适比例与水接触，例如约1％至约100％、80％至约100％，或小于、等于或大于约1％、10、20、30、40、50、60、70、80、90、95、96、97、98、或约99％或更多。将电化学电池浸入含磷的水中可包括完全浸入，使得电化学电池的约100％的表面积与水接触。

所述含磷的水可取自任何合适的来源。例如，含磷的水可以取自包括以下的来源：环境中的天然水源、饮用水(例如，用于去除磷酸氨镁以防止在管道中形成)、工业废水、工业冷却水或它们的组合。含磷的水可以是取自包括环境中天然水源(如池塘、湖泊、河流、溪流等)在内的源的水。在一些实施方案中，该方法可包括从所述源取水，在去除磷后将水返回到所述源，或它们的组合。

所述含磷的水中的磷可以是任何合适的形式。例如，磷可以是元素磷、无机磷、有机磷、溶解态磷、固态磷、氧化磷或它们的组合的形式。含磷的水可具有约0.001ppm至约10,000ppm、约0.01ppm至约20ppm或约0.001ppm或更低，或小于、等于或大于约0.005ppm、0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.1、0.15、0.2、0.4、0.6、0.8、1、2、4、6、8、10、15、20、40、60、80、100、150、200、400、600、800、1,000、1,500、2,000、4,000、6,000、8,000或约10,000ppm或更多的总磷浓度、溶解磷浓度、活性磷浓度或它们的组合。

所述分离过的水可具有以下的总磷浓度、溶解磷浓度、活性磷浓度或它们的组合：约0ppm至约1ppm、约0.0001ppm至0.1ppm、约0.0001ppm至0.05ppm、或约0ppm，或小于、等于或大于约0.0001ppm、0.0002、0.0004、0.0006、0.0008、0.0010、0.0012、0.0014、0.0016、0.0018、0.0020、0.0022、0.0024、0.0026、0.0028、0.0030、0.0032、0.0034、0.0036、0.0038、0.0040、0.0045、0.0050、0.0060、0.0080、0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8或约1.0ppm或更高。所述分离过的水可具有如下的总磷浓度、溶解磷浓度、活性磷浓度或它们的组合：为与电化学电池最初接触的所述含磷的水的相应总磷浓度、溶解磷浓度、活性磷浓度或它们的组合的约0％至70％，或者约0％至约20％，或约0％，或小于、等于或大于约0.001％、0.005、0.01、0.05、0.1、0.5、1、2、4、6、8、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65或约70％或更高。

在将电化学电池浸入所述含磷的水中期间，该含磷的水可具有任何合适的pH值。pH可以为约2至约14、约5至约11、约5至约7、约10至约11，或小于、等于或大于约2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、5.9、6、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.1、10.2、10.3、10.4、10.5、10.6、10.7、10.8、10.9、11、11.5、12、12.5、13、13.5或约14或更大。

该方法可包括将酸、碱或它们的组合添加到所述含磷的水中以调节或控制其pH。在一些实施方案中，该方法没有将酸、碱或它们组合添加到所述含磷的水中。可以在将电化学电池浸入含磷的水中之前，将电化学电池浸入含磷的水中期间，将电化学电池浸入含磷的水中之后，或者它们的组合，将酸、碱或它们的组合加入所述含磷的水中。

该方法可以包括使浸没电化学电池的含磷的水再循环以使该含磷的水与电化学电池多次接触。在再循环期间可以任选地过滤水，例如从水中除去含磷的盐。

将电化学电池浸入含磷的水中可以形成包含含磷的盐的处理过的水。所述含磷的水与电化学电池之间的接触会导致含磷的盐的形成。所述处理过的水中的至少一些含磷的盐可以包括固体。含磷的固体的形成可包括沉淀、絮凝或它们组合。

从所述处理过的水中分离所述含磷的盐，以形成磷浓度低于含磷的水的分离过的水可以以任何合适的方式进行。所述分离可包括倾析、沉降、过滤或它们的组合。分离可以包括将所述处理过的水与电化学电池分离(例如，去除浸没电池的水，该水已经被过滤或以其他方式从其中分离出含磷的盐)。分离可在水再循环回到电化学电池期间发生。分离可以在电化学电池与水接触期间进行，例如通过浸入水中并在接触期间连续过滤水的过滤器。在从浸没电化学电池的水中除去水之后，例如通过系统外出口管线上的过滤器，可以发生分离。可以使用玻璃料、织物过滤器、纸过滤器、圆盘过滤器、旋转过滤器、转鼓过滤器、筛网、筛子、颗粒过滤介质、助滤器或它们的组合进行过滤。可以任选地进一步处理该分离过的水，例如通过进一步与相同或不同的电化学电池接触、过滤、处理以去除一种或多种其他非磷材料、进行pH调节或它们的组合。

阳极可以是在处理所述含磷的水期间消耗的牺牲阳极。在含磷的水与电化学电池接触时形成的含磷的盐可以包含来自阳极的材料。该方法可包括在将电化学电池浸入所述含磷的水中期间形成包含来自阳极的材料的氢氧化物盐。将所述含磷的盐与处理过的水分离可进一步包括从所述处理过的水中分离包含来自阳极的材料的氢氧化物盐。

所述含磷的水可进一步包含溶解的过渡金属、后过渡金属、准金属或它们的组合。该方法可以包括在将电化学电池浸入含磷的水中期间形成包含过渡金属、后过渡金属或准金属的氢氧化物盐。从所述处理过的水中分离所述含磷的盐可以包括从处理过的水中分离包含过渡金属、后过渡金属或准金属的氢氧化物盐。所述过渡金属、后过渡金属或准金属可以是Sc、Y、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Rf、Db、Sg、Bh、Hs、Al、Zn、Ga、Cd、In、Sn、Hg、Tl、Pb、Bi、Po、Cn、B、Si、Ge、As、Sb、Te、At或它们的组合。过渡金属、后过渡金属或准金属可以是Hg、Fe、Cr、Ni、Zn、Cd、As或它们的组合。该方法可以从水中去除任何合适量的过渡金属、后过渡金属、准金属或它们的组合。分离过的水可以具有如下的过渡金属、后过渡金属、准金属或它们的组合的浓度：为在包含一种或多种溶解的过渡金属、后过渡金属或准金属的水中的过渡金属、后过渡金属、准金属或它们的组合的浓度的约0％至约70％，或者为在包含一种或多种溶解的过渡金属、后过渡金属或准金属的水中的过渡金属、后过渡金属、准金属或它们的组合的浓度的约0％至约20％，或约0％，或约1％或更少，或小于、等于或大于约2％、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、22、24、26、28、30、35、40、45、50、55、60、65或约70％或更高。

该方法可包括在将电化学电池浸入所述含磷的水中期间在阳极处(例如在阳极的表面上，从水中产生)形成H₂和HO^-。该方法可包括在将电化学电池浸入含磷的水中期间在阴极处(例如在阴极的表面上，从水中产生)形成H₂和HO^-。该方法可包括在将电化学电池浸入含磷的水中期间在阴极处(例如在阴极的表面上)形成H₂O₂、HO₂ ^-、或它们的组合。该方法可以包括在将电化学电池浸入含磷的水中期间，对所述含磷的水施加剪切。该剪切能够足以从阳极、阴极或它们的组合的表面逐出至少一些气泡(例如包括H₂)。该剪切能够足以至少部分地防止或减少阳极表面处的氧化物形成。该方法可包括向浸入含磷的水中的电化学电池施加机械力，例如轻敲、敲打、搅动、振动、超声等。该机械力能够足以从阳极、阴极或它们的组合的表面逐出至少一些包括H₂的气泡；至少部分地防止阳极的表面处的氧化物形成；至少部分地防止所述含磷的盐在阳极的表面上附聚；或它们的组合。

所述含磷的水可进一步包含氮。该含磷的水中的氮可以是任何合适的形式，例如元素氮、无机氮、有机氮、溶解态氮、固态氮、氧化氮或它们的组合。含磷的水中总氮浓度、溶解氮浓度或它们组合可以为约0.001ppm至约20ppm、约1ppm至约5ppm、或约0.001ppm或更少，或小于、等于或大于约0.005ppm、0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.1、0.15、0.2、0.4、0.6、0.8、1、2、4、6、8、10、12、14、16、18或约20ppm或更高。所述分离过的水可具有如下的总氮浓度、溶解氮浓度或它们的组合：约0ppm至约2ppm、约0ppm至约1ppm、或约0ppm，或小于、等于或大于约0.001ppm、0.0012、0.0014、0.0016、0.0018、0.0020、0.0022、0.0024、0.0026、0.0028、0.0030、0.0032、0.0034、0.0036、0.0038、0.0040、0.0045、0.0050、0.0060、0.0080、0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1、1.1、1.2、1.4、1.6、1.8或约2ppm或更高。分离过的水可具有如下的总氮浓度、溶解氮浓度或它们的组合：为所述含磷的水中相应总氮浓度、溶解氮浓度或它们的组合的约0％至70％，或者约0％至约30％，或约0％，或小于、等于或大于约0.001％、0.005、0.01、0.05、0.1、0.5、1、2、4、6、8、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65或约70％或更高。

该方法可进一步包括在阴极处(例如在阴极的表面上)形成NH₃、NH₄ ⁺、或它们的组合，其中NH₃和NH₄ ⁺包含来自所述含磷的水中的氮。该方法可以包括在将电化学电池浸入含磷的水中期间形成含氮的盐。从所述处理过的水中分离所述含磷的盐可以包括从处理过的水中分离含氮的盐。该含氮的盐可包括NH₄MgPO₄或其水合物(例如磷酸氨镁)。

电化学电池的阴极可以包含Cu、Ni、Fe或它们的组合，例如Cu或Cu合金。阴极可以是主要为Cu、Ni、Fe、它们的合金或它们的组合的固体材料，或主要涂覆有Cu、Ni、Fe、它们的合金或它们的组合的另一种材料。阴极可基本上不含除Cu、Ni、Fe、它们的合金或它们的组合之外的材料。阴极可以为约50重量％至约100重量％的Cu、Ni、Fe、它们的合金或它们组合，约90重量％至约100重量％，或小于、等于或大于约50重量％、55、60、65、70、75、80、82、84、86、88、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、99.5、99.9、99.99或约99.999重量％或更多。在一些实施方案中，阴极包含Cu，而阳极包含Mg。在一些实施方案中，阴极包含Cu，而阳极包含Al。

阳极可以是大致均匀组成的固体材料，或者可以是另一种材料上的涂层。阳极具有与阴极不同的组成。阳极可包含Mg、Al、Fe、Zn或它们组合。阳极可包括含有Mg、Al、Fe、Zn或它们的合金的合金。Mg、Al、Fe、Zn、它们的合金或它们的组合可以是阳极的约50重量％至约100重量％，或小于、等于或大于约50重量％、55、60、65、70、75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、或约99、99.5、99.9、99.99或约99.999重量％或更多。阳极可基本上不含除Mg、Al、Fe、Zn、它们的合金或它们的组合之外的材料。

阳极可进一步包含Ag、Pt、Au或它们的组合。Ag、Pt、Au或它们组合为约0.0001重量％至约20重量％、约0.0001重量％至约5重量％、或约0重量％、或约0.0001重量％或更少、或0.0002、0.0004、0.0006、0.0008、0.0010、0.0012、0.0014、0.0016、0.0018、0.0020、0.0022、0.0024、0.0026、0.0028、0.0030、0.0032、0.0034、0.0036、0.0038、0.0040、0.0045、0.0050、0.0060、0.0080、0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1、1.5、2、4、6、8、10、12、14、16、18或约20重量％或更多。

