NL2004720C2 - Inrichting voor het produceren van een electrochemisch geactiveerde oplossing middels een electrolyseproces. - Google Patents

Description

INRICHTING VOOR HET PRODUCEREN VAN EEN ELECTROCHEMISCH GEACTIVEERDE OPLOSSING MIDDELS EEN ELECTROLYSEPROCES

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het produceren van 5 een electrochemisch geactiveerde oplossing, zoals een anolytische of een catholytische oplossing middels een electrolyseproces, bijvoorbeeld EOW, op basis van één of meer grondstoffen, bijvoorbeeld water en zout.

Een dergelijke inrichting is op het relevante vakgebied bekend. Het electrolyseproces is bij de bekende inrichting gebaseerd op Electrical Chemical Activation (ECA)-technologie, 10 waarmee op locatie een anolytische oplossing genaamd Electrolyzed Oxidyzed Water (EOW) wordt geproduceerd.

De bekende inrichting wordt door aanvrager in de handel gebracht. De anolytische oplossing kent een groot scala aan toepassingen. Te denken valt aan het desinfecteren van voedsel, medische instrumenten, ruimtes, oppervlakken en waterbronnen. Het EOW is in alle 15 fases (als ijs, vloeistof of gas) bruikbaar.

De uitvinding heeft als doel om een verbeterde inrichting van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen met een sterk verkorte opstarttijd, dat wil zeggen een sterk verkorte tijd tussen het aanzetten van de inrichting tot aan de productie van een bruikbare electrochemisch geactiveerde oplossing.

20 De inrichting volgens de uitvinding omvat daartoe een electrochemische reactor voor het uitvoeren van het electrolyseproces, meetmiddelen voor het meten van diverse parameterwaarden van het electrolyseproces en/of de oplossing, en een eerste en tweede besturingseenheid, die verbindbaar zijn met de meetmiddelen voor het op basis van de parameterwaarden bijsturen van het electrolyseproces totdat de parameterwaarden aan 25 voorafbepaalde streefwaarden voldoen, waarna de oplossing wordt vrijgegeven, waarin de inrichting voorts een separate behuizing omvat, waarin de electrochemische reactor, de tweede besturingseenheid en de meetmiddelen zijn opgenomen, welke separate behuizing is ingericht voor aansluiting op de eerste besturingseenheid en op in de inrichting aanwezige reservoirs voor de grondstoffen en/of de oplossing. De inrichting volgens de uitvinding 30 onderscheidt zich door de separate behuizing, waarin zowel de electrochemische reactor als de meetmiddelen zijn opgenomen. Hierdoor is het mogelijk om te werken met korte regellussen. Op basis van de gemeten parameterwaarden kan het electrolyseproces continu bewaakt worden en kan snel worden bijgestuurd door de besturingseenheid, indien dit nodig is. Dit resulteert in een stabiel electrolyseproces en in de productie van een stabiele 35 oplossing van de hoogste kwaliteit.

2004720 2

Volgens een praktische voorkeursuitvoeringsvorm is de behuizing losneembaar in de inrichting aangebracht. De losneembare behuizing kan worden uitgenomen ten behoeve van onderhoud, reparatie of vervanging, zodat de inrichting snel weer operationeel is.

5 Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm zijn de meetmiddelen ingericht voor het meten van de pH-waarde van de geproduceerde oplossing voor afgifte, en vergelijkt de tweede besturingseenheid de gemeten pH-waarde met een voorafbepaalde streefwaarde en geeft bij een voldoende mate van overeenstemming de oplossing af, dan wel voert bij een te lage respectievelijk te hoge pH-waarde de oplossing als afval af. De pH-waarde is een 10 belangrijk instrument om de kwaliteit van het electrolyseproces mee te bewaken.

Volgens een nadere uitwerking van deze voorkeursuitvoeringsvorm wordt een instelbare hoeveelheid van een catholytische oplossing afkomstig uit de electrochemische reactor teruggevoerd in de electrochemische reactor en is de grootte van de hoeveelheid 15 afhankelijk van de gemeten pH-waarde. Terugvoeren van althans een deel van de catholytische oplossing naar de electrochemische reactor is een efficiënte methode om de pH-waarde te reguleren.

Volgens weer een verdere voorkeursuitvoeringsvorm zijn de meetmiddelen ingericht 20 voor het meten van de orp-waarde van de geproduceerde oplossing voor afgifte, en vergelijkt de tweede besturingseenheid de gemeten orp-waarde met een voorafbepaalde streefwaarde en geeft bij een gelijke of hogere waarde de oplossing af, dan wel voert bij een te lage orp-waarde de oplossing als afval af. De Oxidation Redox Potential (orp) hangt samen met de pH-waarde en fungeert als tweede instrument (back-up) bij het bewaken van de kwaliteit van 25 het electrolyseproces.

