TW201835386A - 包括通道、陰極、陽極及電源之裝置及用於產生二氧化氯的方法 - Google Patents

包括通道、陰極、陽極及電源之裝置及用於產生二氧化氯的方法 Download PDF

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Abstract

本發明係關於一種裝置，其包括： 一通道，其包括該通道之一第一端處之一入口，及該通道之一第二端處之一出口； 一陰極，其經配置於該通道中，該陰極包括選自鈦、不鏽鋼及具備包括氧化釕及/或氧化銥之一混合金屬氧化物塗層之鈦之一第一區段，及包括經配置於該第一區段之下游之諸如碳(氈)區段之碳之一第二區段， 一陽極，其經配置於該通道中，該陽極係選自鈦或不鏽鋼及具備包括氧化釕及/或氧化銥之一混合金屬氧化物塗層之鈦，該塗層面對該陰極；及 一電源，其經電連接至該陰極及該陽極。 本發明進一步係關於一種用於產生二氧化氯之方法。

Description

包括通道、陰極、陽極及電源之裝置及用於產生二氧化氯的方法
本發明係關於一種包括一通道、一陰極、一陽極及一電源之裝置。
為進行水消毒，可使用各種技術。 在由P. Drogui等人之文獻「Oxidising and disinfecting by hydrogen peroxide produced in a two-electrode cell」(Wat. Res.，第35卷(2001)，第13號，第3235頁至3241頁)中揭示此等技術之一者。此文獻揭示一種用於增加過氧化氫含量之裝置。此文獻描述一種具有連接至一鋼柵格之一通道及碳氈陰極及具有氧化釕層之鈦陽極之裝置，該碳氈陰極及該鈦陽極兩者連接至一電源，且該碳氈陰極及該鈦陽極兩者以垂直於通道內之流動之方向之其等長度方向安置。 裝置不需要在水流中存在除了水以外之化學品，此簡化水中之過氧化物之產生，且此減少水中之微量元素之量之一增加之風險。因為通道內之流動之方向，所以陰極及陽極需要為多孔的，以便產生通過通道之一足夠水流。此等材料之製造成本係相對高的。此外，此裝置之良率(且尤其相對於所使用之陰極及陽極材料之表面積)係相對低的。亦已證實，過氧化氫不導致完全消毒。 二氧化氯係已知其適用於消毒水之氧化劑之另一實例。當前，用於處理水之二氧化氯通常係由亞氯酸鈉、鹽酸及視情況次氯酸鈉製備。然而，在數個應用中，此等起始材料之存在係不期望的(例如此係因為此等起始材料存在安全風險，且因為此等起始材料為昂貴的)。
本發明之一目的係減少甚至免除上文提及的缺點。 此目的係運用一種裝置來達成，該裝置包括： -一通道，其包括該通道之一第一端處之一入口及該通道之一第二端處之一出口； -一陰極，其經配置於該通道中，該陰極包括選自鈦、不鏽鋼及具備包括氧化釕及/或氧化銥之一混合金屬氧化物塗層之鈦之一第一區段，及包括配置於該第一區段之下游之諸如碳(氈)區段之碳之一第二區段， -一陽極，其經配置於該通道中，該陽極選自鈦或不鏽鋼及具備包括氧化釕及/或氧化銥之一混合金屬氧化物塗層之鈦，該塗層面對該陰極；及 -一電源，其經電連接至該陰極及該陽極。 與如引用的先前技術中所描述之技術相反，一水流可自第一端通過裝置之通道，接著沿著陽極及陰極導引朝向第二端，此表明通過電池之陽極及陰極之一流動。藉由透過電源施加電力，在水流中將增加水消毒成分(諸如二氧化氯)之濃度。 面對兩個陰極區段之一個陽極之應用分別地界定裝置內之一第一區域及一第二區域。