阳极可包含镁或镁合金。阳极可以基本上不含除Mg或其合金之外的材料。阳极可以是镁合金AZ91，其是约90重量％Mg、约9重量％Al和约1重量％Zn。阳极可以是约50重量％至约100重量％Mg或Mg合金，约90重量％至约100重量％的Mg或Mg合金，或小于、等于或大于约50重量％、55、60、65、70、75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、99.5、99.9、99.99或约99.999重量％或更多Mg或Mg合金。所述含磷的盐可包括磷酸镁、磷酸钾镁(例如，“钾-磷酸氨镁(K-struvite)”)、它们的水合物或它们的组合，其中磷酸镁或磷酸钾镁包含来自阳极的Mg。磷酸镁可以是任何合适的形式，例如磷酸二氢镁(Mg(H₂PO₄)₂)、磷酸二镁(MgHPO₄)、磷酸三镁(Mg₃(PO₄)₂)、它们的水合物或它们的组合。从处理过的水中分离所述含磷的盐可以包括从处理过的水中分离磷酸镁。所述含磷的水可以进一步包含氮，其中所述含磷的盐包括NH₄MgPO₄或其水合物(例如磷酸氨镁)，其中NH₄MgPO₄包含磷和来自阳极的Mg。该方法可包括在将电化学电池浸入含磷的水中期间形成包含来自阳极的Mg的Mg(OH)₂。从处理过的水中分离含磷的盐可以包括从处理过的水中分离Mg(OH)₂。在将电化学电池浸入含磷的水中期间，该含磷的水可具有约9.5至约11.5、或约10至约11，或小于、等于或大于9.5、9.6、9.7、9.8、9.9、10.0、10.1、10.2、10.3、10.4、10.5、10.6、10.7、10.8、10.9、11.0、11.1、11.2、11.3、11.4或约11.5或更大的pH。该方法可以包括调节向电化学电池中引入包含磷的新鲜水的速率，使得浸没电化学电池的含磷的水保持在约9.5至约11.5、或约10至约11，或小于、等于或大于9.5、9.6、9.7、9.8、9.9、10.0、10.1、10.2、10.3、10.4、10.5、10.6、10.7、10.8、10.9、11.0、11.1、11.2、11.3、11.4或约11.5或更大的pH下。该方法可以包括将电化学电池浸入含磷的水中直至该含磷的水达到约9.5至约11.5、或约10至约11的pH，然后调节向电化学电池中引入包含磷的新鲜水的速率，使得浸没电化学电池的含磷的水保持在约9.5至约11.5、或约10至约11的pH下。

阳极可包含Al。阳极可以基本上不含除Al以外的材料。阳极可以是约50重量％至约100重量％Al，约90重量％至约100重量％Al，或小于、等于或大于约50重量％、55、60、65、70、75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、99.5、99.9、99.99或约99.999重量％或更多Al。所述含磷的盐可包括AlPO₄或其水合物。从处理过的水中分离该含磷的盐可以包括从处理过的水中分离AlPO₄。该方法可包括在将电化学电池浸入含磷的水中期间形成氢氧化铝或其水合物(例如，Al(OH)₃或聚氢氧化铝)，该氢氧化铝包含来自阳极的Al。从处理过的水中分离含磷的盐可以包括从处理过的水中分离氢氧化铝。在将电化学电池浸入含磷的水中期间，所述含磷的水具有约4至约8、或约5至约7、或约4或更低，或约4.2、4.4、4.6、4.8、5、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、5.9、6.0、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7、7.2、7.4、7.6、7.8或约8或更大的pH。该方法可以包括调节向所述含磷的水中引入酸的速率，使得浸没电化学电池的含磷的水保持在约4至约8、或约5至约7、或约4或更低，或约4.2、4.4、4.6、4.8、5、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、5.9、6.0、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7、7.2、7.4、7.6、7.8或约8或更大的pH下。可以在将电化学电池浸入含磷的水中之前，将电化学电池浸入含磷的水中期间，将电化学电池浸入含磷的水中之后，或者上述时间的组合，将酸加入含磷的水中。酸可以是任何合适浓度的任何合适的酸。酸可包括硫酸、乙酸、盐酸或它们的组合。该方法可以包括从处理过的水中絮凝含铝的盐。

阴极可具有大于阳极的功函数的功函数。例如，Cu具有约4.53-5.10eV的功函数，Mg具有约3.66eV的功函数，以及Al具有约4.06-4.26eV的功函数。导电连接器可具有介于阴极的功函数和阴极的功函数之间的功函数。

电化学电池可包括将阳极和阴极电连接的导电连接器。导电连接器具有与阳极或阴极不同的组成。导电连接器可以是具有均匀组成的固体材料，或者可以是另一种材料上的涂层。导电连接器可包含Cu、Zn、Fe、Cd、Ni、Sn、Pb或它们的组合。导电连接器可包含Cu。导电连接器可包含Zn。导电连接器可以包括含有Cu和Zn的合金。导电连接器可以包含黄铜。导电连接器可以包含黄铜，并且可以基本上不含其他材料。导电连接器可以是约50重量％至约100重量％黄铜，约90重量％至约100重量％黄铜，或小于、等于或大于约50重量％、55、60、65、70、75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、99.5、99.9、99.99或约99.999重量％或更多黄铜。

在电化学电池浸入含磷的水中期间，该含磷的水可具有任何合适的电导率，例如约100μS至约1,000,000μS，或约300μS至约100,000μS，或约100μS至约1,200μS，或小于、等于或大于约100μS、200、300、400、500、600、700、800、900、1,000、1,100、1,200、1,500、2,000、4,000、6,000、10,000、15,000、20,000、50,000、100,000、150,000、200,000、250,000、500,000、750,000或约1,000,000μS或更多。该方法可以不调节含磷的水的电导率。在一些实施方案中，该方法包括调节所述含磷的水的电导率，使得电导率保持在约100μS至约1,000,000μS，或约300μS至约100,000μS，或约100μS至约1,200μS，或小于、等于或大于约100μS、200、300、400、500、600、700、800、900、1,000、1,100、1,200、1,500、2,000、4,000、6,000、10,000、15,000、20,000、50,000、100,000、150,000、200,000、250,000、500,000、750,000或约1,000,000μS或更多。调节含磷的水的电导率可包括调节向电化学电池中引入包含磷的新鲜水的速率。调节含磷的水的电导率可包括向含磷的水中添加一种或多种盐。可以在将电化学电池浸入含磷的水中之前，将电化学电池浸入含磷的水中期间，将电化学电池浸入含磷的水中之后，这些时间的组合，将盐加入含磷的水中。添加到含磷的水中以调节其电导率的一种或多种盐可以包括卤素盐、钠盐、钾盐或它们的组合。添加到含磷的水中以调节其电导率的一种或多种盐可以包括氯化钠。

当浸入含磷的水中时，电化学电池可以产生电流。由该电池产生的电流量可以是任何合适的电流量，例如约0.001mA/cm²至约10mA/cm²、0.01mA/cm²至约0.5mA/cm²，或小于、等于、或大于约0.001mA/cm²、0.005、0.01、0.015、0.02、0.025、0.03、0.035、0.04、0.045、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.2、1.5、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9或约10mA/cm²或更多。

将电化学电池浸入含磷的水中能够足以氧化所述含磷的水中的磷。该方法可以不使用氧化剂或者除了由于将电化学电池浸入所述含磷的水中而发生的任何氧化之外的氧化处理来处理含磷的水。在一些实施方案中，该方法包括在将电化学电池浸入含磷的水中之前、在将电化学电池浸入含磷的水中期间、或这些时间的组合，氧化含磷的水中的磷。该方法可包括在将电化学电池浸入含磷的水中之前氧化含磷的水中的磷。氧化含磷的水中的磷可包括使氧化剂与所述含磷的水接触以氧化磷(例如，以氧化含磷的有机物质或固体物质中的磷)。可以将氧化剂的水溶液加入到含磷的水中。氧化剂的水溶液具有以下的氧化剂浓度：约0.001ppm至约999,999ppm、约50,000ppm至约140,000ppm，或小于、等于或大于约0.001ppm、0.005、0.01、0.05、0.1、0.5、1、1.5、2、5、10、15、20、50、100、150、200、500、1,000、1，100、1,200、1,500、2,000、2,500、5,000、10,000、15,000、20,000、50,000、100,000、150,000、200,000、500,000、750,000或约999,999ppm或更大。氧化剂可以是使磷氧化的任何合适的氧化剂。该氧化剂可包括高铁酸盐、臭氧、氯化铁(FeCl₃)、高锰酸钾、重铬酸钾、氯酸钾、过硫酸钾、过硫酸钠、高氯酸、过乙酸、过硫酸氢钾、过氧化氢、次氯酸钠、次氯酸钾、氢氧化物、亚硫酸盐、通过它们的分解产生的自由基，或它们的组合。可以添加足够的氧化剂，并使用足够的处理条件，使得氧化剂将所述含磷的水中基本上所有的溶解磷转化为氧化形式的磷。

氧化过程的副产物可以包括容易接受电子并因此在原电池中铜的表面处优先被还原的带负电荷的离子化合物。这些化合物中的许多具有非常低的监管限制，并且在排放或再利用所述处理过的水之前，可以使用电偶法(galvanic process)去除或降低这些高度监管的化合物中的一种或多种的浓度。可以减少或去除的最常见化合物的实例是氯胺、氯酸盐、高氯酸盐、溴酸盐、次氯酸、漂白剂等、有机化合物及它们的组合。此外，电偶法可以将水中的氧水平降低到低于1ppm的值，从而为后续的缺氧或厌氧过程创造有吸引力的条件。

该方法可以不执行任何步骤来调节所述处理过的水的pH。在一些实施方案中，该方法可包括将所述处理过的水的pH调节至约6至8，或约7，或小于、等于或大于约6、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7、7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9或约8或更大。

该方法可包括将电化学电池中的一个或多个浸入包含所述含磷的水的外壳中。该方法可包括通过至少部分浸没在浸没电化学电池的含磷的水中的一个或多个过滤器从所述处理过的水中过滤含磷的盐。该过滤器可包括玻璃料、织物过滤器、纸过滤器、圆盘过滤器、旋转过滤器、转鼓过滤器、筛网、筛子、颗粒过滤介质、助滤器或它们的组合。过滤器可以是转盘过滤器。过滤可包括在过滤器上形成滤饼，该滤饼包括所述含磷的盐。过滤可包括反洗过滤器以从过滤器去除滤饼并形成包括去除的滤饼的反洗液。任何合适的水都可用于反冲洗过滤器，例如使用一部分包含沉淀物的水来反冲洗过滤器。

一个或多个电化学电池可以位于外壳的侧部处的含磷的水中，其中过滤器大约位于外壳的中心部分，在含磷的水中，使得过滤器处于多个电化学电池之间。该方法可以包括使用多个过滤器。所述多个过滤器可包括多个转盘过滤器。

在阳极中包含铝的原电池的实施方案中，在原电池运行期间铝阳极的溶解会在电极的表面上或非常靠近电极的表面产生高局部浓度的铝离子，这有利于磷酸铝化合物沉淀的过饱和及热力学条件。即使水中的磷水平低于0.1ppm，这种表面条件也会产生较低的金属与磷的摩尔比。溶液中剩余磷酸盐的所得平衡浓度可能远低于通过简单地向水中添加铝盐所获得的平衡浓度。当将铝盐添加到含磷酸盐的水中以获得低于约0.1ppm的磷浓度时，金属与磷的摩尔比必须接近8。相比之下，在本文所述的电偶法中，金属与磷的摩尔比可以小于8，如约1。

电化学电池

在各种实施方案中，本发明提供一种电化学电池。所述电化学电池可以是可用于执行本文所述方法的实施方案的任何合适的电化学电池。从水中去除磷的方法可包括将电化学电池(例如，一个或多个电化学电池)浸入含磷的水中以形成包含含磷的盐的处理过的水。电化学电池可包括包含Mg、Al、Fe、Zn或它们的组合的阳极。电化学电池可包括包含Cu、Ni、Fe或它们的组合的阴极。

电化学电池还可以包括将阳极和阴极电连接的导电连接器，该导电连接器包含Cu、Zn、Fe、Cd、Ni、Sn、Pb或它们的组合。在一些实施方案中，阳极和阴极彼此直接接触并且电化学电池没有导电连接器，使得电极处于“无电(electroless)”配置。在无电配置中，牺牲阳极材料可以电化学镀覆或沉积在非牺牲阴极材料上，从而不需要导电连接器来电连接阳极和阴极。无电配置的各种实施方案的一个优点是与包括导电连接器的配置相比，可以使用更少的金属铜并且可以降低电极之间的电降。

电化学电池可以包括一个阴极，或多个阴极。电化学电池可以包括一个阳极，或多个阳极。电化学电池可以不包括导电连接器，包括一个导电连接器，或多个导电连接器。电化学电池可以包括多个导电连接器，其中每个导电连接器独立地电连接阳极和阴极(例如，以并联配置，而不是串联配置)。多个导电连接器可以大致均匀地分布在电化学电池的周边周围。导电连接器可包括连接器或紧固件，如螺钉、螺栓、螺母、垫圈或它们的组合。

