用于水的电化学消毒的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种设备和方法，用于在不添加化学品的情况下，借助包括一个阳极和一个阴极的一个电解槽，对水进行电化学消毒；其中所述电解槽被包含在一个外壳中，而该外壳带有水入口和出口装置，且所述阳极和阴极上加有电流。本发明专利技术的设备结合采用了：ａ）与阳极处的氧化和阴极处的还原有关的、对所溶解的有机物的直接效果：杀病毒、杀菌和抑制细菌的作用；ｂ）与水的电解产生的氧化剂的作用有关的间接效果：补充的杀菌效果和剩余的抑制细菌效果。本发明专利技术的设备的可能应用包括：有助于消除水设施中的军团细菌、净化供人类使用的水、作为消毒手段（特别是在医疗领域）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种设备和方法，用于在不添加化学品的情况下，借助包括一个阳极 和一个阴极的一个电解槽，对水进行电化学消毒；其中所述电解槽被包含在一个外壳中，而 该外壳带有水入口和出口装置，且所述阳极和阴极上加有电流。 本专利技术的设备结合采用了 a)与阳极处的氧化和阴极处的还原有关的、对所溶解的有机物的直接效果杀病 毒、杀菌和抑制细菌的作用； b)与水的电解产生的氧化剂的作用有关的间接效果补充的杀菌效果和剩余的 抑制细菌效果。 本专利技术的设备的可能应用包括-有助于消除水设施中的军团细菌(Legionella);-净化供人类使用的水(包括热水)；-作为消毒手段，特别是在医疗领域。
技术介绍
军团细菌(Legionella)是生活在水中的一种细菌。这种细菌主要被发现在滞留 的家用热水、牙垢或冷却塔的水中。它在温度处于25t:与45t:之间的水管线中增殖。军团 细菌主要在有高浓度的钙、镁和诸如铁、铜、锌和主要由于腐蚀和剥落而产生的污泥的环境 中生存和增殖。 军团病是军团细菌引起的一种严重的呼吸道感染。它主要通过空气传播，且通常 在公共设施、医院、临床、看护中心、养老院、温泉和海水浴等处对人群中的弱者造成严重的 影响。 对这种严重的感染性综合症的防控，一方面是基于病例的监控，另一方面是基于对"水装置"的污染的监控。长期的防控则只能在永久性治疗的框架内进行。 到目前为止，在法国被批准的措施是基于过氯化作用和高温的措施。 关于过氯化作用，氯对管道有腐蚀作用且它在超过2(TC的温度下不稳定。在管道网中长期存在有氯而导致的形成三氯甲烷的危险是不能排除的。 关于管道网的高温加热，即使这不产生化学产物，烫伤的危险也是严重的，因为从 存储罐出来的水有6(TC。另外，军团细菌获得对高温的抵抗力的危险是不能排除的。 另外，还有各种其他的处理尝试氯化-溴化作用、臭氧、紫外线、铜-银离子发生坐坐 寸寸。 以消除水设施中的病原物为目的的本专利技术的电化学水处理方法，不需要在开始时 添加任何的化学反应物，因为它本身产生过氧化氢，即杀菌氧化剂。借助这种技术，从溶解 的氧(阴极还原)产生的过氧化氢具有显著的残留效果并导致了无害水平的氧化产物(借 助电流测定法而得到持续的控制)，这与如氯的大多数通常的氧化剂不同。 水通过一个采用催化电极的电过氧化模块并受到电化学处理。这种处理一方面导致了一种由于电场的直接效果，另一方面导致了由于电极上和电解槽中产生的化学反应的 间接效果。 由于经过电极之间导致的该直接效果，产生了一种杀菌或细菌抑止效果(假单胞 菌、大肠菌、军团菌)。当受污染的溶液受到高于细菌的膜中存在的电场的电场的作用时，就 会观察到杀菌效果。 由于卤化物(CI—, Br—， 1—)和/或水的氧化和或溶解的氧的还原而获得的间接效 果，使得能够生成氧化剂(HCIO， CIO—， Cl2， C102—， C103—HBrO， BrO—， Br03—， HOl， I3—， 0H氺…特另U 是&02)。这种间接效果，通过与电化学手段所生成的这些氧化剂的延长的接触，使得能够 水的输送和直到使用的过程中额外地减少细菌和保护水；这种作用延伸到电解装置的出口 处(剩余消毒能力)。 过氧化氢的反应性主要是由于它产生自由基反应的强能力，特别是在有金属催化 剂存在的情况下。过氧化氢实际上可通过产生攻击细胞膜、lipids、参与呼吸循环或蛋白质 合成的酶和诸如DNA和RNA的其他基本要素的自由基，而对微生物产生作用。同样地，次氯 酸和氯氧化细胞膜、灭活上述酶并改变病原体的核酸。 现在描述最接近的现有技术 a)专利W 09521795公布了一种用于水的细菌处理的电催化装置，它用于利用以 下手段增加溶解的氧的浓度 -同心电极； _用于减少甚至消除造成溶解氧的浓度降低的紊流的装置； _纵向彼此错开的相反的电极； b)US2002/0168418公布了用于水的杀菌处理的一种电催化装置，它基于平的相对 电极，用于增大溶解氧的浓度以改进动物的肠菌类。
