DE102013100834A1

DE102013100834A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Natriumhypochlorid-Lösung mit einem Redoxwert von mehr als 800 mV und insbesondere einem PH Wert von größer 8

Info

Publication number: DE102013100834A1
Application number: DE102013100834.8A
Authority: DE
Inventors: Jörg Heil
Original assignee: WATERCLEAN GmbH
Current assignee: WATERCLEAN GmbH
Priority date: 2013-01-28
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2014-08-14
Also published as: WO2014114291A3; WO2014114291A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Herstellung einer Natriumhypochlorid-Lösung mit einem Redoxwert von mehr als 800 mV und insbesondere einem PH Wert von größer 8, mit einer Kammerzellenelektrolysezelle (10) mit einer Trennkammer (2), welche durch eine flächig ausgebildeten Membran (3) in einen Kathodenraum (4) und einen Anodenraum (5) geteilt ist, wobei die Trennkammer (2) beidseitig der Membran (3) entlang dieser durchströmt wird, wobei im Kathodenraum (4) eine Kathode (45) vorgesehen ist, welche in einem vorgewählten Abstand zur Membran (3) angeordnet ist, wobei der Kathodenraum (4) einen Kathodenraum-Lösungs-Zufluss (41) für eine Kathodenraum-Lösung (43) und einen Kathodenraum-Lösungs-Abfluss (42) für einen Katholyt (44) aufweist, und wobei im Anodenraum (5) eine Anode (55) vorgesehen ist, welche in einem vorgewählten Abstand zur Membran (3) angeordnet ist, wobei der Anodenraum (5) einen Anodenraum-Lösungs-Zufluss (51) für Anodenraum-Lösung (53) und einen Anodenraum-Lösungs-Abfluss (52) für Anolyt (54) aufweist, wobei dem Anodenraum-Lösungs-Zufluss (51) eine Natrium-Chlorid-Wasserlösung (Kochsalzlösung) (6) zuführbar ist, welche den Anodenraum (5) durchströmen kann und als Anolyt (54) den Anodenraum (5) am Anodenraum-Lösungs-Abfluss (52) entnehmbar ist, und dass eine Anolyt-Leitung (56) vorgesehen ist, vermittels welcher der Anolyt (54) vom Anodenraum-Lösungs-Abfluss (52) dem Kathodenraum (4) am Kathodenraum-Lösungs-Zufluss (41) zuführbar ist und diesen parallel zum Anodenraum (5) durchströmen kann, und dass die Natriumhypochlorid-Lösung am Kathodenraum-Lösungs-Abfluss (42) als Katholyt (44) entnehmbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer Natriumhypochlorid-Lösung mit einem Redoxwert von mehr als 800 mV und insbesondere einem PH Wert von größer 8, mit einer Kammerzellenelektrolysezelle mit einer Trennkammer, welche durch eine flächig ausgebildeten Membran in einen Kathodenraum und einen Anodenraum geteilt ist, wobei die Trennkammer beidseitig der Membran entlang dieser durchströmt wird, wobei im Kathodenraum eine Kathode vorgesehen ist, welche in einem vorgewählten Abstand zur Membran angeordnet ist, wobei der Kathodenraum einen Kathodenraum-Lösungs-Zufluss für eine Kathodenraum-Lösung und einen Kathodenraum-Lösungs-Abfluss für einen Katholyt aufweist, und wobei im Anodenraum eine Anode vorgesehen ist, welche in einem vorgewählten Abstand zur Membran angeordnet ist, wobei der Anodenraum einen Anodenraum-Lösungs-Zufluss für Anodenraum-Lösung und einen Anodenraum-Lösungs-Abfluss für Anolyt aufweist.
Zur Desinfektion bzw. Beseitigung von Verunreinigungen in Flüssigkeiten oder Oberflächen von beispielsweise Böden oder Wänden sowie Gerätschaften wird oftmals eine Chlorung eingesetzt.
Bei der Chlorung entsteht im Wasser abhängig vom pH-Wert hypochlorige Säure (HOCI), die den eigentlichen Desinfektionswirkstoff darstellt. Meist handelt es sich dabei um saure oder ph-neutrale Chlorlösungen die nicht elektrisch verstärkt aufgeladen sind, d.h. sie weisen einen Redoxwert von unter 800mV auf.
