(57)【要約】  安定化混合酸化剤溶液は、イオン透過性膜によって分離された第１および第２の通路を含むフロースルー電気化学モジュールを通して、それぞれ第１および第２の通路と電気的に連絡する陽極および陰極の間に電力を印加する間に、原料液（例えば、塩ブライン、次亜塩素酸や次亜塩素酸ナトリウム）を流すことによって生成することができる。第１の（陽極）通路から受け取られる最初は酸性の陽極液は、ｐＨを上昇させることによって安定化され、安定化混合酸化剤溶液を生成する。安定化混合酸化剤溶液は、一次消毒剤と混合また同時に注入されてもよい。その混合酸化剤溶液を使用する方法がさらに提供される。
2016528031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる酸化剤を含む混合酸化剤溶液を生成するための方法であって、
イオン透過膜によって分離された第１の通路および第２の通路を含む少なくとも１つのフロースルー電気化学モジュールを通して、（ｉ）前記第１の通路と電気的に連絡している陽極と（ｉｉ）前記第２の通路と電気的に連絡している陰極との間に電力を印加している間に、少なくとも１つの原料液を流す工程であって、前記少なくとも１つの原料液の第１の溶液または第１の部分が、前記第１の通路を通って流されｐＨが酸性の陽極液を生成し、前記少なくとも１つの原料液の第２の溶液または第２の部分が、同時に前記第２の通路を通って流されｐＨが塩基性の陰極液を生成する工程と、
少なくとも約９.０のｐＨ値を達成して前記混合酸化剤溶液を生成するために前記陽極液を水酸化物溶液と接触させる工程とを含み、
前記少なくとも１つの原料液が、塩ブライン、次亜塩素酸、および次亜塩素酸ナトリウムの少なくとも１つを含む方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの原料液が、塩ブラインを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの原料液が、次亜塩素酸および次亜塩素酸ナトリウムの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記陰極液を廃棄する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記陽極液を水酸化物溶液と接触させる工程が、少なくとも約１０.５のｐＨ値を達成する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記陽極液を水酸化物溶液と接触させる工程が、少なくとも約１２.０のｐＨ値を達成する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
総塩素値が少なくとも約３,０００ｐｐｍの複数の異なる酸化剤を含む混合酸化剤溶液を生じるように、前記少なくとも１つの原料液の特性、前記少なくとも１つの原料液の流速、前記少なくとも１つのフロースルー電気化学モジュールの構成材料、前記少なくとも１つのフロースルー電気化学モジュールの寸法、前記少なくとも１つの電気化学モジュールの数、前記少なくとも１つのフロースルー電気化学モジュールの配座、および投入電力の電界密度が選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
酸化還元電位（ＯＲＰ）値が６００ｍＶから８００ｍＶの範囲内の複数の異なる酸化剤を含む混合酸化溶液を生じるように、前記少なくとも１つの原料液の特性、前記少なくとも１つの原料液の流速、前記少なくとも１つのフロースルー電気化学モジュールの構成材料、前記少なくとも１つのフロースルー電気化学モジュールの寸法、前記少なくとも１つの電気化学モジュールの数、前記少なくとも１つのフロースルー電気化学モジュールの配座、および投入電力の電界密度が選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
Ｎａ＋（ＥＰＡメソッド３００.０によるｇ／Ｌで）対Ｃｌ−（ＥＰＡメソッド６０１０によるｇ／Ｌで）の比率が少なくとも約１.５の複数の異なる酸化剤を含む混合酸化溶液を生じるように、前記少なくとも１つの原料液の特性、前記少なくとも１つの原料液の流速、前記少なくとも１つのフロースルー電気化学モジュールの構成材料、前記少なくとも１つのフロースルー電気化学モジュールの寸法、前記少なくとも１つの電気化学モジュールの数、前記少なくとも１つのフロースルー電気化学モジュールの配座、および投入電力の電界密度が選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの容器内の前記混合酸化剤溶液をパッケージ化する工程と、前記水分配または水再循環システムに関連付けられた処理施設へ前記少なくとも１つの容器を輸送する工程とをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのフロースルー電気化学モジュール内で前記陽極が中央に配置され、前記膜が前記陽極を取り囲み、前記陰極が前記膜を取り囲み、前記第１の通路が、前記陽極と前記膜との間に配置された内部通路を備え、前記膜第２の通路が、前記膜と前記陰極との間に配置された外部通路を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
イオン透過膜によって分離された第１の通路および第２の通路を含む少なくとも１つのフロースルー電気化学モジュールを通して、（ｉ）前記第１の通路と電気的に連絡している陽極と（ｉｉ）前記第２の通路と電気的に連絡している陰極との間に電力を印加している間に、少なくとも１つの原料液を流す工程であって、前記少なくとも１つの原料液の第１の溶液または第１の部分が、前記第１の通路を通って流されｐＨが酸性の陽極液を生成し、前記少なくとも１つの原料液の第２の溶液または第２の部分が、同時に前記第２の通路を通って流されｐＨが塩基性の陰極液を生成する工程と、
少なくとも約９.０のｐＨ値を達成して前記混合酸化剤溶液を生成するために前記陽極液を水酸化物溶液と接触させる工程とを含み、
前記少なくとも１つの原料液が、塩ブライン、次亜塩素酸、および次亜塩素酸ナトリウムの少なくとも１つを含む方法、によって生成される複数の異なる酸化剤を含む混合酸化剤溶液。
【請求項１３】
前記溶液の総塩素値が、少なくとも約３,０００ｐｐｍである、請求項１２に記載の複数の異なる酸化剤を含む混合酸化剤溶液。
