用于控制电解电池中氯酸根产生的系统和方法与流程

专利2022-05-09  122


用于控制电解电池中氯酸根产生的系统和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本申请要求美国专利申请号62/750,598“electrolysis method”(2018年10月25日提交)的优先权和权益,该申请的全文出于任何和所有目的并入本文。
技术领域
3.本公开涉及使用连续电解流通池生产含次氯酸根的溶液的电解方法领域。


背景技术:

4.氯酸根(clo3‑
)是一种可能对环境以及对人类和动物健康有害的常见水污染物。氯酸根主要引入到水中作为用于对水特别是饮用水进行消毒的水氯化过程的不希望的副产物。除了饮用水供应商,食品和饮料行业以及农业用户,使用氯化过程来对水进行消毒。因此,这些行业也对氯酸根的存在敏感。
5.包括美国国家环境保护局(us epa)的许多监管机构正在提出更严格的规定,这将限制可以存在于饮用水中的氯酸根的量。目前,世界卫生组织的暂行准则是饮用水中700ppb氯酸根,并且us epa的健康参考水平为210ppb。因此,所影响行业的市政水当局以及水管理人员正在开发减少引入到供水中的氯酸根的方法。
6.氯化过程通过将含次氯酸根的溶液引入正在处理的水中来对水进行消毒。通常,含次氯酸根的溶液包含化学物质,诸如次氯酸(hocl)、次氯酸根(clo

)离子、分子氯(cl2)及其混合物。已知这些溶液具有广谱抗菌和抗微生物特性。
7.通常使用三种氯化方法来制备含次氯酸根的溶液。首先,可将大量次氯酸钠(例如漂白剂)直接添加(例如稀释)到水中。这可通过将少量浓次氯酸钠溶液定量添加到待处理的水中来完成。
8.其次,可将氯气直接扩散到待处理的水中,者通常导致次氯酸和次氯酸根离子的产生。第三,含次氯酸根的溶液可以通过电解系统电解产生,诸如连续电解系统,诸如现场产生(osg)系统或现场次氯酸钠产生(oshg)系统。
9.含次氯酸根的溶液的电解产生通常涉及含氯离子(cl

)的溶液(例如,nacl盐水)的电解。在电解期间,cl

氧化成cl2(方程(1))并继续与水反应产生次氯酸(hocl)(方程(2)),次氯酸可进一步转化成正被处理的水中的次氯酸根离子(取决于正被处理的水的ph):
10.2cl


cl2 2e

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方程(1)
11.cl2 h2o

hocl hcl
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方程(2)
12.然而,当使用大量次氯酸钠或通过电解产生的次氯酸钠来对水进行消毒时,还可能通过许多化学和电化学机理产生不期望的氯酸根离子。
13.当使用大量次氯酸盐时,形成氯酸盐的主要机理是通过次氯酸盐的歧化。在该方法中,次氯酸根离子(clo

)根据方程(3)转化成氯酸根离子(clo3‑
)和氯离子:
14.3clo


clo3‑
2cl

ꢀꢀ
方程(3)
15.在较低的ph值处,当溶液中存在次氯酸根离子(clo

)和次氯酸(hocl)两者时,在次氯酸约次氯酸根离子之间可以发生反应,根据方程(4)产生氯酸根离子:
16.2hocl clo


clo3‑
2cl

2h

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方程(4)
17.当电解系统用于电解包含氯离子的溶液时,多种电化学途径导致氯酸根离子的不期望的产生。方程(5)和(6)表示次氯酸根或次氯酸在水的存在下如何氧化产生氯酸根离子,而方程(7)表示反应途径,其中氯离子可以在水的存在下直接氧化成氯酸根离子。
18.6clo

3h2o

3/2o2 2clo3‑
4cl

6h

6e

ꢀꢀ
方程(5)
19.6hocl 3h2o

3/2o2 2clo3‑
4cl

12h

6e

ꢀꢀ
方程(6)
20.cl

3h2o

clo3‑
6h

6e

ꢀꢀ
方程(7)
21.连续电解系统提供了许多优于添加大量次氯酸盐和扩散氯气以用于水的氯化的益处。连续电解系统允许从廉价、容易获得的含氯离子原料(例如nacl)中“按需”生产含次氯酸根的溶液。因此,连续电解系统不需要运输、储存和处理浓次氯酸钠、氧化固体诸如次氯酸钙(ca(ocl)2)或有毒气体诸如氯气(cl2)的有害和腐蚀性溶液,提供显著的环境、健康和安全益处。
22.现场产生系统是一种连续电解系统,允许“按需”形成含次氯酸根的溶液。现场产生系统通过电解含氯离子的溶液产生含次氯酸根的溶液,并且被配置为将含次氯酸根的溶液定量添加到第二水源中以对第二水源进行消毒。例如,现场产生系统可用于将含次氯酸根的溶液定量添加到水流中(例如“在线”定量添加),或定量添加到(储存)贮水池中。
23.然而,最近的研究(stanford等人,chlorate,perchlorate,and bromate in on

site generated hypochlorite systems,journal american water works association,2013,105,第e93

e102页)已经表明,在电解现场产生系统中使用的操作条件与产生的氯酸根的量之间没有明显的相关性。因此,尽管经过本领域技术人员的努力,但是长期以来一直需要开发新的电解方法,以产生其中氯酸根水平可以控制的含次氯酸根的溶液。


技术实现要素:

24.为了满足所述的长期需要,本公开提供了一种降低经次氯酸根处理的水中氯酸根浓度的方法,该次氯酸根是使用连续电解系统产生的。
25.在一个非限制性方面中,本公开提供了一种用于制备氯酸根与游离有效氯比率小于0.1的含次氯酸根的溶液的方法,包括以下步骤:(a)提供氯离子浓度为至少40mmol/l(例如,40mmol/l至5000mmol/l)的含氯离子的进料;以及(b)使含氯离子的进料通过在小于或等于10伏并且优选地小于8伏的电解板间电压下操作的连续电解池,以形成含次氯酸根的溶液。
26.电解板间电压可例如小于或等于8伏,更优选地电解板间电压小于或等于7伏,最优选地电解板间电压小于或等于6伏。在一些实施方案中,板间电压为约3.5伏至约4伏。
27.在另一方面,本公开提供了用于制备氯酸根与游离有效氯(fac)比率为约0.005至约0.1的含次氯酸根的产物溶液的方法,包括:使含氯离子的盐水流与水性进料流接触,以产生混合物,该流具有一定流速,该含氯离子的盐水具有一定氯离子浓度,并且该混合物和/或该含氯离子的盐水的氯离子浓度任选地在约200mmol/l至约2500mmol/l的范围内;使混合物通过连续电解池,以产生含次氯酸根的产物溶液;以及调节该含氯离子的盐水的流
速和该含氯离子的盐水的氯离子浓度中的至少一者,以产生氯酸根与fac比率为约0.005至约0.1的含次氯酸根的产物溶液。
28.还提供了方法,包括:使含氯离子的盐水流与水性进料流接触,以形成混合物,该含氯离子的盐水在其中具有一定氯离子浓度;使该混合物通过连续电解池,以产生含次氯酸根的产物溶液,该连续电解池任选地(i)在其中基本恒定的板间电压下操作,或(ii)在其中基本恒定的电流下操作;识别该含氯离子的盐水的流速的特性,从而产生氯酸根与fac比率为约0.005至约0.1的含次氯酸根的产物溶液。
29.还公开了系统,包括:电解池,该电解池被配置为与含氯离子的盐水和水性进料流体连通,该电解池被配置为输出(例如,通过电解包含含氯离子的盐水和水性进料的混合物)氯酸根与fac比率为约0.005至约0.1的含次氯酸根的产物溶液,该系统被配置为调节该含氯离子的盐水的流速和该含氯离子的盐水的氯离子浓度中的至少一者,以产生氯酸根与fac比率为约0.005至约0.1的含次氯酸根的产物溶液,该系统任选地被配置为(i)调节该含氯离子的盐水的流速和该含氯离子的盐水的氯离子浓度中的至少一者(其又可以影响被电解的混合物中的氯离子浓度),以保持连续电解池内的基本恒定的板间电压,(ii)调节该含氯离子的盐水的流速和该含氯离子的盐水的氯离子浓度中的至少一者,以保持连续电解池内供应的基本恒定的电流,或(i)和(ii)。
30.本发明人惊奇地发现,当根据本公开控制电解池的电压和含氯离子的盐水的氯离子浓度时,可获得具有惊人的低的氯酸根与游离有效氯比率的含次氯酸根的溶液。
附图说明
31.在不一定按比例绘制的附图中,相似标号可以在不同视图中描述类似部件。具有不同的字母后缀的相似标号可表示类似部件的不同实例。附图通过实例而非限制的方式大体上说明本文档中所论述的各个方面。图中:
32.图1提供了适用于执行本公开的方法的装置的一个示例性实施方案;
33.图2提供了适用于执行本公开的方法的装置的另一个示例性实施方案;并且
34.图3提供了适用于执行本公开的方法的装置的再一个示例性实施方案。
具体实施方式
35.通过参考结合形成此公开的一部分的附图和实例的以下具体实施方式,可以更容易地理解本公开。应当理解本公开不限于在此描述及/或示出的特定装置、方法、应用、条件或参数,并且在此所用的术语仅出于借助于实例描述具体实施方案的目的并且并不打算限制所要求的技术。
36.此外,如在包含所附权利要求的说明书中所使用的,单数形式“一”,“一个”和“所述”包含复数,并且除非上下文另有明确规定,否则对特定数值的引用至少包含那个特定值。如本文所用,术语“多个”意指超过一个。当表示值的范围时,另一个实施方案包含从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地,当通过使用先行词“约”将值表达为近似值时,应当理解,特定值形成另一个实施方案。所有范围都是包含性的和可组合的,并且应当理解,可以任何次序执行步骤。
37.应当理解,为清楚起见,本文在单独实施方案的上下文中所述的本发明某些特征
也可以单个实施方案的组合提供。相反地,为简洁起见而在单个实施方案的上下文中描述的本发明的各种特征也可分开地或以任何子组合形式提供。出于任何和所有目的,本文引用的所有文档均通过引用以其整体并入本文。
38.另外,对范围中所述值的引用包含该范围内的每一个值。另外,术语“包括”应当理解为具有其标准的、开放式的含义,但也应当理解为涵盖“由...组成”。例如,包括部分a和部分b的装置可以包含部分a和部分b之外的部分,但也可以仅由部分a和部分b形成。
39.现在将列出本发明的优选和/或任选的特征。除非上下文另有要求,否则本发明的任何方面都可以与本发明的任何其他方面组合。除非上下文另有要求,否则任何方面的任何优选和/或任选的特征可以单独地或组合地与本发明的任何方面组合。
40.在一些方面,本公开涉及制备含次氯酸根的溶液的方法,例如,氯酸根与游离有效氯比率小于0.1的这种溶液。
41.术语“游离有效氯”应理解为意指总组合浓度:次氯酸根离子(clo

)、次氯酸(hocl)和分子氯(cl2)。
42.游离有效氯可通过本领域技术人员已知的方法测定,例如通过使用n,n

二乙基对苯二胺的分光光度法测定。
43.为了避免疑问,术语诸如“氯酸根浓度”、“次氯酸根浓度”和“氯离子浓度”包括游离离子、盐和共轭酸的浓度。例如,术语“次氯酸根浓度”应理解为包括次氯酸盐(例如naocl、kocl等)、次氯酸(hocl)和次氯酸根离子(clo