Durch die Chlorung können frei suspendierte Mikroorganismen einschließlich bakterieller und viraler Krankheitserreger im Wasser abgetötet bzw. inaktiviert werden. Voraussetzung für den Erfolg einer Chlorung ist wie bei allen anderen Desinfektionsverfahren ein weitgehend trübstofffreies Wasser. Gegenüber Parasiten ist eine Chlorung bei den zugelassenen maximalen Zugabemengen wirkungslos.
In Oberflächenwässern, oberflächennahen Quellwässern sowie Kluft- und Karstwässern liegen fäkale Verunreinigungen in der Regel in Form von Aggregaten bzw. eingebunden in Partikeln vor, die die Krankheitserreger in großen Mengen enthalten können. Hierin sind die Krankheitserreger vor Einwirkung des Desinfektionsmittels, selbst bei hohen Konzentrationen, geschützt. In diesen Fällen ist eine mechanische Beseitigung der Partikel bzw. Aggregate durch eine vorhergehende Aufbereitung des Wassers notwendig. Durch die Aufbereitung ist auch eine ausreichende Eliminierung von parasitären Krankheitserregern wie Cryptosporidien und Giardien zu gewährleisten.
Die zur Chlorung von Trinkwasser eingesetzten Chemikalien werden entweder als Handelsprodukte geliefert (Chlorgas, Natrium- und Calciumhypochlorit) oder vor Ort durch Elektrolyse hergestellt (Chlorgas, Chlorlösung, Hypochlorit-Lösung). Bei der Herstellung muss sichergestellt werden, dass eine Dosierlösung mit bekannter und konstanter Zusammensetzung erzeugt wird, die hinsichtlich Wirkstoffgehalt und Verunreinigungen kontrolliert werden kann.
Bekannte Anlagen zur Herstellung von chlorierter Flüssigkeit haben den Nachteil, dass das Endprodukt in seinen chemischen Eigenschaften über die Zeit nicht identisch und stabil ist.
Weiterhin von Nachteil ist, dass diese Anlagen nicht in der Lage sind die Flüssigkeit so zu regeln, dass je nach Anwendung die richtigen elektrochemischen Mengen (z.B. an freiem Chlor und Redoxpotential) erzeugt werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung zur Herstellung einer Natriumhypochlorid-Lösung mit einem Redoxwert von mehr als 800 mV zur Verfügung zu stellen, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen elektrochemisch aktivierten Natriumhypochlorid-Lösung.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Herstellung einer Natriumhypochlorid-Lösung nach den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren nach den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Herstellung einer Natriumhypochlorid-Lösung mit einem Redoxwert von mehr als 800 mV, mit einer Kammerzellenelektrolysezelle mit einer Trennkammer, welche durch eine flächig ausgebildeten Membran in einen Kathodenraum und einen Anodenraum geteilt ist, wobei die Trennkammer beidseitig der Membran entlang dieser durchströmt wird, wobei im Kathodenraum eine Kathode vorgesehen ist, welche in einem vorgewählten Abstand zur Membran angeordnet ist, wobei der Kathodenraum einen Kathodenraum-Lösungs-Zufluss für eine Kathodenraum-Lösung und einen Kathodenraum-Lösungs-Abfluss für einen Katholyt aufweist, und wobei im Anodenraum eine Anode vorgesehen ist, welche in einem vorgewählten Abstand zur Membran angeordnet ist, wobei der Anodenraum einen Anodenraum-Lösungs-Zufluss für Anodenraum-Lösung und einen Anodenraum-Lösungs-Abfluss für Anolyt aufweist, die sich dadurch auszeichnet, dass dem Anodenraum-Lösungs-Zufluss eine Natrium-Chlorid-Wasserlösung (Kochsalzlösung) zuführbar ist, welche den Anodenraum durchströmen kann und als Anolyt den Anodenraum am Anodenraum-Lösungs-Abfluss entnehmbar ist, und dass eine Anolyt-Leitung vorgesehen ist, vermittels welcher der Anolyt vom Anodenraum-Lösungs-Abfluss dem Kathodenraum am Kathodenraum-Lösungs-Zufluss zuführbar ist und diesen parallel zum Anodenraum durchströmen kann, und dass die Natriumhypochlorid-Lösung am Kathodenraum-Lösungs-Abfluss als Katholyt entnehmbar ist.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Mischer vorgesehen ist, vermittels welchem die Salz-Konzentration der Natrium-Chlorid-Wasserlösung (Kochsalzlösung) geregelt wird, wobei diese aus einer konzentrierten Natrium-Chlorid-Wasserlösung und einer geringer konzentrierten Natrium-Chlorid-Wasserlösung oder Wasser gemischt werden kann.
