申请日2012.12.20
公开(公告)日2016.12.28
IPC分类号C02F1/461
摘要
本发明涉及一种水处理系统，其包括：电解池，其包括：第一电极;第二电极，其包括包含式I结构单元的聚合物的涂层;及电源，其为第一与第二电极供电;其中，每个R1独立地为C1‑C6烷基或者–SO3H;每个R2独立地为C1‑C6烷基;每个a独立地为0至4之间的整数;每个b独立地为0至3之间的整数。本发明也涉及相应的水处理方法。
权利要求书
1.一种水处理系统，包括：电解池，其包括：
第一电极;
第二电极，其包括包含式I结构单元的聚合物的涂层;
及
电源，其为第一与第二电极供电;
其中，
每个R1独立地为C1-C6烷基或者-SO3H;
每个R2独立地为C1-C6烷基;
每个a独立地为0至4之间的整数;
每个b独立地为0至3之间的整数。
2.如权利要求1所述的水处理系统，其中b=0。
3.如权利要求2所述的水处理系统，其中a=0。
4.如权利要求2所述的水处理系统，其中a=1，R1为-SO3H。
5.如权利要求1至4中任一项所述的水处理系统，其中电解池包括在第一电极与聚合物的涂层之间的液体空间。
6.如权利要求1至4中任一项所述的水处理系统，其中电解池包括与聚合物的涂层相对且远离第一电极的气体空间。
7.如权利要求1所述的水处理系统，其中b=0，a=0，包含式I结构单元的聚合物为聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]。
8.如权利要求7所述的水处理系统，其中所述聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]通过二氨和苯甲酸衍生物在溶剂中催化加热生成。
9.如权利要求1所述的水处理系统，其中b=0，a=1，R1为-SO3H，包含式I结构单元的聚合物为磺化聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]。
10.如权利要求9所述的水处理系统，其中所述磺化聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]用发烟浓硫酸作为磺化剂，在25℃至200℃的温度范围，将聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]后磺化而得。
11.如权利要求9所述的水处理系统，其中所述磺化聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]用发烟浓硫酸作为磺化剂，在50℃至100℃的温度范围，将聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]后磺化而得。
12.一种水处理方法，包括：
使电流通过电解质水溶液;
氧化电解质水溶液中的至少一部分阴离子，以生成氧化产物;
还原至少一些氧气，以生成氢氧根离子;
使氢氧根离子通过包含式I结构单元的聚合物的涂层以接近氧化产物，以便同氧化产物以及电解质水溶液中的阳离子反应生成次氯酸盐;及
将次氯酸盐加入水中以控制微生物水平;
其中，
每个R1独立地为C1-C6烷基或者-SO3H;
每个R2独立地为C1-C6烷基;
每个a独立地为0至4之间的整数;
每个b独立地为0至3之间的整数。
13.如权利要求12所述水处理方法，其中所述电解质水溶液为卤化碱溶液。
14.如权利要求12所述水处理方法，其中所述氧化产物为双原子卤化物气体。
15.如权利要求12所述水处理方法，其中所述电解质水溶液为氯化钠溶液或氯化钾溶液。
16.如权利要求12至15中任何一项所述水处理方法，其中所述包含式I结构单元的聚合物包含式结构单元。
17.如权利要求12至15中任何一项所述水处理方法，其中所述包含式I结构单元的聚合物包含式结构单元。
18.如权利要求12至15中任何一项所述水处理方法，其中所述涂层位于电解池的电极上。
19.如权利要求12所述的水处理方法，其中b=0，a=0，包含式I结构单元的聚合物为聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]。
20.如权利要求19所述的水处理方法，其中所述聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]通过二氨和苯甲酸衍生物在溶剂中催化加热生成。
21.如权利要求12所述的水处理方法，其中b=0，a=1，R1为-SO3H，包含式I结构单元的聚合物为磺化聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]。
22.如权利要求21所述的水处理方法，其中所述磺化聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]用发烟浓硫酸作为磺化剂，在25℃至200℃的温度范围，将聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]后磺化而得。
23.如权利要求21所述的水处理 方法，其中所述磺化聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]用发烟浓硫酸作为磺化剂，在50℃至100℃的温度范围，将聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]后磺化而得。
24.一种电解池，其包括：
第一电极;
第二电极，其包括包含式I结构单元的聚合物的涂层;
及
电源，其为第一与第二电极供电;
其中，
每个R1独立地为C1-C6烷基或者-SO3H;
每个R2独立地为C1-C6烷基;
每个a独立地为0至4之间的整数;
每个b独立地为0至3之间的整数。
25.如权利要求24所述的电解池，其中b=0。
