用于高级氧化工艺的电化学活化的过硫酸盐制造技术

公开了水处理系统。该系统包括：电化学电池，其具有入口和出口，包含用于电化学产生过硫酸根自由基的催化材料的阴极，和阳极；过硫酸盐源，其被定位在电化学电池的上游；第一污染物浓度传感器，其被定位在电化学电池的上游；以及控制器，其被可操作性地耦接以从至少第一污染物浓度传感器接收一个或更多个输入信号。公开了使用本文公开的电化学电池来处理水的方法。公开了通过提供本文公开的电化学电池来促进水处理的方法。公开了通过提供本文公开的电化学电池来改造具有AOP的水处理系统的方法。方法。方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高级氧化工艺的电化学活化的过硫酸盐
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请根据35U.S.C.
§
119(e)要求2019年6月19日提交的标题为“Electro Activated Persulfate Process using a Copper Catalyst for Advanced Oxidation”的美国临时专利申请序列号62/863,459的优先权，该美国临时专利申请的全部公开内容据此出于所有目的通过引用以其整体并入本文。


[0003]本文公开的方面和实施方案总体上涉及用于从水中去除有机化合物的高级氧化工艺的领域。

技术实现思路

[0004]根据一个方面，提供了一种用于处理水的系统。该系统可以包括：电化学电池，其具有入口和出口，所述电化学电池的入口可流体地连接至包含至少一种污染物的水源；过硫酸盐源，其被定位在电化学电池的上游并可流体地连接至水源；第一污染物浓度传感器，其被定位在电化学电池的上游并可流体地连接至水源；以及控制器，其被可操作性地耦接以从至少第一污染物浓度传感器接收一个或更多个输入信号。电化学电池可以包括阴极和阳极，所述阴极包含用于电化学产生过硫酸根自由基的催化材料。控制器可以是可操作的以基于一个或更多个输入信号产生控制信号，该控制信号至少调节从水源引入水的速率、过硫酸盐引入到水源中的速率以及施加至电化学电池的电势。
[0005]在一些实施方案中，第一污染物浓度传感器包括有机污染物浓度传感器。
[0006]在一些实施方案中，过硫酸盐包括过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的至少一种。在一些实施方案中，阴极催化材料包括选自由铁、铜、镍、钴和金属合金组成的组的金属。在特定的实施方案中，阴极材料包括铜。在一些实施方案中，阳极包括铂、Magneli相钛氧化物、混合金属氧化物(MMO)包覆的尺寸稳定阳极(DSA)材料、石墨、硼掺杂的金刚石(BDD)或铅/铅氧化物中的一种。
[0007]在另外的实施方案中，该系统可以包括被定位在电化学电池的上游并可流体地连接至水源的第一水流量传感器。控制器还可以是可操作的以从第一水流量传感器接收至少一个输入信号，以产生控制信号，该控制信号至少调节从水源引入水的速率。
[0008]在另外的实施方案中，该系统可以包括被耦接至电化学电池的电流传感器。控制器还可以是可操作的以从电流传感器接收至少一个输入信号，以产生控制信号，该控制信号至少调节施加至电化学电池的电势。
[0009]在另外的实施方案中，该系统可以包括可流体地连接至水源的过硫酸盐浓度传感器。控制器还可以是可操作的以从过硫酸盐浓度传感器接收至少一个输入信号，以产生控制信号，该控制信号至少调节过硫酸盐引入水源的速率。
[0010]在另外的实施方案中，该系统可以包括被定位在电化学电池的下游的第二水流量传感器。控制器还可以是可操作的以从第二水流量传感器接收至少一个输入信号，以产生
控制信号，该控制信号至少调节从水源引入水的速率、过硫酸盐引入到水源中的速率以及施加至电化学电池的电势。
[0011]在另外的实施方案中，该系统可以包括第二污染物浓度传感器，该第二污染物浓度传感器被定位在电化学电池的出口下游并且可流体地连接至电化学电池的出口。控制器还可以是可操作的以从第二污染物浓度传感器接收至少一个输入信号，以产生控制信号，该控制信号至少调节从水源引入水的速率、过硫酸盐引入到水源中的速率以及施加至电化学电池的电势。