Volgens weer een andere, bijzonder veilige voorkeursuitvoeringsvorm zijn de meetmiddelen ingericht voor het meten van een eerste temperatuurwaarde van ten minste één van de grondstoffen, bijvoorbeeld water, en van een tweede temperatuurwaarde van de 30 oplossing, bijvoorbeeld EOW, waarin de besturingseenheid de verschiltemperatuur vaststelt en bij een ontoelaatbare temperatuurtoename de productie stopt.

Bij een volgende voorkeursuitvoeringsvorm zijn de meetmiddelen ingericht voor het meten van de ec-waarde voor de electrische geleidbaarheid van de oplossing en van het 35 ingangswater, waarin de besturingseenheid de gemeten ec-waarden vergelijkt met voorafbepaalde streefwaarden en bij een ontoelaatbaar positief verschil een proces start voor het regenereren van een reservoir met waterontharder dat op de behuizing is 3 aangesloten. Dit automatische regeneratieproces waarborgt de goede werking van de inrichting volgens de uitvinding en daarmee de kwaliteit van de oplossing.

Bij voorkeur is de electrochemische reactor een Flow Electrolyte Module (FEM) cel.

5

Bij voorkeur is het electrolyse proces gebaseerd op Electrical Chemical Activation (ECA) technologie.

De uitvinding zal nader worden toegelicht onder verwijzing naar de volgende figuren; 10

Figuur 1 toont een schema van een inrichting volgens de uitvinding;

Figuren 2A en 2B tonen een eerste voorkeursuitvoeringsvorm van een electrochemische volgens de uitvinding in meer detail; en 15

Figuur 3 toont een deel van het schema van figuur 1 in meer detail.

Figuur 1 toont een schema van een inrichting 100 voor het produceren van een een electrochemisch geactiveerde oplossing, zoals een anolytische of een catholytische 20 oplossing, zoals geëlectrolyseerd geoxideerd water of wel Electrolized Oxidized Water (EOW). Inrichting 100 omvat een eerste besturingseenheid of processor 110, één of meer zoutreservoirs 120, één of meer (ontharder - waterbehandelingsreservoirs) 140 en een reservoir 150 voor de geproduceerde oplossing en een electrochemische reactor 1 volgens de uitvinding. Figuren 2A en 2B tonen een eerste voorkeursuitvoeringsvorm van een 25 electrochemische reactor 1 volgens de uitvinding in meer detail. Figuur 3 toont een deel van het schema van figuur 1 in meer detail.

De electrochemische reactor 1 volgens de uitvinding omvat in de eerste voorkeursuitvoeringsvorm een behuizing 2, waarin alle onderdelen zijn geïntegreerd.

30 Behuizing 2 is losneembaar opgenomen in inrichting 100 en is aansluitbaar op eerste processor 110 en de één of meer reservoirs 120, 140 en 150.

De electrochemische reactor omvat een cel 11, die is ingericht om middels een electrolyse proces de electrochemisch geactiveerde oplossing, zoals een anolytische of een 35 catholytische oplossing, te produceren. Het gebruikte electrolyse proces is gebaseerd op de bekende ECA technologie (Electrical Chemical Activation). De ECA technologie is gebaseerd op een electrolyse proces met als grondstoffen water en mogelijk zout, bij voorbeeld 4 natriumchloride. De cel 11 omvat een membraan. Een geschikte cel is een Flow Electrolyte Module (FEM cel). Een dergelijke FEM-cel is op het relevante vakgebied bekend en is bij voorbeeld beschreven in Electrochemical Activation (ECA) Technology,

Water Purification System of the Future gepubliceerd op www.processtech.co.uk/Eca.doc 5 door Jim Daly M.D. PTA Ltd. In de getoonde en beschreven voorkeursuitvoeringsvorm is de werking van inrichting 1 beschreven in het kader van het produceren van een anolytische oplossing, bijvoorbeeld EOW, die toepasbaar is als desinfectiemiddel.

Behuizing 2 omvat een ingang 21 voor water en een ingang 22 voor het zout, dat bij 10 voorkeur in de vorm van een zoutoplossing wordt toegevoerd. Het geproduceerde desinfectiemiddel, in dit geval EOW, wordt geleverd middels uitgang 25. In de getoonde voorkeursuitvoeringsvorm bestaat uitgang 25 uit twee uitgangen, te weten 25A voor goedgekeurd desinfectiemiddel en 25B voor afgekeurd desinfectiemiddel.

15 Behuizing 2 is voorzien van een ventiel 26 voor het aanvullen van het zoutreservoir 120, een ventiel 27 voor schakelen van productie van desinfectiemiddel of regeneren van ontharder 140, een ventiel 28 voor pH-regulatie en een ventiel 29 voor de uitgangen 25A en 25B naar het reservoir 150.

