由含有卤化物和氨的水来电解生产基于卤素的消毒剂溶液制造技术

技术编号:18464437 阅读:19 留言:0更新日期:2018-07-18 15:13
本发明专利技术中公开了方法和设备,用于将含有卤素离子的盐水电化学转化成基于卤素的消毒溶液,同时影响电化学系统操作的污垢形成。这通过用卤素离子、卤素稳定性化合物、酸组分或缓冲组分中的一种或多种受控地改性盐水来实现。盐水的这些化学改性允许生产稳定化的卤素溶液,其然后可以用作消毒剂。本发明专利技术具体地可用于由油和气生产形成的回流水或产出水来生产基于卤素的杀生物剂,但是可以应用于任何含有卤素离子的水流,包括含有氨的来自于反渗透过滤过程的废水或海水。

Electrolysis of halogen based disinfectant solution from water containing halide and ammonia

In the present invention, a method and a device are disclosed for converting salt water containing halogen ions into a halogen based disinfectant solution and affecting the formation of fouling in the operation of the electrochemical system. This is achieved by halogenated ions, halogen stability compounds, one or more of the acid components or buffer components. These chemical modifications of brine allow the production of stabilized halogen solutions, which can then be used as disinfectants. The invention can be used specifically for the production of water or water produced by oil and gas production to produce halogen based biocide, but can be applied to any water containing halogen ions, including wastewater or seawater containing ammonia from the reverse osmosis filtration process.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由含有卤化物和氨的水来电解生产基于卤素的消毒剂溶液交叉参考的相关申请本申请要求2015年10月6日提交的标题为“ElectrolyticProductionofHalogenBasedDisinfectantSolutionsfromHalideContainingWatersandUsesThereof”的美国临时专利申请序列号62/237,959,和2016年6月9日提交的标题为“ElectrolyticProductionofHalogenBasedDisinfectantSolutionsfromHalideContainingWatersandUsesThereof”的美国临时专利申请序列号62/348,106的优先权和提交权益,其说明书和权利要求书通过参考引入本文。专利技术背景专利
(
)本专利技术涉及通过电解添加卤素离子、卤素稳定性化合物和/或酸而改性的盐水溶液,来生产稳定化的卤素水溶液的电化学用途。
技术介绍
要注意的是下面的讨论会提及许多公开文献和参考文献。本文给出对这样的公开文献的讨论是用于科学原理的更完整的背景,不解释为承认这样的公开文献是用于确定专利性目的的现有技术。
技术实现思路
