專利名稱：分解液體中的有害物質(zhì)的設(shè)備和方法以及該設(shè)備的應(yīng)用的制作方法
分解液體中的有害物質(zhì)的設(shè)備和方法以及該設(shè)備的應(yīng)用 本發(fā)明涉及一種用于分解的液體中有害物質(zhì)，特別是分解水性介質(zhì)中有害物質(zhì)的 設(shè)備、方法以及該設(shè)備的應(yīng)用。該有害物質(zhì)的分解主要通過OH-基的氧化作用實現(xiàn)。該液 體在具有正電極和負電極排列的設(shè)備中進行處理以分解有害物質(zhì)，這些電極排列在由液體 流經(jīng)的容器中。這些電極相互分開形成工作腔。為連續(xù)處理液體，該液體通過入口和出口 供入工作腔。這種設(shè)備以及運行這種設(shè)備的方法例如在2006年7月25目的題為"由液體 中去除有害物質(zhì)的方法和實施該方法的設(shè)備"的未預(yù)先公開的申請DE 102006034895. 8中 提及。 在造紙業(yè)或紙漿業(yè)以及印制業(yè)或紡織業(yè)的廢水中存在有木質(zhì)素、樹脂和腐殖質(zhì)。
木質(zhì)素是指酚型大分子。在木質(zhì)中的木質(zhì)素是一種固體的無色物質(zhì)，其夾雜在植物的細胞
壁中，并起該細胞的木質(zhì)化作用(所謂的木化作用)。腐殖質(zhì)通常是指淺棕色至黑色的一般
在腐殖土中形成的有機物質(zhì)，其不具有可再現(xiàn)的化學結(jié)構(gòu)，并具有不同的特性和組成。本發(fā)
明中的木質(zhì)素和腐殖質(zhì)被理解為是指前述工業(yè)領(lǐng)域的廢水中的主要有害物質(zhì)。 這類工業(yè)廢水具有高的CSB值(CSB =化學需氧量)。這類廢水在排入通常的廢水
體系前需進行凈化。 凈化這類廢水的一種可能的方法是氧化相應(yīng)的木質(zhì)素或腐殖質(zhì)。該氧化是通過將 臭氧(03)引入到廢水中進行的。臭氧引入到水中后分解成具有氧化作用的OH-基。
為用臭氧凈化廢水，應(yīng)用所謂的臭氧發(fā)生器。臭氧發(fā)生器應(yīng)用純氧作為原料，并借 助于10kV-40kV的高壓產(chǎn)生臭氧。臭氧發(fā)生器具有低的效率。 由于低的效率和工藝中大多使用純氧作為原料，所以用臭氧發(fā)生器制備臭氧是昂 貴的。 代替臭氧發(fā)生器的另一方案是電化學法。用此法可在電化學過程中直接在待凈化 的液體中產(chǎn)生OH-基。與臭氧發(fā)生器相比，電化學法具有明顯更高的總效率。
在題為"從液體中去除有害物質(zhì)的方法和實施該方法的設(shè)備"的本申請人的未預(yù) 先公開的德國專利申請AZ 102006034895中提及一種電化學產(chǎn)生OH-基的方法以用于凈化 工業(yè)廢水特別是凈化造紙工業(yè)的廢水。在此方法中，使待凈化的液體流過交替正負電極的 室狀排列。由此使該待凈化的液體與電極直接接觸。 為產(chǎn)生OH-基，需要一定的與反應(yīng)類型有關(guān)電荷量。此外還發(fā)生限制其效率的寄 生副反應(yīng)。產(chǎn)生OH-基所需的功率定為電流(A)和電壓(V)的乘積。該所需的能量相應(yīng)地 為電荷(A s)和電壓(V)的乘積。
下面僅就能量進行研究。 在確定產(chǎn)生OH-基所需能量的兩個參數(shù)即電流(A)和電壓(V)中，僅電壓部分直 接受設(shè)備結(jié)構(gòu)的影響，因為如上所述電流部分(A)由形成OH-基的化學反應(yīng)給定。
電壓部分(V) —方面由在電極上發(fā)生的半反應(yīng)確定。另一方面按歐姆定律U二 RI，該電壓部分(V)也由電極間的電阻確定。電極間的電阻又與電極間的電解質(zhì)和電極的 相互間距有關(guān)。 用于以電化學產(chǎn)生OH-基的能量隨電極的相互間距的縮小而降低。由于對OH-基
