專利名稱：電解槽以及用于通過(guò)電解產(chǎn)生電化學(xué)活化的溶液的裝置和方法
電解槽以及用于通過(guò)電解產(chǎn)生電化學(xué)活化的溶液的裝置和方法本發(fā)明涉及電解槽，尤其用于產(chǎn)生電化學(xué)活化的食鹽溶液，其具有配置有陽(yáng)極的陽(yáng)極室和與該陽(yáng)極室通過(guò)膜分開(kāi)的、配置有陰極的陰極室。本發(fā)明還涉及用于產(chǎn)生電化學(xué)活化的溶液的裝置，其具有包括2個(gè)以上電解槽的電解模塊，以及涉及在使用這樣的裝置的情況下通過(guò)電解含鹽水來(lái)產(chǎn)生電化學(xué)活化的溶液的方法。用于通過(guò)電解含鹽水來(lái)產(chǎn)生電化學(xué)活化的溶液的電解設(shè)備或電解裝置(其中使用一個(gè)或2個(gè)以上上述類型的電解槽)由大量文獻(xiàn)(例如DE 30 003 131 AU US 4，056，452、EP I 728 768 Al或未公開(kāi)的歐洲專利申請(qǐng)?zhí)?0 003 555. 9-2104)披露。在這類裝置中，為了通過(guò)電解產(chǎn)生電化學(xué)活化的鹽溶液，將用食鹽溶液或加載了鹽水的水流輸送到電解設(shè)備中并在那里將其電解分解。由此獲得電化學(xué)活化的水性鹽溶液，其具有高含量的游離氯和相對(duì)高的氧化還原電勢(shì)。在此獲得的電化學(xué)活化的鹽溶液可特別有利地用作消毒劑，例如用于水和/或水溶液的滅菌。
在以上述方式制備電化學(xué)活化的鹽溶液時(shí)，通常力求使所制得的物質(zhì)具有特別高的有效性或殺生物性(通常表現(xiàn)為特別高含量的游離氯和/或足夠(angemessen)的高氧化還原電勢(shì))。此外，在這類物質(zhì)作為消毒劑或還有作為在醫(yī)學(xué)或治療配制劑中的添加劑、載體物質(zhì)或甚至是活性物質(zhì)的可能用途方面值得期望的是，在特別好的耐貯存性方面的高有效性即使在相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間的貯存(例如超過(guò)一年)之后幾乎沒(méi)有變化或者僅僅微小變化。表征以上述方式獲得的電化學(xué)活化的鹽溶液的另一重要參數(shù)是該鹽溶液的PH值，其基本上共同決定了所述電化學(xué)活化的鹽溶液與其它化學(xué)物質(zhì)或活性物質(zhì)的相容性和可調(diào)和性(Vereinbarkeit)以及所述電化學(xué)活化的鹽溶液在各種不同環(huán)境條件和相同環(huán)境條件下的可用性。因此，在通過(guò)電解制備上述類型的電化學(xué)活化的鹽溶液時(shí)，通常有這樣的期望在高耐貯存性的同時(shí)確保特別高的殺菌或抗菌效果(表現(xiàn)為高含量的游離氯)，其中PH值應(yīng)當(dāng)盡可能使得與其它物質(zhì)或活性物質(zhì)有良好的可調(diào)和性或者甚至應(yīng)當(dāng)使PH值以不取決于其它上述參數(shù)的自由參數(shù)形式保持可調(diào)節(jié)。然而，特別是鑒于這些參數(shù)以及鑒于它們彼此之間的可調(diào)和性，用于制備電化學(xué)活化的鹽溶液的已知方案僅僅可受限地使用。因此，本發(fā)明的目的在于，提供上文提到類型的電解槽，采用該電解槽可以以特別有利的方式制備電化學(xué)活化的鹽溶液，該鹽溶液以特別深入的程度滿足了上述要求。此外，可以提供對(duì)于具有2個(gè)以上這樣的電解槽的特別適于該使用目的的裝置以及用于通過(guò)電解產(chǎn)生具有所提到的性能的電化學(xué)活化的溶液的方法。對(duì)于電解槽而言，該目的由此得以實(shí)現(xiàn)陽(yáng)極在其表面具有包括氧化釕(尤其是RuO2和/或RuO4)和氧化銥(尤其是IrO2和/或IrO3)的涂層。在此，本發(fā)明從這樣的考慮出發(fā)，可以提供上文提到類型的用于制備具有特別高殺菌或抗菌效果的電化學(xué)活化的鹽溶液的電解槽，通過(guò)在其總體上以特別的尺度(Maiie)達(dá)到特別有效率地且有效地在鹽溶液中富集活性氯含量作為首要設(shè)計(jì)目的來(lái)設(shè)計(jì)所述電解槽。在此，尤其基于這樣的認(rèn)識(shí)，在所制得的鹽溶液中的活性氯含量作為分解出氧的化合物在與其它材料接觸時(shí)起作用；因此，活性氯含量可以視為對(duì)于所制得的鹽溶液在其它材料中的氧分解方面的活性和有效性的度量。因此，涉及活性氯的實(shí)施方案相應(yīng)地(SinngemjiB)而且任選地在調(diào)整材料具體技術(shù)條件(Angaben)的情況下還可以轉(zhuǎn)用于其它分解出氧的化合物。