)的浓度,并且术语“氯酸根浓度”应理解为包括氯酸盐(例如naclo3、kclo3、ca(clo3)2等)、氯酸(hclo3)和氯酸根离子(clo3‑
)。
44.如本文所用,氯酸根与游离有效氯(fac)比率是指以mg/l为单位的氯酸根浓度除以以mg/l为单位的游离有效氯浓度。
45.氯酸根浓度可以通过本领域技术人员已知的方法测定,例如通过离子色谱分析。
46.本公开尤其提供了一种用于电解含氯离子的进料以制备氯酸根与游离有效氯(fac)比率小于0.1的含次氯酸根的溶液的方法。
47.优选地,氯酸根与游离有效氯比率可小于0.075、小于0.05、小于0.025、小于0.02、小于0.015或小于0.01。
48.本公开包括提供氯离子浓度为至少40mmol/l的含氯离子的进料的步骤。
49.含氯离子的进料可具有至少100mmol/l、至少200mmol/l、至少250mmol/l、至少500mmol/l、至少1000mmol/l、至少1500mmol/l或至少2000mmol/l的氯离子浓度。含氯离子的进料可具有小于5000mmol/l、小于4000mmol/l、小于3000mmol/l或小于2500mmol/l的氯离子浓度。
50.通常,含氯离子的进料可具有100mmol/l至2000mmol/l、200mmol/l至2000mmol/l、500mmol/l至2000mmol/l、1000mmol/l至2000mmol/l或1500mmol/l至2000mmol/l的氯离子浓度。
51.含氯离子的进料可以通过将含氯离子的化合物溶解在水中来制备;含氯离子的进料也可以通过将源盐水与水性进料混合来制备。用于制备含氯离子的进料的含氯离子的化合物没有特别限制。优选地,用于制备含氯离子的进料的含氯离子的化合物为氯化钠(nacl)。本领域技术人员将意识到适合于制备含氯离子的溶液的替代的含氯离子的化合物。
52.根据本公开的方法还包括使含氯离子的进料通过连续电解池的步骤,其中施加小于或等于12伏的电解板间电压。
53.连续电解池包括由流体路径分开的两个或更多个电极。两个或更多个电极可以独立地为阳极和阴极。电解池还可包括一个或多个中间电极。电解池中使用的中间电极的数量没有特别限制,例如,电解池可包括两个或更多个中间电极,三个或更多个中间电极,四个或更多个中间电极,或多个中间电极。中间电极可为双极电极。
54.电解池可包括阳极和阴极。电解池可包括阳极、阴极和一个或多个中间电极。
55.连续电解池包括形成流体路径的一部分的入口和出口。入口和出口彼此流体连通,并允许溶液(例如含氯离子的进料)连续通过电解池。
56.当溶液通过电解池的流体路径时,它在两个电极(例如阳极和阴极)之间穿过,其中施加电解板间电压。
57.如本文所用,术语“板间电压”是指电解池内任何两个电极之间的电压。例如,在含有阳极和阴极的电解池中,板间电压将是阳极与阴极之间的电压。例如,在含有阳极、阴极和中间电极的电解池中,板间电压将是阳极与中间电极之间的电压,以及中间电极与阴极之间的电压。本领域技术人员将知道如何配置电解池以实现本公开所需的板间电压。
58.电解板间电压可小于或等于12伏、小于或等于8伏、小于或等于7伏、小于或等于6伏、小于或等于5.5伏、或小于或等于5伏。
59.电解板间电压可大于或等于2伏、大于或等于3伏、或大于或等于4伏。
60.电解板间电压可在约2伏至约8伏、约3伏至约7伏、约4伏至约7伏、约4.5伏至约6伏、约5伏至约6伏的范围内。
61.电解池形成电解系统例如连续系统的一部分。应当理解,连续系统不是间歇系统。连续系统应理解为被配置成使得含氯离子的溶液进料仅通过电解池一次的系统。
62.相反,间歇系统应理解为包括在单个容器或器皿中对含大量氯的溶液(例如,作为进料)进行电解的系统。在间歇系统中,含氯离子的溶液进料可进行多次电解。例如,间歇系统包括在单个容器中电解,其中含氯离子的溶液进料在电解过程中不会从单个容器中除去,并且可进行多次电解。间歇系还包括封闭系统,该封闭系统被配置成使得在电解含氯离子的溶液进料后,通过电解池再循环所得含次氯酸根的溶液(即含次氯酸根的溶液可进行第二次或随后的电解)。
63.在电解含氯离子的溶液进料后,制备含次氯酸根的溶液。次氯酸根浓度可大于500mg/l、大于1000mg/l、大于2000mg/l、大于3000mg/l,大于5000mg/l或大于7000mg/l。通常,含氯离子的进料在电解池中电解,例如介于30秒和600秒之间的平均电解停留时间。在一个实施方案下,平均电解停留时间可大于30秒、大于35秒、大于40秒或大于45秒。
64.在另一个实施方案下,平均电解停留时间可小于120秒、小于110秒或小于100秒。在又一个实施方案下,电解池中的停留时间可介于260秒和600秒之间、介于250秒和590秒之间、介于240秒和580秒之间。
65.在本公开的某些实施方案中,电解池在现场产生系统中使用。本公开的用于制备含次氯酸根的溶液的方法特别适用于和有益于在现场产生系统中使用。
66.在本公开的某些实施方案中,电解池包括控制系统和在电解池的入口和出口上的一个或多个传感器。
67.传感器可用于检测但不限于以下中的一个或多个:(i)供应到电解池的含氯离子的进料中的氯离子浓度;(ii)离开电解池的溶液的次氯酸根浓度;(iii)离开电池的次氯酸根溶液的氯酸根浓度;(iv)含氯离子的进料或含次氯酸根溶液的温度;(v)进入电池的含氯离子的进料的流速。传感器还可用于检测与进料接触的流中氯离子的浓度,例如,添加到含水流中的盐水中氯离子的浓度,以便构成供应到电解池的含氯离子的进料。
68.传感器与控制系统通信。控制系统可用于影响本公开方法中使用的任何条件(例如,施加的板间电压、流速、含氯离子的溶液中的氯离子浓度等)的变化。如果例如离开电解池的溶液的氯酸根浓度高于所需的氯酸根浓度,则控制进行电解的条件是理想的。
69.图1示出了电解系统的一个实施方案。在该实施方案中,含氯离子的溶液诸如氯化钠溶液在容器1中制备,并沿入口2传递到连续电解池3。在所得含次氯酸根的溶液沿着出口4离开电池之前,将电解板间电压施加到电解池中的溶液。然后在容器5中收集含次氯酸根的溶液。传感器(6a和6b)放置在入口(2)和出口(4)上,所述传感器将数据反馈到控制系统(7)。控制系统(7)然后可以改变根据本公开的条件以制备具有所需氯酸根与游离有效氯(fac)比率的含次氯酸根的溶液。
70.图2示出了现场产生系统的一个实施方案。含氯离子的溶液(例如,进料)在容器1中制备,并沿入口2传递到电解池3。在所得含次氯酸根的溶液沿着出口4离开电池之前,将电解板间电压施加到电解池中的溶液。然后通过定量添加装置(5)将含次氯酸根的溶液定量添加到管(6)中的二次水的连续流中。
71.图3示出了现场产生系统的另一个实施方案。在这里,水通过管线1进入系统。含氯离子的饱和盐水在容器2中制备,并沿管线3转移以与管线1的内容物合并,从而产生混合物,然后将该混合物进料到电解系统4中。容器2可以是罐或其他器皿,并且可以被配置成在系统操作之前、期间或甚至之后接收额外的盐和/或溶剂(例如水)。
72.在该图中未示出的是电解系统4的特定部件,本领域技术人员应当理解,包括所述系统,包括电解池、电力供应、各种泵和控制系统。此外,应当理解,并非所有这些部件都需要包含在单个结构中,以便实践本公开。
73.一旦完成稀释盐水的电解,电解溶液将沿管线5离开电解系统4到达容器6,在那里溶液被暂时储存。(应该理解的是,容器6是任选的。)在需要时,通过施加此处未具体示出的机构将电解溶液经由管线7从容器6输送到施加点。
74.作为参考图3的一个非限制性示例,可通过使水性进料1与含氯离子的盐水(或“源盐水”)3的流接触来形成混合物,该含氯离子的盐水由元件2供应。(元件2可以是例如容器、罐或盐水发生器)。含氯离子的盐水可以是例如饱和nacl溶液,但它也可以是非饱和nacl溶液,例如,在饱和度为约10%内的溶液。源盐水中的氯离子水平可以以手动方式维持,但也可以以自动的方式保持。
75.然后使混合物通过电解系统4,在其中对混合物进行电解,产生含次氯酸根的产物溶液5。溶液5又可以存储在容器6中,并且可以经由管线7从储存容器6排出。
76.实施例
77.以下实施例仅是说明性的,并不用于限制本公开或所附权利要求的范围。
78.现在将参考以下实施例描述所公开的技术,以下实施例被提供以帮助理解本公开,并且不旨在限制其范围。
79.实施例1
80.使用连续(未分开的)电解池,以施加的介于3伏和6伏的电解板间电压电解nacl浓度为15g/l(相当于氯离子浓度为257mmol/l)的含氯离子的溶液(由氯化钠制备)。电解池包括主阳极、主阴极和单个中间电极。每个电极的电解活性尺寸为1
”×
3”。在这些溶液被电解之后,使用标准实验室方法测量样品的ph和游离有效氯含量。然后通过添加过量的丙二酸淬灭一部分电解溶液,然后将这些淬火溶液用于溶液中的氯酸根的测量。表1中的结果表明,增加用于电解含氯离子的溶液的电压导致氯酸根与游离有效氯比率从0.002增加到0.028。
81.表1:示例性结果。
[0082][0083]
不受任何特定理论的束缚,据信在相对较高的电流密度处,电流效率降低。这种降低的效率依次导致氯酸根和其他低效率产物的产生相对增加。
[0084]
实施例2
[0085]
使用连续电解池,以6伏的电解板间电压电解nacl浓度介于2.5g/l和50g/l之间(相当于氯离子浓度为43mmol/l至1711mmol/l)的氯化钠溶液。在该实施例中,电解池由主阳极、主阴极和单个中间电极组成。每个电极的电解活性尺寸为1
”×
3”。在这些溶液被电解之后,通过分光光度测定法,使用n,n

