TW202306888A - 透過電解經修改pH之鹵水以製備水性次氯酸 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示能夠產生具有受控pH值之鹵素水溶液的方法及裝置。所揭示之方法包括將酸引入基於鹵化物之鹵水中，該基於鹵化物之鹵水之電解導致產生具有所需pH值之鹵素水溶液產物，亦防止產物之pH值達到非所需的值。所揭示之技術亦可利用感測器及利用此等感測器之遙測的控制系統，以確保產生所需鹵素水溶液。

Description

透過電解經修改pH之鹵水以製備水性次氯酸
本發明係關於鹵素水溶液之製備。
水性流體及固體表面之消毒通常係藉由使用鹵素水溶液來實現，藉由將鹵素溶液定量添加至較大體積的水性流體中，或經由將鹵素水溶液直接施用於待消毒的表面。雖然任何形式之水性鹵素皆可以此方式使用，但熟習此項技術者認識到，與次鹵酸鹽形式之水性鹵素相比，次鹵酸形式之水性鹵素提供更優良的消毒結果。
熟習此項技術者亦認識到，高濃度之分子形式的水性鹵素(尤其氯)係不利的，因為與次鹵鹽及次鹵酸鹽形式相比，分子鹵素在水中之溶解度相對較低，且可自水溶液中放出氣體，對於暴露於該氣體的任何人而言係潛在的危險環境。此外，熟悉此項技術者認識到，電鹵化方法(在本發明之上下文中理解為對鹵化物水溶液施加電流以產生鹵素水溶液之方法)在水性流體及表面的消毒中係有利的，因為此等方法能夠按需產生鹵素水溶液。
此外，此項技術中已知電鹵化方法在正常操作條件下採用大致中性pH (6至8)之鹵化物溶液運行時，將產生具有升高之pH (通常在9至10的範圍內)之鹵素水溶液。然而，在此pH範圍內之鹵素水溶液幾乎完全由次鹵酸鹽形式的鹵素構成。
熟習此項技術者將認識到，製備具有滿足以下條件之較低pH值之鹵素水溶液在將該溶液施用於水性流體或表面以用於實現該等水性流體或表面之消毒之目的方面係有利的：該pH值在其中水性鹵素主要以次鹵酸之形式存在的範圍內，但該pH值不會過低以使得存在大量的分子鹵素(少於1%)。因此，此項技術中長期需要用於實現此類製備之系統及方法。
為了滿足所描述之長期需要，本發明尤其係關於可用於產生具有所需pH值及所需鹵素濃度之鹵素水溶液之器件及方法，該所需pH值及所需鹵素濃度將使該等溶液最佳化，以實現對水性流體或表面進行消毒之目的。因此，本發明提供鹵素水溶液之製備方法，該鹵素水溶液具有在可理想地用於表面消毒之範圍內的pH及鹵素濃度，其中該鹵素水溶液係藉由在經由引入酸(例如無機酸)而進行電解之前對含有鹵化物之鹵水進行改質而產生。如所描述，所揭示之技術可利用感測器及控制件來實現具有特定pH值及鹵素濃度的鹵素水溶液之產生。
在一個態樣中，本發明提供形成鹵素溶液之方法，其包含：電解包含鹵化物的水性進料；進行電解以產生主要包含次鹵酸之產物；以及調節進料的pH及/或電解的操作條件，使產物之次鹵酸濃度保持在約1,000至約10,000 mg/L的範圍內，視情況在約3,000 mg/L至約8,000 mg/L的範圍內。
亦提供用於產生鹵素溶液之系統，其包含：電解池，該電解池經組態以電解包含鹵化物鹵水之進料，以便產生具有次鹵酸濃度的產物；鹵化物鹵水之來源，該鹵化物鹵水之來源係與電解池流體連通；感測器組，其經組態以測定進料的pH、產物的pH、產物的鹵素濃度、電解池的電流、電解池的電壓中之任一或多者，該系統經組態以調節進料的pH及/或電解池之條件，使得產物的次鹵酸濃度保持在約1,000至約10,000 mg/L的範圍內。
亦提供方法，其包含操作根據本發明(例如，態樣23-42中之任一項)之系統，以便產生具有在約1,000至約10,000 mg/L的範圍內之次氯酸濃度的產物。
亦提供形成鹵素溶液的方法，其包含：電解包含呈鹵化物形式之鹵素的水性進料，以便產生包含該鹵素之產物，該產物中之鹵素主要呈次鹵酸形式，經在排除產物中之水的情況下以莫耳計來量測，且電解係視情況在無隔膜的池中進行；及調節進料之pH及/或電解之操作條件，使產物的次鹵酸濃度保持在約1,000至約10,000 mg/L的範圍內，視情況在約3,000 mg/L至約8,000 mg/L的範圍內。
此外，揭示用於產生鹵素溶液之系統，其包含：電解池，該電解池經組態以電解包含呈鹵化物形式之鹵素的水性進料，以便產生具有次鹵酸濃度之產物，且該電解池視情況為無隔膜的池；呈鹵化物形式之鹵素的來源，該呈鹵化物形式之鹵素的來源能夠與電解池流體連通；感測器組，其經組態以測定進料的pH、產物的pH、產物的鹵素濃度、電解池的電流、電解池的電壓中之任一或多者，該系統經組態以調節進料的pH及/或電解池之條件，使得產物的次鹵酸濃度保持在約1,000至約10,000 mg/L的範圍內。
亦提供一種方法，其包含操作根據本發明(例如，根據態樣56-62中之任一項)之系統，以便產生具有在約1,000至約10,000 mg/L的範圍內，視情況在約3,000 mg/L至約8,000 mg/L的範圍內之次鹵酸濃度的產物。
本申請案主張美國專利申請案第63/192,448號，「Production Of Aqueous Hypochlorous Acid Through The Electrolysis Of pH Modified Brines」(2021年5月24日提交)之優先權及權利，該申請案之全部內容以引用的方式併入本文中以用於任何及所有目的。
藉由參考以下理想實施例及其中所包括之實例之詳細描述可更容易地理解本發明。
除非另外定義，否則本文所用之所有技術及科學術語皆具有與一般熟習此項技術者通常理解相同之含義。在有衝突之情況下，將以本文獻，包括定義為準。下文描述較佳的方法及材料，但在實踐或測試中亦可使用與本文所描述類似或等效之方法及材料。本文提及之所有公開案、專利申請案、專利及其他參考文獻皆以全文引用之方式併入本文中。本文所揭示之材料、方法及實例僅為說明性的且並不意欲為限制性的。
除非上下文另外明確指示，否則單數形式「一(a/an)」及「該(the)」包括複數個指示物。