在此,歸功于結(jié)構(gòu)(bauartbedingt),鹽溶液富集氯得以實(shí)現(xiàn)，并且從離子遷移的角度來(lái)看，穿過(guò)將電解槽的一方面陽(yáng)極室和另一方面陰極室彼此分開(kāi)的膜在陽(yáng)極室中進(jìn)行，以使得可以為了有針對(duì)性地且有效地提供氯以特別尺度(MaPe)設(shè)計(jì)該陽(yáng)極室。在此，為了實(shí)現(xiàn)或容易地實(shí)現(xiàn)(erleichtern)將穿過(guò)膜進(jìn)入到陽(yáng)極室的Cl離子電化學(xué)轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的、有利于所產(chǎn)生的物質(zhì)的相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間耐久性的化合物形式，因此應(yīng)當(dāng)在陽(yáng)極室中有利地對(duì)進(jìn)入的Cl離子的相應(yīng)轉(zhuǎn)化予以促進(jìn)。如令人驚奇的結(jié)果所表明的那樣，其通過(guò)在Cl離子或任選地還有02離子的轉(zhuǎn)化的適當(dāng)場(chǎng)所，以催化活化的方式適當(dāng)?shù)亟槿朕D(zhuǎn)化過(guò)程，可以以特別有利的尺度實(shí)現(xiàn)。由于電化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程，在此已經(jīng)證明陽(yáng)極本身及其表面是制備合適的催化有效物質(zhì)的特別適當(dāng)?shù)?場(chǎng)所。因此，陽(yáng)極應(yīng)當(dāng)在其表面設(shè)置有合適的涂層，從其組成角度看，該涂層的目標(biāo)為在陽(yáng)極室中的電化學(xué)活化的鹽溶液中產(chǎn)生含氯的化合物或者任選地還有其它分解出氧的化合物的同時(shí)促進(jìn)轉(zhuǎn)化過(guò)程。如令人驚奇的結(jié)果所表明的那樣，為此成分氧化釕和/或氧化銥在表面涂層中對(duì)于陽(yáng)極而言是特別合適的。在此，陽(yáng)極的表面涂層可以通過(guò)通常的涂覆方法來(lái)施加。然而，為了在所期望的催化性能方面在氯化合物或者還有其它分解出氧的化合物的轉(zhuǎn)化的同時(shí)確保特別均勻的活性和由此整體上特別高的效率，在特別有利的實(shí)施方式中，所述表面涂層通過(guò)用含金屬成分的糊劑涂覆為形成陽(yáng)極而設(shè)計(jì)的載體并隨后焙燒和氧化而獲得。在此，有利地用含有金屬成分的糊劑在2個(gè)以上連續(xù)加工步驟中分別以薄層涂覆所述載體，其中隨后為了將所述金屬成分焙燒和氧化而使所述糊劑經(jīng)歷熱處理過(guò)程(優(yōu)選在供氧或氧過(guò)量的情況下)。這些子步驟(也就是涂覆所述糊劑并隨后焙燒和氧化)可以以2個(gè)以上循環(huán)重復(fù)應(yīng)用，從而連續(xù)構(gòu)造出表面涂層。由此，總體上在涂層相對(duì)高的均勻性的同時(shí)可以獲得相對(duì)高的涂層厚度。在此，在施涂時(shí)所述糊劑可以特別優(yōu)選地以含金屬的溶液或類似物的形式提供，將所述含金屬的溶液適當(dāng)?shù)厥┘踊蛲扛驳綖殛?yáng)極而設(shè)計(jì)的載體上。直接通過(guò)使用這兩種上述成分(也就是一者氧化釕和另一者氧化銥)，在陽(yáng)極的表面涂層中以特別有利的方式聯(lián)合實(shí)現(xiàn)了 2個(gè)以上設(shè)計(jì)目的。在此，成分氧化釕在涂層中主要設(shè)計(jì)為用于實(shí)現(xiàn)特別高的分解出氧的物質(zhì)的產(chǎn)率的合適催化劑，尤其是以游離氯進(jìn)行測(cè)量的物質(zhì)。相反，另外的成分氧化銥以特別的尺度促進(jìn)陽(yáng)極的穩(wěn)定性以防止由電解過(guò)程帶來(lái)的損耗。已經(jīng)令人驚奇地表明，在表面涂層中的成分氧化銥還可以特別地促進(jìn)所制得的電化學(xué)活化的鹽溶液的耐貯存性。原則上觀察到，在表面涂層中更高的Ru成分要求在電解槽中的電流更低，以便制得預(yù)定產(chǎn)量的電化學(xué)活化的鹽溶液。為此，采用在表面涂層中提高的Ru成分還使在電解過(guò)程中發(fā)熱更低，從而使得可以保持相對(duì)較少地產(chǎn)生由于該發(fā)熱而出現(xiàn)的、不期望的副產(chǎn)物(例如氯酸鹽)。因此，在制備或形成涂層時(shí)的混合比例方面，優(yōu)選設(shè)計(jì)出一方面氧化釕(促進(jìn)高Cl產(chǎn)率)與另一方面氧化銥(促進(jìn)氧或02產(chǎn)生且在優(yōu)選約為7. 4的pH值下促進(jìn)產(chǎn)物的耐貯存性)的特別適應(yīng)于需求而調(diào)整的份額比例。