[发明专利]多电极电解装置和方法

说明书

发明背景

在美国专利4,999,098或5,352,360中描述了一种夹层式电解抑制器，该电解抑制器由限定了三个通道的两个相同电荷的膜组成。中央通道是样品流动通道，而外部两侧的通道是再生物流动通道。电流在放置于这些再生物流动通道的每一个中的电极之间通过，以辅助在再生物流动通道中从水分裂反应产生电解离子，即水合氢离子和氢氧根。典型地具有与膜离子交换筛网相同电荷的离子交换筛网放置在这三个通道的每一个中。含有待分离的具有正或负一种电荷的分析物离子的样品的一种水性洗脱液流在一种水性洗脱液中流动通过该样品流动通道。电解离子交换对于样品分析物离子的洗脱液抗衡离子，由此将洗脱液转化为抑制的(弱电离的)形式。样品分析物抗衡离子也交换电解离子。例如，对于用氢氧化钠作为洗脱液的阴离子分析，钠离子(样品抗衡离子)用水合氢离子进行交换，由此将氢氧化钠转化为水。在上述设置中，抑制器在阳极供应水合氢离子，这些水合氢离子流动通过相邻的带负电的磺化膜以将样品流中的钠离子移除到阴极侧上。这种电解抑制器在离子去除方面具有定向性。换言之，对于阴离子分析而言，离子移动是在一个从阳极到阴极的方向上。

发明内容

本发明的一个实施例为一种电解装置，包括(a)一个中央的样品流动通道，该样品流动通道具有一个入口和一个出口；(b)一个第一再生物流动通道，该第一再生物流动通道具有一个入口和一个出口；(c)一个第二再生物流动通道，该第二再生物流动通道具有一个入口和一个出口；(d)一个第一带电屏障，该第一带电屏障具有可交换的离子、能够使带正或负一种电荷的离子通过并且能够阻挡主体液体流动、布置在所述样品流动通道与第一再生物流动通道之间；(e)一个第二带电屏障，该第二带电屏障具有可交换的离子、能够使带有与所述第一带电屏障可交换离子相同正或负电荷的离子通过并且能够阻挡主体液体流动、布置在所述样品流动通道与所述第二再生物流动通道之间；(f)一个第一对的第一和第二间隔开的电极，该第一对电极布置在所述第一再生物流动通道中；以及(g)一个第二对的第三和第四间隔开的电极，该第二对电极布置在所述第二再生物流动通道中。

在另一个实施例中，上述电解装置用在一种电解方法(例如，抑制)中。该方法包括：(a)使一个电流在具有彼此相反电荷的该第一与第二电极之间通过；(b)使一个电流在具有彼此相反电荷的该第三与第四电极之间通过；并且(c)使一种含有样品的水性液体流流动通过该样品流动通道。

根据本发明的电解装置的第二实施例包括：(a)一个中央的样品流动通道，该样品流动通道具有一个入口和一个出口；(b)一个布置在所述中央的样品流动通道中的第一电极；(c)一个第一再生物流动通道，该第一再生物流动通道具有一个入口和一个出口；(d)一个第二再生物流动通道，该第二再生物流动通道具有一个入口和一个出口；(e)一个第一带电屏障，该第一带电屏障具有可交换的离子、能够使带正或负一种电荷的离子通过并且能够阻挡主体液体流动、布置在所述样品流动通道与第一再生物流动通道之间；(f)一个第二带电屏障，该第二带电屏障具有可交换的离子、能够使带有与所述第一带电屏障可交换离子相同正或负电荷的离子通过并且能够阻挡主体液体流动、布置在所述样品流动通道与第二再生物流动通道之间；以及(g)相应地布置在所述第一和第二再生物流动通道中的第二和第三电极。

在另一个实施例中，该第二电解装置用在一种电解方法中，该方法包括：(a)使电流在具有彼此相反极性的所述第一与第二电极之间以及在具有彼此相反极性的所述第一与第三电极之间通过，所述第二和第三电极具有相同的极性；并且(b)使一种含有样品的水性液体流流动通过所述样品流动通道。

附图简要说明

图1是本发明的电解装置的一种两通道实施例的示意图。

图2是本发明的电解装置的一种三通道实施例的示意图。

图3A和3B分别是图1的装置的矩形电极构型的顶部和底部视图。

图4A和4B展示了具有不同极性的图1的装置的圆形电极构型。

图5A和5B展示了根据本发明的电极的电极场线。

图6A展示了一个阳离子交换表面的消耗和再生循环，而图6B展示了对于图1和2的装置的电解反应。

图7A、7B和7C展示了用于根据本发明的图1和2的电解装置的一个阳离子交换表面的离子交换消耗和再生的示意图。

图8展示了具有依照本发明的三电极构型的本发明装置。

图9和10展示了使用本发明的电解装置的实验结果。

贯穿附图，类似的参考数字指代对应的部分。