20 Sensor 31 is een stroomsensor. Sensoren 32 en 33 zijn temperatuursensoren voor het water, respectievelijk het EOW.

Behuizing 2 is voorts voorzien van een aantal meetmiddelen die bestemd zijn om diverse parameters van het electrolyseproces te meten. Sensoren 34 en 35 zijn ingericht om de EC 25 (electrical conductivity, electrische geleiding) van het water respectievelijk het EOW te meten. Sensor 36 is een druksensor. Sensor 37 is een pH sensor en sensor 38 is ingericht om de ORP (Oxidation Redox Potential) te meten.

Ventiel 26 regelt de instroom van water naar het zoutreservoir 120, waarin zich de 30 zoutoplossing (brine) bevindt. Ventiel 26 is bij voorkeur bediend middels een vlotter die drijft in de zoutoplossing. Bij een te lage waterstand, zal ventiel 26 automatisch worden geopend om meer water in het zoutreservoir 120 toe te laten. Op aangegeven van de stroomsensor 31 wordt de toevoer van de hoeveelheid zoutoplossing geregeld door de tweede besturingseenheid 10 die is geïntegreerd in de electrochemische reactor om zo tot een 35 vooraf ingestelde elektrische stroom te komen. Wanneer de ingestelde stroom niet behaald wordt, wordt na vooraf bepaalde tijd een waarschuwingssignaal afgegeven worden die gecommuniceerd wordt via het interface of gsm module.

5

Met ventiel 27 wordt geschakeld tussen productie- en regeneratieproces. Na een bepaalde productiehoeveelheid sinds vorige regeneratieproces wordt het regeneratieproces gestart. Deze productiehoeveelheid wordt vooraf ingesteld, maar wordt door de besturingseenheid 110 bijgesteld door de meetwaarden van EC-sensoren 34 en 35. Op deze manier wordt 5 voorkomen dat de chemische reactor schade oploopt door aanslag en wordt de efficiëntie van de machine verhoogd door niet vaker dan noodzakelijk te regenereren.

In regeneratie stand van ventiel 27 wordt aansluiting 21 doorverbonden met 24 en wordt 22 doorverbonden met 39. Door zoutoplossing toe te voeren aan 22 wordt het met 10 ionenwisselingshars gevulde ontharderreservoir 140 doorspoeld met zoutoplossing welke weggevoerd wordt door aansluiting 24.

In productie stand van ventiel 27 stroomt water uit het ontharderreservoir via aansluiting 21 naar mengslang 12 en stroomt de toegevoerde zoutoplossing van aansluiting 22 tevens naar 15 mengslang 12. De vermengde oplossing stroomt vervolgens de cathodekamer binnen van cel 11.

Ventiel 28 wordt bestuurd door de geïntegreerde besturingseenheid op basis van de gemeten pH-waarde door sensor 37. Oplossing (halffabrikaat) afkomstig uit de 20 cathodekamer van cel 11 wordt vervolgens via leiding 14 door de anodekamer van cel 11 gevoerd. Door een deel van de oplossing uit de cathodekamer af te voeren middels leiding 13 zal de pH-waarde van het desinfectiemiddel dalen. De hoeveelheid afgevoerde oplossing is regelbaar middels ventiel 28 op aangeven van sensor 37.

25 Ventiel 29 regelt de goedkeur of afkeur van het geproduceerde desinfectiemiddel, in dit voorbeeld EOW. Dit ventiel wordt bediend door geïntegreerde besturingseenheid op basis van de gemeten pH-waarde door sensor 37, en de gemeten orp-waarde door sensor 38, de gemeten waterdruk, de stroomsterkte, de EC van het desinfectiemiddel en de temperatuurstijging Indien meetwaarden goed zijn bevonden is het EOW klaar voor gebruik 30 en zal het uitstromen uit uitgang 25A. Uitgang 25A dient voor aansluiting van behuizing 2 op het reservoir 150.

Indien de meetwaardes niet voldoen aan de streefwaarden, dan zal het geproduceerde EOW uitstromen uit opening 25B als afval. De pH-streefwaarde is bij voorkeur pH-neutraal. 35 De orp-streefwaarde dient hoger te liggen dan een voorafbepaalde streefwaarde. In de beschreven toepassing is een geschikte streefwaarde 900 mV. Bij voorkeur is de 6 streefwaarde groter of gelijk aan 800 mV. De behuizing 2 is voorzien van een interface 3. Deze interface 3 dient voor aansluiting op de eerste besturingseenheid 110.

Uitgang 23 dient voor aansluiting van behuizing 2 op het reservoir 120 met zoutoplossing en 5 dient voor het aanvullen van het reservoir met water om het reservoir op peil te houden. Ingang 21 dient voor aansluiting van behuizing 2 op de uitgang van het ontharderreservoir 140.