為了以特別有利的方式確保這些特性，在特別有利的實(shí)施形式中陽(yáng)極表面涂層的成分比例(尤其是在為涂覆陽(yáng)極的載體而設(shè)計(jì)的原料糊劑中的重量份)，氧化釕/氧化銥為50/50(Ru/Ir，該比例特別有利于陽(yáng)極的穩(wěn)定性) 95/5 (Ru/Ir，該比例特別有利于物料產(chǎn)出)，特別優(yōu)選約70/30 (Ru/Ir)。在此，所給出的比例尤其表示在施涂之前各自的混合比例。在制備涂層時(shí)，與方法相關(guān)的參數(shù)(如尤其是在原料糊劑的制備、施涂和/或熱后處理中的溫度、環(huán)境條件和處理持續(xù)時(shí)間)優(yōu)選與所設(shè)計(jì)的原料比例相對(duì)應(yīng)并為此做出適當(dāng)?shù)倪x擇。在此，在氧化釕糊劑方面有利地力求盡可能大程度地轉(zhuǎn)化成釕(IV)-氧化物(Ru02)，其密度為約6. 97g/cm3。相反，釕(VIII)-氧化物(Ru04)應(yīng)盡可能少，并且Ru03盡可能少。為了確保這些，優(yōu)選在熱后處理所施涂的涂層時(shí)使用相對(duì)高的溫度(尤其是高于800°C)以及還有氮?dú)膺^(guò)量的氣氛，以便確保含釕成分盡可能完全轉(zhuǎn)化成Ru02。在銥存在下，在02氣氛中焙燒時(shí)其轉(zhuǎn)化為Ir02，這又進(jìn)一步促進(jìn)了整個(gè)體系的強(qiáng)度(Festigkeit)和耐久性。關(guān)于陽(yáng)極的表面涂層的其它特征參數(shù)，尤其是其層厚度，該陽(yáng)極的表面涂層有針
對(duì)性地適應(yīng)于在電解過(guò)程范圍內(nèi)在催化促進(jìn)產(chǎn)生Cl和/或產(chǎn)生02方面的要求。關(guān)于其它幾何參數(shù)(例如活性表面和其它部件尺寸)，所述陽(yáng)極的表面涂層優(yōu)選具有的平均層厚度相當(dāng)于約5g/m2至約llg/m2的貴金屬成分的面密度。在此，優(yōu)選對(duì)于“Ru混合氧化物”類型的涂層(對(duì)應(yīng)Ru/Ir比例為95/5)，設(shè)計(jì)成5g/m2的貴金屬面密度；對(duì)于在第一個(gè)變形方案中的涂層類型“Ru-Ir混合氧化物”(對(duì)應(yīng)Ru/Ir比例為84/16)，設(shè)計(jì)成6g/m2的貴金屬面密度；在第二個(gè)變形方案中(對(duì)應(yīng)Ru/Ir比例為70/30)，設(shè)計(jì)成7. 5g/m2的貴金屬面密度；在第三個(gè)變形方案中(對(duì)應(yīng)Ru/Ir比例為50/50)，設(shè)計(jì)成9g/m2的面密度；對(duì)于“Pt_Ir02”類型的涂層而言(對(duì)應(yīng)Pt/Ir比例為70/30，設(shè)計(jì)成10g/m2的貴金屬面密度；且對(duì)于“Pt_Ru混合氧化物”型涂層而言(對(duì)應(yīng)Pt/Ru比例為50/50)，設(shè)計(jì)成llg/m2的貴金屬面密度。優(yōu)選在用于通過(guò)電解含鹽水來(lái)產(chǎn)生電化學(xué)活化的溶液的裝置的范圍內(nèi)使用上述種類的電解槽。所提到的、針對(duì)產(chǎn)生電化學(xué)活化的溶液的目的采用包括2個(gè)以上上述類型的電解槽的電解模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，在該電解模塊中電解槽的陽(yáng)極室在介質(zhì)方面串聯(lián)，其中分別取決于它們?cè)诖?lián)中的位置來(lái)選擇各個(gè)電解槽的陽(yáng)極的表面涂層(尤其關(guān)于它們的材料成分)。如令人驚奇的結(jié)果所表明的那樣，直接通過(guò)在介質(zhì)方面前后連接2個(gè)以上上述類型的陽(yáng)極室，在產(chǎn)物的貯存穩(wěn)定性高的情況下也可以以特別有利的方式實(shí)現(xiàn)在電化學(xué)活化的溶液中的游離氯含量的濃縮，該濃縮的目標(biāo)極明確，濃縮程度極大。在此，直接通過(guò)前后連接2個(gè)以上上述類型的陽(yáng)極室，使得在陽(yáng)極室中處理電解液成為可能，該處理在介質(zhì)流內(nèi)特別有針對(duì)性地且適合于制備過(guò)程的各個(gè)階段。在此，尤其可以通過(guò)合適的涂層來(lái)在各個(gè)陽(yáng)極室中實(shí)現(xiàn)特別有針對(duì)性的電解液的局部改變，該涂層是根據(jù)在所述陽(yáng)極室的串聯(lián)內(nèi)的各個(gè)陽(yáng)極室的位置而選擇的。通過(guò)合適的、根據(jù)各個(gè)陽(yáng)極室在串聯(lián)中的位置而選擇的涂層成分或其彼此之間混合比例的選擇，由此可以特別是彼此相互地調(diào)整各種制備參數(shù)，以便實(shí)現(xiàn)沿著通過(guò)陽(yáng)極室的串聯(lián)的介質(zhì)流動(dòng)路徑特別有針對(duì)性地濃縮游離的活性氯含量并且還特別有利地影響貯存穩(wěn)定性。在特別優(yōu)選的進(jìn)一步實(shí)施方案中，在此以上文所述的方式實(shí)現(xiàn)一個(gè)或幾個(gè)電解槽，也就是包括在其陽(yáng)極上具有適當(dāng)選擇了氧化釕含量的表面涂層。