电化学电池可以具有任何合适的尺寸或配置，使得每单位体积的含有待去除的磷的水的电化学电池的表面积足以在水于容器中的停留时间期间实现磷的去除。电化学电池可以具有任何合适的总表面积/电化学电池，或暴露于水的总阳极表面积/电池，例如约1cm²至约1,000,000cm²、约5cm²至约200,000cm²、约10cm²至约50,000cm²、约20cm²至约40,000cm²或约1cm²或更小，或小于、等于或大于2cm²、4、6、8、10、15、20、25、30、35、40、45、50、75、100、150、200、250、500、750、1,000、1,500、2,000、2,500、5,000、7,500、10,000、15,000、20,000、25,000、30,000、35,000、40,000、45,000、50,000、75,000、100,000、150,000、200,000、500,000、750,000或约1,000,000cm²或更大。电化学电池可以具有任何合适的阳极表面积与阴极表面积之比，例如暴露于水的阳极表面积与暴露于水的阴极表面积之比，例如约0.1至约10、0.5至2，或小于、等于、或大于约0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.8、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、9或约10或更多。在一些实施方案中，阳极、阴极或它们的组合包括粗糙化或蚀刻的表面以增加表面积。对于本文描述的方法，可以使用任何合适数量的电化学电池，例如1、1至1,000,000、1至1,000、1至20，或小于、等于或大于2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18、20、25、30、35、40、45、50、60、70、80、90、100、125、150、175、200、225、250、300、400、500、750、1,000、1,250、1,500、1,750、2,000、2,500、3,000、4,000、5,000、10,000、20,000、50,000、100,000、250,000、500,000或约1,000,000个或更多个。电池可以串联或并联电气排列使用。

电化学电池可包括在阳极的表面和阴极的表面之间的间距(例如，在阴极与至少约50％至100％的阳极的表面积，或约80％至约100％，或小于、等于或大于约50％、55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、98或约99％或更多的阳极的表面积之间)，该间距为约1mm至约110mm，或约2mm至约30mm，或小于、等于或大于约1mm、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、32、34、36、38、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105或110mm或更多的。

电化学电池在形式上可以是平面的，具有小于高度和宽度的厚度。电化学电池可包括电化学电池的平面框架和包含在框架的周边内的阴极材料，其中阴极材料电连接至框架(例如，通过与其直接接触)。所述框架可以是电化学电池的结构部件。框架在结构上足以在没有任何或所有阳极的情况下保持其形状。平面框架和包含在框架的周边内的阴极材料都可以是阴极。

所述平面框架可以是无孔的固体材料。平面框架可以是组装以形成框架的一个或多个阴极材料条。平面框架可以具有多边形周边，如正方形或矩形。包含在平面框架的周边内的阴极材料可包括多孔阴极材料，例如包括金属丝、网、筛网、包括一个或多个通孔的片材、或它们的组合。多孔阴极材料可包括包含多孔阴极材料的金属丝网或金属丝筛网。包含在平面框架的周边内的多孔阴极材料可具有夹在两个平面框架之间的边缘，该两个平面框架保持在一起以通过压缩，或通过穿过多孔阴极材料的一个或多个通孔的导电连接器，或通过它们的组合，利用导电连接器中的一个或多个将多孔阴极材料固定在其间。

电化学电池可包括多对平面框架(例如，2对至20对，或2对至10对，或小于、等于或大于2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20对或更多对)，每对平面框架保持在一起以利用导电连接器中的一个或多个将多孔阴极材料固定在其间，并且每对平面框架通过跨越包含在平面框架的周边内的多孔阴极材料的阳极中的一个或多个分开。将每对平面框架彼此分开的一个或多个阳极可以直接接触用其分开的每对平面框架的面。将每对平面框架彼此分开的一个或多个阳极可以直接接触用其分开的每对平面框架中的一个的面，并且可以不直接接触用其分开的每对平面框架中的另一个的面。

阳极可以是在平面框架的两个边缘处紧固到平面框架的条，其中该阳极在平面框架的两个边缘中的每一个处利用导电连接器中的至少一个紧固到平面框架，使得阳极跨越包含在平面框架的周边内的阴极材料，在包含在平面框架的周边内的阴极材料和阳极条之间形成间隙。所述阳极和阴极可在平面框架的边缘的每一个处直接相互接触，其中阳极通过至少一个导电连接器紧固到平面框架。

电化学电池可以包括多个阳极，其中每个阳极是在框架的面上的平面框架的两个边缘处紧固到平面框架的条，其中阳极中的每一个在平面框架的两个边缘中的每一个处利用导电连接器中的至少一个紧固到平面框架，使得阳极中的每一个跨越包含在平面框架的周边内的阴极材料，在包含在平面框架的周边内的阴极材料和阳极条之间形成间隙，其中所述多个阳极跨所述面被间隔开，使得它们彼此不物理接触。阳极中的每一个可以在所述面上大致彼此平行地跨越包含在平面框架的周边内的阴极材料；平面框架的另一面上的阳极可以平行或垂直于第一面上的阳极。每个阳极被紧固于其上的平面框架的两个边缘可以是平面框架的相对边缘。电化学电池可以在平面框架的单个主面上具有其所有阳极，或者一些阳极可以在平面框架的一个主面上，而其他阳极在框架的另一个主面上。

图1A示出了根据各种实施方案的从主面看的电化学电池110。电化学电池110包括阴极，其中该阴极包括具有多边形周边的电化学电池的平面框架120和包含在该框架的周边内的多孔材料130，该多孔材料是与框架直接接触的金属丝网或金属丝筛网。电化学电池110包括多个阳极140，其中每个阳极是在平面框架的面上的平面框架的两个相对边缘处紧固到平面框架的条。阳极中的每一个在平面框架的两个边缘中的每一个处利用导电连接器150中的至少一个紧固到平面框架，使得阳极中的每一个大致彼此平行，并且跨越包含在平面框架的周边内的多孔材料，在包含在平面框架的周边内的多孔材料和阳极条之间形成间隙(未示出)。每个阳极在平面框架的边缘中的每一个处直接接触阴极框架，其中阳极通过至少一个导电连接器紧固到平面框架。也可以使用仅穿过平面框架120的导电连接器(未示出)以将多孔材料130固定在其间。多个阳极跨所述面被间隔开，使得它们彼此不物理接触，并且其中间隙(未示出)为约1mm至约110mm。

图1B示出了沿图1A右侧示出的透视图观察的电化学电池110的放大剖面图。电化学电池可包括多对平面框架120，其中每对平面框架保持在一起以利用导电连接器(未示出)中的一个或多个将多孔阴极材料130固定在其间。阳极140跨越包含在平面框架120的周边内的多孔阴极材料130。每对平面框架120被阳极140(图1B中仅示出一个这样的阳极)分开。将每对平面框架彼此分开的一个或多个阳极140可以直接接触用其分开的每对平面框架120的面。

制备磷酸氨镁的方法

在各种实施方案中，本发明提供使用电化学电池和使用本文描述的电化学电池的方法来制备磷酸氨镁(例如，NH₄MgPO₄ 6H₂O)的方法。该方法可以包括将电化学电池浸入pH为约10至约11的含磷的水中以形成包含含磷的盐的处理过的水。该含磷的盐可以包括磷酸氨镁。磷酸氨镁可以包括来自水的磷和来自阳极的Mg。电化学电池可以包括包含Mg的阳极，其中该阳极为约90重量％至约100重量％的Mg。电化学电池可以包括包含Cu的阴极，其中该阴极为约90重量％至约100重量％的Cu。该方法可以包括从所述处理过的水中分离所述含磷的盐，以获得分离的磷酸氨镁并且形成磷浓度低于所述含磷的水的分离过的水。

如果水中有足够的氨或铵离子来满足形成磷酸氨镁的化学计量要求，那么含磷的盐可以包括磷酸氨镁。在各种实施方案中，当氨或铵离子不存在于含磷的水源中或仅以低浓度存在时，例如由于通过电化学电池的阴极表面上的含氮化合物(例如，硝酸盐或亚硝酸盐)的还原过程形成氨或铵离子，可产生磷酸氨镁。

在电化学电池还可以包括将阳极和阴极电连接的导电连接器，该导电连接器包含Cu、Zn、Fe、Cd、Ni、Sn、Pb或它们的组合。在一些实施方案中，阳极和阴极彼此直接接触并且电化学电池没有导电连接器。

该方法可以包括纯化分离的磷酸氨镁，例如通过重结晶(如，固体溶解形成母液，随后结晶，在母液中留下至少一些杂质)、液体萃取、过滤或它们的组合。

含磷的水可进一步包含氮。所述氮可以来自任何合适的源。氮可以天然存在于含磷的水中，可以将氮添加到水中，或者它们的组合。向含磷的水中添加氮可以包括添加以任何合适形式的氮。例如，可以通过添加KNO₃、HNO₃、有机氮化合物或它们的组合将氮添加到含磷的水中。

该方法可包括向水中添加磷以形成含磷的水。可将任何合适的含磷材料加入水中以形成所述含磷的水，如磷酸、有机含磷材料或它们组合。

制备AlPO₄、氢氧化铝或它们的组合的方法

在各种实施方案中，本发明提供使用电化学电池的实施方案和使用本文描述的电化学电池的方法来制备AlPO₄、氢氧化铝或它们的组合的方法。该方法可以包括将电化学电池浸入pH为约5至约7的含磷的水中以形成包含含磷的盐的处理过的水。所述含磷的盐可以包括AlPO₄或其水合物，该AlPO₄包含磷和来自阳极的Al；氢氧化铝或其水合物，该氢氧化铝包含来自阳极的Al；或它们的组合。电化学电池可以包括包含Al的阳极，其中该阳极为约90重量％至约100重量％的Al。电化学电池可以包括包含Cu的阴极，其中该阴极为约90重量％至约100重量％的Cu。该方法还可以包括从处理过的水中分离含磷的盐，以形成磷浓度低于含磷的水的分离过的水。

在电化学电池还可以包括将阳极和阴极电连接的导电连接器，该导电连接器包含Cu、Zn、Fe、Cd、Ni、Sn、Pb或它们的组合。在一些实施方案中，阳极和阴极彼此直接接触并且电化学电池没有导电连接器。

该方法可包括向水中添加磷以形成含磷的水。可将任何合适的含磷材料加入水中以形成含磷的水，诸如磷酸、有机含磷材料或它们组合。

该方法可包括纯化含磷的盐，以提供纯化的AlPO₄、纯化的氢氧化铝，或AlPO₄和氢氧化铝的纯化混合物。纯化可以任何合适的方式进行，例如通过重结晶(例如，固体溶解形成母液，随后结晶，在母液中留下至少一些杂质)、液体萃取、过滤或它们的组合。

制备磷酸镁、Mg(OH)₂或它们的组合的方法

在各种实施方案中，本发明提供了使用电化学电池的实施方案和使用本文描述的电化学电池的方法来制备磷酸镁、Mg(OH)₂或它们的组合的方法。制备磷酸镁、Mg(OH)₂或它们的组合的方法可以包括将电化学电池浸入pH为约10至约11的含磷的水中以形成包含含磷的盐的处理过的水。含磷的盐可以包括磷酸镁、磷酸钾镁、其水合物或它们的组合；Mg(OH)₂，其包含来自阳极的Mg；或它们的组合。电化学电池可以包括包含Mg的阳极，其中阳极为约90重量％至约100重量％的Mg。电化学电池可以包括包含Cu的阴极，其中阴极为约90重量％至约100重量％的Cu。该方法还可以包括从处理过的水中分离含磷的盐，以形成磷浓度低于含磷的水的分离过的水。

在电化学电池还可以包括将阳极和阴极电连接的导电连接器，该导电连接器包含Cu、Zn、Fe、Cd、Ni、Sn、Pb或它们的组合。在一些实施方案中，阳极和阴极彼此直接接触并且电化学电池没有导电连接器。

该方法可包括向水中添加磷以形成含磷的水。可将任何合适的含磷材料加入水中以形成含磷的水，诸如磷酸、有机含磷材料或它们组合。

该方法可包括纯化含磷的盐，以提供纯化的磷酸镁、纯化的Mg(O印₂，或磷酸镁和Mg(OH)₂的纯化混合物。纯化可以任何合适的方式进行，诸如通过重结晶(例如，固体溶解形成母液，随后结晶，在母液中留下至少一些杂质)、液体萃取、过滤或它们的组合。

从水中去除一种或多种溶解的过渡金属、后过渡金属或准金属的方法

在各种实施方案中，本发明提供了使用电化学电池的实施方案和使用本文描述的电化学电池的方法从水中去除一种或多种溶解的过渡金属、后过渡金属或准金属的方法的方法。水可以包含任何合适量的磷，或者水可以基本上不含磷。在从水中去除磷的内容中，本文所述的电化学电池或使用其的方法的任何合适的实施方案可包括在从水中去除一种或多种溶解的过渡金属、后过渡金属或准金属的方法中。该方法可包括将电化学电池浸入包含一种或多种溶解的过渡金属、后过渡金属或准金属的水中以形成包含含有一种或多种过渡金属、后过渡金属或准金属的氢氧化物盐的处理过的水。电化学电池可包括包含Mg、Al、Fe、Zn或它们的组合的阳极。电化学电池可包括包含Cu、Ni、Fe或它们的组合的阴极。该方法可以包括分离包含一种或多种过渡金属、后过渡金属或准金属的盐(包括氢氧化物盐)，以形成相比包含一种或多种过渡金属、后过渡金属或准金属的水，具有较低浓度的一种或多种过渡金属、后过渡金属或准金属的分离过的水。

