本发明专利技术涉及装置，其包含：‑通道，包含在该通道第一端的入口和在该通道第二端的出口；‑阴极，布置在该通道中，该阴极包含选自钛、不锈钢和提供有包含钌氧化物和/或铱氧化物的混合金属氧化物涂层的钛的第一区段，和布置在该第一区段下游的包含碳的第二区段例如碳(毡)区段；‑阳极，布置在该通道中，选自钛或不锈钢和提供有包含钌氧化物和/或铱氧化物的混合金属氧化物涂层的钛，该涂层面对阴极；和‑电源，电连接至该阴极和该阳极。本发明专利技术还涉及用于制备二氧化氯的方法。
Devices containing channels, cathodes, anodes and power supplies and methods for preparing chlorine dioxide
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含通道、阴极、阳极和电源的装置和用于制备二氧化氯的方法本专利技术涉及包含通道、阴极、阳极和电源的装置。为了将水消毒，可使用各种技术。在P.Drogui等人的文章“Oxidisinganddisinfectingbyhydrogenperoxideproducedinatwo-electrodecell”(Wat.Res.，第35卷(2001年)，第13期，第3235-3241页)中公开了一种这样的技术。这篇文章公开了用于提高过氧化氢含量的装置。这篇文章描述了一种装置，其具有通道和连接至钢栅格的碳毡阴极和具有钌氧化物层的钛阳极，阴极和阳极都连接至电源并且都以它们的长度方向垂直于该通道内部的流动方向设置。该装置在水流中不需要存在除水之外的化学品，这简化了水中过氧化物的制备并且减小了水中痕量元素的量提高的风险。由于通道内部的流动方向，需要阴极和阳极是多孔的以便产生通过该通道的足够水流。这样的材料的制造成本相对高。另外，这种装置的产量(并且尤其相对于所使用阴极和阳极材料的表面积)相对低。还显示了过氧化氢没有导致完全消毒。二氧化氯是已知适合将水消毒的氧化剂的另一种实例。目前，通常由亚氯酸钠、盐酸和任选的次氯酸钠制备水处理所使用的二氧化氯。然而在许多应用中不期望存在这样的原材料，例如因为这样的原材料存在安全风险并且因为其成本高。本专利技术的目的是减小或甚至消除以上提到的缺点。使用装置实现这个目的，该装置包含：-通道，包含在该通道第一端的入口和在该通道第二端的出口；-阴极，布置在该通道中，该阴极包含选自钛、不锈钢和提供有包含钌氧化物和/或铱氧化物的混合金属氧化物涂层的钛的第一区段，和布置在该第一区段下游的包含碳的第二区段例如碳(毡)区段；-阳极，布置在该通道中，选自钛或不锈钢和提供有包含钌氧化物和/或铱氧化物的混合金属氧化物涂层的钛，该涂层面对阴极；和-电源，电连接至该阴极和该阳极。可引导水流从第一端然后沿阳极和阴极朝向第二端来通过该装置的通道，这与所引用的现有技术中描述的技术相反，该技术建议流动通过槽的阳极和阴极。通过由电源施加电力，水流中水消毒组分例如二氧化氯的浓度将提高。应用一个面对两个阴极区段的阳极分别限定了装置内的第一和第二区域。在第一区域中，预期水可通过以下反应转化成氢和氧：在第二区域中，推测水或氢可通过以下反应与第一区域中形成的氧一起转化成过氧化氢：由于氢气在水中的低溶解度，可容易从装置提取共计在两个区域中形成的过量氢气，并且每当需要时，过量氢气可用于其它目的。然而，还发现了第一和第二区域的产生导致二氧化氯(ClO2)含量的提高。在第一区域(该区域中阳极优选面对混合金属氧化物区段)中，推测水中存在的离子氯化物转化成次氯酸盐(次氯酸钠)，然而在第二区域(该区域中阳极面对包含碳的区段例如基于碳的区段)中，推测这种次氯酸盐转化成二氧化氯。推测氯氧化物的形成取决于存在在第一区域中产生的氧(O2)。在这一方面特别发现重要的是第二区域位于第一区域下游。对于制备二氧化氯而言，重要的是水包括(离子)氯化物，其正常存在于自来水中。因此优选使用自来水连同该装置。阳极优选是酸洗的或优质钛。钌氧化物和/或铱氧化物层(例如这样的阳极层)优选面对两个相对的电极，例如阴极的第一区段和第二区段。通道被一个或多个通道壁包围，从而将水流保持在通道内。通道壁可通过连接工具彼此连接，以便提高安装或拆卸的方便性，例如凸起和配合的凹槽。通道可包含连贯的腔室，其中阳极在两个腔室中延伸，并且阴极的第一区段(仅)在第一腔室中和阴极的第二区段(仅)在第二腔室中。这在两个工艺步骤之间产生更好的区别。优选地，入口和出口彼此对齐布置。通过入口和出口彼此对齐布置，将增强在直导管范围内的装置或与根据本专利技术的第二装置的连接。优选地，就这个目的而言，在入口和出口内在流动方向上，入口和出口还具有相同的横截面。可彼此连接多于一个根据本专利技术的装置，即用第一装置的出口连接至随后装置的入口，以便产生一连串装置以便提高所需要的消毒组分例如过氧化氢和/或二氧化氯的量。包含碳的阴极例如基于碳的阴极可例如包含压缩碳板或碳毡，例如在导电基材上由石墨制成的纳米(尺寸)层、碳膜或碳网，可将其拉伸成多孔的。包含碳的阴极区段可完全由碳制成。包含碳的区段可任选地提供有导电栅格或层(优选由金属制成，例如钛栅格或层)，当优选时以进一步帮助电连接这个阴极区段与电路。因为装置在操作过程中将与水接触，所以对于阳极和/或阴极而言所选择的金属优选包含且更优选由防止腐蚀的金属(或混合金属氧化物)例如钛构成。装置是用于将含有氯化物的水转化成活性氯例如二氧化氯的装置和/或用于水消毒的装置。