【請求項１４】
前記溶液の酸化還元電位（ＯＲＰ）値が、６００ｍＶから８００ｍＶの範囲内である、請求項１２に記載の複数の異なる酸化剤を含む混合酸化剤溶液。
【請求項１５】
前記溶液のＮａ＋（ＥＰＡメソッド３００.０によるｇ／Ｌで）対Ｃｌ−（ＥＰＡメソッド６０１０によるｇ／Ｌで）の比率が、少なくとも約１.５である、請求項１２に記載の異なる複数の酸化剤を含む混合酸化剤溶液。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの原料液が、塩ブラインを含む、請求項１２に記載の混合酸化剤溶液。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの原料液が、次亜塩素酸および次亜塩素酸ナトリウムの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の混合酸化剤溶液。
【請求項１８】
前記陽極液を水酸化物溶液と接触させる工程が、少なくとも約１０.５のｐＨ値を達成する、請求項１２に記載の混合酸化剤溶液。
【請求項１９】
前記陽極液を水酸化物溶液と接触させる工程が、少なくとも約１２.０のｐＨ値を達成する、前記１２に記載の混合酸化剤溶液。
【請求項２０】
請求項１２から２０のいずれか１項に記載の混合酸化剤溶液と、一次消毒剤組成物とを含む混合液体生成物。
【請求項２１】
前記一次消毒剤が、次亜塩素酸塩および過酸化水素の少なくとも１つを含む、請求項２０に記載の混合液体生成物。
【請求項２２】
混合酸化剤溶液を用いて含水システムにおける消毒および堆積物の削減を促進するための方法であって、前記混合酸化剤溶液が、イオン透過膜によって分離された第１の通路および第２の通路を含む少なくとも１つのフロースルー電気化学モジュールを通して、（ｉ）前記第１の通路と電気的に連絡している陽極と（ｉｉ）前記第２の通路と電気的に連絡している陰極との間に電力を印加している間に、少なくとも１つの原料液を流す工程であって、前記少なくとも１つの原料液の第１の溶液または第１の部分が、前記第１の通路を通って流されｐＨが酸性の陽極液を生成し、前記少なくとも１つの原料液の第２の溶液または第２の部分が、同時に前記第２の通路を通って流されｐＨが塩基性の陰極液を生成する工程と、少なくとも約９.０のｐＨ値を達成して前記混合酸化剤溶液を生成するために前記陽極液を水酸化物溶液と接触させる工程とによって生成された複数の異なる酸化剤を含み、前記少なくとも１つの原料液が、塩ブライン、次亜塩素酸、および次亜塩素酸ナトリウムの少なくとも１つを含み、前記方法が、
前記含水システムに有効量の前記混合酸化剤溶液を供給する工程を含む方法。
【請求項２３】
前記含水システムに混合酸化剤溶液を供給する工程が、前記混合酸化剤溶液を供給する工程の前に前記含水システム中に存在する水に比べて、０.２ｐｐｍ〜０.６ｐｐｍだけ前記含水システムの酸化剤濃度を上昇させるのに十分である、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記含水システム中に存在する水が、前記混合酸化剤溶液を供給する工程の前に、一次消毒剤を欠いている、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記含水システムに混合酸化剤溶液を供給する工程が、前記混合酸化剤溶液を供給する工程の前に前記含水システム中に存在する水に比べて、１ｐｐｂ〜１００ｐｐｂだけ前記含水システムにおける酸化剤の濃度を上昇させるのに十分である、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記含水システム中に存在する水が、前記混合酸化剤溶液を供給する工程の前に、一次消毒剤を含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記含水システムが、水分配システムを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記水分配システムが、飲料水分配システムを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記飲料水分配システムが、複数の異なる顧客の水利用施設に飲料水を供給するように配置された自治体や地域の飲料水分配システムを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記含水システムが、水再循環システムを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３１】
前記含水システムが、建物内の水管路を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３２】
前記含水システムが、養殖システム、水耕食糧生成システム、冷却水システム、排水システムのいずれかを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３３】
前記含水システムに複数の異なる酸化剤を含む前記混合酸化剤溶液を供給する工程が、前記含水システム中の水が一次消毒剤で消毒されるのと同時にまたはその後に実施される、請求項２２に記載の方法。
【請求項３４】
前記含水システムに複数の異なる酸化剤を含む前記混合酸化剤溶液を供給する工程が、前記含水システムに一次消毒剤の供給を行うのと同じ施設で実施される、請求項２２に記載の方法。
【請求項３５】
供給工程が、（ｉ）最初の処置期間中に、被処理水に対する複数の異なる酸化剤を含む混合酸化剤溶液の第１の比率で、前記含水システムに複数の異なる酸化剤を含む前記混合酸化剤溶液を供給する工程と、その後（ｉｉ）続く保守期間中に、被処理水に対する複数の異なる酸化剤を含む混合酸化剤溶液の第２の比率で、複数の酸化剤を含む混合酸化剤溶液を前記含水システムに供給する工程と、を含み、前記第２の比率が、前記第１の比率よりも実質的に低い、請求項２２に記載の３５の方法。
【請求項３６】