在第一區域中，預期可藉由以下反應將水轉換成氫氣及氧氣： (陰極：) 4 H+ + 4 e- ↔ 2 H2 (陽極：) 2 H2 O ↔ O2 + 4 H+ + 4 e- ---------------------------------------- (總計：) 2 H2 O ↔ 2 H2 + O2 在第二區域中，懷疑可藉由以下反應將水或氫氣與形成於第一區域中之氧氣轉換成過氧化氫： (陰極：) O2 + 2 H+ + 2 e- ↔ H2 O2 (陽極：) H2 ↔ 2 H+ + 2 e- ---------------------------------------------------- (總計：) O2 + H2 ↔ H2 O2 歸因於過量氫氣在水中之低溶解度，可容易地自裝置提取總共在兩個區域中形成之過量氫氣，且可在需要時用於其他目的。 然而，亦已發現，產生第一區域及第二區域導致二氧化氯(ClO2 )之含量之一增加。在陽極較佳面對混合金屬氧化物區段之第一區域中，懷疑存在於水中之離子氯化物經轉換成次氯酸(鈉)，而在陽極面對包括碳之區段(諸如碳基區段)之第二區域中，懷疑此次氯酸鹽經轉換成二氧化氯。懷疑氧化氯之形成取決於如在第一區域中所產生之氧氣(O2 )之存在。特定言之在此方面發現重要的是，第二區域經定位於第一區域之下游。為產生二氧化氯，重要的是水包含(離子)氯化物，該(離子)氯化物通常存在於自來水中。因此，自來水與裝置結合使用係較佳的。 陽極較佳係經酸洗鈦或高級鈦。 氧化釕及/或氧化銥層(例如此一陽極層)較佳面對相對電極兩者(諸如陰極之第一區段及第二區段)。 通道係由一或多個通道壁圍封，以保持通道內之水流。可透過連接構件彼此連接通道壁，以便增加(諸如一突部及一配合腔)組裝或拆卸之容易性。 通道可包括連貫腔室(其中陽極在兩個腔室中延伸)，及第一腔室中之陰極(獨自)之第一區段及第二腔室中之陰極(獨自)之第二區段。此在兩個處理步驟之間產生一較佳區別。 較佳地，入口及出口經配置彼此成直線。藉由彼此成直線配置入口及出口，將增強根據本發明之一直導管之範圍內之裝置之連接或將增強至根據本發明之一第二裝置之裝置之連接。較佳地，為此目的，入口及出口在入口及出口內之流動之方向上亦具有相同截面。 根據本發明之裝置之超過一者可經彼此連接(即，一第一裝置之出口連接至後續裝置之入口)，以便產生一連串裝置以增加消毒成分(諸如如所需之過氧化氫及/或二氧化氯)之量。 包括碳之陰極(諸如碳基陰極)可(例如)包括壓縮的碳板或碳氈(例如由石墨、一導電基板上之一奈米(級)層、可經繪製成多孔之碳膜或碳網製成)。包括陰極區段之碳可完全由碳製成。包括區段之碳可視情況供應有一導電柵格或層，較佳由金屬(例如鈦柵格或層)製成，以當較佳時進一步輔助將此陰極區段電連接至電路。 由於裝置將在操作期間與水接觸，故選擇陽極及/或陰極之金屬較佳包括防止腐蝕之一金屬(或混合金屬氧化物)(諸如鈦)，且更佳由防止腐蝕之一金屬(或混合金屬氧化物)(諸如鈦)構成。 裝置係用於將含水之氯化物轉換成活性氯之一裝置(諸如二氧化氯及/或用於水之消毒之一裝置)。 一過濾器可經配置於裝置之上游，其中通道中之陽極及陰極具備電源(一電解池)以便自水濾除顆粒物質。 通道壁可包括聚丙烯或丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)或可由聚丙烯或丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)製成。經發現，對於水之處理，聚丙烯或丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)係安全的，且因此作為用於製造裝置之外殼之一基底材料之較佳選擇。 陰極及陽極之至少一者可經配置於通道壁中。在此一情況中，其中陰極及陽極之至少一者用作通道壁之一部分，將水流保持於通道內，不再需要沿著所涉及的陰極或陽極之長度之至少一部分配置另一通道壁，此係因為所涉及的陰極或陽極將水保持於通道本身內。此減少裝置之材料成本並防止管與通道壁之間之一水流。沿著通道壁所涉及的元件之一配置可等於其中元件經配置於通道壁中之一情況。 