JP2016507354A - 廃水処理のための電解セルでの濾過能力の付与方法 - Google Patents
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- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/20—Improvements relating to chlorine production
Abstract
Description
1.2層焼結金属メッシュ。第1メッシュ層は、大きい粒子を濾過するためのより大きい細孔サイズを有し、次の層はより小さい細孔サイズを有する。各層のメッシュサイズは、接合する前に特定される。例えば、TWP Inc.(米国)製のMIC10TL2は、10ミクロンで格付けされる小さいメッシュ層の2層T316Lステンレス鋼である。この基材は次に、耐腐食性および導電性コーティングを提供するためにニッケルまたはパラジウムめっきされ、窒化チタンまたはニオブコートされる。
2.焼結金属繊維濾過媒体。例えば、20ミクロンのフィルター格付けの多層不織金属繊維多孔質媒体であるBekaert(米国)製のBekipore ST20AL3。この金属は316ステンレス鋼である。この基材は次に、ニッケルまたはパラジウムめっきされ、窒化チタンまたはニオブコートされる。
3.焼結金属粉末濾過媒体。例えば、Mott 316Lステンレス鋼シリーズ1100多孔質フィルター板材料(Mott Corporation,米国)。この基材は、耐腐食性および電気伝導性のためにニッケルで電気めっきされる。
4.異なる穴サイズの1つ以上の層でのエキスパンドチタン箔。例えば、Dexmet製のMicroGrid(登録商標)Precision−Expanded Foils、またはTech−Etch製の光エッチングされたステンレス鋼またはチタンメッシュスクリーンMicroEtch(登録商標)Screens。
染料汚染物質の酸化については:
染料+ClO−→CO2+H2O+Cl− (1)
HS+ClO−→S+OH−+Cl− (2)
HOCl+2/3NH3→1/3N2+H2O+H++Cl− (3)
有機物質+[*ClOH]→CO2+H++Cl− (4)
・ 表面を機械的にきれいにするために廃水に研磨粒子を添加すること。商業的に入手可能な粒子は、セラミックス、ガラス、ポリマー、および金属などの、多種多様な材料で入手可能である。粒度は、フィルター層の平均細孔サイズよりも約2倍大きく、流れ場チャネルの約1/3直径未満であるべきである。クリーニング粒子および固形分は両方とも廃液として除去される。
・ 次亜塩素酸塩を生成し、そして水の酸化を増やしてフィルター層をスカーリングする酸素気泡を生成するために、セルを通してNaClの溶液を流し、電圧を3〜3.2Vに上げること。
・ 塩化物含有廃水については、次亜塩素酸塩を生成し、そして水の酸化を増やしてフィルター層をスカーリングする酸素気泡を生成するために、電圧を3〜3.2Vに上げること。(本方法は、化学薬品を添加することなく酸化プロセス中に用いることができ、だからこのプロセスは中断されない。)
・ 水を電解して酸素気泡を生成し、一般にフィルター層をスカーリングする/逆洗するために電圧を3V超に上げること。(再び、本方法は、化学薬品を添加することなく酸化プロセス中に用いることができ、だからプロセスは中断されない。)
・ 陽極で解離し、水を形成し、そして陽極で流体の圧力を上げるために、3V未満の電圧でのセルを通してNaOH(または水に解離する他の化学種)の溶液を流すことによってインサイチュ逆洗すること。(膜間圧は、透過水が供給物中へ逆流し、汚染層を膜の表面から持ち上げるようにここでは逆にされる。)
・ 洗剤、次亜塩素酸ナトリウム並びにクエン酸および水酸化ナトリウムなどの酸およびアルカリなどの反応性試剤を使用して化学洗浄すること。苛性が有機汚染を除去し、酸が無機物を除去するので、苛性および酸がほとんどの場合に使用される。酵素溶液もまた、膜プラントから有機汚染物質を除去するのに役立つために幾つかのシステムにおいて使用される。イオン交換樹脂の再生クリーニングは、酸、苛性および/または塩を使用して成し遂げることができる。
・ 水で流し去られるフィルター層およびケインから粒子を除去する超音波クリーニングすること。
・ 研磨粒子ありまたはなしで、流量を上げるかまたは乱流ガスパージを提供し、そして水で洗い流すこと。
・ セル極性を逆にする、電圧を切る、そしてセルを通して水またはクリーニング液を流す、および/または電圧を掃引することによって定電位クリーニングすること。