（ａ）一次消毒剤と（ｂ）複数の異なる酸化剤を含む複数の異なる酸化剤を含み混合酸化剤溶液とを用いて含水システムにおける消毒および堆積物の削減を促進するための方法であって、前記混合酸化剤溶液が、イオン透過膜によって分離された第１の通路および第２の通路を含む少なくとも１つのフロースルー電気化学モジュールを通して、（ｉ）前記第１の通路と電気的に連絡している陽極と（ｉｉ）前記第２の通路と電気的に連絡している陰極との間に電力を印加している間に、塩ブライン、次亜塩素酸、および次亜塩素酸ナトリウムの少なくとも１つを含む少なくとも１つの原料液を流す工程であって、前記少なくとも１つの原料液の第１の溶液または第１の部分が、前記第１の通路を通って流されｐＨが酸性の陽極液を生成し、前記少なくとも１つの原料液の第２の溶液または第２の部分が、同時に前記第２の通路を通って流されｐＨが塩基性の陰極液を生成する工程と、少なくとも約９.０のｐＨ値を達成して前記混合酸化剤溶液を生成するために前記陽極液を水酸化物溶液と接触させる工程とによって生成され、前記方法が、以下の工程（Ａ）または（Ｂ）のいずれかを含む方法：
（Ａ）前記一次消毒剤および前記混合酸化剤溶液を混合し、有効量の前記一次消毒剤および前記混合酸化剤溶液を前記含水システムに供給する工程；または
（Ｂ）前記一次消毒剤および前記混合酸化剤溶液を共に注入し、有効量の前記一次消毒剤および前記混合酸化剤溶液を前記含水システムに供給する工程。
【請求項３７】
前記一次消毒剤および前記混合酸化剤溶液を混合し、前記含水システムに有効量の前記一次消毒剤と前記混合酸化剤溶液を供給する工程を含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記一次消毒剤および前記混合酸化剤溶液を共に注入し、有効量の前記一次消毒剤および前記混合酸化剤溶液を前記含水システムに供給する工程を含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
前記混合酸化剤溶液が、以下の特性の少なくとも１つを含む、請求項３６に記載の方法：少なくとも約３０００ｐｐｍの総塩素値；６００ｍＶから８００ｍＶの範囲内の酸化還元電位（ＯＲＰ）値；および少なくとも約１.５のＮａ＋（ＥＰＡメソッド６０１０によるｇ／Ｌで）対Ｃｌ−（ＥＰＡメソッド３００.０によるｇ／Ｌで）の比率。
【請求項４０】
前記混合酸化剤溶液が、以下のそれぞれの特性を含む、請求項３６に記載の方法：少なくとも約３０００ｐｐｍの総塩素値；６００ｍＶから８００ｍＶの範囲内の酸化還元電位（ＯＲＰ）値；および少なくとも約１.５のＮａ＋（ＥＰＡメソッド６０１０によるｇ／Ｌで）対Ｃｌ−（ＥＰＡメソッド３００.０によるｇ／Ｌで）の比率。
【請求項４１】
前記含水システムに有効量の一次消毒剤と混合酸化剤溶液を供給する工程が、前記一次消毒剤との混合酸化剤溶液を供給する工程の前に前記含水システム中に存在する水と比べて、１ｐｐｂから１００ｐｐｂだけ前記含水システム中の混合酸化剤の濃度を上昇させるのに十分である、請求項３６に記載の方法。
【請求項４２】
前記含水システムに有効量の一次消毒剤と混合酸化剤溶液を供給する工程が、前記一次消毒剤との混合酸化剤溶液を供給する工程の前に前記含水システム中に存在する水と比べて、０.２ｐｐｍから０.６ｐｐｍだけ前記含水システム中の混合酸化剤の濃度を上昇させるのに十分である、請求項３６に記載の方法。
【請求項４３】
前記一次消毒剤が、次亜塩素酸ナトリウムを含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４４】
前記一次消毒剤が、過酸化水素を含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４５】
前記含水システムが、水分配システムを含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４６】
前記含水システムが、飲料水分配システムを含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４７】
前記含水システムが、建物内の水ラインを含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４８】
前記含水システムが、水再循環システムを含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４９】
前記含水システムが、養殖システム、水耕食料生成システム、冷却水システム、排水システムのいずれかを含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項５０】
前記少なくとも１つの原料液が、塩ブラインを含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項５１】
前記少なくとも１つの原料液が、次亜塩素酸および次亜塩素酸ナトリウムの少なくとも１つを含む請求項３６に記載の方法。
【請求項５２】
前記混合酸化剤溶液のｐＨ値が、少なくとも約１０.５である、請求項３６に記載の方法。
【請求項５３】
前記混合酸化剤溶液のｐＨ値が、少なくとも約１２である、請求項３６に記載の方法。
【請求項５４】
前記供給工程が、（Ｉ）最初の処置期間中に、被処理水に対する複数の異なる酸化剤を含む混合酸化剤溶液の第１の比率で、前記含水システムに複数の異なる酸化剤を含む前記混合酸化剤溶液を供給する工程と、その後（ＩＩ）続く保守期間中に、被処理水に対する複数の異なる酸化剤を含む混合酸化剤溶液の第２の比率で、複数の酸化剤を含む混合酸化剤溶液を前記含水システムに供給する工程と、を含み、前記第２の比率が、前記第１の比率よりも実質的に低い、請求項３６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［関連出願に関する言及］
本願は、２０１３年１２月３０日に出願された米国特許出願第１４／１４３，３２７号、２０１３年７月２４日に出願された米国特許出願第１３／９５０，１４７号、および２０１３年６月２５日に出願された米国仮特許出願第６１／８３９，３２４の優先権を主張する。上記の出願の内容は、それぞれの全体が参照により本願に援用される。
［背景］
水は、一般的に、飲料水の分配管および分配機器の表面にスケールやフィルム（例えば、バイオフィルム）を堆積させる有機物、溶解固形物、およびミネラルを含んでいる。飲料水の品質および流れは、そのようなスケールやフィルムにより悪影響を受ける場合がある。様々な洗浄剤および消毒剤は、加えて、フィルムの残留物を残すことがある。本明細書に記載される方法および組成物の使用により、これらの堆積物の形成を有用に低減、除去、または防止することができる。
【０００２】