[0012]在另外的实施方案中，该系统可以包括第一pH传感器，所述第一pH传感器被定位在电化学电池的上游并可流体地连接至水源。在某些实施方案中，该系统包括第一pH调节单元，所述第一pH调节单元被定位在电化学电池的上游并可流体地连接至水源。第一pH调节单元被配置成将水源的pH调节至小于7的pH。控制器还可以是可操作的以从第一pH传感器接收至少一个输入信号，以产生控制信号，该控制信号调节pH调节剂从第一pH调节单元引入到水源中的速率。在另外的实施方案中，该系统可以包括被定位在电化学电池的出口下游的第二pH传感器和第二pH调节单元。
[0013]在另外的实施方案中，该系统可以包括电导率传感器，所述电导率传感器被定位在电化学电池的上游并可流体地连接至水源。在某些实施方案中，该系统包括可流体地连接至电化学电池的电导率调节单元。控制器还可以是可操作的以从电导率传感器接收至少一个输入信号，以产生控制信号，该控制信号调节电导率调节剂从电导率调节单元引入到水源的速率。
[0014]在一些实施方案中，电化学电池还包括参比电极。
[0015]在一些实施方案中，该系统包括多个电化学电池。
[0016]在另外的实施方案中，该系统包括处理容器，该处理容器被定位在电化学电池的下游并且可流体地连接至电化学电池的出口。
[0017]根据另一个方面，提供了一种处理水的方法。该方法可以包括从包含至少一种污染物的水源提供水。该方法还可以包括测量来自水源的水中的至少一种污染物的浓度。该方法可以另外包括将过硫酸盐以基于至少代表水中至少一种污染物的测量浓度的信号的浓度引入到水中，以产生第一经处理的水。该方法还可以包括将第一经处理的水引入到电化学电池的入口。该方法可以另外包括在电化学电池中在包含催化材料的电极处由过硫酸盐电化学产生过硫酸根自由基，以产生第二经处理的水。
[0018]在另外的实施方案中，该方法包括至少基于由第二经处理的水中至少一种污染物的测量浓度产生的信号来调节引入到水中的过硫酸盐的浓度。
[0019]在另外的实施方案中，该方法包括至少基于由第二经处理的水中至少一种污染物的测量浓度产生的信号来调节施加至电化学电池的电势。
[0020]在另外的实施方案中，该方法包括至少基于由第二经处理的水中至少一种污染物的测量浓度产生的信号来调节从水源引入水的速率。
[0021]在一些实施方案中，过硫酸盐包括过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的至少一种。在一些实施方案中，过硫酸根自由基在电化学电池中在阴极处产生。在一些实施方案中，至少一种污染物包括有机污染物。
[0022]在另外的实施方案中，该方法包括将pH调节剂引入到来自水源的水中。pH调节剂
可以将来自水源的水的pH调节至小于7的值。在另外的实施方案中，该方法包括将电导率调节剂引入到来自水源的水中。
[0023]在另外的实施方案中，该方法包括将来自电化学电池的第二经处理的水引入到被定位在电化学电池的下游的处理容器中。可以调节引入到处理容器中的第二经处理的水的pH。
[0024]根据另一个方面，提供了一种促进水处理的方法。该方法可以包括提供水处理系统，该系统包括电化学电池，该电化学电池被配置成在电极处电化学活化被引入到包含至少一种污染物的水源中的过硫酸盐，该电极包含用于电化学产生过硫酸根自由基的催化材料。该方法还可以包括提供第一污染物浓度传感器、第一水流量传感器、电流传感器和过硫酸盐浓度传感器中的至少一种。该方法可以另外包括提供控制器，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于处理水的系统，包括：电化学电池，其具有入口和出口，所述电化学电池的所述入口可流体地连接至包含至少一种污染物的水源，所述电化学电池包括：阴极，其包含用于电化学产生过硫酸根自由基的催化材料；和阳极；过硫酸盐源，其被定位在所述电化学电池的上游并且可流体地连接至所述水源；第一污染物浓度传感器，其被定位在所述电化学电池的上游并且可流体地连接至所述水源；和控制器，其被可操作性地耦接以从至少所述第一污染物浓度传感器接收一个或更多个输入信号，所述控制器是可操作的以基于所述一个或更多个输入信号产生控制信号，所述控制信号至少调节从所述水源引入水的速率、过硫酸盐引入到所述水源中的速率以及施加至所述电化学电池的电势。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一污染物浓度传感器包括有机污染物浓度传感器。