4的形成起反作用的復(fù)合效應(yīng)，不可任意縮小電極的間距。 由此本發(fā)明的目的是提供一種用于分解液體中的有害物質(zhì)的設(shè)備和方法，其可改 進現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題。特別是該設(shè)備和方法在以電化學產(chǎn)生OH-基方面應(yīng)具有改 進的效率。 就設(shè)備而言，本發(fā)明的目的是由權(quán)利要求1的所述措施或特征實現(xiàn)的，就方法而 言，本發(fā)明的目的是由權(quán)利要求17的所述措施或特征實現(xiàn)的，就應(yīng)用而言，本發(fā)明的目的 是由權(quán)利要求32中的所述措施或特征實現(xiàn)的。 本發(fā)明基于下列的思考與認知在水環(huán)境中以電化學產(chǎn)生OH-基時，所需的能量 隨電極間所形成的相互間距的減小而降低。復(fù)合效應(yīng)阻止了可任意減小板間距以進一步提 高電化學的OH-基的化學產(chǎn)率。借助于可置于電極間的隔板可降低復(fù)合效應(yīng)。但通過隔板 不可降低使電壓項有一定下降的電極反應(yīng)本身。為減小有效的電極間距，用隔板環(huán)繞該兩 電極之一即正極或負極，以使待凈化的液體不再可能與相應(yīng)的電極直接接觸。在相應(yīng)電極 和環(huán)繞它的阻擋板之間的空間中充滿一種良導電液體。由此大大降低了在電極和隔板之間 的歐姆電壓降。以此方法可減少使電極間的電壓下降的間距，即有效電極間距，至隔板和該 各未由隔板所環(huán)繞的電極之間的距離，同時可抑制復(fù)合效應(yīng)。該未由隔板所環(huán)繞的電極通 常也稱為工作電極。 上述中的隔板意指由多孔或微孔材料制成的實體，其中可使用親水性的或經(jīng)相應(yīng) 表面處理而親水化的聚合物如聚丙烯、聚四氟乙烯作為材料。此外，該隔板還可由玻璃、玻 璃編織物或無紡物制成。該隔板的孔體積可為25% _95%，其中不考慮從隔板表面不可通 達的孔(封閉孔隙率)。 就設(shè)備而言，本發(fā)明的目的以下列措施實現(xiàn)的。提供一種通過OH-基的氧化作用 來分解液體中的有害物質(zhì)，特別是分解水性介質(zhì)中的有機有害物質(zhì)的設(shè)備，其中該設(shè)備包 括相互分開以形成工作腔的正電極和負電極的排列。該設(shè)備還包括向工作腔供入液體以供 連續(xù)加工的入口和出口。至少一個正電極或負電極在液體和電極之間的接觸區(qū)用隔板環(huán)繞 以形成電極腔，該電極腔減小了電極之間的工作腔。此外，該電極腔中還充有導電電解質(zhì)。
借助于上述的本發(fā)明的措施，可以電化學法實現(xiàn)改進的效率，由此可實現(xiàn)更有效 地凈化液體，特別是分解液體中的有害物質(zhì)。由此該設(shè)備可以較低成本分解液體中的有害 物質(zhì)。 本發(fā)明設(shè)備的另一些有利方案源自權(quán)利要求1的從屬權(quán)利要求，其中按權(quán)利要求 1的實施方案可由一個從屬權(quán)利要求的特征或尤其是多個從屬權(quán)利要求的特征進行擴展。
由此，本發(fā)明的設(shè)備還可有下列特征 _至少一個負電極可由隔板所環(huán)繞，且電極腔可充以堿性導電電解質(zhì)?；蛘咧辽僖?個正電極可由隔板所環(huán)繞，且電極腔可充以酸性電解質(zhì)。在液體中存在的有害物質(zhì)的分解 總是在工作電極上即各未用隔板環(huán)繞的電極上進行。按液體中所存在的有害物質(zhì)是進行氧 化反應(yīng)或進行還原反應(yīng)，來相應(yīng)地為負電極或正電極提供隔板。按上述實施方案，可靈活性 地設(shè)計本發(fā)明的設(shè)備。