專利名稱：合成氧化劑的設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用來配制溶液中的氧化劑的設備。更具體地，本發明涉及一種合成高鐵酸鹽的設備。
背景技術：
高鐵酸鹽是一種強氧化劑，可以與多種無機的或有機的還原劑和基質發生反應(R.L.Bartzatt，J.Carr，Trans.Met.Chem.，第11卷(110)，414-416頁(1986)；T.J.Audette，J.Quail，和P.Smith，J.Tetr.Lett.，第2卷，279-282頁(1971)；D.Darling，V.Kumari，和J.BeMiller，J.Tetr.Lett.，第40卷，4143頁(1972)；以及R.K.Murmann和H.J.Goff，J.Am.Chen.Soc.，第93卷，6058-6065頁(1971))。高鐵酸鹽可以在合成有機物研究中用作選擇性的氧化劑，能夠氧化/清除來自水介質和非水介質的各種有機和無機化合物，并能夠消除水介質和非水介質中的許多污染物。
高鐵酸鹽尤其適合于水處理，因為它提供了將高鐵酸鹽從溶液中自我清除的合適機理。在所有的氧化反應中，最終的鐵產物都是形成氫氧化低聚物的無毒高鐵離子。最終，形成絮結物和沉淀物，它們將懸浮的顆粒物質清除。
因此，高鐵酸鹽的使用為目前的水、廢水和污水處理方法提供了一種安全、便利、通用且便宜有效的替代方法。在這點上，高鐵酸鹽是一種環保氧化劑，是其他氧化劑的可行替換品，尤其是鉻酸鹽和氯，它們對環境有影響。氧化鐵，通常被認為是鐵銹，是高鐵酸鹽還原反應的鐵產物。因此，高鐵酸鹽具有“對環境安全”的氧化物的特性。雖然高鐵酸鹽的氧化反應看起來與因MnO4-和CrO42-而被人們所知的那些類似，但是高鐵酸鹽在其氧化過程中，表現出更高的官能團選擇性，所述更高的官能團選擇性在其氧化中具有更高的反應速率，且通常會反應生成更干凈的反應產物。
公開號為No.2002/0155044A1、2002年10月24日公開、標題為“合成氧化劑的方法及其運用”的美國專利申請，描述了生成高鐵酸鹽的過程以及使用高鐵酸鹽的方法。該公開出版物也描述了可用來合成高鐵酸鹽的通用設備。但是，在該技術中需要靠近使用地點的、合成高鐵酸鹽的有效設備。
發明內容
在此公開了一種配制設備，更具體地，公開了一種合成高鐵酸鹽的設備。在一個實施例中，所述設備包括至少一個容納起始物的容器；測量所述起始物的劑量的測量單元；用來混合所測劑量的所述起始物的混合器；反應室，在其中所述被混合的起始物發生反應，從而生成高鐵酸鹽；以及排放器，從中獲得所述高鐵酸鹽；其中所述排放器最好是位于靠近所述高鐵酸鹽使用地的地點。
圖1示出了本發明的設備的實施例中的系統，通過該系統將給入的反應物引進本發明的設備中。
圖2示出了本發明的設備實施例中的測量室。
圖3示出了混合室的實施例。
圖4示出了反應室的實施例。
圖5示出了溫度控制單元的實施例。
圖6示出了本發明的設備的實施例。
具體實施例方式
本發明公開了一種合成高鐵酸鹽的設備。該設備能合成高鐵酸鹽，并可用來最優化地執行公開號為2002/0155044A1、2002年10月24日公開、標題為“合成氧化劑及其運用的方法”的美國專利申請的過程和方法，該美國專利申請被全文引用合并在此，包括所有的附圖。
在某些實施例中，所公開的設備位于靠近使用地的生成地。如在此使用的術語“生成地”指的是生成高鐵酸鹽的設備所位于的地點。在此示例的一個實施例中，生成地包括生成高鐵酸鹽的反應室。術語“使用地”或“處理地”指的是高鐵酸鹽與即將被它氧化、合成、消毒、清潔、電鍍、壓縮、吸附、沉淀或凝結的對象的接觸地。