在电化学电池还可以包括将阳极和阴极电连接的导电连接器，该导电连接器包含Cu、Zn、Fe、Cd、Ni、Sn、Pb或它们的组合。在一些实施方案中，阳极和阴极彼此直接接触并且电化学电池没有导电连接器。

一种或多种过渡金属、后过渡金属或准金属可以是可使用电化学电池去除的的任何合适的过渡金属、后过渡金属或准金属。一种或多种过渡金属、后过渡金属或准金属可以包括Sc、Y、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Rf、Db、Sg、Bh、Hs、Al、Zn、Ga、Cd、In、Sn、Hg、Tl、Pb、Bi、Po、Cn、B、Si、Ge、As、Sb、Te、At或它们的组合。一种或多种过渡金属、后过渡金属或准金属可以包括Hg、Fe、Cr、Ni、Zn、Cd、As或它们的组合。

该方法可以从水中去除任何合适量的过渡金属、后过渡金属、准金属或它们的组合。分离过的水可以具有为在包含一种或多种溶解的过渡金属、后过渡金属或准金属的水中的过渡金属、后过渡金属、准金属或它们的组合的浓度的约0％至约70％的过渡金属、后过渡金属、准金属或它们的组合的浓度，或者在包含一种或多种溶解的过渡金属、后过渡金属或准金属的水中的过渡金属、后过渡金属、准金属或它们的组合的浓度的约0％至约20％，或约0％，或约1％或更少，或小于、等于或大于约2％、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、22、24、26、28、30、35、40、45、50、55、60、65或约70％或更大的过渡金属、过渡后金属、准金属或它们的组合的浓度。

实施例

通过参考以说明方式提供的以下实施例，可以更好地理解本发明的各种实施方案。本发明不限于本文给出的实施例。

使用多种尺寸的原电池来评估实施例中概述的过程的各个方面。原电池被称为“小”、“中”和“大”，如以下所定义。镁阳极是具有90重量％Mg、9重量％Al和1重量％Zn的AZ91，并且为99.9％纯度。铝阳极是99.9重量％的纯铝。铜框架和铜网中使用的铜为99.9重量％的纯铜。

对于具有铜阴极和铝或镁阳极的小型电池，最终尺寸为5cm x 20cm，厚度为约4mm，并使用各自具有约1mm厚度的铜网和阳极。小尺寸电池包括其间夹有阳极的单对铜网，使用电绝缘塑料螺钉将铜网和阳极与铜网分开0.5cm。铜网通过铜线彼此电连接。阳极和阴极没有彼此电连接(除了通过万用表和周围的水)。暴露于水的牺牲阳极的所得表面积为每个电池约400mm²。图2A示出了沿Al-Cu电化学电池的边缘的照片。

对于具有铜阴极和铝或镁阳极的中等尺寸电池，最终尺寸为300cm x 45cm，厚度为约10mm，并使用其间夹有阳极的单对铜网。铜网直接接触阳极，并通过黄铜螺栓(普通黄铜，67重量％铜和33重量％Zn)连接到阳极。暴露于水的牺牲阳极的所得表面积为每个电池约31,400mm²。图2B示出了沿多个中等尺寸Al-Cu电化学电池的边缘的照片。

实施例中使用的大尺寸电化学电池包括阴极，该阴极是成对的将铜网夹在中间的平面实心铜框架，其中黄铜连接器将铜框架固定在一起以将铜网固定在框架之间。实心铜框架形成电池的刚性结构周边，其中铜网填充每对铜框架的周边内的整个区域。多个阳极条(其为镁合金或铝)用黄铜紧固件固定到框架的周边，使得它们从框架的一个边缘跨越到另一个框架，直接接触框架并在阳极和铜网之间形成间隙。每个电化学电池包括其间具有铜网的两对铜框架(即总共四个铜框架，具有两个铜网)。第一对铜框架具有固定到其单个主面的阳极，第二对铜框架具有固定到其两个主面的阳极，其中两对铜框架用黄铜紧固件相互固定，使得它们就不会直接相互接触，并且使得它们包夹固定到第二对铜框架的一个主面的阳极。黄铜紧固件是普通黄铜，并且是67重量％铜和33重量％Zn。阳极水平跨过铜框架的每个主面并相互平行，每个面上固定有6个阳极。从电化学电池的一个主面到另一个，部件的顺序是1)固定到第一对铜框架的一个主面的阳极，2)其间具有铜网的第一对铜框架，3)固定到第二对铜框架的一个主面的阳极，4)其间具有铜网的第二对铜框架，和5)固定到第二对铜框架的另一个主面的阳极。电化学电池的阳极表面积与阴极表面积之比为约1∶1。

对于大尺寸电池，每个铜框架具有3.175mm的厚度(1/8英寸)。铜框架的高度为400mm，铜框架的长度为400mm。铜网具有1.5875mm的厚度，使得包夹铜网的每对铜框架具有约8mm的厚度。阳极条具有400mm的长度、45mm的宽度和6mm的厚度。整个电化学电池的厚度为约30mm。铜框架的每个面上的阳极之间的间隙为12-18mm。固定到每对铜框架的阳极与夹在其间的铜网之间的间隙为12-18mm。使用铝阳极的大尺寸电池包括约290,000mm²的暴露于水的阳极表面积，使用镁的大尺寸电池包括约868,000mm²的暴露于水的阳极表面积。

图2C示出实施例中使用的大尺寸Mg-Cu电化学电池的主面的照片。图2D和2E示出实施例中使用的大尺寸Mg-Cu电化学电池的边缘的特写照片。

在本文的实施例中，Al-Cu或Mg-Cu电化学电池完全浸入容器内的水中，使得电化学电池垂直定向，阳极垂直延伸。当使用多个电化学电池时，使用木框架将它们隔开约25mm。在容器中间，使用机械搅拌器搅拌其中的水。水被过滤并使用泵送入容器中。另一个泵用于在容器内循环水和过滤水(例如，从其中去除沉淀物)，水从容器的一侧泵送并再循环到另一侧。使用连接到10％HCl的储液器的泵将HCl添加到容器中以调节其中水的pH。测量容器中的水以确定其pH，该pH用于确定需要从储液器添加以维持特定pH的酸的量。分析进料到容器中的水以确定初始pH、初始电导率和初始活性磷含量。对于Mg-Cu电池，还分析了进料到容器中的水以确定初始溶解镁含量。测量容器中水的pH和电导率。容器包括在容器水位处的排水管以允许水离开系统。对离开系统的水进行分析以确定最终的pH值、最终的电导率和最终的活性磷含量。对于Al-Cu电池，分析离开容器的水以确定总Al和溶解Al。对于Mg-Cu电池，分析离开容器的水以确定溶解镁含量。图2F示出显示实施例中使用的系统的俯视图的照片，其中照片中所示的具体实施方案具有12个电化学电池(在前的6个，以及与在前的6个边对边排列的在后的6个)。图2G示出显示实施例中使用的系统的侧视图的照片，其中具体实施方案具有在其中的12个电化学电池。

“活性磷浓度”是指溶液中的可溶活性磷(例如正磷酸盐)并且通过US-EPA 365.1：半自动比色法测定磷测量。使用

pH 700仪表测量pH。使用

CON 150仪表测量电导率。使用Thermo Scientific^TM Dionex^TM Aquion^TM离子色谱系统测量溶解镁含量。使用Hach Aluminum TNT plus^TM小瓶测试测量总铝含量和溶解铝含量。在离开容器的水的pH下测定溶解A1。通过将pH调整为2来测定总Al含量。

实施例1.利用Al-Cu电池去除磷，初始P浓度为0.033ppm

从当地湖泊的通道之一中取水，并且调整水流来提供特定的停留时间，同时保持系统的其他变量(pH、电导率和磷浓度)不变，由此修改电偶法中的停留时间。停留时间(即容器的体积除以流速)逐渐减少，直到去除性能降低，然后在本实施例中保持恒定。对于低初始磷浓度(0.033ppm)，停留时间减少到约15分钟，同时保持平均约90％的磷去除率。Al-Cu电池是中等尺寸的。结果如表1所示。

表1.利用Al-Cu电池去除磷，初始P浓度为0.033ppm.

实施例2.利用Al-Cu电池去除磷，初始P浓度为0.451ppm

处理来自当地内陆废水处理设施的水，以评估增加溶液电导率的效果。在本实施例期间，停留时间保持恒定在21分钟。通过添加NaCl来改变电导率。该实施例证明，增加的电导率对除磷效率的有益影响。Al-Cu电池是中等尺寸的。结果如表2所示。

表2.利用Al-Cu电池去除磷，初始P浓度为0.451ppm，电池尺寸＝中等

实施例3.利用Al-Cu电池去除磷，初始P浓度为0.392ppm.

使用中等的Al-Cu电池处理具有高电导率的沿海污水处理厂流出物。如上面的实施例2中所指出的，增加的电导率是有益的。本实施例中处理的水来自沿海地区，在那里盐(NaCl)浓度导致电导率升高。本实施例的目的是评估牺牲电极材料在处理过的水溶液中的损失，并评估作为pH的函数的这种关系。最终的除磷效率保持不变；然而，当将pH从pH 7更改为pH 6.5时，总铝(溶解的和固体)的浓度降低。该实施例证明，通过调节pH来控制材料从牺牲电极损失的能力。结果如表3所示。

表3.利用Al-Cu电池去除磷，初始P浓度为0.392ppm，电池尺寸＝中等

实施例4.利用Al-Cu电池去除磷，初始P浓度为0.648-0.762ppm

将来自当地淡水蓄水池的水加入磷酸以获得0.75ppm的磷浓度，并在具有约2加仑/分钟(GPM)的流量的连续流动装置中使用多个原电池进行处理(大电池)。水的pH逐渐下调至7到6之间的值。观察到去除百分比从pH＝7下的82％增加到pH＝6下的97％，同时减少了残留在处理过的水中的可溶性铝。结果如表4所示。

表4.利用Al-Cu电池去除磷，初始P浓度为0.648-0.762ppm，电池尺寸＝大

实施例5.电导率对Al-Cu电池产生的电流的影响与时间的关系

使用小型电池，使用塑料螺钉将尺寸为5cm X 2cm的铝箔和铜筛网隔开0.5cm。铝箔/铜被放置在具有磁力搅拌的简单隔室中，该隔室装有来自当地淡水蓄水池的30mL水。使用串联的Keithley 175万用表测量电流。用NaCl调节初始电导率。测量由Al-Cu电池中的Al-Cu电偶对产生的电流。该电流是在电极中转化的阳极材料的量随时间变化的的量度，例如铝氧化反应生成铝离子和水在铜电极上分解生成氢和氢氧根离子。

图3显示了由A1-Cu电偶对产生的电流随溶液的电导率的变化。水的初始pH没有改变，并且为约7。由于电极之间的电阻降低，溶液的初始电导率增加到1000μS的值会增加电流，从而增加电极表面处的化学反应速率。在实施例2中获得了类似的结果。将电导率增加到高于1000μS的值导致电流几乎没有变化，因为在更高的电导率值下，反应的限速步骤是电极的表面处的化学过程的动力学。

实施例6.pH对Al-Cu电池产生的电流的影响与时间的关系

使用与实施例5相同的实验条件，但用NaOH调节初始pH，其中用NaCl将水的初始电导率调节至约1000μS。图4显示了由Al-Cu电偶对产生的电流随溶液的pH的变化。降低溶液的pH有利于水在铜电极上的分解动力学，其通过A1-Cu电偶对转化电流的增加。

实施例7.电导率对Mg-Cu电池产生的电流的影响与时间的关系

使用与实施例5相同的实验条件，没有改变pH，并且使用NaCl改变电导率。图5A显示了在Mg-Cu的电偶对中循环的电流随当地淡水蓄水池的水电导率的变化。水的电导率的增加使电化学电池的电流显著增加。在图5B中示出了这种电导率增加对化学反应动力学的影响，在那里它改善了pH增加的动力学。

实施例8.Mg-Cu电池，初始P浓度为0.392-0.451

对来自处理厂的两个水体进行了比较；由于处理系统中含有盐水，从沿海废水处理厂(WWTP)收集的水的电导率是来自内陆WWTP的水的三倍。较高的电导率有利于反应动力学，并且因此对于相同的停留时间，较高电导率的水中发生更多的磷去除，同时消耗与较低电导率相同量的牺牲阳极(导致溶液中相同量的镁离子)。Mg-Cu电池是中等尺寸的。结果如表5所示。

