[发明专利]用于电化学二氧化氯发生器的电解质溶液的配方

说明书

与相关申请的交叉引用

本申请涉及并要求于2006年6月30日提交的题为“用于电化学二氧化氯 发生器的电解质溶液的配方”的美国临时专利申请序号60/806,380的优先权。 据此将该′380临时申请全文引入。

发明领域

本发明通常涉及用于电化学发生器的电解质溶液。更特别地，本发明涉及 控制用于电化学二氧化氯发生器的电解质溶液的硬度的配方和方法。这使电 极实现较高的效率成为可能。

发明背景

二氧化氯(ClO₂)有许多工业和市政的应用。在适当地产生和处理时， ClO₂是有效并且强大的抗微生物剂、杀菌剂和氧化剂。

ClO₂在纸浆和造纸工业广泛地用作漂白剂，但正进一步在诸如城市水处 理的领域中作为杀菌剂。其它终端用途可能包括在食品及饮料工业、废水处理、 工业水处理、医疗废物的净化和消毒、织物漂白、用于炼油工业的臭气防治、 电子工业中的线路板清洗以及在油气工业的用途中作为杀菌剂。

在水处理应用中，主要将ClO₂用作杀菌剂用于存在臭味和味道问题的地 表水。在低浓度以及宽的pH范围内它是有效的抗微生物剂。ClO₂是希望的， 因为它与水中的有机体反应时产生亚氯酸盐，迄今为止研究显示小于百万分之 0.8(ppm)的亚氯酸盐浓度对人体健康不会造成显著有害的风险。另一方面， 处理水时采用氯可能导致产生氯化的有机化合物。此类氯化的有机化合物被怀 疑增加了癌症风险。

产生供ClO₂水处理工艺使用的ClO₂气体是希望的，因为当ClO₂处于气 相时ClO₂纯度有更大的保证。然而，ClO₂在气相下是不稳定的，容易分解为 氯气(Cl₂)、氧气(O₂)和热。ClO₂的高反应活性通常要求在同一地点产生和 使用。ClO₂在水溶液中是可溶和稳定的。

可以通过电化学法以及基于反应器的化学法完成ClO₂的产生。与基于反 应器的化学法相比，电化学法具有操作相对更安全的优点。在这方面，电化学 法使用单一前驱体化学品例如亚氯酸盐溶液，不像基于反应器的化学法使用多 种前驱体化学品。此外，在基于反应器的化学法中使用浓酸和氯气可能引起安 全问题。

电化学电池能实施亚氯酸盐到ClO₂的选择氧化反应。选择氧化反应产物 是含ClO₂的溶液。为了进一步净化由选择氧化反应获得的ClO₂气流，典型地 采用汽提塔将气流与溶液分离。在汽提塔中，空气从塔底通向顶部，同时ClO₂溶液从顶部移向底部。基本上纯的ClO₂从溶液交换到空气中。通常采用喷射 器完成空气的吸入，如共同待决且共同拥有的申请序号为10/902,681所述，该 文被并入本文作为参考。

如′681申请所述，可由许多方法制备ClO₂，通常借助于包括亚氯酸根 (ClO₂^-)或氯酸根(ClO₃^-)溶液的反应制备ClO₂。通过这样的反应产生的ClO₂一般被提纯以产生供水处理工艺使用的ClO₂气体。然后将ClO₂气体喷射入所 选的供处理的水中。在ClO₂气体和空气与所选的供处理的水混合处发生喷射。