通常在此可互換地使用術語“極接近”和“接近”。這些術語用來指生成地和使用地的相對位置。當這兩個地點之間的距離允許高鐵酸鹽在其分解半衰期中通過該距離時，這兩個地點彼此靠近。分解“半衰期”被看作是一半材料進行分解所花費的時間。任何給定高鐵酸鹽合成物的半衰期都取決于生成和/或存儲高鐵酸鹽的條件。因此，例如，溫度、堿的濃度、氧化劑的濃度、雜質的存在、或攪拌都容易影響高鐵酸鹽合成物的半衰期。但是，本技術領域的人員可使用常規的技術來輕松測量半衰期。因此，在交付時當使用地的高鐵酸鹽的濃度等于或者大于生成地的高鐵酸鹽濃度的一半時，生成地就“靠近”使用地。根據半衰期和交付所要求的時間來定義生成地和使用地之間的距離，而不僅僅是根據物理位移。因此極靠近的生成地和使用地之間的物理位移可隨著兩個地點之間待交付的高鐵酸鹽合成物的半衰期以及交付合成物的速率而變化。因此，影響高鐵酸鹽傳輸速率的因素和影響半衰期的因素都會影響兩個極靠近地點所允許的最大物理位移。影響高鐵酸鹽傳輸速率的因素包括但不限于傳輸中所使用的泵產生的壓力、傳輸中所使用的管道的溫度、以及傳輸中所使用的管道的尺寸。
在某些實施例中，所公開的設備生成包括鐵鹽和氧化劑的反應混合物。“鐵鹽”指的是包括處于氧化態而不是零的鐵原子的化合物。本發明的方法所使用的鐵鹽可以在原處生成，也就是，在將元素鐵引入到混合室之前將它化學氧化或電化學氧化，或者在混合室內進行氧化。鐵鹽中的鐵原子的氧化態大于零，最好是+2或+3，雖然這種氧化態在鐵原子從其起始氧化態轉換到最終的+4或更高的氧化態過程中只是暫時實現的。
在某些實施例中，鐵鹽處于水溶液中。但是，本發明的實施例包括鐵鹽溶于溶劑而不是水中的那些實施例。較佳地，溶解鐵鹽的溶劑是出現氧化劑或高鐵酸鹽不會進行氧化的溶劑。在某些實施例中，所公開的鐵鹽是固態、結晶態、或者粉末狀，溶解在包括氧化劑的溶液中。在某些的實施例中，鐵鹽以固態、結晶態、或者粉末狀被提供并溶解在包括氧化劑的溶液中，在其它的實施例中，氧化劑和鐵鹽以固態、結晶態、或者粉末和水或者其它溶劑被提供添加到其混合物中。
在某些實施例中，可從下組中選擇鐵鹽，該組包括硝酸鐵、硝酸亞鐵、氯化鐵、氯化亞鐵、溴化鐵、溴化亞鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵、磷酸鐵、磷酸亞鐵、氫氧化鐵、氫氧化亞鐵、氧化鐵、氧化亞鐵、碳酸氫鐵、碳酸氫亞鐵、碳酸鐵、碳酸亞鐵、以及與有機化合物結合的鐵或亞鐵離子，例如乙二胺四乙酸(EDTA)或聚合體、或者其組合。預期所有不同形式的鐵和亞鐵氧化物都可用在本發明的方法中。
“氧化劑”是一種氧化其它化合物、自身降價的化合物。在某些實施例中，氧化劑包括以下中的至少一種亞鹽離子、巖鹽離子、次鹵酸根離子、全鹵酸根離子、臭氧、過硫酸氫鉀制劑、鹵素、過氧化物、超氧化物、高酸、高酸鹽、以及卡羅酸(Caro’s acid)或者它們的組合。在本說明書中，術語“OXONE”指的是過氧化單硫酸鉀鹽或者單過硫酸氫鉀，或者它們的混合物。
其它的實施例包括但不限于包括從下組中選擇的亞鹽離子的氧化劑，該組包括次氯酸鹽離子、次溴酸鹽離子、以及次碘酸鹽離子。在本發明的其它實施例中，氧化劑包括從下組中選擇的巖鹽離子，該組包括亞氯酸鹽離子、亞溴酸鹽離子、以及亞碘酸鹽離子。在本發明的其它實施例中，氧化劑包括從下組中選擇的鹵酸鹽離子，該組包括氯酸鹽離子、溴酸鹽離子、以及碘酸鹽離子。本發明的某些其它實施例包括從下組中選擇的全鹵化鹽離子的氧化劑，該組包括高氯酸鹽離子、過溴酸鹽離子、以及高碘酸鹽離子。
在某些實施例中，生成高鐵酸鹽的方法包括向混合物中添加堿。所述堿包括氮鹽基或從下組中選擇的離子氫氧化物、氧化物、磺酸鹽、硫酸鹽、亞硫酸鹽、氫硫化物、磷酸鹽、醋酸鹽、重碳酸鹽、以及碳酸鹽或者它們的組合。“氮鹽基”從無環氨和環狀氨中選擇。氨鹽基的例子包括但不限于，氨水、氨基化合物、甲胺、羥氨、三甲胺、三甲基胺、三乙胺、三乙基胺、苯胺、四氫化吡咯、氮雜環己烷、以及嘧啶，或者它們的鹽。