如在說明書及申請專利範圍中所使用，術語「包含」可包括實施例「由……組成」及「基本上由……組成」。如本文中所使用，術語「包含」、「包括」、「具有(having/has)」、「可」、「含有」及其變化形式意欲為要求所指定之成分/步驟的存在且允許其他成分/步驟之存在的開放式過渡性片語、術語或字組。然而，此類描述應理解為亦將組合物或方法描述為「由所枚舉成分/步驟組成」及「基本上由所枚舉成分/步驟組成」，該描述僅允許所指定之成分/步驟以及可能由該等成分/步驟產生的任何雜質存在而不包括其他成分/步驟。
如本文所用，術語「約」及「在或約」意謂所述之量或值可與其類似或近似的某一其他值的值。通常應理解，如本文中所使用，除非另有指示或推斷，否則其為所指示之標稱值±10%變化。該術語意欲表明類似的值促成申請專利範圍中所敍述之等效結果或效果。亦即，應理解，量、大小、調配物、參數及其他數量及特徵並非且無需為準確的，而可視需要為近似的及/或更大或更小，從而反映容限、轉換因子、捨入、量測誤差及其類似物，以及熟習此項技術者已知之其他因素。通常，無論是否明確地陳述，量、大小、調配物、參數或其他數量或特徵皆為「約」或「近似」的。應理解，在數量值之前使用術語「約」時，除非另外具體說明，否則該參數亦包括特定數量值本身。
除非有相反指示，否則數值應理解為包括在減少至相同數目之有效數字時相同之數值，及與所陳述之值相差不超過本申請案中所描述之用於測定該值的習知量測技術類型的實驗誤差之數值。
本文中所揭示之所有範圍包括所列舉之端點且獨立於端點(例如，「2 g至10 g及所有中間值包括2 g、10 g以及所有中間值」)。本文中所揭示之範圍的端點及任何值不限於精確範圍或值；該等範圍或值並不精確，從而足以包括與此等範圍及/或值近似的值。所有範圍皆為可組合的。
如本文所用，可應用近似的措辭來修飾可改變但不引起與其相關之基本功能之變化的任何定量表述。因此，在一些情況下，由諸如「約」及「大體上」之一或多個術語修飾之值可不限於所指定的精確值。在至少一些情況下，近似措辭可對應於用於量測該值之儀器的精度。修飾語「約」亦應視為揭示由兩個端點之絕對值定義的範圍。舉例而言，表述「約2至約4」亦揭示範圍「2至4」。術語「約」可指加上或減去所指示之數字的10%。舉例而言，「約10%」可指示9%至11%之範圍，且「約1」可意謂0.9至1.1。「約」之其他含義可自上下文顯而易知，諸如捨入，因此，舉例而言，「約1」亦可意謂0.5至1.4。此外，術語「包含」應理解為具有「包括」之開放式含義，但該術語亦包括術語「組成」之封閉式含義。舉例而言，包含組分A及B之組合物可為包括A、B及其他組分之組合物，但亦可為僅由A及B製成之組合物。出於任何及所有目的，本文中所引用之任何文獻皆以全文引用之方式併入本文中。
所揭示之技術的實施例以及所揭示之技術的實踐旨在經由使用電鹵化方法來產生具有所需pH及鹵素含量的鹵素水溶液，其中將鹵素水溶液電解以產生所需溶液。在所揭示之技術範疇內，經由實踐所揭示之技術而產生的溶液之所需pH及鹵素含量應理解為主要由(＞90%)次鹵酸形式之水性鹵素構成的溶液，同時將溶液中之次鹵酸根離子及分子鹵素兩者之含量減至最小，且該溶液之次鹵酸濃度亦在1,000與10,000 mg/L之間的範圍內。其中，經由實踐所揭示之技術而產生的鹵素水溶液為氯水溶液，理想的pH範圍在5與7之間。
熟習此項技術者將認識到，氯濃度在1,000與10,000 mg/L之間的範圍內且pH在5與7之間的範圍內之氯水溶液為用於各種應用且尤其用於表面消毒之氯水溶液之較佳組合物。作為實例，美國疾病控制中心(Centers for Disease Control；CDC)建議將氯濃度為0.5%或5,000 mg/L之氯水溶液用於表面消毒應用。
關於pH，熟習此項技術者亦認識到，與次氯酸根離子相比，次氯酸通常為明顯更有效的消毒劑。次氯酸之pKa約為7.5，意謂當氯水溶液之pH低於7.5時，該溶液中氯的主要形式為次氯酸。類似地，當氯水溶液之pH為約7.0時，次氯酸占溶液中存在的氯的約90%，其餘10%為次氯酸根離子。因此，具有低於7之pH之水溶液將為較佳的，以確保所存在的主要氯種類亦為生物活性更高之種類。熟習此項技術者亦將認識到，當氯水溶液之pH降低至低於約4時，溶液中可存在大量分子氯。分子氯在水中之溶解度較低，其可引起氯氣之逸出且造成危害。因此，熟習此項技術者將認識到，氯水溶液之pH較佳不接近4且較佳高於諸如5，在此情況下，主要的氯種類仍為次氯酸，但不存在逸出氯氣之風險。
此項技術中已知經由電鹵化方法產生鹵素水溶液係經由陽極上的鹵離子氧化與陰極上的水還原之組合進行的，其中陽極過程產生分子鹵素，且陰極過程產生氫氧根離子。舉例而言，在基於氯離子之氧化之電鹵化方法中，氯化物之陽極電化學反應為： 2 Cl -→ Cl 2+ 2e -在陰極側，水的還原係根據此反應進行： 2 H 2O + 2e -→ H 2+ 2 HO -
當使用化學上但非電學上隔離之池進行電鹵化方法時，諸如在膜分隔池的情況下，將陽極與陰極過程之產物分別收集為含有鹵素產物之低pH陽極電解液及含有氫氧化物產物之高pH值陰極電解液的溶液。在無隔膜電解池中，如本文所揭示，陽極與陰極過程之產物組合以產生次鹵酸根離子。熟悉此項技術之從業者將理解，來自無隔膜電解池之溶液產物可比電解前之鹵水高2-3個pH單位，且在氯離子電解過程中，次氯酸鹽溶液產物之pH通常在8至10之間的範圍內，其比用於產生主要由次氯酸構成之溶液產物的5-7之理想範圍高若干個pH單位。
所揭示之技術尤其提供使用酸與pH感測器在組合來控制溶液產物之pH，使得經由電解產生的溶液之pH將在其中主要水性鹵素組分為次鹵酸形式之鹵素之pH範圍內，且亦限制pH使其不會降低過多，以便在實施本發明時不會出現鹵素水溶液中存在分子鹵素之問題。所揭示之技術的另一目標為提供在1,000至10,000 mg/L之間的鹵素濃度下具有所需pH之鹵素水溶液之製備方法，該濃度為適用於水性流體及表面的消毒之濃度。所揭示之技術的另一目標為提供無機酸之用途，其係用於實現所需鹵素溶液之製備，以便將非所需鹵化有機化合物，諸如鹵乙酸之產生降至最低，該等鹵化有機化合物可由於在製備所需鹵素溶液時使用有機酸(例如乙酸)而產生。