表5.Mg-Cu电池，初始P浓度0.392-0.451，电池尺寸＝中等。

	内陆WWTP	沿海WWTP
			流速(mL/min)	370	370
停留时间(分钟)	50	50
			电极	8	8
初始pH	7.69	9.06
			最终pH	10.90	10.94
初始电导率(uS)	960	3100
			最终电导率(uS)	1124	3148
初始活性P(ppm)	0.451	0.392
			最终活性P(ppm)	0.122	0.061
P去除％	72.9	84.4
			初始溶解镁(ppm)	17	56
最终溶解镁(ppm)	44	95

使用的术语和表达用作描述而非限制的术语，并且使用这些术语和表达并非意图排除所示出和描述的特征或其部分的任何等同物，但是应认识到在不脱离本发明的实施方案的范围内可以进行各种修改。因此，应当理解，虽然本发明已经通过具体实施方案和任选的特征具体公开，但是本领域普通技术人员可以对本文公开的概念进行修改和变化，并且这样的修改和变化被认为在本发明的实施方案的范围内。

示例性实施方案

提供以下示例性实施方案，其编号不应被解释为指定重要性级别：

实施方案1提供一种从水中去除磷的方法，该方法包括：

将电化学电池浸入含磷的水中以形成包含含磷的盐的处理过的水，该电化学电池包括包含Mg、Al、Fe、Zn或它们的组合的阳极，

具有与阳极不同组成的阴极，该阴极包含Cu、Ni、Fe、或它们的组合；和

从所述处理过的水中分离所述含磷的盐，以形成磷浓度低于所述含磷的水的分离过的水。

实施方案2提供实施方案1的方法，其中所述阳极和阴极彼此直接接触。

实施方案3提供实施方案1-2中任一项的方法，其中所述电化学电池进一步包括将所述阳极和阴极电连接的导电连接器，该导电连接器包含Cu、Zn、Fe、Cd、Ni、Sn、Pb或它们的组合。

实施方案4提供实施方案1-3中任一项的方法，其中所述电化学电池是原电池。

实施方案5提供实施方案1-4中任一项的方法，其中不施加跨所述电化学电池的阳极和阴极的电势。

实施方案6提供实施方案1-5中任一项的方法，其中所述电化学电池是电解池。

实施方案7提供实施方案1-6中任一项的方法，包括施加跨所述电化学电池的阳极和阴极的电势。

实施方案8提供实施方案1-7中任一项的方法，包括施加大于所述电化学电池的电偶腐蚀电势的跨所述电化学电池的阳极和阴极的电势。

实施方案9提供实施方案1-8中任一项的方法，包括施加小于所述电化学电池的电偶腐蚀电势的跨所述电化学电池的阳极和阴极的电势。

实施方案10提供实施方案1-9中任一项的方法，其中跨所述阳极和阴极的电势等于所述电化学电池的电偶腐蚀电势。

实施方案11提供实施方案1-10中任一项的方法，其中将所述电化学电池浸入含磷的水中包括部分浸入。

实施方案12提供实施方案1-11中任一项的方法，其中将所述电化学电池浸入含磷的水中包括完全浸入。

实施方案13提供实施方案1-12中任一项的方法，其中所述含磷的水中的磷是元素磷、无机磷、有机磷、溶解态磷、固态磷、氧化磷或它们的组合的形式。

实施方案14提供实施方案1-13中任一项的方法，其中所述含磷的水具有约0.001ppm至约10,000ppm的总磷浓度。

实施方案15提供实施方案1-14中任一项的方法，其中所述含磷的水具有约0.01ppm至约20ppm的总磷浓度。

实施方案16提供实施方案1-15中任一项的方法，其中所述分离过的水具有约0ppm至约1ppm的总磷浓度。

实施方案17提供实施方案1-16中任一项的方法，其中所述分离过的水具有约0.0001ppm至约0.1ppm的总磷浓度。

实施方案18提供实施方案1-17中任一项的方法，其中所述分离过的水具有约0.0001ppm至约0.05ppm的总磷浓度。

实施方案19提供实施方案1-18中任一项的方法，其中所述分离过的水具有约0ppm至约1ppm的溶解磷浓度。

实施方案20提供实施方案1-19中任一项的方法，其中所述分离过的水具有约0.0001ppm至约0.1ppm的溶解磷浓度。

实施方案21提供实施方案1-20中任一项的方法，其中所述分离过的水具有约0.0001ppm至约0.05ppm的溶解磷浓度。

实施方案22提供实施方案1-21中任一项的方法，其中所述分离过的水的总磷浓度为所述含磷的水的总磷浓度的约0％至约70％。

实施方案23提供实施方案1-22中任一项的方法，其中所述分离过的水的总磷浓度为所述含磷的水的总磷浓度的约0％至约20％。

实施方案24提供实施方案1-23中任一项的方法，其中所述分离过的水的溶解磷浓度为所述含磷的水的溶解磷浓度的约0％至约70％。

实施方案25提供实施方案1-24中任一项的方法，其中所述分离过的水的溶解磷浓度为所述含磷的水的溶解磷浓度的约0％至约20％。

实施方案26提供实施方案1-25中任一项的方法，其中所述含磷的水具有约0.001ppm至约10,000ppm的活性磷浓度。

实施方案27提供实施方案1-26中任一项的方法，其中所述含磷的水具有约0.01ppm至约20ppm的活性磷浓度。

实施方案28提供实施方案1-27中任一项的方法，其中所述分离过的水具有约0ppm至约1ppm的活性磷浓度。

实施方案29提供实施方案1-28中任一项的方法，其中所述分离过的水具有约0.0001ppm至0.1ppm的活性磷浓度。

实施方案30提供实施方案1-29中任一项的方法，其中所述分离过的水具有约0.0001ppm至0.05ppm的活性磷浓度。

实施方案31提供实施方案1-30中任一项的方法，其中所述分离过的水的活性磷浓度为所述含磷的水的总磷浓度的约0％至约20％。

实施方案32提供实施方案1-31中任一项的方法，其中所述分离过的水的活性磷浓度为所述含磷的水的溶解磷浓度的约0％至约70％。

实施方案33提供实施方案1-32中任一项的方法，其中在将所述电化学电池浸入含磷的水中期间，该含磷的水具有约2至约14的pH。

实施方案34提供实施方案1-33中任一项的方法，其中在将所述电化学电池浸入含磷的水中期间，该含磷的水具有约5至约11的pH。

实施方案35提供实施方案1-34中任一项的方法，其中在将所述电化学电池浸入含磷的水中期间，该含磷的水具有约5至约7的pH。

实施方案36提供实施方案1-35中任一项的方法，其中在将所述电化学电池浸入含磷的水中期间，该含磷的水具有约10至约11的pH。

实施方案37提供实施方案1-36中任一项的方法，进一步包括将酸、碱或它们的组合添加到所述含磷的水中以调节其pH。

实施方案38提供实施方案37的方法，其中在将所述电化学电池浸入含磷的水中之前，将所述电化学电池浸入含磷的水中期间，将所述电化学电池浸入含磷的水中之后，或这些时间的组合，将酸、碱或它们的组合加入所述含磷的水中。

实施方案39提供实施方案1-38中任一项的方法，进一步包括使浸没所述电化学电池的含磷的水再循环，以使所述含磷的水与电化学电池多次接触。

实施方案40提供实施方案1-39中任一项的方法，其中所述处理过的水中的至少一些含磷的盐包含固体。

实施方案41提供实施方案1-40中任一项的方法，其中在将所述电化学电池浸入含磷的水中期间，形成含磷的固体。

实施方案42提供实施方案41的方法，其中所述含磷的固体的形成包括沉淀、絮凝或它们的组合。

实施方案43提供实施方案1-42中任一项的方法，其中从所述处理过的水中分离含磷的盐包括倾析、沉降、过滤或它们的组合。

实施方案44提供实施方案1-43中任一项的方法，进一步包括将所述处理过的水与所述电化学电池分离。

实施方案45提供实施方案1-44中任一项的方法，其中所述阳极是牺牲阳极。

实施方案46提供实施方案1-45中任一项的方法，其中所述含磷的盐包含来自阳极的材料。

实施方案47提供实施方案1-46中任一项的方法，进一步包括在将所述电化学电池浸入含磷的水中期间形成包含来自阳极的材料的氢氧化物盐。

实施方案48提供实施方案47的方法，其中从所述处理过的水中分离含磷的盐进一步包括从所述处理过的水中分离包含来自阳极的材料的氢氧化物盐。

实施方案49提供实施方案1-48中任一项的方法，其中所述含磷的水进一步包含溶解的过渡金属、后过渡金属、准金属或它们的组合，进一步包括在将所述电化学电池浸入含磷的水中期间形成包含过渡金属、后过渡金属或准金属的氢氧化物盐。

实施方案50提供实施方案49的方法，其中从所述处理过的水中分离含磷的盐进一步包括从所述处理过的水中分离包含过渡金属、后过渡金属或准金属的氢氧化物盐。

实施方案51提供实施方案49-50中任一项的方法，其中所述过渡金属、后过渡金属或准金属是Sc、Y、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Rf、Db、Sg、Bh、Hs、A1、Zn、Ga、Cd、In、Sn、Hg、Tl、Pb、Bi、Po、Cn、B、Si、Ge、As、Sb、Te、At或它们的组合。

实施方案52提供实施方案49-51中任一项的方法，其中所述过渡金属、后过渡金属或准金属是Hg、Fe、Cr、Ni、Zn、Cd、As或它们的组合。

实施方案53提供实施方案49-52中任一项的方法，其中所述分离过的水中所述过渡金属、后过渡金属、准金属或它们的组合的浓度为所述含磷的水中的过渡金属、后过渡金属、准金属或它们的组合的浓度的约0％至约70％。

实施方案54提供实施方案49-53中任一项的方法，其中所述分离过的水中所述过渡金属、后过渡金属、准金属或它们的组合的浓度为所述含磷的水中的过渡金属、后过渡金属、准金属或它们的组合的浓度的约0％至约20％。

