SK7672001A3 - Electrolytic apparatus, methods for purification of aqueous solutions and synthesis of chemicals - Google Patents

Abstract

Electropurification of contaminated aqueous media, such as ground water and wastewater from industrial manufacturing facilities like paper mills, food processing plants and textile mills, is readily purified, decolorized and sterilized by improved, more economic open configuration electrolysis cell (10) designs with electrodes (18, 20) comprising a plurality of conductive porous elements in electrical contact with one another. The cells (10) may be divided or undivided, and connected in monopolar or bipolar configuration. When coupled with very narrow capillary gap electrodes (18, 20) more economic operation, particularly when treating solutions of relatively low conductivity is assured. The novel cell design (10) is also useful in the electrosynthesis of chemicals, both organic and inorganic types, such as hypochlorite bleaches and other oxygenated species.

Description

Elektrolytický článok, spôsob elektropurifikácie vodných roztokov a spôsob elektrosyntézy látokElectrolysis cell, method of electropurification of aqueous solutions and method of electrosynthesis of substances

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa vo všeobecnosti týka čistenia vodných roztokov a prípravy užitočných chemických produktov a špecifickejšie elektrochemických metód a efektívnejšieho, hospodárnejšieho a bezpečnejšieho elektrolytického článku na čistenie pitnej vody, priemyselných odpadových vôd a kontaminovanej podzemnej vody, ako aj elektrosyntézy užitočných produktov, napr. organických a anorganických chemických látok.The invention generally relates to the purification of aqueous solutions and the preparation of useful chemical products and more specifically to electrochemical methods and to a more efficient, economical and safer electrolytic cell for the purification of drinking water, industrial waste water and contaminated groundwater, as well as electrosynthesis of useful products, e.g. organic and inorganic chemicals.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Odpadová voda môže byť v obciach a mestách, kde narastá počet obyvateľov a sú obmedzené vodné zdroje, vhodným zdrojom. Okrem toho môže opätovné používanie odpadovej vody zlepšiť kvalitu tokov a jazier tým, že zníži vypúšťanie odpadu, ktorý sa do nich dostáva, čím sa následne zníži zaťaženie obmedzených zdrojov pitnej vody. Odpadová voda sa môže regenerovať a opätovne používať na zavlažovanie poľnohospodárskej pôdy, dopĺňanie podzemnej vody alebo na rekreačné účely.Waste water may be a suitable resource in municipalities and cities where population is increasing and water resources are limited. In addition, re-use of wastewater can improve the quality of streams and lakes by reducing the discharge of waste entering them, thereby reducing the burden on limited sources of drinking water. Waste water can be regenerated and reused for irrigating agricultural land, topping up groundwater or for recreational purposes.

Zabezpečenie vhodnej pitnej vody je ďalšou nevyhnutnosťou života. Kvalita vody dostupnej v prírode sa mení od miesta k miestu a často je nevyhnutné odstraňovať mikroorganizmy, ako sú baktérie, plesne, spóry a iné organizmy ako je cryptosporidium; soli, ióny ťažkých kovov, organické látky a kombinácie takýchto kontaminantov.The provision of appropriate drinking water is another necessity of life. The quality of water available in nature varies from place to place and it is often necessary to remove micro-organisms such as bacteria, fungi, spores and other organisms such as cryptosporidium; salts, heavy metal ions, organic substances and combinations of such contaminants.

Počas niekoľkých minulých rokov sa na dekontamináciu priemyselnej odpadovej vody, na čistenie podzemnej vody a na úpravu dodávok komunálnej vody využívalo množstvo primárnych, sekundárnych a terciárnych procesov, ktoré ju robia bezpečnejšou na pitné účely. V princípe zahŕňajú kombinácie mechanických ·· ·· ·· • · · · ··· · • · · · · ··· · · • ··· ·· ·· ··· · • · · · · · ·· ···· ·· ·· ·· ·· · a biologických procesov, ako je rozdrobovanie, sedimentácia, vyhnívanie kalu, filtrácia aktivovaného kalu, biologická oxidácia, nitrifikácia atď. V širokej miere sa taktiež využívali fyzikálne a chemické procesy, ako je flokulácia a koagulácia pomocou chemických aditív, precipitácia, filtrácia, úprava chlórom, ozónom, Fentonovým činidlom, reverzná osmóza, UV sterilizácia, pričom tu uvádzame aspoň niekoľko z nich.Over the past few years, a number of primary, secondary and tertiary processes have been used to decontaminate industrial waste water, to treat groundwater and to treat municipal water supplies, making it safer for drinking purposes. In principle, they include a combination of mechanical and mechanical parts. · Biological processes such as milling, sedimentation, sludge digestion, activated sludge filtration, biological oxidation, nitrification, etc. Physical and chemical processes such as flocculation and coagulation with chemical additives, precipitation, filtration, treatment with chlorine, ozone, Fenton's reagent, reverse osmosis, UV sterilization have also been widely used, with at least a few of them.

Navrhnutých bolo tiež množstvo elektrochemických technológií určených na dekontamináciu priemyselnej odpadovej vody a podzemnej vody, vrátane úpravy dodávok komunálnej vody na spotrebu. Úloha elektrochémie v úprave vody a odpadu bola počas rastu jej popularity relatívne malá v porovnaní s niektorými mechanickými, biologickými a chemickými procesmi, uvedenými vyššie. V niektorých prípadoch sa zistilo, že alternatívne technológie sú hospodárnejšie vzhľadom na počiatočné investičné náklady a spotrebu energie. Skôr známe elektrochemické metódy nemohli nielen v počiatočných investičných nákladoch, ale ani v prevádzkových nákladoch súperiť s tradičnejšimi metódami, ako je chlórovanie, ozonizácia, koagulácia a podobne.A number of electrochemical technologies have also been proposed for the decontamination of industrial wastewater and groundwater, including the treatment of municipal water supplies for consumption. The role of electrochemistry in the treatment of water and waste has been relatively small during its growing popularity compared to some of the mechanical, biological and chemical processes mentioned above. In some cases, alternative technologies have been found to be more cost-effective in terms of initial investment costs and energy consumption. Previously known electrochemical methods could not compete with more traditional methods such as chlorination, ozonization, coagulation and the like not only in the initial investment costs, but also in the operating costs.

Predchádzajúce elektrochemické procesy si vyžadovali zavedenie podporných elektrolytov ako modifikátorov vodivosti, ktoré zvyšovali prevádzkové náklady a mohli vytvárať ďalšie problémy s likvidáciou vedľajších produktov. Elektrochemické procesy boli v niektorých prípadoch neefektívne pri úprave roztokov znižovaním koncentrácií kontaminantov na úrovne povolené podľa štátnych predpisov. Až dosiaľ takýmto elektrochemickým procesom často chýbala dostatočná spoľahlivosť na dôsledné dosahovanie v podstate úplnej mineralizácie organických kontaminantov, ako aj schopnosť dostatočne odstraňovať farbu z priemyselných odpadových vôd v súlade so štátnymi predpismi.Previous electrochemical processes required the introduction of support electrolytes as conductivity modifiers, which increased operating costs and could create additional problems with by-product disposal. In some cases, electrochemical processes were ineffective in treating solutions by reducing contaminant concentrations to levels permitted under state regulations. Up to now, such an electrochemical process has often lacked sufficient reliability to consistently achieve substantially complete mineralization of organic contaminants, as well as the ability to adequately remove paint from industrial waste water in accordance with national regulations.

Napriek uvedeným nedostatkom súvisiacim s predchádzajúcimi elektrochemickými technológiami, elektrochemický proces sa ··Despite these shortcomings associated with previous electrochemical technologies, the electrochemical process is ···

···· ·· • · • ··· • · · · ·· ·· stále považuje za vhodnú primárnu technológiu pri dekontaminácii vodných roztokov. Vzhľadom na to existuje potreba efektívnejších a bezpečnejších konfigurácií elektrochemických článkov a procesov určených na hospodárnejšiu úpravu veľkých objemov priemyselných odpadových vôd, odpadových tokov a znečistenej podzemnej vody, vrážané dekontaminácie dodávanej komunálnej vody, čo ju následne robí vhodnou na pitie. Takéto konfigurácie elektrochemických článkov by mali byť taktiež užitočné pri elektrosyntéze chemických produktov.It still considers suitable primary technology for the decontamination of aqueous solutions as a suitable primary technology. Accordingly, there is a need for more efficient and safer electrochemical cell configurations and processes designed to more efficiently treat large volumes of industrial wastewater, waste streams, and contaminated groundwater, injected decontamination of the supplied municipal water, which in turn makes it suitable for drinking. Such electrochemical cell configurations should also be useful in the electrosynthesis of chemical products.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Vynález sa týka zlepšených prostriedkov na elektropurifikáciu vedných roztokov, konkrétne odpadových tokov, ktoré obsahujú odpadové vody, znečistené širokým spektrom chemických a biologických kontaminantov, vrátane členov takých reprezentatívnych skupín, ako sú organické a určité anorganické zlúčeniny. Z anorganických kontaminantov sú to najmä čpavok, hydrazín, sulfidy, siričitany, dusičnany, dusitany, fosforitany, ióny kovov atď. Z organických kontaminantov sú obsiahnuté najmä organokovové zlúčeniny, farby z textiliek, uhľovodíky, tuky a bielkovinové zlúčeniny z potravinárskych závodov, odpady, ako je čierny lúh z celulózok a papierni, ktoré obsahujú ligníny a iné farebné látky, medzi ďalšie typy vodných polutantov patria najmä patogénne mikroorganizmy, t.j. baktérie, plesne, huby, spóry, cysty, protozoá a iné infekčné faktory, ako sú napríklad vírusy, a ďalej sú to odpady vyžadujúce kyslík atď.The invention relates to improved means for electropurification of aqueous solutions, in particular waste streams containing waste waters contaminated by a wide range of chemical and biological contaminants, including members of such representative groups as organic and certain inorganic compounds. Among the inorganic contaminants are mainly ammonia, hydrazine, sulfides, sulfites, nitrates, nitrites, phosphonates, metal ions, etc. Organic contaminants include mainly organometallic compounds, textile dyes, hydrocarbons, fats and protein compounds from food processing plants, wastes such as pulp and paper pulp mill containing lignins and other colored substances, other types of aqueous pollutants are mainly pathogenic microorganisms, i.e. bacteria, fungi, fungi, spores, cysts, protozoa and other infectious factors such as viruses, as well as oxygen-wastes etc.

Pretože je nepraktické špecificky identifikovať názvom všetky možné kontaminanty, ktoré možno úspešne spracovať podľa nárokovaného spôsobu, je v ďalšom texte potrebné rozumieť, že termín, ktorý je uvedený v nárokoch, konkrétne „kontaminovaný vodný roztok elektrolytu alebo jeho variácie obsahujú všetky typy kontaminantov, či už organické, anorganické, ióny kovov, alebo biologické.Since it is impractical to specifically identify by name all possible contaminants that can be successfully processed according to the claimed method, it is to be understood in the following that the term referred to in the claims, namely "contaminated aqueous electrolyte solution or variations thereof contains all types of contaminants, whether organic, inorganic, metal ions, or biological ions.

·· ·· ·· ·· • · · · ··· ··· • · · · · ··· · · • ··· · · ·· ··· · • · · · · · ·· ···· ·· ·· ·· ·· ······················································· ·· ·· ·· ·· ·· ·

Spôsoby elektropurifikácie a zariadenie podľa tohto vynálezu sú zvlášť pozoruhodné kvôli svojej schopnosti efektívne čistiť takmer akýkoľvek vodný roztok, ktorý obsahuje jeden alebo viac organických, určitých anorganických a biologických kontaminantov, vrátane nebezpečných iónov kovov, ktoré sú prítomné v koncentráciách v intervale od <1 ppm po viac ako >300,000 ppm.The electropurification methods and apparatus of the present invention are particularly noteworthy due to their ability to efficiently purify almost any aqueous solution containing one or more organic, certain inorganic and biological contaminants, including hazardous metal ions, present in concentrations ranging from <1 ppm to > 300,000 ppm.

Na dosiahnutie požadovanej chemickej zmeny zloženia kontaminantu (kontaminantov) sa vo väčšine prípadov požaduje iba elektrina. Vodivosť vodovodnej vody je dostatočná na fungovanie zlepšeného usporiadania elektrolytického článku. Preto sa ani nevyžaduje, ani nie je nevyhnutne potrebné, vodivosti čisteného roztoku, ktorý sa upravuje rozkladu polutantu/kontaminantu vodných roztokov aditíva. Vo väčšine na na modifikáciu dosiahnutie požadovaného pridať do znečistených výhodné, ak vedľajšie produkty, aby likvidáciou. Zlepšenými vynálezu sa dá dosiahnuť sa v procese elektropurifikácie nevznikali nákladné elektrochemickými úplné alebo takmer prípadov je nevytvárajú tuhé problémy s ich procesmi podľa úplné odstránenie farby, úplná mineralizácia organických kontaminantov a úplné rozloženie biologických polutantov dokonca za prítomnosti zmiešaných kontaminantov, a to pri nákladoch, ktoré sú konkurencieschopné s tradičnými neelektrochemic<ými metódami ako je chlórovanie, ozónovanie a koagulácia, a tým splniť alebo prekročiť štátne predpisy.In most cases, only electricity is required to achieve the desired chemical change in the composition of the contaminant (s). The conductivity of the tap water is sufficient to operate the improved electrolysis cell arrangement. Therefore, neither the conductivity of the purified solution, nor the decomposition of the pollutant / contaminant of the aqueous additive solutions, is required or necessary. In most of the modification to achieve the desired add to the contaminated advantageous, if by-products to dispose. The improved invention can be accomplished in the electropurification process by avoiding costly electrochemical complete or nearly non-severe problems with their processes by complete color removal, complete mineralization of organic contaminants and complete degradation of biological pollutants even in the presence of mixed contaminants, competitive with traditional non-electrochemical methods such as chlorination, ozone and coagulation, thereby meeting or exceeding state regulations.

V súlade s tým, hlavnou úlohou vynálezu je poskytnúť elektrolytický článok, ktorý obsahuje najmenej jednu anódu a najmenej jednu katódu ako elektródy, umiestnené v zóne elektrolytického článku. Tieto elektródy sú prednostne v dostatočne blízkej vzájomnej vzdialenosti nielen preto, aby zabezpečili medzeru medzi elektródami schopnú minimalizovať napätie článku a stratu vnútorným odporom, ale aj preto, aby sa dosiahla vodivosť bez potreby dodatočných podporných elektrolytov alebo nosičov prúdu. Riešenie ďalej obsahuje • · • · prostriedky na priame napájanie k elektródam a na rozvádzanie cez elektródami.Accordingly, a main object of the invention is to provide an electrolytic cell comprising at least one anode and at least one cathode as electrodes located in the electrolytic cell zone. Preferably, these electrodes are sufficiently close to each other not only to provide a gap between the electrodes capable of minimizing cell voltage and internal resistance loss, but also to achieve conductivity without the need for additional supporting electrolytes or current carriers. The solution further comprises means for direct supply to the electrodes and for distribution through the electrodes.

Okrem toho obsahuje zotrvania elektrolytického roztoku článku. V prípade, že sa eiektropurifikáciu, ·· ·· • · · · • · · • ··· • · ···· ·· ···· • ·· • ···· • · ·· • · ·· ···· • ·· •· •· • · · elektrolytických roztokov medzeru (medzery) medzi prostriedky na reguláciu v zóne elektrolytického elektrolytický článok používa na elektrolýz by mal zostať v zóne elektrolytického článku počas časového intervalu dostatočného na to, aby nastala modifikácia kontaminantov buď elektrochemický priamymi prostriedkami a/alebo chemickou modifikáciou kontaminantov na menej nebezpečné zlúčeniny počas zotrvania v elektrolytickom článku.In addition, it contains the retention of the electrolytic cell solution. In the event of ecocurrurification, ··· ································· The electrolyte solutions of the gap (gaps) between the control means in the zone of the electrolytic cell used for electrolysis should remain in the electrolytic cell zone for a period of time sufficient for modification of the contaminants to occur. either by electrochemical direct means and / or by chemical modification of contaminants to less dangerous compounds during dwell in the electrolytic cell.

Riešenie ďalej obsahuje dodatočné prostriedky na zber upraveného roztoku elektrolytu, zostupujúceho zo zóny elektrolytického článku. Významným prvkom riešenia je skutočnosť, že elektrolytický článok podľa vynálezu má „otvorenú konfiguráciu.The solution further comprises additional means for collecting the treated electrolyte solution descending from the electrolytic cell zone. An important element of the solution is that the electrolytic cell of the invention has an "open configuration".

Okrem elektrolytického článku podľa tohto vynálezu sú poskytnuté ďalšie prostriedky na praktickú a efektívnu prevádzku, priame privádzanie kontaminovaného vodného roztoku elektrolytu do článku pomocou čerpadla alebo gravitáciou, prostriedky na predúpravu kontaminovaných vodných roztokov elektrolytu, napríklad prostriedky na prevzdušňovanie, úpravu pH, ohrev, filtráciu väčších častíc, ako aj prostriedok na dodatočnú úpravu, napríklad úprava pH a chladenie alebo chlórovanie, aby sa zabezpečilo zvyškové čistenie, prípadne neutralizácia, pre aplikácie pitnej vody. Okrem toho vynález predpokladá priebežné sledovanie procesu pomocou snímačov a mikroprocesorov na automatickú počítačovú reguláciu, ako sú snímače ultrafialového a viditeľného svetla, snímače biologických kontaminantov, teploty atď.In addition to the electrolytic cell of the present invention, other means are provided for practical and efficient operation, direct feeding of contaminated aqueous electrolyte solution to the cell by pump or gravity, means for pretreating contaminated aqueous electrolyte solutions, such as aeration, pH adjustment, heating, filtration of larger particles. as well as a post-treatment means such as pH adjustment and cooling or chlorination to ensure residual purification or neutralization for potable water applications. In addition, the invention contemplates continuous process monitoring using sensors and microprocessors for automatic computer control, such as ultraviolet and visible light sensors, biological contaminant sensors, temperature, etc.

Ďalším predmetom tohto vynálezu je systém čistenia vodných roztokov, ktorý obsahuje:Another object of the present invention is an aqueous solution purification system comprising:

(i) elektrolytický článok, kcorý obsahuje najmenej jednu anódu a najmenej jednu katódu ako elektródy, umiestnené v zóne elektrolytického článku. Elektródy sú v dostatočne blízkej ·· • · vzájomnej vzdialenosti, aby bola medzi nimi zabezpečená medzera schopná minimalizovať napatie článku a stratu vnútorným odporom. Súčasťou sú ďalej prostriedky na priamy prívod kontaminovaného vodného roztoku elektrolytu ku elektródam v zóne elektrolytického článku. Elektrolytický článok je charakterizovaný otvorenou konfiguráciou.(i) an electrolytic cell comprising at least one anode and at least one cathode as electrodes disposed in the electrolytic cell zone. The electrodes are close enough to each other to provide a gap between them to minimize cell voltage and internal resistance loss. Also provided are means for directly feeding a contaminated aqueous electrolyte solution to the electrodes in the electrolysis cell zone. The electrolysis cell is characterized by an open configuration.

(ii) regulačný ventil na reguláciu prietoku kontaminovaného vodného roztoku elektrolytu ku elektródam priamo cez prostriedky na priamy prívod ako sú uvedené vyššie v bode i) .(ii) a control valve for regulating the flow of the contaminated aqueous electrolyte solution to the electrodes directly through the direct lead means as described in (i) above.

(iii) prostriedky na čerpanie kontaminovaného vodného roztoku elektrolytu cez prostriedky na priamy prívod a (iv) usmerňovacie prostriedky na zabezpečenie jednosmerného napájania elektrolytického článku.(iii) means for pumping the contaminated aqueous electrolyte solution through the direct supply means; and (iv) rectifying means for providing a direct current supply to the electrolytic cell.