Claims (20)
- 汚染廃水のエネルギー効率的な処理のための固体ポリマー電解質電解セルにおいて、
陽極触媒層および陽極流体デリバリー層を含む陽極であって、前記陽極触媒層が陽極触媒を含む陽極と;
陽極流れ場板と;
陰極触媒層を含む液体電解質を含まない陰極であって、前記陰極触媒層が陰極触媒を含む陰極と;
陰極流れ場板と;
前記陽極と前記陰極とを分離する固体ポリマー膜電解質と;
前記陽極流体デリバリー層と前記陽極流れ場板との間のフィルター層と
を含むことを特徴とする電解セル。 - 請求項1に記載の固体ポリマー電解質電解セルにおいて、前記陽極流体デリバリー層が前記陽極流れ場板の方を向く側に流れ場側平均細孔サイズを有し、そして前記フィルター層の平均細孔サイズが前記陽極流体デリバリー層の前記流れ場側平均細孔サイズ未満であることを特徴とする電解セル。
- 請求項2に記載の固体ポリマー電解質電解セルにおいて、前記フィルター層が2つ以上の層を含み、前記陽極流れ場板に面する層の平均細孔サイズが、次の隣接層の平均細孔サイズよりも小さいことを特徴とする電解セル。
- 請求項1に記載の固体ポリマー電解質電解セルにおいて、前記フィルター層がポリマーシート膜フィルターを含むことを特徴とする電解セル。
- 請求項4に記載の固体ポリマー電解質電解セルにおいて、前記フィルター層が、導電性粒子の副層を含むことを特徴とする電解セル。
- 請求項1に記載の固体ポリマー電解質電解セルにおいて、前記フィルター層が非導電性であることを特徴とする電解セル。
- 請求項6に記載の固体ポリマー電解質電解セルにおいて、前記フィルター層がポリマーを含むことを特徴とする電解セル。
- 請求項1に記載の固体ポリマー電解質電解セルにおいて、前記陽極流れ場板が非導電性であることを特徴とする電解セル。
- 請求項1に記載の固体ポリマー電解質電解セルにおいて、前記フィルター層が吸着媒体を含むことを特徴とする電解セル。
- 請求項1に記載の固体ポリマー電解質電解セルにおいて、前記フィルター層が高表面積酸化触媒を含むことを特徴とする電解セル。
- 請求項1に記載の固体ポリマー電解質電解セルにおいて、前記フィルター層が本質的に単峰型の細孔サイズ分布を有することを特徴とする電解セル。
- 請求項1に記載の固体ポリマー電解質電解セルにおいて、前記陽極流体デリバリー層が、陽極基材と少なくとも1つの副層とを含むことを特徴とする電解セル。
- 請求項12に記載の固体ポリマー電解質電解セルにおいて、前記陽極基材が、スズめっき金属基材またはチタン基材であることを特徴とする電解セル。
- 請求項1に記載の固体ポリマー電解質電解セルにおいて、前記陰極が、非液体陰極液も液体支持電解質も含まないことを特徴とする電解セル。
- 廃水の処理のためのシステムにおいて、請求項1に記載の固体ポリマー電解質電解セルを含むことを特徴とするシステム。
- 汚染廃水のエネルギー効率的な処理方法において、
請求項1に記載の固体ポリマー電解質電解セルを提供する工程と;
汚染物質を含む廃水のフローを、前記電解セルの前記陽極に供給する工程と;
前記陽極が前記陰極に対してプラスである前記電解セル間に約3ボルト未満の電圧を提供する工程と;
前記電解セルを、ある運転温度および約20mA/cm2未満の電流密度で運転し、それによって前記汚染物質を分解し、そして水素ガスを前記陰極で発生させる工程と;
発生水素ガスを前記陰極から排出する工程と
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項16に記載の方法において、前記陽極流体デリバリー層が前記陽極流れ場板の方を向く側に流れ場側平均細孔サイズを有し、そして前記フィルター層の平均細孔サイズが前記陽極流体デリバリー層の前記流れ場側平均細孔サイズ未満であることを特徴とする方法。
- 請求項16に記載の方法において、前記電解セルを約10mA/cm2未満の電流密度で運転する工程を含むことを特徴とする方法。
- 請求項16に記載の方法において、廃水の前記フローを支持電解質の添加なしの前記陽極に供給する工程を含むことを特徴とする方法。
- 請求項16に記載の方法において、インサイチュ逆洗、酸素スカーリング、化学洗浄、超音波洗浄、ガスパージング、液体パージング、定電位クリーニング、流水、およびより高い陽極電圧での塩素と酸素の中間体との発生からなる群から選択される除去方法を用いて汚染物質を前記フィルター層から除去する工程を含むことを特徴とする方法。
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