若沿著一U形通道之第一支腿進一步配置第一陰極區段且沿著此U形通道之第二支腿配置第二陰極區段，則特定言之在先前段落中描述之偏好可為有利的，此係因為接著第一陰極區段及第二陰極區段可經電連接通道之外部，而不包括通道之緊密性及不需要塗敷黏著劑，此可藉由水流中之溶解而增加污染之機會。 根據本發明之裝置可包括至一浮動結構(諸如一船或一小艇)之一壓載艙之一連接件。在一浮動結構(諸如一小艇或一船)中，壓載水可用於取決於船之負載(諸如藉由貨物)平衡水中之結構。為純化壓載水以清除生物材料(諸如植物、動物、病毒及其他微生物)，可使用二氧化氯。根據本發明之裝置可有利地安裝於此一浮動結構上，此係因為不再需要提供於二氧化氯之一存量中，此係因為存在於水中之離子氯化物經轉換成浮動結構本身上之二氧化氯。壓載艙之一輸出端經較佳連接至根據本發明之裝置之輸入端(在通過電解池之前)，而裝置之一輸出端(在通過電解池之後)經連接至壓載艙之輸入端。為一類似目的，裝置亦可或替代地經提供於一港口中。裝置亦可經提供於其他儲水器(熱水器、水池、溫泉、井、湖泊、飲用水應用及類似應用之領域)中。 在根據本發明之裝置之一第一較佳實施例中，第一區段及第二區段經彼此電連接。 在根據本發明之裝置之一第二較佳實施例中，裝置進一步包括將通道之出口與通道之入口連接之一再循環管，用於通過通道之入口再循環通道之輸出端之至少一部分。 此外，電解池之輸出端之至少一部分可藉由一泵再循環至電解池之輸入端側，以便進一步增加通過電解池之各通道中之二氧化氯良率。較佳地，裝置之特性經設定使得平均上進料至少通過電池兩次。以此方式，電解池之容量可保持小，此(例如在一浮動結構上)(例如)當可用空間之量受限時係有利的。 在根據本發明之裝置之一第三較佳實施例中，陰極及陽極之至少一者經配置於實質上平行於通道中之流動之方向之通道中，且陽極經配置於距垂直於陰極及陽極兩者之長度之一方向上之陰極達一距離處。 以此方式，裝置內之流動係沿著陰極及陽極，此對於獲得一良好轉換係有益的。 陰極及陽極宜經定向，以使其等長度方向沿著通道內之流動之方向，以最佳化接觸表面積。 陽極及/或陰極宜係長方形的，此可意謂陽極及/或陰極具有平行於顯著高於各別陰極或陽極之主尺寸之一或兩者之流動之方向之一長度。 較佳地，陽極及陰極(較佳兩個陰極區段)係平行的(即，與其等長度及深度方向平行)。此增加裝置之效率，此係因為沿著其等長度在彼此之一相等距離處放置陽極及陰極區段。 在根據本發明之裝置之一第四較佳實施例中，陰極及陽極之一者係棒狀的，且陰極及陽極之另一者係一圓柱形管，該圓柱形管經配置以使其高度方向平行於棒狀陰極或陽極之長度方向。 圓柱形管完全包絡實心棒狀元件，且宜經配置於或靠近通道壁，以最小化管與通道壁之間之一水流。管及棒通常係藉由適合的安裝構件(較佳至或通過通道壁)而相對於管固持於一固定位置中。 較佳地，棒係圓柱形的。較佳地，管之中心線與棒狀元件之長度軸重合，從而將棒配置於管之中間中，以便等化棒之所有側上的反應條件。 若棒狀元件係陽極，則係較佳的，此係因為陽極不包括兩個區域，且較陰極在更多情況中不具有用於電連接之一導電柵格或導線。管比棒更容易提供這些特性。 在根據本發明之裝置之一第五較佳實施例中，陽極及/或陰極之區段之至少一者且較佳兩者係板狀的，且彼此面對之陰極之表面積及陽極之表面積較佳實質上相等。 使用板狀陽極及/或陰極區段增加裝置之效率，此係因為所涉及的元件具備一大有效表面積。 特定言之，板狀陽極及/或陰極區段可為盤狀的。若陽極及陰極之一者係盤狀的，則陽極及陰極之另一者較佳亦係盤狀的，以便最佳化陽極至陰極之曝露，且容易構造裝置。 藉由更進一步等化彼此面對之陰極及陽極之表面積，獲得裝置內之反應之一平衡執行。 藉由選擇陰極之第一區段與陰極之第二區段之表面積實質上相等，獲得裝置內之反應之一平衡執行，而在適用之情況下，不需要當產生過氧化氫時將氧氣額外供應至流。 