塩素と塩素系消毒剤（液体漂白剤としても知られる次亜塩素酸ナトリウムを含む）は、飲料水中の病原体を減少させるために世界中で使用されている。塩素および塩素系消毒剤は、水性病原体に対し"残留"レベルの保護を提供するために、すなわち、初期消毒後に水に残存する塩素レベルが低く、処理後に後続する微生物汚染の危険性を減少させるために、広く採用されている。初期注入時に、塩素は水中の任意の有機物質と反応する。そのような反応に使用される塩素の量は、水の「塩素要求量」として知られている。残りの塩素のいくらかは水中で窒素と反応してクロラミンを形成する（そのような反応によって消費される塩素は「結合塩素」として知られる）。クロラミンも意図的に水道システムに追加することができる。塩素要求量が満たされ結合塩素が形成された後に水中に残っている塩素は、「遊離塩素」と呼ばれ、消毒に利用できる塩素である（例えば、水性病原体を葬るあるいはその再生を無力化する）。残留塩素は、水分配システムにおける漏出または細菌の成長を示す場合のある、残留物が減少する点または消失する点を識別するために、通常、飲料水分配システム中の様々な時点で監視される。
【０００３】
有機および無機堆積物（バイオフィルム、スケール、または錆こぶ形成と様々に呼ばれる）の可変マトリクスは、あらゆる飲料水分配管システムの内部表面に蓄積する。このような堆積物の制御が、水質改善、保守コスト削減、および消毒剤の効率的な使用を含む利点を提供する。有機物を含んだ堆積物は、増加する塩素要求量の重要な供給源であり、トリハロメタンやハロ酢酸または他の消毒副生成物の前駆体を生成することができる。飲料水システムにおけるそのような有機物を含んだ堆積物は、病原性またはその他の厄介な細菌、ウイルス、藻類、藻類毒素、真菌、原生動物、および無脊椎動物をかくまい、保護することが示されている。多くの種類の微生物は、これらの有機物を含んだ堆積物中で増殖することができ、そのような微生物の毒性副産物が問題になることがある。残留消毒剤のレベルにかかわらず、有機物を含んだ堆積物にかくわまれた微生物は、定期的に脱落し、流水に再混入し、その結果、他のシステムを汚染し、影響を受けやすい水消費者を（例えば、そのような消費者によって占められた建物における）飲料水システムからの生物学的な危険にさらすことが実証されている。
【０００４】
多くの消費者は、硬水の沸騰後にティーポットに生じるような無機「スケール」に慣れ親しんでいる。おなじみの白い沈殿物は主に炭酸カルシウムであり、塩の溶解度は温度に逆相関する（温度が上昇するにつれ、塩が沈殿する）ため、ティーポットの接液面に堆積する。飲料水システムでは、しかしながら、スケール処理はより複雑であり、水は煮沸されない（沸騰水は水中の有機化合物に非常に破壊的な影響を与えることに留意されたい）。水中の有機物は表面に付着する傾向があるので、飲料水システム中の堆積物は、通常、単に炭酸カルシウムまたは他の無機物質に限定されない。吸着は熱力学的に好都合であるため、バルク飲料水からの天然の有機化合物は表面に蓄積する。したがって、飲料水分配システムにおける表面上の堆積物は、無機化合物と組み合わせされた有機化合物を含む。有機材料の存在は、無機スケール堆積物（例えば、ティーポットの接液面に観察されるようなもの）とは実質的に異なる特性を、飲料水システム中の表面堆積物に与える。
【０００５】
塩素ガスと液体漂白剤などの一次消毒剤が、飲料水システム中の有機および無機要素両方から成る堆積物を制御する能力は非常に限られている。反対に、水分配システム中の液体漂白剤を高濃度にすることは、通常、回避される。なぜなら、高濃度は、配管内のスケール形成の一因となることが認められているからである。
【０００６】
水分配システム中の表面上の堆積物の蓄積を低減するために、ＲＥ−Ｏｘ（登録商標）スケール制御用添加剤などの、混合酸化剤または補助的酸化剤を含む液体組成物（「活性化次亜塩素酸ナトリウム」とも呼ばれる）が開発されている。米国特許第８，３６６，９３９号（同一の出願人により本願と同一の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に組み込まれる）に開示されるように、補助的酸化剤を含む液体は、中心陽極、中心陽極を取り囲む膜、および膜の周囲の外側陰極を備えた少なくとも１つのフロー電極モジュールを通して、塩ブライン溶液を流すことによって生成することができる。その溶液の少なくとも一部が、膜と外側陰極の間に配置された外部通路を通り、その後中心陽極と膜との間に配置された内部通路を通って、連続的に流され、その間に、電力が陽極と陰極との間に印加されて溶液を電気分解し、望ましくは約５から約７.５の範囲のｐＨを有する液体を生成する（この特許には、「ｐＨが中性」の製品もまた記載されている）。得られた組成物は、低濃度（例えば、１〜１００ｐｐｂ）で水分配システムに供給されて、スケール制御を促進し、塩素要求量を低減し、消毒副生成物を低減することができる。
【０００７】
米国特許第８，３６６，９３９号は、活性化次亜塩素酸ナトリウムの供給における大きな懸念が貯蔵寿命であることを認識し、塩素ガスが抜けると劣化が生じ、その結果ｐＨが下がり、塩素含有量が低くなると指摘する。その結果、補助的酸化剤を含む液体組成物の一部の生産者は、貯蔵寿命がわずか２週間であると報告しているのに対し、米国特許第８，３６６，９３９号に記載された方法は、３ヶ月以上のやや長い効果的な貯蔵寿命を生み出すことができる。混合酸化物溶液の貯蔵寿命は比較的短いという認識の下で、特定のメーカーは、水と塩から生成されたブライン溶液の電気分解による混合酸化剤を現場生成するためのシステムを製造している。
【０００８】
拡張された効果的な貯蔵寿命と組み合わせて、（配送重量の縮小、貯蔵量の減少、およびポンプやバルブなどの注入装置の小型化や低コスト化などの利点を提供するように）強化された効果を有する水分配システムに適したスケール制御および水処理組成物が提供されることが望ましい。しかしながら、塩素種の濃度を高くすると、分解速度がより速くなる（とともに活性成分の濃度がより速く消失する）傾向があり、その結果、上記の基準を同時に満足させる能力が阻害されることが理解される。
【０００９】
本明細書に開示される種々の組成物および方法は、従来の組成物および方法に伴う制限に対処するものである。
［概要］