尤其是在所述一個(gè)或2個(gè)以上介質(zhì)流方面相對(duì)遠(yuǎn)地處于上游設(shè)置的電解槽中，在此陽(yáng)極的表面涂層特別有利地適合于相對(duì)高產(chǎn)率的分解出氧的化合物，尤其是高的Cl產(chǎn)率；而在一個(gè)或2個(gè)以上相對(duì)處于下游設(shè)置的電解槽中，卻可以保持相對(duì)低的Cl產(chǎn)率。由此在特別有利的具體實(shí)施方式
中，與在介質(zhì)方面的串聯(lián)中相對(duì)上游配置的電解槽的陽(yáng)極的表面涂層相比，在介質(zhì)方面的串聯(lián)中在相對(duì)下游配置的電解槽的陽(yáng)極的表面涂層設(shè)置份額相對(duì)較低的氧化釕和/或氧化銥。在該設(shè)計(jì)方案中，尤其考慮到令人驚奇的認(rèn)識(shí)，對(duì)于所制得的電化學(xué)活化的鹽溶液的常規(guī)性質(zhì)而言，尤其是在貯存穩(wěn)定性、與其它物質(zhì)和類似物的相容性方面，各種在電解過(guò)程期間產(chǎn)生的副產(chǎn)物顯得特別有害。如令人驚奇的結(jié)果所表明的那樣，如果在這些電解槽中的產(chǎn)物或電解液是堿性的，也就是具有超過(guò)例如7. 5的pH值，則這類副產(chǎn)物的產(chǎn)率在單個(gè)電解槽中特別低。也就是優(yōu)選可以通過(guò)大部分在堿性環(huán)境中進(jìn)行所述制備過(guò)程來(lái)制備具有特別有利的性能的電化學(xué)活化的鹽溶液。這可以由此得到促進(jìn)，將產(chǎn)生分解出氧的化合物(即尤其是產(chǎn)生Cl的化合物)的重心(Schwerpunkt)向設(shè)置在相對(duì)上游的電解槽中遷移，這可以通過(guò)使在各個(gè)陽(yáng)極的表面涂層中Ru成分適當(dāng)多來(lái)實(shí)現(xiàn)。 為了在此還可以最終制得pH中性的產(chǎn)物，有利地在級(jí)連構(gòu)造的這類串聯(lián)中制備電化學(xué)活化的鹽溶液的情況下，在最后一級(jí)中，也就是在介質(zhì)串聯(lián)中設(shè)置的最后一個(gè)電解槽中，消除電解液的堿性環(huán)境并將PH值降至約7. 3。因此，在該最后一級(jí)中，要更多地考慮所提到的副產(chǎn)物的產(chǎn)生。出于該考慮，以有利的方式通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇在該介質(zhì)方面設(shè)置的最后一個(gè)電解槽中的陽(yáng)極表面涂層而保持Cl產(chǎn)率特別低，使得盡管在那里設(shè)計(jì)將pH值降低到中性范圍，副產(chǎn)物的產(chǎn)量由于Cl產(chǎn)率低而可以保持特別低，副產(chǎn)物是真正不期望的，并且會(huì)對(duì)產(chǎn)物的性能施加總體上不期望的影響。適當(dāng)?shù)乜紤]該約束條件，在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中在介質(zhì)方面的串聯(lián)(medienseitigen Reihenschaltung)中設(shè)置的最后一個(gè)電解槽的陽(yáng)極的表面涂層基本上不含釕。為此，但也為了令人期望地促進(jìn)適合于在介質(zhì)流動(dòng)方向上設(shè)置的最后一個(gè)電解槽中將PH值降低到中性值的電化學(xué)進(jìn)程，該電解槽的陽(yáng)極的表面涂層在進(jìn)一步有利的實(shí)施方式中基本上是基于鉬的。替代性地或額外地，在此在一個(gè)或2個(gè)以上電解槽中陽(yáng)極的表面涂層既含有釕或氧化釕也含有鉬或氧化鉬(以這些成分的混合物(Reischung)的形式)。在此，基于釕的成分與基于鉬的成分的混合比例在份額上可以同樣取決于位置(也就是取決于在串聯(lián)內(nèi)的各個(gè)電解槽的位置)來(lái)選擇，其中尤其是在表面涂層中基于釕的份額“朝向下游(nach Hintenhin)”在串行連接內(nèi)下降。