Die Natrium-Chlorid-Wasserlösung (Kochsalzlösung) weist bevorzugter weise einen Natrium-Chloridanteil-Massenanteil von 0,005 bis 0,02 (Konzentration von 0,5 bis 2%) auf.
Vorteilhafterweise ist eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, die eine Spannung generiert, die zwischen der Anode und der Kathode anliegt, und dass die Steuerungseinrichtung die Lösungs-Durchflussrate durch die Kammerzellenelektrolysezelle vermittels des Mischers in Abhängigkeit eines durch einen Sensor gemessenen Stroms zwischen Anode und Kathode gelieferten Signal so regeln kann, dass der Katholyt mit einem Redox-Wert von 800 bis 1100 mV, vorzugsweise 950 mV einstellbar ist.
Eine nicht minder vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist die eine Spannung generiert, die zwischen Anode und Kathode anliegt, und dass die Steuerungseinrichtung die Durchflussrate durch die Kammerzellenelektrolysezelle insbesondere vermittels des Mischers so regeln kann, dass der Katholyt mit pH-Wert von 8,5 bis 10,5, vorzugsweise 9,5 einstellbar ist.
Eine ebenfalls nicht minder vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist die eine Spannung generiert, die zwischen Anode und Kathode anliegt, und dass die Steuerungseinrichtung die Durchflussrate durch die Kammerzellenelektrolysezelle insbesondere vermittels des Mischers so regeln kann, dass der Katholyt mit Chlorgehalt von 100 bis 1500 mg/ml einstellbar ist.
Nach einer vorteilhafter Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, welche in Abhängigkeit der durch einen Sensor gemessenen Werte des Katholyts die Salzkonzentration der Anodenraum-Lösung vermittels eines Mischers aus Wasser und konzentrierter Salzlösung einstellt.
Dem folgend kann vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtung den Strom zwischen der Anode und der Kathode in Abhängigkeit der durch einen Sensor gemessenen Werte des Katholyts einstellt.
Im Sinne der Erfindung kann eine Steuerungseinrichtung auch alle oben genannten Eigenschaften vereinen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spannung zwischen der Anode und der Kathode zwischen 8 bis 12 Volt, vorzugsweise 10 Volt gewählt ist.
Von Vorteil ist die Kammerzellenelektrolysezelle durch eine Diaphragmalysezelle mit Diaphragma-Membran als Membran gebildet.
Die Kathode und/oder die Anode sind von Vorteil flächig ausgebildet und parallel zur Membran angeordnet. Weiterhin von Vorteil beträgt der vorgewählte Abstand der Kathode und/oder der Anode jeweils zu der Membran 2 bis 3 mm und es ist zwischen diesen jeweils ein Abstandshalter in Form eines Gitters vorgesehen ist. Das Gitter wiederum kann von Vorteil eine Kunststoff-Gitter-Matte sein.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Oberfläche der Anode und/oder der Kathode eine Rautengitterstruktur oder rautenförmige aufragende Strukturen aufweist/en, wobei das Rautengitter zur Strömungsrichtung insbesondere so ausgerichtet ist, dass dieses quer zur Flussrichtung ausgerichtet ist.
Bevorzugterweise besteht die Membran aus einer Teflonmembran.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemisch aktivierten Natriumhypochlorid-Lösung als Katholyt einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, vorgeschlagen, mit den Schritten:

– Durchleiten einer Kochsalz-Lösung durch einen Anodenraum einer Kammerzellenelektrolysezelle,
– danach wird die Lösung dem Anodenraum entnommen und durch den Kathodenraum der Kammerzellenelektrolysezelle geleitet,
– dabei wird die Lösung jeweils mit einer an einer Anode im Anodenraum und einer Kathode im Kathodenraum anliegenden Spannung beaufschlagt,
– Entnahme der Natriumhypochlorid-Lösung als Katholyt nach Durchlaufen des Kathodenraums.

Eine weiterer vorteilhafter Verfahrensschritt sieht vor, dass die Konzentration der Kochsalz-Lösung aus einer gesättigten Salzlösung und Wasser in Abhängigkeit des sich aufgrund der an der Anode und der Kathode anliegenden Spannung einstellenden Stromes eingestellt und gemischt wird, wodurch ein vorgegebener Strom eingeregelt wird.