本明細書で開示される様々な態様は、従来の溶液と比較して強化された有効性と安定性を示す混合酸化物溶液の生成および使用に関連し、得られた混合酸化剤溶液は特に水処理（例えば、一次消毒または二次消毒）に有用であると共に、水分配または水再循環システム中の堆積物を削減する、あるいはそのいずれかを達成する。
【００１０】
一態様において、本開示は、塩ブライン、次亜塩素酸、および次亜塩素酸ナトリウムの少なくとも１つを含む原料液から異なる複数の酸化剤を含む混合酸化剤溶液を生成するための方法に関する。該方法は、イオン透過膜によって分離された第１の通路および第２の通路を含む少なくとも１つのフロースルー電気化学モジュールを通して、（ｉ）第１の通路と電気的に連絡している陽極と（ｉｉ）第２の通路と電気的に連絡している陰極、との間に電力を印加している間に、少なくとも１つの原料液を流す工程であって、少なくとも１つの原料液の第１の溶液または第１の部分が第１の通路を通って流されｐＨが酸性の陽極液を生成し、少なくとも１つの原料液の第２の溶液または第２の部分が、同時に第２の通路を通って流されｐＨが塩基性の陰極液を生成する工程と、少なくとも約９.０のｐＨ値（または、好ましくは少なくとも約１０.０、好ましくは少なくとも約１１.０、好ましくは少なくとも約１２.０、または好ましくは少なくとも約１３.０などの他の所望のｐＨ値）を達成して前記混合酸化剤溶液を得るために陽極液を水酸化物溶液と接触させる工程とを含む。いくつかの実施形態では、混合酸化剤溶液は、少なくとも１つの容器中にパッケージ化されてもよく、水分配システムまたは水再循環システムに関連付けられた処理施設に輸送されてもよい。
【００１１】
別の態様において、本開示は、上記の生成方法による工程を含む方法によって生成された混合酸化剤溶液に関する。
別の態様において、本開示は、含水システム中の堆積物の消毒および削減を促進するための方法に関し、該方法は、上記生成方法（または本明細書に開示された他の方法）の工程に従った方法によって生成された（複数の異なる酸化剤を含む）有効量の混合酸化剤溶液を含水システムに供給する工程を含む。いくつかの実施形態では、含水システムは、水分配または水再循環システムを含む。いくつかの実施形態では、混合酸化剤溶液を含水システムへ供給する工程は、混合酸化剤溶液を供給する工程の前に含水システム中に存在する水に比べ、０.２ｐｐｍから０.６ｐｐｍだけ含水中の酸化剤濃度を上昇させるのに十分である。いくつかの実施形態では、混合酸化剤溶液を含水システムへ供給する工程は、混合酸化剤溶液を供給する工程の前に含水システムに存在する水に比べ、１ｐｐｂから１００ｐｐｂだけ含水システム中の酸化剤濃度を上昇させるのに十分である。
【００１２】
別の態様において、本開示は、（ａ）一次消毒剤と（ｂ）複数の異なる酸化剤を含む混合酸化剤溶液とを利用して含水システム中の堆積物の消毒および削減を促進するための方法に関する。混合酸化剤溶液は、イオン透過膜によって分離された第１の通路および第２の通路を含む少なくとも１つのフロースルー電気化学モジュールを通して、（ｉ）第１の通路と電気的に連絡している陽極と（ｉｉ）第２の通路と電気的に連絡している陰極、との間に電力を印加している間に、塩ブライン、次亜塩素酸、および次亜塩素酸ナトリウムの少なくとも１つを含む少なくとも１つの原料液を流す工程であって、少なくとも１つの原料液の第１の溶液または第１の部分は、第１の通路を通って流され、ｐＨが酸性の陽極液を生成し、少なくとも１つの原料液の第２の溶液または第２の部分は、同時に第２の通路を通って流され、ｐＨが塩基性の陰極液を生成する工程と、少なくとも９.０のｐＨ値を達成して前記混合酸化剤溶液を生成するために陽極液を水酸化物溶液に接触させる工程とにより生成される。該方法は、以下の工程（Ａ）または（Ｂ）のいずれかを含む：（Ａ）一次消毒剤および混合酸化剤溶液を混合し、有効量の一次消毒剤および混合酸化剤溶液を含水システムに供給する工程、または（Ｂ）一次消毒剤および混合酸化剤溶液を同時に注入し、有効量の一次消毒剤および混合酸化剤溶液を含水システムに供給する工程。
【００１３】
別の態様において、前述の態様のいずれも、また本明細書に記載の種々の別個の態様および特徴も、付加的な利点のために組み合わせることができる。本明細書にそれに反する記載が示されない限り、本明細書に開示されるような様々な特徴および要素のいずれも、１つ以上の他の開示された特徴および要素と組み合わせることができる。
【００１４】
本発明の他の態様、特徴および実施形態は、以下の開示および添付の特許請求の範囲からより完全に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による混合酸化剤溶液の生成および使用あるいはそのいずれかに関係する様々な段階を示すフローチャートである。
【図２】イオン透過性膜によって分離され、塩ブライン溶液の電気分解により別個の陽極液および陰極液ストリームを生成するように配置されたフロー室を含むフロースルー電気化学モジュールの概略断面図を簡略化したものである。
【図３】フロースルー電気化学モジュールおよび関連する構成要素を含む混合酸化剤溶液生成システムの構成を示す模式図である。
【図４】例示的なフロースルー電気化学モジュールの断面図である。
【図５】図３の混合酸化剤溶液生成システムから出力ストリームを受け取る出力サブシステムの構成要素を示す模式図である。
【図６】本発明による混合酸化剤溶液を受け取るように配置された第１の水分配システムの構成要素を示す模式図である。
【図７】本発明による混合酸化剤溶液を受け取るように配置された第２の水分配システムの構成要素を示す模式図である。
【図８】本発明による混合酸化剤溶液を受け取るように配置された水の再循環システムの構成要素を示す模式図である。
【図９】図３のシステムを用いて生成された混合酸化物溶液の総塩素量（ｐｐｍ）対時間（日）を示す折れ線グラフである。
【図１０】以下の５つの製品の総塩素、ｐＨ、酸化還元電位、導電率、ナトリウムイオン濃度、塩化物イオン濃度、およびナトリウム／塩化物イオン比、を含む特徴をまとめた表である：（１）１２.５％の次亜塩素酸漂白剤、（２）６％の次亜塩素酸塩漂白剤、（３）Ｃｌｅａｒｉｔａｓ（登録商標）混合酸化剤溶液、（４）ＭＩＯＸ（登録商標）混合酸化剤溶液、および（５）本発明による（新）安定化混合酸化剤溶液。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［詳細な説明］