(专利技术公开)本专利技术是一种生产微生物杀灭性活性溶液的方法,该方法包括将卤素稳定性化合物添加到含有含氨或铵离子化合物的盐水中;和在电解电池中电解该盐水,由此生产包含稳定化的卤素化合物的微生物杀灭性活性溶液。该微生物杀灭性活性溶液典型地不包含浓度高于气味检测阈值的三氯胺。该微生物杀灭性活性溶液优选不包含浓度高于气味检测阈值的二氯胺。添加步骤优选包括将相对于含氨或铵离子的化合物来说足量的卤素稳定性化合物添加到盐水中,来抑制三氯胺和二氯胺的形成。卤素稳定性化合物优选选自氨基磺酸(包括氨基磺酸衍生物)、乙内酰脲、乙内酰脲衍生物、琥珀酰亚胺、琥珀酰亚胺衍生物、氰尿酸和有机胺化合物。稳定化的卤素化合物优选选自N-氯氨基磺酸和N,N-二氯氨基磺酸。该方法任选地包括在电解步骤之前,将卤化物添加到盐水中来增加卤化物浓度。该方法任选地包括将缓冲剂添加到盐水中。该缓冲剂优选选自磷酸二氢锂(LiH2PO4)、磷酸二氢钠(NaH2PO4)、磷酸二氢钾(KH2PO4)、磷酸一氢锂(Li2HPO4)、磷酸一氢钠(Na2HPO4)、磷酸一氢钾(K2HPO4)、磷酸三锂(Li3PO4)、磷酸三钠(Na3PO4)、磷酸三钾(K3PO4)及其组合。本专利技术的一个实施方案包括将足量的酸添加到盐水中,以使得在电解步骤之前盐水的pH小于7,更优选小于5,甚至更优选小于3。酸优选包括卤素稳定性化合物。微生物杀灭性活性溶液的pH小于7,更优选小于3。添加步骤优选包括将相对于盐水中存在的卤素离子的量来说足量的卤素稳定性化合物添加到盐水中,以使得微生物杀灭性活性溶液中的总卤素包含不大于约20%的游离卤素。如果卤素包括氯,则该方法优选进一步包括在电解步骤过程中,使产生的氯气的形成最小化。该方法优选进一步包括在下游部件中除去和/或防止形成污垢。这可以实现,因为微生物杀灭性活性溶液是酸性的。可选地,该方法包括将电解电池断电,由此停止电解步骤,和使盐水通过断电的电解电池流到下游部件。该方法优选进一步包括定期逆转电解电池中电极的极性。在本专利技术的另一实施方案中,盐水的pH是6-8,和微生物杀灭性活性溶液的pH大于10。微生物杀灭性活性溶液的pH优选大于11。微生物杀灭性活性溶液优选包含单氯胺。微生物杀灭性活性溶液的微生物灭活效力,优选是通过电解包含相同量的卤素稳定性化合物但不含任何含氨或铵离子的化合物的盐水所产生的溶液的微生物灭活效力的10-100倍。本专利技术的目标、优点和新特征,以及进一步的应用范围将在下面的具体实施方式中结合附图来阐述,并且通过检验下面的内容而对于本领域技术人员来说将部分地变得明显,或者可以通过本专利技术的实践来学习。本专利技术的目标和优点可以依靠在所附权利要求书中具体指出的手段和组合来实现和获得。附图说明附图,其引入并形成说明书的一部分,显示了本专利技术的几个实施方案,其与说明书一起用于解释本专利技术的原理。附图仅用于说明本专利技术的某些实施方案的目的,并不解释为限制本专利技术。在附图中:图1是一种电解系统的示意图,该电解系统使用通过另外的卤素离子、酸和卤素稳定性化合物来改性的盐水,其中全部改性化学品通过单个注入系统来添加。图2是一种电解系统的示意图,该电解系统使用通过另外的卤素离子、酸和卤素稳定性化合物来改性的盐水,其中该另外的卤素离子和该卤素稳定性化合物/酸通过两个独立的注入系统来注入。图3是一种电解系统的示意图,该电解系统使用通过另外的卤素离子、酸和卤素稳定性化合物来改性的盐水,其中卤素离子、酸和卤素稳定性化合物的注入使用三个独立的注入系统来进行。图4是一种电解系统的示意图,在该电解系统中在电解之前盐水没有自动改性。图5是一种电解系统的示意图,该电解系统类似于图1中所示的体系,但是其在施用所述溶液之前不收集电解的溶液。具体实施方式在整个说明书和权利要求书中,术语“盐水”表示包含至少一种卤素离子物类的任何水溶液,例如任意组合和/或浓度的氯离子(Cl-)、溴离子(Br-)、碘离子(I-)等。如整个说明书和权利要求书中所用的,术语“卤素水溶液”表示含有至少一种游离卤素物类的任何水溶液。分子卤素的例子包括氯(Cl2)、溴(Br2)、碘(I2)等,其卤间化合物组合(例如BrCl、BrI、ClI等),或者全部可能的分子卤素化合物的组合。本领域技术人员公知,卤素水溶液的相关物类形成是pH的函数,并且在低pH有利于分子卤素,在中等pH有利于次卤酸,和在高pH有利于次卤酸根离子。