Weiterhin ist ein Oberflächendesinfektionsmittel vorgeschlagen, das eine Natriumhypochlorid-Lösung ist, welche nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 15 hergestellt ist.
Weiterhin vorgeschlagen ist ein Verfahren zur Oberflächendesinfektion, bei dem die zu desinfizierenden Oberflächen mit einem in einer Konzentration von 1:5 bis 1:500 in Wasser gelöstem Oberflächendesinfektionsmittel nach Anspruch 16 benetzt werden.
Ein Trinkwasser-Desinfektionsmittel, das nach einem Verfahren der Ansprüche 14 bis 15 hergestellt ist, kann nach einem weiteren Aspekt der Erfindung zur Trinkwasser-Desinfektion dergestalt eingesetzt werden, dass keimbelastetem Trinkwasser das Trinkwasser-Desinfektionsmittel in einer Konzentration von 1:100 bis 1:1000 zugeführt wird.
Weiterhin vorgeschlagen ist ein Abwasser-Entkeimungsmittel, das nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 15 hergestellt ist. Ein Verfahren zur Abwasser-Entkeimung schlägt vor, dass keimbelastetem Trinkwasser ein solches Abwasser-Entkeimungsmittel in einer Konzentration von 1:20 bis 1:100 zugeführt wird.
Ein weiterhin vorgeschlagenes Verfahren zur Behandlung von Pestizid-belastetem oder mit Hormonen belastetem Wasser sieht vor, dass diesem eine nach Anspruch 13 hergestellte elektrochemisch aktivierte Natriumhypochlorid-Lösung zugefügt wird.
Weiterhin vorgeschlagen ist zur Behandlung von mit Hormonen verunreinigtem Wasser, dass diesem eine einem der Ansprüche 14 bis 15 hergestellte elektrochemisch aktivierte Natriumhypochlorid-Lösung zugefügt wird. Ebenso ist ein Verfahren zur Behandlung von mit Hormonen verunreinigtem Wasser vorgeschlagen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Im Einzelnen zeigt die schematische Darstellung in:
1 eine schematische Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer Natriumhypochlorid-Lösung,
2 die Diaphragmalysezelle aus 1 mit schematisch dargestelltem Strömungsverlauf der Flüssigkeit,
3 die Diaphragmalysezelle aus 1 mit schematisch dargestelltem Ionen-Durchtritt durch die Diaphragma-Membran,
4 eine schematische Ansicht der geöffneten Kammerzellenelektrolysezelle aus 1 mit herausgenommener Anode und Kathode sowie dem zwischen der Membran und der Anode bzw. der Kathode jeweils angeordneten Abstandshalters in Form eines Gitters,
5 eine schematische Ansicht der zerlegten Kammerzellenelektrolysezelle aus 4, wobei die Anode und Kathode sich in eingebautem Zustand befinden,
6 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Anode/Kathode,
7 eine schematische Seitenansicht der Anode/Kathode aus 6, und
8 eine schematische Draufsicht auf die eingebaute Anode mit schematisch eingezeichnetem Strömungsverlauf entlang der Anode vom Anodenraum-Lösungs-Zufluss zum Anodenraum-Lösungs-Abfluss.
Die in den Figuren gleichen Bezugsziffern bezeichnen gleiche oder gleich wirkende Elemente.
1 zeigt eine beispielhafte Vorrichtung 1 zur Herstellung einer Natriumhypochlorid-Lösung 44 mit einem Redoxwert von mehr als 800 mV.
Hierzu ist eine Kammerzellenelektrolysezelle 10 in Form einer Diaphragmalysezelle mit Diaphragma-Membran aus Teflon als Membran 3 vorgesehen, mit einer Trennkammer 2, welche durch die flächig ausgebildete Membran 3 in einen Kathodenraum 4 und einen Anodenraum 5 geteilt ist. Die die Trennkammer 2 wird beidseitig der Membran 3 entlang dieser durchströmt. Flächig im Sinne der Erfindung sind sowohl ebene als auch strukturierte bzw. perforierte ausgedehnte Bereiche.
Im Kathodenraum 4 der Trennkammer 2 ist eine an einer negativen Spannung (–) (bzw. Null Volt) anliegende Kathode 45 vorgesehen, welche entsprechend der flächig ausgebildeten Membran 3 flächig parallel zu dieser in einem vorgewählten Abstand zu dieser angeordnet ist, wobei der Kathodenraum 4 einen Kathodenraum-Lösungs-Zufluss 41 für eine Kathodenraum-Lösung 43 und einen Kathodenraum-Lösungs-Abfluss 42 für einen Katholyt 44 aufweist.