本明細書に記載されているのは、従来の溶液と比較して有効性および安定性が強化された新規の混合酸化剤溶液の生成および使用方法である。新規の混合酸化物溶液は、水処理に特に有用であり、水分配システムや水再循環システム中の堆積物を低減する。フロースルー陽極室内での陰極溶液の電気分解に続く、フロースルー陰極室内でのブライン溶液の電気分解により生じる従来の溶液（例えば、米国特許第８，３６６，９３９号に記載のＲＥ−Ｏｘ（登録商標）化学溶液、および米国ネバダ州ラスベガスのＢｌｕｅ  Ｅａｒｔｈ  Ｌａｂｓ，ＬＬＣが商品化したＣｌｅａｒｉｔａｓ（登録商標）混合酸化剤溶液）とは対照的に、本明細書中に記載の様々な新規の混合酸化剤溶液は、陰極室を通る前後輸送なしで、少なくとも１つの原料液を陽極室を通して流すことによって生成される陽極液（すなわち、塩ブライン、次亜塩素酸、および次亜塩素酸ナトリウムを含む）を有利に含む。得られた陽極液は、ｐＨが塩基性の混合酸化剤溶液を得るために直ちに水酸化物溶液で処理され、当該混合酸化剤溶液を得る。好ましいｐＨ値は、少なくとも約９.０、少なくとも約９.５、少なくとも約１０.０、少なくとも約１０.５、少なくとも約１１.０、少なくとも約１１.５、少なくとも約１２.０、少なくとも約１２.５、または少なくとも約１３.０である。得られた混合酸化剤溶液の高いｐＨにより、高濃度の混合酸化剤の存在下においても、有意に溶液の有効貯蔵寿命が延びることがわかっている。安定化混合酸化剤溶液は、溶液を使用場所で生成する必要なく、集中生成され、パッケージ化され、顧客に納入される。
【００１７】
いくつかの実施形態は、塩ブライン、次亜塩素酸、および次亜塩素酸ナトリウムの少なくとも１つを含む原料液から複数の異なる酸化剤を含む混合酸化剤溶液を生成するための方法に関し、該方法は、イオン透過膜によって分離された第１の通路および第２通路を含む少なくとも１つのフロースルー電気化学モジュールを通して、（ｉ）第１の通路と電気的に連絡している陽極と（ｉｉ）第２の通路と電気的に連絡している陰極との間に電力を印加している間に、少なくとも１つの原料液を流す工程であって、少なくとも１つの原料液の第１の溶液または第１の部分は前記第１の通路を通って流されｐＨが酸性の陽極液を生成し、少なくとも１つの原料液の第２の溶液または第２の部分は、同時に第２の通路を通って流されｐＨが塩基性の陰極液を生成する工程と、少なくとも約９.０のｐＨ値（または、好ましくは少なくとも約１０.０、好ましくは少なくとも約１１.０、好ましくは少なくとも約１２.０、または好ましくは少なくとも約１３.０などの他の所望のｐＨ値）を達成して前記混合酸化剤溶液を生成するために陽極液を水酸化物溶液と接触させる工程とを含む。
【００１８】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの原料液は、塩ブラインを含む。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの原料液は、次亜塩素酸および次亜塩素酸ナトリウムの少なくとも１つを含む。
【００１９】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのフロースルー電気化学モジュールによって生成される陰極液は、陰極液を酸と接触させることによる部分的または完全な中和の後、廃棄されるのが好ましい。
【００２０】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのフロースルー電気化学モジュールは、中央に配置された陽極、陽極を取り囲む膜、膜を取り囲む陰極、陽極と膜との間に配置された内部通路を含む第１の通路、および膜と陰極との間に配置された外部通路を含む第２の通路を備える。異なる形状および配座を有する電気化学モジュールを用いてもよい。
【００２１】
いくつかの実施形態では、混合酸化剤溶液を、少なくとも１つの容器にパッケージ化することができ、その容器を、前記水分配または水再循環システムに関連付けられた処理施設に輸送することができる。
【００２２】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの原料液の特性、少なくとも１つの原料液の流速、少なくとも１つのフロースルー電気化学モジュールの構成材料、少なくとも１つのフロースルー電気化学モジュールの寸法、少なくとも１つのフロースルー電気化学モジュールの数、少なくとも１つのフロースルー電気化学モジュールの配座、および投入電力の電界密度が、所望の特性を有する混合酸化剤溶液を得るように選択される。このような特性は、以下の１つ以上を含んでいてもよい：５００ｍＶから９００ｍＶの範囲内（または６００ｍＶから９００ｍＶの範囲内、または６００ｍＶから８００８００の範囲内）の酸化還元電位（ＯＲＰ）値；少なくとも約１.５のＮａ＋（ＥＰＡメソッド６０１０によるｇ／Ｌで）対Ｃｌ−（ＥＰＡメソッド３００.０によるｇ／Ｌで）の比率; 少なくとも約１０００ｐｐｍ、少なくとも約３０００ｐｐｍ、少なくとも約５０００ｐｐｍ、約１,０００ｐｐｍから約３,５００ｐｐｍの範囲内、または約１,０００ｐｐｍから約６,０００ｐｐｍの範囲内の総塩素値。いくつかの実施形態では、ＯＲＰ、Ｎａ＋：Ｃｌ−、および総Ｃｌ用の上記の範囲の中の複数の値（例えば、ＯＲＰ用に１つの値、Ｎａ＋：Ｃｌ−用に別の値、あるいは総Ｃｌ用に別の値）が、同じ混合酸化剤溶液中に存在することができる。
【００２３】
いくつかの実施形態では、水分配または水再循環システム中の堆積物の消毒および削減を促進するための方法は、有効量の安定化混合酸化剤溶液（すなわち、本明細書に開示される方法に従って生成されたもの）を水分配または水再循環システムに供給する工程を含む。
【００２４】
いくつかの実施形態では、安定化混合酸化剤溶液は、十分な量で提供されて一次消毒およびスケール制御ユーティリティを提供してもよい。いくつかの実施形態では、混合酸化剤溶液を水分配または再循環システムへ供給する工程は、混合酸化剤溶液を供給する工程の前に水分配または水再循環システムに存在する水に対し、０.２ｐｐｍから０.６ｐｐｍだけ水分配や水再循環システム中の酸化剤の濃度（すなわち、総塩素を測定することによって近似することができる総酸化剤濃度）を上昇させるのに十分である。このような酸化剤の濃度値は、他の一次消毒剤の存在を必要とせず、一次消毒ユーティリティを提供するのに十分であるため、水分配や水再循環システム中に存在する水は、混合酸化剤溶液を供給する工程の前の一次消毒を欠くことができる。