次卤酸的例子包括次氯酸(HOCl)、次溴酸(HOBr)、次碘酸(HOI)等。次卤酸根的例子包括次氯酸根(ClO-)、次溴酸根(BrO-)、次碘酸根(IO-)等。在分子氯的情况中,过高的氯浓度会产生严重的危险,其在于氯气会容易地从低pH溶液中放出。作为整个说明书和权利要求书中所用的,术语“游离卤素”表示分子卤素、次卤酸、次卤酸根离子或其任意组合。作为整个说明书和权利要求书中所用的,术语“卤素稳定性化合物”指的是可以与游离卤素组合来产生稳定化的新化学品的化学品,包括氨基磺酸、乙内酰脲及其衍生物、琥珀酰亚胺及其衍生物、氰尿酸、有机胺化合物等。这里,有机胺化合物表示具有至少一个氮的化学化合物,其中该氮化学键合到至少一个碳和至少一个氢。作为整个说明书和权利要求书中所用的,术语“稳定化的”表示与相应的游离卤素相比,具有微生物杀灭性活性,但是化学反应性较低。术语“微生物杀灭活性”表示具有破坏微生物物类或者防止它们传染或繁殖的能力。术语“化学反应性较低”表示对于需要氧化剂的物质例如有机化合物、低氧化态过渡金属和含硫化合物具有降低的反应性。作为整个说明书和权利要求书中所用的,术语“稳定化的卤素化合物”表示包含游离卤素的化学物类,其已经通过与卤素稳定性化合物反应而稳定化。稳定化的卤素化合物的例子包括N-氯氨基磺酸、N,N-二氯氨基磺酸等。作为整个说明书和权利要求书中所用的,术语“下游部件”指的是完整电解系统的部件,其在通过电解盐水产生的产物从电解电池输出后暴露于该产物。作为整个说明书和权利要求书中所用的,术语“低pH”表示p本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.生产微生物杀灭性活性溶液的方法,该方法包括:向含有含氨或铵离子的化合物的盐水中添加卤素稳定性化合物;和在电解电池中电解该盐水,由此生产微生物杀灭性活性溶液,该微生物杀灭性活性溶液包含稳定化的卤素化合物但不包含浓度高于气味检测阈值的三氯胺。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.06 US 62/237,959;2016.06.09 US 62/348,1061.生产微生物杀灭性活性溶液的方法,该方法包括:向含有含氨或铵离子的化合物的盐水中添加卤素稳定性化合物;和在电解电池中电解该盐水,由此生产微生物杀灭性活性溶液,该微生物杀灭性活性溶液包含稳定化的卤素化合物但不包含浓度高于气味检测阈值的三氯胺。2.根据权利要求1所述的方法,其中该微生物杀灭性活性溶液不包含浓度高于气味检测阈值的二氯胺。3.根据权利要求1或2所述的方法,其中添加步骤包括向该盐水中添加相对于含氨或铵离子的化合物来说足量的该卤素稳定性化合物,来抑制三氯胺和二氯胺的形成。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其中该卤素稳定性化合物选自氨基磺酸、乙内酰脲、乙内酰脲衍生物、琥珀酰亚胺、琥珀酰亚胺衍生物、氰尿酸和有机胺化合物。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法,其中该稳定化的卤素化合物选自N-氯氨基磺酸和N,N-二氯氨基磺酸。6.根据权利要求1-5中任一项的方法,其进一步包括在电解步骤之前,向该盐水中添加卤化物来增加卤化物浓度。7.根据权利要求1-6中任一项的方法,其进一步包括向该盐水中添加缓冲剂。8.根据权利要求7所述的方法,其中该缓冲剂选自磷酸二氢锂(LiH2PO4)、磷酸二氢钠(NaH2PO4)、磷酸二氢钾(KH2PO4)、磷酸一氢锂(Li2HPO4)、磷酸一氢钠(Na2HPO4)、磷酸一氢钾(K2HPO4)、磷酸三锂(Li3PO4)、磷酸三钠(Na3PO4)、磷酸三钾(K3PO4)及其组合。9.根据权利要求1-6中任一项的方法,其包括向该盐水中添加足量的酸,以使电解步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员:A·K·鲍J·桑切斯M·R·桑提拉尼斯
申请(专利权)人:庄信万丰股份有限公司
类型:发明
国别省市:英国,GB

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