二乙基对苯二胺测量样品的游离有效氯(fac)含量,并测量ph。然后通过添加过量的丙二酸淬灭一部分电解溶液,然后通过离子色谱法将这些淬火溶液用于溶液中的氯酸根的测量。从表2中呈现的结果可以看出,增加含氯离子的溶液的氯离子含量导致电解溶液中的氯酸根与游离有效氯比率从0.066降低到0.005。
[0086]
表2:示例性结果
[0087][0088]
该数据表明,随着氯离子浓度增加,氯酸根与游离有效氯比率降低。令人惊讶的是,以6伏或更小的电解板间电压与大于40mmol/l的氯离子浓度组合操作,使得产生具有非常低的氯酸根与游离有效氯比率的含次氯酸根的溶液。
[0089]
实施例3
[0090]
使用连续电解系统(除了主阳极和阴极之外还包括两个中间板),以介于3.0v和4.6v之间的电解板间电压和施加的介于5.1a和12.7a之间的电流电解nacl浓度介于5g/l和
75g/l之间的氯化钠溶液。在这些溶液被电解之后,通过分光光度测定法,使用n,n

二乙基对苯二胺测量样品的游离有效氯(fac)含量,并测量ph。然后通过添加过量的丙二酸淬灭一部分电解溶液,然后通过离子色谱法将这些淬火溶液用于溶液中的氯酸根的测量。从表3中呈现的结果可以看出,增加含氯离子的溶液的氯离子含量导致电解溶液中的氯酸根与游离有效氯比率从0.022降低到0.069。
[0091]
表3:示例性结果。
[0092][0093]
实施例4
[0094]
使用连续电解系统,以介于3.4v和4.3v之间的电解板间电压和施加的65a的电流电解nacl浓度介于15.8g/l和31.7g/l之间的氯化钠溶液。在这些溶液被电解之后,通过碘滴定法测量样品的游离有效氯(fac)含量。然后通过添加过量的氢氧化钠使一部分电解溶液稳定,并用蒸馏水稀释,保持ph 11

11.5之间的ph。然后将这些稳定化的溶液用于通过离子色谱法测量溶液中的氯酸根离子。从表4中呈现的结果可以看出,增加含氯离子的溶液的氯离子含量导致电解溶液中的氯酸根与游离有效氯比率从0.005降低到0.039。
[0095]
表4:示例性结果。
[0096][0097]
实施例5
[0098]
使用类似于图1所示的连续电解系统,通过使nacl浓度介于5.8g/l和12.9g/l之间的氯化钠溶液以1.64ml/min(表5)或8ml/min(表6)的流速通过电解池来电解该溶液。在nacl溶液被电解之后,通过测量氧化剂fac含量和氧化剂氯酸根含量来表征所得氧化剂溶液。与其他实施例一样,含有较高初始nacl含量的盐水在电解时产生具有较低氯酸根含量的氧化剂溶液。
[0099]
在下面的非限制性表5和表6中,使用法拉第定律计算氯(克/小时)=(a)(b)(c)(d)(e),其中a=35.45克/gm