Uitgang 39 dient ter aansluiting op de ingang van het ontharderreservoir 140.

10

Druksensor 36 dient om vast te stellen of de voor een goede werking van inrichting 100 benodigde waterdruk aanwezig is.

Sensor 34 dient om de ec-waarde van het binnenkomende water te controleren. Een hoge 15 waarde voor de elektrische geleiding betekent een hoge mate van vervuiling.

In het algemeen geeft de eerste besturingseenheid 110 aan wanneer cel moet produceren en geeft de randvoorwaarden voor productie aan in de vrom van streefwaarden voor parameters van het electrolyseproces, zoals pH, Orp, Ampere, stroomsterkte, en bepaalt of 20 EOW goed is. Optioneel regelt de eerste besturingseenheid 110 de communicatie met de gebruiker via een interface of via een GSM-verbinding.

In het algemeen regelt de tweede besturingseenheid 10 het functioneren van de electrochemische reactor 11, zorgt voor meetregeling in reactor in samenwerking met de 25 sensoren, regelt stroomsterkte, regelt pH, bedient ventielen en communiceert dat met de eerste besturingseenheid 110.

De uitvinding is vanzelfsprekend niet beperkt tot de beschreven en getoonde uitvoeringsvorm. De uitvinding strekt zich in het algemeen uit tot elke uitvoeringsvorm die valt 30 binnen de reikwijdte van de beschermingsomvang, zoals gedefinieerd in de conclusies en bezien in het licht van de voorgaande beschrijving en bijbehorende tekeningen.

35 2004720

Claims (9)

1. Inrichting voor het produceren van een electrochemisch geactiveerde oplossing, zoals een anolytische of een catholytische oplossing, middels een 5 electrolyseproces, bijvoorbeeld EOW, op basis van één of meer grondstoffen, bijvoorbeeld water en zout, omvattende een electrochemische reactor voor het uitvoeren van het electrolyseproces, meetmiddelen voor het meten van diverse parameterwaarden van het electrolyseproces en/of de oplossing, en een eerste en tweede besturingseenheid, die verbindbaar zijn met de meetmiddelen voor het op basis van de parameterwaarden bijsturen 10 van het electrolyseproces totdat de parameterwaarden aan voorafbepaalde streefwaarden voldoen, waarna de oplossing wordt vrijgegeven, waarin de inrichting voorts een separate behuizing omvat, waarin de electrochemische reactor, de tweede besturingseenheid en de meetmiddelen zijn opgenomen, welke separate behuizing is ingericht voor aansluiting op de eerste besturingseenheid en op in de inrichting aanwezige reservoirs voor de grondstoffen 15 en/of de oplossing.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarin de behuizing losneembaar in de inrichting is aangebracht.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarin de meetmiddelen zijn ingericht voor het meten van de pH-waarde van de geproduceerde oplossing voor afgifte, en waarin de tweede besturingseenheid de gemeten pH-waarde vergelijkt met een voorafbepaalde streefwaarde en bij een voldoende mate van overeenstemming de oplossing afgeeft, dan wel bij een te lage respectievelijk te hoge pH-waarde de oplossing als afval afvoert. 25

4. Inrichting volgens conclusie 3, waarin een instelbare hoeveelheid van een catholytische oplossing afkomstig uit de electrochemische reactor wordt teruggevoerd in de electrochemische reactor en de grootte van de hoeveelheid afhankelijk is van de gemeten pH-waarde. 30

5. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, waarin de meetmiddelen zijn ingericht voor het meten van de orp-waarde van de geproduceerde oplossing voor afgifte, en waarin de tweede besturingseenheid de gemeten orp-waarde vergelijkt met een voorafbepaalde streefwaarde en bij een gelijke of hogere waarde de oplossing afgeeft, dan wel bij een te 35 lage orp-waarde de oplossing als afval afvoert. 2004720

6. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarin de meetmiddelen zijn ingericht voor het meten van een eerste temperatuurwaarde van ten minste één van de grondstoffen, bijvoorbeeld water, en van een tweede temperatuurwaarde van de oplossing, bijvoorbeeld EOW, waarin de besturingseenheid de verschiltemperatuur vaststelt en bij een 5 ontoelaatbare temperatuurtoename de productie stopt.

7. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarin de meetmiddelen zijn ingericht voor het meten van de ec-waarde voor de electrische geleidbaarheid van de oplossing en van het ingangswater, waarin de besturingseenheid de gemeten ec-waarden vergelijkt met 10 voorafbepaalde streefwaarden en zo de productiehoeveelheid tussen regeneratiebeurten van de aangesloten ionenwisselaar ontharder bijstelt.

8. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarin de electrochemische reactor een Flow Electrolyte Module (FEM) cel is. 15

9. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarin het electrolyse proces gebaseerd is op Electrical Chemical Activation (ECA) technologie. 2004720