技术实现思路
本专利技术则是要实现如下目的 a)采用具有相对的相同表面的电极，从而能够实现更好条件下的极性反向；该两个电极上的电流密度是相同的，从而防止了由于不相等的脱碳而导致的一个电极相对于另一个电极的过早分解和在较小电极上(更强的电流密度)更为显著的二次反应； b)提供相对的阳极和阴极，以补偿从一个电极的一端至另一端的电流密度变化； c)保持两个相对电极之间的层状环流，以有助于各电极上的电化学反应并防止由于在一个电极上的反应而形成在另一个电极上的产物的破坏和与由于两种溶液的混合而在出口处发生的pH变化有关的震荡。 本专利技术涉及一种设备，其特征在于属于一个给定的电解槽的电极具有板的形式，这些板的相反的催化面是对称的、具有相同的表面并限定了一个空间，该空间在所有的点都具有同样的尺寸，且所述电极覆有铱和钌的混合金属氧化物，以利用由于包含在水中的卤化物的电解所产生的氧化剂的作用而剩余的补充间接杀菌和抑制细菌效果。 本专利技术还涉及采用所述设备的一种方法，其特征在于包括使所要消毒的水在一个给定的电解槽的阳极与阴极的相对的催化面之间的空间中以层状或准层状的方式循环。 其特征还在于包括以相反的方式给所述电极通以10与10A/dm2之间的直流或脉冲电流。 若干个电解槽可以以水工上并行的方式安装，以使它们的流量相加。 所述电解槽可被包含在一个共同的外壳中，所述外壳带有被所述电解槽所共用的入口和出口装置。 该系统具有如下特点和优点 _各电解槽是对称的电极既是对称的又被催化剂所覆盖； -电极上的触头容易焊接；-流体在电极之间循环，这产生小的电压损失(因而是小的压强损失)，这与穿流 技术的情况相反；-整个水流都受到电场的作用，因为它在阳极和阴极的整个表面之间移过消毒的直接作用在该溶液中起着完全的作用；-极性逆转对阴极的脱碳不会造成任何困难；-流体以层状或准层状的方式循环流动；-在同一外壳中设置的电极的数目是不受限制的唯一的限制是电源的电功率的 (与电极的数目成正比)；-过流或过压只影响电解的氧化剂产量； _电解的自动化变得更容易正确功能的连续控制变得可行，且电流和电压的强 度变化容易被检测和修正；-产生了多种氧化剂，不仅限于过氧化氢，从而具有限制微生物菌丛的忍受特别是 抵抗过氧化氢的变异细菌的作用；-电解槽很难发生堵塞，即使是对含有颗粒的水，这与采用碳毡的设备不同-其中 由于严重的结垢而几乎不可能进行脱碳；只有酸清洗能够进行部分的脱碳但具有更换毡并 发生碳纤维的丢失，这与用于人类使用的水的要求不相符合；-在不发生脱碳的情况下该电解槽会发生堵塞，但在此情况下在完全堵塞之前电解电压将超过正常值(在多电极的情况下)且警报将被发出在此情况下，电解槽可借助营养酸(alimentary acid)产物而被清洁；-不会产生不希望的副产品；-在此情况下不再需要预排放的上游。 从以下结合附图对作为非限定性的例子的本专利技术的至少一个优选实施例的详细 描述，本专利技术的特性和优点将变得显而易见。附图说明 图1是根据本专利技术的一种消毒电解槽的开路内部示意图； 图2是水工上并行安装的若干个根据本专利技术的消毒电解槽的开路内部示意图； 图3是水工上并行且电双极地安装的若干本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于水的电化学消毒的设备，它利用与阳极氧化和阴极还原作用相联系的对溶解的有机物的直接杀病毒、杀菌和抑制细菌作用，包括至少一个电解槽，该电解槽包括包含在一个外壳（３）中的一个阳极（１）和一个阴极（２），该外壳（３）带有所要处理的水的入口装置（４）和出口装置（５），所述阳极和阴极被通以一个电流；　　其特征在于属于一个给定的电解槽的所述电极（１）和（２）具有板的形式，这些板的彼此相对的催化面是对称的、具有相同的表面、并限定了一个空间，在该空间中在所有点都具有同样的尺寸，所述电极覆有铱和钌的混合金属氧化物从而利用由于包含在水中的卤化物的电解所产生的氧化剂的作用而剩余的补充间接杀菌和抑制细菌作用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟摩洛勒斯，斯蒂芬尼摩洛勒斯，让玛丽摩洛勒斯，
申请(专利权)人：欧洲水处理公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]