[发明专利]对水进行电化学消毒的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对水进行电化学消毒的方法，而不需添加任何化学品，该方法使该水通过容纳在壳体中的至少一个电解槽，所述壳体设有用于传送和移除该水的装置，并且利用与阳极中的氧化作用和阴极中的还原作用相关的直接杀病毒剂、杀菌剂和抑菌效应，以及与电解水产生的氧化剂的作用相关的补充间接杀菌效应和残余抑菌效应。

背景技术

具有相同申请人的专利EP1597202描述了一种方法：

-其由以下组成：利用催化电极，使待连续处理的水通过电学过氧化组件，由此使水经历电化学处理；

-一方面，利用作用于溶解的有机材料的与阳极中的氧化作用和阴极中的还原作用相关的直接效应(杀病毒剂、杀菌剂和抑菌效应)，并且另一方面，利用与通过水电解产生的氧化剂的作用相关的间接效应(补充杀菌效应和残余抑菌效应)；

-该方法通过在水运送和储存至使用点这一过程中延长与电化学产生的氧化剂的接触，能够额外地减少细菌和保护水，该作用在电解槽的出口处被延长(残余消毒容量)。

由溶解的氧(阴极还原)和水(阳极氧化)产生的氧化剂具有明显的残余效应并以无害的速率产生氧化产物，这与大多数所用的氧化剂(例如氯)是相反的。

用于实施所述方法的装置包括阳极和阴极，这二者是板形的并且彼此平行，所述阳极和阴极的相对催化面是对称的并且具有相同的表面积，从而能够以最佳条件进行极性反转(两个电极上的电流密度相同)，防止由于脱碳发生相对彼此的过早降解(这不是相同的)，以及防止发生副反应，这对于较小的电极(较高的电流密度)而言是更重要的。

施加于所述装置的操作条件如下：

-在两个相对电极之间施加连续的层流状态(regime)，以限制湍流，所述湍流会促进水垢粘附(结垢)在电极上或电极之间，其具有使之过早老化的效应；

-通过直流和/或脉冲电流的方式供给相对的阳极和阴极，以补偿每个电极一端至另一端的电流密度变化。

在真实条件下进行质量鉴定测试(qualification test)期间，发现某些细菌较少或甚至几乎不受电极之间通道的影响。

其中，值得一提的是铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)和产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)。

因此，对于上述细菌而言，进行细菌处理已经被证明在层流状态下是大体上无效的。

事实上，在层流状态下，直接从槽的一端通向另一端的水层(距离阳极和阴极等距)仅经历与通过电极之间的电流有关的效应(经由阴离子和/或阳离子与电极之间的电子转移)。

发明内容

为了提高主要针对铜绿假单胞菌和产气荚膜梭菌细菌的杀菌处理的效率，本申请人研究出了要求保护的方法，该方法还使用电化学槽，其包括阳极和阴极，二者都是板形的，彼此平行，所述阳极和阴极的相对催化面具有相同的表面积并且形成对称的电极间空间，而没有优选路径或短路。

使用本申请人研究的结果作为起始点并基于“反映水酸度的氢电势(pH)在阳极(氧化发生的地方)附近非常低(低于1)，相反在阴极(还原发生的地方)附近却非常高(高于14)”这一事实，申请人在相对电极之间施用特定的湍流水力状态(regime)，以：

-沿着槽内的整个通道，对存在于水中的微生物交替且相继地(alternatively and successively)施加强烈的pH变化，目的是使它们失活；

-交替且相继地使所述微生物非常紧密地接触在电极表面上形成的O₂和OH，目的是提高直接和间接效应。

此外，电极之间的电场为10伏特的数量级，在细菌膜处的水平足以引发“电介质击穿”。

槽以这样的湍流状态运行，使得系统的性能得到真正的改进，由此允许对更为进化的生物体进行测试，例如原生动物(例如变形虫)、真菌和酵母。

为了优化处理性能，即消毒处理，本申请人发现，在下游流体中引入金属件(即由铜制成)与水接触，通过形成寿命短的强烈(powerful)的基团化合物，具有加速水系统生成的氧化化合物的分解速率(形成寿命短的强烈的基团化合物)的作用。

对于电极和水回路的结垢，已经利用以下技术中的至少一种，通过控制槽上游的水的结垢能力得以限制：

-钙和镁阳离子在阳离子交换树脂上的选择性保留；

-通过与晶体形式或液体形式的聚磷酸盐接触，螯合钙离子；

-通过磁性、感应或等效的阻垢剂的作用，抑制石灰石(碳酸钙)的结垢能力。

附图说明