在通過(guò)電解由含鹽水產(chǎn)生電化學(xué)活化的溶液的方法方面如此實(shí)現(xiàn)所提到的目的，通過(guò)使用上述類型的裝置(即尤其是包括2個(gè)以上陽(yáng)極室在介質(zhì)方面串接的電解槽)，其中將電解液并行地輸送到陰極室中并且串行地輸送到陽(yáng)極室中。如令人驚奇的結(jié)果所表明的那樣，可以直接以這種方式在流過(guò)2個(gè)以上(尤其是至少兩個(gè)處理階段)之后在陽(yáng)極電解液中實(shí)現(xiàn)特別最高至2000mg/l的高含量的游離氯，其中以這種方式制得的陽(yáng)極電解液還具有特別高的貯存穩(wěn)定性。陽(yáng)極電解液在游離氯方面以及還有在貯存穩(wěn)定性方面特別有利的材料性能可以如此獲得，通過(guò)在有利的進(jìn)一步實(shí)施方案中將電解槽陰極室在流出側(cè)與第一電解槽(在陽(yáng)極電解液的流動(dòng)方向上看)連接。在該特別優(yōu)選的介質(zhì)連接(medienseitigen Schaltung)中，將由電解槽的陰極室流出的電解液一優(yōu)選由此適當(dāng)?shù)胤种С龅姆至饕惠斔偷皆陔娊庖旱牧鲃?dòng)方向上看的第一電解槽的陽(yáng)極室。由本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)尤其在于，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇陽(yáng)極表面涂層，即尤其是通過(guò)提供氧化釕和/或氧化銥作為表面涂層的成分，可以有針對(duì)性地促進(jìn)Cl產(chǎn)率和/或任選地02產(chǎn)率，其中在制成的產(chǎn)物中還適當(dāng)?shù)靥峁┭趸?，也進(jìn)一步促進(jìn)了特別高的貯存穩(wěn)定性。直接通過(guò)取決于位置或地點(diǎn)調(diào)整的涂層以及形成涂層的組分的選擇，在2個(gè)以上電解槽的串聯(lián)內(nèi)還確保了在電解期間可以實(shí)現(xiàn)特別適應(yīng)需求的對(duì)電化學(xué)進(jìn)程的影響。尤其是通過(guò)由在表面涂層中有針對(duì)性地下降的氧化釕份額造成的在電解槽的陽(yáng)極室的串聯(lián)內(nèi)下降的Cl產(chǎn)出，可以在此使介質(zhì)中的游離氯的濃縮有針對(duì)性地適應(yīng)于在流過(guò)陽(yáng)極室的串聯(lián)時(shí)的流動(dòng)比例并且由此特別有效率地對(duì)其進(jìn)行控制。通過(guò)在介質(zhì)流方面設(shè)置的最后一個(gè)電解槽的陽(yáng)極室中提供基本上不含氧化釕的表面涂層，還可以有針對(duì)性地實(shí)現(xiàn)所制得的產(chǎn)物的PH值適應(yīng)于中性范圍以及由此帶來(lái)的所述產(chǎn)物與許多其它物質(zhì)或活性
物質(zhì)的相容性，而無(wú)需由此擔(dān)心副產(chǎn)物的產(chǎn)率升高，副產(chǎn)物的產(chǎn)率升高是不期望的且會(huì)對(duì)產(chǎn)物的性能產(chǎn)生不良影響。因此，通過(guò)所提到的表面涂層的具體實(shí)施方式
可以制備電化學(xué)活化的溶液，其在高貯存穩(wěn)定性的情況下具有特別有利的PH值以及特別高含量的游離氯，同時(shí)具有相對(duì)高的氧化還原電勢(shì)。本發(fā)明的實(shí)施例依據(jù)附圖
得到更詳盡的闡釋。在此表示為圖I用于通過(guò)電解產(chǎn)生電化學(xué)活化的鹽溶液的裝置圖2以縱截面表示的根據(jù)圖I的裝置的陽(yáng)極室根據(jù)圖I的裝置I設(shè)計(jì)用來(lái)通過(guò)電解產(chǎn)生電化學(xué)活化的鹽溶液。為此，裝置I包括電解模塊2，通過(guò)供給管線4可在入口側(cè)將電解介質(zhì)輸送到電解模塊2。在此，鹽水或水性鹽溶液摻混的軟化水用作電解介質(zhì)。為此，流入管線4在入口側(cè)與軟水劑站點(diǎn)6相連。為了將鹽水計(jì)量加入到軟化水中，將文丘里噴嘴8接入到流入管線4中，該文丘里噴嘴在本身入口側(cè)與鹽水容器10相連。此外，在水軟化劑站點(diǎn)6下游從輸入管線4分岔出排出管線
