[发明专利]水的电解活化

说明书

发明领域

本发明涉及用于水处理的称作失衡电解或单极活化的电解过程。

背景技术

随世界人口的增加和气候变化引起的问题的增加，供水系统在世界许多地 区已成为主要的问题。在本发明之前，氯化一直是对人用或农业用水的主要消 毒方法。许多研究显示，烃氯化物，如氯胺(氯化过程的产物)，是致癌物质。 如果使用氯对循环用于农业用途的污水进行消毒，则农作物最终变黄。其它消 毒方法，如紫外线和臭氧生产和应用于供水系统存在许多限制。

单极活化用于水处理是一种通过DC电源从流经阳极池的液体中去除电子， 并将电子加入到流经阴极池的单独的液体中的过程，该过程产生合成化合物。 在阳极处，产生如过氧化氢的强生物杀灭剂，而在阴极处，产生弱化合物。

本发明利用了本发明人的美国专利5,882,502(1999年3月16日)和澳大 利亚专利707701(1999年10月28日)中描述的无隔膜电解池。这种结构与单 极活化方面的早期发明的常规隔膜电解池相比，容量大，效率高。在本发明人 的英国专利GB2392441(2004年7月21日)，标题为“Electrolytic Activation of Fluids(流体的电解活化)”中对液体的单极活化进行了总体描述。

液体通过进行单极活化或失衡电解来活化的方法已成为化学的一个主要分 支。该主题在俄罗斯得到深入研究，并且Dr.Vitold Bakhir在几篇论文中公开了 该研究。Dr.Bakhir等获得了对用于电化学处理水的设备的美国专利5,427,667 (1995年6月27日)，其目的是对水灭菌或使用该产品作为消毒剂。Dr.Bakhir 的设备为管形，示于图1。外管可以是阳极，内管可以是阴极。圆锥形陶瓷隔膜隔 开两个电极。液体输入外管并作为阳极液排出，另一个独立液体输入内管并作为阴 极液排出。两个液体没有发生混合，该设备的作用是从阳极液去除电子并将电子供 给阴极液。在以后的论文中，Dr.Bakhir指出，当阳极和阴极之间没有隔膜时失 衡电解的效率较低。

虽然Dr.Bakhir的设备的主要应用是水处理，但是如Dr.Bakhir在论文中 指出的，失衡电化学活化的应用是极广泛的。在能源、健康、农业、环境和普通工 业的几乎所有商业应用中都调查了单极活化的益处。大多数情况下唯一的限制是使 用阳极和阴极间的隔膜，因隔膜阻抗，限制了反应速率，以及因形成固体和盐对隔 膜的阻塞造成的问题。

本发明人在获得的澳大利亚专利654774(1993年3月29日)、707701(1999 年10月28日)和美国专利5,569,370(1996年10月29日)、5,882,502(1999年3 月16日)中考虑到在阳极和阴极间不使用隔膜或膜的独特的电解池。这种电解池与 常规隔膜电池相比，具有很高的Faraday效率、更高的能效率和更快的反应速率， 可以使这种电解池应用于商业化应用，特别是在使用隔膜成为缺陷的应用中，因为 隔膜被固体微粒、盐的沉淀物或油状电解液阻塞。

单极活化或失衡电解的应用示于图2。从输入阳极池的液体中除去电子，产生 有强生物杀灭剂的酸性阳极液。在阴极池处，电子被加到独立的液体进料中，产生 弱碱性洗涤液的阴极液。在大规模的实验室设备的测试中，确定从阳极池产生酸性 水，从阴极池产生碱性水。电子从阳极运动至DC电源至阴极，通过阴极液至阴极 溶液电极至阳极溶液电极，通过阳极液至阳极，形成单极电解池的完整的电子电路。 本发明申请人已获得英国专利GB2392441(2004年7月21日)，标题为“Electrolytic Activation of Fluids(流体的电解活化)”，其中，应用了图2示出的设备对水进行单 极活化。

发明内容

因此，在一种形式中，本发明包括对水进行活化的单极电解设备，该设备包 括阳极池组合件和阴极池组合件以及电源，所述阳极池组合件包括阳极和溶液电 极，所述阴极池组合件包括阴极和溶液电极，所述电源向阳极池组合件和阴极池组 合件提供DC脉冲电流，以及提供阴极溶液电极和阴极的连接，阴极溶液电极和阴 极互换，导致阴极池的行为象在阳极模式下的阳极池，因而在阳极模式下的阳极池 和阴极池的水中发生氧化反应，在阳极池和阴极池中都产生强生物杀灭剂，或者互 换阳极溶液电极和阳极之间的连接，导致阳极池的行为象在阴极模式下的阴极池， 因而在阴极模式下的阴极池和阳极池的水中发生还原反应。