Im Anodenraum 5 der Trennkammer 2 ist eine an einer positiven Spannung (+) anliegende Anode 55 vorgesehen, welche entsprechend der flächig ausgebildeten Membran 3 flächig parallel zu dieser in einem vorgewählten Abstand zu dieser angeordnet ist, wobei der Anodenraum 5 einen Anodenraum-Lösungs-Zufluss 51 für Anodenraum-Lösung 53 und einen Anodenraum-Lösungs-Abfluss 52 für Anolyt 54 aufweist.
Der Anoden- 5 und der Kathodenraum 4 sowie die Zu- und Abflüsse 41, 51, 42, 52 sind so ausgestaltet, dass die Lösungen jeweils an den beiden Seiten der Diaphragma-Membran 3 gleichmäßig über die gesamte Fläche vorbeiströmen, wobei die Zu- und Abflüsse 41, 51, 42, 52 an gegenüberliegenden Seiten des Anoden- und des Kathodenraums angeordnet sind.
Dem Anodenraum-Lösungs-Zufluss 51 ist eine Natrium-Chlorid-Wasserlösung (Kochsalzlösung) 6 zuführbar, welche den Anodenraum 5 durchströmen kann und als Anolyt 54 den Anodenraum 5 am Anodenraum-Lösungs-Abfluss 52 entnehmbar ist, und dass eine Anolyt-Leitung 56 vorgesehen ist, vermittels welcher der Anolyt 54 vom Anodenraum-Lösungs-Abfluss 52 dem Kathodenraum 4 am Kathodenraum-Lösungs-Zufluss 41 zuführbar ist und diesen parallel zum Anodenraum 5 durchströmen kann, und dass die Natriumhypochlorid-Lösung am Kathodenraum-Lösungs-Abfluss 42 als Katholyt 44 entnehmbar ist.
Im gezeigten Beispiel nach 1 sind die Anode 55 und die Kathode 45 im Anoden- bzw. Kathodenraum 5 und 4 umspült von Anodenraum-Lösung 53 bzw. Kathodenraum-Lösung 43. Es ist auch möglich, dass die Anode 55 bzw die Kathode 45 die der Membran 3 gegenüberliegende Wand des Anoden- bzw. Kathodenraum 5 und 4 bilden.
Im gezeigten Beispiel sind die vorgewählten Abstände der Kathode 45 und der Anode 55 jeweils zu der Membran 3 zu 2 mm bis 3 mm gewählt. Damit dieser gewährleistet ist, ist zwischen der Kathode 45 und der Anode 55 und der Membran 3 jeweils ein Abstandshalter in Form eines Gitters 61, 62 vorgesehen ist. Dieses Gitter kann beispielsweise aus Kunststoff gefertigt sein.
Ein Mischer 72 ist vorgesehen, welcher die Salz-Konzentration der Natrium-Chlorid-Wasserlösung (Kochsalzlösung) 6 regelt. Hierzu wird aus einer konzentrierten Natrium-Chlorid-Wasserlösung 74, welche in einem Reservoir 75 bereitgestellt ist, und Wasser 73 die in den Anodenraum 5 am Anodenraum-Lösungs-Zufluss 51 eintretende Natrium-Chlorid-Wasserlösung (Kochsalzlösung) 6 gemischt. Im gezeigten Beispiel ist die Einstellung so gewählt, dass die Natrium-Chlorid-Wasserlösung (Kochsalzlösung) einen Natrium-Chloridanteil-Massenanteil von 0,005 bis 0,02 (Konzentration von 0,5 bis 2%) aufweist.
Die Anodenraum-Lösung 53 streicht dann unter Beaufschlagung der an der Anode 55 und der Kathode 45 anliegenden Spannung durch den Anodenraum 5. Danach wird diese als Anolyt 54 am Anodenraum-Lösungs-Abfluss 52 entnommen und über die Anolyt-Leitung 56 dem Kathodenraum 4 am Kathodenraum-Lösungs-Zufluss 41 als Kathodenraum-Lösung 43 zugeführt.