12,通過(guò)該排出管線在裝置I的調(diào)試階段(Inbetriebnahmephase)期間在繞開(kāi)后續(xù)組件的電解模塊2的情況下可將來(lái)自軟水劑站點(diǎn)6的水流排入到鹽水容器10中。為了在這些以持續(xù)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行的運(yùn)行狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換并且將可預(yù)設(shè)的鹽水量計(jì)量給入到電解介質(zhì)中，將適合的閥門(mén)16、18、20接入到輸入管線4、排出管線12以及接入文丘里噴嘴8的鹽水給入管線14，并且還將節(jié)流閥20接入到給入管線14。在出口側(cè)，為了將電解模塊2中制得的電化學(xué)活化的鹽溶液排出，排出管線24連接到電解模塊2上，該排出管線在出口側(cè)接入儲(chǔ)存所制得的鹽溶液或陽(yáng)極電解液的儲(chǔ)存容器26中。為了在裝置I的調(diào)試階段暫時(shí)繞開(kāi)儲(chǔ)存容器26，將多歧定向控制閥28接入排出管線24，所述多歧定向控制閥的第二出口連接到流出管線30上。裝置I設(shè)計(jì)用于制備電化學(xué)活化的鹽溶液，該鹽溶液具有在例如醫(yī)療或制藥應(yīng)用中直接用作消毒劑或抗菌有效物質(zhì)特別有利的性質(zhì)，尤其是具有特別高含量的游離氯，優(yōu)選超過(guò)500mg/L或在某些情況下甚至超過(guò)2000mg/L，同時(shí)具備高貯存穩(wěn)定性。為了實(shí)現(xiàn)這些，電解模塊2由2個(gè)以上組件構(gòu)成并且包括2個(gè)以上電解槽40，41，這些電解槽在實(shí)施例中僅僅描述兩個(gè)；但是顯而易見(jiàn)的是，類似于以下實(shí)施方式還可以設(shè)置更多的電解槽40，41。
每個(gè)電解槽40，41均包括形成第一電極室的陰極室42和形成第二電極室的陽(yáng)極室44，它們均通過(guò)膜46彼此分隔開(kāi)。在一方面劃定各個(gè)陽(yáng)極室44邊界的陽(yáng)極與另一方面以劃定各個(gè)陰極室42邊界的陰極之間施加電壓，該電壓引起離子遷移穿過(guò)位于中間的膜46，使得在電解介質(zhì)中所含有的水至少部分發(fā)生解離以及以鹽水形式夾帶的鹽成分(Salzanteile)發(fā)生至少部分解離。由于在這些材料中的離子電荷，由所施加的電壓造成的所述離子遷移過(guò)程導(dǎo)致Cl—和0H_在各個(gè)陽(yáng)極室44中富集并導(dǎo)致H+和Na+在各個(gè)陰極室42中富集。為了根據(jù)需要排出由此在各個(gè)陰極室42或第一電極室中富集的氫氣，使陰極室42每種情況下與排氣管道47相連。所述排氣管道形成各陰極室42的排氣模塊(必要時(shí)與在陰極室42中布置的用于起泡或氣體分離的設(shè)備，例如渦流發(fā)生器等等組合)。在裝置I中，電化學(xué)活化的鹽溶液的所期望的、優(yōu)質(zhì)的性能尤其通過(guò)在電解模塊12中特定地輸送介質(zhì)流來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此，根據(jù)實(shí)施例的裝置I中(所述裝置針對(duì)提供電化學(xué)高度活化的陽(yáng)極電解液而有所調(diào)整)，將陰極方面基本上并聯(lián)的介質(zhì)流管線與陽(yáng)極方面基本上串聯(lián)的介質(zhì)流管線組合起來(lái)?；蛘叱鲇诜浅Ｒ?guī)的設(shè)計(jì)目的，也可以將陽(yáng)極方面基本上并聯(lián)的介質(zhì)流管線與陰極方面基本上串聯(lián)的介質(zhì)流管線組合起來(lái)。此外，還可以設(shè)計(jì)出這些 介質(zhì)方面的連接的其它組合。在此，具體地在實(shí)施例的裝置I中在流入管線4中設(shè)置分岔點(diǎn)48，從該分岔點(diǎn)開(kāi)始以并聯(lián)介質(zhì)管線的形式引出接入到電解槽40，41的陰極室42中的輸入管線50。在陰極室42的出口側(cè)設(shè)置排出管線52，該流出管線在匯合點(diǎn)54匯合，從而總體上得到陰極室42在介質(zhì)方面的并聯(lián)。相反，在陽(yáng)極方面則設(shè)計(jì)陽(yáng)極電解液的陽(yáng)極室44串聯(lián)或彼此前后連接。為此，在陽(yáng)極電解液的流動(dòng)方向上看的屬于第一電解模塊40的陽(yáng)極室44在出口側(cè)通過(guò)連通管線56與后續(xù)的設(shè)置于第二電解模塊41中的陽(yáng)極室44的入口側(cè)相連。該陽(yáng)極室在本身出口側(cè)連接到流出管線24上，使得以多級(jí)或串接方式實(shí)施的形式實(shí)現(xiàn)涉及陽(yáng)極電解液的陽(yáng)極室44的彼此前后連接。此外，在裝置I中設(shè)計(jì)將由陰極室42流出的陰極電解液作為陽(yáng)極電解液給入彼此前后連接的陽(yáng)極室44中。為此，通過(guò)連通管線58，使陰極電解液的匯合點(diǎn)54與陽(yáng)極電解液的流動(dòng)方向上看的第一個(gè)電解槽40的陽(yáng)極室44相連。