eq;b=1克eq/26.8安培

小时;c=隔室的数量(在这种情况下,1个隔室);d=操作安培;并且e=效率。电池面积为19.35cm2,并且流速为1.64ml/min。
[0100]
表5:示例性结果。
[0101][0102]
表6:示例性结果。
[0103][0104]
实施例6
[0105]
使用类似于图3中所述的连续流电解池,以两种不同的总系统流速电解具有类似盐水总溶解固体(tds)含量的氯化钠盐水。在nacl溶液被电解之后,通过测量氧化剂fac含量和氧化剂氯酸根含量来表征所得氧化剂溶液。
[0106]
表7:示例性结果。
[0107][0108]
实施方案
[0109]
以下实施方案仅是示例性的,并不用于限制本公开或所附权利要求的范围。
[0110]
实施方案1.一种用于制备氯酸根与游离有效氯(fac)比率为约0.005至约0.1的含次氯酸根的产物溶液的方法,包括:使含氯离子的盐水流与水性进料流接触,以产生混合物,该流具有一定流速,该含氯离子的盐水具有一定氯离子浓度并且该混合物具有一定氯离子浓度,并且该含氯离子的盐水的氯离子浓度和/或该混合物的氯离子浓度任选地在约200mmol/l至约2500mmol/l的范围内;使混合物通过连续电解池,以产生含次氯酸根的产物溶液;以及调节该含氯离子的盐水的流速和该含氯离子的盐水的氯离子浓度中的至少一者,以产生氯酸根与fac比率为约0.005至约0.1的含次氯酸根的产物溶液。
[0111]
例如,可以调节含氯离子的溶液和/或混合物的氯离子浓度,以将含次氯酸根的产物溶液中的氯酸根与fac比率保持在约0.005至约0.1、或约0.005至约0.08、或约0.005至约0.07、或约0.005至约0.05、或约0.005至约0.03、或约0.005至约0.003、或约0.005至约0.002、或约0.005至约0.001。可以调节含氯离子的溶液和/或混合物的氯离子浓度,以将含次氯酸根的产物溶液中的氯酸根与fac比率保持在约0.005至约0.1、或约0.005至约0.08、或约0.005至约0.07、或约0.005至约0.05、或约0.005至约0.03、或约0.005至约0.003、或约0.005至约0.002、或约0.005至约0.001。
[0112]
可以调节含氯离子的溶液和/或混合物的氯离子浓度,以将含次氯酸根的产物溶液中的氯酸根与fac比率保持在约0.007至约0.05、或约0.007至约0.03、或从约0.007至约0.02、或甚至约0.007至约0.01。
[0113]
例如,混合物中的氯离子浓度可以通过例如在盐水中产生增加或降低的氯离子浓
度来调节。这可以通过例如添加更多氯离子源(例如,nacl,纯形式或浓缩形式)来实现。另选地,可以增加含离子的盐水和/或混合物中溶剂与氯离子的相对量(例如,通过添加水或其他溶剂),以降低混合物中的氯离子浓度。含氯离子的溶液可包含例如nacl和水。除水之外的其他溶剂也可以使用。
[0114]
除了调节含氯离子的盐水和/或混合物的氯离子浓度之外或者作为替代,还可以调节含氯离子的盐水流(或甚至混合物)的流速。这可以通过本领域普通技术人员已知的阀门、泵和其他元件来实现。因此,可以调节含氯离子的盐水流的流速和含氯离子的盐水的氯离子浓度中的任一者或两者。
[0115]
含氯离子的盐水(可称为“源盐水”)和/或混合物的氯离子浓度可以为例如约200mmol/l至约2500mmol/l、或约250至约2300mmol/l、或约300mmol/l至约2100mmol/l、或约400mmol/l至约1900mmol/l、或约500mmol/l至约1700mmol/l、或约600mmol/l至约1500mmol/l、或约700mmol/l至约1300mmol/l、或约800mmol/l至约1200mmol/l、或甚至约900mmol/l至约1100mmol/l。氯离子浓度为约200mmol/l至约2500mmol/l,或约250mmol/l至约2300mmol/l、或约300mmol/l至约2100mmol/l、或约400mmol/l至约1900mmol/l、或约500mmol/l至约1700mmol/l、或约600mmol/l至约1500mmol/l、或约700mmol/l至约1300mmol/l、或约800mmol/l至约1200mmol/l、或甚至约900mmol/l至约1100mmol/l的混合物都被认为是合适的。然而,应该理解,上述浓度和范围仅是示例性的,而不是限制性的或需要的。
[0116]
含氯离子的盐水可以用氯化物饱和(例如,含氯离子的盐水可以是饱和nacl溶液)。含氯离子的盐水还可以具有小于饱和浓度(例如,饱和浓度的约80%至约99%)的氯离子浓度。
[0117]
含氯离子的盐水可具有保持在饱和浓度的10%内、5%内或甚至约1%内的氯离子浓度。含氯离子的盐水可以通过例如盐水发生器供应。示例性盐水发生器是饱和(或接近饱和)的氯化物溶液源,例如nacl。盐水发生器可以手动操作,但也可以以自动的方式操作。
[0118]
例如,可以使水性进料(例如,工艺用水)与含氯离子的溶液(或“源盐水”)流接触。源盐水可以是饱和盐溶液(例如,饱和nacl溶液),但这不是要求,因为源盐水可以具有溶解在其中的小于饱和浓度的盐。源盐水可以由盐水发生器提供,该盐水发生器被配置为保持(通过手动装置或自动方式)源盐水中的氯离子水平,但这不是要求。
[0119]
然后可以将混合物输送到连续电解池中,在其中进行电解,以产生氯酸根与fac比率为约0.005至约0.1的含次氯酸根的产物溶液。然后可以将产物输送到下游(例如,工艺单元),但也可以保持(例如,在储罐中)直至需要。
[0120]
实施方案2.根据实施方案1的方法,还包括调节含氯离子的盐水的流速和含氯离子的盐水的氯离子浓度中的至少一者,以(i)保持连续电解池内的基本恒定的电解板间电压,或(ii)保持连续电解池内供应的基本恒定的电流。例如,可以调节含氯离子的盐水(和/或混合物)的流速和含氯离子的盐水(和/或混合物)的氯离子浓度中的一者或两者,以保持连续电解池内的基本恒定的电解板间电压。又如,可以调节含氯离子的盐水的流速和含氯离子的盐水的氯离子浓度中的一者或两者,以保持连续电解池内供应的基本恒定的电流。可以调节混合物的流速和混合物的氯离子浓度中的一者或两者,以保持连续电解池内供应的基本恒定的电流。
[0121]
连续电解池可以在其中的基本恒定的板间电压下操作。连续电解池可以在以供应到其的基本恒定的电流下操作。
[0122]
实施方案3.根据实施方案1

2中任一项的方法,还包括调节连续电解池内供应的电流,以保持连续电解池内的基本恒定的电解板间电压。
[0123]
实施方案4.根据实施方案1

2中任一项的方法,还包括调节连续电解池内的板间电压,以保持连续电解池内供应的基本恒定的电流。
[0124]
实施方案5.根据实施方案1

4中任一项的方法,其中含次氯酸根的溶液的氯酸根与fac比率小于0.075。示例性的这种比率例如小于0.075、小于0.070、小于0.065、小于0.060、小于0.055、小于0.050、小于0.045、小于0.040、小于0.035、小于0.030、小于0.025、小于0.020、小于0.015、小于0.010、小于0.009、小于0.008、小于0.007、或甚至小于0.006。
[0125]
实施方案6.根据实施方案5的方法,其中含次氯酸根的溶液的氯酸根与fac比率小于0.025。示例性的这种比率例如为0.005至0.024、0.005至0.022、0.006至0.020、0.007至0.018、0.008至0.016、或甚至0.009至0.014。
[0126]
实施方案7.根据实施方案6的方法,其中含次氯酸根的溶液的氯酸根与fac比率小于0.010。
[0127]
实施方案8.根据实施方案1

7中任一项的方法,其中含氯离子的盐水、混合物或两者的氯离子浓度为约250mmol/l至约2500mmol/l。
[0128]
实施方案9.根据实施方案8的方法,其中含氯离子的盐水、混合物或两者的氯离子浓度为至少500mmol/l,例如,至少600mmol/l,至少700mmol/l,至少800mmol/l,至少900mmol/l,至少1000mmol/l,至少1100mmol/l,至少1200mmol/l,至少1300mmol/l,至少1400mmol/l,至少1500mmol/l,至少1600mmol/l,至少1700mmol/l,至少1800mmol/l,至少1900mmol/l,至少2000mmol/l,至少2100mmol/l,至少2200mmol/l,至少2300mmol/l,或甚至至少2400mmol/l。
[0129]
实施方案10.根据实施方案9的方法,其中含氯离子的盐水、混合物或两者的氯离子浓度为至少1000mmol/l。
[0130]
实施方案11.根据实施方案10的方法,其中含氯离子的盐水、混合物或两者的氯离子浓度为至少1500mmol/l。
[0131]
实施方案12.根据实施方案11的方法,其中含氯离子的盐水、混合物或两者的氯离子浓度为至少2000mmol/l。
[0132]
实施方案13.根据实施方案1

