[发明专利]用于净化流体特别是废水的装置

说明书

本发明涉及用于净化流体，特别地废水或污泥的电化学装置，其包含电化学过滤膜，所述膜包含：–金属支撑体，特别地呈网格，织物，开孔泡沫形式，所述支撑体对所述流体是可渗透的，–所述支撑体的涂层，其包含通式TiO_x的钛氧化物或优选由其组成，其中x为1.5至1.9。

本发明涉及一种电化学装置，该电化学装置特别地用于处理流体并且非常特别地用于处理液体，尤其用于净化包含有机化合物的废水。

目前，对排放液及其污染物，特别地有机污染物的含量进行管理的困难是我们社会当前面临的主要挑战。直到最近，其中一些产品未经特殊处理就排放到废水处理排放液中。当前的立法越来越严格地管制这种排放。

非常特别地，工业排放液中包含的许多有机化合物对环境有毒。目前，最常见的处理有机物排放物的方法是生物途径。但是，在某些情况下，所使用的微生物不适用于生物难降解或有毒产品，例如药物。在替代的物理化学技术中，电化学在当今是一种非常有前途的途径，用于进行例如生物方法之前的预处理，或者甚至进行有机产品的降解，直至最终降解为二氧化碳和水。有利地，电化学方法不需要加入任何氧化剂或其它化合物，因此证明是特别清洁的。

为了改善载有生物难降解污染物(例如药物，如抗生素，抗炎药或纺织染料或医药产品等)的不能通过常规方法清除的排放液的处理，可以使用必须经过具有两种功能的膜系统：一方面允许保留待处理的有机化合物，另一方面确保它们的电化学降解。因此，在这样的膜系统中使用的组件必须相对于污染颗粒尺寸具有合适的孔隙率，但必须允许处理过的排放液通过，同时使其速度减慢，从而延长了要降解的化合物与膜的接触时间，而不会产生太大的压降。它还必须是电活性的，即允许通过电化学将污染性化合物降解为无毒物质或二氧化碳。

因此，目前需要开发用作电极的膜，该膜包含稳定的允许有机产物的分子主链进行至少部分甚至完全降解的阳极和/或阴极材料(优选阳极材料)或由其组成。但是，在膜和待净化的流体之间的界面上电子的简单转移似乎并不允许单独实现降解。事实上，必须在膜的表面上产生强力的氧化剂，例如羟基自由基。因此，选择构成用作电极，特别地用作阳极的膜的材料是该处理方法的基本要素。此外，可以在工业上设想的材料在酸性和苛性介质中必须具有良好的耐化学性，而且使用寿命也要长。

为此，在1990年代开发了电极，用于通过氧化电解去除在废水中的有机化合物，特别地基于掺硼菱形(BDD)的电极，如在出版物“Electrochemical synthesis on boron-doped- diamond”, Waldvogel等； Electrochimica Acta 82 (2012) 434-443)。该化合物具有显著的效率，因为它允许产生对有机化合物的降解有用且非常有效的高氧化性物质(例如OH自由基)。BDD在酸和碱性介质中也具有很高的化学惰性。此外，它是昂贵的材料，难以在大的表面积上使用和/或其与基底的粘附性并不总是最佳的。

此外，已知基于低价钛氧化物的多孔产品，特别地包括基于Magnéli相Ti₄O₇，Ti₅O₉或Ti₆O₁₁以及非常特别地基于Ti₅O₉的材料或由这些材料组成。根据其第一方面，本发明提出使用不具有BDD缺点的这种材料作为电极，特别地阳极的组分之一。专利申请WO2018/115749A1描述了完全基于低价钛氧化物TiO_x的多孔产品及其制备方法。