Nach durchstreichen des Kathodenraums 4 wird die dann fertige Lösung dem Kathodenraum 4 am Kathodenraum-Lösungs-Abfluss 42 als Katholyt 44 bzw. als Natriumhypochlorid-Lösung mit einem Redoxwert von mehr als 800 mV der Kammerzellenelektrolysezelle 10 entnommen.
Damit der Prozess stabil abläuft ist eine Steuerungseinrichtung 7 vorgesehen, die die zwischen der Anode 54 und der Kathode 44 anliegende Spannung zwischen 8 bis 12 Volt, vorzugsweise 10 Volt generiert. Dieselbe Steuerungseinrichtung 7 kann im Beispiel die Lösungs-Durchflussrate durch die Kammerzellenelektrolysezelle 10 vermittels des Mischers 72 regeln. Diese Regelung kann in Abhängigkeit eines durch einen Sensor 71 gemessenen Stroms zwischen Anode 54 und Kathode 44 erfolgen.
Die Einstellung kann dabei so gewählt sein, dass als dass der Katholyt 44 einem Redoxwert von 800 bis 1100 mV, vorzugsweise 950 mV aufweist.
Des weiteren kann alternativ oder zusätzlich die Einstellung so erfolgen, dass der Katholyt 44 mit pH-Wert von 8,5 bis 10,5, vorzugsweise 9,5 aufweist.
Des weiteren kann alternativ oder zusätzlich die Einstellung so erfolgen, dass der Katholyt 44 einen Chlorgehalt von 100 bis 1500 mg/ml aufweist.
Im gezeigten Beispiel sind zwei Zellenhalbschalen 11 und 12 gegeneinander so verschraubt, dass diese die Membran 3 vermittels einer gequetschten Dichtung 8 in Position halten.
In den 2 und 3 sind in einer Vergrößerung nochmals schematisch der Fluss der Lösungen durch den Anodenraum 5 und den Kathodenraum 4 dargestellt als auch schematisch der durchtritt von Ionen durch die Membran 3 wobei zur besseren Veranschaulichung die Abstands-Gitter weggelassen wurden.
Die 4 und 5 zeigen eine schematische Ansicht der geöffneten Kammerzellenelektrolysezelle aus 1 mit herausgenommener Anode 55 und Kathode 45 sowie dem zwischen der Membran 3 (nur 5) und der Anode 55 bzw. der Kathode 45 jeweils angeordneten Abstandshalters in Form der Gitter 61 und 62. In 5 sind gegenüber 4 zusätzlich die Anode 55 und Kathode 45 in eingebautem Zustand gezeigt.
In 6 und 7 ist eine schematische Draufsicht und eine Seitenansicht auf eine erfindungsgemäße Kathode 45 gezeigt, wobei ersichtlich ist dass die Oberfläche der Kathode 45 eine Rautengitterstruktur 46 aufweist. Die Anode ist im Beispiel baugleich ausgestaltet.
8 ist nochmals eine schematische Draufsicht auf die eingebaute Anode 55 mit schematisch eingezeichnetem Strömungsverlauf entlang der Anode 55 vom Anodenraum-Lösungs-Zufluss 51 zum Anodenraum-Lösungs-Abfluss 52 gezeigt. Die Anode 55 wird vollflächig überstrichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren sei nochmals anhand 1 dargestellt:
Es werden die Schritte durchlaufen:

– Durchleiten einer Kochsalz-Lösung 6 durch einen Anodenraum 5 einer Kammerzellenelektrolysezelle 10,
– danach wird die Lösung dem Anodenraum 5 entnommen und vermittels der Anolyt-Leitung 56 dem Kathodenraum 4 zugeführt und durch diesen geleitet,
– dabei wird die Lösung jeweils mit einer an einer Anode 55 im Anodenraum 5 und einer Kathode 45 im Kathodenraum 4 anliegenden Spannung beaufschlagt,
– Entnahme der Natriumhypochlorid-Lösung als Katholyt 44 nach Durchlaufen des Kathodenraums 4.