根據本發明的一個實施例，圖1示出了將給入的反應物引進本發明的設備中的系統。提供了多個容器102來存儲即將在合成高鐵酸鹽時使用的給料。圖1示出了本發明的一個實施例，其中需要三個容器102，分別容納鐵鹽、氧化劑和堿。但是在本發明的實施例中也可以使用多于三個或少于三個容器102。例如，在某些實施例中，不使用堿，因此僅需要兩個容器102。在其它的實施例中，鐵鹽為固態，因此不需要容納鐵鹽的容器102。類似地，在某些實施例中，在合成過程中使用附加的試劑，因此，使用附加的容器102。
各容器102連接到軟管或者導管108上。在本說明書全文中，“軟管”或“導管”可互換使用。“軟管”或“導管”管道，通過它材料，例如起始物或反應混合物或產物從設備的一個部分流到設備的另一個部分。本發明的設備的軟管或導管可以是柔性的或剛性的，可使用本技術領域的任何已知材料制造，例如金屬，如鋁、鋼、銅或類似物，或者聚合物，如塑膠、PVC、聚乙烯或類似物或者橡膠。
軟管108與泵104相連，泵104將試劑從容器102中抽出，送入本發明的設備中。泵104可以是手動泵或自動泵。在某些實施例中，泵104配備有流量計，該流量計能夠測量通過它的流體體積。在其它的實施例中，泵104配備有電子信號設備，該電子信號設備既能顯示通過它的流體體積，也能將體積信息發送到設備的控制部分內的處理器，如下文所述。本技術領域已知的有各種自動和手動泵，可用在本發明的設備中。
軟管108可以非常短，因此泵104連接到容器102上。在這些實施例中，軟管108接入容器102，從而將容納在其中的材料清除。在其它的實施例中，軟管108有幾英寸或及英尺長，因此泵104距離容器102較遠。因此，在某些實施例中，幾個泵104可位于設備內的一個位置，每一個都通過軟管108與容器102相連。在其它的實施例中，每個泵104直接連接到容器102上。
流經泵104的流體通過軟管110輸送到混合室202(圖2)。在某些實施例中，閥106可控制通過軟管110的流量。在其它的實施例中，在泵104與混合室202之間的路徑上沒有出現閥106。
各容器102也可配備軟管114，可通過軟管114將附加的材料引入到容器102中。因此，在一個實施例中，本發明的設備整體都位于盒體內，軟管114的開口最好從盒體中突出，以允許設備的操作者在使用設備的過程中、當起始材料耗盡時，向各容器102中添加更多起始材料。
另外，各容器102包括排放器112，排放器112最好便于從容器102中清除材料。較佳地，被清除的材料不會被引入到設備中。排放器112可以帶有閥，該閥可手動操作或自動操作。
本發明的某些實施例包括其中提供了測量室的那些實施例。測量室在圖2中示出。在這個實施例中，試劑被泵104從容器102中抽出，流過導管110和可選的閥106，流過導管208，流入容器202。容器202可以設有多個開口206，允許材料進入容器。開口206可位于容器202的頂部，或者位于容器202的側部。在某些實施例中，開口206位于容器202的底部。
在某些實施例中，容器202可以設有其它的開口218，開口218通過導管或風管220與外界相連。導管或風管220可以配備風扇。開口218及其相關的導管或風管220的目的是將任何有害的氣體或氣味從容器202及其附近清除。
在某些實施例中，容器202位于天平204上。當材料被添加到容器202中時，天平204測量所添加的材料的重量。操作者可根據多種因素計算各種特殊的合成中需要添加多少起始材料，所述因素包括例如，起始物的材料。天平204可以有顯示裝置，顯示所添加材料的重量。天平204也可直接或間接地與泵104進行電子通信，這樣在已經輸送了預定重量的起始材料后，泵104切斷起始材料的流入。