Systém čistenia môže taktiež obsahovať snímacie prostriedky a počítač na príjem vstupu zo snímacieho prostriedku a na zabezpečenie výstupu na reguláciu najmenej jednej prevádzkovej podmienky systému zvolenej zo skupiny, ktorá pozostáva z prúdovej hustoty, rýchlosti prietoku kontaminovaného vodného roztoku do elektrolytického článku, teploty a pH kontaminovaného vodného roztoku elektrolytu. Voliteľnými súčasťami môžu byť ďalej exhaustor na ďalšiu manipuláciu s elektrochemický vytvorenými plynnými vedľajšími produktmi a prostriedky na predúpravu kontaminovaného vodného roztoku elektrolytu, vybrané zo skupiny, ktorá pozostáva z filtrácie, úpravy pH a úpravy teploty.The cleaning system may also include sensing means and a computer for receiving input from the sensing means and providing output to control at least one system operating condition selected from the group consisting of current density, flow rate of contaminated aqueous solution into the electrolyte cell, temperature and pH of contaminated aqueous. electrolyte solution. Optional components may further be an exhaustor for further handling of electrochemically generated gaseous by-products and means for pretreating the contaminated aqueous electrolyte solution selected from the group consisting of filtration, pH adjustment and temperature adjustment.

Ako sa tu už uviedlo, elektrolytické články podľa tohto vynálezu sú zvlášť nové vo svojej „otvorenej konfigurácii. Ako je uvedené v opise a v nárokoch, výraz „otvorená konfigurácia alebo jeho variácie sú definované ako konštrukcia elektrochemického článku, prispôsobeného na regulovaný únik alebo vypúšťanie upraveného a dekontaminovaného vodného roztoku elektrolytu a plynných alebo prchavých vedľajších produktov. Hore uvedená definícia znamená elimináciu alebo vylúčenie ·· ·· konvenčných uzatvorených elektrochemických článkov a článkov nádržkového typu, ktoré využívajú konvenčný nepriamy prostriedok na prívod elektrolytu k elektródam. Elektrochemické články uzatvoreného prietokového typu sa napríklad často vyrábajú z množstva opracovaných a vstrekovaním tvarovaných rámov článkov, ktoré sa v typickom prípade spájajú pod tlakom do nepresakujúceho utesneného zväzku pomocou tesnení a O-krúžkov, aby sa zabránilo akémukoľvek úniku z článku. Tento typ utesneného elektrochemického článku sa v typickom prípade nachádza v článkoch typu uzatvorenej platne. Pre súčasti článku sa vyžadujú sa veľmi tesné montážne tolerancie, aby bol dostatočne utesnený a zabránilo sa úniku elektrolytu a plynov do atmosféry. V dôsledku toho počiatočné investičné náklady takýchto elektrochemických článkov, náklady na rekonštrukciu, vrátane nákladov na výmenu poškodených rámov článku a tesnenia pri demontáži článkov typu uzatvorenej platne a rámu sú vysoké.As mentioned hereinbefore, the electrolytic cells of the present invention are particularly novel in their "open configuration". As set forth in the specification and claims, the term "open configuration or variations thereof" is defined as the construction of an electrochemical cell adapted to control leakage or discharge of treated and decontaminated aqueous electrolyte solution and gaseous or volatile by-products. The above definition means the elimination or elimination of conventional sealed electrochemical cells and reservoir-type cells that use conventional indirect means for supplying electrolyte to the electrodes. For example, closed flow type electrochemical cells are often manufactured from a plurality of machined and injection molded cell frames, which are typically bonded under pressure to a non-leaking sealed bundle using seals and O-rings to prevent any leakage from the cell. This type of sealed electrochemical cell is typically found in closed cell type cells. Very tight assembly tolerances are required for cell components to be sealed sufficiently to prevent leakage of electrolyte and gases into the atmosphere. As a result, the initial investment costs of such electrochemical cells, the reconstruction costs, including the cost of replacing the damaged cell frames and the gaskets for dismantling the closed plate and frame cells are high.

Pretože konfigurácia elektrolytických článkov podľa tohto vynálezu je „otvorená a nie utesnená, čo umožňuje regulovaný únik vodného roztoku elektrolytu a plynných vedľajších produktov, je vylúčená konštrukcia utesneného článku, vrátane tesnení O-krúžkov a iných tesniacich zariadení. Namiesto toho sú, v prípade potreby, súčasti článku držané spolu v resnej blízkosti rôznymi mechanickými prostriedkami, vrátane napríklad svoriek, skrutkami, pásikmi alebo armatúrami, ktoré do seba zapadajú zaskočením atď. V dôsledku toho pri novej koncepcii otvoreného článku podľa tohto vynálezu, sú počiatočné náklady na článok, náklady na obnovu a údržbu minimalizované.Since the configuration of the electrolytic cells of the present invention is "open and not sealed, allowing controlled leakage of the aqueous electrolyte solution and gaseous by-products, the design of the sealed cell, including O-ring seals and other sealing devices, is excluded. Instead, the components of the cell are held together in close proximity by various mechanical means, including, for example, clamps, screws, strips or fittings that snap together, etc. As a result, in the new open cell concept of the present invention, the initial cell cost, renewal and maintenance costs are minimized.

Pri článkoch s otvorenou konfiguráciou podľa tohto vynálezu sa elektrolyt privádza priamo ku elektródam v zóne elektrolytického článku zo zásobníka, ktorý môže byť umiestnený centrický voči čelu elektród, napríklad pri mieste, kde sa kontaminovaný roztok dostáva do kontaktu s elektródami tým, že preteká cez veľmi úzke medzery alebo priestory medzi elektródami. Vtedy sa kontaminanty vo vodnom roztoku buď priamo ·· ·· ·· ·· • · · • · ·· ···· ·· • · · · ·· ·· prevedú na elektródach na menej nebezpečné látky a/alebo sú cez autogénnu tvorbu chemických oxidantov alebo reduktantov ako je chlór, bielidlo, t. j. chlórnan; vodík, kyslík alebo reaktívne druhy kyslíka, ako je ozón, peroxid, napríklad peroxid vodíka, hydroxidov radikály atď., chemicky modifikované na látky s menšou toxicitou, ako je oxid uhličitý, síran, vodík, kyslík a dusík. V niektorých prípadoch v závislosti od kompozičnej úpravy polutantov v roztoku môže proces vyžadovať prídavok určitých solí, ako je chlorid sodný, soli železa alebo iné katalytické soli, v nízkej koncentrácii do roztoku pred alebo počas úpravy v článku. Takýto postup je možné využiť napríklad na tvorbu určitého množstva aktívneho chlóru, aby sa zabezpečila zvyšková úroveň sterilizačného prostriedku v upravenej vode, alebo na tvorbu železa na podporu tvorby Fentonovhc činidla s pridaným alebo elektrolýzou vytvoreným peroxidom vodíka. Podobne možno zavádzať do napájacieho prúdu kyslík alebo vzduch, aby sa zvýšila tvorba peroxidu.In the open configuration cells of the present invention, the electrolyte is fed directly to the electrodes in the electrolyte cell zone from a reservoir that can be positioned centrically to the electrode face, for example at a point where the contaminated solution comes into contact with the electrodes by flowing through very narrow gaps or spaces between electrodes. At that time, the contaminants in the aqueous solution are either directly converted to less dangerous substances on the electrodes and / or are autogenous in the aqueous solution either directly on the electrodes. formation of chemical oxidants or reductants such as chlorine, bleach, i. j. hypochlorite; hydrogen, oxygen or reactive oxygen species, such as ozone, peroxide, for example hydrogen peroxide, hydroxide radicals, etc., chemically modified to substances of lesser toxicity such as carbon dioxide, sulfate, hydrogen, oxygen and nitrogen. In some cases, depending on the composition treatment of the pollutants in the solution, the process may require the addition of certain salts, such as sodium chloride, iron salts or other catalytic salts, in low concentration to the solution before or during treatment in the cell. Such a process can be used, for example, to generate a certain amount of active chlorine to provide a residual level of the sterilizing agent in the treated water, or to form iron to promote the formation of Fenton's reagent with added or electrolysis formed hydrogen peroxide. Similarly, oxygen or air may be introduced into the feed stream to increase peroxide formation.

Pretože elektrolyt sa privádza priamo do zväzku elektród zvyčajne pod pretlakom, plyny, ako je vodík a kyslík, vytvárané počas elektrolýzy, sú menej náchylné zhromažďovať sa na povrchu elektród a vytvárať tak izolačné vrstvy alebo kapsy s bublinami. Zaslepovanie elektród plynom vytvára väčší vnútorný odpor prietoku elektriny, čo vedie k vyššiemu napätiu na článkoch a väčšej spotrebe. Avšak pri priamom prietoku elektrolytu dc článku, dynamický prietok roztoku v medzerách medzi elektródami podľa tohto vynálezu, minimalizuje zaslepovanie plynom a preto minimalizuje napätie na článkoch.Since the electrolyte is fed directly into the electrode stack, usually under positive pressure, gases such as hydrogen and oxygen formed during electrolysis are less prone to collect on the electrode surface to form insulating layers or pockets with bubbles. Blinding the electrodes with gas generates a greater internal resistance to the flow of electricity, leading to higher cell voltages and higher consumption. However, with a direct cell electrolyte flow, the dynamic solution flow in the gaps between the electrodes of the present invention minimizes gas blanking and therefore minimizes the voltage on the cells.

Vodný roztok, ktorý vstupuje do článku čerpaním alebo gravitáciou, prechádza cez kaskádu a cez možné medzery medzi elektródami a pri vychádzaní zo zóny elektrolytického článku vplyvom gravitačnej sily klesá dole do zásobníka určeného napríklad na dodatočnú úpravu alebo na vypustenie do prírodného vodného toku. Všetky nerozpustené plyny vytvárané pri elektrolýze sa naopak vypúšťajú hore z článku do atmosféry, ·· ·· ·· ·· ·· • · · · ··· ··· • · · · · e·· · · • ··· ·· ·· ··· · • · ···· ·· ···· ·· ·· ·· 99 9 alebo sa môžu, ak je to potrebné, odťahovať do kolektoru výparov ďalšie spracovanie.The aqueous solution that enters the cell by pumping or gravity passes through the cascade and through possible electrode gaps and, when exiting the electrolytic cell zone due to gravity, sinks down into a reservoir intended, for example, for post-treatment or discharge into a natural watercourse. All the undissolved gases produced by electrolysis, on the other hand, are discharged upwards from the cell into the atmosphere. 9 9 or, if necessary, further processing can be withdrawn into the vapor collector.

alebo digestoru na zber aleboor a fume hood or

Kým elektrolytické články napájaním, ako je tu opísané, „otvorenej konfigurácie s priamym prednostne zabezpečujú elimináciu konvenčných puzdier alebo nádrží článkov, ako bude detailnejšie popísané ďalej, výraz „otvorená konfigurácia, ako je uvedený v opise a v nárokoch, okrem už uvedenej definície konštrukciu elektrolytického článku, elektródy rozmiestnené vo vnútornom alebo v puzdre v ktorom sú priamo priestore otvorenej zahrňuje napájané nádrže, elektrolytického článok opísaný kolektív). Tento dezinfekciu tokov otvoreného článku.While the electrolytic cells as described herein, the "open configuration with direct preference ensures the elimination of conventional cell shells or tanks, as described in more detail below," the "open configuration" as described in the description and claims, in addition to the above definition of the electrolytic cell design. , the electrodes disposed in the inner or in the housing in which they are directly in the open area includes the powered tanks, the electrolytic cell described by the team). This disinfect flows the open cell.

Reprezentatívnym príkladom článku s otvorenou nádržou je elektrolytický v americkom patente 4,179,347 (Krause a článok sa odpadových spodnú stenu, bočné steny umiestnené vo vnútri nádrže.A representative example of a cell with an open tank is electrolytic in US Patent 4,179,347 (Krause and the cell with a waste bottom wall, side walls located inside the tank.

používa v kontinuálnom systéme na vôd. Nádrž článku má otvorený vrch, a navzájom vzdialené elektródy,used in a continuous water system. The cell tank has an open top, and spaced apart electrodes,

Namiesto napájania kontaminovaného vodného roztoku priamo k elektródam umiestneným v nádrži, je elektrolyt podľa Krausa a kolektívu spočiatku privádzaný na prvý koniec nádrže, kde vnútorné priečky vytvárajú prúdy vode, čo spôsobí, že cirkuluje smerom hore a dole rovnobežnými elektródami. Čiže namiesto dodávania priamo do zväzku elektród, kde je pod medzielektródové medzery medzi podľa tohto vynálezu, elektrolyt podlá Krausa a kolektívu, sa tlakom susednými v článku nepriamo elektródami pomocou zaplavovacieho efektu elektród v dolnej oblasti nádrže, kde anódami v odpadovej cez a medzi elektrolytu tlačený cez katódami s otvorenou dostáva do nádržou styku s v dôsledku umiestnenia spočívaInstead of feeding the contaminated aqueous solution directly to the electrodes located in the tank, the electrolyte according to Kraus and the collective is initially fed to the first end of the tank, where the inner partitions create jets of water, causing it to circulate up and down through the parallel electrodes. Thus, instead of feeding directly to the electrode stack where there is below the inter-electrode gaps between the present invention, the electrolyte according to Kraus and the collective, is indirectly electrodes pressurized in the cell by the electrode flooding effect in the lower region of the tank. cathodes with an open gets into the tank contact with due to the location rests

Tento pasívny zaplavovaci účinok nie je dostatočný dosiahli podmienky transportu hmoty, nevyhnutné deštrukciu kontaminantov, keď vodný roztok.This passive flooding effect is not sufficient to achieve conditions of mass transport, the necessary destruction of contaminants when aqueous solution.

na to, aby sa na efektívnu sa v roztoku nachádzajú v nízkych koncentráciách. V dôsledku produkty toho plynné vedľajšie a často vedú k tvorbe vrstvy elektrolytickej reakcie môžu plynových bublín na povrchoch elektród. Toto vytvára zvýšené napätie článku a väčšiu spotrebu príkonu v dôsledku vyššiehoto be effectively present in the solution in low concentrations. As a result, the gaseous by-products and often lead to the formation of an electrolytic reaction layer can cause gas bubbles on the electrode surfaces. This creates increased cell voltage and greater power consumption due to the higher

Vzhľadom na to výraz „otvorená konfigurácia,Accordingly, the term "open configuration,

• · • · ·· · · • · • · ·· · · • · • · • • • · • · • · • · • • • • • • • • • • ·· · · • • • · • · • • • • ··· · · · • • • • • • • • ··· · ··· · • · • · • · • · • · • · • • • • • • • • • • • • • · • · • • • • • • ···· ···· • · • · ·· · · ·· · · • · • · ··· · · ·

vnútorného odporu.internal resistance.

ako sa uvádza v opise a nárokoch, taktiež na dosiahnutie cieľa zahŕňa elektrolytické elektródový zväzok nádrže/puzdra a kontaminovaných napájaní puzdro roztoku, ktorý je zahŕňa vodných neslúži by ináč články typu umiestnený prostriedky tohto vynálezu nádrže, kde roztokov k otvorenej vo vnútri otvorenej na nepriame privádzanie elektródam. Pri ako zásobník kontaminovaného pasívne zamestnal elektródy priamom vodného nepriamo zaplavovacím účinkom.as described in the specification and claims, also to achieve the objective includes an electrolytic electrode stack of the tank / housing and contaminated power supply housing a solution that includes water would not otherwise serve the cells of the present invention tank where solutions to open inside open for indirect feeding electrodes. When as a reservoir contaminated passively employed electrodes direct water indirectly by flooding effect.

Na dosiahnutie cieľa tohto vynálezu treba výraz „otvorená konfigurácia chápať tak, že pokrýva tiež možnosť umiestnenia bezpečnostných zariadení, akými sú štíty a klietky, nainštalované preto, aby minimalizovali možnosti zranenia obsluhy v blízkosti elektrochemických článkov a čistiacich systémov. Čiže výraz „otvorená konfigurácia, ako je uvedený v opise a nárokoch, pokrýva tiež prípad, kedy sú elektrolytické články alebo celé systémy čistenia vody podľa tohto vynálezu napríklad vo vnútri malej miestnosti.To achieve the object of the present invention, the term "open configuration" is to be understood as also covering the possibility of locating security devices such as shields and cages installed to minimize the possibility of operator injury near electrochemical cells and cleaning systems. Thus, the term "open configuration" as set forth in the specification and claims also covers the case where the electrolytic cells or the entire water purification systems of the present invention are, for example, inside a small room.

Ďalší typ konštrukcie elektrochemických článkov zverejnili Beck a kolektív v americkom patente 4,048,047. Konštrukcia článkov podľa Becka a kolektívu obsahuje bipolárny zväzok kruhových elektródových platni, oddelených dištančnými vložkami, aby sa zabezpečila medzera medzi elektródami v intervale od 0,05 do 2,0 mm. Kvapalný elektrolyt sa privádza priamo na platne elektród cez potrubie do centrálneho otvoru vo zväzku elektród a potom von tak, že tečie dole von zo zväzku. Avšak elektródový zväzok je umiestnený v pripojenom uzavretom puzdre s krycím vekom, aby sa zabránilo strate plynných reagentov, pár, alebo produktov reakcie. Takto článok s uzatvorenou konfiguráciou podľa Becka a kolektívu, nespĺňa kritériá článku „otvorenej konfigurácie podľa tohto vynálezu.Another type of electrochemical cell construction has been disclosed by Beck et al., U.S. Patent 4,048,047. The design of the cells of Beck and collective includes a bipolar stack of circular electrode plates separated by spacers to provide a gap between the electrodes in the range of 0.05 to 2.0 mm. The liquid electrolyte is fed directly to the electrode plates via a conduit into the central opening in the electrode stack and then outwardly so that it flows downwardly out of the stack. However, the electrode stack is placed in an enclosed sealed capsule housing to prevent loss of gaseous reagents, vapors, or reaction products. Thus, the closed configuration cell of Beck and the collective does not meet the criteria of the "open configuration" cell of the present invention.

Hoci, ako už bolo uvedené, „otvorená konfigurácia ·· konštrukcie zlepšeného vysoko hospodárneho elektrolytického článku podlá tohto vynálezu sa zakladá na vylúčení tradičnej konštrukcie uzatvoreného článku, vrátane článkov platňového a rámového typu a konvenčných článkov nádržového typu, ako aj tradičných konštrukcií čiastočne otvoreného nádržového typu, či už dávkovacích alebo kontinuálnych, rozumie sa, že výraz „otvorená konfigurácia, ako sa uvádza v opise a v nárokoch, taktiež predpokladá elektrolytické články, ktoré možno modifikovať pomocou rôznych vložiek, bariér, prepážok, priečok a podobne, v niektorých prípadoch umiestnených v blízkosti elektród článku alebo ich obvodových okrajov. Takéto modifikácie môžu mať účinok na zmeny cirkulácie a smeru elektrolytu a zvýšenia času zotrvania/zadržania, a preto môžu ovplyvňovať čas zotrvania a rýchlosť vypúšťania elektrolytu z článku. Napriek tomu takéto modifikované elektrochemické články, ktoré sú čiastočne otvorené, spadajú pod význam „otvorenej konfigurácie, keď elektródy samotné zostávajú v podstate prístupné. Reprezentatívne konštrukcie modifikovaného elektrochemického článku s elektródami, ktoré zostávajú v podstate prístupné, zahrnuté do definície „otvorenej konfigurácie, ako je uvedená v nárokoch, zahŕňajú modifikovanú konštrukciu, :zv. konštrukciu „Švajčiarskeho valčekového článku”, kde napríklad uzavretý trubkový obal pre elektródy, ktoré sú uložené nad sebou a koncentricky zvinuté, sa odstráni, čím sa vytvorí „Švajčiarsky valčekový článok otvoreného typu.Although, as mentioned above, the "open configuration" of the improved highly economical electrolytic cell structure of the present invention is based on the elimination of the traditional closed cell structure, including plate, frame and conventional tank-type cells, as well as traditional partially open tank-type structures. whether dosing or continuous, it is understood that the term "open configuration" as set forth in the specification and claims also envisages electrolytic cells that can be modified by various inserts, barriers, partitions, partitions, and the like, in some cases located nearby cell electrodes or peripheral edges thereof. Such modifications may have an effect on changes in the electrolyte circulation and direction and increase the residence time / retention time, and therefore may affect the residence time and the rate of electrolyte discharge from the cell. Nevertheless, such modified electrochemical cells that are partially open fall within the meaning of "open configuration" when the electrodes themselves remain substantially accessible. Representative designs of a modified electrochemical cell with electrodes that remain substantially accessible, included in the definition of "open configuration" as set forth in the claims, include a modified design, Vol. a "Swiss roller member" construction where, for example, a closed tubular container for electrodes that are superimposed and concentrically wound, is removed to form a "Swiss roller type of open type".