Wobei die Konzentration der Kochsalz-Lösung 6 aus einer gesättigten Salzlösung 74 und Wasser 73 insbesondere in Abhängigkeit des sich aufgrund der an der Anode 55 und der Kathode 45 anliegenden Spannung einstellenden Stromes eingestellt und gemischt wird, wodurch ein vorgegebener Strom eingeregelt wird.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
10: Kammerzellenelektrolysezelle
11, 12: Zellenhalbschalen
2: Trennkammer
3: Membran
4: Kathodenraum
41: Kathodenraum-Lösungs-Zufluss
42: Kathodenraum-Lösungs-Abfluss
43: Kathodenraum-Lösung
44: Katholyt
45: Kathode
46: Rautengitterstruktur
5: Anodenraum
51: Anodenraum-Lösungs-Zufluss
52: Anodenraum-Lösungs-Abfluss
53: Anodenraum-Lösung
54: Anolyt
55: Anode
56: Anolyt-Leitung
61, 62: Gitter
7: Steuerungseinrichtung
71: Sensor
72: Mischer
73: Wasser
74: Salzlösung
75: Reservoir
8: Dichtung

Claims

Vorrichtung (1) zur Herstellung einer Natriumhypochlorid-Lösung mit einem Redoxwert von mehr als 800 mV und insbesondere einem PH Wert von größer 8, mit einer Kammerzellenelektrolysezelle (10) mit einer Trennkammer (2), welche durch eine flächig ausgebildeten Membran (3) in einen Kathodenraum (4) und einen Anodenraum (5) geteilt ist, wobei die Trennkammer (2) beidseitig der Membran (3) entlang dieser durchströmt wird, wobei im Kathodenraum (4) eine Kathode (45) vorgesehen ist, welche in einem vorgewählten Abstand zur Membran (3) angeordnet ist, wobei der Kathodenraum (4) einen Kathodenraum-Lösungs-Zufluss (41) für eine Kathodenraum-Lösung (43) und einen Kathodenraum-Lösungs-Abfluss (42) für einen Katholyt (44) aufweist, und wobei im Anodenraum (5) eine Anode (55) vorgesehen ist, welche in einem vorgewählten Abstand zur Membran (3) angeordnet ist, wobei der Anodenraum (5) einen Anodenraum-Lösungs-Zufluss (51) für Anodenraum-Lösung (53) und einen Anodenraum-Lösungs-Abfluss (52) für Anolyt (54) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Anodenraum-Lösungs-Zufluss (51) eine Natrium-Chlorid-Wasserlösung (Kochsalzlösung) (6) zuführbar ist, welche den Anodenraum (5) durchströmen kann und als Anolyt (54) den Anodenraum (5) am Anodenraum-Lösungs-Abfluss (52) entnehmbar ist, und dass eine Anolyt-Leitung (56) vorgesehen ist, vermittels welcher der Anolyt (54) vom Anodenraum-Lösungs-Abfluss (52) dem Kathodenraum (4) am Kathodenraum-Lösungs-Zufluss (41) zuführbar ist und diesen parallel zum Anodenraum (5) durchströmen kann, und dass die Natriumhypochlorid-Lösung am Kathodenraum-Lösungs-Abfluss (42) als Katholyt (44) entnehmbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mischer (72) vorgesehen ist, vermittels welchem die Salz-Konzentration der Natrium-Chlorid-Wasserlösung (Kochsalzlösung) (6) geregelt wird, wobei diese aus einer konzentrierten Natrium-Chlorid-Wasserlösung (74) und einer geringer konzentrierten Natrium-Chlorid-Wasserlösung oder Wasser (73) gemischt werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung (7) vorgesehen ist, die eine Spannung generiert, die zwischen der Anode (54) und der Kathode (44) anliegt, und dass die Steuerungseinrichtung (7) die Lösungs-Durchflussrate durch die Kammerzellenelektrolysezelle (10) vermittels des Mischers (72) in Abhängigkeit eines durch einen Sensor (71) gemessenen Stroms zwischen Anode (54) und Kathode (44) gelieferten Signal so regeln kann, dass der Katholyt (44) mit einem Redox-Wert von 800 bis 1100 mV, vorzugsweise 950 mV einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung (7) vorgesehen ist die eine Spannung generiert, die zwischen Anode (54) und Kathode (44) anliegt, und dass die Steuerungseinrichtung (7) die Durchflussrate durch die Kammerzellenelektrolysezelle (10) insbesondere vermittels des Mischers (72) so regeln kann, dass der Katholyt (44) mit pH-Wert von 8,5 bis 10,5, vorzugsweise 9,5 einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung (7) vorgesehen ist die eine Spannung generiert, die zwischen Anode (54) und Kathode (44) anliegt, und dass die Steuerungseinrichtung (7) die Durchflussrate durch die Kammerzellenelektrolysezelle (10) insbesondere vermittels des Mischers (72) so regeln kann, dass der Katholyt (44) mit Chlorgehalt von 100 bis 1500 mg/ml einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung zwischen der Anode (54) und der Kathode (44) zwischen 8 bis 