在其它的實施例中，天平204可直接或間接地與閥106或210中的任何一個進行電子通信，從而切斷起始材料流入容器202。在其它的實施例中，天平204的讀取通過手動完成，當操作者確定足量的起始材料已經被輸送到容器202中時，操作者手動停止流入容器202中的材料。容器202也可配備閥212，如果多于期望量的材料被添加到容器202中，閥212可用來使容器202中的材料排出。一旦已經向容器202輸送了足夠的材料，接下來材料會在本發明的設備中向下傳輸以進行混合。
在某些實施例中，當泵104配備有流量計時，則不需要容器202和天平204。在這些實施例中，材料直接從泵104中流出、經過導管110、流入混合或反應室。
圖3示出了混合室302的實施例。起始材料通過導管110和可選的閥106流入腔室302。腔室302設置有多個開口310，開口310的數量取決于待使用的起始試劑的種類數。在某些實施例中，腔室302可帶有大量開口310，從而可適應添加多種試劑。任何不使用的開口310都可被關閉。
與容器202的情況相同，在某些實施例中，容器302可以有另一個開口312，開口312通過導管或風管314與外界連接。導管或風管314可配備有風扇。所述風扇可以是與導管或風管220所連接的相同或不同的風扇。開口312及其相關的導管或風管314的目的是將任何有害的氣體或氣味從容器302及其附近清除。
容器302還可配備混合器304。混合器304可以是通過旋轉混合容器302內的材料的機械混合器。在其它的實施例中，混合器304是攪拌器。在其它的實施例中，混合器304是噴射器。在另外的實施例中，混合器304是槽內混合噴射器、湍流噴嘴、靜態混合器、擴散器、分散器、或者文丘里管。機械混合器是本技術領域已知的，且任何機械混合器都落入本發明的范圍內。在其它的實施例中，沒有混合器304。相反，容器302配備有泵318，泵318可在一處將材料從容器302中清除，在另一處將材料重新引入到容器302中。在泵318的上游可設有閥，例如，閥320，或者在泵318的下游設有閥，例如，閥322，從而更好地控制通過泵的流量。也可采用其它混合模式。
在某些實施例中，容器302配備有溫度控制裝置。在一個實施例中，溫度控制裝置是環繞容器302的護套，特定溫度的流體，液體或氣體，流過該護套，從而將容器302以及容納在其中的混合物加熱或冷卻。本技術領域目前已知的或日后研發的溫度調節裝置均落入本發明的保護范圍內。
容器302配備有閥308，如果由于任何原因不需要混合物時，容器302內的反應混合物可通過閥308被排出。否則，反應混合物可流經導管324、流入反應室，導管324可選擇性地配備閥306。
如在此所使用的，術語“反應混合物”指的是合成高鐵酸鹽的起始材料混合在一起以后所獲得的混合物。
在某些實施例中，本發明的設備沒有混合容器302。在這些實施例中，混合室是導管。例如，導管110匯聚形成導管324。材料流入導管324促使材料混合在一起。在某些實施例中，導管324的內部設置有材料，這些材料可促使導管324內沒有這些材料時發生的紊亂的幅度更大。附加的紊亂會促使導管324內的材料混合在一起。
圖4示出了反應室的實施例。反應混合物通過導管324和可選擇的閥306進入反應室。可使用泵404來將反應混合物吸入反應室。一旦足夠量的反應混合物已進入反應室，閥306即可關閉。然后泵404通過反應室使反應混合物循環。
反應室包括反應容器402。容器402配備有多個開口412，開口412的數量取決于設備的特殊配置以及對這些開口的需求。容器402包括至少一個開口412。任何不使用的開口310都可被關閉。