本發明之技術可在不使用有機酸調整鹵水及所產生之鹵素水溶液的pH的情況下操作。有機酸(尤其乙酸)在存在鹵素水溶液之情況下會引起不合需要地產生一種稱為鹵乙酸之化學品，其由於已知的致癌特性而受到嚴格管制。熟習此項技術者將認識到，不在次鹵酸溶液中形成鹵乙酸，尤其在溶液的用途為將其噴灑在使用者有可能吸入霧氣之表面之情況下，將為對現有方法的改良。
在圖1所示之所揭示之技術的非限制性實施例中，管線2用於輸送淡水。貯罐4為含有鹵離子之溶液之儲存器，該溶液較佳由與強酸或弱酸混配之作為鹵水之主要的含有鹵化物的組分之氯化鈉調配。在所揭示之技術之實踐中，強酸或弱酸可選自各種酸，包括但不限於鹽酸、硫酸、磷酸、硫酸氫鈉、硫酸氫鉀、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀，或其組合。
可將強酸(例如，強礦物質酸)與弱緩衝酸，例如鹽酸與磷酸二氫鉀一起使用，如本文實例7中所示。可將強酸(例如無機酸)與相關的鹼/鹽(例如磷酸與磷酸鈉；硫酸與一或多種硫酸鹽)一起使用，但此並非必要條件。
泵6用於將含有鹵離子之溶液注入管線2中的進料水，且接著組合的物料流通過(視情況選用的)感測器封裝8，其包含多種感測器以監測水溶液之物理及化學態樣，包括但不限於pH、傳導性、溫度及流速。隨後溶液通過電解池10，其中對溶液施加電流，引起溶液中所含之氯離子氧化。隨後，溶液流出電解池10，其中在將溶液收集至貯罐14中之前，其通過第二感測器封裝12 (亦為視情況選用的)。感測器封裝12含有多種感測器以監測水溶液之物理及化學態樣，包括但不限於pH、傳導性、溫度及流速。來自感測器封裝8及12之遙測可用於控制本發明的操作，以確保產生具有所需化學組成之溶液。就氯而言，鹵素溶液產物之pH可在5至7的範圍內且鹵素含量在1,000與10,000 mg/L之間，且就溴而言，pH在6至8的範圍內且鹵素含量在1,000與10,000 mg/L之間。管線16可用於將材料自貯罐14輸送至泵18，其又幫助材料經由管線20到達使用位置。
圖2顯示所揭示之技術之替代性實施例。此處，管線30用於向本發明之裝置輸送淡水。貯罐32為含有酸水溶液之儲存器，該溶液由多種選自但不限於以下之強酸及弱酸調配而成：鹽酸、硫酸、磷酸、硫酸氫鈉、硫酸氫鉀、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀，或其組合。此溶液經由泵34之作用注入管線30中的進料水。在向水中添加酸水溶液後，溶液通過感測器封裝8，其中含有多種感測器以監測水溶液之物理及化學態樣，包括但不限於pH、傳導性、溫度及流速。貯罐38含有鹵離子鹵水溶液，其較佳由氯化鈉調配，但該溶液亦可使用任何含有鹵離子之鹽調配。此溶液經由泵40之作用注入管線30，且隨後通過感測器封裝42，其中含有多種感測器以監測水溶液之物理及化學態樣，包括但不限於pH、傳導性、溫度及流速。隨後溶液通過電解池44，其中對溶液施加電流，引起溶液中所含之氯離子氧化。隨後，溶液流出電解池44，其中在將溶液收集至貯罐48中之前，其通過第二感測器封裝46。感測器封裝48可包括一或多個感測器以監測水溶液之物理及化學態樣，包括(但不限於) pH、傳導性、溫度及流速。來自感測器封裝36、42及46之遙測可用於控制系統的操作，以確保產生具有所需化學組成之溶液，舉例而言，藉由改變來自貯罐32的酸及來自貯罐38的鹵離子鹵水之注入速率。在一些實施例中，就氯而言，所需的鹵素水溶液之pH將在5至7的範圍內且鹵素含量在1,000與10,000 mg/L之間，且就溴而言，pH在6至8的範圍內且鹵素含量在1,000與10,000 mg/L之間。遙測亦可用於調節電解池44之操作。管線50可用於將材料自貯罐48輸送至泵52，其又幫助材料經由管線54到達使用位置。
系統可在僅監測pH及氯(FAC)含量之基礎上操作，但此並非必要條件。流速、溫度及傳導性亦可用於電解系統之整體控制邏輯，但所揭示之技術並無此需求。就傳導性而言，傳導性可藉由系統根據通過池之電流來間接量測，此為電解系統的主要控制方法。池可在固定電壓下運行，且隨後量測在池中通過之電流，目的為達到特定的目標數值。若通過之電流太低，則系統可增加氯化物鹵水的進料；若電流太高，則可減少氯化物鹵水之注入。類似地，可監測電解系統中之溫度及流速(但此並非必需的)，以確保不會發生操作故障，或者就溫度而言，確保系統不在規格參數之外運行。
系統可用於調配產物，該產物經儲存，且隨後分配及/或分發至使用位置。舉例而言，系統可包括儲存產物之儲存罐。隨後，可將儲存的產物分配(經由管道，經由可攜式容器)，且隨後施用於使用位置。根據本發明之系統亦可為可攜式的，例如，由個人攜帶及/或安裝在輪子或滾輪上。因此，所揭示之技術允許現場形成產物，但亦可用於形成經儲存以供隨後使用之產物。系統可為自動化的，例如，根據設定的排程將產物分配至某些位置(例如，食品製備區)之系統。系統亦可為手動操作的，例如，使用者視需要控制產物產生之系統。
實例 1
使用與圖1中所描述之系統類似的現場生成系統製備氯水溶液。使用未經改質之進料水源及濃度為至多75 g/L之鹵水溶液在13-15 V之所施加的池電壓(板極間電壓為4.7-5.0 V)下進行電解，該鹵水溶液由飽和氯化鈉鹵水及硫酸氫鈉構成；在所有情況下，池電流在9.9至10.2 A之範圍內。收集使用此等輸入產生之氯水溶液的重複樣品，且藉由量測溶液之pH及FAC含量來進行表徵(表1)。如資料中可見，雖然所添加的硫酸氫鈉能夠降低氯水溶液之pH，但該降低不與添加至氯化鈉鹵水中之酸的量呈線性關係。
表 1
鹵水硫酸氫鈉含量(g/L) 氯水溶液pH 氯水溶液FAC (mg/L)