在根據本發明之裝置之一第六較佳實施例中，通道實質上係U形的，且較佳沿著U形通道之第一支腿配置第一陰極區段，且沿著U形通道之第二支腿配置第二陰極區段。 產生具有一U形通道之一裝置使裝置更精巧。由於入口經定位於U形之第一支腿之遠端處(於距U形之兩個支腿之間之通道開口達一距離處)，且由於出口經定位於U形之第二支腿之遠端處，此一U形亦使得通道之入口及出口彼此相對靠近，同時仍獲得陽極及陰極彼此面對之一相對大面積。U形通道亦輔助將裝置連接至(例如)一導管。 較佳地，陽極自U形通道之第一支腿延伸至第二支腿。藉此，針對U形通道之第一支腿及第二支腿兩者，可能實質上使用橋接跨陽極之(總)長度方向自第一支腿至第二支腿之距離之一個陽極，其用作通道之第一支腿及第二支腿兩者中之陽極。此增加產生裝置之容易性，此係因為不再需要沿著U形通道之支腿之兩者配置兩個陽極。此亦減少將一通道壁放置於U形通道之第一支腿與第二支腿之間之必然性，此係因為一個陽極用作一通道壁。 更較佳地，沿著U形通道之第一支腿配置第一陰極區段，且沿著U形通道之第二支腿配置第二陰極區段。藉由相應地配置第一陰極區段及第二區段，在第一區域與第二區域之間之裝置中產生一更明確區別，此可增強裝置中之反應之效率或選擇性。 U形通道亦可增強以一可靠方式電連接第一陰極區段及第二陰極區段之容易性，此可藉由一AMP連接器通過裝置之一側壁(與陽極及陰極分離)而彼此連接。 在根據本發明之裝置之一第七較佳實施例中，第二陰極區段之邊緣與第一陰極區段重疊，其中第二陰極區段之重疊部分較佳面對陽極。 藉由產生陰極區段之第一區段之邊緣與第二陰極區段之間之一重疊，進一步加固區段之間之連接，減少區段之間之洩漏之機會。一適合連接件(例如一黏著劑)可用於兩個區段之重疊區域中，以當需要時進一步加固連接。 在根據本發明之裝置之一第八較佳實施例中，陰極至少部分係多孔的。 儘管陽極及陰極區段之兩者可為無孔的，但若陰極至少部分係多孔的，則係較佳的，以促進不期望的鈣化過程發生於陰極之孔隙內，藉此減少在整個裝置中由於鈣化所致之干擾量。 較佳地，可為板之裝置及陰極及/或陽極之尺寸經選擇，使得外殼內之此等之邊緣鄰近外殼之至少三個壁配置，以(基於塑形為一矩形長方體之裝置之一外殼)更進一步增加有效表面積。 在根據本發明之裝置之一第九較佳實施例中，a)垂直於陽極之長度方向之自陽極至陰極之距離與b)沿著通道之陽極之長度的比率等於或大於1:5，較佳等於或大於1:10。 儘管已證實，透過使用一長方形陽極及/或陰極區段，增加裝置之有效性，但特定言之已發現，根據此實施例選擇比率，導致裝置之有效性之一進一步增加，其中進一步較佳實施例更進一步增加有效性。 在根據本發明之裝置之一第十較佳實施例中，裝置進一步包括一容槽及配置於容槽與至少一個電解池之間之一泵及/或一流量開關。 除了電池以外，藉由提供一(儲存)容槽及一泵及/或一流量開關，可能調節自容槽饋送或再循環至電解池之進料量。 本發明進一步係關於一種用於產生二氧化氯之方法，其包括以下步驟： -提供根據本發明之一裝置； -在開啟該裝置之該電源之情況下，將具有離子氯化物之一含水進料自該裝置之該入口饋送朝向該出口。 在根據本發明之方法中，出口之輸出端可用於壓載水之處理或農業或園藝(諸如球莖栽培)之處理。用當前裝置獲得之水可有利地用於需要大量之純淨水(不含生物材料)之應用中。壓載水，以及農業或園藝之處理係此等應用之實例。 在根據本發明之方法之一第一較佳實施例中，裝置之通道中之接觸時間係在大約2與20秒之間。 較佳地，在每通過裝置大約2與20秒之間之一接觸時間(或更特定言之，沿著每各陰極區段通過大約1與10秒之間)使用裝置。選擇低於1秒之一接觸時間將降低轉換率，而選擇高於20秒之一接觸時間將導致氧氣(O2 )之一過大產生，此對於獲得向二氧化氯之最佳轉換中係不期望的。 