实施方案55提供实施方案1-54中任一项的方法，包括在将所述电化学电池浸入含磷的水中期间在所述阳极处形成H₂和HO^-。

实施方案56提供实施方案1-55中任一项的方法，包括在将所述电化学电池浸入含磷的水中期间在所述阴极处形成H₂和HO^-。

实施方案57提供实施方案1-56中任一项的方法，包括在将所述电化学电池浸入含磷的水中期间在所述阴极处形成H₂O₂、HO₂-或它们的组合。

实施方案58提供实施方案1-57中任一项的方法，进一步包括在将所述电化学电池浸入含磷的水中期间对所述含磷的水施加剪切。

实施方案59提供实施方案58的方法，其中所述剪切足以从所述阳极、阴极或它们的组合的表面驱出至少一些包含H₂的气泡。

实施方案60提供实施方案58-59中任一项的方法，其中所述剪切足以至少部分地防止在所述阳极的表面处的氧化物形成。

实施方案61提供实施方案58-60中任一项的方法，其中所述剪切足以至少部分地防止所述含磷的盐在所述阳极的表面上附聚。

实施方案62提供实施方案1-61中任一项的方法，进一步包括向所述电化学电池施加足以进行以下的机械力：

从所述阳极、阴极或它们的组合的表面逐出至少一些包含H₂的气泡，

至少部分地防止所述阳极的表面处的氧化物形成，

至少部分地防止所述含磷的盐在所述阳极的表面上附聚，或

它们的组合。

实施方案63提供实施方案1-62中任一项的方法，其中所述含磷的水进一步包含氮。

实施方案64提供实施方案63的方法，其中所述含磷的水中的氮为元素氮、无机氮、有机氮、溶解态氮、固态氮、氧化氮或它们的组合的形式。

实施方案65提供实施方案63-64中任一项的方法，其中所述含磷的水具有约0.001ppm至约20ppm的总氮浓度。

实施方案66提供实施方案63-65中任一项的方法，其中所述含磷的水具有约1ppm至约5ppm的总氮浓度。

实施方案67提供实施方案63-66中任一项的方法，其中所述分离过的水具有约0ppm至约2ppm的总氮浓度。

实施方案68提供实施方案63-67中任一项的方法，其中所述分离过的水具有约0ppm至约1ppm的总氮浓度。

实施方案69提供实施方案63-68中任一项的方法，其中所述分离过的水具有约0ppm至约2ppm的溶解氮浓度。

实施方案70提供实施方案63-69中任一项的方法，其中所述分离过的水具有约0ppm至约1ppm的溶解氮浓度。

实施方案71提供实施方案63-70中任一项的方法，其中所述分离过的水的总氮浓度为所述含磷的水的总氮浓度的约0％至约70％。

实施方案72提供实施方案63-71中任一项的方法，其中所述分离过的水的总氮浓度为所述含磷的水的总氮浓度的约0％至约30％。

实施方案73提供实施方案63-72中任一项的方法，其中所述分离过的水的溶解氮浓度为所述含磷的水的溶解氮浓度的约0％至约70％。

实施方案74提供实施方案63-73中任一项的方法，其中所述分离过的水的总氮浓度为所述含磷的水的溶解氮浓度的约0％至约30％。

实施方案75提供实施方案63-74中任一项的方法，进一步包括在所述阴极处形成NH₃、NH₄ ⁺或它们的组合，其中所述NH₃和NH₄ ⁺包含来自所述含磷的水的氮。

实施方案76提供实施方案63-75中任一项的方法，进一步包括在将所述电化学电池浸入含磷的水中期间形成含氮的盐。

实施方案77提供实施方案76的方法，其中从所述处理过的水中分离含磷的盐进一步包括从所述处理过的水中分离含氮的盐。

实施方案78提供实施方案76-77中任一项的方法，其中所述含氮的盐包括NH₄MgPO₄或其水合物。

实施方案79提供实施方案1-78中任一项的方法，其中所述阴极包含Cu。

实施方案80提供实施方案1-79中任一项的方法，其中所述阴极基本上不含除Cu之外的材料。

实施方案81提供实施方案1-80中任一项的方法，其中所述阴极为约50重量％至约100重量％的Cu。

实施方案82提供实施方案1-81中任一项的方法，其中所述阴极是约90重量％至约100重量％的Cu。

实施方案83提供实施方案1-82中任一项的方法，其中所述阳极包括包含Mg和Al的合金。

实施方案84提供实施方案1-83中任一项的方法，其中Mg和Al为所述阳极的约50重量％至约100重量％。

实施方案85提供实施方案1-84中任一项的方法，其中所述阳极基本上不含除Mg、Mg合金和Al之外的材料。

实施方案86提供实施方案1-85中任一项的方法，其中所述阳极进一步包含Ag、Pt、Au或它们的组合。

实施方案87提供实施方案86的方法，其中Ag、Pt、Au或它们的组合为所述阳极的约0.0001重量％至约20重量％。

实施方案88提供实施方案86-87中任一项的方法，其中Ag、Pt、Au或它们的组合为所述阳极的约0.0001重量％至约5重量％。

实施方案89提供实施方案1-88中任一项的方法，其中所述阳极包含Mg。

实施方案90提供实施方案89的方法，其中所述阳极基本上不含除Mg或其合金之外的材料。

实施方案91提供实施方案89-90中任一项的方法，其中所述阳极为约50重量％至约100重量％的Mg或其合金。

实施方案92提供实施方案89-91中任一项的方法，其中所述阳极为约90重量％至约100重量％的Mg或其合金。

实施方案93提供实施方案89-92中任一项的方法，其中所述阴极包含Cu。

实施方案94提供实施方案89-93中任一项的方法，其中所述含磷的盐包括磷酸镁、磷酸钾镁、它们的水合物或它们的组合，其中磷酸镁或磷酸钾镁包含来自阳极的Mg。

实施方案95提供实施方案94的方法，其中从所述处理过的水中分离含磷的盐进一步包括从所述处理过的水中分离磷酸镁。

实施方案96提供实施方案89-95中任一项的方法，其中所述含磷的水进一步包含氮，其中所述含磷的盐包括NH₄MgPO₄或其水合物，该NH₄MgPO₄包含磷和来自阳极的Mg。

实施方案97提供实施方案89-96中任一项的方法，进一步包括在将所述电化学电池浸入所述含磷的水中期间形成包含来自所述阳极的Mg的Mg(OH)₂。

实施方案98提供实施方案97的方法，其中从所述处理过的水中分离所述含磷的盐进一步包括从所述处理过的水中分离Mg(OH)₂。

实施方案99提供实施方案89-98中任一项的方法，其中在将所述电化学电池浸入含磷的水中期间，所述含磷的水具有约9.5至约11.5的pH。

实施方案100提供实施方案89-99中任一项的方法，其中在将所述电化学电池浸入含磷的水中期间，所述含磷的水具有约10至约11的pH。

实施方案101提供实施方案89-100中任一项的方法，进一步包括调节向所述电化学电池引入包含磷的新鲜水的速率，使得浸没所述电化学电池的含磷的水保持在约10至约11的pH下。

实施方案102提供实施方案89-101中任一项的方法，进一步包括将所述电化学电池浸入含磷的水中直到该含磷的水达到约10至约11的pH，然后调节向所述电化学电池引入包含磷的新鲜水的速率，使得浸没所述电化学电池的含磷的水保持在约10至约11的pH下。

实施方案103提供实施方案1-102中任一项的方法，其中所述阳极包含Al。

实施方案104提供实施方案103的方法，其中所述阳极基本上不含除Al之外的材料。

实施方案105提供实施方案103-104中任一项的方法，其中所述阳极为约50重量％至约100重量％的Al。

实施方案106提供实施方案103-105中任一项的方法，其中所述阳极是约90重量％至约100重量％的Al。

实施方案107提供实施方案103-106中任一项的方法，其中所述阴极包含Cu。

实施方案108提供实施方案103-107中任一项的方法，其中所述含磷的盐包括AlPO₄或其水合物。

实施方案109提供实施方案108的方法，其中从所述处理过的水中分离含磷的盐进一步包括从所述处理过的水中分离AlPO₄。

实施方案110提供实施方案103-109中任一项的方法，进一步包括在将所述电化学电池浸入含磷的水中期间形成氢氧化铝或其水合物，该氢氧化铝包含来自阳极的A1。

实施方案111提供实施方案110的方法，其中从所述处理过的水中分离含磷的盐进一步包括从所述处理过的水中分离氢氧化铝。

实施方案112提供实施方案103-111中任一项的方法，其中在将所述电化学电池浸入含磷的水中期间，所述含磷的水具有约4至约8的pH。

实施方案113提供实施方案103-112中任一项的方法，其中在将所述电化学电池浸入含磷的水中期间，所述含磷的水具有约5至约7的pH。

实施方案114提供实施方案103-113中任一项的方法，进一步包括调节向所述含磷的水中引入酸的速率，使得浸没所述电化学电池的含磷的水保持在约5至约7的pH下。

实施方案115提供实施方案114的方法，其中在将所述电化学电池浸入含磷的水中之前，将电化学电池浸入含磷的水中期间，将电化学电池浸入含磷的水中之后，或这些时间的组合，将所述酸加入所述含磷的水中。

实施方案116提供实施方案103-115中任一项的方法，其中所述酸包括硫酸、乙酸、盐酸或它们的组合。

实施方案117提供实施方案103-116中任一项的方法，包括从所述处理过的水中絮凝含Al的盐。

实施方案118提供实施方案1-117中任一项的方法，其中所述阴极具有大于所述阳极的功函数的功函数。

实施方案119提供实施方案3-118中任一项的方法，其中所述导电连接器具有介于所述阳极的功函数和所述阴极的功函数之间的功函数。

实施方案120提供实施方案3-119中任一项的方法，其中所述导电连接器包含Cu。

实施方案121提供实施方案3-120中任一项的方法，其中所述导电连接器包含Zn。

实施方案122提供实施方案3-121中任一项的方法，其中所述导电连接器包括包含Cu和Zn的合金。

实施方案123提供实施方案3-122中任一项的方法，其中所述导电连接器包括黄铜。

实施方案124提供实施方案3-123中任一项的方法，其中所述导电连接器包括黄铜，其中所述导电连接器基本上不含其他材料。

实施方案125提供实施方案3-124中任一项的方法，其中所述电化学电池包括多个导电连接器，每个导电连接器独立地电连接所述阳极和阴极。

实施方案126提供实施方案125的方法，其中所述多个导电连接器大致均匀地分布在所述电化学电池的周边周围。

实施方案127提供实施方案3-126中任一项的方法，其中所述导电连接器包括螺钉、螺栓、螺母、垫圈或它们的组合。

实施方案128提供实施方案3-127中任一项的方法，其中所述导电连接器包括螺钉或螺栓。

实施方案129提供实施方案1-128中任一项的方法，其中所述电化学电池包括多个所述阴极。

实施方案130提供实施方案1-129中任一项的方法，其中所述电化学电池包括多个所述阳极。

实施方案131提供实施方案1-130中任一项的方法，其中所述电化学电池的阳极表面积与阴极表面积的比率为约0.1至约10。

实施方案132提供实施方案1-131中任一项的方法，其中所述电化学电池的阳极表面积与阴极表面积的比率为约0.5至约2。

实施方案133提供实施方案1-132中任一项的方法，其中所述阴极包括粗糙化或蚀刻的表面。

实施方案134提供实施方案1-133中任一项的方法，其中在将所述电化学电池浸入含磷的水中期间，所述含磷的水的电导率为约100μS至约1,000,000μS。

实施方案135提供实施方案1-134中任一项的方法，其中在将所述电化学电池浸入含磷的水中期间，所述含磷的水的电导率为约300μS至约100,000μS。

实施方案136提供实施方案1-135中任一项的方法，进一步包括调节所述含磷的水的电导率使得电导率为约100μS至约1,200μS。

实施方案137提供实施方案136的方法，其中调节所述含磷的水的电导率包括调节向所述电化学电池引入包含磷的新鲜水的速率。

实施方案138提供实施方案136-137中任一项的方法，其中调节所述含磷的水的电导率包括向所述含磷的水中添加一种或多种盐。

实施方案139提供实施方案136-138中任一项的方法，其中在将所述电化学电池浸入含磷的水中之前，将所述电化学电池浸入含磷的水中期间，将所述电化学电池浸入含磷的水中之后，或这些时间的组合，将所述盐加入所述含磷的水中。

实施方案140提供实施方案136-139中任一项的方法，其中添加到所述含磷的水中以调节其电导率的一种或多种盐包括卤素盐、钠盐、钾盐或它们的组合。

实施方案141提供实施方案136-140中任一项的方法，其中添加到所述含磷的水中以调节其电导率的一种或多种盐包括氯化钠。

实施方案142提供实施方案1-141中任一项的方法，其中所述电化学电池包括在所述阳极的表面和阴极的表面之间的约1mm至约110mm的间距。

实施方案143提供实施方案142的方法，其中所述电化学电池包括在所述阴极和至少约80％的阳极的总表面积之间的约1mm至约110mm的间距。

实施方案144提供实施方案142-143中任一项的方法，其中所述电化学电池包括在所述阳极的表面和阴极的表面之间的约2mm至约30mm的间距。

实施方案145提供实施方案1-144中任一项的方法，其中所述含磷的水是取自包括环境中的天然水源、饮用水、工业废水、工业冷却水或它们的组合的来源的水。

实施方案146提供实施方案1-145中任一项的方法，其中所述含磷的水是取自包括环境中天然水源的来源的水。

实施方案147提供实施方案1-146中任一项的方法，其中该方法不使用氧化剂或者除了由于将电化学电池浸入含磷的水中而发生的任何氧化之外的氧化处理来处理含磷的水。

实施方案148提供实施方案1-147中任一项的方法，进一步包括在将所述电化学电池浸入含磷的水中之前，将所述电化学电池浸入含磷的水中期间，将所述电化学电池浸入含磷的水中之后，或这些时间的组合，使所述含磷的水中的磷氧化。

实施方案149提供实施方案148的方法，其中将所述电化学电池浸入含磷的水中足以使所述含磷的水中的磷氧化。

实施方案150提供实施方案148-149中任一项的方法，包括在将所述电化学电池浸入含磷的水中之前使所述含磷的水中的磷氧化。

实施方案151提供实施方案150的方法，其中使所述含磷的水中的磷氧化包括使氧化剂和所述含磷的水接触以使磷氧化。

实施方案152提供实施方案150-151中任一项的方法，其中将氧化剂的水溶液加入到所述含磷的水中。

实施方案153提供实施方案150-152中任一项的方法，其中所述氧化剂的水溶液具有约0.001ppm至约999,999ppm的氧化剂浓度。

实施方案154提供实施方案150-153中任一项的方法，其中所述氧化剂的水溶液具有约50,000ppm至约140,000ppm的氧化剂浓度.