-所有正電極或所有負電極可用隔板環(huán)繞。由于所有正電極或所有負電極用隔板 環(huán)繞，可改進該設(shè)備的總效率。-隔板可由微孔材料制成，由微孔材料制成的隔板可防止待凈化液體在相關(guān)的由隔板環(huán)繞的電極上的反應(yīng)。但通過微孔隔板不會中斷離子傳導，由此，可降低電極之間的與 電壓降相關(guān)的間距。 _電極可呈平行面設(shè)計。如果電極呈平行板面設(shè)計，則該設(shè)備的這種結(jié)構(gòu)按其總體 積計可達盡可能小的工作體積。以此方式該設(shè)備可呈緊湊結(jié)構(gòu)。-電極之一和隔板可設(shè)計成基本上為相互同心排列的空心圓柱體，另一電極可配 置在該空心圓柱體的中心。按上述實施方案，可提供一種封閉型結(jié)構(gòu)以用于處理含有害物 質(zhì)的液體，由此，在處理該液體時特別可預(yù)防泡沫形成。-電極可經(jīng)表面結(jié)構(gòu)化處理。通過電極的表面結(jié)構(gòu)化處理可增大其表面，導致可改 進設(shè)備的效力。-電極可由匪0材料制成。此外，可特別使用鉑、碳化硅、碳化鴇、碳化鈦、氮化鈦和
/或碳氮化鈦。匪0材料特別適用于構(gòu)成按上述實施方案的設(shè)備中的電極。-作為正電極材料可使用消耗性材料如特別是鐵、不銹鋼合金、鋁、鋁合金和/或
碳。此外，作為負電極材料也可使用鐵、不銹鋼合金、碳和/或鋁。上述材料特別適用于構(gòu)
成正電極或負電極。-可設(shè)置用于電極凈化的手段，特別是機械刮水器/刮刀、超聲波和/或在液體中 加浮體。電極污物導致該設(shè)備的總效率降低。通過電極凈化可進一步改進效率。此外，通 過電極凈化還可改進設(shè)備的可靠性。-可設(shè)置分離氧和/或氫的設(shè)備。通過回收氧和/或氫可改進該設(shè)備的總效果。
就方法而言，本發(fā)明的目的是用下列措施實現(xiàn)的為分解液體中的有害物質(zhì)，特別 是分解水性介質(zhì)中的有機有害物質(zhì)，本發(fā)明方法包括下列步驟。將液體經(jīng)入口和出口連續(xù) 供入工作腔中，該工作腔在排列的相互呈間距的正電極和負電極之間形成。在液體中以電 化學法產(chǎn)生0H-基，至少一個正電極或負電極在液體和電極之間的接觸區(qū)由隔板環(huán)繞以形
成電極腔。該隔板減小了電極間的工作腔，該電極腔充以導電電解質(zhì)。液體中存在的有害 物質(zhì)在正電極上通過0H-基經(jīng)氧化分解或在負極上經(jīng)還原分解。 本發(fā)明方法的擴展由權(quán)利要求17的從屬權(quán)利要求給出。本發(fā)明的方法可與一個 從屬權(quán)利要求的特征，特別是與多個從屬權(quán)利要求的特征組合。由此，本發(fā)明方法還可有下 列特征-電化學產(chǎn)生0H-基可用< 5V的電壓實現(xiàn)。通過低電壓一方面提高C-效率[能 量的]，并且另一方面可實現(xiàn)具有低電壓的防觸電結(jié)構(gòu)。與此相反，臭氧發(fā)生器是高壓裝置。
-產(chǎn)生0H-基用直流電壓實現(xiàn)。-電極表面上的電流密度可為2mA/Cm2-500mA/cm2。由此，可根據(jù)導電電解質(zhì)和驅(qū) 動電解質(zhì)最佳化和需要時調(diào)節(jié)效率。-直流電壓可呈脈沖式。由此限制了擴散過程的影響，這表明，降低了反應(yīng)物的液 體輸送和干擾氣泡的排除。-電化學產(chǎn)生OH-基可用交流電實現(xiàn)，特別是該交流電可具有三角形振動、正弦形 振動和/或平穩(wěn)振動形式。此外，該交流電的頻率可為10—3Hz_lHz。在應(yīng)用磨損型電極時 還有延長壽命的優(yōu)點。 -CSB值可作為有害物質(zhì)濃度的量度，有害物質(zhì)的分解可通過CSB值的降低測定。 特別是可實現(xiàn)不可生物降解的CSB的降低。