對(duì)水進(jìn)行電化學(xué)消毒的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對(duì)水進(jìn)行電化學(xué)消毒的方法，而不需添加任何化學(xué)品，該方法使該水通過(guò)容納在殼體中的至少一個(gè)電解槽，所述殼體設(shè)有用于傳送和移除該水的裝置，并且利用與陽(yáng)極中的氧化作用和陰極中的還原作用相關(guān)的直接殺病毒劑、殺菌劑和抑菌效應(yīng)，以及與電解水產(chǎn)生的氧化劑的作用相關(guān)的補(bǔ)充間接殺菌效應(yīng)和殘余抑菌效應(yīng)。
【背景技術(shù)】
[0002]具有相同申請(qǐng)人的專(zhuān)利EP1597202描述了一種方法:
[0003]-其由以下組成:利用催化電極，使待連續(xù)處理的水通過(guò)電學(xué)過(guò)氧化組件，由此使水經(jīng)歷電化學(xué)處理；
[0004]-—方面，利用作用于溶解的有機(jī)材料的與陽(yáng)極中的氧化作用和陰極中的還原作用相關(guān)的直接效應(yīng)(殺病毒劑、殺菌劑和抑菌效應(yīng))，并且另一方面，利用與通過(guò)水電解產(chǎn)生的氧化劑的作用相關(guān)的間接效應(yīng)(補(bǔ)充殺菌效應(yīng)和殘余抑菌效應(yīng))；
[0005]-該方法通過(guò)在水運(yùn)送和儲(chǔ)存至使用點(diǎn)這一過(guò)程中延長(zhǎng)與電化學(xué)產(chǎn)生的氧化劑的接觸，能夠額外地減少細(xì)菌和保護(hù)水，該作用在電解槽的出口處被延長(zhǎng)(殘余消毒容量)。
[0006]由溶解的氧(陰極還原)和水(陽(yáng)極氧化)產(chǎn)生的氧化劑具有明顯的殘余效應(yīng)并以無(wú)害的速率產(chǎn)生氧化產(chǎn)物，這與大多數(shù)所用的氧化劑(例如氯)是相反的。
[0007]用于實(shí)施所述方法的裝置包括陽(yáng)極和陰極，這二者是板形的并且彼此平行，所述陽(yáng)極和陰極的相對(duì)催化面是對(duì)稱(chēng)的并且具有相同的表面積，從而能夠以最佳條件進(jìn)行極性反轉(zhuǎn)(兩個(gè)電極上的電流密度相同)，防止由于脫碳發(fā)生相對(duì)彼此的過(guò)早降解(這不是相同的)，以及防止發(fā)生副反應(yīng)，這對(duì)于較小的電極(較高的電流密度)而言是更重要的。
[0008]施加于所述裝置的操作條件如下:
[0009]-在兩個(gè)相對(duì)電極之間施加連續(xù)的層流狀態(tài)(regime)，以限制瑞流，所述瑞流會(huì)促進(jìn)水垢粘附(結(jié)垢)在電極上或電極之間，其具有使之過(guò)早老化的效應(yīng)；
[0010]-通過(guò)直流和/或脈沖電流的方式供給相對(duì)的陽(yáng)極和陰極，以補(bǔ)償每個(gè)電極一端至另一端的電流密度變化。
[0011]在真實(shí)條件下進(jìn)行質(zhì)量鑒定測(cè)試(qualificat1n test)期間，發(fā)現(xiàn)某些細(xì)菌較少或甚至幾乎不受電極之間通道的影響。
[0012]其中，值得一提的是銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)和產(chǎn)氣莢膜梭菌(Clostridium perfringens)。
[0013]因此，對(duì)于上述細(xì)菌而言，進(jìn)行細(xì)菌處理已經(jīng)被證明在層流狀態(tài)下是大體上無(wú)效的。
[0014]事實(shí)上，在層流狀態(tài)下，直接從槽的一端通向另一端的水層(距離陽(yáng)極和陰極等距)僅經(jīng)歷與通過(guò)電極之間的電流有關(guān)的效應(yīng)(經(jīng)由陰離子和/或陽(yáng)離子與電極之間的電子轉(zhuǎn)移)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]為了提高主要針對(duì)銅綠假單胞菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌細(xì)菌的殺菌處理的效率，本申請(qǐng)人研宄出了要求保護(hù)的方法，該方法還使用電化學(xué)槽，其包括陽(yáng)極和陰極，二者都是板形的，彼此平行，所述陽(yáng)極和陰極的相對(duì)催化面具有相同的表面積并且形成對(duì)稱(chēng)的電極間空間，而沒(méi)有優(yōu)選路徑或短路。
[0016]使用本申請(qǐng)人研宄的結(jié)果作為起始點(diǎn)并基于“反映水酸度的氫電勢(shì)(pH)在陽(yáng)極(氧化發(fā)生的地方)附近非常低(低于I)，相反在陰極(還原發(fā)生的地方)附近卻非常高(高于14) ”這一事實(shí)，申請(qǐng)人在相對(duì)電極之間施用特定的瑞流水力狀態(tài)(regime)，以:
[0017]-沿著槽內(nèi)的整個(gè)通道，對(duì)存在于水中的微生物交替且相繼地(alternativelyand successively)施加強(qiáng)烈的pH變化，目的是使它們失活；