实施方案155提供实施方案150-154中任一项的方法，其中所述氧化剂包括高铁酸盐、臭氧、氯化铁(FeCl₃)、高锰酸钾、重铬酸钾、氯酸钾、过硫酸钾、过硫酸钠、高氯酸、过乙酸、过硫酸氢钾、过氧化氢、次氯酸钠、次氯酸钾、氢氧化物、亚硫酸盐、通过它们的分解产生的自由基、或它们的组合。

实施方案156提供实施方案150-155中任一项的方法，其中所述氧化剂将所述含磷的水中的基本上所有溶解磷转化成氧化形式的磷。

实施方案157提供实施方案1-156中任一项的方法，进一步包括将所述分离过的水的pH调节至约6至约8。

实施方案158提供实施方案1-157中任一项的方法，进一步包括将所述分离过的水的pH调节至约7。

实施方案159提供实施方案1-158中任一项的方法，其中该方法没有对所述分离过的水进行pH处理。

实施方案160提供实施方案1-159中任一项的方法，其中该方法包括将多个所述电化学电池浸入所述含磷的水中。

实施方案161提供实施方案1-160中任一项的方法，其中所述电化学电池是平面的。

实施方案162提供实施方案1-161中任一项的方法，其中所述电化学电池具有小于电化学电池的高度和宽度的厚度。

实施方案163提供实施方案1-162中任一项的方法，其中所述阴极包括所述电化学电池的平面框架和包含在框架的周边内的阴极材料，其中所述阴极材料电连接到框架。

实施方案164提供实施方案163的方法，其中所述框架是所述电化学电池的结构部件，所述框架包含阴极材料，其中所述框架在结构上足以在没有任何所述阳极或所有阳极的情况下保持其形状。

实施方案165提供实施方案163-164中任一项的方法，其中所述平面框架是无孔固体材料。

实施方案166提供实施方案163-165中任一项的方法，其中所述平面框架是一条或多条阴极材料。

实施方案167提供实施方案163-166中任一项的方法，其中所述平面框架具有多边形周边。

实施方案168提供实施方案163-167中任一项的方法，其中所述平面框架是正方形或矩形。

实施方案169提供实施方案163-168中任一项的方法，其中包含在所述平面框架的周边内的阴极材料包括多孔阴极材料。

实施方案170提供实施方案169的方法，其中所述多孔阴极材料包括金属丝、网、筛网、包括一个或多个通孔的片材、或它们的组合。

实施方案171提供实施方案170的方法，其中所述多孔阴极材料包括包含多孔阴极材料的金属丝网或金属丝筛网。

实施方案172提供实施方案170-171中任一项的方法，其中所述电化学电池进一步包括将所述阳极和阴极电连接的导电连接器，该导电连接器包含Cu、Zn、Fe、Cd、Ni、Sn、Pb或它们的组合；其中包含在所述平面框架的周边内的多孔阴极材料具有夹在两个平面框架之间的边缘，该两个平面框架保持在一起以利用所述导电连接器中的一个或多个将多孔阴极材料固定在其间。

实施方案173提供实施方案172的方法，其中所述电化学电池包括多对平面框架，每对平面框架保持在一起以利用所述导电连接器中的一个或多个将所述多孔阴极材料固定在其间，并且每对平面框架通过跨越包含在所述平面框架的周边内的多孔阴极材料的阳极中的一个或多个而被分开。

实施方案174提供实施方案173的方法，其中将每对平面框架彼此分开的一个或多个阳极直接接触用其分开的每对平面框架的面。

实施方案175提供实施方案173-174中任一项的方法，其中将每对平面框架彼此分开的一个或多个阳极直接接触用其分开的每对平面框架中的一个的面，并且不直接接触用其分开的每对平面框架中的另一个的面。

实施方案176提供实施方案170-175中任一项的方法，其中所述电化学电池进一步包括将所述阳极和阴极电连接的导电连接器，该导电连接器包含Cu、Zn、Fe、Cd、Ni、Sn、Pb或它们的组合，其中所述阳极是在所述平面框架的两个边缘处紧固到平面框架的条，其中所述阳极在所述平面框架的两个边缘中的每一个处利用所述导电连接器中的至少一个紧固到所述平面框架，使得所述阳极跨越包含在所述平面框架的周边内的阴极材料，在包含在所述平面框架的周边内的阴极材料和阳极条之间形成间隙。

实施方案177提供实施方案176的方法，其中所述阳极和阴极在所述平面框架的边缘的每一个处直接相互接触，其中所述阳极通过至少一个导电连接器紧固到所述平面框架。

实施方案178提供实施方案170-177中任一项的方法，其中所述电化学电池进一步包括将所述阳极和阴极电连接的导电连接器，该导电连接器包含Cu、Zn、Fe、Cd、Ni、Sn、Pb或它们的组合，其中所述电化学电池包括多个阳极，其中每个阳极是在所述框架的面上的平面框架的两个边缘处紧固到所述平面框架的条，其中所述阳极中的每一个在所述平面框架的两个边缘中的每一个处利用所述导电连接器中的至少一个紧固到所述平面框架，使得所述阳极中的每一个跨越包含在所述平面框架的周边内的阴极材料，在包含在所述平面框架的周边内的阴极材料和阳极条之间形成间隙，其中多个所述阳极跨所述面间隔开使得它们彼此不物理接触。

实施方案179提供实施方案178的方法，其中所述阳极中的每一个在所述面上大致彼此平行地跨越包含在所述平面框架的周边内的阴极材料。

实施方案180提供实施方案178-179中任一项的方法，其中每个所述阳极被紧固到的平面框架的两个边缘是所述平面框架的相对边缘。

实施方案181提供实施方案178-180中任一项的方法，其中所有阳极都在所述平面框架的单个主面上。

实施方案182提供实施方案178-181中任一项的方法，其中所述阳极中的一些在所述平面框架的一个主面上，而其他阳极在所述框架的另一个主面上。

实施方案183提供实施方案3-182中任一项的方法，其中所述电化学电池包括

阴极，其中该阴极包括具有多边形周边的电化学电池的平面框架和包含在所述框架的周边内的多孔材料，该多孔材料是与所述框架直接接触的金属丝网或金属丝筛网；

多个阳极，其中每个阳极是在所述平面框架的面上的平面框架的两个相对边缘处紧固到平面框架的条，其中所述阳极中的每一个在所述平面框架的两个边缘中的每一个处利用导电连接器中的至少一个紧固到所述平面框架，使得所述阳极中的每一个大致彼此平行并且跨越包含在所述平面框架的周边内的多孔材料，在包含在所述平面框架的周边内的多孔材料和阳极条之间形成间隙，其中每个阳极在所述平面框架的边缘中的每一个处直接接触阴极框架，其中所述阳极经由至少一个所述导电连接器紧固到所述平面框架，其中多个所述阳极跨所述面间隔开使得它们彼此不物理接触，并且其中所述间隙为约1mm至约110mm。

实施方案184提供实施方案1-183中任一项的方法，包括

将所述电化学电池中的一个或多个浸入包含含磷的水的外壳中；

通过至少部分浸没在浸没所述电化学电池的含磷的水中的一个或多个过滤器从所述处理过的水中过滤所述含磷的盐。

实施方案185提供实施方案184的方法，其中所述过滤器包括玻璃料、织物过滤器、纸过滤器、圆盘过滤器、旋转过滤器、转鼓过滤器、筛网、筛子、颗粒过滤介质、助滤器或它们的组合。

实施方案186提供实施方案184-185中任一项的方法，其中所述过滤器是转盘过滤器。

实施方案187提供实施方案184-186中任一项的方法，其中所述过滤包括在过滤器上形成滤饼，该滤饼包含所述含磷的盐。

实施方案188提供实施方案187的方法，进一步包括反洗过滤器以从过滤器去除滤饼并形成包含去除的滤饼的反洗液。

实施方案189提供实施方案188的方法，其中一部分包含沉淀物的水用于反冲洗过滤器。

实施方案190提供实施方案184-189中任一项的方法，其中一个或多个所述电化学电池位于所述外壳的侧部处的含磷的水中，其中所述过滤器大约位于所述外壳的中心部分，在所述含磷的水中，使得所述过滤器处于多个所述电化学电池之间。

实施方案191提供实施方案184-190中任一项的方法，包括多个过滤器。

实施方案192提供实施方案191的方法，其中一个或多个过滤器包括多个转盘过滤器。

实施方案193提供一种从水中去除磷的方法，该方法包括：

将电化学电池浸入pH为约5至约7的含磷的水中以形成包含含磷的盐的处理过的水，所述盐包括

AlPO₄或其水合物，该AlPO₄包含磷和来自阳极的Al，

氢氧化铝或其水合物，该氢氧化铝包含来自阳极的Al，或

它们的组合，

所述电化学电池包括

包含Al的阳极，其中该阳极为约90重量％至约100重量％的Al，

包含Cu的阴极，其中该阴极为约90重量％至约100重量％的Cu，和

将所述阳极和阴极电连接的导电连接器，该导电连接器包括包含Cu和Zn的合金；和

从所述处理过的水中分离所述含磷的盐，以形成磷浓度低于所述含磷的水的分离过的水。

实施方案194提供一种从水中去除磷的方法，该方法包括：

将电化学电池浸入pH为约10至约11的含磷的水中以形成包含含磷的盐的处理过的水，所述盐包括

磷酸镁、磷酸钾镁、它们的水合物或它们的组合，

NH₄MgPO₄或其水合物，该NH₄MgPO₄包含磷和来自阳极的Mg，

包含来自阳极的镁的Mg(OH)₂，或

它们的组合，

所述电化学电池包括

包含Mg的阳极，其中该阳极为约90重量％至约100重量％的Mg，

包含Cu的阴极，其中该阴极为约90重量％至约100重量％的Cu，和

将所述阳极和阴极电连接的导电连接器，该导电连接器包括包含Cu和Zn的合金；和

从所述处理过的水中分离所述含磷的盐，以形成磷浓度低于所述含磷的水的分离过的水。

实施方案195提供一种用于执行实施方案1-194中任一项的方法的电化学电池，该电化学电池包括：

包含Cu、Ni、Fe或它们的组合的阴极，其中该阴极包括具有多边形周边的电化学电池的平面框架和包含在该框架的周边内的多孔材料，该多孔材料是与框架直接接触的金属丝网或金属丝筛网；和

包含Mg、Al、Fe、Zn或它们的组合的多个阳极，和将所述阳极和阴极电连接的多个导电连接器，该导电连接器包含Cu、Zn、Fe、Cd、Ni、Sn、Pb或它们的组合；

其中每个阳极是在所述框架的面上的平面框架的两个相对边缘处紧固到所述平面框架的条，其中所述阳极中的每一个在所述平面框架的两个边缘中的每一个处利用所述导电连接器中的至少一个紧固到所述平面框架，使得在所述面上的阳极中的每一个在所述面上大致彼此平行并且跨越包含在所述平面框架的周边内的多孔材料，在包含在所述平面框架的周边内的多孔材料和阳极条之间形成间隙，其中每个阳极在所述平面框架的边缘中的每一个处直接接触阴极框架，其中所述阳极经由至少一个导电连接器紧固到所述平面框架，其中多个所述阳极跨所述面间隔开使得它们彼此不物理接触，并且其中所述间隙为约1mm至约110mm。

实施方案196提供一种制备磷酸氨镁的方法，该方法包括：

将电化学电池浸入pH为约10至约11的含磷的水中以形成包含含磷的盐的处理过的水，所述盐包括磷酸氨镁，该磷酸氨镁包含磷和来自阳极的Mg，所述电化学电池包括包含Mg的阳极，其中该阳极为约90重量％至约100重量％的Mg，

包含Cu的阴极，其中该阴极为约90重量％至约100重量％的Cu；和

从所述处理过的水中分离所述含磷的盐，以获得分离的磷酸氨镁并且形成磷浓度低于所述含磷的水的分离过的水。

实施方案197提供实施方案196的方法，其中所述电化学电池进一步包括将所述阳极和阴极电连接的导电连接器，该导电连接器包含Cu、Zn、Fe、Cd、Ni、Sn、Pb或它们的组合。

实施方案198提供实施方案196-197中任一项的方法，其中所述阳极和阴极彼此直接接触。

实施方案199提供实施方案196-198中任一项的方法，进一步包括纯化分离的磷酸氨镁。

实施方案200提供实施方案196-199中任一项的方法，其中所述含磷的水进一步包含氮。

实施方案201提供实施方案200的方法，进一步包括向所述含磷的水中添加氮。

实施方案202提供实施方案201的方法，其中向所述含磷的水中添加的氮是以KNO₃、HNO₃、有机氮化合物或它们的组合的形式添加的。

实施方案203提供实施方案196-202中任一项的方法，进一步包括向水中添加磷以形成含磷的水。

实施方案204提供一种制备AlPO₄、氢氧化铝或它们的组合的方法，该方法包括：

将电化学电池浸入pH为约5至约7的含磷的水中以形成包含含磷的盐的处理过的水，所述盐包括

AlPO₄或其水合物，该AlPO₄包含磷和来自阳极的Al，

氢氧化铝或其水合物，该氢氧化铝包含来自阳极的Al，或

它们的组合，

该电化学电池包括

包含Al的阳极，其中该阳极为约90重量％至约100重量％的Al，

包含Cu的阴极，其中该阴极为约90重量％至约100重量％的Cu；和

从所述处理过的水中分离所述含磷的盐，以形成磷浓度低于所述含磷的水的分离过的水。

实施方案205提供实施方案204的方法，其中所述电化学电池进一步包括将所述阳极和阴极电连接的导电连接器，该导电连接器包含Cu、Zn、Fe、Cd、Ni、Sn、Pb或它们的组合。