此外，可產(chǎn)生可生物降解的CSB。不可生物降解的CSB的降低或可生物降解的CSB的產(chǎn)生或CSB值的降低是廢水凈比的重要目標。因此可 特別有利地使用按上述實施方式改變CSB值的方法。-在液體經(jīng)電化學處理前可對在液體中存在的固體成分進行機械粉碎。通過固體 成分的粉碎可避免該方法中的缺陷如由堵塞產(chǎn)生的缺陷。以此方式可提高該方法的可靠 性。-液體可經(jīng)UV活化。通過UV活化可有目的地促進特定的電極反應(yīng)。選擇性分解 或提高效率。-可分離在該方法中所形成的氧，并用于配備給生物沉清池。通過分離在該方法中
所形成的氧，可有利地將該氧用于配備給生物沉清池，同時無需附加的氧。-色料主要可為有機色料，該有機色料可以是天然色料或合成色料。色料大多是廢
水中的成分物。因此在廢水處理中降低色料是特別有利的。 權(quán)利要求2-16之一的本發(fā)明的設(shè)備或?qū)嵤┓桨柑貏e可用于造紙業(yè)或紙漿業(yè)以及 印制業(yè)或紡織業(yè)中以分解工業(yè)廢水中的木質(zhì)素或腐殖質(zhì)。 在前述工業(yè)領(lǐng)域中，木質(zhì)素或腐殖質(zhì)是廢水凈化中的主要成分。因此本發(fā)明的設(shè) 備或其擴展方案的應(yīng)用是特別有利的。 用于分解有害物質(zhì)的本發(fā)明的設(shè)備以及用于分解有害物質(zhì)的本發(fā)明的方法的其 它可能方案列于前面未提及的從屬權(quán)利要求以及特別是列于多張示意性附圖中，其中


圖1以截面圖示出用于分解有害物質(zhì)的設(shè)備，
圖2以俯視圖示出該設(shè)備， 圖3以截面圖示出用于分解有害物質(zhì)的呈管式設(shè)計的設(shè)備， 圖4示出用于水處理的設(shè)備， 圖5示出具有泡沫分離器的這種設(shè)備。 在圖中用相同標號表示相應(yīng)的構(gòu)件。未詳細說明的部件是所熟知的現(xiàn)有技術(shù)。
圖1示出用于分解液體中的有害物質(zhì)，特別是用于分解水性介質(zhì)中的有機有害物 質(zhì)的僅呈局部構(gòu)造的設(shè)備100。該設(shè)備100的更多細節(jié)示于圖4。圖1中的設(shè)備100呈截 面圖示出。待凈化的液體經(jīng)入口 101供入容器103，液體F經(jīng)出口 102離開該容器。在容器 103內(nèi)的液體F的流動部分以箭頭表示。該容器103可充填有高度最高為L的待凈化液體 F。在容器103內(nèi)配置有正電極104a-104c和負電極105a-105c的排列。這些電極特別可 設(shè)計成相互面平行排列的板。在電極104a-104c和電極105a-105c之間為工作腔A，其寬度 由電極間距106確定。 至少一個負電極105，優(yōu)選幾個負電極105或更優(yōu)選所有的負電極105a. . . c均以 相同方式由隔板107環(huán)繞。該隔板107完全環(huán)繞負電極105a. . . c，使得在容器103中的待 凈化液體F與電極105a. . . c本身之間不可呈直接接觸。隔板107特別是在通過容器103 中的液體F的高度L所給定的接觸區(qū)中環(huán)繞電極105a. . . c。 特別是可由微孔材料制成的隔板107通過將電極間距106減小到有效電極間距 108而減小在電極104a. . . 104c和電極105a. . . 105c之間的工作腔(A)的大小。該隔板107 環(huán)繞電極105a... 105c形成電極腔109。該電極腔109中充填有優(yōu)良導電電解質(zhì)E。按圖 1中所示方案，其中由隔板107所環(huán)繞的電極105a. . . 105c是負電極，則充填的是堿性導電 電解質(zhì)E。交替的電極104a. . . 104c和105a. . . 105c之間通常施加小于5V的電壓。