0 9.45 3,388
5 8.805 3,388
10 8.57 3,350
20 8.285 3,375
30 8.03 3,200
40 7.825 3,188
50 7.745 3,025
75 7.41 2,850
實例 2
使用與圖1中所描述之系統類似的現場生成系統製備一系列的氯水溶液。使用未經改質之進料水源及濃度為至多45.3 g/L之鹵水溶液在13-15 V之所施加的池電壓(板極間電壓為4.7-5.0 V)下進行電解，該鹵水溶液由飽和氯化鈉鹵水及磷酸二氫鉀構成，且在所有情況下，池電流在9.9至10.1 A之範圍內。藉由量測鹵水樣品之pH值來對其進行表徵。收集使用此等輸入產生之氯水溶液的重複樣品，且藉由量測溶液之pH及FAC含量來進行表徵(表2)。此實例之資料顯示，經磷酸二氫鉀改質之鹵水可用於降低氯水溶液的pH。
表 2
鹵水磷酸二氫鉀含量(g/L) 鹵水pH 氯水溶液pH 氯水溶液FAC (mg/L)
0 7.42 9.47 3,775
11.3 3.69 8.62 3,800
45.3 3.22 7.96 3,763
實例 3
使用與圖1中所描述之系統類似的現場生成系統製備一系列的氯水溶液。使用進料水及未經改質的飽和氯化鈉鹵水在13-15 V之所施加的池電壓(板極間電壓為4.7-5.0 V)下進行電解，該進料水已用鹽酸或氫氧化鈉調節pH以使pH值在1.35至8.96之範圍內，且在所有情況下，池電流在10.0至10.5 A之範圍內。收集使用此等輸入產生之氯水溶液，且藉由量測溶液之pH及FAC含量來進行表徵(表3)。此實例之資料顯示，用強酸或鹼調整輸入進料水之pH可用於改變氯水溶液之pH，以在電解後產生pH值在5至7之所需範圍內的溶液，但進料水pH與氯水溶液之間的關係為非線性的。在不受任何特定理論或實施例約束之情況下，進料水之pH之相對較小變化(亦即，自1.53變為1.35)引起氯溶液產物之pH之顯著變化(亦即，自6.94變為4.04)，表明在某些情況下，若不控制強酸之使用，則使用單獨的強酸可引起產生pH值低於所需範圍的氯溶液。
表 3
進料水pH 氯水溶液pH 氯水溶液FAC (mg/L)
1.35 4.04 3,625
1.53 6.94 3,737
2.01 7.64 3,213
3.07 8.63 3,100
4.02 8.85 3,168
4.94 8.92 3,300
6.02 9.06 3,275
7.03 9.24 3,688
8.05 9.35 3,588
8.96 9.38 3,638
在不受任何特定理論或實施例約束的情況下，進料之pH之變化可引起鹵素溶液產物的pH發生相等或更大的變化，但先前並未發現此結果。因此，鹵水/進料之pH可對產物氧化劑之pH產生影響。以此方式，使用者可選擇及/或調節進料之pH (亦即，鹵水的pH，任何添加至鹵水中之水或酸的pH)，從而達到適合使用者需求之產物pH。在一些情況下，電解池(例如，無隔膜的池)可產生pH比電解前之鹵水高約2至3個pH單位之產物。因此，進料之pH與產物之pH可相差例如約1至約5個pH單位、約1.3至約4.7個pH單位、約1.5至約4.5個pH單位、約1.8至約4.2個pH單位、約2至約4個pH單位、約2.2至約3.8個pH單位、約2.4至約3.6個pH單位、約2.6至約3.4個pH單位、約2.8至約3.2個pH單位，或甚至約3個pH單位。
實例 4
使用與圖1中所描述之系統類似的現場生成系統製備一系列的氯水溶液。使用進料水及未經改質之飽和氯化鈉鹵水在13-15 V之所施加的池電壓(板極間電壓為4.7-5.0 V)下進行電解，該進料水已用硫酸氫鈉調節pH以達到在1.62與7.07之間的pH值，且在所有情況下，池電流在10至10.1 A之範圍內。收集使用此等輸入產生之氯水溶液，且藉由量測溶液之pH及FAC含量來進行表徵(表4)。此測試之資料證實，用強酸調整輸入進料水之pH可用於改變由電解產生的氯水溶液之pH，以產生pH在5至7之所需範圍內的溶液，且進料水之pH與氯水溶液之間的關係為非線性的。此外，此實例亦顯示，有可能過度酸化現場生成系統之輸入，引起氯水溶液之pH低於4之情形且可引起氯氣之逸出。亦如在實例3中所見，進料水之pH之少量變化(亦即，自1.74變為1.62)引起氯溶液產物之pH之顯著變化(亦即，自6.43變為2.01)，表明若不控制強酸之使用，則使用單獨的強酸可引起產生pH值低於所需範圍的氯溶液。
表 4
進料水pH 氯水溶液pH 氯水溶液FAC (mg/L)
1.62 2.01 678
1.74 6.43 3,075
1.96 7.37 3,475
3.07 8.59 3,788
4.00 8.83 3,713
5.02 8.86 3,675
6.07 8.96 3,788
7.07 9.20 3,738
實例 5
使用與圖1中所描述之系統類似的現場生成系統製備一系列的氯水溶液。使用進料水及未經改質之飽和氯化鈉鹵水在13-15 V之所施加的池電壓(板極間電壓為4.7-5.0 V)下進行電解，該進料水已用磷酸二氫鉀調節pH以達到在1.62與7.07之間的pH值，且在所有情況下，池電流在10.0至10.1 A之範圍內。收集使用此等輸入產生之氯水溶液，且藉由量測溶液之pH及FAC含量來進行表徵(表5)。此測試之資料證實，用弱緩衝酸調整輸入進料水之pH可用於改變電解後產生的氯水溶液之pH使其達到5與7之間的所需範圍，但在弱酸之情況下，可能需要大量的該酸以實現此所需結果。
表 5
進料水pH 氯水溶液pH 氯水溶液FAC (mg/L)
5.07 6.35 3,358
5.37 6.84 3,275
5.59 7.17 3,300
6.04 7.49 3,625
6.93 9.12 3,675
實例 6