因此，通常流動速率經選擇於每分鐘2.0升與5.0升之間之範圍中。 在根據本發明之方法之一第二較佳實施例中，含水進料在裝置之入口處包括選自R1 + R2 - 之鹽，其中R1 選自Li、Na、K、Rb、Cs、Fr，且較佳選自Na、K，及其中R2 選自F、Cl、Br、I、At，且較佳係Cl，最佳在每升大約18克或每升0.308莫耳之一濃度中。 已觀察到，在裝置之入口側處將此等鹽添加至含水進料，導致出口側處之二氧化氯之量之一增加。尤其在每升18克或每升0.308莫耳NaCl之一濃度下觀察此效應。因此，預期在此一鹽莫耳處針對其他鹽觀察相同效應。 在根據本發明之一第三較佳實施例中，含水進料在裝置之入口處包括氫氧化鈉，較佳在大約100 mL/m3 之一濃度中。 已觀察到在裝置之入口側處將氫氧化鈉添加至含水進料導致出口側處之二氧化氯之量之一進一步增加。 結合附圖將闡明本發明之此等及其他特徵。
圖1展示根據本發明之一裝置1之一透視圖。裝置1包括具有一入口3及一出口4之一外殼2，及自入口3延行朝向出口4之一通道5，該通道5係U形的。U形通道5具有經連接於一通道開口8處之一第一支腿6及一第二支腿7，該通道開口8係敞開的。U形通道之第一支腿6及第二支腿7係相對於入口3與出口4之間之路徑配置於彼此之頂部上。一長方形第一陰極區段9及一長方形第二陰極區段10經配置於外殼2之通道壁中。一長方形陽極11經定位於第一陰極區段9與第二陰極區段10之間之中間(即，距兩個區段9、10達一距離處)，使得所有元件9、10、11彼此平行。陰極區段9、10在其等長度方向上自右側通道壁12分別地延行朝向入口3及出口4，且在其等深度方向上自前通道壁13至後通道壁14延行。元件9、10及11之長度及深度相等。彼此成直線地配置入口3及出口4，且其等截面相等。除了用於入口3及出口4以及用於電連接陰極9、10及陽極11 (未描繪)之開口以外，外殼2完全係由壁圍封，或者係由陰極區段9、10、通道壁12、13、14，或未在圖1中進一步闡明之其他壁形成。 如圖2中所更詳細展示，陽極11包括具有氧化釕層16、17之鈦基15，各自面對通道5之各別支腿6、7中之一個陰極區段9、10。陽極11跨陽極11的長度方向橋接自U形通道5之第一支腿6至U形通道5之第二支腿7的距離。 圖3中展示根據本發明之一裝置21之一替代實施例。裝置21包括具有一入口23及一出口24之一外殼22，及自入口23延行朝向出口24之一通道25，該通道25係長形的。一第一長方形陰極區段26及一第二長方形陰極區段27經配置於通道25之壁中。第二陰極區段27與第一陰極區段26形成一重疊28，其中第二陰極區段27之重疊部分面對一長方形陽極29，該陽極29經配置於距陰極26、27達一距離處。陽極29亦經配置於通道25之一相對壁中。元件26、27、29彼此平行。陰極元件26及27之長度相等，且其等總長度等於陽極29之長度。除了用於入口23及出口24以及用於電連接陰極26、27及陽極29 (未描繪)之出口以外，外殼22完全係由壁圍封。陽極29包括鈦基130，其中一個氧化釕層131面對通道25中之陰極區段26、27。 圖4及圖5展示根據本發明之一裝置30之另一實施例。裝置30包括具有一第一外殼部分31a及一第二外殼部分31b之一外殼31，該第一外殼部分31a及該第二外殼部分31b使連接凸緣32與一連接腔33彼此可固定連接，該連接凸緣32及該連接腔33各自圍繞外殼部分31a、31b之周邊延行。在外殼31之內部，一實心棒狀陽極34經居中安置於透過一電連接件35電連接之外殼31內。氧化鈦/氧化釕陽極34完全係由呈一圓柱形管之形狀之一陰極36包圍，該陰極36透過一電連接件37連接。陰極包括兩個區域38、39，其中第一區域38係鈦基區域，且其中第二區域39係面對陽極之碳氈區域，及用於電連接於碳層(未展示)下方之一金屬基底。