在處于容器103內(nèi)的待凈化的液體F中，水在正電極上按下式經(jīng)電解分解
H20 — H++0H*+e— (1) 在正電極104a. . . 104c上按上式1進行水的電解分解產(chǎn)生0H_基。電子(e—)經(jīng) 正電極104a. .. 104c輸出。 H+離子借助于離子傳導輸出。該H+離子無阻地穿過微孔隔板107而到達負電極 105a. . . 105c。 按圖1中的方案，該微孔隔板107的設(shè)計要可避免在容器103中的待凈化液體F 在負電極105a. . . 105c的區(qū)域中混合。但可無阻地進行向相應(yīng)負電極105a. . . 105c的離子 傳導。此外，微孔隔板107還阻止復(fù)合效應(yīng)，因為^不能從負電極直接到達正電極。此外， 在正電極側(cè)產(chǎn)生的02和OH也不能使負電極退極化。 待凈化液體F的導電率通常為幾個ms數(shù)量級(如l-10ms)，并且通常為4ms。電 極腔109充填有優(yōu)良導電的電解質(zhì)E，其電導率通常要高幾個數(shù)量級，如為1000ms。所以在 電極104a. 104c和105a. 105c上施加的通常小于5V的電壓降不是出現(xiàn)在電極間距106 上，而是出現(xiàn)于由隔板107到正電極104a. . . 104c的間距所確定的有效電極間距104上。
在正電極105a. . . 105c的區(qū)域中，由于前述過程形成高濃度0H_基。該0H_基對 在液體F中的有害物質(zhì)產(chǎn)生氧化作用，并促進其分解。這些電極，即在圖l所示方案中的正 電極105a. . . c，在下面稱為工作電極，因為在液體F中的有害物質(zhì)的分解在這些電極的區(qū) 域中進行。按圖l所示實施例，就整個設(shè)備而言發(fā)生有害物質(zhì)的氧化反應(yīng)。
除圖1所示的實施例外，可按同樣原理類似地如此設(shè)計用于分解液體F中的有害 物質(zhì)的設(shè)備，即互換負電極和正電極的極性。在此情況下，該有害物質(zhì)發(fā)生還原反應(yīng)。按這 種未示于圖1中的實施例，在圖1中標示成正電極104a. . . 104c的電極帶負電，而在圖1中 標示成負電極105a. . . 105c的電極帶正電。
前述過程稱為還原反應(yīng)。 在此情況下，不產(chǎn)生OH-基和氧化反應(yīng)。分解按還原進行，即-在極端情況下，將碳分子還原至甲烷(CH》，且通常較少可能逸出。-還原分解甲醇(CH3OH)基或乙醇(C2H5OH)基，其部分逸出即蒸發(fā)出或可非常好地
生物降解。由此導致產(chǎn)生BSB，如在羧基情況下
<formula>formula see original document page 8</formula>
-將長鏈分子還原裂解，即導致產(chǎn)生BSB。 在液體F中的有害物質(zhì)的上述氧化或還原反應(yīng)過程中，在設(shè)備100中會導致泡沫 形成。為此如圖1所示的這類設(shè)備可配置泡沫分離器110。 圖2以俯視圖示出用于分解液體F中的有害物質(zhì)的設(shè)備100。設(shè)備中的液體F的 流動部分用箭頭表示。 圖3以截面圖示出用于分解液體F中的有害物質(zhì)的設(shè)備100，其中至少一個電極和 一個隔板107呈管形結(jié)構(gòu)。正電極104a. . . 104c以及相應(yīng)的隔板107呈基本上相互同心排 列的空心圓柱體，負電極105a. . . 105c各基本上位于其所屬空心圓柱體的中心。按圖3中以截面示出的實施例，該用于分解有害物質(zhì)的設(shè)備ioo為封閉式排列，經(jīng)入口和出口將待 凈化液體F供入該設(shè)備。通過這種封閉式排列特別可減少在過程進行中的泡沫形成。