使用與圖1中所描述之系統類似的現場生成系統製備一系列的氯水溶液。使用進料水及未經改質之飽和氯化鈉鹵水在13-15 V之所施加的池電壓(板極間電壓為4.7-5.0 V)下進行電解，該進料水已用鹽酸與磷酸二氫鉀之組合調節pH以達到在3.05與5.99之間的pH值，且在所有情況下，池電流在9.9至10.2 A之範圍內。收集使用此等輸入產生之氯水溶液，且藉由量測溶液之pH及FAC含量來進行表徵(表6)。此測試之資料表明，可藉由使用共同添加至電解系統之進料水中之強酸與弱酸之組合來獲得pH及氯含量在所需範圍內的氯水溶液。以此方式，可將鹵化物鹵水(例如氯化物鹵水)與弱酸及/或強酸組合，以獲得具有所需pH之進料，隨後該進料可經電解以產生所需的溶液產物。
表 6
進料水KH 2PO 4 含量(g/L) 進料水pH 氯水溶液pH 氯水溶液FAC (mg/L)
1 3.05 8.04 3,563
1 5.99 8.19 3,500
10 3.05 6.61 3,350
10 5.97 6.91 3,275
實例 7
使用與圖1中所描述之系統類似的現場生成系統製備一系列的氯水溶液。使用進料水及飽和氯化鈉鹵水在13-15 V之所施加的池電壓(板極間電壓為4.7-5.0 V)下進行電解，該進料水已用鹽酸調節pH以達到在2.05與6.04之間的pH值且該飽和氯化鈉鹵水已藉由以10 g/L或40 g/L之濃度添加磷酸二氫鉀而改質，且在所有情況下，槽電流在9.9至10.2 A之範圍內。收集使用此等輸入產生之氯水溶液，且藉由量測溶液之pH及FAC含量來進行表徵(表7)。雖然此實例中未產生具有所需pH的氯水溶液，但此實例證明，可經由不同的注入點將酸引入待電解之鹵水中，且獲得降低鹵素水溶液產物之pH的所需結果。
表 7
鹵水KH 2PO 4 含量(g/L) 進料水pH 氯水溶液pH 氯水溶液FAC (mg/L)
10 2.04 7.80 3,488
10 4.02 8.42 3,425
10 5.98 8.49 3,363
40 2.03 7.52 3,588
40 4.06 7.89 3,588
40 6.04 7.91 3,575
態樣
以下態樣僅為說明性的且不限制本發明或隨附申請專利範圍之範疇。
態樣1.一種形成鹵素溶液之方法，其包含：電解包含鹵化物的水性進料；進行電解以產生主要包含次鹵酸之產物；以及調節進料的pH及/或電解的操作條件，使產物之次鹵酸濃度保持在約1,000至約10,000 mg/L的範圍內，視情況在約3,000 mg/L至約8,000 mg/L的範圍內。
態樣2.如態樣1之方法，其中鹵化物鹵水與進料水接觸以形成進料，進料水視情況包含進料酸。
態樣3.如態樣2之方法，其中該進料酸為無機酸。
態樣4.如態樣2之方法，其中該進料酸包含鹽酸、硫酸、磷酸、硫酸氫鈉、硫酸氫鉀、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀，或其組合。
態樣5.如態樣2之方法，其中該鹵化物鹵水包含鹵水酸。
態樣6.如態樣5之方法，其中該鹵水酸為無機酸。
態樣7.如態樣5之方法，其中該鹵水酸包含鹽酸、硫酸、磷酸、硫酸氫鈉、硫酸氫鉀、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀，或其組合。
態樣8.如態樣1-7中任一項之方法，其中該產物定義的pH為約4至約8。
態樣9.如態樣1-8中任一項之方法，其中該鹵化物為氯化物，且其中該產物定義的pH為約5至約6。
態樣10.如態樣1-8中任一項之方法，其中該鹵化物為溴化物，且其中該產物定義的pH為約6至約7。
態樣11.如態樣1-8中任一項之方法，其中該次鹵酸包含次氯酸，且其中該產物定義的pH為高於約4。
態樣12.如態樣11之方法，其中該產物定義的pH為約5至約6。
態樣13.如態樣1-8中任一項之方法，其中該次鹵酸包含次溴酸，且其中該產物定義的pH為高於約4。
態樣14.如態樣13之方法，其中該產物定義的pH為約6至約7。
態樣15.如態樣1-14中任一項之方法，其中該產物包含一定量之鹵素，且其中該產物中之鹵素的量低於約10 wt% (亦即，以重量計)的分子鹵素，例如，低於約10 wt%的分子鹵素、低於約5 wt%的分子鹵素或低於約1 wt%的分子鹵素。較佳地，分子鹵素低於約5 wt%或低於約1 wt%之該產物中之鹵素的量。
態樣16.如態樣1-15中任一項之方法，其中該產物包含一定量之鹵素，且其中該產物中的鹵素的量低於約10 wt% (亦即以重量計)的次鹵酸根離子，例如，低於約10 wt%的次鹵酸根離子、低於約5 wt%的次鹵酸根離子，或低於約1 wt%的次鹵酸根離子。較佳地，次鹵酸根離子低於約5 wt%或甚至低於約1 wt%之該產物中之鹵素的量。
態樣17.如態樣1-16中任一項之方法，其中該進料之pH係回應於進料之pH、產物之pH、產物之鹵素濃度、電解期間通過的電流中之一或多者或其任何組合而調節。
態樣18.如態樣中1-17中任一項之方法，其中(a)進料之pH係藉由調節鹵化物鹵水之鹵水酸之含量來調節，(b)進料之pH係藉由調節進料之進料酸之量來調節，或(a)與(b)兩者。
態樣19.如態樣1-18中任一項之方法，其中該進料進一步包含緩衝劑。
態樣20.如態樣1-19中任一項之方法，其中該電解係由在4至約6 V的所施加的池板極間電壓下運行的電解池實現。
態樣21.如態樣1-20中任一項之方法，其中該進料水定義的pH在約5至約9之範圍內。
態樣22.如態樣1-21中任一項之方法，其中在無隔膜的池內實現該電解。
態樣23.一種用於產生鹵素溶液之系統，其包含：電解池，該電解池經組態以電解包含鹵化物鹵水之進料，以便產生具有次鹵酸濃度的產物；鹵化物鹵水之來源，該鹵化物鹵水之來源與電解池流體連通；及感測器組，其經組態以測定進料的pH、產物的pH、產物的鹵素濃度、電解池的電流、電解池的電壓中之任一或多者，該系統經組態以調節進料的pH及/或電解池之條件，使得產物的次鹵酸濃度保持在約1,000至約10,000 mg/L的範圍內。