自方向41上之入口40向方向43上之出口42導引一水流。 圖6及圖7展示根據本發明之一裝置50之另一實施例。裝置50包括具有一第一外殼部分51a及一第二外殼部分51b之一圓柱形外殼51，該第一外殼部分51a及該第二外殼部分51b使連接凸緣52與一連接腔53彼此可固定連接，該連接凸緣52及該連接腔53各自圍繞外殼部分51a、51b之周邊延行。在外殼51之內部，一盤狀鈦/[氧化釕及/或氧化銥]陽極54經配置鄰近第一外殼部分51a之頂壁，其中氧化釕層面對陰極55，該陰極55包括一第一鈦區域56及一第二壓製碳板區域57，其中鈦基層58經附接至區域56、57，以將陰極電連接至連接銷59。陽極54經電連接至連接銷60。兩個連接銷59、60通過一連接孔61穿過外殼部分51b之底部延伸至連接盒62。外殼部分51b之底部進一步包括一壁63，該壁63使陽極54與陰極55之間之區域成U形，其中U形之支腿經配置相對於自入口64至出口65之方向彼此相鄰。在圖6中以箭頭標示裝置50內之流動路徑。 在圖8中，展示具有一裝置71 (諸如一裝置1或裝置21)之一設置70，該設置70以一循環配置。裝置71之輸出端72經連接至一容槽73，自該容槽73至少一部分經再循環至裝置71之輸入端74。由具備一流量開關之一泵75控制通過設置70之循環。可通過具有一船之一壓載艙之一連接件76交換循環中之水。 圖9係展示隨時間二氧化氯之濃度之間之關係之一圖。如圖所示，隨著時間消逝，濃度增加以穩定至一最大值。 圖10展示根據本發明之一裝置100之另一者，該裝置100具有一入口101、一出口102、一第一區域103及一第二區域104。在第一區域103及第二區域104中，存在一較佳偶數個(在此情況中四個)平行板105，該等平行板105部分為陽極且其餘為陰極(較佳以一1:1比率)。在第一區域103中，陰極係鈦或不鏽鋼，且在第二區域中，陰極係碳或碳氈。在第一區域103及第二區域104兩者中，陽極係具備包括氧化釕及/或氧化銥之一混合金屬氧化物塗層之鈦，該鈦面對陰極。在第一區域103中，流量被允許在板105之間及周圍兩者，而在第二區域104中，流量僅限在板105之間。 圖11展示根據本發明之另一裝置200。裝置200包括具有一通道入口202、一通道出口203之一通道201。通道201包括第一腔室204及後續第二腔室205。陰極206包括第一腔室204中之一第一區段207及第二腔室205中之一第二區段208。陽極209在第一腔室204及第二腔室205兩者中延伸。 圖12展示對應於具有一入口252 (對應於入口3)及一出口253 (對應於出口4)之圖1之裝置之具有一反應腔室251之一裝置250。根據本發明之陰極及陽極經配置於流動之方向在反應腔室251 (未展示)中。在離開反應腔室251之後，反應腔室251之輸出端之至少一部分經由再循環管254經再循環至入口252。 在所有圖式中，細節未按比例展示：為此目的，相較於其他元件而可放大繪製一些細節。 實例1 根據圖1及圖2產生根據本發明之具有一U形通道之一裝置。入口及出口經安置彼此成直線，且兩者具有4 mm之一內徑。陽極(面對通道之兩個支腿之具有一RuO2 塗層之鈦級2)與垂直於通道之第一支腿(第一區段：鈦級2)及第二支腿(第二區段：用於電連接之具有鈦柵格之碳氈)兩者中之陽極之陰極之間之距離係2 mm。陽極及第一陰極區段之尺寸均為40 mm (沿著通道中之流動之方向) x 20 mm (通道之深度) x 1 mm (各別陽極或第一陰極區段之厚度)。第二陰極區段之尺寸以一類似方式為40 mm x 20 mm x 6 mm。U形通道之第一支腿與第二支腿之間之通道開口具有8 mm之一長度及20 mm之一深度。通道之其他壁係由聚丙烯製成。 陰極及陽極經連接至一12伏特300 mA電源，且每分鐘2.0升之一水流經導引通過通道。