所有上述實施例可隨后用下列所述措施進行擴展。 例如為增大電極的表面可對該電極實施表面結(jié)構(gòu)化。再則該電極可由匪O材料 (混合金屬氧化物)構(gòu)成。此外，例如可使用金剛石、鉬、碳化硅、碳化鎢、碳化鈦、氮化鈦和 /或碳氮化鈦構(gòu)成正電極104a. . . 104c。特別是該正電極104a. . . 104c可由消耗性材料如 特別是鐵、不銹鋼合金、鋁、鋁合金和/或碳構(gòu)成。負電極105a... 105c特別是可由鐵、不銹 鋼合金、碳和/或鋁制成。 按圖1-圖3中所示實施例之一的用于分解有害物質(zhì)的設(shè)備100還可配有用于電 極凈化的裝置。例如機械刮水器或刮刀適合作為用于電極凈化的裝置?；蛘呋蛄硗膺€可用 超聲波凈化電極。也可通過在待凈化液體F中的浮體物凈化電極。 圖4和5示出一類設(shè)備，借助于該設(shè)備表明水處理中的工序。圖4示出一種設(shè) 備，其具有容器103，其中相互面平行排列n個電極。在容器103中各交替地有n個正電極 104a. . . 104c和n個負電極105a. . . 105n。該負電極105a. . . 105n總是為隔板107環(huán)繞。待 凈化液體F經(jīng)入口 101供入容器103中，經(jīng)凈化過的液體F經(jīng)出口 102離開容器103。另 外，在容器103中存在的待凈化液體F經(jīng)循環(huán)泵401和在電極裝置上面的類似淋蓬頭的分 布器再循環(huán)，以確保均勻覆蓋電極。在此方案中要采取適當措施，以使該待凈化液體F不與 電極腔109中的優(yōu)良導電電解質(zhì)相混合。 圖5示出另一種具有泡沫分離器110的設(shè)備。為此，容器103具有溢出邊緣501 用以泡沫分離。在后接的捕集容器502中，以此方式所分離的泡沫在另一循環(huán)泵103的另 一循環(huán)中處理。 下面以各種實施例說明用于分解液體F中的有害物質(zhì)的方法的其它可能方案。如 可用小于5V的電壓來以電化學法產(chǎn)生0H-基。此夕卜，用于產(chǎn)生0H-基的電壓可為直流電壓。 該直流電壓還可是脈沖型的。或者，也可用交流電壓來以電化學法產(chǎn)生OH-基。特別是該 交流電壓可具有頻率為10—3Hz-lHz的三角形振動、正弦形振動和/或平穩(wěn)振動形式。通常 該用于產(chǎn)生OH-基的方法可以靜電方式實施，電極表面上的電流密度可為2mA/cm2-500mA/ cm 。 可借助于CSB值(化學需氧量)作為有害物質(zhì)濃度的量度來測量有害物質(zhì)的分 解。此外，也特別可得出不可生物降解的CBS或產(chǎn)生可生物降解的CSB。
在以電化學法處理該待凈化的液體F前，對可能在液體F中存在的固體成分進行 機械預(yù)粉碎處理。該液體F還可經(jīng)UV活化處理。 在處理過程中產(chǎn)生的氧或氫可用于其它過程。例如借助于可從過程中分離出的所 產(chǎn)生的氧來活化生物沉清池。 在該待凈化的液體F中存在的有害物質(zhì)特別可能是有機色料。這些有機色料可以 是天然色料或合成色料。 按實施例之一的前述方法或按實施例之一的前述設(shè)備特別可應(yīng)用于造紙業(yè)或紙 漿業(yè)和/或印制業(yè)或紡織業(yè)中以分解工業(yè)廢水中的木質(zhì)素或腐殖質(zhì)。
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權(quán)利要求