與容器202和302的情況相同，在某些實施例中，容器402可以有另一個開口420，開口420通過導管或風管422與外界連接。導管或風管422可配備有風扇。所述風扇可以是與導管或風管220或314所連接的相同或不同的風扇。開口420及其相關的導管或風管422的目的是將任何有害的氣體或氣味從容器402及其附近清除。
容器402還可配備混合器410。混合器410可以是機械混合器，如上所述。選擇性地，容器402可配備有與泵318類似的泵系統以進行混合。在其它的實施例中，混合器410是噴射器，該噴射器在反應混合物通過其中時促使反應混合物混合。
在一個實施例中，當閥416、418、428和408保持關閉時，閥306和426是打開的。一旦足夠量的反應混合物已經進入容器402，閥306關閉，閥408打開，泵404仍然起作用。因此，反應混合物經過閥408、泵404、閥426、開口412、噴射器410，進入容器402，然后再次重復該循環。這種回路可被稱為反應回路。在某些實施例中，設有旁通回路，該旁通回路從開口412的上游連接到閥408的下游。一旦使用旁路，可從反應回路中取消容器402，反應回路可包括導管回路。
在一個實施例中，反應室配備有測量裝置424，測量裝置424可測量反應混合物中的某些成分的濃度。該測量可在任何給定的時刻檢測生成的高鐵酸鹽的濃度、起始材料的濃度、或者溶液中雜質的濃度。測量裝置424可位于設備內的任何位置，例如，沿著反應回路，在反應容器內，在排放器432處，或者位于設備內的其它位置。
測量可以是自動的或手動的。在某些實施例中，測量裝置424可包括分光光度計，當溶液流過分光分度計時，儀表發出特殊波長的光，所述特殊波長的光通過一部分反應混合物，然后被檢測器檢測到。然后檢測器測量溶液發出或吸收的一個或多個特殊波長。然后將這些值與已知的數據庫比較。通過這種比較，可計算溶液內的特殊成分的濃度。使用分光分度計來計算濃度的方法在本技術領域是熟知的。分光分度計可以是IR、拉曼(Raman)、UV、或者可視分光分度計、或者任何本技術領域已知的其它分光分度計。
在另一個實施例中，當溶液流過本發明的設備時，測量裝置424可測量溶液的氧化能力。例如，當溶液與還原劑反應時，可化學地測量氧化能力，當溶液被電流還原時，可電化學地測量氧化能力。
也可手動測量一種或多種成分的濃度。在這些實施例中，操作者取出一部分循環溶液，并測量特定成分的濃度。可使用本技術領域已知的技術測量成分的濃度。
在某些實施例中，需要控制反應混合物的濃度。在這些實施例中，閥416和418可打開，從而使反應混合物通過溫度控制回路進行循環，如圖5所示，其中混合物的溫度上升到預定值、或者降低到預定值、或者保持為預定值。
在其它的實施例中，溫度調節裝置將導管或軟管周圍的空氣加熱或冷卻，反應混合物通過該導管或軟管，從而將反應混合物加熱或冷卻。在其它的實施例中，溫度調節裝置是圍繞反應室或混合室的護套，特定溫度的流體，液體或氣體，流過所述護套，從而將反應混合物加熱或冷卻。本技術領域目前已知的或日后研發的溫度調節裝置均落入本發明的保護范圍內。
在一個實施例中，如圖5所示，溫度調節裝置是熱交換裝置，冷水或熱水循環通過該熱交換裝置，從而將反應混合物加熱或冷卻。當閥416和418打開，閥426關閉時，溫度控制單元變成反應回路的一部分。反應混合物流過閥416，并通過開口508進入熱交換裝置516。在此，根據反應混合物與熱交換器516之間的溫差，反應混合物可升溫或冷卻。然后反應混合物通過開口510從熱交換器516中流出，并通過閥418繼續流入反應回路。
在這個實施例中，溫度控制單元還包括溫度調節器502，溫度調節器502可冷卻或加熱流經它的流體。一旦閥512是打開的，水、空氣或任何其它合適的流體即通過導管514進入溫度調節器502。一旦溫度調節器502內部的流體溫度已經通過冷卻或加熱達到某一預定的溫度，接下來流體通過閥518引入到熱交換器516。流體通過開口504進入熱交換器516，通過開口506流出熱交換器516，從而回流到熱調節器502。