过滤器可布置在装置(其中通道中的阳极和阴极提供有电源(电解槽))的上游以便从水中过滤颗粒物质。通道壁可包含或可由聚丙烯或丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)制成。两种材料被发现对于水处理而言都是安全的并因此是作为用于制造装置壳体的基底材料的优选选择。可将阴极和阳极中至少一者布置在通道壁中。在这样的情况下，其中阴极和阳极中至少一者充当一部分通道壁，从而将水流保持在通道内，不再需要沿着有关的阴极或阳极的至少一部分长度布置另一个通道壁，因为有关的阴极或阳极将水保持在通道自身内。这减小装置的材料成本并且防止水流在管和通道壁之间。有关的元件沿通道壁布置可等同于在通道壁中布置该元件的情形。如果进一步沿U形通道的第一分支(leg)布置第一阴极区段并且沿这个U形通道的第二分支布置第二阴极区段，之前段落中描述的优选可为特别有利的，因为随后可在通道外部电连接第一阴极区段和第二阴极区段，而没有构成通道的密封性并且没有必要应用粘合剂(其可提高由于溶解在水流中而污染的机会)。根据本专利技术的装置可包含与漂浮结构(例如船或艇)的压载舱的连接。在漂浮结构例如艇或船中，可使用压舱水根据船的负载(例如通过货物)来平衡水中的结构。为了净化具有生物材料例如植物、动物、病毒和其它微生物的压舱水，可使用二氧化氯。根据本专利技术的装置可有利地安装在这样的漂浮结构上，因为不再必要提供二氧化氯原料，因为水中存在的离子氯化物在漂浮结构自身上转化成二氧化氯。压载舱的输出优选连接至根据本专利技术的装置的输入(在通过电解槽之前)，然而装置的输出(在通过电解槽之后)连接至压载舱的输入。该装置也可或替代地设置在港口中用于类似的目的。该装置也可设置在其它储水单元、热水器、水池、温泉、井、湖、饮用水应用和类似的应用领域中。在根据本专利技术的装置的第一优选实施方案中，第一区段和第二区段彼此电连接。在根据本专利技术的装置的第二优选实施方案中，装置还包含连接通道的出口与通道的入口的再循环管，用于使该通道的至少一部分输出再循环通过该通道的入口。此外，可通过泵将电解槽的至少一部分输出再循环至电解槽的输入侧，以便进一步提高整个电解槽中每次通过的二氧化氯产量。优选地，设定装置的特性，使得平均地进料通过槽至少两次。以这种方式，可保持电解槽的容量小，例如当可用的空间量受限例如在漂浮结构上时这是有利的。在根据本专利技术的装置的第三优选实施方案中，阴极和阳极中至少一者基本上平行于该通道中的流动方向布置在通道中，并且阳极布置在以垂直于阴极和阳极长度两者的方向上距该阴极一定距离处。以这种方式，装置内部的流动沿着阴极和阳极，这对于获得好的转化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.装置，包含：‑通道，包含在该通道第一端的入口和在该通道第二端的出口；‑阴极，布置在该通道中，该阴极包含选自钛、不锈钢和提供有包含钌氧化物和/或铱氧化物的混合金属氧化物涂层的钛的第一区段，和布置在该第一区段下游的包含碳的第二区段例如碳(毡)区段；‑阳极，布置在该通道中，选自钛或不锈钢和提供有包含钌氧化物和/或铱氧化物的混合金属氧化物涂层的钛，该涂层面对阴极；和‑电源，电连接至该阴极和该阳极。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.07 NL PCT/NL2017/050074;2017.02.07 NL PCT/1.装置，包含：-通道，包含在该通道第一端的入口和在该通道第二端的出口；-阴极，布置在该通道中，该阴极包含选自钛、不锈钢和提供有包含钌氧化物和/或铱氧化物的混合金属氧化物涂层的钛的第一区段，和布置在该第一区段下游的包含碳的第二区段例如碳(毡)区段；-阳极，布置在该通道中，选自钛或不锈钢和提供有包含钌氧化物和/或铱氧化物的混合金属氧化物涂层的钛，该涂层面对阴极；和-电源，电连接至该阴极和该阳极。2.根据权利要求1所述的装置，其中该第一区段和该第二区段彼此电连接。3.根据权利要求1或2所述的装置，其中该装置还包含连接该通道的出口与该通道的入口的再循环管，用于使该通道的至少一部分输出再循环通过该通道的入口。4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其中该阴极和该阳极中的至少一者基本上平行于该通道中的流动方向布置在该通道中，并且其中该阳极布置在以垂直于该阴极和该阳极两者的长度的方向上距该阴极一定距离处。5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中该阴极和该阳极中一者是棒状的，并且其中该阴极和该阳极中另一者是柱状管，以该柱状管的高度方向平行于该棒状阴极或阳极的长度方向布置。6.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其中该阳极和/或该阴极中至少一个区段且优选两个区段是板状的，并且其中彼此相向的该阴...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·P·塔克斯，
申请(专利权)人：明亮火花有限责任公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL
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