Ešte ďalším predmetom vynálezu je zabezpečenie efektívnejšej konštrukcie elektrolytického článku, ktorá sa môže používať na efektívne pôsobenie na široké spektrum ako chemických, tak biologických kontaminantov vo vodnom médiu, a to aj pri premenlivej koncentrácii (od menej než niekolko ppm po niekoľko tisíc ppm), čo znamená riešenie ekonomicky konkurenčné ako v investičných nákladoch, tak v spotrebe energie oproti konvenčnéjším systémom čistenia vody. Elektrochemické systémy a spôsoby podľa vynálezu majú tak významne zlepšené ekonomické • · aspekty, že sú aktuálne adaptovatelné na kontinuálne procesy s veľkým objemom priemyselných odpadových vôd z výrobných závodov, ako sú chemické prevádzky, textilky, papierne, potravinárske závody, atď.Yet another object of the invention is to provide a more efficient design of an electrolytic cell that can be used to effectively treat a wide range of both chemical and biological contaminants in an aqueous medium, even at varying concentrations (from less than a few ppm to several thousand ppm), means a solution that is economically competitive in terms of both investment costs and energy consumption compared to more conventional water purification systems. The electrochemical systems and methods of the invention have such significantly improved economic aspects that they are currently adaptable to continuous processes with large volumes of industrial wastewater from manufacturing plants such as chemical plants, textiles, paper mills, food processing plants, etc.

·· ·· • · · · • · · • ··· • · ···· ·····························

Pomocou vysokohospodárnej otvorenej konfigurácie sa dosahujú nižšie napätia článkov a vyššie hustoty prúdov zvlášť vtedy, keď sa konfigurujú ako jednopólové elektrochemické články vybavené elektródami, ktoré majú úzke kapilárne medzielektródové medzery. Vo všeobecnosti je medzera medzi elektródami dostatočne úzka na dosiahnutie vodivosti bez toho, aby sa pridávali do kontaminovaných vodných roztokov dodatočné podporné elektrolyty alebo nosiče prúdu. Čiže možno sa vyhnúť potrebe dodávať podporný elektrolyt do kontaminovaného vodného roztoku elektrolytu ako podporného nosiča prúdu.With the economical open configuration, lower cell voltages and higher current densities are achieved especially when configured as single-pole electrochemical cells equipped with electrodes having narrow capillary inter-electrode gaps. Generally, the gap between the electrodes is sufficiently narrow to achieve conductivity without the addition of additional support electrolytes or current carriers to contaminated aqueous solutions. Thus, the need to supply a support electrolyte to a contaminated aqueous electrolyte solution as a support current stream can be avoided.

Preto je ďalším predmetom vynálezu zlepšený, hospodárnejší a bezpečnejší kontinuálny, semíkontinuálny alebo dávkový spôsob elektropurifikácie kontaminovaných vodných roztokov spočívajúci v nasledujúcich krokoch:Therefore, a further object of the invention is an improved, more economical and safer continuous, semi-continuous or batch method of electropurification of contaminated aqueous solutions, comprising the following steps:

(i) zabezpečenie elektrolytického článku, ktorý obsahuje najmenej jednu anódu a najmenej jednu katódu ako elektródy umiestnené v zóne elektrolytického článku. Elektródy sú navzájom vzdialené dostatočne blízko od seba, aby vznikla medzi nimi elektródová medzera, schopná minimalizovať napätie článku a stratu spôsobenú vnútorným odporom. Na priame napájanie kontaminovaného vodného roztoku k elektródam v zóne elektrolytického článku a na reguláciu času zotrvania roztoku elektrolytu v zóne elektrolytického článku počas elektrolýzy na modifikáciu kontaminantov sú prítomné potrebné prostriedky. Elektrolytický článok je charakterizovaný „otvorenou konfiguráciou, ako už bola predtým opísaná;(i) providing an electrolytic cell comprising at least one anode and at least one cathode as electrodes located in the electrolytic cell zone. The electrodes are spaced sufficiently close to each other to form an electrode gap therebetween, capable of minimizing cell voltage and internal resistance loss. Necessary means are present for direct feeding the contaminated aqueous solution to the electrodes in the electrolytic cell zone and for controlling the residence time of the electrolyte solution in the electrolytic cell zone during electrolysis. The electrolytic cell is characterized by an "open configuration" as previously described;

(ii) priame napájanie elektrolytického článku kontaminovaným vodným roztokom elektrolytu do zóny elektrolytického článku a ·· ·· 99 ·· 99 9 ···· · φ φ ···· φ φ · · · 999 9 9 9 • ··· ·· 9 9 9 · 9 · ·(ii) directly feeding the electrolytic cell with a contaminated aqueous electrolyte solution to the electrolytic cell zone; and 99 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 · 9 9 9 · 9 · ·

Φ 9 9 9 9 9*0 •••9 99 99 99 99 999 (iii) privedenie napätia na elektródy elektrolytického článku, aby sa modifikovali a prednostne zničili kontaminanty vo vodnom roztoku elektrolytu.(Iii) applying voltage to the electrodes of the electrolytic cell to modify and preferably destroy contaminants in the aqueous electrolyte solution.

Rozumie sa, že vo všeobecnosti bude spôsob zahŕňať krok regenerácie vyčisteného roztoku elektrolytu z elektrolytického článku. Avšak vynález predpokladá priame dodávanie vyčistených vodných roztokov napríklad do povodia alebo voliteľne do ďalších staníc dodatočnej úpravy.It will be understood that in general the method will comprise the step of recovering the purified electrolyte solution from the electrolyte cell. However, the invention envisages the direct supply of purified aqueous solutions, for example, to the basin or, optionally, to other after-treatment stations.

Ako bolo uvedené predtým, spomínané spôsoby sa realizujú v elektrolytickom článku s otvorenou konfiguráciou, ktorá môže byť buď jednopólová alebo dvojpólová. Keďže elektrolytické články majú otvorenú konfiguráciu, tak ako je tu definovaná, elektrolytické články podľa tohto vynálezu možno ľahko nakonfigurovať na jednopólovú konštrukciu. Toto je zvlášť výhodné, pretože pri elektrolýze kontaminovaných vodných roztokov, ktoré majú relatívne nízke vodivosti, môžu byť potrebné vyššie prúdové hustoty, kým napätia článkov sa stále udržiavajú na nízkych hodnotách. Podobne môžu mať zlepšené elektrolytické články podľa tohto vynálezu dvojpólovú konfiguráciu zvlášť pre veľké inštalácie, aby sa minimalizovali náklady na zbernice a usmerňovače.As mentioned above, said methods are carried out in an electrolytic cell with an open configuration, which may be either single-pole or double-pole. Since the electrolytic cells have an open configuration as defined herein, the electrolytic cells of the present invention can easily be configured to a single-pole structure. This is particularly advantageous since higher current densities may be required for the electrolysis of contaminated aqueous solutions having relatively low conductivities, while the cell voltages are still kept low. Similarly, the improved electrolytic cells of the present invention may have a two-pole configuration especially for large installations to minimize bus and rectifier costs.

V typickom prípade v jednopólovej konštrukcii otvoreného článku sú elektrické spoje urobené ku každej elektróde, kým v dvojpólcvých konfiguráciách sa elektrické spoje robia na koncové elektródy. Avšak mnohé aplikácie si vyžadujú zvýšenú plochu elektród hlavne pri zväčšovaní elektrolytických článkov z laboratórnej veľkosti na poloprevádzkovú veľkosť a nakoniec do otvorených článkov komerčnej veľkosti. Bolo by výhodné, ak by sa pri zväčšovaní článkov mohla dosiahnuť efektívnejšia konštrukcia článkov určených na uskutočňovanie procesov podľa tohto vynálezu a ešte ďalej sa minimalizovali investičné a prevádzkové náklady.Typically, in a single-pole open cell structure, electrical connections are made to each electrode, while in two-pole configurations, electrical connections are made to terminal electrodes. However, many applications require an increased electrode area, especially when enlarging electrolytic cells from a laboratory size to a semi-operational size and finally to open cells of a commercial size. It would be advantageous if the cells could be more efficiently constructed to enlarge the cells for carrying out the processes of the present invention while still minimizing investment and operating costs.

Preto je ďalšou hlavnou úlohou zabezpečiť alternatívne, hospodárnejšie vyhotovenie otvorených elektrolytických článkov ·· ·· ·· ·· • · · · ··· ·· • · · · ···· · · • ··· · · · · · · · · • · · · · · · · ···· ·· ·· ·· ·· ··« podlá tohto vynálezu, kde čelá mnohých pórovitých elektród sú umiestnené vedľa seba a usporiadané buď vo zvislej rovine, alebo uložené horizontálne na seba vo formáte zväzku. Pórovité elektródy, zvyčajne sitká, sú v elektrickom kontakte navzájom, s každým zväzkom elektród, ktorý si vyžaduje iba jednu napájaciu elektródu na privedenie napätia. Čiže usporiadaním elektród do týchto reprezentatívnych formátov sa účinná plocha elektródy významne zvýši bez súčasného zvýšenia počtu externých elektrických kontaktov, ktoré sa inak vyžadujú do napájacieho zdroja. Ukladaním elektród do vrstiev sa minimalizujú náklady pripojenia, pričom taktiež vznikajú investičné úspory pri nákupe elektród. Ďalšie prínosy zahŕňajú zlepšenú účinnosť prevádzky pri konfigurácii otvorených článkov, zníženú spotrebu a nižšie prevádzkové náklady, ako dôsledok nižších napätí článkov.Therefore, another major task is to provide an alternative, more economical design of open electrolytic cells. · · · ····· · · · ··· · · · · · In accordance with the present invention, where the faces of a plurality of porous electrodes are positioned side by side and arranged either vertically or stacked horizontally on top of each other. in bundle format. The porous electrodes, usually sieves, are in electrical contact with each other, with each electrode stack that requires only one supply electrode to apply voltage. Thus, by arranging the electrodes in these representative formats, the effective surface area of the electrode significantly increases without simultaneously increasing the number of external electrical contacts that are otherwise required to the power supply. Laying the electrodes in the layers minimizes the cost of connection, while also generating investment savings when purchasing the electrodes. Additional benefits include improved operation efficiency in open cell configuration, reduced power consumption and lower operating costs as a result of lower cell voltages.

Na základe toho je predmetom vynálezu vyhotovenie konfigurácie „otvoreného článku, pri ktorom elektrolytický článok obsahuje najmenej jednu anódu a najmenej jednu katódu ako elektródy umiestnené v zóne elektrolytického článku. Pritom najmenej jedna z elektród obsahuje množstvo vodivých poréznych prvkov, ktoré sú umiestnené blízko seba a sú navzájom vAccordingly, it is an object of the present invention to provide an "open cell" configuration wherein the electrolytic cell comprises at least one anode and at least one cathode as electrodes disposed in the electrolytic cell zone. At least one of the electrodes comprises a plurality of conductive porous elements which are located close to each other and

elektrickom electrical kontakte. Na priame napájanie vodného roztoku contact. For direct feeding of aqueous solution elektrolytu electrolyte ku elektródam v zóne elektrolytického článku a na to electrodes in the electrolytic cell zone; regulovanie regulation času zotrvania roztoku elektrolytu v zóne the residence time of the electrolyte solution in the zone

elektrolytického článku sú zabezpečené potrebné prostriedky.the necessary means are provided.

Alternatívne môže byť elektróda pozostávajúca z množstva vodivých poréznych prvkov kombinovaná s pevným neporéznym vodivým prvkom elektródy.Alternatively, an electrode comprising a plurality of conductive porous elements may be combined with a solid non-porous conductive electrode element.

Vynález zahŕňa tiež spôsob elektropurifikácie kontaminovaných vodných roztokov spočívajúci v týchto krokoch:The invention also includes a method of electropurifying contaminated aqueous solutions by the steps of:

(i) zabezpečenie elektrolytického článku s otvorenou konfiguráciou s najmenej jednou anódou a najmenej jednou katódou ako elektródami, umiestnenými v zóne elektrolytického článku. Najmenej jedna z elektród obsahuje ·· ·· · ·· ·· · • · · · ··· » · ·· • · · · · ··· · · · • ··· ·· ·· ··· · · • · ···· ··· ···· ·· ·· ·· ·· ··« množstvo vodivých poréznych prvkov, ako napríklad sitko, umiestnených v blízko seba a vo vzájomnom elektrickom kontakte. Na priame napájanie kontaminovaného vodného roztoku elektrolytu ku elektródam v zóne elektrolytického článku a na reguláciu času zotrvania vodného roztoku elektrolytu v zóne elektrolytického článku na modifikáciu kontaminantov v ňom sú zabezpečené potrebné prostriedky.(i) providing an open cell electrolytic cell with at least one anode and at least one cathode as electrodes located in the electrolytic cell zone. At least one of the electrodes shall contain one or more of the electrodes. A plurality of conductive porous elements, such as a strainer, placed close together and in electrical contact with each other. The necessary means are provided to directly supply the contaminated aqueous electrolyte solution to the electrodes in the electrolyte cell zone and to control the residence time of the aqueous electrolyte solution in the electrolyte cell zone to modify the contaminants therein.

(ii) privedenie kontaminovaného vodného roztoku elektrolytu do elektrolytického článku podlá (i), a (íii) privedenie napatia na elektródy elektrolytického článku na modifikáciu kontaminantov v elektrolyte vodného roztoku elektrolytu.(ii) supplying the contaminated aqueous electrolyte solution to the electrolyte cell of (i), and (ii) applying voltage to the electrodes of the electrolyte cell to modify contaminants in the electrolyte of the aqueous electrolyte solution.

Zlepšené spôsoby elektropurifikácie podľa vynálezu taktiež predpokladajú úpravu vodných roztokov znečistených iónmi kovov. Často sú to toxické látky z odpadov pokovovacich kúpeľov, kúpeľov na odstraňovanie kovov, biocídne formulácie a farby a môžu byť izolované pomocou komplexotvorného činidla, povrchovo aktívneho činidla alebo redukčného činidla. Spôsobmi elektropurifikácie podľa vynálezu sa rozkladá komplexotvorné činidlo, povrchovo aktívne činidlo alebo redukčné činidlo, aby sa uvoľnil nebezpečný kov na ďalšie spracovanie v elektrolytickom článku alebo aby sa alternatívne napríklad previedol do kovového regeneračného článku na získanie tohto kovu z roztoku pokovovaním.The improved electropurification methods of the invention also envisage treatment of aqueous solutions contaminated with metal ions. Often these are toxic substances from the coating bath wastes, metal removal baths, biocidal formulations and dyes and can be isolated by a complexing agent, a surfactant or a reducing agent. The electropurification methods of the invention decompose a complexing agent, a surfactant, or a reducing agent to release the hazardous metal for further processing in the electrolytic cell, or alternatively, for example, to convert it into a metal recovery cell to recover the metal from solution by metallization.

Kým elektrolytické články tu opísané majú ako hlavnú úžitkovú vlastnosť elektropurifikáciu kontaminovaných roztokov, konfigurácia „otvorených článkov podľa tohto vynálezu sa môže ľahko využívať v iných užitočných aplikáciách. Reprezentatívne príklady zahŕňajú elektrochemickú syntézu anorganických a organických zlúčenín, ako sú soli jodičnanov, jodistanov, oxid chloričitý, soli peroxysiranov a diméry pomocou Kolbeho metódy elektrolýzy karboxylových kyselín alebo elektrohydrodimerizáciou aktivovaných olefínov, elektrolýzou vody tak, aby sa vytvoril vodík a kyslík atď.While the electrolytic cells described herein have as a major utility the electropurification of contaminated solutions, the "open cell configuration" of the present invention can be readily utilized in other useful applications. Representative examples include the electrochemical synthesis of inorganic and organic compounds such as iodate salts, periodates, chlorine dioxide, peroxysulfate salts and dimers by the Kolbe carboxylic acid electrolysis method or by electrohydrodimerization of activated olefins, water electrolysis to form hydrogen and oxygen, and the like.

• · · · φ φ φφ φ φ φ φφφ φ φ· • · · φφ Φ·· ·· • · · φ φ · ·· ···· φφ Φ· ·· ·· ΦΦ·• · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · φ ·

Preto je ďalším hlavným predmetom vynálezu proces elektrosyntézy pri výrobe užitočných produktov po krokoch:Therefore, another major object of the invention is the process of electrosynthesis in the manufacture of useful products in steps:

(i) zabezpečenie elektrolytického článku s otvorenou konfiguráciou, kde je článok vybavený najmenej jednou anódou a najmenej jednou katódou ako elektródami, umiestnenými v zóne elektrolytického článku. Najmenej jedna z elektród obsahuje množstvo vodivých poréznych prvkov, napríklad sitká, umiestnené blízko seba a vo vzájomnom elektrickom kontakte. Na priame napájanie roztoku elektrolytu ku elektródam v zóne elektrolytického článku a taktiež na reguláciu času zotrvania roztoku elektrolytu v zóne elektrolytického článku sú zabezpečené potrebné prostriedky;(i) providing an open cell electrolytic cell, wherein the cell is provided with at least one anode and at least one cathode as electrodes disposed in the electrolytic cell zone. At least one of the electrodes comprises a plurality of conductive porous elements, e.g. The necessary means are provided for directly feeding the electrolyte solution to the electrodes in the electrolytic cell zone and also for controlling the residence time of the electrolyte solution in the electrolytic cell zone;

(ii) zavedenie elektrolytu, ktorý obsahuje roztok elektroaktívneho substrátu ako je anorganická sol, napríklad vodný roztok alkalického chloridu kovu, keď vyrába bieliaci prostriedok, jodičnanová sol, keď sa vyrába jodistan, vodný roztok kyseliny atď., do elektrolytického článku podľa (i) a (iii) privedenie napätia na elektródy elektrolytického článku, aby sa elektrolyzoval roztok elektrolytu na vytvorenie užitočného produktu.(ii) introducing an electrolyte comprising a solution of an electroactive substrate such as an inorganic salt, for example an aqueous solution of an alkali metal chloride when producing a bleaching agent, an iodate salt when producing a periodate, an aqueous acid solution, etc. into the electrolysis cell of (i); (iii) applying voltage to the electrolytic cell electrodes to electrolyze the electrolyte solution to form a useful product.

Toto uskutočnenie vynálezu obsahuje spôsoby elektrosyntézy užitočného produktu, pričom elektrolyzér je vybavený poréznou membránou alebo permselektívnou membránou.This embodiment of the invention comprises methods of electrosynthesis of a useful product, wherein the electrolyzer is provided with a porous membrane or a permselective membrane.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Na ďalšie pochopenie vynálezu a jeho charakteristických vlastností teraz odkazujeme na priložené výkresy, z ktorých:For further understanding of the invention and its characteristics, reference is now made to the accompanying drawings, in which:

Obrázok 1 je bokorys zobrazujúci prvé vyhotovenie priameho napájania, otvorenú konfiguráciu, elektrolytický článok s regulovaným výtokom podľa vynálezu, pričom elektródy sú umiestnené nad zbernou nádobou vody v horizontálnej orientácii;Figure 1 is a side view showing a first embodiment of a direct power supply, an open configuration, a controlled discharge electrolytic cell according to the invention, wherein the electrodes are positioned above the water collection vessel in a horizontal orientation;

·· • ··· • ·

Obrázok 2 je bokorys elektrochemického článku podlá obrázku 1 s výnimkou, že elektródy sú vo vertikálnej orientácii;Figure 2 is a side view of the electrochemical cell of Figure 1 except that the electrodes are in a vertical orientation;

Obrázok 3 je bokorys, zobrazujúci druhé vyhotovenie priameho napáj ania, otvorenú konfiguráciu, elektrolytický článok s regulovaným výtokom podľa vynálezu, pričom elektródy sú umiestnené vo vnútri puzdra otvoreného článku;Figure 3 is a side view showing a second embodiment of a direct power supply, an open configuration, a controlled spout electrolyte according to the invention, wherein the electrodes are located within the open cell housing;

Obrázok 4 je rozložený pohľad na zväzok elektród článku podľa obrázku 1;Figure 4 is an exploded view of the electrode stack of the cell of Figure 1;

Obrázok zapojený A picture plugged in 5 v 5 in je bokorys elektródového jednopólovej konfigurácii; is a side view of an electrode single pole configuration; zväzku beam podľa by vynálezu, invention, Obrázok A picture 6 6 je bokorys elektródového is an electrode side view zväzku beam podľa by vynálezu, invention, zapojený plugged in v in dvojpólovej konfigurácii; bipolar configuration;

Obrázok 7 je nárys elektródového zväzku, prehradený vložkou;Figure 7 is a front view of the electrode stack intersected by an insert;

Obrázok 8 je bokorys otvoreného elektrolytického článku so zväzkami poréznych elektród, zapojených v jednopólovej konfigurácii;Figure 8 is a side view of an open electrolytic cell with porous electrode bundles connected in a single-pole configuration;

Obrázok 9 je bokorys otvoreného elektrolytického článku so zväzkami poréznych elekcród, zapojených v dvojpólovej konfigurácii, aFigure 9 is a side view of an open electrolytic cell with bundles of porous electrodes connected in a two-pole configuration, and

Obrázok 10 zobrazuje výsledky elektropurifikácie vodného roztoku fenolu dekontaminovar.ého podľa metód vynálezu, ako sa uskutočnilo v príklade I.Figure 10 shows the results of electropurification of an aqueous solution of phenol decontaminated according to the methods of the invention as performed in Example I.