12中任一项的方法,其中含氯离子的盐水包含氯化钠。可以使用其他含氯离子的盐,例如氯化钾、氯化钾、氯化钙和其他金属氯化物。氯化钠被认为是特别合适的,但氯化钠仅是示例性的而不是限制性的。
[0133]
实施方案14.根据实施方案1

13中任一项的方法,其中连续电解池的板间电压小于或等于约8伏、小于或等于约7伏、小于或等于约6伏、小于或等于约5.5伏、或小于或等于约5伏。
[0134]
实施方案15.根据实施方案1

14中任一项的方法,其中含次氯酸根的产物溶液中存在的次氯酸根的浓度为约500mg/l至约10,000mg/l。含次氯酸根的产物溶液中存在的次氯酸根的浓度可以是例如约500mg/l至约10,000mg/l、或约600mg/l至约9000mg/l、或约800mg/l至约8500mg/l、或约900mg/l至约8000mg/l、或约950mg/l至约7500mg/l、或约
1000mg/l至约7000mg/l、或约1000mg/l至约6500mg/l、或约1500mg/l至约6000mg/l、或约1800mg/l至约5800mg/l、或约2000mg/l至约5400mg/l、或约2200mg/l至约5000mg/l、或约2500mg/l至约4500mg/l、或约2800mg/l至约4200mg/l、或约3000mg/l至约3900mg/l、或约3200mg/l至约3500mg/l。上述范围仅是示例性的,而不是限制本公开。
[0135]
实施方案16.根据实施方案1

15中任一项的方法,其中含氯离子的盐水和混合物中的至少一者的ph在约6至约10的范围内。含氯离子的盐水(或混合物)的ph可为约6至约10、或约6.2至约9.8、或约6.4至约9.6、或约6.6至约9.4、或约6.8至约9.2、或约7至约9、或约7.2至约8.8、或约7.4至约8.6、或约7.6至约8.4、或约7.8至约8.2或甚至约8。约6至约8的ph被认为是特别合适的。
[0136]
实施方案17.根据实施方案1

16中任一项的方法,其中混合物在电解池中的平均停留时间为约30秒至约600秒。停留时间可为例如约10秒至约600秒、或约15秒至约550秒、或约20秒至约500秒、或约25秒至约450秒、或约30秒至约400秒、或约40秒至约350秒、或约45秒至约300秒、或约50秒至约270秒、或约60秒至约240秒、或约80秒至约220秒、或约100秒至约200秒、或约120秒至约180秒、或约140秒至约160秒。
[0137]
实施方案18.根据实施方案1

17中任一项的方法,其中电解池包括中间电极。电解池可包括一个、两个、三个、四个或更多个中间电极。
[0138]
实施方案19.根据实施方案1

18中任一项的方法,其中电解池在现场产生系统例如现场次氯酸根产生系统中使用。电解池也可在便携式系统例如便携式次氯酸根产生系统中使用。
[0139]
实施方案20.根据实施方案1

19中任一项的方法,其中电解池包括控制系统,并且包括在电解池的入口或出口上的一个或多个传感器。传感器可被配置为监测含氯离子的盐水的流速的特性,例如该溶液的流速、该溶液的氯离子浓度或两者。传感器可被配置为监测混合物的流速的特性,例如该混合物的流速、该混合物的氯离子浓度或两者。
[0140]
传感器还可被配置为监测含次氯酸根的产物溶液的特征。这些特征可包括例如该溶液的次氯酸根浓度、该溶液的fac浓度、该溶液的流速等。
[0141]
实施方案21.根据实施方案20的方法,其中控制系统被配置为例如响应于由一个或多个传感器收集的信号,调节含氯离子的盐水的流速、连续电解池内的板间电压、连续电解池内供应的电流和含氯离子的盐水的氯离子浓度中的至少一者。
[0142]
控制系统还可被配置为响应于手动或自动输入,调节含氯离子的盐水的流速、连续电解池内的板间电压、连续电解池内供应的电流或含氯离子的盐水的氯离子浓度中的至少一者。这种输入可以(但不需要)基于由一个或多个传感器收集的信号。
[0143]
实施方案22.一种方法,包括:使含氯离子的盐水流与水性进料流接触,以形成混合物,该含氯离子的盐水在其中具有一定氯离子浓度,该混合物在其中具有一定氯离子浓度;使该混合物通过连续电解池,以产生含次氯酸根的产物溶液,该连续电解池任选地(i)在其中基本恒定的板间电压下操作,或(ii)在其中基本恒定的电流下操作;识别该含氯离子的盐水的流速的特性,从而产生氯酸根与fac比率为约0.005至约0.1的含次氯酸根的产物溶液。
[0144]
不受任何特定理论、使用或应用的束缚,前述方法可用于例如在系统被交付给用户或客户之前配置系统。更具体地讲,前述方法可用于选择和设置系统的操作参数,使得系
统被配置为实现产物中所需的特性,例如,所需的氯酸根与fac比率。
[0145]
例如,可以使含氯离子的盐水(也称为“源盐水”)流与水性进料流接触,以产生混合物。然后将混合物输送到连续电解池中,在其中进行电解,以产生氯酸根与fac比率为约0.005至约0.1的含次氯酸根的产物溶液。可以调节源盐水的流速,以获得具有所需fac比的含次氯酸根的产物溶液。
[0146]
实施方案23.根据实施方案22的方法,其中含氯离子的盐水的流速的特性是(i)含氯离子的盐水中的氯离子浓度和(ii)含氯离子的盐水的流速中的至少一者。因此,可以识别氯离子浓度(或甚至一系列氯离子浓度),其产生氯酸根与fac比率为约0.005至约0.1的含氯酸根的产物溶液。
[0147]
例如,可以调节含氯离子的盐水(和/或混合物)的氯离子浓度,以将含次氯酸根的产物溶液中的氯酸根与fac比率保持在约0.005至约0.1、或约0.005至约0.08、或约0.005至约0.07、或约0.005至约0.05、或约0.005至约0.03、或约0.005至约0.003、或约0.005至约0.002、或约0.005至约0.001。可以调节含氯离子的盐水(和/或混合物)的氯离子浓度,以将含次氯酸根的产物溶液中的氯酸根与fac比率保持在约0.005至约0.1、或约0.005至约0.08、或约0.005至约0.07、或约0.005至约0.05、或约0.005至约0.03、或约0.005至约0.003、或约0.005至约0.002、或约0.005至约0.001。
[0148]
可以调节含氯离子的盐水(和/或混合物)的氯离子浓度,以将含次氯酸根的产物溶液中的氯酸根与fac比率保持在约0.007至约0.05、或约0.007至约0.03、或从约0.007至约0.02、或甚至约0.007至约0.01。
[0149]
实施方案24.根据实施方案22