12 Volt, vorzugsweise 10 Volt gewählt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammerzellenelektrolysezelle (10) durch eine Diaphragmalysezelle mit Diaphragma-Membran als Membran (3) gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode (45) und/oder die Anode (55) flächig ausgebildet und parallel zur Membran (3) angeordnet sind, und dass der vorgewählte Abstand der Kathode (45) und/oder der Anode (55) jeweils zu der Membran (3) 2 bis 3 mm beträgt und zwischen diesen jeweils ein Abstandshalter in Form eines Gitters (61, 62) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Natrium-Chlorid-Wasserlösung (Kochsalzlösung) einen Natrium-Chloridanteil-Massenanteil von 0,005 bis 0,02 (Konzentration von 0,5 bis 2%) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung (7) vorgesehen ist, welche in Abhängigkeit der durch einen Sensor (71) gemessenen Werte des Katholyts (44) die Salzkonzentration der Anodenraum-Lösung (53) vermittels eines Mischers (72) aus Wasser (73) und konzentrierter Salzlösung (74) einstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (7) den Strom zwischen der Anode (45) und der Kathode (55) in Abhängigkeit der durch einen Sensor (71) gemessenen Werte des Katholyts (44) einstellt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Anode (55) und/oder der Kathode (45) eine Rautengitterstruktur oder rautenförmige aufragende Strukturen aufweist/en, wobei das Rautengitter zur Strömungsrichtung insbesondere so ausgerichtet ist, dass dieses quer zur Flussrichtung ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran als Teflonmembran ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer elektrochemisch aktivierten Natriumhypochlorid-Lösung als Katholyt einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – Durchleiten einer Kochsalz-Lösung (6) durch einen Anodenraum (5) einer Kammerzellenelektrolysezelle (10), – danach wird die Lösung dem Anodenraum (5) entnommen und durch den Kathodenraum (4) der Kammerzellenelektrolysezelle (10) geleitet, – dabei wird die Lösung jeweils mit einer an einer Anode (55) im Anodenraum (5) und einer Kathode (45) im Kathodenraum (4) anliegenden Spannung beaufschlagt, – Entnahme der Natriumhypochlorid-Lösung als Katholyt (44) nach Durchlaufen des Kathodenraums (4).
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der Kochsalz-Lösung (6) aus einer gesättigten Salzlösung (74) und Wasser (73) in Abhängigkeit des sich aufgrund der an der Anode (55) und der Kathode (45) anliegenden Spannung einstellenden Stromes eingestellt und gemischt wird, wodurch ein vorgegebener Strom eingeregelt wird.
Oberflächendesinfektionsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Natriumhypochlorid-Lösung ist, welche nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 15 hergestellt ist.
Verfahren zur Oberflächendesinfektion, dadurch gekennzeichnet, dass die zu desinfizierenden Oberflächen mit einem in einer Konzentration von 1:5 bis 1:500 in Wasser gelöstem Oberflächendesinfektionsmittel nach Anspruch 16 benetzt werden.
Trinkwasser-Desinfektionsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Natriumhypochlorid-Lösung ist, welche nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 15 hergestellt ist.
Verfahren zur Trinkwasser-Desinfektion, dadurch gekennzeichnet, dass keimbelastetem Trinkwasser ein Trinkwasser-Desinfektionsmittel nach Anspruch 18 in einer Konzentration von 1:100 bis 1:1000 zugeführt wird.
Abwasser-Entkeimungsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Natriumhypochlorid-Lösung ist, welche nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 15 hergestellt ist.
Verfahren zur Abwasser-Entkeimung, dadurch gekennzeichnet, dass keimbelastetem Wasser ein Abwasser-Entkeimungsmittel nach Anspruch 20 in einer Konzentration von 1:20 bis 1:100 zugeführt wird.
Verfahren zur Behandlung von Pestizid-belastetem Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass diesem eine nach einem der Ansprüche 14 bis 15 hergestellte elektrochemisch aktivierte Natriumhypochlorid-Lösung zugefügt wird.
Verfahren zur Behandlung von mit Hormonen verunreinigtem Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass diesem eine nach einem der Ansprüche 14 bis 15 hergestellte elektrochemisch aktivierte Natriumhypochlorid-Lösung zugefügt wird.