[其他]用于生产酸和碱的电化学设备

说明书

技术领域

本发明一般性涉及电化学技术，特别是涉及用于生产酸和碱的电化学设备和方法。

背景技术

能够通过一个外加的电场来移除液流中不需要的离子物种，以此来处理液流的设备是众所周知。这些由电力驱动的分离装置包括但不限于电渗析和电去电离设备，它们通常用来生产纯化水，例如去离子(DI)水。

在这些设备中，浓缩和稀释隔室由离子选择性膜分隔。电去电离设备一般包括交替的电活性半透性阴离子和阳离子交换膜。膜之间的空间配置成为具有进口和出口的液流隔室。该隔室一般包括吸附介质例如离子交换树脂，以便于离子的迁移。通过电极外加的电场导致溶解的离子，这些离子被它们各自的反电极所吸引，由此通过阴离子和阳离子交换膜实现迁移。通常的结果是稀释隔室中的液体损耗离子，浓缩隔室中的液体富集迁移来的离子。一般地，稀释隔室中的液体是需要的(“产物”液体)，而浓缩隔室中的液体是废弃的(“舍弃”液体)。

发明内容

本发明一般性涉及用于生产酸和碱的电化学设备和方法。

按照本发明的一个或多个方面，一种电化学设备可包括至少部分被第一阴离子选择性膜和第二阴离子选择性膜所界定的第一浓缩隔室，至少部分被所述的第二阴离子选择性膜和阳离子选择性膜所界定的电解隔室，以及至少部分被所述的阳离子选择性膜和第三阴离子选择性膜所界定的第二浓缩隔室。

按照本发明的一个或多个方面，一种电化学设备可包括至少部分被一个第一阳离子选择性膜和一个第二阳离子选择性膜所界定的第一浓缩隔室，至少部分被所述的第二阳离子选择性膜和一个阴离子选择性膜所界定的第二浓缩隔室，以及至少部分被所述的阴离子选择性膜和一个第三阳离子选择性膜所界定的电解隔室。

按照本发明的一个或多个实施方案，一种操作电化学设备的方法可包括向所述的电化学设备的第一浓缩隔室引入阳离子物种和阴离子物种，向所述的电化学设备的第二浓缩隔室和淡化隔室中引入去离子水，在所述淡化室中电解去离子水，以及在所述的第一浓缩隔室的出口回收酸流。

还有其他方面、实施方案、以及这些示例性方面和实施方案的优点，以下将详细讨论。此外，可以理解，前述的信息以及随后的详细说明都仅仅是本发明不同方面和实施方案的示例性的例子，是为了提供一种概述或一种框架用以理解所要求保护的方面和实施方案的本质和特性。所包含的附图提供了不同方面和实施方案的图示和更进一步的理解，附图包含在、且构成了本说明书的一部分。附图与本说明书的剩余部分一起，用于解释所描述的和所要求保护的方面和实施方案的原理和操作。

附图说明

下面参考附图，讨论至少一个实施方案的不同方面。在未按比例绘制的图中，出现在不同附图中的每个相同的或几乎相同的部件用相同的数字表示。出于清楚的目的，可能并未在每张附图中标记出每个部件。提供的图是用于图示和解释的目的，不是为了限定本发明的范围。图中：

图1图示了一种根据本发明一个或多个实施方案的电化学设备；

图2图示了一种根据本发明一个或多个实施方案的电化学设备；

图3图示了一种根据本发明一个或多个实施方案的电化学设备；

图4A-4E图示了在附随的实施例中所讨论的不同的系统管道工程配置；

图5A和5B提供在附随的实施例中所讨论的测试条件和结果的表格汇总；

图6A-6E描述了在附随的实施例中所讨论的电去电离模块的功率图；以及

图7A和7B描述了在附随的实施例中所讨论的与电流效应相关的数据。

具体实施方式

一个或多个实施方案通常涉及电化学设备和方法。这些设备和方法可以有效生产酸和/或碱流。这里所描述的原位产生技术可以实施在广泛的不同种类应用中，其中要求使用酸或碱，但是不需要相关的存储和/或处理。实施方案也可以用于从具有一个或多个其他组分的混合物中回收和纯化酸或碱。所公开的设备和方法的实施方案可以进一步用于改变工艺流的pH值。因此，可能需要较小的pH校正，例如通过化学添加，来实现任何所需的中和或pH调整。至少一个实施方案不使用双极膜可以有效生产酸和/或碱。有益地，某些实施方案可以用来生产足够浓度和品质的反应物流，以传递到上游或下游应用。