【００２５】
他の実施形態では、安定化混合酸化剤溶液は、十分な量で提供されてスケール制御ユーティリティおよび二次消毒ユーティリティを提供してもよい。いくつかの実施形態では、混合酸化剤溶液を水分配または再循環システムへ供給する工程は、混合酸化剤溶液を供給する工程の前に水分配または水再循環システム中に存在する水に比べ、１ｐｐｂから１００ｐｐｂだけ（または１ｐｐｂから５０ｐｐｂだけ）水分配や水再循環システム中の酸化剤の濃度を上昇させるのに十分である。このような酸化剤の濃度値は、スケール制御ユーティリティおよび二次消毒ユーティリティを提供するのに十分であるが、このようなシステムに存在する水は、必要に応じて混合酸化剤溶液を供給する工程の前に、一次消毒を含んでもよい。安定化混合酸化剤溶液が水分配や水処理システムに提供され１から１００ｐｐｂ（または１から５０ｐｐｂ）の濃度の混合酸化剤を得る場合、得られた混合酸化剤の濃度は非常に低い（顕著な抗菌効果を示す濃度より低い）が、それでも、塩素要求量の減少、副産物消毒（例えば、ＴＨＭｓやＨＡＡ５ｓ）の低減、堆積物の制御に有効であり得る。億範囲あたりの部分でのこのようなレベルでは、安定化混合酸化剤の溶液中に存在する酸化剤は、堆積物の特定の成分（例えば、有機および無機化合物）を酸化し、その除去を促進するのに有効である。
【００２６】
上記の利点に加えて、本明細書に開示される安定化混合酸化物溶液は、水軟化ユーティリティを提供するのに有用であり得、いくつかの例ではイオン交換水軟化の必要性を排除するのに十分である。
【００２７】
本明細書に開示される安定化混合酸化物溶液は、水分配、水循環や水処理システムなど（を含むがこれらに限定されない）の様々な含水システムに添加することができる。いくつかの実施形態では、水分配または水再循環システムが建物（病院などの医療施設、食品または飲料加工工場、または産業施設を含むがこれらに限定されない）内の水ラインを含むことができる。いくつかの実施形態において、水分配システムは、複数の異なる顧客の水利用設備に飲料水を供給するように配置された自治体や地域の飲料水分配システムを含むことができる。いくつかの実施形態では、水分配システムは、ヒトまたは動物用飲料水分配システムを含むことができる。いくつかの実施形態では、水分配システムは、農業用水分配システムを含むことができる。いくつかの実施形態では、水分配または水再循環システムは、養殖システムまたは水耕食糧生成システムを含むことができる。いくつかの実施形態では、水分配または水再循環システムは、冷却水システムを含むことができ、１つ以上の冷却塔または他の熱交換装置を含むことができる。いくつかの実施形態では、水処理または水再循環システムは、排水システムを含むことができる。
【００２８】
本明細書に記載の新規の混合酸化剤溶液は、有利に水の品質を維持しながら、通常の動作中に、流体導管（例えば、管類）および他の接液面からスケールおよびバイオフィルム堆積物の形成を削減および除去、あるいはそのいずれかを行うことができる。このような混合酸化物溶液は、容易に無機堆積物並びに有機堆積物／バイオフィルムに浸透し、そのような堆積物およびフィルムをまとめて保持する有機「糊」を分解し除去する。本明細書に記載の混合酸化物溶液は、ヒト飲料水、動物飲料水、食品加工、農業（水耕食糧生成を含む）、水産養殖（魚貝類の収穫を含む）、工業用水（冷却塔を含む）、およびヘルスケア（例えば、病院と同様の施設）など（これらに限定されない）の多数の水分配および水循環の場面において有利に使用されることができる。本明細書に記載の安定化混合酸化物溶液の１つの注目すべき利点は、水分配システムからのレジオネラ菌などの永続的な病原体を排除する能力である。
【００２９】
図１に示すように、安定化混合酸化剤溶液の生成、輸送、使用のいずれかまたは全てを行うシステム１００は、原料液の生成１０２、原料液の供給１０４、電気化学的処理１０６、廃棄物処理１０８（例えば、陰極液ストリームに適用される）、安定化１１０（例えば、陽極液ストリームに適用される）、出力／貯蔵１１２、輸送１１４、および使用１１６などの、複数の段階に関与し得る。いくつかの実施形態では、１つ以上の前述の段階を排除することができる。２つ以上の段階を統合してもよい。また１つ以上の追加の段階を加えてもよい。
【００３０】
原料液の生成段階１０２では、１つ以上の原料液またはその前駆体を生成することができる。原料液の供給段階１０４では、原料液の前駆体の混合や希釈および得られた１つ以上の原料液の電気化学的処理段階１０６への供給を行うことができる。廃棄物処理段階１０８では、電気化学的処理段階１０６によって生成された塩基性陰極液ストリームを中和することができる。安定化段階１１０では、電気化学的処理段階１０６によって生成された酸性陽極液ストリームのｐＨを上昇させることができる。出力／貯蔵段階１１２では、安定化混合酸化剤溶液のガス抜き、貯蔵、パッケージ化を行うことができる。輸送段階１１４では、安定化混合酸化剤溶液を使用場所へ輸送することができる。使用段階１１６では、流体システム（例えば、使用場所での水分配システムおよび再循環システム、あるいはそのいずれか）に安定化混合酸化剤溶液を適用することができる。
【００３１】
いくつかの実施形態では、安定化混合酸化剤溶液の生成を、最小限に調整済みの、または未調整の環境温度（約７５°Ｆ、＋／−２５°Ｆ）で実施することができる。他の実施形態では、１つ以上の段階（例えば、電気化学処理１０６、安定化１１０、出力／貯蔵１１２、輸送１１４、使用）をエアコンまたは他の方法で冷却された環境で実施することができる。
【００３２】
フロースルー電気化学モジュール内では、二段階の酸化処理が実行されると考えられている。例えば、ＮａＣｌ（塩ブライン）溶液が、フロースルー電気化学モジュールに注入される場合、塩化物イオンが最初の酸化工程を経る（例えば、次亜塩素酸および次亜塩素酸ナトリウム、あるいはそのいずれかを形成する）と考えられ、最初の酸化工程から生じる分子は、さらに酸化されて、最終的な目的の分子を生成すると考えられている。したがって、原料液が、塩ブラインに加えて、または塩ブラインの代わりに、次亜塩素酸および次亜塩素酸ナトリウム、あるいはそのいずれかを含む場合、最終的な目的の分子の濃度を高めることができる。
【００３３】