在匯合點(diǎn)54從連通管線58還分岔出排出管線60，通過(guò)該排出管線可以將可通過(guò)節(jié)流閥62調(diào)節(jié)其量的陰極電解液的部分流輸送到廢水系統(tǒng)或收集容器64中。采用該設(shè)置可以將從陰極室42流出的陰極電解液的可調(diào)節(jié)的分流作為陽(yáng)極電解液輸送到由陽(yáng)極室44組成的串聯(lián)中。由此，尤其可以對(duì)在陰極室44中的單個(gè)反應(yīng)參數(shù)，例如壓力和流速做出適當(dāng)?shù)挠绊?，并且還可以保持在該應(yīng)用情況下作為“廢品”產(chǎn)生的陰極電解液的量特別少。為了監(jiān)測(cè)所制得的陽(yáng)極電解液的材料性能以及為了計(jì)量，將一定數(shù)目的傳感器(尤其是流量傳感器(Mengensensor) 66、溫度傳感器68、pH傳感器70以及用于測(cè)量氧化還原電勢(shì)的傳感器72)接入流出管線24中。在構(gòu)造方面，如在圖2中的縱截面所示的那樣，電解槽40，41基本上呈圓柱形的基本形狀。在此，設(shè)計(jì)成用于形成陽(yáng)極的、呈中空?qǐng)A柱形的基體或載體80被同軸的陶瓷體82所包圍，陶瓷體82形成了膜46，同樣呈中空?qǐng)A柱形。為了形成陽(yáng)極室42，陶瓷體82本身同軸地被中空?qǐng)A柱形的外部體84所包圍。在末端，這些部件通過(guò)適合的鎖合元件88適當(dāng)?shù)胤忾]并任選地密封，其中通過(guò)介質(zhì)流入開(kāi)口 90將電解液輸送到形成陽(yáng)極的基體或載體80中。為了促進(jìn)在電解進(jìn)程中發(fā)生的電化學(xué)過(guò)程，在電解槽40，41中，特別是在力求達(dá)到的結(jié)果(即尤其是特別符合需求的提高的Cl產(chǎn)出)方面，設(shè)計(jì)用于形成陽(yáng)極的基體或載體80在其表面上設(shè)置特定選擇的涂層。該涂層92在其材料選擇和材料組成方面各自適合于在電解過(guò)程中的要求并且尤其取決于在串接的介質(zhì)流方面的串聯(lián)內(nèi)各個(gè)電解槽40，41的位置來(lái)選擇。對(duì)于在介質(zhì)流方向上設(shè)置的、在串接的串聯(lián)中的第一陽(yáng)極室44而言，在陽(yáng)極上設(shè)置的表面涂層92在此尤其為特別高的游離氯的產(chǎn)率而設(shè)計(jì)。為了該目的，在陽(yáng)極室40中陽(yáng)極的表面涂層92包括氧化釕和其它成分，尤其是氧化銥，基于在制備表面涂層時(shí)所使用的原料糊劑的用量份額計(jì)，在實(shí)施例中混合比例約為70/30 (Ru/Ir)。
與此相反，為在介質(zhì)流方面設(shè)置的最后的電解槽41中的陽(yáng)極而設(shè)置這樣的表面涂層，其基本上不含氧化釕。由此確保了在介質(zhì)流方向上設(shè)置的最后的電極室41中保持相對(duì)低的游離氯的產(chǎn)率，以便在該電解槽41中可以將陽(yáng)極電解液的pH值降低到對(duì)于與其它物質(zhì)或有效物質(zhì)的良好相容性適合的相對(duì)中性的值，而不必?fù)?dān)心由此造成不期望的有害的副產(chǎn)物的產(chǎn)生。為了該目的，在實(shí)施例中電解槽41中的陽(yáng)極的表面涂層92基本上是鉬基的。顯而易見(jiàn)的是，在電解模塊2中還可以在串接的陽(yáng)極室的串聯(lián)內(nèi)設(shè)置更多的電解槽；在這種情況下，相應(yīng)于取決于位置特定的在有針對(duì)性地影響電化學(xué)進(jìn)程方面的需求來(lái)選擇各個(gè)陽(yáng)極的表面涂層。附圖標(biāo)記列表I裝置80 基體2電解模塊82 陶瓷體4供給管線84 外部體6軟水劑站點(diǎn) 90 介質(zhì)流入開(kāi)口8文丘里噴嘴10鹽水容器12排出管線14鹽水給入管線16,18,20 閥門(mén)20節(jié)流閥24排出管線26儲(chǔ)存容器28多歧定向控制閥30流出管線40，41 電解槽42陰極室44陽(yáng)極室46膜
47排氣管線(Entgasungsleitung)48分岔點(diǎn)50輸入管線52排出管線54匯合點(diǎn)56連通管線60排出管線62節(jié)流閥
64收集容器66流量傳感器68溫度傳感器70pH-傳感器72傳感器
權(quán)利要求