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述过硫酸盐包括过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的至少一种。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述阴极的催化材料包括选自由铁、铜、镍、钴和金属合金组成的组的金属。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述阴极的材料包括铜。6.根据权利要求4所述的系统，其中所述阳极包括铂、Magneli相钛氧化物、混合金属氧化物(MMO)包覆的尺寸稳定阳极(DSA)材料、石墨、硼掺杂的金刚石(BDD)或铅/铅氧化物中的一种。7.根据权利要求1所述的系统，还包括第一水流量传感器，所述第一水流量传感器被定位在所述电化学电池的上游并且可流体地连接至所述水源。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述控制器还是可操作的以从所述第一水流量传感器接收至少一个输入信号，以产生控制信号，所述控制信号至少调节从所述水源引入水的速率。9.根据权利要求1所述的系统，还包括被耦接至所述电化学电池的电流传感器。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述控制器还是可操作的以从所述电流传感器接收至少一个输入信号，以产生控制信号，所述控制信号至少调节施加至所述电化学电池的电势。11.根据权利要求1所述的系统，还包括可流体地连接至所述水源的过硫酸盐浓度传感器。12.根据权利要求11所述的系统，其中所述控制器还是可操作的以从所述过硫酸盐浓度传感器接收至少一个输入信号，以产生控制信号，所述控制信号至少调节过硫酸盐引入到所述水源中的速率。13.根据权利要求1所述的系统，还包括被定位在所述电化学电池的下游的第二水流量传感器。14.根据权利要求13所述的系统，其中所述控制器还是可操作的以从所述第二水流量
传感器接收至少一个输入信号，以产生控制信号，所述控制信号至少调节从所述水源引入水的速率、过硫酸盐引入到所述水源中的速率以及施加至所述电化学电池的电势。15.根据权利要求1所述的系统，还包括第二污染物浓度传感器，所述第二污染物浓度传感器被定位在所述电化学电池的所述出口的下游并且可流体地连接至所述电化学电池的所述出口。16.根据权利要求15所述的系统，其中所述控制器还是可操作的以从所述第二污染物浓度传感器接收至少一个输入信号，以产生控制信号，所述控制信号至少调节从所述水源引入水的速率、过硫酸盐引入到所述水源中的速率以及施加至所述电化学电池的电势。17.根据权利要求1所述的系统，还包括第一pH传感器，所述第一pH传感器被定位在所述电化学电池的上游并且可流体地连接至所述水源。18.根据权利要求17所述的系统，还包括第一pH调节单元，所述第一pH调节单元被定位在所述电化学电池的上游并且可流体地连接至所述水源。19.根据权利要求18所述的系统，其中所述第一pH调节单元被配置成将所述水源的pH调节至小于7的pH。20.根据权利要求19所述的系统，其中所述控制器还是可操作的以从所述第一pH传感器接收至少一个输入信号，以产生控制信号，所述控制信号调节pH调节剂从所述第一pH调节单元引入到所述水源中的速率。21.根据权利要求17所述的系统，还包括被定位在所述电化学电池的所述出口的下游的第二pH传感器。22.根据权利要求21所述的系统，还包括被定位在所述电化学电池的所述出口的下游的第二pH调节单元。23.根据权利要求1所述的系统，还包括电导率传感器，所述电导率传感器被定位在所述电化学电池的上游并且可流体地连接至所述水源。24.根据权利要求23所述的系统，还包括可流体地连接至所述电化学电池的电导率调节单元。25.根据权利要求24所述的系统，其中所述控制器还是可操作的以从所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈阳，
申请(专利权)人：懿华水处理技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：