Opis výhodných uskutočnení vynálezuDescription of preferred embodiments of the invention

Na obrázku 1 je zobrazený elektrolytický článok 10 na čistenie kontaminovaných vodných roztokov, ako už sa preberalo predtým, ktoré sú reprezentované kontaminovanou vodou 12, ktorá prechádza cez napájacie potrubie 22. Kontaminovaná voda 12 je upravovaná v zóne 14 elektrolytického článku 10, ktorý je zobrazený v plne otvorenej konfigurácii, umožňujúcej, aby sa ·· ·· • · · • · ··· ·· ·· ·· • · · • · • · ···· ·· • · · · ·· ·· plynné vedľajšie produkty 16 elektrolytickej reakcie, ako je kyslík a vodík, vypúšťali do atmosféry. V niektorých prípadoch môže byť žiaduce zbierať určité potenciálne nebezpečné plyny, vytvárané počas elektrolytickej reakcie, aby sa zabránilo ich vypúšťaniu do atmosféry. Napríklad, na anóde sa môže počas elektrolýzy vodných odpadových tokov, ktoré obsahujú soľanku, alebo morskú vodu, tvoriť chlór. Takéto plyny možno regenerovať napríklad pomocou vákuového odsávacieho zariadenia konvenčnej konštrukcie (nie je zobrazená), umiestneného v blízkosti elektrolytického článku 10.In Figure 1, an electrolytic cell 10 for cleaning contaminated aqueous solutions is shown, as previously discussed, which is represented by contaminated water 12 passing through feed line 22. Contaminated water 12 is treated in zone 14 of electrolytic cell 10 shown in Figure 1. a fully open configuration allowing the gas by-products to be gaseous by-products. 16 electrolytic reactions, such as oxygen and hydrogen, were released into the atmosphere. In some cases, it may be desirable to collect certain potentially hazardous gases generated during the electrolytic reaction to prevent them from being discharged into the atmosphere. For example, chlorine may form at the anode during electrolysis of aqueous waste streams containing brine or seawater. Such gases may be regenerated, for example, by means of a vacuum suction device of conventional design (not shown) located near the electrolytic cell 10.

Zóna 14 elektrolytického článku obsahuje elektródový zväzok 17, zobrazený v horizontálnej orientácii na obrázkoch 1 a 4, a zahŕňa najmenej jednu katódu 18 a najmenej jednu anódu 20. Anódy 20 napríklad môžu taktiež slúžiť ako koncové platr.e 21 na pridržiavanie zostavy elektród, dištančných vložiek a vložiek kedykoľvek sa používajú, do zostaveného elektródového zväzku 17. Nevodivé dištančné vložky 23 oddeľujúce elektródy, umiestnené medzi elektródami, poskytujú požadovanú medzielektródovú medzeru alebo rozostúp medzi susednými anódami a katódami. Kým obrázky 1 a 4 na výkresoch možno napríklad zobraziť iba s centrálnou katódou s anódami na protiľahlých stranách katódy 18, rozumie sa, že zväzky elektród možno vytvoriť z viacerých striedajúcich sa anód, dištančných vložiek, katód atď., pomocou skruzkovacích prostriedkov 25, ktoré prebiehajú cez zväzok a koncové platne, aby udržiavali komponenty v štrukturálne stabilnej zostave.The electrolytic cell zone 14 comprises an electrode stack 17, shown in horizontal orientation in Figures 1 and 4, and includes at least one cathode 18 and at least one anode 20. For example, the anodes 20 may also serve as end plates 21 to hold the electrode assembly, spacers. and non-conductive spacers 23 separating the electrodes positioned between the electrodes provide the desired inter-electrode gap or spacing between adjacent anodes and cathodes. For example, while Figures 1 and 4 in the drawings can only be shown with a central cathode with anodes on opposite sides of the cathode 18, it is understood that electrode bundles can be formed from a plurality of alternating anodes, spacers, cathodes, etc. by twisting means 25 that run across the beam and end plates to maintain the components in a structurally stable assembly.

Koncové platne, elektródy a dištančné vložky môžu mať vo všeobecnosti pravouhlú geometriu. Avšak v rozsahu vynálezu je akýkoľvek počet možných alternatívnych geometrických tvarov a veľkostí, vrátane štvorcových, zaoblených alebo kruhových konfigurácii, pričom tu uvádzame iba niekoľko z nich. Kontaminované vodné roztoky elektrolytu sú privádzané priamo k elektródam do zóny 14 elektrolytického článku cez napájacie potrubie 22. Napájacie potrubie 22 je zobrazené ako centrálne umiestnené voči anóde/koncovej platničke 21. Elektródy, ktoré • · môžu byť tuhé a planárne, sú prednostne materiály typu sitka. Toto umožňuje, aby vodné roztoky elektrolytu vstupovali do elektródového zväzku tak, aby sa priamo dostali do kontaktu s elektródami, a pritom radiálne pretekali cez čelo povrchov jednotlivých elektród v rámci zväzku k ich obvodovým hranám. Okrem toho vstupujúci roztok zvyčajne prúdi axiálne alebo kolmo na pozdĺžnu os roviny elektród tak, že kontaminovaný vodný roztok zároveň preskakuje kaskády nad a cez elektródový zväzok fontánovým účinkom, aby sa v procese maximalizoval kontakt s povrchom elektród. Purifikovaná voda 24 bez alebo takmer bez kontaminantov, ktorá vychádza zo zóny 14 elektrolytického článku, sa môže zberať do otvorenej nádrže 26 alebo nasmerovať do odpadového potrubia (nezobrazené) na vypustenie do prírodného povodia atď.End plates, electrodes and spacers may generally have rectangular geometry. However, within the scope of the invention there are any number of possible alternative geometric shapes and sizes, including square, rounded or circular configurations, only a few of which are listed. The contaminated aqueous electrolyte solutions are fed directly to the electrodes into the electrolyte cell zone 14 via the supply line 22. The supply line 22 is shown centrally positioned relative to the anode / end plate 21. Electrodes that may be solid and planar are preferably sieve materials . This allows the aqueous electrolyte solutions to enter the electrode stack so as to come directly into contact with the electrodes while flowing radially across the face of the individual electrodes within the stack to their peripheral edges. In addition, the incoming solution typically flows axially or perpendicular to the longitudinal axis of the electrode plane such that the contaminated aqueous solution also jumps cascades above and across the electrode beam by a fountain effect in order to maximize contact with the electrode surface in the process. Purified or almost free of contaminated water 24 leaving the electrolyte cell zone 14 may be collected in an open tank 26 or directed to a waste pipe (not shown) for discharge into a natural basin, etc.

Rozumie sa, že priame napájanie kontaminovaných vodných roztokov do zóny elektrolytického článku nemusí byť centrálne umiestnené voči elektródovému zväzku, ako je to zobrazené na obrázkoch 1-4. Alternatívne trasy priameho napájania zahŕňajú obrátený bod napájania tak, že kontaminované vodné roztoky sa privádzajú z dna elektródového zväzku alebo v ostrom alebo tupom uhle voči povrchu roviny elektród. Okrem toho bod vstupu priameho napájania môže byť tiež axiálny s hranou povrchu roviny elektród, pričom kontaminovaný roztok sa privádza k obvodovej hrane elektródového zväzku.It will be understood that direct feeding of contaminated aqueous solutions to the electrolyte cell zone need not be centrally positioned relative to the electrode stack, as shown in Figures 1-4. Alternative direct feed paths include an inverted feed point such that contaminated aqueous solutions are fed from the bottom of the electrode stack or at an acute or blunt angle to the surface of the electrode plane. In addition, the direct power entry point may also be axial with the edge surface of the electrode plane, wherein the contaminated solution is fed to the peripheral edge of the electrode stack.

Výhodným prostriedkom na reguláciu času zotrvania kontaminovaného vodného roztoku v zóne 14 elektrolytického článku a na reguláciu úniku dekontaminovanej a purifikovanej vody 24 z tejto zóny môže byť ventil 28 a/alebo čerpací prostriedok konvenčnej konštrukcie (nie je zobrazená). Rýchlosť prietoku kontaminovanej vody, ktorá priamo vstupuje do elektródového zväzku a vystupuje zo zväzku ako dekontaminovaná voda, sa môže regulovať pomocou ručného alebo automatického ventilu 28 regulácie prietoku štandardnej konštrukcie. Rýchlosť prietoku (litre/minúta) sa nastaví tak, aby bola dostatočná na zabezpečenie účinnej deštrukcie polutantov dovtedy, kým upravený roztok nevystúpi zo zóny elektrolyzéra. Priemerní odborníci v odbore, pre ktorých je toto zverejnenie prínosom, taktiež rozpoznajú, že charakteristiku elektrolytických článkov podlá tohto vynálezu možno optimalizovať alternatívnymi prostriedkami, ako je zväčšenie dráhy roztoku v zóne elektrolytického článku. Inštalácia priečok napríklad môže zvýšiť čas zotrvania roztoku v zóne elektrolytického článku. Alternatívne prostriedky zahŕňajú zväčšenie plochy povrchu elektród kvôli zníženiu času zotrvania v zóne elektrolytického článku. V praxi elektrochemici skúsení v odbore taktiež rozpoznajú, že pracovnú charakteristiku článku možno zvýšiť vyššími prúdovými hustotami.The preferred means for controlling the residence time of the contaminated aqueous solution in the electrolytic cell zone 14 and for controlling the escape of decontaminated and purified water 24 therefrom may be a valve 28 and / or a pumping means of conventional construction (not shown). The flow rate of contaminated water, which directly enters the electrode stack and exits from the stack as decontaminated water, can be controlled by a manual or automatic flow control valve 28 of standard design. The flow rate (liters / minute) is adjusted to be sufficient to ensure effective destruction of the pollutants until the treated solution exits the electrolyzer zone. Those skilled in the art to which this disclosure is beneficial will also recognize that the characteristics of the electrolytic cells of the present invention can be optimized by alternative means, such as increasing the solution path in the electrolytic cell zone. For example, the installation of partitions may increase the residence time of the solution in the electrolysis cell zone. Alternative means include increasing the surface area of the electrodes to reduce residence time in the electrolytic cell zone. In practice, electrochemists skilled in the art will also recognize that the performance of the cell can be increased by higher current densities.

Na základe geometrie článku a schopnosti výhodne používať ako jednopólovú tak dvojpólovú konfiguráciu sa na elektródy môže využívať prakticky akýkoľvek materiál, vrátane kovov vo forme plochých plechov, sitiek; pena alebo iné materiály ako grafit, tavený grafit, sieťkovaný tavený grafit a častice grafitu. Taktiež sa dajú využiť kombinácie materiálov elektród, ako sú dvojvrstvové prvky, ktoré obsahujú dve kovové vrstvy oddelené príslušným izolačným alebo vodivým materiálom atď.Due to the geometry of the cell and the ability to advantageously use both a single-pole and a two-pole configuration, virtually any material, including sheet metal, sieves, can be used on the electrodes; foam or other materials such as graphite, fused graphite, reticulated fused graphite and graphite particles. It is also possible to use combinations of electrode materials, such as bilayer elements, which comprise two metal layers separated by respective insulating or conductive material, etc.

Reprezentatívne príklady užitočných anód by mohli zahŕňať anódy všeobecne známe ako anódy z drahých kovov, rozmerovo stabilné anódy, uhlík, tavený uhlík a anódy, obsahujúce grafit, dopované diamantové anódy, substechiometrické anódy obsahujúce oxidy titanu a anódy obsahujúce oxidy olova. Špecifickejšie reprezentatívne príklady zahŕňajú platinované titánové anódy z ušľachtilých kovov, anódy dodávané pod obchodnou značkou DSA-O₂ a iné anódy, ako sú anódy s veľkou plochou povrchu, ako plsť, pena, sitká a podobne, dodávané od spoločnosti The Electrosynthetis Co, ľne., Lncaster, New York. Ostatné materiály anód zahŕňajú oxid ruténia na titáne, oxid striebra na kovovom striebre, oxid ciničitý na titáne, oxid nikelnatý na nikle, zlato, substechiometrické oxidy titánu a hlavne tzv. oxidy titánu Magneliho fázy, ktoré majú vzorec TiO_x, pričom x je v ·· ·· ·· • · · · · · ·· ·· ·· • · · · · • · · · · ··· · · ··· · · ·· ··· ·Representative examples of useful anodes could include anodes commonly known as precious metal anodes, dimensionally stable anodes, carbon, fused carbon, and graphite-containing anodes, doped diamond anodes, titanium oxide-containing substoichiometric anodes, and lead oxide-containing anodes. More specific representative examples include platinum noble metal titanium anodes, anodes sold under the trademark DSA-O _2, and other anodes such as large surface area anodes such as felt, foam, strainer and the like, supplied by The Electrosynthetis Co., Inc. , Lncaster, New York. Other anode materials include ruthenium oxide on titanium, silver oxide on metallic silver, tin dioxide on titanium, nickel oxide on nickel, gold, substoichiometric titanium oxides, and especially so-called titanium oxides. titanium oxides of the Magneli phase having the formula TiO _x , where x is in · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

druhom od približne 1.67 do približnea second from about 1.67 to about

1.9. Výhodným substechiometrického oxidu titánu je T14O7. Oxidy titánu Magneliho fázy a metódy výroby sú opísané v americkom patente 4,422,917 (Hayfield), ktorý je tu začlenený pomocou odkazu. Taktiež sa komerčne dodávajú pod obchodnou značkou Ebonex. Ukázalo sa, že tam, kde sa ako anódy používajú elektrokatalytické oxidy kovov, ako je PbO₂, RuO₂, IrO₂, SnO₂, Ag₂O, Ti₄O₇ a iné, dopovanie takýchto oxidov rôznymi katiónmi alebo aniónmi ďalej zvyšuje elektrokatalytické oxidačné správanie, stabilitu, alebo vodivosť dekontaminačných reakcii podľa tohto vynálezu. Výber príslušných materiálov anód sa robí zvážením takých faktorov ako sú náklady, stabilita materiálu anódy v roztokoch, ktoré sa upravujú a jej elektrokatalytické vlastnosti na dosiahnutie vysokej účinnosti.1.9. The preferred substoichiometric titanium oxide is T14O7. The Magneli phase titanium oxides and methods of manufacture are described in U.S. Patent 4,422,917 to Hayfield, which is incorporated herein by reference. They are also commercially available under the trademark Ebonex. Where electrocatalytic metal oxides such as PbO ₂ , RuO ₂ , IrO ₂ , SnO ₂ , Ag ₂ O, Ti ₄ O ₇ and others have been used as anodes, doping of such oxides with different cations or anions further increases the electrocatalytic oxidative behavior, stability, or conductivity of the decontamination reactions of the present invention. The selection of appropriate anode materials is made by considering such factors as cost, the stability of the anode material in the solutions being treated, and its electrocatalytic properties to achieve high efficiency.

Vhodné materiály katód zahŕňajú kovy, ako sú olovo, striebro, oceľ, nikel, meď, platina, zinok, cín atď., ako aj uhlík, grafit, Ebonex, rôzne zliatiny atď. Elektródy s difúziou plynu sú taktiež užitočné pri metódach podľa tohto vynálezu. V tomto ohľade sa môžu používať ako katódy pri prevádzaní kyslíka alebo vzduchu na užitočné množstvo peroxidu, pričom sa minimalizuje vyvíjanie vodíka a/alebo znižovanie napatia článku. Buď veľká alebo malá plocha povrchu materiálu elektród, či anódy alebo katódy, sa môže pokryť elektrokatalyzátorom. Elektródy s väčšou plochou povrchu, napríklad expandované kovové sitká, kovové alebo grafitové guličky, karbónová plsť alebo sieťovaný tavený uhlík, sú zvlášť užitočné pri dosahovaní vyššej účinnosti deštrukcie toxických alebo nebezpečných látok, keď sú prítomné v nízkych koncentráciách vo vodnom elektrolyte.Suitable cathode materials include metals such as lead, silver, steel, nickel, copper, platinum, zinc, tin, etc., as well as carbon, graphite, Ebonex, various alloys, etc. Gas diffusion electrodes are also useful in the methods of the invention. In this regard, they can be used as cathodes in converting oxygen or air to a useful amount of peroxide, while minimizing hydrogen evolution and / or reducing cell voltage. Either a large or a small surface area of the electrode material, an anode or a cathode, can be coated with an electrocatalyst. Larger surface electrodes, such as expanded metal sieves, metal or graphite beads, carbon felt or cross-linked fused carbon, are particularly useful in achieving greater destruction efficiency of toxic or hazardous substances when present at low concentrations in the aqueous electrolyte.

Špecifické materiály anódy a katódy sa vyberajú na základe nákladov, stability a elektrokatalytických vlastností. Napríklad priemerný odborník v elektrochémii rozpozná, ktorý materiál elektród treba zvoliť, keď sa má previesť chlorid na chlór; voda na ozón, hydroxylové radikály alebo na iné reaktívne druhy kyslíka; kyslík alebo vzduch na peroxid vodíka alebo na • · • · hydroxylové radikály pomocou elektrochemický vytváranéhoSpecific anode and cathode materials are selected based on cost, stability and electrocatalytic properties. For example, one of ordinary skill in the electrochemistry will recognize which electrode material to choose when to convert chloride to chlorine; water for ozone, hydroxyl radicals or other reactive oxygen species; oxygen or air to hydrogen peroxide or to hydroxyl radicals by electrochemically generated

Fentonovho reagentu použitím napríklad pomaly sa rozpúšťajúcej kovovej anódy obsahujúcej železo; a katalytickú redukciu dusičnanu na dusík, alebo organohalogénové zlúčeniny na ióny halogenidov a organické frakcie menšej toxicity.A Fenton reagent using, for example, a slowly dissolving iron-containing metal anode; and catalytic reduction of nitrate to nitrogen, or organohalogen compounds to halide ions and organic fractions of less toxicity.

···· · ·

Pri úprave vodných roztokov, ktoré obsahujú komplexné zmesi polutantov, treba venovať výberu elektrokatalytických materiálov anód a katód zvláštnu pozornosť, pričom materiály elektród možno vybrať na párovanú deštrukciu polutantov. Napríklad vedný tok kontaminovaný organickými látkami, mikroorganizmami a dusičnanovými polutantami možno upravovať naraz v rovnakom elektrolytickom článku pomocou metód párovanej deštrukcie s anódou, vytvárajúcou reaktívne druhy kyslíka, ako je platina na nióbe alebo Ebonex na deštrukciu mikroorganizmov a oxidáciu organických látok. Okrem toho rovnaký článok možno taktiež vybaviť olovenou katódou alebo katódou z iného elektrokatalytického materiálu, určeného na deštrukciu dusičnanov.In the treatment of aqueous solutions containing complex mixtures of pollutants, particular attention should be paid to the choice of electrocatalytic materials of the anodes and cathodes, whereby the electrode materials can be selected for paired destruction of the pollutants. For example, the flux contaminated with organic substances, microorganisms and nitrate pollutants can be treated simultaneously in the same electrolytic cell using paired destruction methods with an anode, generating reactive oxygen species such as platinum on niobium or Ebonex to destroy microorganisms and oxidize organic substances. In addition, the same cell may also be equipped with a lead cathode or a cathode of another electrocatalytic material intended for the destruction of nitrates.