实施方案206提供实施方案204-205中任一项的方法，其中所述阳极和阴极彼此直接接触。

实施方案207提供实施方案204-206中任一项的方法，进一步包括向水中添加磷以形成含磷的水。

实施方案208提供实施方案204-207中任一项的方法，进一步包括纯化所述含磷的盐，以提供纯化的AlPO₄、纯化的氢氧化铝、或者AlPO₄和氢氧化铝的纯化混合物。

实施方案209提供一种制备磷酸镁、Mg(OH)₂或它们的组合的方法，该方法包括：

将电化学电池浸入pH为约10至约11的含磷的水中以形成包含含磷的盐的处理过的水，该盐包括

磷酸镁、磷酸钾镁、它们的水合物或它们的组合，

包含来自阳极的镁的Mg(OH)₂，或

它们的组合，

该电化学电池包括

包含Mg的阳极，其中该阳极为约90重量％至约100重量％的Mg，

包含Cu的阴极，其中该阴极为约90重量％至约100重量％的Cu；和

从所述处理过的水中分离所述含磷的盐，以形成磷浓度低于所述含磷的水的分离过的水。

实施方案210提供实施方案209的方法，其中所述电化学电池进一步包括将所述阳极和阴极电连接的导电连接器，该导电连接器包含Cu、Zn、Fe、Cd、Ni、Sn、Pb或它们的组合。

实施方案211提供实施方案209-210中任一项的方法，其中所述阳极和阴极彼此直接接触。

实施方案212提供实施方案209-211中任一项的方法，进一步包括向水中添加磷以形成含磷的水。

实施方案213提供实施方案209-212中任一项的方法，进一步包括纯化所述含磷的盐，以提供纯化的磷酸镁、纯化的Mg(OH)₂、或者磷酸镁和Mg(OH)₂的纯化混合物。

实施方案214提供一种从水中去除一种或多种溶解的过渡金属、后过渡金属或准金属的方法，该方法包括：

将电化学电池浸入包含一种或多种溶解的过渡金属、后过渡金属或准金属的水中以形成包含含有一种或多种过渡金属、后过渡金属或准金属的氢氧化物盐的处理过的水，该电化学电池包括

包含Mg、A1、Fe、Zn或它们的组合的阳极，

具有与阳极不同组成的阴极，该阴极包含Cu、Ni、Fe，或它们的组合；和

分离包含一种或多种过渡金属、后过渡金属或准金属的盐(包括氢氧化物盐)，以形成相比包含一种或多种过渡金属、后过渡金属或准金属的水，具有更低浓度的一种或多种过渡金属、后过渡金属或准金属的分离过的水。

实施方案215提供实施方案214的方法，其中所述电化学电池进一步包括将所述阳极和阴极电连接的导电连接器，该导电连接器包含Cu、Zn、Fe、Cd、Ni、Sn、Pb或它们的组合。

实施方案216提供实施方案214-215中任一项的方法，其中所述阳极和阴极彼此直接接触。

实施方案217提供实施方案214-215中任一项的方法，其中所述一种或多种过渡金属、后过渡金属或准金属包括Sc、Y、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Rf、Db、Sg、Bh、Hs、Al、Zn、Ga、Cd、In、Sn、Hg、Tl、Pb、Bi、Po、Cn、B、Si、Ge、As、Sb、Te、At或它们的组合。

实施方案218提供实施方案214-216中任一项的方法，其中所述一种或多种过渡金属、后过渡金属或准金属包括Hg、Fe、Cr、Ni、Zn、Cd、As或它们的组合。

实施方案219提供实施方案214-217中任一项的方法，其中所述分离过的水中的过渡金属、后过渡金属、准金属或它们的组合的浓度为包含一种或多种溶解的过渡金属、后过渡金属、准金属的水中的过渡金属、后过渡金属、准金属或它们的组合的浓度的约0％至约70％。

实施方案220提供实施方案214-218中任一项的方法，其中所述分离过的水中的过渡金属、后过渡金属、准金属或它们的组合的浓度为包含一种或多种溶解的过渡金属、后过渡金属、准金属的水中的过渡金属、后过渡金属、准金属或它们的组合的浓度的约0％至约20％。

实施方案219提供实施方案1-218中任一项或任意组合的方法或电化学电池，任选地配置为使得所列举的所有元素或选项都可用于使用或从中选择。

Claims (20)

1.一种从水中去除磷的方法，所述方法包括：

将电化学电池浸入含磷的水中以形成包含含磷的盐的处理过的水，所述电化学电池包括包含Mg、Al、Fe、Zn或它们的组合的阳极，具有与所述阳极不同组成的阴极，所述阴极包含Cu、Ni、Fe、或它们的组合；以及

从所述处理过的水中分离所述含磷的盐，以形成磷浓度低于所述含磷的水的分离过的水。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电化学电池是原电池。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述阳极和所述阴极彼此直接接触。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述电化学电池进一步包括将所述阳极和所述阴极电连接的导电连接器，所述导电连接器包含Cu、Zn、Fe、Cd、Ni、Sn、Pb或它们的组合。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述导电连接器包括黄铜。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述分离过的水

具有为所述含磷的水的总磷浓度的约0％至约20％的总磷浓度，或

具有为所述含磷的水的溶解磷浓度的约0％至约20％的溶解磷浓度，或

具有为所述含磷的水的总磷浓度的约0％至约20％的活性磷浓度，或

具有为所述含磷的水的总氮浓度的约0％至约30％的总氮浓度，或

具有为所述含磷的水的溶解氮浓度的约0％至约30％的总氮浓度，或

它们的组合。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述含磷的盐包含来自所述阳极的材料。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述含磷的水进一步包含溶解的过渡金属、后过渡金属、准金属或它们的组合，进一步包括在将所述电化学电池浸入所述含磷的水中期间形成包含所述过渡金属、后过渡金属或准金属的氢氧化物盐，其中从所述处理过的水中分离所述含磷的盐进一步包括从所述处理过的水中分离包含所述过渡金属、后过渡金属或准金属的氢氧化物盐。

9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在将所述电化学电池浸入所述含磷的水中期间对所述电化学电池施加机械力，或者在将所述电化学电池浸入所述含磷的水中期间对水施加剪切，或它们的组合，其中所述机械力和/或剪切足以

从所述阳极、阴极或它们的组合的表面逐出至少一些包含H₂的气泡，或

至少部分地防止所述阳极的所述表面处的氧化物形成，或

至少部分地防止所述含磷的盐在所述阳极的所述表面上附聚，或

它们的组合。

10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在将所述电化学电池浸入所述含磷的水中期间从所述含磷的水中形成含氮的盐，其中从所述处理过的水中分离所述含磷的盐进一步包括从所述处理过的水中分离所述含氮的盐。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述阴极包含Cu并且所述阳极包含Mg。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述阴极包含Cu并且所述阳极包含Al。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述阴极包括所述电化学电池的平面框架和包含在该框架的周边内的阴极材料，其中所述阴极材料电连接到所述框架，其中包含在所述平面框架的所述周边内的所述阴极材料包括多孔阴极材料。

14.根据权利要求1所述的方法，包括：

将所述电化学电池中的一个或多个浸入包含所述含磷的水的外壳中；

通过至少部分浸没在浸没所述电化学电池的所述含磷的水中的一个或多个过滤器从所述处理过的水中过滤所述含磷的盐。

15.一种用于执行权利要求1所述的方法的电化学电池，所述电化学电池包括：

包含Cu、Ni、Fe或它们的组合的阴极，其中所述阴极包括具有多边形周边的所述电化学电池的平面框架和包含在框架的周边内的多孔材料，所述多孔材料是与所述框架直接接触的金属丝网或金属丝筛网；和

包含Mg、Al、Fe、Zn或它们的组合的多个阳极，以及将所述阳极和所述阴极电连接的多个导电连接器，所述导电连接器包含Cu、Zn、Fe、Cd、Ni、Sn、Pb或它们的组合；

其中每个阳极是在所述框架的面上的所述平面框架的两个相对边缘处紧固到所述平面框架的条，其中所述阳极中的每一个在所述平面框架的两个边缘中的每一个处利用所述导电连接器中的至少一个紧固到所述平面框架，使得在所述面上的所述阳极中的每一个在所述面上大致彼此平行并且跨越包含在所述平面框架的所述周边内的多孔材料，在包含在所述平面框架的所述周边内的所述多孔材料和阳极条之间形成间隙，其中每个阳极在所述平面框架的所述边缘中的每一个处直接接触所述阴极框架，其中所述阳极经由至少一个导电连接器紧固到所述平面框架，其中所述多个阳极跨所述面间隔开使得它们彼此不物理接触，并且其中所述间隙为约1mm至约110mm。

16.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法是一种制备磷酸氨镁的方法，其中：

所述含磷的水具有约10至约11的pH；

所述含磷的盐包括磷酸氨镁，所述磷酸氨镁包含磷和来自所述阳极的Mg；

所述阳极包含Mg，其中所述阳极为约90重量％至约100重量％的Mg，

所述阴极包含Cu，其中所述阴极为约90重量％至约100重量％的Cu；以及

从所述处理过的水中分离所述含磷的盐提供分离的磷酸氨镁。

17.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法是制备AlPO₄、氢氧化铝或它们的组合的方法，其中：

所述含磷的水具有约5至约7的pH；

所述含磷的盐包括

AlPO₄或其水合物，所述AlPO₄包含磷和来自所述阳极的Al，或

氢氧化铝或其水合物，所述氢氧化铝包含来自所述阳极的Al，或

它们的组合；

所述阳极包含Al，其中所述阳极为约90重量％至约100重量％的Al，

所述阴极包含Cu，其中所述阴极为约90重量％至约100重量％的Cu；以及

从所述处理过的水中分离所述含磷的盐提供分离的AlPO₄、氢氧化铝或它们的组合。

18.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法是制备磷酸镁、Mg(OH)₂或它们的组合的方法，其中：

所述含磷的水具有约10至约11的pH；

所述含磷的盐包括

磷酸镁、磷酸钾镁、它们的水合物或它们的组合，

包含来自所述阳极的镁的Mg(OH)₂，或

它们的组合；

所述阳极包含Mg，其中所述阳极为约90重量％至约100重量％的Mg；

所述阴极包含Cu，其中所述阴极为约90重量％至约100重量％的Cu；以及

从所述处理过的水中分离所述含磷的盐提供分离的磷酸镁、Mg(OH)₂或它们的组合。

19.一种从水中去除磷的方法，所述方法包括：

将电化学电池浸入pH为约5至约7的含磷的水中以形成包含含磷的盐的处理过的水，所述盐包括

AlPO₄或其水合物，所述AlPO₄包含磷和来自阳极的Al，

氢氧化铝或其水合物，所述氢氧化铝包含来自所述阳极的Al，或

它们的组合，

所述电化学电池包括

包含Al的阳极，其中所述阳极为约90重量％至约100重量％的Al，

包含Cu的阴极，其中所述阴极为约90重量％至约100重量％的Cu，和

将所述阳极和所述阴极电连接的导电连接器，所述导电连接器包括包含Cu和Zn的合金；以及

从所述处理过的水中分离所述含磷的盐，以形成磷浓度低于所述含磷的水的分离过的水。

20.一种从水中去除磷的方法，所述方法包括：

将电化学电池浸入pH为约10至约11的含磷的水中以形成包含含磷的盐的处理过的水，所述盐包括

磷酸镁、磷酸钾镁、它们的水合物或它们的组合，

NH₄MgPO₄或其水合物，所述NH₄MgPO₄包含磷和来自阳极的Mg，

包含来自所述阳极的镁的Mg(OH)₂，或

它们的组合，

所述电化学电池包括

包含Mg的阳极，其中所述阳极为约90重量％至约100重量％的Mg，

包含Cu的阴极，其中所述阴极为约90重量％至约100重量％的Cu，和

将所述阳极和所述阴极电连接的导电连接器，所述导电连接器包括包含Cu和Zn的合金；以及

从所述处理过的水中分离所述含磷的盐，以形成磷浓度低于所述含磷的水的分离过的水。

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