態樣24.如態樣23之系統，其中該系統經組態以藉由使鹵化物鹵水與所供應的水接觸來形成進料。
態樣25.如態樣23-24中任一項之系統，其進一步包含與鹵化物鹵水流體連通之鹵水酸之來源，該鹵水視情況為無機酸。
態樣26.如態樣23-25中任一項之系統，其進一步包含進料酸之來源，該系統經組態以使進料酸與鹵化物鹵水接觸以形成進料，且該進料酸視情況為無機酸。
態樣27.如態樣23-26中任一項之系統，其中該感測器組經組態以測定進料之pH。
態樣28.如態樣23-27中任一項之系統，其中該感測器組經組態以測定產物之pH。
態樣29.如態樣23之系統，其中該系統經組態以將產物之pH保持在約4至約8之間。
態樣30.如態樣23-29中任一項之系統，其中該鹵化物為氯化物，且其中該產物定義的pH值為約5至約6。
態樣31.如態樣23-29中任一項之系統，其中該鹵化物為溴化物，且其中該產物定義的pH為約6至約7。
態樣32.如態樣23-29中任一項之系統，其中該次鹵酸包含次氯酸，且其中該產物定義的pH為高於約4。
態樣33.如態樣32之系統，其中該產物定義的pH為約5至約6。
態樣34.如態樣23-29中任一項之系統，其中該次鹵酸包含次溴酸，且其中該產物定義的pH為高於約4。
態樣35.如態樣34之系統，其中該產物定義的pH為約6至約7。
態樣36.如態樣23-35中任一項之系統，其中該系統經組態以使得產物包含一定量之鹵素，且其中該產物中之鹵素的量低於約10 wt% (亦即，以重量計)的分子鹵素，例如，低於約10 wt%的分子鹵素、低於約5 wt%的分子鹵素或低於約1 wt%的分子鹵素。較佳地，分子鹵素低於約5 wt%或低於約1 wt%之該產物中之鹵素的量。
態樣37.如態樣23-36中任一項之方法，其中該系統經組態以使得產物包含一定量之鹵素，且其中該產物中的鹵素的量低於約10 wt% (亦即，以重量計)的次鹵酸根離子，例如，低於約10 wt%的次鹵酸根離子、低於約5 wt%的次鹵酸根離子或低於約1 wt%的次鹵酸根離子。較佳地，次鹵酸根離子低於約5 wt%或甚至低於約1 wt%之該產物中之鹵素的量。
態樣38.如態樣23-37中任一項之系統，其中該感測器組經組態以測定產物之鹵素含量。
態樣39.如態樣23-38中任一項之系統，其中該鹵化物鹵水包含氯離子。
態樣40.如態樣23-39中任一項之系統，其進一步包含與該進料流體連通之緩衝劑之來源。
態樣41.如態樣23-40中任一項之系統，其進一步包含經組態以接收電解池之產物的貯罐。
態樣42.如態樣23-41中任一項之系統，其中該電解池為無隔膜的池。
態樣43.一種方法，其包含操作如態樣23-42中任一項之系統，以便產生具有在約1,000至約10,000 mg/L之範圍內之次鹵酸濃度的產物。
態樣44.如態樣43之方法，其中該產物之次鹵酸濃度在約3,000 mg/L至約8,000 mg/L的範圍內。
態樣45.一種形成鹵素溶液之方法，其包含：電解包含呈鹵化物形式之鹵素的水性進料，以便產生包含該鹵素之產物，該產物中之鹵素主要呈次鹵酸形式，經在排除產物中之水的情況下以莫耳計來量測，且該電解係視情況在無隔膜的池中進行；及調節進料之pH及/或電解之操作條件，使產物的次鹵酸濃度保持在約1,000至約10,000 mg/L的範圍內，視情況在約3,000 mg/L至約8,000 mg/L的範圍內。
該產物之次鹵酸濃度可為例如約1000至約10000 mg/L，或約1500至約9500 mg/L，或約2000至約9000 mg/L，或約2500至約8500 mg/L，或約3000至約8000 mg/L，或約3500至約7500 mg/L，或約4000至約7000 mg/L，或約4500至約6500 mg/L，或約5000至約6000 mg/L以及所有中間值及子範圍。
鹵素可為例如溴、氯、氟或碘中之一或多者。鹵素可呈鹽形式，例如，呈鈉鹽(例如，NaBr、NaCl、NaF、NaI)形式、呈鉀鹽(例如，KBr、KCl、KF、KI)形式、呈鋰鹽(例如，LiBr、LiCl、LiF、LiI)形式、呈銅鹽(例如CuBr 2、CuCl 2、CuF 2、CuI 2)形式、呈銀鹽(例如AgBr、AgCl、AgF、AgI)形式、呈鈣鹽(例如CaBr 2、CaCl 2、CaF 2、CaI 2)形式。鹵素可以同一鹵素之多種鹽形式(例如，以KCl及NaCl形式)存在，但亦可以不同鹵素形式(例如，KCl及KF，NaCl及KF)存在。
態樣46.如態樣45之方法，其中水性進料進一步包含酸，該酸視情況包含鹽酸、硫酸、磷酸、硫酸氫鈉、硫酸氫鉀、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀或其任何組合。
酸可存在於進料水及/或與進料水組合之鹵化物鹵水中。酸亦可單獨地供應(亦即，不作為進料水之一部分，且不作為鹵化物鹵水之一部分)至進行電解的池中。
態樣47.如態樣45-46中任一項之方法，其中該水性進料包含進料水且包含鹵化物鹵水，該鹵化物鹵水包括呈鹵化物形式之鹵素。進料水可不含呈鹵化物形式之鹵素，但此並非必需的，因為進料水亦可包括呈鹵化物形式的鹵素。進料水可來自城市供水，但亦可為現場水(例如，自儲存罐輸送的水)，且在一些實施例中，甚至可包含海水。
態樣48.如態樣45-47中任一項之方法，其中以莫耳計且排除水，(i)產物中少於10%之鹵素呈分子鹵素形式，(ii)產物中少於10%之鹵素呈次鹵酸鹽形式，或(i)與(ii)兩者。在一些實施例中，該產物大體上不含分子鹵素及/或次鹵酸鹽鹵素。
在一些實施例中，產物中少於10%的鹵素呈分子鹵素形式、產物中少於9%的鹵素呈分子鹵素形式、產物中少於8%的鹵素呈分子鹵素形式、產物中少於7%的鹵素呈分子鹵素形式、產物中少於6%的鹵素呈分子鹵素形式、產物中少於5%的鹵素呈分子鹵素形式、產物中少於4%的鹵素呈分子鹵素形式、產物中少於3%的鹵素呈分子鹵素形式、產物中少於2%的鹵素呈分子鹵素形式，或甚至產物中少於1%的鹵素呈分子鹵素形式。