26.如权利要求25所述的电解池，其中a=0。
27.如权利要求25所述的电解池，其中a=1，R1为-SO3H。
28.如权利要求24至27中任一项所述的电解池，其中电解池包括在第一电极与聚合物的涂层之间的液体空间。
29.如权利要求24至27中任一项所述的电解池，其中电解池包括与聚合物的涂层相对且远离第一电极的气体空间。
30.如权利要求24所述的电解池，其中b=0，a=0，包含式I结构单元的聚合物为聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]。
31.如权利要求30所述的电解池，其中所述聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]通过二氨和苯甲酸衍生物在溶剂中催化加热生成。
32.如权利要求24所述的电解池，其中b=0，a=1，R1为-SO3H，包含式I结构单元的聚合物为磺化聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]。
33.如权利要求32所述的电解池，其中所述磺化聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]用发烟浓硫酸作为磺化剂，在25℃至200℃的温度范围，将聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]后磺化而得。
34.如权利要求32所述的电解池，其中所述磺化聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]用发烟浓硫酸作为磺化剂，在50℃至100℃的温度范围，将聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]后磺化而得。
35.包含式I结构单元的聚合物的涂层用于权利要求24的电解池的用途，
其中，
每个R1独立地为C1-C6烷基或者-SO3H;
每个R2独立地为C1-C6烷基;
每个a独立地为0至4之间的整数;
每个b独立地为0至3之间的整数。
36.权利要求35的用途，其中所述包含式I结构单元的聚合物包含式结构单元。
37.权利要求35的用途，其中其中所述包含式I结构单元的聚合物包含式结构单元。
38.如权利要求35所述的用途，其中b=0，a=0，包含式I结构单元的聚合物为聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]。
39.如权利要求38所述的用途，其中所述聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]通过二氨和苯甲酸衍生物在溶剂中催化加热生成。
40.如权利要求35所述的用途，其中b=0，a=1，R1为-SO3H，包含式I结构单元的聚合物为磺化聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]。
41.如权利要求40所述的用途，其中所述磺化聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]用发烟浓硫酸作为磺化剂，在25℃至200℃的温度范围，将聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]后磺化而得。
42.如权利要求40所述的用途，其中所述磺化聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]用发烟浓硫酸作为磺化剂，在50℃至100℃的温度范围，将聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑]后磺化而得。
说明书
水处理系统与方法
技术领域
本发明涉及水处理系统与方法。
背景技术
在题为“新型磺化聚苯并咪唑的合成与燃料电池用交换膜的制备”一文(参见，POLYMER Volume 48,Issue 19,2007年9月10日，第5556–5564页)中，揭示了将聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑](OPBI)磺化生成的磺化聚[2,20-(p-氧二苯撑)-5,50-二苯并咪唑](SOPBI)，可用于燃料电池的膜里面。燃料电池是将燃料中的化学能通过化学反应转化为电能的装置，而燃料电池的膜为燃料电池中独立于电极的组成部分。
与燃料电池不同，电解池为将电能用于启动非自发反应的电化电池，而且，如国际专利申请第WO 2008/035092A1号所公开，电解池有时应用于水处理系统和方法，以生成如次氯酸钠、次氯酸钾等次氯酸盐，来控制水循环系统中的微生物水平。现有的水处理系统和方法在电解池的能量消耗与次氯酸盐的生产率上都存在不足。因此，水处理系统与方法仍有待提高与创新。
发明内容
本发明涉及一种新的水处理系统与方法。
本发明涉及的水处理系统，其包括：电解池，其包括：第一电极;第二电极，其包括包含式I结构单元的聚合物的涂层;及电源，其为第一与第二电极供电;其中，每个R1独立地为C1-C6烷基或者-SO3H;每个R2独立地为C1-C6烷基;每个a独立地为0至4之间的整数;每个b独立地为0至3之间的整数。
本发明涉及的水处理方法，包括：使电流通过电解质水溶液;氧化电解质水溶液中的至少一部分阴离子，以生成氧化产物;还原至少一些氧气，以生成氢氧根离子;使氢氧根离子通过包含式I结构单元的聚合物的涂层以接近氧化产物，以便同氧化产物以及电解质水溶液中的阳离子反应生成次氯酸盐;及将次氯酸盐加入水中以控制微生物水平;其中，每个R1独立地为C1-C6烷基或者-SO3H;每个R2独立地为C1-C6烷基;每个a独立地为0至4之间的整数;每个b独立地为0至3之间的整数。