Ako sa tu už uviedlo, nevodivé dištančné vložky 23, oddeľujúce elektródy, zabezpečujú požadovanú medzielektródovú medzeru alebo vzájomnú vzdialenosť medzi susediacimi anódami a katódami. Hrúbka dištančných vložiek 23, ktorými sú nevodivé, izolačné pórovité sitká vyrobené z polymerických materiálov ako sú polyolefíny, ako je polypropylén a polyetylén, určuje šírku medzielektródovej medzery. Alternatívne je prípustné využívať iónové polymérne dištančné vložky, ktoré môžu účinne zvýšiť iónovú vodivosť článku, a tak znížiť napatie článku a ďalej prevádzkové náklady. Iónomeničové živice vhodných rozmerov, ako sú katiónové a aniónomeničové živicové guličky, sa udržujú nehybné v medzere medzi elektródami.As noted herein, the non-conductive spacers 23 separating the electrodes provide the desired inter-electrode gap or spacing between adjacent anodes and cathodes. The thickness of the spacers 23, which are non-conductive, insulating porous screens made of polymeric materials such as polyolefins such as polypropylene and polyethylene, determines the width of the inter-electrode gap. Alternatively, it is permissible to use ionic polymer spacers that can effectively increase the ion conductivity of the cell and thus reduce the cell voltage and operating costs. Ion exchange resins of suitable dimensions, such as cationic and anion exchange resin beads, are kept stationary in the gap between the electrodes.

Pre väčšinu aplikácií je medzielektródová medzera v intervale od takmer nulovej medzery, aby sa zabránilo skratovaniu elektród, do približne 2 mm. Špecifickejšie je táto veľmi malá kapilárna medzera výhodne menšia než milimeter, v • · ·· • · rozsahu od 0.1 do <1.0 mm. Velmi malá medzielektródová medzera umožňuje prechod prúdu cez relatívne nevodivé médium. Toto je prípad napríklad vody kontaminovanej organickými zlúčeninami. Čiže podlá tohto vynálezu je teraz možné rozložiť kontaminanty v roztoku bez pridania akýchkoľvek anorganických solí, vedúcich prúd, aby sa zvýšila iónová vodivosť vodného média. Ďalej veľmi úzka medzielektródová medzera zabezpečuje dôležitú výhodu nižších napätí článku, ktorá sa prenáša do zníženej spotreby a nižších prevádzkových nákladov. Čiže kombinácia elektrolytických článkov otvorenej konfigurácie a veľmi úzkych medzielektródových medzier podľa tohto vynálezu zabezpečuje ako nižšie počiatočné investičné náklady, tak aj nižšie prevádzkové náklady. Dosiahnutie tohto stavu je zvlášť dôležité pri veľkoobjemových aplikáciách, ako je čistenie pitnej vody a odpadovej vody, podľa nárokovaných postupov.For most applications, the inter-electrode gap is in the range of nearly zero gap to avoid short-circuiting the electrodes to about 2 mm. More specifically, this very small capillary gap is preferably less than a millimeter, in the range of 0.1 to <1.0 mm. The very small inter-electrode gap allows current to pass through a relatively non-conductive medium. This is the case, for example, with water contaminated with organic compounds. Thus, according to the present invention, it is now possible to decompose the contaminants in solution without the addition of any current-carrying inorganic salts to increase the ionic conductivity of the aqueous medium. Furthermore, the very narrow inter-electrode gap provides the important advantage of lower cell voltages, which translates into reduced power consumption and lower operating costs. Thus, the combination of open configuration electrolytic cells and the very narrow inter-electrode gaps of the present invention provides both lower initial investment costs and lower operating costs. Achieving this is particularly important in large scale applications, such as drinking water and wastewater purification, according to the claimed processes.

Obrázok 2 predstavuje ďalšie vyhotovenie elektrolytických článkov podľa tohto vynálezu, pričom zóna 30 elektrolytického článku je taktiež v otvorenej konfigurácii. Zlektrolyt 32 je privádzaný priamo do zväzku elektród 34, ktorý je vo vertikálnej orientácii. V dôsledku toho upravený vodný roztok 36 je zobrazený ako vychádza zväčša jednak z vrchnej a jednak spodnej obvodovej hrany zväzku elektród 34 . Toto možno ďalej meniť v závislosti od použitia priečok napríklad pri regulácii času zotrvania roztoku, ktorý sa upravuje. Vyčistený roztok sa zbiera v nádobe 38 pod zónou 30 elektrolytického článku.Figure 2 shows another embodiment of the electrolytic cells according to the invention, wherein the electrolytic cell zone 30 is also in the open configuration. The electrolyte 32 is fed directly to the electrode stack 34, which is in the vertical orientation. As a result, the treated aqueous solution 36 is shown to emanate from both the upper and lower peripheral edges of the electrode stack 34. This can be further varied depending on the use of the crossbars, for example in controlling the residence time of the solution being treated. The purified solution is collected in the vessel 38 below the electrolyte cell zone 30.

Obrázok 3 predstavuje ešte tretie vyhotovenie vynálezu, pričom zóna 40 elektrolytického článku obsahuje elektródový zväzok 42, ako sa tu už preberalo, umiestnený vo vnútri otvoreného puzdra/nádrže 44. Puzdro 44 je otvorené na vrchu, čo umožňuje, aby sa plynné vedľajšie produkty elektrolytickej reakcie, ako je napríklad vodík a kyslík, dali ľahko vypúšťať do atmosféry alebo zberať pomocou príslušného zariadenia, akým je digestor (nie je zobrazený). Vodný kontaminovaný roztok elektrolytu 46 sa privádza priamo k elektródovému zväzku 42, ·· umiestnenému v otvorenom puzdre 44 na rozdiel od iných článkov s ·· ·· • · · · • · · • ··· • · ···· ·· ·· ·· • · · • · ··· • · · · ·· ·· • · ·· · • · nádobkou, kde elektródy dostávajú roztok nepriamo v dôsledku svojho ponorenia do roztoku dodávaného do nádrže.Figure 3 represents yet a third embodiment of the invention, wherein the electrolyte cell zone 40 comprises an electrode stack 42, as discussed herein, housed within an open housing / tank 44. The housing 44 is open on top, allowing gaseous electrolytic reaction by-products. , such as hydrogen and oxygen, were easily vented to the atmosphere or collected using an appropriate device such as a fume hood (not shown). The aqueous contaminated electrolyte solution 46 is fed directly to the electrode stack 42 disposed in the open housing 44 as opposed to other cells having an electrolyte stack. A container where the electrodes receive the solution indirectly due to their immersion in the solution supplied to the tank.

Purifikovaná voda 48, ktorá tečie smerom dole v dôsledku gravitačných síl, sa zbiera na dne vnútra puzdra 44 a odvádza sa.Purified water 48, which flows downward as a result of gravitational forces, is collected at the bottom of the housing 44 and drained.

Dôležitá konfiguráciou výhoda elektrochemických článkov podľa tohto vynálezu spočíva otvorenou v tom, že sa dajú ľahko prispôsobiť buď na jednopólovú alebo dvojpólovú konfiguráciu. Z tohto hľadiska obrázok 5 zobrazuje elektrolytický článok s jednopólovou otvorenou konfiguráciou. V jednopólovom článku vyžaduje elektrický cez zbernicu 58 i podlá obrázku konektor na ako spoločné si každá anód 52, a 56 prívod prúdu, v tomto prípadeAn important configuration the advantage of the electrochemical cells of the present invention lies in the fact that they can be easily adapted to either a single-pole or a two-pole configuration. In this regard, Figure 5 shows an electrolytic cell with a single-pole open configuration. In a single-pole cell, the electrical via bus 58 and the figure requires a connector as common to each anode 52, and 56 a power supply, in this case

Podobne si každá z zobrazené pomocou konštrukciu článku každej elektródy sú „externé napájacie vedenie.Similarly, each of the electrodes shown by the cell structure are "external power lines."

katód 66 a 62 vyžaduje elektrické pripojenie, spoločnej zbernice 64. Pre je taktiež charakteristické, jednopólovú že obe čelá aktívne a majú rovnakú polaritu.The cathodes 66 and 62 require an electrical connection to a common bus 64. It is also characteristic of the monopole that both face active and have the same polarity.

Pretože čistenie vody na komunálne účely je vo všeobecnosti veľkoobjemová aplikácia, na minimalizáciu spotreby energie sú dôležité čo najnižšie napätia článkov. Konštrukcia jednopólového článku otvorenej konfigurácie podľa tohto vynálezu, v spojení s veľmi úzkymi medzielektródovými medzerami, ponúka nielen výhody nižších počiatočných investičných nákladov, ale aj nízke prevádzkové náklady v dôsledku nižšieho vnútorného odporu, nižších napätí článkov a vyšších prúdových hustôt. Táto kombinácia je zvlášť žiaduca pri úprave kontaminovaných vodných médií s relatívne nízkou vodivosťou bez pridania anorganických solí ako vodičov prúdu, podľa určitých vyhotovení tohto vynálezu napríklad vodných roztokov kontaminovaných nepolárnymi organickými rozpúšťadlami.Because municipal water purification is generally a large-scale application, the lowest possible cell voltages are important to minimize energy consumption. The design of the single-pole open configuration cell of the present invention, in conjunction with the very narrow gap electrode gaps, offers not only the benefits of lower initial investment costs, but also low operating costs due to lower internal resistance, lower cell voltages and higher current densities. This combination is particularly desirable in treating contaminated aqueous media of relatively low conductivity without the addition of inorganic salts as current conductors, according to certain embodiments of the invention, for example, aqueous solutions contaminated with non-polar organic solvents.

Jednopólové elektrolytické články podľa tohto vynálezu s otvorenou konfiguráciou, s regulovaným únikom a s veľmi úzkymi medzielektródovými medzerami sú zvlášť jedinečné vo svetle článkov Becka a kolektívu podía amerického patentu 4,048,047.The single-pole electrolytic cells of the present invention with open configuration, controlled leakage and very narrow inter-electrode gaps are particularly unique in the light of the cells of Beck and U.S. Patent 4,048,047.

Uzatvorená konfigurácia elektrochemických článkov Becka a kolektívu zapríčiňuje, že dosiahnutie jednopólového zapojenia s vysokými prúdovými hustotami, čo je spojené s externými elektrickými kontaktami na každú elektródu, je veľmi ťažké a nákladné. Na druhej strane u otvorenej konfigurácie elektrolytických článkov podľa tohto vynálezu sú elektrické prípoje k jednotlivým elektródam ľahšie realizovateľné bez ohľadu na to, či má článok jednopólovú alebo dvojpólovú konštrukciu. Čiže uzatvorená dvojpólová konfigurácia elektrochemického článku podľa Becka a kolektívu by nemala ekonomicky a finančne konkurovať zlepšeným elektrolytickým článkom podľa tohto vynálezu alebo iným neelektrochemickým technológiám, používaným pri veľkoobjemových procesoch čistenia vody.The closed configuration of Beck's electrochemical cells and the collector makes it very difficult and costly to achieve a single-pole connection with high current densities, which is associated with external electrical contacts to each electrode. On the other hand, in the open configuration of the electrolytic cells of the present invention, the electrical connections to the individual electrodes are easier to implement regardless of whether the cell has a single-pole or two-pole design. Thus, the closed two-pole configuration of the Beck & Electrochemical Cell should not compete economically and financially with the improved electrolytic cell of the present invention or other non-electrochemical technologies used in high volume water purification processes.

Ako už sa predtým naznačilo, elektrolytické články podľa tohto vynálezu s otvorenou konfiguráciou a s regulovaným únikom, ktoré majú veľmi úzke kapilárne medzielektródové medzery, ’ sa taktiež dajú ľahko prispôsobiť na dvojpólovú konfiguráciu. Obrázok 6 zobrazuje dvojpólový článok s otvorenou konfiguráciou 70 podľa tohto vynálezu, ktorý vyžaduje iba dva „externé elektrické kontakty 72 a 74 na dve koncové elektródy (koncové platne 76 a 78) . Každá z vnútorných elektród 80, 82 a 84 dvojpólového článku má na opačných stranách odlišnú polaritu. Kým dvojpólový článok môže byť pri efektívnom využívaní rovnakého prúdu na každom článku zväzku elektród celkom hospodárny, jeden dôležitý aspekt vynálezu sa týka úpravy roztokov prechodom prúdu cez relatívne nevodivé médiá pomocou veľmi úzkych medzielektródových medzier. Čiže kontaminované vodné roztoky môžu mať relatívne nízke vodivosti, približne ekvivalentné vodivosti vodovodnej vody. Aby sa takéto roztoky účinne upravili, bolo by žiaduce fungovať pri vyšších prúdových hustotách. Jednopólové konfigurácie článkov podľa vynálezu umožňujú prevádzku pri požadovaných nízkych napätiach článkov a vysokej prúdovej hustote. Kým nie je špecificky uvedené, rozumie sa, že sa využívajú štandardné napájacie zdroje na elektrolytických článkoch podľa vynálezu, vrátane jednosmerného napájacieho zdroja, striedavého napájacieho zdroja, pulzného napájania a akumulátorového napájania.As previously indicated, the electrolytic cells of the present invention, with open configuration and controlled leakage, having very narrow capillary inter-electrode gaps, can also be easily adapted to a two-pole configuration. Figure 6 illustrates an open configuration bipolar cell 70 of the present invention that requires only two "external electrical contacts 72 and 74" for two end electrodes (end plates 76 and 78). Each of the two-pole cell internal electrodes 80, 82, and 84 has different polarities on opposite sides. While a bipolar cell can be quite economical to efficiently utilize the same current on each electrode beam cell, one important aspect of the invention relates to treating solutions by passing current through relatively non-conductive media using very narrow inter-electrode gaps. Thus, contaminated aqueous solutions may have a relatively low conductivity, approximately equivalent to that of tap water. In order to effectively treat such solutions, it would be desirable to operate at higher current densities. The single-pole cell configurations of the invention allow operation at the required low cell voltages and high current density. Unless otherwise specified, it is understood that standard power supplies are used on the electrolytic cells of the invention, including a DC power supply, an AC power supply, a pulsed power supply, and a battery power supply.

·· ·· • · · · • · · • ··· • · ···· ·· ···· • ·· • ···· • · · ·· • · ·· ···· • · · • ··· • ·· • · ·· • ·· • · · · ·············································· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

Vynález sa taktiež zaoberá elektrolytickými článkami s otvorenou konfiguráciou s rozvodnými prostriedkami kontaminovaných vodných roztokov elektrolytu, akými sú rúra 81 s mnohými otvormi alebo pórmi, alebo napájacia rúra, ktorá siaha od napájacieho prítoku kontaminovaného vodného elektrolytu cez elektródový zväzok v zóne elektrolytického článku. Toto môže zabezpečiť homogénnej ši prietok roztoku k elektródovým prvkom., Tieto pórovité rúry z kovového alebo plastového materiálu dostatočnej porozity, priemeru a dĺžky, ktoré sú zvlášť užitočné pre zväzky obsahujúce mnohé elektródové prvky, sú použiteľné pre jednopólové, dvojpólové a napríklad pre Švajčiarske valčekové články otvorenej konfigurácie. Pre zväzky s elektródovými prvkami pre hlboké články, ktoré majú väčšiu plochu povrchu, možno zabezpečiť viac než jednu poréznu napájaciu rúru, ktoré sa prepoja s napájacím prívodným potrubím.The invention also relates to open configuration electrolytic cells with distribution means of contaminated aqueous electrolyte solutions, such as a plurality of orifices or pores 81, or a supply tube that extends from a contaminated aqueous electrolyte feed inlet through an electrode stack in the electrolytic cell zone. This can ensure a homogeneous flow of solution to the electrode elements. These porous tubes of metal or plastic material of sufficient porosity, diameter and length, which are particularly useful for bundles containing many electrode elements, are applicable to single-pole, double-pole and for example Swiss roller cells. open configuration. For bundles with electrode elements for deep cells having a larger surface area, more than one porous supply tube may be provided which interconnects with the supply supply line.

Elektrolytické články podľa tohto vynálezu s otvorenou konfiguráciou dvojpólového typu s regulovaným únikom možno najefektívnejšie používať pri čistení vodných roztokov, ktoré majú väčšie iónové vodivosti než roztoky preberané vyššie, čo umožňuje hospodárnu prevádzku pri nižších prúdových hustotách. V každom prípade otvorená konfigurácia elektrolytických článkov podľa tohto vynálezu uľahčuje ich elektrické pripojenie, či má článok jednopólovú alebo dvojpólovú konštrukciu.The open-leakage controlled double-pole electrolyte cells of the present invention can be most effectively used in the purification of aqueous solutions having greater ionic conductivity than the solutions discussed above, allowing economical operation at lower current densities. In any case, the open configuration of the electrolytic cells of the invention facilitates their electrical connection whether the cell has a single-pole or two-pole design.

Čo je naj žiaducejšie, veľkoobjemové aplikácie, ako je čistenie vody, vyžadujú nízke investičné a prevádzkové náklady, aby boli ekonomicky atraktívne. Vynálezcovia zistili, že náklady sa zväčša znižujú vylúčením potreby presných opracovaných súčiastok, tesnenia, drahých membrán a vložiek článkov. Nižšie prevádzkové náklady možno dosiahnuť nižším napätím článkov v ·· ·· ·· ·· • · · · · · · • · · · · ··· · · · • ··· ·· ·· ··· · · • ········ ···· ·· ·· · ·· ··· dôsledku užších medzielektródových medzier a nižšieho vnútorného odporu v dôsledku vylúčenia membrán a vložiek článkov, t. j. v dôsledku nedelených elektrolytických článkov. Avšak menšia medzielektródová medzera taktiež umožňuje prevádzku článkov podľa tohto vynálezu v organických médiách, ktoré obsahujú napríklad nízke koncentrácie nosného elektrolytu so širokou škálou elektród, izolačných materiálov atď. Mnohé takéto aplikácie by sa dali ľahko prispôsobiť na konfiguráciu otvoreného článku podľa tohto vynálezu, avšak s použitím deliča článku, ktorý vytvára anolytovú a katolytovú sekciu, ako sú membrány alebo vložky článkov. Príklady užitočných procesov pre elektrolytické články podľa tohto vynálezu by zahŕňali sprostredkované reakcie elektrochemickej syntézy, v ktorej cieľom membrány alebo vložky by bolo zabrániť redukcii anodicky vytváraných druhov na katóde a/alebo oxidácii katodicky vytváraných druhov na anóde.Most desirable, large-scale applications, such as water purification, require low investment and operating costs to be economically attractive. The inventors have found that costs are largely reduced by eliminating the need for precision machined parts, gaskets, expensive membranes and cell liners. Lower operating costs can be achieved by lowering cell voltages in · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ················· ··········································································· j. as a result of non-divided electrolytic cells. However, the smaller inter-electrode gap also allows the cells of the invention to operate in organic media containing, for example, low carrier electrolyte concentrations with a wide range of electrodes, insulating materials, etc. Many such applications could be readily adapted to the configuration of the open cell of the present invention, but using a cell splitter that forms an anolyte and catholyte sections, such as cell membranes or liners. Examples of useful processes for the electrolytic cells of the invention would include mediated electrochemical synthesis reactions in which the purpose of the membrane or liner would be to prevent reduction of anodic species at the cathode and / or oxidation of cathodic species at the anode.

Obrázok 7 je reprezentatívnym príkladom elektrolytického článku 90 s otvorenou konfiguráciou, ktorý má anódu/koncové platničky 92 a 94 s centrálnou katódou 96 a katiónomeničové membrány 98 a 100, umiestnené medzi elektródami. Membrány 98 a 100 bránia miešaniu anolytu a katolytu v článku, kým roztok môže prúdiť cez otvor 102 v strede membrány.Figure 7 is a representative example of an open configuration electrolytic cell 90 having an anode / end plates 92 and 94 with a central cathode 96 and cation exchange membranes 98 and 100 disposed between the electrodes. The membranes 98 and 100 prevent mixing of the anolyte and catholyte in the cell while the solution can flow through the opening 102 in the center of the membrane.

