[发明专利]用于产生非均匀电场以去除流体中极化分子的电极装置

说明书

本发明公开了一种电极装置和去除流体中极化分子的方法。在另一方面，在阳极和阴极之间产生非均匀电场，流体在阴极和阳极之间的间隙内流动，并且极化分子被静电力驱动至并吸附在阳极上，而不会发生化学反应。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年2月20日提交的美国临时申请号62/807,797的优先权。上述申请的全部公开内容通过引用并入本文。

政府权利

本发明是在国家科学基金会授予的1700785、1700787和1724941的政府支持下完成的。政府对本发明享有一定的权利。

背景技术和概要

全氟和多氟烷基物质(“PFAS”)是一类人造化学品，它们在环境和人体中非常持久，可能对人类健康造成不利影响。PFAS分子通常被用作防污剂和消防泡沫，它们通过用于制造含氟化学品的工业过程排放到空气和水中。PFAS分子还通过废物和污水污泥的处理，以及由于消防用途进入地下水和地表水。

美国专利公开号2018/0222781的名称为“利用多孔碳电极净化水”，由Liu等人发表于2018年8月9日。该专利公开文本通过引用并入本文。该设备利用电解化学反应过程，通过在平行电极之间流动的电流将污染物分解成小而稳定的分子。

本发明提供一种去除流体中极化分子的电极装置和方法。在另一方面，向位于流体中的阳极施加电势，流体在阳极和周围的阴极之间的间隙内流动，并且在阳极和阴极之间产生非均匀电场。进一步导致液态或气态流体中的极化分子向阳极移动。在另一方面，导电多孔材料为阳极并且被接地的阴极周向环绕，流体在其间流动，并且流体中的极化分子(例如PFAS或其他分子)被驱动靠近阳极，不会在阳极和阴极之间引发电流流动，和/或，不会与极化分子发生化学反应。在另一方面，阳极由多孔金属和/或多孔活性炭制成。

此外，另一方面包括一种用于制造阳极的方法，其包括制造金属箔片(可以是多孔金属泡沫)，将活性炭层附着到所述箔片上，并将所述箔片和活性炭卷绕或弯曲成大致的圆柱形。该方法可以进一步包括在箔片/碳阳极和周围的阴极之间施加电场，在阳极和阴极之间使液体或气态流体流动，通过电将极化分子拉向阳极，而不引起电流流动。本装置和方法的另一方面包括连接到阳极和阴极的饮用水水龙头。然而，本装置和方法的另一方面是使用阳极和阴极作为工业水流体处理管道系统的一部分。附加的优点和特征将结合附图在以下描述和所附的权利要求中披露。

附图简要说明

图1是采用本电极装置的工业水处理装置的示意图；

图2是沿图1中的线2-2截取的纵向截面图，显示本电极装置；

图3是图2的本电极装置的示意图；

图4是沿图3中的线4-4截取的横截面图，显示本电极装置；

图5是与本电极装置一起使用的极化PFAS分子的模型；

图6是采用本电极装置的饮用水水龙头装置的透视图；

图7是沿图6中的线7-7截取的纵向截面图，显示本电极装置；

图8是制造用于本电极装置的阳极的第一制造工序的一系列透视图；

图9是沿图8中的线9-9截取的横截面图，显示本电极装置中使用的阳极；

图10是制造本电极装置的阳极的第二制造工序的一系列透视图；

图11是沿图10中的线11-11截取的横截面图，显示本电极装置的阳极；

图12是制造本电极装置的阳极的第三制造工序的一系列透视图；