23中任一项的方法,包括识别含氯离子的盐水(和/或混合物)的流速的特性,从而产生氯酸根与fac比率为约0.005至约0.05的含次氯酸根的产物溶液。
[0150]
实施方案25.根据实施方案24的方法,包括识别含氯离子的盐水(和/或混合物)的流速的特性,从而产生氯酸根与fac比率为约0.005至约0.03的含次氯酸根的产物溶液。
[0151]
实施方案26.一种系统,包括:电解池,该电解池被配置为接收包含含氯离子的盐水流和水性进料的混合物,该含氯离子的盐水流具有一定流速和一定氯离子浓度,该电解池被配置为输出氯酸根与fac比率为约0.005至约0.1的含次氯酸根的产物溶液,该系统被配置为调节该含氯离子的盐水的流速和该含氯离子的盐水的氯离子浓度中的至少一者,以产生氯酸根与fac比率为约0.005至约0.1的含次氯酸根的产物溶液,该系统任选地被配置为(i)调节该含氯离子的盐水的流速和该含氯离子的盐水的氯离子浓度中的至少一者,以保持连续电解池内的基本恒定的板间电压,(ii)调节该含氯离子的盐水的流速和该含氯离子的盐水的氯离子浓度中的至少一者,以保持连续电解池内供应的基本恒定的电流,或(i)和(ii)。
[0152]
如本文其他方面所述,含氯离子的盐水可以由例如罐或盐水发生器供应。含氯离子的盐水可以是饱和溶液,例如饱和nacl溶液,但可以使用其他含氯离子的盐(即,除nacl之外)。含氯离子的盐水还可包含小于饱和浓度(例如,饱和度的约10%内)的氯化物。
[0153]
如本文所述,系统可被配置为调节含氯离子的盐水的流速和含氯离子的盐水的氯离子浓度中的一者或两者,以产生氯酸根与fac比率为约0.005至约0.1的含次氯酸根的产物溶液。系统可被配置为仅调节含氯离子的盐水的流速。系统还可被配置成仅调节含氯离
子的盐水的氯离子浓度。
[0154]
例如,可以调节含氯离子的盐水的氯离子浓度,以将含次氯酸根的产物溶液中的氯酸根与fac比率保持在约0.005至约0.1、或约0.005至约0.08、或约0.005至约0.07、或约0.005至约0.05、或约0.005至约0.03、或约0.005至约0.003、或约0.005至约0.002、或约0.005至约0.001。可以调节含氯离子的盐水的氯离子浓度,以将含次氯酸根的产物溶液中的氯酸根与fac比率保持在约0.005至约0.1、或约0.005至约0.08、或约0.005至约0.07、或约0.005至约0.05、或约0.005至约0.03、或约0.005至约0.003、或约0.005至约0.002、或约0.005至约0.001。通过调节含氯离子的盐水的氯离子浓度(和/或流速),该系统可调节混合物的氯离子浓度。
[0155]
可以调节含氯离子的盐水的氯离子浓度,以将含次氯酸根的产物溶液中的氯酸根与fac比率保持在约0.007至约0.05、或约0.007至约0.03、或从约0.007至约0.02、或甚至约0.007至约0.01。
[0156]
实施方案27.根据实施方案26的系统,还包括传感器系,该传感器系包括被配置为监测含次氯酸根的产物溶液的一种或多种特性的传感器。传感器可以是例如被配置为监测产物溶液中的次氯酸根水平的传感器或被配置为监测产物溶液中的氯酸根水平的传感器。
[0157]
实施方案28.根据实施方案27的系统,其中传感器系包括被配置为响应于来自传感器的信号而调整电解池的一个或多个参数的模块。这些参数包括但不限于电流、板间电压和停留时间。
[0158]
实施方案29.根据实施方案26

28中任一项的系统,其中电解池在小于或等于约12伏的板间电压下操作。
[0159]
实施方案30.根据实施方案29的系统,其中电解池在小于或等于约10伏的板间电压下操作。
[0160]
实施方案31.根据实施方案30的系统,其中电解池在约2伏约8伏的板间电压下操作。
[0161]
实施方案32.根据实施方案26

31中任一项的系统,其中含氯离子的进料的氯离子浓度为约40mmol/l至约5000mmol/l。
[0162]
实施方案33.根据实施方案26

32中任一项的系统,其中电解池包括阳极、阴极和任选的一个或多个中间电极。
[0163]
实施方案34.根据实施方案26

33中任一项的系统,其中含次氯酸根的产物溶液的特征在于大于约500mg/l例如约500mg/l至约10,000mg/l的次氯酸根浓度。
[0164]
还应当理解,系统可包括被配置为执行与系统操作相关的一个或多个操作的处理器。这可以基于存储在暂时性或非暂时性介质上的指令来执行。例如,系统可包括处理器,该处理器被配置为调节含氯离子的盐水的流速和含氯离子的盐水的氯离子浓度中的至少一者,以产生氯酸根与fac比率为约0.005至约0.1的含次氯酸根的产物溶液。处理器还可被配置为除了调节含氯离子的盐水的氯离子浓度之外或者作为替代,还可以调节含氯离子的盐水流的流速。处理器可被配置为响应于由系统的部件(例如,传感器)收集的信号执行前述(或其他)步骤。

技术特征:
1.一种制备氯酸根与游离有效氯(fac)比率为约0.005至约0.1的含次氯酸根的产物溶液的方法,所述方法包括:

使含氯离子的盐水流与水性进料流接触,以产生混合物,所述含氯离子的盐水流具有一定流速,所述含氯离子的盐水流具有一定氯离子浓度,所述混合物具有一定氯离子浓度,并且所述含氯离子的盐水和所述混合物中的至少一者的所述氯离子浓度任选地在约200mmol/l至约2500mmol/l的范围内;

使所述混合物通过连续电解池,以产生所述含次氯酸根的产物溶液;以及

调节所述含氯离子的盐水的所述流速和所述含氯离子的盐水的所述氯离子浓度中的至少一者,以产生氯酸根与fac比率为约0.005至约0.1的所述含次氯酸根的产物溶液。2.根据权利要求1所述的方法,还包括调节所述含氯离子的盐水的所述流速和所述含氯离子的盐水的所述氯离子浓度中的至少一者,以(i)保持所述连续电解池内的基本恒定的电解板间电压,或(ii)保持所述连续电解池内供应的基本恒定的电流。3.根据权利要求1