1.電解槽(40)，尤其用于產(chǎn)生電化學(xué)活化的食鹽溶液，其具有配置有陽(yáng)極的陽(yáng)極室(44)和配置有陰極的陰極室(42)，該陰極室(42)與該陽(yáng)極室被膜(46)隔開(kāi)，其特征在于，所述陽(yáng)極在其表面上具有包括氧化釕和氧化銥的涂層(92)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的電解槽(40)，其中，所述表面涂層(92)通過(guò)用含金屬成分的糊劑涂覆載體(80)并隨后焙燒并氧化而獲得。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的電解槽(40)，其中，以氧化釕/氧化銥的比例計(jì)，尤其以存在用于為涂覆載體而設(shè)計(jì)的原料糊劑中的重量份計(jì)，陽(yáng)極的表面涂層(92)的成分為50/50 (Ru/Ir) 95/5 (Ru/Ir)，優(yōu)選約 70/30 (Ru/Ir)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的電解槽(40)，其中表面涂層(92)具有相當(dāng)于約5g/m2至約llg/m2的貴金屬成分面密度的平均層厚度。
5.用于產(chǎn)生電化學(xué)活化的溶液的裝置(1)，其具有電解模塊(2)，該電解模塊包括2個(gè)以上電解槽(40，41)，這些電解槽中的至少一個(gè)具有如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的構(gòu)造，并且在該電解模塊中電解槽(40，41)的陽(yáng)極室(44)在介質(zhì)方面串聯(lián)，其中每種情況下根據(jù)各電解槽在串聯(lián)中的位置來(lái)選擇各個(gè)電解槽(40，41)的陽(yáng)極的表面涂層(92)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置(1)，其中，與電解槽(40)的陽(yáng)極的表面涂層相比，電解槽(41)的陽(yáng)極的表面涂層(92)具有相對(duì)較低比例的氧化釕和/或氧化銥，該電解槽(41)在介質(zhì)方面串聯(lián)中看配置于相對(duì)下游，該電解槽(40)在介質(zhì)方面串聯(lián)中看配置于相對(duì)上游。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的裝置(1)，其中最后的電解槽(41)的陽(yáng)極的表面涂層(92)基本上不含氧化釕和/或氧化銥，最后的電解槽(41)是在介質(zhì)方面串聯(lián)中看最后的電解槽。
8.通過(guò)電解含鹽水來(lái)產(chǎn)生電化學(xué)活化的溶液的方法,其中使用如權(quán)利要求5-7中任一項(xiàng)的裝置(I)，其中向電解槽(40，41)的陰極室(42)中以并行方式輸送電解液并且向電解槽(40，41)的陽(yáng)極室(44)中以串行方式輸送電解液。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中將從電解槽(40，41)的陰極室(42)中流出的電解液輸送到第一電解槽(40)的陽(yáng)極室(44)中，該第一電解槽(40)在電解液的流動(dòng)方向上看是第一個(gè)電解槽。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中僅僅將從電解槽(40，41)的陰極室流出的電解液的一個(gè)分流輸送到第一電解槽(40)的陽(yáng)極室(44)中，該第一電解槽(40)在電解液的流動(dòng)方向上看是第一個(gè)電解槽。
全文摘要
電解槽(40)，尤其用于產(chǎn)生電化學(xué)活化的食鹽溶液，其具有配置有陽(yáng)極的陽(yáng)極室(44)和與該陽(yáng)極室通過(guò)膜(46)分開(kāi)的、配置有陰極的陰極室(42)，應(yīng)當(dāng)以特別有利的方式使制備電化學(xué)活化的鹽溶液成為可能，對(duì)于該溶液而言在高貯存穩(wěn)定性的情況下確保了特別高的殺菌或抗菌效果(特征在于特別高含量的游離氯)，其中pH值應(yīng)當(dāng)盡可能地使得與其他物質(zhì)或有效物質(zhì)可以具有良好的可調(diào)和性，或者甚至以不取決于其它所提到的參數(shù)的自由參數(shù)的方式保持可調(diào)節(jié)。為此，根據(jù)本發(fā)明陽(yáng)極在其表面具有包括氧化釕和氧化銥的涂層(92)。在用于產(chǎn)生電化學(xué)活化的溶液的裝置(1)中具有2個(gè)以上這樣的電解槽(40,41)并且電解槽(40,41)的陽(yáng)極室(44)在介質(zhì)方面串聯(lián)，其中每種情況下取決于各電解槽(40,41)在串聯(lián)中的位置來(lái)選擇各個(gè)電解槽(40,41)的陽(yáng)極的表面涂層(92)。
文檔編號(hào)C02F1/461GK102947228SQ201180027151
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
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