相較於裝置之入口處之濃度，在通過裝置之後，二氧化氯之量增加百萬分之0.350。 一系列此等裝置亦以一鏈之形式連接(即，一第一裝置之出口連接至後續裝置之入口)。二氧化氯濃度中之一增加係可達到15 ppm (重量百萬分率)。 實例2 除非另有提及，根據實例1之裝置依相同組之條件下具有一容槽及一流量開關之一循環予以配置。 陰極及陽極經連接至一16.22伏特130A電源，且每分鐘7.000升之一水流與每升18克之氯離子一起經導引通過通道。容槽中之二氧化氯之量為百萬分之6500。 利用添加100 mL/m3 氫氧化鈉重複實驗。容槽中之二氧化氯之量為百萬分之12000。 實例3 如實例1中所使用之相同裝置用於一系列實驗。除非另有提及，所有條件與實例1類似。 使用具有每升40毫克之一離子氯化物(Cl- )含量之水。 在一第一實驗中，將每分鐘2升之一水流與一24伏特720 mA電源一起使用。使用一DPD測試，在出口處發現產生之二氧化氯之量為0.935 ppm (重量百萬分率)。在出口處發現過氧化氫之濃度為1 ppm。 在一第二實驗中，搭配使用每分鐘2升之一水流與一12伏特290 mA電源。使用相同DPD測試，在出口處發現產生之二氧化氯之量為0.33 ppm。在出口處觀察到無過氧化氫濃度之實質性增加。 US 2007/000790 A1揭示一種裝置，其包括：一通道，該通道包括該通道之一第一端處之一入口及該通道之一第二端處之一出口；配置於該通道中之一陰極及一陽極，該陰極及該陽極可由電連接至該陰極及該陽極之具備氧化釕及氧化銥觸媒之鈦製成；及一電源。US 2007/000790 A1不提供當使用此裝置時所達成之任何實驗結果。
1‧‧‧裝置
2‧‧‧外殼
3‧‧‧入口
4‧‧‧出口
5‧‧‧通道
6‧‧‧第一支腿
7‧‧‧第二支腿
8‧‧‧通道開口
9‧‧‧長方形第一陰極區段
10‧‧‧長方形第二陰極區段
11‧‧‧長方形陽極
12‧‧‧右側通道壁
13‧‧‧前通道壁
14‧‧‧後通道壁
15‧‧‧鈦基
16‧‧‧氧化釕層
17‧‧‧氧化釕層
21‧‧‧裝置
22‧‧‧外殼
23‧‧‧入口
24‧‧‧出口
25‧‧‧通道
26‧‧‧第一長方形陰極區段
27‧‧‧第二長方形陰極區段
28‧‧‧重疊/第一陰極區段
29‧‧‧長方形陽極
30‧‧‧裝置
31‧‧‧外殼
31a‧‧‧第一外殼部分
31b‧‧‧第二外殼部分
32‧‧‧連接凸緣
33‧‧‧連接腔
34‧‧‧實心棒狀陽極/氧化鈦/釕陽極
35‧‧‧電連接件
36‧‧‧陰極
37‧‧‧電連接件
38‧‧‧第一區域
39‧‧‧第二區域
40‧‧‧入口
41‧‧‧方向
42‧‧‧出口
43‧‧‧方向
50‧‧‧裝置
51a‧‧‧第一外殼部分
51b‧‧‧第二外殼部分
52‧‧‧連接凸緣
53‧‧‧連接腔
54‧‧‧[氧化釕及/或氧化銥]陽極
55‧‧‧陰極
56‧‧‧第一鈦區域
57‧‧‧第二壓製碳板區域
58‧‧‧鈦基層
59‧‧‧連接銷
60‧‧‧連接銷
61‧‧‧連接孔
62‧‧‧連接盒
63‧‧‧壁
64‧‧‧入口
65‧‧‧出口
70‧‧‧設置
71‧‧‧裝置
72‧‧‧輸出端
73‧‧‧容槽
74‧‧‧輸入端
75‧‧‧泵
76‧‧‧連接件
100‧‧‧裝置
101‧‧‧入口
102‧‧‧入口
103‧‧‧第一區域
104‧‧‧第二區域
105‧‧‧平行板
130‧‧‧鈦基
131‧‧‧氧化釕層
200‧‧‧裝置
201‧‧‧通道
202‧‧‧通道入口
203‧‧‧通道出口
204‧‧‧第一腔室
205‧‧‧第二腔室
206‧‧‧陰極
207‧‧‧第一區段
208‧‧‧第二區段
209‧‧‧陽極
250‧‧‧裝置
251‧‧‧反應腔室
252‧‧‧入口
253‧‧‧出口
254‧‧‧再循環管