在一些實施例中、產物中少於10%的鹵素呈次鹵酸鹽形式、產物中少於9%的鹵素呈次鹵酸鹽形式、產物中少於8%的鹵素呈次鹵酸鹽形式、產物中少於7%的鹵素呈次鹵酸鹽形式、產物中少於6%的鹵素呈次鹵酸鹽形式、產物中少於5%的鹵素呈次鹵酸鹽形式、產物中少於4%的鹵素呈次鹵酸鹽形式、產物中少於3%的鹵素呈次鹵酸鹽形式、產物中少於2%的鹵素呈次鹵酸鹽形式，或甚至產物中少於1%的鹵素呈次鹵酸鹽形式。
態樣49.如態樣45-48中任一項之方法，其中該產物具有約4至約8之pH。該產物可具有約4、約4.5、約5、約5.5、約6、約6.5、約7、約7.5或甚至約8之pH。該產物之pH可為約4至約8，或約4.3至約7.7，或約4.5至約7.5，或約4.8至約7.2，或約5.1至約6.9，或約5.4至約6.6，或甚至約5.7至約6.3，或甚至約6。
態樣50.如態樣45-49中任一項之方法，其中該次鹵酸包含次氯酸，且其中該產物具有約5至約6之pH。
態樣51.如態樣45-50中任一項之方法，其中該次鹵酸包含次溴酸，且其中該產物具有約6至約7之pH。
態樣52.如態樣45-51中任一項之方法，其中該進料之pH係回應於進料的pH、產物的pH、產物之鹵素含量、電解期間通過的電流中之一或多者或其任何組合而調節，此外視情況地，其中(a)該進料之pH係藉由調節該鹵化物鹵水之鹵水酸的含量來調節，(b)該進料之pH係藉由調節該進料之進料酸的量來調節，或(a)與(b)兩者。「鹵素含量」可指鹵素濃度以及鹵素分佈，例如，產物中不同形式之鹵素的分佈。舉例而言，「鹵素含量」可指產物中之分子鹵素及次鹵酸鹽之水準。
態樣53.如態樣45-52中任一項之方法，其中該水性進料進一步包含緩衝劑，該緩衝劑視情況包含無機緩衝劑，該緩衝劑進一步視情況包含含有磷酸鹽之無機緩衝劑。此類緩衝劑可包括例如磷酸氫鹽、磷酸二氫鹽及其類似物。
態樣54.如態樣45-53中任一項之方法，其中該進料水具有在約5至約9之範圍內之pH。該進料水之pH可為例如約5、約5.5、約6、約6.5、約7、約7.5、約8、約8.5或甚至約9。
態樣55.如態樣45-54中任一項之方法，其包含將產物之次氯酸濃度保持在約3,000 mg/L至約8,000 mg/L的範圍內。次鹵酸濃度可保持在約3000至約8000 mg/L，或約3500至約7500 mg/L，或約4000至約7000 mg/L，或約4500至約6500 mg/L，或約5000至約6000 mg/L，以及所有中間值及子範圍。
態樣56.一種用於製備鹵素溶液之系統，其包含：電解池，該電解池經組態以電解包含呈鹵化物形式之鹵素的水性進料，以便產生具有次鹵酸濃度之產物，且該電解池視情況為無隔膜的池；呈鹵化物形式之鹵素的來源，該呈鹵化物形式之鹵素的來源能夠與電解池流體連通；及感測器組，其經組態以測定進料的pH、產物的pH、產物的鹵素濃度、電解池的電流、電解池的電壓中之任一或多者，且該系統經組態以調節進料的pH及/或電解池之條件，使得產物的次鹵酸濃度保持在約1,000至約10,000 mg/L的範圍內。
產物之次鹵酸濃度可為例如約1000至約10000 mg/L，或約1500至約9500 mg/L，或約2000至約9000 mg/L，或約2500至約8500 mg/L，或約3000至約8000 mg/L，或約3500至約7500 mg/L，或約4000至約7000 mg/L，或約4500至約6500 mg/L，或約5000至約6000 mg/L以及所有中間值及子範圍。
態樣57.  如態樣56之系統，其進一步包含酸之來源，該系統經組態以使酸與水性進料接觸，該酸視情況為無機酸。酸可存在於進料水及/或與進料水組合之鹵化物鹵水中。酸亦可單獨供應(亦即，不作為進料水之一部分，且不作為鹵化物鹵水之一部分)至進行電解的池中。
態樣58.如態樣56-57中任一項之系統，其中該感測器組經組態以測定進料的pH、產物的pH或產物之鹵素含量中之一或多者。
態樣59.如態樣58之系統，其中該系統經組態以將產物之pH保持在約4至約8之間。產物可具有約4、約4.5、約5、約5.5、約6、約6.5、約7、約7.5或甚至約8之pH。產物之pH可為約4至約8，或約4.3至約7.7，或約4.5至約7.5，或約4.8至約7.2，或約5.1至約6.9，或約5.4至約6.6，或甚至約5.7至約6.3，或甚至約6。
態樣60.如態樣56-59中任一項之系統，其中該次鹵酸包含次氯酸，且其中該產物具有約5至約6之pH。
態樣61.如態樣56-60中任一項之系統，其中該次鹵酸包含次溴酸，且其中該產物具有約6至約7之pH。
態樣62.如態樣56-61中任一項之系統，其進一步包含與進料流體連通之緩衝劑之來源。緩衝劑可視情況包含例如無機緩衝劑，緩衝劑進一步視情況包含含有磷酸鹽之無機緩衝劑。此類緩衝劑可包括例如磷酸氫鹽、磷酸二氫鹽及其類似物。
態樣63.一種方法，其包含操作如態樣56-62中任一項之系統，以便產生具有在約1,000至約10,000 mg/L的範圍內，視情況在約3,000 mg/L至約8,000 mg/L的範圍內之次鹵酸濃度的產物。產物之次鹵酸濃度可為例如約1000至約10000 mg/L，或約1500至約9500 mg/L，或約2000至約9000 mg/L，或約2500至約8500 mg/L，或約3000至約8000 mg/L，或約3500至約7500 mg/L，或約4000至約7000 mg/L，或約4500至約6500 mg/L，或約5000至約6000 mg/L以及所有中間值及子範圍。
態樣64.如態樣63之方法，其中以莫耳計且排除水，(i)產物中少於10%之鹵素呈分子鹵素形式，(ii)產物中少於10%之鹵素呈次鹵酸鹽形式，或(i)與(ii)兩者。在一些實施例中，產物大體上不含分子鹵素及/或次鹵酸鹽鹵素。