在某些實施例中，可自動調節反應混合物的溫度。例如，設備可沿著反應回路(見圖4)設有溫度計或者熱電偶430。溫度計430可位于沿反應回路的任何位置。設備操作者可將溫度設置成任何期望的設置。當反應混合物的溫度不是所期望的設置時，溫度計430可發送使閥415和416打開、閥426關閉的信號。溫度調節器502開始打開，直至反應混合物的溫度已經達到期望的設置。在這點上，閥415和416自動關閉，閥426打開，從而將溫度控制單元從反應回路中除去，或者溫度控制單元仍保留在反應回路中，從而保證在操作中保持恒溫。
在其它的實施例中，閥415和416以及包括閥426的那部分反應回路不存在。在這些實施例中，溫度控制單元是不變的，是構成反應回路的必需的部分。在這些實施例中，如果自動實現溫度調節，當需求出現時，溫度計430打開溫度調節器502。
在其它的實施例中，如果需要，可手動調節溫度。在這些實施例中，操作者可監控溫度計430，并決定是否需要調節溫度。當這樣的需求出現時，操作者可通過溫度控制單元手動引入反應混合物，從而調節溫度。一旦已經達到期望的溫度，操作者可手動停止進一步的溫度變化。
一旦反應混合物中的高鐵酸鹽的濃度或者反應混合物的氧化能力已經達到了合適的水平，閥428打開，至少一部分反應混合物從開口432(見圖4和圖6)處的反應回路中排出。因此，本發明的設備的開口432所處的地點靠近使用地。
圖6示出了本發明的設備的實施例。在這個實施例中，設備容納在盒體或籠體中，主要是為了美觀的目的，因此看不到各種導管和軟管及容器。各容器102的給料管從容器604中突出。從中獲得最終產物的閥428和排放器432也從容器604中突出。
另外，在這個特殊的實施例中，上述的各種排放器，例如112、212和308匯聚在一起，從而形成從容器604中突出的總排放器(未在圖6中示出)。因此，如果在設備的操作中，在任何點上需要排放不適合的反應混合物或起始材料，操作者都能夠完成，而不會污染排放器432。在其它的實施例中，當污染沒有影響時，在此所提及的廢棄排放物流入排放器432，這樣容器604中只有一個排放器。
如上所述，本發明的某些實施例與本發明的設備自動進行的操作有關。對于這些實施例，在容器604的外部提供控制面板602。控制面板602提供了操作者為控制部分輸入數據的方法、以及從控制部分接收數據的方法。控制部分是使設備進行自動處理的部分。
通過控制面板602上的各種輸入裝置，操作者可控制某些參數。例如，操作者可確定用來合成的各種起始材料的量、反應混合物在反應回路中循環的時間長度或者在反應室中停留的時間長度、高鐵酸鹽的最終濃度或者反應混合物在排放前的最終氧化能力、反應混合物的溫度、或者因合成需要或可能被控制的任何其它參數。操作者也可輸入高鐵酸鹽的合成速率。例如，根據特定的需要，操作者可確定是連續合成高鐵酸鹽還是分批合成高鐵酸鹽。如果即將連續合成高鐵酸鹽，操作者可確定在排放器432處獲得高鐵酸鹽的速率。如果即將分批合成高鐵酸鹽，操作者可確定分批的次數和/或合成每批之間的時間間隔。
在某些實施例中，可提供單獨的控制部分。因此，第一控制部分可控制混合過程，第二部分可控制反應過程。在某些實施例中，單獨的控制部分可彼此通信。
在某些實施例中，可以為生產系統的流動速率、溫度、壓力、以及產量各方面提供單獨的控制部分。在某些實施例中，各單獨控制部分可彼此通信，從而控制整個系統。
可通過多個不同的用戶界面來操作控制部分。用戶界面可以是監控器、個人數字助理(PDA)或類似物。用戶界面可通過有線/無線通信、局域網(LAN)、廣域網、電話連接、因特網、調制解調器、路由器或類似物與生產系統連接。