通過OH-基的氧化作用來分解液體(F)中的有害物質(zhì)，特別是分解水性介質(zhì)中的有機有害物質(zhì)的設(shè)備(100)，其具有-正電極和負電極(104a...104n，105a...105n)的排列，這些電極相互分開以形成工作腔(A)，和-入口和出口(101，102)，通過該入口和出口液體(F)可進入工作腔(A)以便進行連續(xù)處理，其中-至少一個正電極或負電極(104a...104n，105a...105n)至少在液體(F)和電極(104a...104n，105a...105n)之間的接觸區(qū)中由隔板(107)環(huán)繞而形成電極腔(109)，其減小了電極(104a...104n，105a...105n)之間的工作腔(A)，和-電極腔(109)中充有導電電解質(zhì)(E)。
2. 權(quán)利要求1的用于分解有害物質(zhì)的設(shè)備(IOO)，其特征在于，至少一個負電極 (105a. . . 105n)由隔板(107)環(huán)繞，并且電極腔(109)中充有堿性導電電解質(zhì)(E)。
3. 權(quán)利要求1或2的用于分解有害物質(zhì)的設(shè)備(IOO)，其特征在于，至少一個正電極 (104a. 104n)由隔板(107)環(huán)繞，并且電極腔(109)中充有酸性導電電解質(zhì)(E)。
4. 上述權(quán)利要求之一的用于分解有害物質(zhì)的設(shè)備(IOO)，其特征在于，所有正電極或 所有負電極均由隔板(107)環(huán)繞。
5. 上述權(quán)利要求之一的用于分解有害物質(zhì)的設(shè)備(IOO)，其特征在于，隔板(107)由微 孔材料制成。
6. 上述權(quán)利要求之一的用于分解有害物質(zhì)的設(shè)備(IOO)，其特征在于，電極 (104a. 104n， 105a. 105n)呈平行面設(shè)計。
7. 權(quán)利要求l-5之一的用于分解有害物質(zhì)的設(shè)備(100)，其特征在于，電極 (104a. . . 104n， 105a. . . 105n)之一和該隔板(107)呈基本上相互同心排列的空心圓柱體， 另一電極配置在該空心圓柱體的中心。
8. 上述權(quán)利要求之一的用于分解有害物質(zhì)的設(shè)備(IOO)，其特征在于，電極 (104a. . . 104n， 105a. . . 105n)是表面結(jié)構(gòu)化的。
9. 上述權(quán)利要求之一的用于分解有害物質(zhì)的設(shè)備(IOO)，其特征在于，正電極 (104a. 104n)由匪O(混合金屬氧化物)構(gòu)成。
10. 權(quán)利要求9的用于分解有害物質(zhì)的設(shè)備(IOO)，其特征在于，正電極由選自下列 的至少一種材料構(gòu)成金剛石、鉬(Pt)、碳化硅(SiC)、碳化鎢(WC)、碳化鈦(TiC)、氮化鈦 (TiN)、碳氮化鈦(TiCN)。
11. 上述權(quán)利要求之一的用于分解有害物質(zhì)的設(shè)備(IOO)，其特征在于，用于正電極 (104a. . . 104n)的材料選自下列至少一種消耗性材料鐵(Fe)、不銹鋼合金、鋁(Al)、鋁合 金、碳(C)。
12. 上述權(quán)利要求之一的用于分解有害物質(zhì)的設(shè)備(IOO)，其特征在于，用于負電極 (105a. . . 105n)的材料選自下列至少一種材料鐵(Fe)、不銹鋼合金、碳(C)、鋁(Al)。
13. 上述權(quán)利要求之一的用于分解有害物質(zhì)的設(shè)備(IOO)，其特征在于具有用于電極 凈化的裝置。
14. 權(quán)利要求13的用于分解有害物質(zhì)的設(shè)備(IOO)，其特征在于，所述用于電極凈化的裝置是機械刮水器/刮刀、超聲波和/或在液體(F)中的附加浮體。
15. 上述權(quán)利要求之一的用于分解有害物質(zhì)的設(shè)備(100)，其特征在于具有泡沫分離 器(110)。
16. 上述權(quán)利要求之一的用于分解有害物質(zhì)的設(shè)備(100)，其特征在于具有氧(02)和/ 或氫(H2)的分離裝置。