Tie vyhotovenia elektrolytických článkov, ktoré využívajú membránu alebo vložku, sú výhodne vybavené iónomeničovými membránami, hoci možno použiť aj vložky typu poréznych membrán. Ako porézne membrány alebo vložky sa môže použiť komerčne dodávaný široký rozsah inertných materiálov, založených na mikroporéznych tenkých vrstvách polyetylénu, polypropylénu, polyvinyldifluoridu, polyvinylchloridu, polytetrafluoroetylénu (PTrE), polymérno-azbestových zmesí atď.Those embodiments of electrolytic cells that use a membrane or liner are preferably equipped with ion exchange membranes, although porous membrane liners may also be used. A wide range of inert materials based on microporous thin layers of polyethylene, polypropylene, polyvinyl difluoride, polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene (PTrE), polymer-asbestos mixtures, etc. can be used as porous membranes or liners.

Užitočné katiónové a aniónové permselektívne membrány sa komerčne dodávajú mnohými výrobcami a dodávateľmi, vrátane takých spoločností ako RAI Research Corp., Hauppauge, New York, • · • · pod obchodnou značkou Raipore; E.I. DuPont, Tokuyama Sóda, Asahi Glass a ini. Vo všeobecnosti sú najvýhodnejšie fluoridované membrány kvôli svojej celkovej stabilite. Zvlášť užitočnou triedou permselektívnych iónomeničových membrán sú membrány obsahujúce kyselinu peroxyfluorosulfónovú, ako sú membrány, ktoré dodáva spoločnosť E.I. DuPont pod oochodnou značkou Nafion. V tomto vynáleze sa taktiež uvažuje o membránach a elektródach vyformovaných v pevných polymémych elektrolytických kompozitoch. To znamená, že najmenej jedna z elektród, buď anóda alebo katóda, alebo aj anóda aj katóda, sú prilepené na iónomeničovú membránu, pričom tvoria jej neoddeliteľnú súčasť.Useful cationic and anionic permselective membranes are commercially available from many manufacturers and suppliers, including such companies as RAI Research Corp., Hauppauge, New York, under the trademark Raipore; E. I. DuPont, Tokuyama Soda, Asahi Glass and ini. In general, fluoridated membranes are most preferred because of their overall stability. A particularly useful class of permselective ion exchange membranes are peroxyfluorosulfonic acid containing membranes, such as those supplied by E.I. DuPont under the trademark Nafion. Also contemplated in the present invention are membranes and electrodes formed in solid polymer electrolyte composites. That is, at least one of the electrodes, either the anode or cathode, or both the anode and cathode, are adhered to the ion exchange membrane, forming an integral part thereof.

Vo vyhotoveniach vynálezu tu už preberaných sa uvádzajú elektródové zväzky, napr. 17 a 34 na obrázkoch 1 a 2 atď., pričom tieto elektródové zväzky sú tvorené z jednotlivých samostatných anódových a katódových elementov vzájomne oddelených úzkymi medzielektródovými medzerami. Obrázok 4 zobrazuje reprezentatívne elektródové zväzky v rozloženom pohľade, tvorené katódou 18, ktorá obsahuje jediný prvok plochého sitka, ktoré má svoj vlastný externý elektrický kontaktIn embodiments of the invention already discussed herein, electrode stacks, e.g. 17 and 34 in Figs. 1 and 2, etc., wherein the electrode bundles are formed from individual discrete anode and cathode elements separated from each other by narrow inter-electrode gaps. Figure 4 shows an exploded view of representative electrode bunches formed by a cathode 18 which comprises a single flat screen element having its own external electrical contact

19. Nevodivé porézne dištančné prvky 23 na každej strane katódy 18 zabezpečujú požadované medzielektródové medzery, oddeľujúce prvok katódy od susedných koncových anód 20. Keďže obrázok 4 zobrazuje elektródový zväzok s jediným katódovým sitkom umiestneným medzi koncovými anódami 20, treba rozumieť, že komerčné a polokomerčné články pilotnej veľkosti s väčšou kapacitou podľa tohto vynálezu, budú mať zvyčajne zväzky článkov, ktoré obsahujú množstvo striedajúcich sa anód a katód, z ktorých každá má externý elektrický kontakt, keď je v jednopólovej konfigurácii.19. The non-conductive porous spacers 23 on each side of the cathode 18 provide the desired inter-electrode gaps separating the cathode element from the adjacent end anodes 20. Since Figure 4 shows an electrode stack with a single cathode screen positioned between the end anodes 20, Pilot sizes with larger capacities according to the present invention will typically have cell bundles comprising a plurality of alternating anodes and cathodes, each having an external electrical contact when in a single-pole configuration.

Avšak zväčšené verzie elektrolytických článkov podľa tohto vynálezu, ktoré si vyžadujú zväčšenú plochu povrchu elektród, môžu dosiahnuť tento výsledok hospodárnejšie nastohovaním množstva jednotlivých poréznych prvkov elektród, ako je to zobrazené na obrázkoch 8 a 9. Mnohonásobné prvky elektród, ktoré ·· • · · • · ···· sú • · ··· ·· ···· • ·· • ·· · · • · ·· • · ·· ···· • · •· · •· •· •· • · · pozostávajú z vodivých umiestnené blízko seba poréznych prvkov, napr.However, enlarged versions of the electrolytic cells of the present invention requiring an increased electrode surface area can achieve this result more economically by stacking a plurality of individual porous electrode elements, as shown in Figures 8 and 9. · ···· They are • · ··· ·· ···· • ·· • ·· · · • · ·· • · ·· ···· • · •· · •· •· •· • · · Consist of conductive devices placed close to each other by porous elements, e.g.

a blízko elektrickému kontaktu buď sitiek, jednopólovej (obrázok konfigurácii otvorenéhoand close to the electrical contact of either sieves, single pole (open configuration image)

8) alebo dvojpólovej (obrázok článku.8) or two - pole (picture of article.

9)9)

Buď anóda a katóda, alebo aj anóda aj katóda vyhotovenia s otvoreným elektród.Either the anode and cathode, or both the anode and cathode of the open electrode embodiment.

článkom môžuarticle can

To znamená, množstva kontakte elektródových a môže byť mať konštrukciu viacnásobných prvkov zväzok, ktorý pozostáva z držaný spolu v elektrickom v blízkosti katódy, ktorá že anódový prvkov, je umiestnený elektródového prvku a naopak. Toto je zobrazené obrázkom 8, ktorý pozostáva z jednopólového otvoreného článku 104, držaného medzi koncovými platničkami 105 pomocou viacerých poréznych prvkov anódy 106, umiestnených medzi pozostáva naj lepšie z jediného jednoprvkovými katódami avšak môžu to byť oddelené odThat is, the amount of contact of the electrode and may be a multiple element bundle structure that consists of being held together in an electrical proximity to the cathode, which that anode elements is located on the electrode element and vice versa. This is illustrated by Figure 8, which consists of a single-pole open cell 104 held between the end plates 105 by a plurality of porous anode elements 106 positioned preferably consisting of a single single-element cathode but may be separated from the

108, aj neporézne katód 108 pomocou zobrazenými ako porézne katódy, platňové elektródy. Anódy 106 sú poréznych nevodivých dištančných108, as well as the non-porous cathode 108 by means of the porous cathodes, the plate electrodes. The anodes 106 are porous non-conductive spacers

Je výhodné, že prvky anódy 106 potrebujú iba jedinú elektródu 110 na niektorú vložiek 107.It is preferred that the anode elements 106 need only a single electrode 110 for some of the inserts 107.

„napájačiu elektródy rovnakého zväzku v kontakte elektródových prvkov týmto spôsobom možno významne zväčšiť stranu prvkov druhej s ňou. Nastohovaním kontaktovIn this way, the electrode of the same stack in contact of the electrode elements with it can significantly increase the side of the other elements with it. Stacking contacts

112 do vyžadovalo.112 to required.

Toto bez zväčšenia počtu napájacieho zdroja nielen minimalizuje účinný povrch elektród externých 113, čo elektrických by sa ináč na náklady konektory a investičné náklady na elektródy, zlepšuje účinnosť prevádzky, čo vedie k nižšiemu napätiu pre nižšie prevádzkové náklady.This without increasing the number of power supply not only minimizes the effective surface of the external 113 electrodes, which would otherwise cost the connectors and the investment cost of the electrodes, improving operation efficiency, resulting in lower voltage for lower operating costs.

elektrické a zníženej spotrebeelectrical and reduced consumption

Vodivé porézne externé ale aj článkov alebo uhlíka a môžu zváranej drôtenej tkaniny, mriežkovaného plechu, uhlíkovej tkaniny, sieťovaného peny ako je niklová pena, taveného ktorá má prvky elektród možno vyrobiť napríklad z kovu byť vo forme perforovaných plechov, drôtenej tkaniny, tkanej uhlíkovej plste, tkanej uhlíka, vrátane kovovej hubovité charakteristiky. Reprezentatívne príklady dodávaných perforovaných kovových platní sú plechy z nizkouhlikovej ocele a plechy z mikroleptanej nehrdzavejúcej komerčne ocele typu 316 s dierovanými vzormi, ktoré sú veľkostne homogénne a presné. Zváraná drôtová tkanina zahŕňa tkaninu z nehrdzavejúcej ocele typu 304 a tkané sitko z nehrdzavejúcej ocele. Drôtená tkanina je tkaný alebo zváraný materiál, vytvorený z kovového drôtu a dodáva sa v širokej škále veľkosti ôk. Taktiež sa dodáva kvalita nehrdzavejúcej ocele typu 304.Conductive porous external but also cells or carbon and can be welded wire cloth, grid metal, carbon fabric, reticulated foam such as nickel foam, fused having electrode elements can be made of, for example, metal in the form of perforated sheets, wire cloth, woven carbon felt, woven carbon, including metallic sponge characteristics. Representative examples of the perforated metal plates to be supplied are low carbon steel sheets and micro-etched stainless steel type 316 sheets with perforated patterns that are homogeneous and accurate in size. The welded wire cloth comprises a 304 stainless steel fabric and a woven stainless steel mesh. Wire cloth is a woven or welded material made of metal wire and comes in a wide range of mesh sizes. 304 stainless steel is also available.

Mriežkovaný plech pozostáva z platní, ktoré boli narezané a napnuté. Platne/plechy sú ľahké, ale ešte stále silné vďaka diamantovému väzníkovému vzoru svojich otvorov. Obvykle sa vyrábajú z uhlíkovej ocele a z nehrdzavejúcej ocele typu 304.The mesh plate consists of plates that have been cut and stretched. The plates / sheets are light but still strong thanks to the diamond truss pattern of their holes. They are usually made of carbon steel and 304 stainless steel.

Vynález predpokladá kombináciu rôznych poréznych materiálov na použitie ako elektródové prvky v jednom článku, aby sa dosiahla napríklad kombinácia oxidačného/redukčného účinku. Hustota pórov vodivých poréznych prvkov elektród môže byť v intervale od 1 do približne 197 ôk/cm. Vodivé porézne prvky môžu taktiež mať otvorenú plochu v intervale od približne 10 do približne 90 percent. Niektoré prvky, ako je pena, môžu mať porozitu v intervale od 1 do 394 pórov/cm a hustotu v intervale od 5 do približne 85 percent. Elektródové prvky môžu byť jednoducho nastohované v tesnom elektrickom kontakte alebo byť zvarené spolu a privarené k napájacej elektróde, podľa toho, čo je vhodné, aby sa zabezpečila elektrická vodivosť cez všetky členy zväzku.The invention contemplates the combination of different porous materials for use as electrode elements in a single cell in order, for example, to achieve a combination of an oxidizing / reducing effect. The pore density of the conductive porous electrode elements may range from 1 to about 197 mesh / cm. The conductive porous elements may also have an open area in the range of about 10 to about 90 percent. Some elements, such as foam, may have a porosity in the range of 1 to 394 pores / cm and a density in the range of 5 to about 85 percent. The electrode elements may simply be stacked in close electrical contact or be welded together and welded to the lead electrode, as appropriate, to provide electrical conductivity across all members of the beam.

Obrázok 9 taktiež zobrazuje konštrukciu otvoreného elektrolytického článku 114 podobného ako na obrázku 8, avšak v dvojpólovej konfigurácii, zobrazeného so všetkými vloženými elektródovými zväzkami 116, ktoré pozostávajú z množstva poréznych elektródových prvkov. Jednotlivé prvky každého elektródového zväzku sú v elektrickom kontakte s ostatnými členmi rovnakého zväzku. Napájanie sa vedie do článku cez koncové platňové anódy 118. Elektródové zväzky 116 sú od seba vzdialené pomocou poréznych dištančných vložiek 120.Figure 9 also illustrates the construction of an open electrolytic cell 114 similar to Figure 8, but in a two-pole configuration, shown with all electrode stacks 116 inserted, which consist of a plurality of porous electrode elements. The individual elements of each electrode stack are in electrical contact with other members of the same stack. Power is applied to the cell via the end plate anodes 118. The electrode stacks 116 are spaced apart by the porous spacers 120.

Optimálny počet elektródových prvkov, ktoré možno použiť sOptimal number of electrode elements that can be used with

alebo bez or without 31 31 ·· · · • · · · • · · • · • ··· · · funkciou ·· · · • · · · • · · • · • ··· · · function ·· ·· · • · · · • ···· · • · · · · • · · · ·· množstva ·· ·· · • · · · · · · • · · · · • · · · ·· quantity „napájačej elektródy, "Supply electrode, je is a premenných, variables vrátane including hrúbky každého prvku thickness of each element poréznej porous elektródy, electrodes, vodivosti conductivity roztoku, solution, ktorý sa upravuje that is being edited a and celkovej overall optimálnej optimal konštrukcii design článku. Article. Počet elektródových Number of electrode prvkov, okrem elements, except napájačej feeder

elektródy (obrázok 8), môže byť v intervale od 1 do 100 a špecifickejšie od 1 do 10 elektródových prvkov. „Napájacia elektróda môže byť z rovnakého stavebného materiálu ako jednotlivé elektródové prvky, alebo z odlišného pod podmienkou, že napájač je v podmienkach elektrolýzy stabilný a je elektricky vodivý.The electrodes (Figure 8) may range from 1 to 100 and more specifically from 1 to 10 electrode elements. 'The feeder electrode may be of the same building material as the individual electrode elements, or different, provided that the feeder is stable under electrolysis conditions and is electrically conductive.

Pri čistení roztokov vynález zabezpečuje úpravu médií s nízkou vodivosťou. Avšak môže byť nevyhnutné pridať veľmi nízke koncentrácie inertných rozpustných solí, ako sú soli alkalických kovov, napríklad síran, chlorid, fosforečnan sodný alebo draselný, pričom tu uvádzame iba niekoľko z nich. Taktiež možno využiť stabilné štvormocné soli čpavku. Ako sa už tu uviedlo, do priestorov medzi elektródami možno vložiť guličky iónomeničovej živice primeranej veľkosti na zvýšenie vodivosti. Toto zabezpečí ďalšie zníženie napatia článku a celkových prevádzkových nákladov.When cleaning solutions, the invention provides for the treatment of low conductivity media. However, it may be necessary to add very low concentrations of inert soluble salts such as alkali metal salts, for example sulfate, chloride, sodium or potassium phosphate, only a few of which are mentioned. Stable tetravalent ammonia salts may also be used. As mentioned hereinabove, ion exchange resin beads of appropriate size can be inserted into the spaces between the electrodes to increase conductivity. This will further reduce the cell voltage and overall operating costs.

Kontaminované roztoky, ktoré vchádzajú do článku, môžu mať teplotu v intervale od takmer bodu mrazu do približne bodu varu a špecifickejšie od približne 40°C do približne 90°C. Vyššie teploty môžu byť prospešné pri znižovaní napätia článku a zvyšovaní rýchlosti deštrukcie kontaminantov. Takéto vyššie teploty možno dosiahnuť v prípade potreby predhrevom prichádzajúceho roztoku, ohrevom elektród alebo pomocou ohrevu článku vnútorným odporom, hlavne keď sú vodivosti roztokov nízke ako napríklad pri čistení pitnej vody. Vhodným nastavením napätia článku a času zotrvania v článku sú možné výhodné teploty vo vyššie uvedených rozsahoch.Contaminated solutions entering the cell may have a temperature in the range of almost freezing to about boiling, and more specifically from about 40 ° C to about 90 ° C. Higher temperatures may be beneficial in reducing cell voltage and increasing the rate of contaminant destruction. Such higher temperatures can be achieved, if necessary, by preheating the incoming solution, heating the electrodes, or by heating the cell with internal resistance, especially when the conductivity of the solutions is low, such as in drinking water purification. By suitably adjusting the cell voltage and the residence time in the cell, preferred temperatures are possible within the above ranges.

Počas elektrolýzy možno ako výhodné vyhotovenie vynálezu, ako nedelený článok na čistenie kontaminovaných vodných roztokov, vytvoriť širokú škálu anódových a katódových druhov, ···· ··· ··· • · · · · ··· · · • ··· · · ·· ··· · • · · · · · ·· ······ ·· ·· ·· · ktoré ďalej pomáhajú pri chemickej deštrukcii kontaminantov a čistení vodných roztokov.During electrolysis, a wide variety of anode and cathode species can be produced as a preferred embodiment of the invention, as an integral cell for the purification of contaminated aqueous solutions. · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

Tieto druhy zahŕňajú kyslík, ozón, peroxid vodíka, hydroxylový radikál a iné reaktívne druhy kyslíka.These species include oxygen, ozone, hydrogen peroxide, hydroxyl radical and other reactive oxygen species.

Menej výhodné druhy, hoci užitočné v procese, zahŕňajú tvorbu chlóru alebo chlórnanu (bielidla) pomocou elektrolýzy solanky alebo morskej vody. Keďže nie je žiaduce udržiavať akýkoľvek špecifický mechanizmus činnosti na to, aby úspešne prebehli procesy pri dekontaminácii, odfarbovaní a sterilizácii vodných roztokov kontaminovaných toxickými organickými látkami a mikroorganizmami, môže nastať naraz viacero procesov, vrátane procesov tu už uvedených. Tieto zahŕňajú, avšak nie sú obmedzené na priamu oxidáciu kontaminantov na anóde, deštrukciu kontaminantov priamou redukciou na katóde, okysličovanie prívodného prúdu mikrobublinami kyslíka vytváraného na anóde, odplyňovanie prchavých látok v prívodnom toku mikrobublinami kyslíka a vodíka, ohrev prevzdušňovanie vodného toku, článku vnútorným odporom, ktorý vychádza z otvoreného článku, atď.Less preferred species, although useful in the process, include the formation of chlorine or hypochlorite (bleach) by electrolysis of brine or seawater. Since it is not desirable to maintain any specific mechanism of action to successfully carry out the processes of decontamination, decolourisation and sterilization of aqueous solutions contaminated with toxic organic substances and microorganisms, several processes may occur at the same time, including those already mentioned herein. These include, but are not limited to, direct oxidation of contaminants at the anode, destruction of contaminants by direct reduction at the cathode, oxygenation of the feed stream with microbubbles of oxygen produced at the anode, degassing of volatiles in the feed stream with oxygen and hydrogen microbubbles, heating, aeration, which is based on an open article, etc.

Široký rozsah zlúčenín mikroorganizmov a iných nebezpečných látok, ako sú ióny kovcv, ako sa tu už preberalo, sa úspešne deštruuje a odstraňuje v konfigurácii otvoreného článku podľa vynálezu, ktorý využíva procesy, ktoré sú tu opísané. Reprezentatívne príklady zahŕňajú alifatické alkoholy, fenoly, nitrátované alebo halogenované aromatické zlúčeniny, atď. Redukcia farby alebo úplné vylúčenie farby sa dá taktiež dosiahnuť spolu s dezinfekciou, vrátane dezinfekcie vírusov.The wide range of compounds of microorganisms and other hazardous substances, such as metal ions, as discussed herein, has been successfully destroyed and removed in the open cell configuration of the invention utilizing the processes described herein. Representative examples include aliphatic alcohols, phenols, nitrated or halogenated aromatic compounds, etc. Color reduction or complete color elimination can also be achieved with disinfection, including virus disinfection.