圖1展示根據本發明之具有有彼此之頂部上之支腿之一U形通道之一裝置之一透視部分透明圖。 圖2展示根據圖1之裝置之一截面。 圖3展示根據本發明具有一長形通道之一裝置之一截面。 圖4展示根據本發明之另一裝置之一截面。 圖5展示根據圖4之裝置之一分解圖。 圖6展示根據本發明之具有有彼此相鄰之支腿之一U形通道之另一裝置之一截面。 圖7展示根據圖6之裝置之一分解圖。 圖8展示根據本發明之一裝置之一圖。 圖9展示根據圖8之設置中隨時間二氧化氯之濃度。 圖10展示根據本發明之一裝置之另一實施例。 圖11展示根據本發明之一裝置之一替代實施例。 圖12展示根據本發明之一裝置之一進一步實施例。

Claims (15)

  1. 一種裝置，其包括： 一通道，其包括該通道之一第一端處之一入口，及該通道之一第二端處之一出口； 一陰極，其經配置於該通道中，該陰極包括選自鈦、不鏽鋼及具備包括氧化釕及/或氧化銥之一混合金屬氧化物塗層之鈦之一第一區段，及包括經配置於該第一區段之下游之諸如碳(氈)區段之碳之一第二區段， 一陽極，其經配置於該通道中，該陽極係選自鈦或不鏽鋼及具備包括氧化釕及/或氧化銥之一混合金屬氧化物塗層之鈦，該塗層面對該陰極；及 一電源，其經電連接至該陰極及該陽極。
  2. 如請求項1之裝置，其中該第一區段及該第二區段經彼此電連接。
  3. 如請求項1或2之裝置，其中該裝置進一步包括將該通道之該出口與該通道之該入口連接之一再循環管，用於通過該通道之該入口來再循環該通道之該輸出端之至少一部分。
  4. 如請求項1或2之裝置，其中該陰極及該陽極之至少一者經配置於實質上平行於該通道中之流動之方向之該通道中，且其中該陽極經配置於距垂直於該陰極及該陽極兩者之長度之一方向上之該陰極達一距離處。
  5. 如請求項1或2之裝置，其中該陰極及該陽極之一者係棒狀的，且其中該陰極及該陽極之另一者係一圓柱形管，該圓柱管經配置以使其高度方向平行於該棒狀陰極或該陽極之長度方向。
  6. 如請求項1或2之裝置，其中該陽極及/或該陰極之該等區段之至少一者且較佳兩者係板狀的，且其中彼此面對之該陰極之表面積及該陽極之表面積較佳係實質上相等的。
  7. 如請求項1或2之裝置，其中該通道實質上係U形的，且其中宜沿著該U形通道之第一支腿配置該第一陰極區段，且沿著該U形通道之第二支腿配置該第二陰極區段。
  8. 如請求項1或2之裝置，其中該第二陰極區段之邊緣與該第一陰極區段重疊，其中該第二陰極區段之該重疊部分宜面對該陽極。
  9. 如請求項1或2之裝置，其中該陰極至少部分係多孔的。
  10. 如請求項1或2之裝置，其中a)垂直於該陽極之該長度方向之自該陽極至該陰極之該距離與b)沿著該通道之該陽極之該長度的比率係等於或大於1:5，較佳係等於或大於1:10。
  11. 如請求項1或2之裝置，其中該裝置進一步包括一容槽，及經配置於該容槽與該至少一個電解池之間之一泵及/或一流量開關。
  12. 一種用於產生二氧化氯之方法，其包括以下步驟： 提供如請求項1至11中任一項之一裝置； 在開啟該裝置之該電源之情況下，將具有離子氯化物之一含水進料自該裝置之該入口饋送朝向該出口。
  13. 如請求項12之方法，其中該裝置之該通道中之該接觸時間係在大約2與20秒之間。
  14. 如請求項12或13之方法，其中該含水進料在該裝置之該入口處包括選自R1 + R2 - 之鹽，其中R1 係選自Li、Na、K、Rb、Cs、Fr，且較佳係選自Na、K，及其中R2 係選自F、Cl、Br、I、At，且較佳係Cl，最佳係在大約每升18克或每升0.308莫耳之一濃度中。
  15. 如請求項14之方法，其中該含水進料在該裝置之該入口處包括氫氧化鈉，較佳係在大約100 mL/m3 之一濃度中。
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