17. 用于分解液體(F)中的有害物質(zhì)，特別是分解水性介質(zhì)中的有機有害物質(zhì)的方法， 其包括下列步驟-將液體(F)經(jīng)入口和出口 (101,102)連續(xù)供入工作腔(A)中，該工作腔在排列的相互 分開的正電極和負電極(104a. . . 104n， 105a. . . 105n)之間形成，-在液體(F)中以電化學法產(chǎn)生OH-基，其中至少一個正電極或負電極(104a. . . 104n， 105a. . . 105n)至少在液體(F)和電極(104a. . . 104n， 105a. . . 105n)之間的接觸區(qū)中由隔板 (107)環(huán)繞而形成電極腔(109)，該隔板(107)減小了電極(104a. . . 104n， 105a. . . 105n)間 的工作腔(A)，電極腔(109)充有導電電解質(zhì)(E)，-通過OH-基分解液體(F)中的有害物質(zhì)。
18.權(quán)利要求17的方法，其特征在于，用< 5V的電壓實施以電化學法產(chǎn)生OH-基。
19. 權(quán)利要求17或18的方法，其特征在于，所述電壓是直流電壓。
20. 權(quán)利要求17-19之一的方法，其特征在于靜電實施，其中電極表面上的電流密度為 2mA/cm2_500mA/cm2 。
21. 權(quán)利要求19的方法，其特征在于，所述直流電壓是脈沖型。
22. 權(quán)利要求17或18的方法，其特征在于，用交流電以電化學法產(chǎn)生OH-基，特別是用 呈三角形振動、正弦形振動和/或平穩(wěn)振動形式的交流電，該交流電的頻率為10—3Hz-lHz。
23. 權(quán)利要求17-22之一的方法，其特征在于，應(yīng)用CSB(化學需氧量)值作為有害物質(zhì) 濃度的量度，有害物質(zhì)的分解借助CSB值的降低測定。
24. 權(quán)利要求23的方法，其特征在于不可生物降解的CSB的降低。
25. 權(quán)利要求23的方法，其特征在于，產(chǎn)生可生物降解的CSB。
26. 權(quán)利要求17-25之一的方法，其特征在于，在液體(F)經(jīng)電化學處理前對在液體 (F)中存在的固體成分進行機械粉碎。
27. 權(quán)利要求17-26之一的方法，其特征在于，所述液體(F)經(jīng)UV活化。
28. 權(quán)利要求17-27之一的方法，其特征在于，分離在該方法中所形成的氧(02)，并用 該氧(02)活化生物沉清池。
29. 權(quán)利要求17-28之一的方法，其特征在于，所述有害物質(zhì)主要是有機色料。
30. 權(quán)利要求29的方法，其特征在于，所述有機色料是天然色料。
31. 權(quán)利要求29的方法，其特征在于，所述有機色料是合成色料。
32. 權(quán)利要求l-16之一的設(shè)備在造紙業(yè)或紙漿業(yè)、印制業(yè)或紡織業(yè)中用于分解各工業(yè) 廢水中的木質(zhì)素或腐殖質(zhì)的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過OH-基的氧化作用來分解液體(F)中的有害物質(zhì)的設(shè)備(100)。該設(shè)備(100)具有正電極或負電極(104a...104n，105a...105n)的排列，其中至少一個正電極或負電極(104a...104n，105a...105n)至少在液體(F)和電極(104a...104n，105a...105n)之間的接觸區(qū)中由隔板(107)環(huán)繞。
文檔編號C02F101/30GK101795979SQ200880105430
公開日2010年8月4日 申請日期2008年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月3日
發(fā)明者A·哈恩, J·斯特勞布, K·斯特拉茨, M·韋哈斯 申請人:西門子公司