Existuje mnoho druhov solí kovov vo vodných roztokoch, vrátane toxických kovov v iónovej forme v odpadoch pokovovacích kúpeľov, kúpeľov na odstraňovanie kovov, biocídnych formulácií, farieb, atď., ktoré sa ťažko odstraňujú alebo regenerujú iónovou výmenou alebo konvenčnými chemickými alebo elektrochemickými prostriedkami. Takéto kovy zahŕňajú drahé kovy ako platina, striebro a zlato, ako aj kovy, ktoré medzi ne nepatria, ako je meď, nikel, kobalt a cin, nich. Štátne predpisy sa • · · • · · · ···· • ··· · · ·· · • · · ·· · ···· · ·· ·· pričom tu uvádzame iba niekoľko neustále sprísňujú vzhľadom •· •· •· • · · na týchto kovov, ktoré možno vypúšťať Tieto solubilizované roztoky kovov sa maximálne prijatelné úrovne do našich vodných tokov.There are many kinds of metal salts in aqueous solutions, including toxic metals in ionic form in coating bath wastes, metal removal baths, biocidal formulations, paints, etc. that are difficult to remove or regenerate by ion exchange or by conventional chemical or electrochemical means. Such metals include precious metals such as platinum, silver and gold, as well as non-metallic metals such as copper, nickel, cobalt and tin. State regulations are only a few constantly tightened in terms of appearance. These metals that can be discharged These solubilized metal solutions take maximum acceptable levels into our watercourses.

často obtiažne upravujú kvôli iným zložkám, ktoré v nich môžu byť prítomné, v typickom prípade sú to surfaktanty, redukčné činidlá a materiály komplexotvorné činidlá, podobného typu.often difficult to treat due to other components that may be present in them, typically surfactants, reducing agents and materials, complexing agents of a similar type.

Na základe toho tento vynález taktiež predpokladá elektropurifikáciu vodných roztokov kontaminovaných iónmi nebezpečných kovov úpravou v tu zverejnených otvorených elektrolytických článkoch pomocou predtým preberaných metód. Toto zahŕňa dekontamináciu roztokov redukciou kovov na katódach otvoreného článku, ako aj úpravu iónov kovov z odpadov pokovovacích kúpeľov, kúpeľov odstraňovania kovov, biocidnych formulácií, farieb a iných kontaminovaných priemyselných vodných roztokov, v ktorých sú kovy izolované napríklad rôznymi komplexotvornými činidlami, surfaktantami alebo redukčnými činidlami. Zložky roztoku vrátane povrchových činidiel sú spočiatku rozložené elektrochemický, čo do veľkej miery uľahčuje regeneráciu/odstránenie kovov z roztokov. Reprezentatívne povrchové činidlá môžu zahŕňať kyanidy, ferikyanidy, biosírany, imidy, hydroxykarboxylové kyseliny ako je vínna, citrónová a mliečna kyselina, atď. Táto metóda účinne uvoľňuje ionizovaný kov na redukciu v článku alebo na odstránenie/regeneráciu. Alternatívne možno čiastočne upravený vodný roztok ďalej upravovať mimo otvoreného článku pomocou takých metód, ako je iónová výmena, precipitácia pomocou zásady, elektrolýzou v elektrochemickom článku na regeneráciu kovov, ako je Renocell, vyrábaný spoločnosťou Renovare International. Táto druhá metóda umožňuje, aby sa kov uložil na katódu s veľkou plochou povrchu.Accordingly, the present invention also contemplates the electropurification of aqueous solutions contaminated with hazardous metal ions by treatment in the open electrolytic cells disclosed herein using previously discussed methods. This includes decontamination of solutions by reducing metals on cathodes of the open cell, as well as treatment of metal ions from the coating bath waste, metal removal baths, biocidal formulations, paints and other contaminated industrial aqueous solutions, in which metals are isolated by various complexing agents, surfactants or reducing agents. . The components of the solution, including surfactants, are initially decomposed electrochemically, which greatly facilitates the recovery / removal of metals from the solutions. Representative surfactants may include cyanides, ferrocyanides, biosulfates, imides, hydroxycarboxylic acids such as tartaric, citric and lactic acid, etc. This method effectively releases the ionized metal for reduction in the cell or for removal / regeneration. Alternatively, the partially treated aqueous solution may be further treated outside the open cell by methods such as ion exchange, alkali precipitation, by electrolysis in an electrochemical metal recovery cell such as Renocell, manufactured by Renovare International. This second method allows the metal to be deposited on a cathode with a large surface area.

Nasledovné špecifické príklady demonštrujú rôzne vyhotovenia vynálezu, avšak treba rozumieť, že sú iba na ilustráciu a ich cieľom nie je byť úplne definitívnymi, čo sa týka podmienok a rozsahu.The following specific examples illustrate various embodiments of the invention, but it is to be understood that they are merely illustrative and are not intended to be entirely definitive in terms of conditions and scope.

·· ·· ·· ·· ·· · • · · · ··· ···· • · · · · ··· · · · • ··· · · · · ··· · · • · ···· ··· ···· ·· ·· ·· ·· ························································ ·· ··· ···· ·· ·· ·· ·· ···

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Príklad 1Example 1

Jednopólový elektrolytický článok, ktorý má otvorenú konfiguráciu, sa zostavil z elektródového zväzku obsahujúceho koncové platne z nehrdzavejúcej ocele 316, každá s priemeromA single-pole electrolytic cell having an open configuration was assembled from an electrode stack comprising stainless steel end plates 316, each with a diameter

12.065 centimetra a hrúbkou 0.95 centimetra. Koncové platne sa zapojili ako katódy. Centrálna katóda sa taktiež namontovala do zväzku a pozostávala zo sitka z nehrdzavejúcej ocele 316 zo 7.8 x 7.8 otvorov/centimeter, s priemerom drôtu 0.046 centimetra, šírkou otvoru 0.081 centimetra a otvorenou plochou 41 percent. Anódy pozostávali z dvoch poplatinovaných ničbových elektród, vyrobených v Blake Vincent Metals Corp. z Rhode Island. Anódy, ktoré boli pokovované na oboch stranách nióbového substrátu, mali hrúbku 635 mikrometrov, sa rozvalcovali do sita hrúbky približne 0.051 centimetra s medzerami tvaru diamantu 0.159 centimetra. Dištančné vložky umiestnené medzi susednými elektródami boli vyrobené z polypropylénového sita z 8.27 x 8.27 otvorov/centimeter, priemer vlákna 0.0398 centimetra, otvor12.065 centimeters and 0.95 centimeters thick. The end plates were connected as cathodes. The central cathode was also mounted in a bundle and consisted of a stainless steel 316 mesh of 7.8 x 7.8 holes / centimeter, with a wire diameter of 0.046 centimeters, a hole width of 0.081 centimeters and an open area of 41 percent. The anodes consisted of two tinned destruction electrodes manufactured by Blake Vincent Metals Corp. from Rhode Island. The anodes, which were metallized on both sides of the niobium substrate, had a thickness of 635 microns, and were rolled into a mesh of approximately 0.051 centimeters with a diamond-shaped gap of 0.159 centimeters. Spacers placed between adjacent electrodes were made of polypropylene sieve of 8.27 x 8.27 holes / centimeter, fiber diameter 0.0398 centimeter, hole

0.084 centimetra a 46 percent otvorenej plochy a boli dodané spoločnosťou McMaster-Carr z Clevelandu, Ohio.0.084 centimeters and 46 percent of the open area and were supplied by McMaster-Carr of Cleveland, Ohio.

Medzera medzi elektródami bola približne 0.04 centimetra v závislosti od hrúbky polypropylénového sita. Schéma elektrolytického článku zodpovedá obrázku 1 na výkresoch s výnimkou, že sa vynechal • digestor. Recirkulácia vodného roztoku medzi sklenenou zbernou nádržou a článkom sa uskutočňovala pomocou odstredivého čerpadla AC-3C-MD March pri rýchlosti prietoku asi 1 liter/minútu. Použil sa napájači zdroj Sorensen DCR 60-45B na vytvorenie nevyhnutného napäťového spádu na článku.The gap between the electrodes was approximately 0.04 centimeters depending on the thickness of the polypropylene screen. The electrolytic cell diagram corresponds to Figure 1 in the drawings except that the hood is omitted. Recirculation of the aqueous solution between the glass collection tank and the cell was performed by an AC-3C-MD March centrifugal pump at a flow rate of about 1 liter / minute. A Sorensen DCR 60-45B power supply was used to create the necessary voltage drop across the cell.

Pripravil sa testovací roztok, ktorý obsahoval 1 g fenolu vA test solution was prepared containing 1 g of phenol in

1 vodovodnej vody. Roztok recirkuloval cez článok za súčasného prechádzania konštantného prúdu 25 A. Roztok, ktorý bol spočiatku číry, sčervenal po približne 2-3 minútach procesu úpravy, čo pravdepodobne naznačovalo prítomnosť medziproduktov chinínového typu. Počiatočné napätie článku 35 V rýchlo kleslo na 8-9 V a teplota roztoku sa stabilizovala na približne 5658 °C. Odobraté vzorky sa periodicky analyzovali na celkový organický uhlík (TOC). Zdá sa, že výsledky, ktoré sú zobrazené na obrázku 10 naznačujú, že pokles TOC je z fenolu, ktorý pravdepodobne prechádza úplnou oxidáciou na oxid uhličitý, ktorý sa potom vylučuje ako plyn z roztoku.1 tap water. The solution was recirculated through the cell while passing a constant current of 25 A. The solution, which was initially clear, turned red after approximately 2-3 minutes of the treatment process, probably indicating the presence of quinine-type intermediates. The initial cell voltage of 35 V dropped rapidly to 8-9 V and the temperature of the solution stabilized at approximately 5658 ° C. The samples were periodically analyzed for total organic carbon (TOC). The results shown in Figure 10 appear to indicate that the decrease in TOC is from a phenol that is likely to undergo complete oxidation to carbon dioxide, which is then excreted as a solution gas.

Príklad IIExample II

Na demonštráciu redukcie farby v textilnom odpade sa pripravil 1 1 roztoku z vodovodnej vody, ktorý obsahoval 0.1 g textilného farbiva Remazol Black B (Hoechst Celanese), 0.1 g surfaktantu Tergitol 15-S-5 (Union Carbide) a 1 g NaCl.To demonstrate dye reduction in textile waste, 1 L tap water solution was prepared containing 0.1 g Remazol Black B textile dye (Hoechst Celanese), 0.1 g Tergitol 15-S-5 surfactant (Union Carbide) and 1 g NaCl.

Zloženie testovaného roztoku bolo podobné zloženiu typických odpadových vôd, vytváraných v procesoch farbenia textilu, kde dokonca veľmi nízke koncentráciu Remazolu Black dávajú roztokom veľmi silné sfarbenie. Remazol Black je textilné farbivo, ktoré sa zvlášť ťažko spracováva. Preto ostatné metódy používané na spracovanie Remazolu Black, ako je ozonizácia alebo použitie chlórnanového bielidla, neredukovali farbu v uspokojivej miere.The composition of the test solution was similar to the composition of typical waste waters produced in textile dyeing processes, where even very low concentrations of Remazol Black give the solutions a very strong color. Remazol Black is a textile dye that is particularly difficult to process. Therefore, other methods used to treat Remazol Black, such as ozonation or the use of hypochlorite bleach, did not reduce color satisfactorily.

Hore uvedený roztok, ktorý obsahuje Remazol Black, sa elektrolyzoval v jednopólovej sade článkov podľa príkladu 1, pri konštantnom prúde 25 A. Napatie článku bolo približne 25 V a teplota roztoku dosiahla 52°C. Počiatočná farba roztoku bola tmavomodrá. Po 10 minútach elektrolýzy farba roztoku zružovela a po ďalších 30 minútach bol roztok takmer bezfarebný.The above solution, containing Remazol Black, was electrolyzed in a single-pole set of cells according to Example 1, at a constant current of 25 A. The cell voltage was approximately 25 V and the solution temperature reached 52 ° C. The initial color of the solution was dark blue. After 10 minutes of electrolysis, the color of the solution became discolored and after a further 30 minutes the solution was almost colorless.

Príklad IIIExample III

Na demonštráciu dekontaminácie podzemnej vody sa vykonal· ďalší pokus. Huminové kyseliny, vytvárané rozkladom rastlinných látok, sú typickými kontaminantmi podzemnej vody. Voda, obsahujúca huminové kyseliny, je silne sfarbená dokonca pri nízkych koncentráciách a eliminácia farby môže byť obtiažna.Another experiment was performed to demonstrate groundwater decontamination. Humic acids, formed by the decomposition of plant substances, are typical groundwater contaminants. Water containing humic acids is strongly colored even at low concentrations and color elimination can be difficult.

·· ·· ·· ·· ·· · • · · · ··· ···· • · · · · ··· · · · • ··· · · · · ··· · · • ········ ···· ·· ·· ·· ·· ·························································· ·················································

Vo vodovodnej vode sa pripravil tmavohnedý roztok, ktorý obsahoval 30 ppm sodnej soli kyseliny huminovej (Aldrich) bez akýchkoľvek aditiv na zvýšenie elektrickej vodivosti roztoku. Roztok recirkuloval cez jednopólový elektrolytický článok, podobný článku použitom v príklade 1, avšak vybavenom iba jednou anódou a dvomi katódami. Cez článok prechádzal konštantný prúd 10 A počas 2.5 hodiny. Napätie článku bolo 24-25 V a teplota dosiahla 58°C. Na konci pokusu bol roztok úplne číry, čo preukazovalo účinnú deštrukciu kyseliny huminovej.A dark brown solution was prepared in tap water containing 30 ppm of sodium humic acid (Aldrich) without any additives to increase the electrical conductivity of the solution. The solution was recirculated through a single-pole electrolytic cell, similar to that used in Example 1, but equipped with only one anode and two cathodes. A constant 10 A current was passed through the cell for 2.5 hours. The cell voltage was 24-25 V and the temperature reached 58 ° C. At the end of the experiment, the solution was completely clear, demonstrating effective destruction of humic acid.

Príklad IVExample IV

Na demonštráciu účinnosti elektrolytických článkov a metód podľa tohto vynálezu pri sterilizácii a redukcii chemickej potreby kyslíka (CCD) v odpadoch z potravinárskych závodov sa vykonal ďalší pokus.To demonstrate the efficacy of the electrolytic cells and methods of the present invention in sterilizing and reducing chemical oxygen demand (CCD) in food plant wastes, another experiment was performed.

250 ml odpadovej vody z mexickej spoločnosti vyrábajúcej slad sa upravilo pomocou jednopólového otvoreného elektrolytického článku, podobnému článku použitému v príklade 1, s výnimkou celkovej plochy anódy 6 cm². Cieľom bolo zníženie COD, čiastočná alebo celková redukcia farby, vylúčenie mikroorganizmov a zápachu.250 ml of waste water from a Mexican malt company was treated with a single-pole open electrolytic cell, similar to that used in Example 1, except for a total anode area of 6 cm ² . The aim was to reduce COD, partially or totally reduce color, eliminate microorganisms and odor.

Prúd 1 A prechádzal cez článok počas 150 minút; počiatočné napatie článku 22 V kleslo na 17,5 V a teplota roztoku dosiahla 44°C.Current 1 A passed through the cell for 150 minutes; the initial voltage of the 22 V cell dropped to 17.5 V and the solution temperature reached 44 ° C.

Výsledky sú zobrazené v nasledujúcej tabuľke:The results are shown in the following table:

Tabuľka table Počiatočný stav Initial state Konečný stav Final state COD COD 1700 ppm 1700 ppm 27 ppm 27 ppm Farba Color žlto-oranžová yellow-orange číra clear Mikroorganizmy microorganisms aktívne actively sterilizované sterilized Zápach odor áno Yes nie not

Príklad VExample V

Na demonštráciu účinnosti elektrolytických článkov a metód podlá tohto vynálezu pri odstraňovaní farby v jednoprechodovej konfigurácii sa vykonal ďalší pokus.To demonstrate the efficiency of the electrolytic cells and methods of the present invention in color removal in a single pass configuration, another attempt was made.

Tmavofialový roztok, obsahujúci metylovú violeť vo vodovodnej vode pri koncentrácii 15 ppm, cirkuloval cez jednopólový otvorený elektrolytický článok, podobný článku použitému v príklade I, v jednoprechodovom režime pri rýchlosti prietoku 25 ml/minúta. Cieľom bolo dosiahnuť celkovú redukciu farby.A dark violet solution containing methyl violet in tap water at a concentration of 15 ppm was circulated through a single-pole open electrolytic cell, similar to that used in Example I, in a single pass mode at a flow rate of 25 ml / minute. The aim was to achieve an overall color reduction.

Cez článok prechádzal prúd 25 A; napätie článku bolo 25 V a teplota roztoku dosiahla 65°C.A 25 A current passed through the cell; the cell voltage was 25 V and the solution temperature reached 65 ° C.

Po jednom prechode cez článok sa získal číry roztok.After one pass through the cell, a clear solution was obtained.

Príklad VIExample VI

Na demonštráciu funkčnosti elektrolytického článku s otvorenou konfiguráciou pri elektrosyntéze chemických látok, v tomto prípade chlórnanu sodného, sa vykonal sa ďalší pokus.To demonstrate the functionality of the open configuration electrolytic cell in the electrosynthesis of chemicals, in this case sodium hypochlorite, another attempt was made.

Elektrolytický článok podľa príkladu I sa modifikoval nahradením anód za anódy, vyvíjajúce katalytický chlór, ako sú anódy DSA, vyrábané spoločnosťou Eltech Systems. Roztok soľanky, obsahujúci 10 g chloridu sodného na liter, sa zaviedol do zóny elektrolytického článku, kde sa na anóde vytváral chlór a na katóde hydroxid sodný. Chlór a hydroxid sodný sa nechali reagovať v článku, aby vytvorili zriedený vodný roztok bielidla chlórnanu sodného.The electrolysis cell of Example I was modified by replacing the anodes with catalytic chlorine evolving anodes such as DSA anodes manufactured by Eltech Systems. A brine solution containing 10 g of sodium chloride per liter was introduced into the electrolysis cell zone where chlorine was formed at the anode and sodium hydroxide at the cathode. Chlorine and sodium hydroxide were reacted in the cell to form a dilute aqueous solution of sodium hypochlorite bleach.

Príklad VIIExample VII

Aby sa demonštrovala konfigurácia otvoreného článku, využívajúca elektródy, ktoré obsahujú množstvo vodivých poréznych prvkov, umiestnených blízko seba a navzájom v ·· • · ·· ·· ···· · · · 9· • · · · · ··· · · • ··· ·· ·· ···· • · ···· ·β ·«·· ·· ·· ·· ·· elektrickom kontakte, vykonal sa pokus pomocou konfigurácie jednopólového článku, zobrazeného na obrázku 8. Článok je vybavený tkanou sitkovou anódou platina/niób, ktorá má 4 pramene/cm. Dve sitká platina/niób sú v elektrickom kontakte a sú nastohované na vrch tretieho sitka platina/niób, ktoré slúži ako napájacia elektróda, ktorá je ďalej pripojená na kladný vývod jednosmerného zdroja napájania. Katódovým prvkom je jednoduché niklové sitko, pripojené na záporný vývod jednosmerného zdroja napájania.To demonstrate the open cell configuration, utilizing electrodes that contain a plurality of conductive porous elements positioned close to each other and within each other. The electrical contact was attempted using the configuration of the single-pole cell shown in Figure 8. equipped with a woven platinum / niobium mesh anode having 4 strands / cm. The two platinum / niobium screens are in electrical contact and stacked on top of a third platinum / niobium screen, which serves as a power electrode, which is further connected to the positive terminal of the DC power supply. The cathode element is a simple nickel strainer connected to the negative terminal of the DC power supply.

Elektrolyt, ktorý sa má upravovať, pozostáva z 5 g chloridu sodného, pridaného do jedného litra odpadového vodného roztoku bez elektrického niklovania pri 60°C, ktorý obsahuje 90 g niklovej soli, 25 g fosfornanu sodného a má COD 20,000 ppm. Elektrolýza sa vykonávala pri 55mA/cm², pri napätí článku 5.5V, pokiaľ COD odpadu neklesol na približne 10 percent svojej počiatočnej hodnoty. Odpad sa potom upravil v elektrolytickom článku, ktorý obsahoval uhlíkovú katódu s veľkou plochou povrchu, aby sa vylúčila väčšina niklu, zostávajúceho v roztoku.The electrolyte to be treated consists of 5 g of sodium chloride added to one liter of waste aqueous solution without electric nickel plating at 60 ° C containing 90 g of nickel salt, 25 g of sodium hypophosphite and having a COD of 20,000 ppm. Electrolysis was performed at 55mA / cm ² , at a cell voltage of 5.5V, until COD waste dropped to approximately 10 percent of its initial value. The waste was then treated in an electrolytic cell that contained a large surface area carbon cathode to eliminate most of the nickel remaining in solution.