控制部分可包括用來接收數據和輸出命令的至少一個處理器。控制部分可包括軟件和硬件。控制部分可包括模/數(A/D)轉換器和數/模(D/A)轉換器。控制部分可包括數據的獲取。
所述控制部分可以預編程，從而產生預期的結果。在一個實施例中，用戶可將期望的輸出特性輸入系統，控制部分控制系統部件產生期望的結果。選擇性地，用戶可輸入溶液成分的質量和溫度，從而產生不同的輸出。
如上所述，混合部分和反應部分可包括傳感器和閥。在某些實施例中，傳感器和閥與控制部分通信，從而產生有某些期望特性的最終產物。在某些實施例中，傳感器和閥可以是氣動的，以機械地控制系統。在某些實施例中，傳感器和閥可以是電動的。在某些實施例中，系統可包括氣動和電動傳感器和閥的組合。
如果使用了一個以上的控制部分，每個控制部分可以有單獨的控制面板602。在其它的實施例中，幾個控制部分的各輸入/輸出裝置都包括在一個控制面板602中。
在某些實施例中，本發明的設備接收與被氧化產物的狀態相關的信息，例如，水處理設備中的流出氣/液流。該信息可以由操作者手動輸入設備，或者通過產品流上的傳感器自動輸入設備。在每種情況下，確定產品流是否被高鐵酸鹽充分作用。如果需要更多的高鐵酸鹽，信息被傳達給本發明的設備，并生成更多的高鐵酸鹽。如果產品流中引入了過多的高鐵酸鹽，那么使本發明的設備生成更少的高鐵酸鹽，或者停止高鐵酸鹽的生成。
“產品流”的意思是包含待氧化、合成、消毒、清潔、電鍍、壓縮、吸附、沉淀或凝結對象的物質。
在某些實施例中，兩個單獨的傳感器確定特定產品流所需要的高鐵酸鹽的量。一個傳感器位于高鐵酸鹽與產品流接觸的上游。因此，例如，上游的傳感器可位于支流進入使用地的位置或者其上游。上游的傳感器確定產品流的特定情況所需要的高鐵酸鹽的量。
另一個傳感器位于高鐵酸鹽與產品流接觸的下游。因此，例如，下游的傳感器可位于使用地，或位于支流流出使用地的位置或者其下游。下游的傳感器確定進入產品流的高鐵酸鹽的量是否充足。
在某些實施例中，僅出現一個傳感器，即上游或下游的傳感器。在其它的實施例中，沒有傳感器。
在某些實施例中，對產品流進行視覺或化學測量的操作者可手動操作傳感器。在其它的實施例中，可自動操作傳感器。
在另一個方面，本發明涉及合成高鐵酸鹽的設備，所述設備包括至少一個容納起始材料的容器；測量該起始材料的劑量的裝置；混合起始材料的裝置；反應室；以及排放器；其中該排放器位于靠近該高鐵酸鹽使用地的地點。
在另一方面，本發明涉及合成高鐵酸鹽的設備，該設備包括容納起始材料的裝置；測量起始材料劑量的裝置；混合起始材料的裝置；使該起始材料發生反應從而生成高鐵酸鹽的裝置；以及將高鐵酸鹽從設備中清除的裝置；其中該清除裝置位于靠近所述高鐵酸鹽使用地的地點。
在某些實施例中，“容納起始材料的裝置”包括但不限于，漏斗、罐車、器皿、罐、導管系統、鼓狀物、桶、包或者儲蓄器。
在某些實施例中，“測量起始材料的劑量的裝置”包括但不限于，壓力傳感器、體積傳感器、量筒、重量天平、光學濃度傳感器、質量流量計、或者體積流量計。
在某些實施例中，“混合起始材料的裝置”包括但不限于，轉子-定子、槳狀攪拌器、葉狀攪拌器、攪動器、分散器、靜態極板、靜態螺旋、渦輪、泵、噴射混合器、混合閥、葉輪、折流板、噴射器、罐混合噴射器、湍流噴嘴、靜態混合器、擴散器、分散器、或者文丘里管。
在某些實施例中，“使起始材料發生反應的裝置”包括但不限于，包括漏斗的反應容器、罐車、器皿、罐、導管系統、鼓狀物、桶、包或者儲蓄器，它們可以此包括蒸發器、熱交換器、壓縮器、冷凝器、冷卻油、加熱油或者煮器。
在某些實施例中，“將高鐵酸鹽從設備中清除的裝置”包括但不限于，導管系統、閥、罐、器皿、儲蓄器、桶、泵或者排放器。