2中任一项所述的方法,还包括调节所述连续电解池内供应的电流,以保持所述连续电解池内的基本恒定的电解板间电压。4.根据权利要求1

2中任一项所述的方法,还包括调节所述连续电解池内的板间电压,以保持所述连续电解池内供应的基本恒定的电流。5.根据权利要求1

2中任一项所述的方法,其中所述含次氯酸根的溶液的氯酸根与fac比率小于0.075。6.根据权利要求5所述的方法,其中所述含次氯酸根的溶液的氯酸根与fac比率小于0.025。7.根据权利要求6所述的方法,其中所述含次氯酸根的溶液的氯酸根与fac比率小于0.010。8.根据权利要求1

2中任一项所述的方法,其中所述含氯离子的盐水和所述混合物中的至少一者的氯离子浓度为约250mmol/l至约2500mmol/l。9.根据权利要求8所述的方法,其中所述含氯离子的盐水和所述混合物中的至少一者的氯离子浓度为至少500mmol/l。10.根据权利要求9所述的方法,其中所述含氯离子的盐水和所述混合物中的至少一者的氯离子浓度为至少1000mmol/l。11.根据权利要求10所述的方法,其中所述含氯离子的盐水和所述混合物中的至少一者的氯离子浓度为至少1500mmol/l。12.根据权利要求11所述的方法,其中所述含氯离子的盐水和所述混合物中的至少一者的氯离子浓度为至少2000mmol/l。13.根据权利要求1

2中任一项所述的方法,其中所述含氯离子的盐水包含氯化钠。14.根据权利要求1

2中任一项所述的方法,其中所述连续电解池的板间电压小于或等于约8伏、小于或等于约7伏、小于或等于约6伏、小于或等于约5.5伏、或小于或等于约5伏。15.根据权利要求1

2中任一项所述的方法,其中所述含次氯酸根的产物溶液中存在的次氯酸根的浓度为约500mg/l至约10,000mg/l。
16.根据权利要求1

2中任一项所述的方法,其中所述含氯离子的盐水和所述混合物中的至少一者的ph在约6至约10的范围内。17.根据权利要求1

2中任一项所述的方法,其中所述混合物在所述电解池中的平均停留时间为约30秒至约600秒。18.根据权利要求1

2中任一项所述的方法,其中所述电解池包括中间电极。19.根据权利要求1

2中任一项所述的方法,其中所述电解池在现场产生系统中使用。20.根据权利要求1

2中任一项所述的方法,其中所述电解池包括控制系统,并且包括在所述电解池的入口或出口上的一个或多个传感器。21.根据权利要求20所述的方法,其中所述控制系统被配置为响应于由所述一个或多个传感器收集的信号,调节所述含氯离子的盐水的所述流速、所述连续电解池内的所述板间电压、所述连续电解池内供应的所述电流或所述含氯离子的盐水的所述氯离子浓度中的至少一者。22.一种方法,包括:使含氯离子的盐水流与水性进料流接触,以形成混合物,所述含氯离子的盐水在其中具有一定氯离子浓度,所述混合物在其中具有一定氯离子浓度;使所述混合物通过连续电解池,以产生含次氯酸根的产物溶液,所述连续电解池任选地(i)在其中基本恒定的板间电压下操作,或(ii)在其中基本恒定的电流下操作;以及识别所述含氯离子的盐水的流速的特性,从而产生氯酸根与fac比率为约0.005至约0.1的所述含次氯酸根的产物溶液。23.根据权利要求22所述的方法,其中所述含氯离子的盐水的所述流速的所述特性是(i)所述含氯离子的盐水中的氯离子浓度和(ii)所述含氯离子的盐水的流速中的至少一者。24.根据权利要求22

23中任一项所述的方法,包括识别所述含氯离子的盐水的所述流速的特性,从而产生氯酸根与fac比率为约0.005至约0.05的所述含次氯酸根的产物溶液。25.根据权利要求24所述的方法,包括识别所述含氯离子的盐水的所述流速的特性,从而产生氯酸根与fac比率为约0.005至约0.03的所述含次氯酸根的产物溶液。26.一种系统,包括:电解池,所述电解池被配置为接收包含含氯离子的盐水流和水性进料的混合物,所述含氯离子的盐水流在其中具有一定氯离子浓度和一定流速,所述电解池被配置为输出氯酸根与fac比率为约0.005至约0.1的含次氯酸根的产物溶液,所述系统被配置为调节所述含氯离子的盐水的所述流速和所述含氯离子的盐水的所述氯离子浓度中的至少一者,以产生氯酸根与fac比率为约0.005至约0.1的所述含次氯酸根的产物溶液,所述系统任选地被配置为(i)调节所述含氯离子的盐水的所述流速和所述含氯离子的盐水的所述氯离子浓度中的至少一者,以保持所述连续电解池内的基本恒定的板间电压,(ii)调节所述含氯离子的盐水的所述流速和所述含氯离子的盐水的所述氯离子浓度中的
至少一者,以保持所述连续电解池内供应的基本恒定的电流,或(i)和(ii)。27.根据权利要求26所述的系统,还包括传感器系,所述传感器系包括被配置为监测所述含次氯酸根的产物溶液的一种或多种特性的传感器。28.根据权利要求27所述的系统,其中所述传感器系包括被配置为响应于来自所述传感器的信号而调整所述电解池的一个或多个参数的模块。29.根据权利要求26

28中任一项所述的系统,其中所述电解池在小于或等于约12伏的板间电压下操作。30.根据权利要求29所述的系统,其中所述电解池在小于或等于约10伏的板间电压下操作。31.根据权利要求30所述的系统,其中所述电解池在约2伏约8伏的板间电压下操作。32.根据权利要求26

28中任一项所述的系统,其中所述含氯离子的盐水和所述混合物中的至少一者的氯离子浓度为约40mmol/l至约5000mmol/l。33.根据权利要求26

28中任一项所述的系统,其中所述电解池包括阳极、阴极和任选的一个或多个中间电极。34.根据权利要求26

28中任一项所述的系统,其中所述含次氯酸根的产物溶液的特征在于大于约500mg/l的次氯酸根浓度。
技术总结
本发明提供了用于控制电解池中氯酸根的产生的系统和方法。所述方法可通过使含氯离子的盐水流与水性进料流接触以产生混合物来制备氯酸根与游离有效氯比率小于0.1的含次氯酸根的溶液。本发明所公开的技术还包括调节所述含氯离子的盐水的流速和所述含氯离子的盐水的氯离子浓度中的至少一者,以产生含次氯酸根的产物溶液。的产物溶液。的产物溶液。


技术研发人员:安德鲁
受保护的技术使用者:德诺拉控股美国公司
技术研发日:2019.10.25
技术公布日:2021/6/29

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