在一些實施例中，產物中少於10%的鹵素呈分子鹵素形式、產物中少於9%的鹵素呈分子鹵素形式、產物中少於8%的鹵素呈分子鹵素形式、產物中少於7%的鹵素呈分子鹵素形式、產物中少於6%的鹵素呈分子鹵素形式、產物中少於5%的鹵素呈分子鹵素形式、產物中少於4%的鹵素呈分子鹵素形式、產物中少於3%的鹵素呈分子鹵素形式、產物中少於2%的鹵素呈分子鹵素形式，或甚至產物中少於1%的鹵素呈分子鹵素形式。
在一些實施例中，產物中少於10%的鹵素呈次鹵酸鹽形式、產物中少於9%的鹵素呈次鹵酸鹽形式、產物中少於8%的鹵素呈次鹵酸鹽形式、產物中少於7%的鹵素呈次鹵酸鹽形式、產物中少於6%的鹵素呈次鹵酸鹽形式、產物中少於5%的鹵素呈次鹵酸鹽形式、產物中少於4%的鹵素呈次鹵酸鹽形式、產物中少於3%的鹵素呈次鹵酸鹽形式、產物中少於2%的鹵素呈次鹵酸鹽形式，或甚至產物中少於1%的鹵素呈次鹵酸鹽形式。
2:管線 4:貯罐 6:泵 8:感測器封裝 10:電解池 12:感測器封裝 14:貯罐 16:管線 18:泵 20:管線 30:管線 32:貯罐 34:泵 36:感測器封裝 38:貯罐 40:泵 42:感測器封裝 44:電解池 46:感測器封裝 48:感測器封裝 50:管線 52:泵 54:管線
併入說明書中且形成說明書之一部分的隨附圖式說明本發明之若干實施例且與實施方式一起用於解釋本發明之原理。圖式僅出於說明本發明之較佳實施例之目的，且不應被解釋為限制本發明。在附圖中:
圖1為在系統進料水中使用單一化學品輸入之用於產生pH受控之鹵素水溶液的系統之示意圖。
圖2為在系統進料水中使用雙化學品輸入之用於產生pH受控的鹵素水溶液的系統之示意圖。
2:管線
4:貯罐
6:泵
8:感測器封裝
10:電解池
12:感測器封裝
14:貯罐
16:管線
18:泵
20:管線

Claims (20)

  1. 一種形成鹵素溶液之方法，其包含： 電解包含呈鹵化物形式之鹵素的水性進料，以產生包含該鹵素之產物， 經在排除該產物中之水的情況下以莫耳計來量測，該產物中之鹵素主要呈次鹵酸形式，及 該電解視情況在無隔膜的池中進行；及 調節該進料之pH及/或該電解之操作條件，使得該產物的次鹵酸濃度保持在約1,000至約10,000 mg/L之範圍內，視情況在約3,000 mg/L至約8,000 mg/L之範圍內。
  2. 如請求項1之方法，其中該水性進料進一步包含酸，該酸視情況包含鹽酸、硫酸、磷酸、硫酸氫鈉、硫酸氫鉀、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀或其任何組合。
  3. 如請求項1至2中任一項之方法，其中該水性進料包含進料水且包含鹵化物鹵水，該鹵化物鹵水包括該呈鹵化物形式之鹵素。
  4. 如請求項1至2中任一項之方法，其中以莫耳計且排除水，(i)該產物中少於10%之鹵素呈分子鹵素形式，(ii)該產物中少於10%之鹵素呈次鹵酸鹽形式，或(i)與(ii)兩者。
  5. 如請求項1至2中任一項之方法，其中該產物具有約4至約8之pH。
  6. 如請求項1至2中任一項之方法，其中該次鹵酸包含次氯酸，且其中該產物具有約5至約6之pH。
  7. 如請求項1至2中任一項之方法，其中該次鹵酸包含次溴酸，且其中該產物具有約6至約7之pH。
  8. 如請求項1至2中任一項之方法，其中該進料之pH係回應於進料的pH、產物的pH、該產物之鹵素含量、電解期間通過的電流中之一或多者或其任何組合而調節，此外視情況地，其中(a)該進料之pH係藉由調節該鹵化物鹵水之鹵水酸的含量來調節，(b)該進料之pH係藉由調節該進料之進料酸的量來調節，或(a)與(b)兩者。
  9. 如請求項1至2中任一項之方法，其中該水性進料進一步包含緩衝劑，該緩衝劑視情況包含無機緩衝劑，該緩衝劑進一步視情況包含含有磷酸鹽之無機緩衝劑。
  10. 如請求項1至2中任一項之方法，其中該進料水具有在約5至約9之範圍內之pH。
  11. 如請求項1至2中任一項之方法，其包含將該產物之次鹵酸濃度保持在約3,000 mg/L至約8,000 mg/L的範圍內。
  12. 一種用於製備鹵素溶液之系統，其包含： 電解池， 該電解池經組態以電解包含呈鹵化物形式之鹵素的水性進料，以便產生具有次鹵酸濃度之產物，及 該電解池視情況為無隔膜的池； 該呈鹵化物形式之鹵素的來源， 該呈鹵化物形式之鹵素的來源能夠與該電解池流體連通；及 感測器組，其經組態以測定進料的pH、產物的pH、該產物之鹵素含量、該電解池之電流、該電解池之電壓中之任一或多者，及 該系統經組態以調節該進料之pH及/或該電解池的條件，使得該產物之次鹵酸濃度保持在約1,000至約10,000 mg/L的範圍內。
  13. 如請求項12之系統，其進一步包含酸之來源，該系統經組態以使該酸與該水性進料接觸，該酸視情況為無機酸。
  14. 如請求項12至13中任一項之系統，其中該感測器組經組態以測定進料的pH、產物的pH或該產物之鹵素含量中之一或多者。
  15. 如請求項14之系統，其中該系統經組態以將產物之pH保持在約4至約8。
  16. 如請求項12至13中任一項之系統，其中該次鹵酸包含次氯酸，且其中該產物具有約5至約6之pH。
  17. 如請求項12至13中任一項之系統，其中該次鹵酸包含次溴酸，且其中該產物具有約6至約7之pH。
  18. 如請求項12至13中任一項之系統，其進一步包含與該進料流體連通之緩衝劑之來源。
  19. 一種方法，其包含操作如請求項12至13中任一項之系統，以便產生具有在約1,000至約10,000 mg/L的範圍內，視情況在約3,000 mg/L至約8,000 mg/L的範圍內之次鹵酸濃度的產物。
  20. 如請求項19之方法，其中以莫耳計且排除水，(i)該產物中少於10%之鹵素呈分子鹵素形式，(ii)該產物中少於10%之鹵素呈次鹵酸鹽形式，或(i)與(ii)兩者基本上不含分子鹵素及次鹵酸鹽中之至少一者。
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