以上詳細描述了本發明的實施例。但是，將會理解，不管以上描述在文字上多么詳細，本發明可用多種方法來實現。如上所述，應注意的是，當描述本發明的某些特征時，特定技術的使用不表示應重新定義此處的術語、從而將所述術語限制在本發明與那些術語相關的任何特征或方面的特定特征中。因此應根據附加的權利要求及其任何等同條件來確定本發明的范圍。
其它實施例落入權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種合成高鐵酸鹽的設備，包括至少一個容納起始材料的容器；測量所述起始材料的劑量的測量單元；混合起始材料的混合器；反應室；以及排放器；其中所述排放器位于靠近所述高鐵酸鹽使用地的地點。
2.根據權利要求1所述的設備，其中所述多個容器包括三個容器。
3.根據權利要求2所述的設備，其中一個容器用來容納鐵鹽、氧化劑和堿的每一個。
4.根據權利要求3所述的設備，其中所述鐵鹽從下組中選擇硝酸鐵、硝酸亞鐵、氯化鐵、氯化亞鐵、溴化鐵、溴化亞鐵、硫氰酸鐵、硫酸亞鐵、磷酸鐵、磷酸亞鐵、氫氧化鐵、氫氧化亞鐵、氧化鐵、氧化亞鐵、碳酸氫鐵、碳酸氫亞鐵、碳酸鐵、以及碳酸亞鐵。
5.根據權利要求3所述的設備，其中所述鐵鹽是氯化鐵。
6.根據權利要求3所述的設備，其中所述氧化劑包括以下中的至少一種亞鹽離子、巖鹽離子、次鹵酸根離子、全鹵酸根離子、臭氧、過氧化單硫酸鉀鹽、單過硫酸氫鉀鹽、鹵素、過氧化物、超氧化物、高酸、高酸鹽、以及卡羅酸。
7.根據權利要求3所述的設備，其中所述氧化劑是次氯酸鈉。
8.根據權利要求3所述的設備，其中所述堿從下組中選擇氫氧化物、氧化物、磺酸鹽、硫酸鹽、亞硫酸鹽、氫硫化物、磷酸鹽、醋酸鹽、重碳酸鹽、以及碳酸鹽。
9.根據權利要求3所述的設備，其中所述堿是氫氧化鈉。
10.根據權利要求1所述的設備，其中所述測量單元包括流量計。
11.根據權利要求1所述的設備，其中所述測量單元包括天平，在將各起始材料引入到所述反應室之前，所述天平測量各起始材料的重量。
12.根據權利要求1所述的設備，其中所述混合器包括至少一個噴射器。
13.根據權利要求1所述的設備，其中所述混合器包括至少一個機械混合器304。
14.根據權利要求1所述的設備，其中所述反應室包括反應容器和反應回路。
15.根據權利要求1所述的設備，還包括所述反應室內的濃度測量單元。
16.根據權利要求15所述的設備，其中所述濃度測量單元是分光光度計。
17.根據權利要求1所述的設備，還包括溫度控制單元。
18.根據權利要求17所述的設備，其中所述溫度控制單元包括熱交換器。
19.一種合成高鐵酸鹽的設備，包括至少一個容納起始材料的容器；測量所述起始材料的劑量的裝置；混合所述起始材料的裝置；反應室；以及排放器；其中所述排放器位于靠近所述高鐵酸鹽使用地的地點。
20.一種合成高鐵酸鹽的設備，包括容納起始材料的裝置；測量所述起始材料劑量的裝置；混合所述起始材料的裝置；使所述起始材料發生反應從而生成高鐵酸鹽的裝置；以及將所述高鐵酸鹽從設備中清除的裝置；其中所述清除裝置位于靠近所述高鐵酸鹽使用地的地點。
全文摘要
在此公開了一種合成高鐵酸鹽的設備，包括多個容納起始物的容器102；測量所述起始材料的劑量的測量單元；將所述測定劑量的所述起始材料混合的混合器；反應室，在其中所述被混合的起始材料發生反應，從而生成高鐵酸鹽；以及排放器，從中獲得所述高鐵酸鹽；其中所述排放器位于靠近所述高鐵酸鹽使用地的地點。
文檔編號B01J8/00GK1839100SQ200480023701
公開日2006年9月27日 申請日期2004年8月11日 優先權日2003年8月21日
發明者杜安婭·鮑威爾, 盧克·J·戴利, 李·愛德華·西亞姆皮 申請人:鐵酸鹽處理技術有限公司