[0018]-交替且相繼地使所述微生物非常緊密地接觸在電極表面上形成的02和OH，目的是提尚直接和間接效應(yīng)。
[0019]此外，電極之間的電場(chǎng)為10伏特的數(shù)量級(jí)，在細(xì)菌膜處的水平足以引發(fā)“電介質(zhì)擊穿”。
[0020]槽以這樣的湍流狀態(tài)運(yùn)行，使得系統(tǒng)的性能得到真正的改進(jìn)，由此允許對(duì)更為進(jìn)化的生物體進(jìn)行測(cè)試，例如原生動(dòng)物(例如變形蟲(chóng))、真菌和酵母。
[0021]為了優(yōu)化處理性能，即消毒處理，本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，在下游流體中引入金屬件(即由銅制成)與水接觸，通過(guò)形成壽命短的強(qiáng)烈(powerful)的基團(tuán)化合物，具有加速水系統(tǒng)生成的氧化化合物的分解速率(形成壽命短的強(qiáng)烈的基團(tuán)化合物)的作用。
[0022]對(duì)于電極和水回路的結(jié)垢，已經(jīng)利用以下技術(shù)中的至少一種，通過(guò)控制槽上游的水的結(jié)垢能力得以限制:
[0023]-鈣和鎂陽(yáng)離子在陽(yáng)離子交換樹(shù)脂上的選擇性保留；
[0024]-通過(guò)與晶體形式或液體形式的聚磷酸鹽接觸，螯合鈣離子；
[0025]-通過(guò)磁性、感應(yīng)或等效的阻垢劑的作用，抑制石灰石(碳酸鈣)的結(jié)垢能力。
【附圖說(shuō)明】
[0026]在閱讀了以下本發(fā)明的至少一優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明后，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，實(shí)施方案是以非限制性例子和附圖(圖1)的形式提供的，附圖是示出電極之間微生物的通道以及電極附近的化學(xué)反應(yīng)的示意性略圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明涉及一種對(duì)水進(jìn)行電化學(xué)消毒的方法，該方法使所述水通過(guò)容納在殼體中的至少一個(gè)電解槽，所述殼體設(shè)有用于傳送和移除所述水的裝置，并且利用與陽(yáng)極的氧化作用和陰極的還原作用相關(guān)的直接殺病毒劑、殺菌劑和抑菌效應(yīng)以及與通過(guò)電解水產(chǎn)生的氧化劑的作用相關(guān)的補(bǔ)充間接殺菌效應(yīng)和殘余抑菌效應(yīng)。
[0028]本發(fā)明的方法實(shí)質(zhì)上的特征在于其包括:
[0029]a)使用電解槽，其包括一個(gè)陽(yáng)極和一個(gè)陰極，二者都是板形的并且彼此平行，所述陽(yáng)極和陰極的相對(duì)的催化面具有相同的表面積并且形成對(duì)稱(chēng)的電極間空間，沒(méi)有優(yōu)選路徑或短路；
[0030]b)沿著待處理的水的通道的整個(gè)長(zhǎng)度，在所述板之間，利用位于其上游或下游的設(shè)備，產(chǎn)生湍流狀態(tài)，所述湍流狀態(tài)具有交替且相繼地將包含在所溶解的物質(zhì)中的微生物投向所述陽(yáng)極和所述陰極的作用，使得它們經(jīng)歷由電極之間存在的PH強(qiáng)烈變化引起的失活效應(yīng)以及在與電極表面形成的02和OH基團(tuán)接觸時(shí)產(chǎn)生的額外的殺菌效應(yīng)。
[0031]圖1示出了:
[0032]-陽(yáng)極A(pH〈l)和陰極 C(pH>14)
[0033]-在介于所述兩個(gè)電極之間的微生物M之后的路徑；
[0034]-陽(yáng)極處的化學(xué)反應(yīng):2H20= 4H++3e+(V
[0035]-陰極處的化學(xué)反應(yīng):2H20= 20H_+H2
[0036]為了優(yōu)化處理的性能，特別是消毒方面，本發(fā)明的方法還包括:在下游流體中放置金屬件(即由銅制成)與水接觸，從而通過(guò)形成壽命短的強(qiáng)烈的基團(tuán)化合物，加速水系統(tǒng)產(chǎn)生的氧化化合物的分解速率。
[0037]此外，為了抑制電極和水回路結(jié)垢，本發(fā)明的方法還包括在其上游施加選自以下的技術(shù):
[0038]-鈣和鎂陽(yáng)離子在陽(yáng)離子交換樹(shù)脂上的選擇性保留；
[0039]-通過(guò)與晶體形式或液體形式的聚磷酸鹽接觸，螯合鈣離子；
[0040]-通過(guò)磁性或感應(yīng)阻垢劑的作用，抑制石灰石(碳酸鈣)的結(jié)垢能力。
[0041]此外，為了清潔電極，本發(fā)明的方法還包括向其施加:
[0042]-超聲場(chǎng)；或
[0043]-產(chǎn)生共振現(xiàn)象的高頻場(chǎng)。
[0044]用于實(shí)施所述方法的裝置包括擾流器，例如:
[0045]-位于槽的入口