Toto demonštruje deštrukciu komplexotvorných činidiel v odpade kúpeľa bez elektrického pokovovania a uvoľnenie iónov kovov na regeneráciu pomocou pokovovacích prostriedkov.This demonstrates the destruction of complexing agents in the bath waste without electroplating and the release of metal ions for regeneration by plating means.

Keďže vynález je opísaný v súvislosti s rôznymi vyhotoveniami, tieto vyhotovenia sú iba ílustrazívne. Podľa toho budú mnohé alternatívy, modifikácie a variácie zrejmé odborníkom v odbore vo svetle vyššie uvedeného detailného popisu, a zámerom je, aby vynález obsiahol všetky alternatívy a variácie, ktoré spadajú do charakteru a širokého rozsahu pripojených nárokov.Since the invention is described in connection with various embodiments, these embodiments are merely illustrative. Accordingly, many alternatives, modifications, and variations will be apparent to those skilled in the art in light of the foregoing detailed description, and it is intended that the invention encompass all alternatives and variations that fall within the nature and broad scope of the appended claims.

Claims (38)

P A T E N T ΟP A T E N T Ο V É NÁROKY m, že sALL CLAIMS p ·· ·· • · · · • · • · • · ········ ·· ·· ·· z n a č u j aspoň jednu úci katódu t ý elektródy prostriedok na pričom ako rúrový k elektródam,The at least one cathode section of the electrode means, wherein as a tubular to the electrodes, 1. Elektrolytický článok v y obsahuje aspoň jednu anódu a umiestnené v zóne elektrolytického článku, privádzanie elektrolytu na elektrolýzu elektrolytický článok má otvorenú konfiguráciu a neobsahuje puzdro článku, určené na zadržiavanie roztoku elektrolytu v zóne elektrolytického článku.An electrolytic cell comprises at least one anode and located in an electrolytic cell zone, supplying the electrolyte to the electrolysis cell has an open configuration and does not include a cell housing designed to retain the electrolyte solution in the electrolytic cell zone. 2. Elektrolytický článok podľa nároku 1, c i sa tým, že otvorená konfigurácia regulovaným únikom roztoku elektrolytu vedľajších produktov.The electrolytic cell of claim 1, wherein the open configuration is controlled leakage of the by-product electrolyte solution. vyznačuj úje charakteristická a/alebo plynnýchcharacterized by and / or gaseous 3. Elektrolytický článok podľa nároku 1, c i sa tým, že predstavuje elektropurifíkačný úpravu kontaminovaných vodných roztokov.3. The electrolysis cell of claim 1, which is an electropurification treatment of contaminated aqueous solutions. a č u j článok naarticle on 4. Elektrolytický článok podľa nároku 1, v y z n c i sa tým, že predstavuje elektrosyntetický výrobu organických alebo anorganických chemických látok.An electrolytic cell according to claim 1, characterized in that it is an electrosynthetic production of organic or inorganic chemicals. článok naarticle on 5. Elektrolytický článok podľa c i sa tým, že elektródy sú dvojpólovej konfigurácii.5. The electrolytic cell of claim 1, wherein the electrodes are of two-pole configuration. nároku 1, zapojené v vyznaču jednopólovej aleboof claim 1, connected in a single-pole or single-pole design 6. Elektrolytický článok c i sa podľa nároku 5, vyznaču vodivých navzáj om tým, že aspoň poréznych prvkov, v elektrickom kontakte.6. The electrolytic cell according to claim 5, characterized in that it is conductive to one another in that at least porous elements are in electrical contact. jedna ktoré z elektród obsahuje množstvo sú umiestnené blízko seba a súone of which electrodes contains a plurality are located close together and are 7. Elektrolytický článok podľa c i sa t ý m, že vodivé porézne prvky uvedených elektród nároku 6, vyznaču j ú sú ·· ·· ·· ·· ·· · ···· ··· · · ·· • · · · · ··· · · ·Electrolytic cell according to Claim 1, characterized in that the conductive porous elements of said electrodes of claim 6 are characterized in that they are: · ··· · · · 40 · ··· ·· ·· ··· · · « ····«··« ···· ·· ·· ·· ·· ··· vyrobené z kovu alebo uhlíka.40 · · · vyrobené vyrobené · vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené vyrobené 8. Elektrolytický článok podľa nároku 6, vyznačujúci sa t ý m, že vodivé porézne prvky elektród pozostávajú z materiálu nezávisle vybraného zo skupiny, ktorá zahŕňa perforovaný kov, zváranú drôtenú tkaninu, tkanú drôtenú tkaninu, mriežkovaný plech, uhlíkovú plsť, tkanú uhlíkovú tkaninu, sieťovaný tavený uhlík a kovovú penu.The electrolytic cell of claim 6, wherein the conductive porous electrode elements consist of a material independently selected from the group consisting of perforated metal, welded wire cloth, woven wire cloth, grid sheet, carbon felt, woven carbon cloth, cross-linked fused carbon and metal foam. 9. Elektrolytický článok podľa nároku 6, vyznačujúci sa tým, že elektródami pozostávajúcimi z množstva vodivých poréznych prvkov sú napájacia elektróda a 1 až 100 ďalších vodivých poréznych prvkov, ktoré sú v elektrickom spojení s napájacou elektródou.The electrolytic cell of claim 6, wherein the electrodes comprising a plurality of conductive porous elements are a supply electrode and 1 to 100 additional conductive porous elements that are in electrical communication with the supply electrode. 10. Elektrolytický článok podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m, že ďalej obsahuje prostriedok na reguláciu času zotrvania elektrolytu v ňom.10. The electrolytic cell of claim 1, further comprising means for controlling the residence time of the electrolyte therein. 11. 11th Elektrolytický electrolytic článok podľa nároku article according to claim 10, 10. vyzná confesses čuj Hear ú - ú - c i c i sa t ý m, že is that obsahuje prostriedok contains a composition na on the rovnomerné evenly rozlože- rozlože- nie not roztoku elektrolytu na elektródach. electrolyte solution on the electrodes. 12. 12th Elektrolytický electrolytic článok podľa nároku article according to claim 1, 1 vyzná confesses čuj Hear ú - ú - c i c i sa tým, že with that anódami sú elektrokatalytické the anodes are electrocatalytic anódy anodes na on the prípravu druhov reaktívneho kyslíka.preparation of reactive oxygen species. 13. Elektrolytický článok podľa nároku 12, vyznačuj ú c i sa tým, že konštrukčný materiál elektrokatalytických anód je vybraný zo skupiny, ktorá pozostáva zo vzácneho kovu, oxidu cínu, oxidu olovičitého, substechiometrického oxidu titánu a dopovaného diamantu.13. The electrolysis cell of claim 12, wherein the construction material of the electrocatalytic anodes is selected from the group consisting of precious metal, tin oxide, lead oxide, substoichiometric titanium oxide, and doped diamond. 14. Elektrolytický článok podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že katódami sú elektrokatalytické katódy na deštrukciu dusičnanov.14. The electrolytic cell of claim 1, wherein the cathodes are electrocatalytic cathodes for nitrate destruction. ·· • · · • · • · • · ·· · článok podía nároku 1, v katódami sú plynové difúzne vodu alebo peroxid.The cell of claim 1, wherein the cathodes are gas diffuse water or peroxide. ·· ·· • · · · • · • · • · ········ • · · • · • · · · • · · ·· ·· ·· • · ····················································· 15. Elektrolytický c i sa t ý m, že redukciu kyslíka na ľ z katódy j ú vhodné na15. The electrolytic process is characterized in that the reduction of oxygen to β from the cathode is suitable for 16.16th Elektrolytický sa t ý m, že článok podľa nároku 1, v predstavuje nedelený elektrochemický článok.Electrolytic, characterized in that the cell of claim 1 is a non-divided electrochemical cell. čujú-čujú- 17. Elektrolytický článok podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m, že obsahuje delič článku medzi anódou a katódou na vytvorenie sekcie anolytu a katolytu.17. The electrolytic cell of claim 1 including a cell divider between the anode and cathode to form the anolyte and catholyte sections. 18. Elektrolytický článok podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že obsahuje aspoň jeden senzor vybraný zo skupiny pozostávajúcej z pH, ultrafialového svetla, viditeľného svetla, vodivosti, vodíka a chlóru.18. The electrolytic cell of claim 1 comprising at least one sensor selected from the group consisting of pH, ultraviolet light, visible light, conductivity, hydrogen and chlorine. 19. Elektrolytický článok podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m, že obsahuje aspoň jeden napájači zdroj, vybraný zo skupiny pozostávajúcej z jednosmerného napájacieho zdroja, striedavého napájacieho zdroja, pulzného napájacieho zdroja a akumulátorového napájacieho zdroja.19. The electrolytic cell of claim 1 including at least one power supply selected from the group consisting of a DC power supply, an AC power supply, a pulsed power supply, and a battery power supply. 20. Elektrolytický článok podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že obsahuje snímací prostriedok a počítačový prostriedok na príjem vstupu zo snímacieho prostriedku a zabezpečujúceho výstup na reguláciu aspoň jednej prevádzkovej podmienky v elektrolytickom článku zvolenej zo skupiny, ktorá pozostáva z prúdovej hustoty, rýchlosti prietoku roztoku elektrolytu do elektrolytického článku, teploty a pH elektrolytu.20. The electrolytic cell of claim 1, comprising sensing means and computer means for receiving input from the sensing means and providing output for controlling at least one operating condition in the electrolytic cell selected from the group consisting of current density, solution flow rate electrolyte to the electrolyte cell, temperature and pH of the electrolyte. 21. Spôsob elektropurifikácie kontaminovaného roztoku, vyznačujúci sa t ý m, že pozostáva z týchto krokov:21. A method for electropurifying a contaminated solution, comprising the steps of: (i) zabezpečenie elektrolytického článku, ktorý obsahuje aspoň jednu anódu a aspoň jednu katódu ako elektródy umiestnené v zóne elektrolytického článku, rúrový prostriedok na privádzanie elektrolytu na elektrolýzu k elektródam, pričom elektrolytický článok má otvorenú konfiguráciu a neobsahuje puzdro článku, určené na zadržanie roztoku elektrolytu v zóne elektrolytického článku;(i) providing an electrolytic cell comprising at least one anode and at least one cathode as electrodes disposed in the electrolytic cell zone, tubular means for introducing electrolyte for electrolysis to the electrodes, the electrolytic cell having an open configuration and no cell housing designed to retain the electrolyte solution in the electrolytic cell zone; (ii) zavedenie kontaminovaného roztoku elektrolytu do elektrolytického článku; a (iii) privedenie napätia na elektródy elektrolytického článku na elektrolýzu kontaminovaného roztoku a modifikovanie kontaminantov.(ii) introducing the contaminated electrolyte solution into the electrolyte cell; and (iii) applying voltage to the electrodes of the electrolysis cell to electrolyze the contaminated solution and modify the contaminants. 22. Spôsob elektropurifikácie podľa nároku 21, vyznačujúci sa tým, že otvorená konfigurácia elektrolytického článku je charakterizovaná regulovaným únikom roztoku elektrolytu a/alebo plynných vedľajších produktov.Electropurification method according to claim 21, characterized in that the open configuration of the electrolytic cell is characterized by a controlled leakage of the electrolyte solution and / or gaseous by-products. 23. Spôsob elektropurifikácie podľa nároku 21, vyznačujúci sa t ý m, že je charakterizovaný elektródami elektrolytického článku zapojenými v jednopólovej alebo dvojpólovej konfigurácii.23. The electropurification method of claim 21, characterized in that it is characterized by electrodes of the electrolytic cell connected in a single-pole or bipolar configuration. 24. Spôsob elektropurifikácie podľa nároku 23, vyznačujúci sa tým, že je charakterizovaný aspoň jednou z elektród elektrolytického článku, ktorý obsahuje množstvo vodivých poréznych prvkov, umiestnených blízko seba a navzájom v elektrickom kontakte.24. The electropurification method of claim 23, wherein the electropurification method is characterized by at least one of the electrodes of the electrolytic cell, which comprises a plurality of conductive porous elements positioned close to each other and in electrical contact. 25. Spôsob elektropurifikácie podľa nároku 21, vyznačujúci sa tým, že je charakterizovaný roztokom elektrolytu, ktorý obsahuje kontaminanty vybrané zo skupiny, ktorá pozostáva z organických zlúčenín, anorganických zlúčenín, mikroorganizmov, vírusov, iónov kovov a ich zmesí.25. The electropurification method of claim 21, wherein said electrolyte solution comprises a contaminant selected from the group consisting of organic compounds, inorganic compounds, microorganisms, viruses, metal ions, and mixtures thereof. 26. Spôsob elektropurifikácie podľa nároku 21, vyznaču• · ··· ·· • · • · • · • · ·· • · • · · • · j ú c i sa tým, že je charakterizovaný roztokom ele• · • · _Ä ···· ···· ktrolytu, ktorý obsahuje mikroorganizmy vybrané zo skupiny, ktorá pozostáva z baktérii, spór, cýst, protozoa, húb a ich zmesi.26. The electropurification of claim 21, marked by a • · · · · · · · • • • · · · · · • • • · · · · • JUNE C in that solution is characterized ele • • · · · _R A control comprising a microorganism selected from the group consisting of bacteria, spores, cysts, protozoa, fungi, and mixtures thereof. 27. Spôsob elektropurifikácie podľa nároku 21, vyznačujúci sa t ý m, že je charakterizovaný roztokom elektrolytu privedeným do elektrolytického článku, ktorý obsahuje farbivo alebo iné kontaminanty tvoriace zafarbenie, a tým, že modifikovaný roztok elektrolytu regenerovaný z elektrolytického článku je v podstate bezfarebný.27. The electropurification method of claim 21, characterized in that it is characterized by an electrolyte solution fed to the electrolyte cell that contains a colorant or other coloring contaminants and that the modified electrolyte solution recovered from the electrolyte cell is substantially colorless. 28. Spôsob elektropurifikácie podľa nároku 21, vyznačujúci sa tým, že elektrolýza sa vykonáva zavedením nosiča prúdu do roztoku elektrolytu v množstve dostatočnom na zvýšenie deštrukcie kontaminantov.28. The electropurification method of claim 21, wherein the electrolysis is performed by introducing a current carrier into the electrolyte solution in an amount sufficient to enhance destruction of the contaminants. 29. Spôsob elektropurifikácie podľa nároku 28, vyznačujúci sa tým, že nosičom prúdu je alkalická látka alebo kyslá látka, zvolené zo skupiny, ktorá pozostáva z kyseliny a soli kyseliny.29. The electropurification method of claim 28 wherein the stream carrier is an alkaline or acidic material selected from the group consisting of an acid and an acid salt. 30. Spôsob elektropurifikácie podľa nároku 21, vyznačujúci sa tým, že na zabezpečenie aktívneho halogénového zvyšku v purifikovanom roztoku sa do kontaminovaného roztoku elektrolytu pridá postačujúca soľ.30. The electropurification method of claim 21, wherein sufficient salt is added to the contaminated electrolyte solution to provide an active halogen residue in the purified solution. 31. Spôsob elektropurifikácie podľa nároku 21, vyznačujúci sa tým, že roztok elektrolytu zavedený do elektrolytického článku je kontaminovaný iónmi kovov.31. The electropurification method of claim 21, wherein the electrolyte solution introduced into the electrolyte cell is contaminated with metal ions. 32. Spôsob elektropurifikácie podľa nároku 31, vyznačujúci sa tým, že iónmi kovov sú toxické kovy z odpadov pokovovacich kúpeľov, kúpeľov odstraňovania kovov, biocídnych formulácií a farieb, ktoré sú izolované komplexotvorným činidlom, surfaktantom alebo redukčným činidlom.32. The electropurification method of claim 31, wherein the metal ions are toxic metals from the coating bath wastes, metal removal baths, biocidal formulations and dyes, which are isolated by a complexing agent, surfactant or reducing agent. ·· ·· • ··· ·· • · 33. Spôsob elektropurifikácie podľa nároku 32, vyznačujúci sa tým, že komplexotvorné činidlo, surfaktant alebo redukčné činidlo sú modifikované v elektrolytickom článku na uvoľnenie iónov kovov na ďalšiu úpravu v elektrolytickom článku alebo na ich prenos do článku na regeneráciu kovov.33. The electropurification method of claim 32, wherein the complexing agent, surfactant or reducing agent is modified in the electrolytic cell to release the metal ions for further treatment in the electrolytic cell or to transfer them to the metal recovery cell. ·· ····· ··· 34. Spôsob elektrosyntézy chemických látok, vyznačujúcisa tým, že pozostáva z týchto krokov:34. A method for the electrosynthesis of chemical substances, characterized in that it comprises the following steps: (i) zabezpečenie elektrolytického článku, ktorý obsahuje aspoň jednu anódu a aspoň jednu katódu ako elektródy umiestnené v zóne elektrolytického článku, rúrový prostriedok na privádzanie elektrolytu na elektrolýzu k elektródam, pričom elektrolytický článok má otvorenú konfiguráciu a neobsahuje puzdro článku určené na zadržanie roztoku elektrolytu v zóne elektrolytického článku;(i) providing an electrolytic cell comprising at least one anode and at least one cathode as electrodes located in the electrolytic cell zone, tubular means for introducing electrolyte for electrolysis to the electrodes, wherein the electrolytic cell has an open configuration and does not include a cell housing designed to retain the electrolyte solution in the electrolyte an electrolytic cell zone; (ii) zavedenie elektrolytu, ktorý obsahuje roztok elektroaktívneho substrátu, do elektrolytického článku, (iii) privedenie napätia na elektródy elektrolytického článku na uskutočnenie elektrolýzy elektrolytu na vytvorenie užitočného produktu.(ii) introducing an electrolyte containing the electroactive substrate solution into the electrolytic cell; (iii) applying voltage to the electrodes of the electrolytic cell to effect electrolysis of the electrolyte to form a useful product. 35. Spôsob elektrosyntézy podľa nároku 34, vyznačujúci sa tým, že je charakterizovaný elektródami, zapojenými v jednopólovej alebo dvojpólovej konfigurácii.35. The electrosynthesis method of claim 34, wherein said electrodes are characterized by electrodes connected in a single or bipolar configuration. 36. Spôsob elektrosyntézy chemických látok podľa nároku 35, vyznačujúci sa tým, že je charakterizovaný aspoň jednou z uvedených elektród, ktorá obsahuje množstvo vodivých poréznych prvkov umiestnených navzájom blízko seba a vo vzájomnom elektrickom kontakte.36. The method of electrosynthesis of chemicals according to claim 35, characterized in that it is characterized by at least one of said electrodes comprising a plurality of conductive porous elements located close to each other and in electrical contact with each other. 37. Spôsob elektrosyntézy vyznačujúci sa vodivými poréznymi prvkami uhlíka.37. A method of electrosynthesis characterized by conductive porous carbon elements. ·· ·· ·· ·· ·· ···· · · · ··· • · · · · ··· · · • ··· · · ·· ··· · • · · · · · ·· ···· ·· ·· ·· ·· · chemických látok podľa nároku 36, tým, že elektród, je charakterizovaný vyrobenými z kovu alebo···························································· Chemical substances according to claim 36, characterized in that the electrodes are characterized by being made of metal or 38. Spôsob vyznač roztok soli elektrosyntézy u j ú c i sa alebo kyseliny.38. A method of designing a salt of electrosynthesis salt or acid. chemických tým, že látok podlá nároku 34, elektrolyt obsahuje vodný elektrosyntézy u j ú c i sa chemických tým, žechemical, in that the substances according to claim 34, the electrolyte comprises aqueous electrosynthesis 39. Spôsob vyznač produktom je anorganická alebo organická látok podlá výsledným nároku 34, užitočným zlúčenina.The method of product designation is an inorganic or organic substance according to the resulting claim 34, a useful compound. 40. Spôsob elektrosyntézy chemických vyznačujúci sa tým, že elektrolytickým článkom podľa (i), membránu alebo permselektívnu membránu.40. A chemical electrosynthesis method, characterized in that the electrolytic cell of (i) a membrane or a permselective membrane. látok je ktorý nároku 34, podlá charakterizovaný obsahuje poréznuThe compound of claim 34, characterized by containing porous