本明細書に開示される方法に従って生成された安定化混合酸化剤溶液に含まれる特定の酸化剤を同定および定量化、あるいはそのいずれかを行う従来の方法は、少なくとも部分的には、塩素が強力な酸化剤であり測定を妨害するという事実により成功していない。本明細書中に開示されるフロースルー電気化学モジュールによって生成された２つのストリームに関し、陽極液ストリームは、以下の２つ以上を含むと考えられており：ＨＯＣｌ、ＣｌＯ2、Ｏ3、Ｃｌ2、Ｏ2、ＯＨ0、およびＯＨ*またはそのいずれか（安定化工程の実行時に水酸化物（例えば、ＮａＯＨ）で補充することができるように）、陰極液ストリームは、以下の２つ以上を含むと考えられている：ＮａＯＣｌ、ＮａＯＨ、Ｈ2、およびＨ2Ｏ2。
【００３４】
原料液の生成段階１０２は、塩ブライン、次亜塩素酸、および次亜塩素酸ナトリウムの少なくとも１つを含む溶液の生成を含む。原料液が塩ブラインを含む場合、そのようなブラインは、水と任意の適切な１種類以上の塩を混合し、塩が水中で溶解することによって生成されることができる。一実施形態では、このような塩は、９９.９％純食品高級Ｍｏｒｔｏｎ（登録商標）ブランドの塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）から成る、またはそれを含むことができる。他の実施形態では、様々な他の種類、ブランド、およびグレードの塩で代替してもよい。いくつかの実施形態において、塩化ナトリウムは、臭化ナトリウム、塩化カリウム、ヨウ化カリウム、および塩化カルシウムの１つ以上と交換または１つ以上が補充され得る。塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）を一部のまたは全ての塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）の代わりに使用する場合、可溶化カルシウムイオンが、単一荷電ナトリウムイオンと比較して２倍に荷電されているために、いくつかの実施形態では有益である場合もある。
【００３５】
いくつかの実施形態では、塩ブラインを生成するために使用される水は、地方自治体の水道水を含むことができる。他の実施形態では、高石灰化、低石灰化、塩素化、およびクロラミン化またはそのいずれかが行われた水を使用することができる。いくつかの実施形態において、塩ブライン溶液の導電率は、導電率計で測定した５〜５０のミリシーメンスの範囲であってもよい。いくつかの実施形態では、塩ブライン溶液は、（例えば、スクリーン、砂床、拡散床、および他の濾過媒体またはそのいずれかを介してブラインを流すことによって）生成後に１つ以上のフィルタリング工程の対象となるとができる。塩ブライン溶液の生成に関する更なる詳細は、米国特許第８，３６６，９３９号で提供されている。
【００３６】
いくつかの実施形態では、原料液は、水および塩ブラインまたはそのいずれかとの組み合わせで、次亜塩素酸および次亜塩素酸ナトリウムうちの少なくとも１つを含むことができる。次亜塩素酸および次亜塩素酸ナトリウムを生成するための様々な方法が当業者に知られている。いくつかの実施形態では、次亜塩素酸や次亜塩素酸ナトリウムは、同じ施設で、および電気化学的処理段階１０６にそのような組成物を供給するための（すなわち、介在する貯蔵や輸送を必要とすることなく）実質的に連続的な処理で、あるいはそのいずれかで生成されることができる。他の実施形態では、亜塩素酸や次亜塩素酸ナトリウムは、別の施設で、および電気化学的処理段階１０６に関し実質的に不連続の処理で、あるいはそのいずれかで生成することができ、それにより、塩素酸や次亜塩素酸ナトリウムを、電気化学的処理段階１０６にこのような組成物を供給する前に、施設に出荷および貯蔵、あるいはそのいずれかを行うことができる。
【００３７】
原料液供給段階１０４は、原料液成分の混合および希釈あるいはそのいずれかを含んでもよい。いくつかの実施形態では、原料液の生成段階１０２では、水および塩ブラインまたはそのいずれかで希釈される濃縮前駆体溶液を生成することができる。いくつかの実施形態では、次亜塩素酸および次亜塩素酸ナトリウムあるいはそのいずれかが、原料液を生成するために、水および塩ブラインあるいはそのいずれかと混合することができる。いくつかの実施形態では、原料液のｐＨを、少なくとも１つの酸または塩基を添加することによって調整する（例えば、上昇または低下させる）ことができる。原料液に添加するのに適した酸は、ＨＣｌを含み、原料液に添加するのに適した塩基は、ＮａＯＨを含むことができる。原料液の成分の混合や希釈は、ｐＨセンサ、伝導率センサや塩素含有量を感知するように配置された１つ以上のセンサなどの１つ以上のセンサに応じて制御することができる。
【００３８】
いくつかの実施形態では、原料液を生成し、実質的に連続的な処理（例えば、最低限の介在する貯蔵付きまたは全く介在する貯蔵なし）でフロースルー電気化学的処理段階１０６に供給することができる。他の実施形態では、１つ以上の貯蔵タンクは、原料液を貯蔵するために、電気化学的処理段階１０６の上流に配置されてもよい。
【００３９】
原料液供給段階１０４では、少なくとも１つのポンプまたは他の適切な装置などで、原料液を加圧するのが好ましい。電気化学的処理段階１０６では、酸化や還元反応は気体の副生成物（例えば、水素ガス、酸素ガス、塩素ガス、および他の酸化種の副生成物あるいはそのいずれか）を生成することができる。低圧条件下では、これらの気体分子が、ガス流路を通る流体の流れを妨害するか、及び／又は、フロースルー電気化学的処理装置内の１つ以上の電極に接触して、電子の流れと酸化還元反応を妨害する可能性がある気泡として現れることがある。いくつかの実施形態では、原料液は、フロースルー電気化学的処理装置および関連する下流の構成要素で生成される対象となる少なくとも１つのガスの分圧を超えるレベルまで加圧され（すべてのガスの分圧を超えるのがより好ましい）、これにより、気泡の形成を阻害する。分圧は、本明細書に記載のフロースルー電気化学処理装置内の水素ガス、酸素ガス、塩素ガスの少なくとも１つを超えるのが好ましい。フロースルー電気化学的処理装置内の圧力はまた、装置内反応速度を調整するために適切なレベルに（例えば、圧力調整器または他の圧力調整素子を使用して）調整することができる。バイパスラインは、原料液が圧力調整器に到達する前に圧力を調整するのを助けるために必要に応じて使用することができる。
【００４０】
いくつかの実施形態では、原料液の温度は、反応速度を高めるために、原料液の供給段階１０４および電気化学的処理段階１０６またはそのいずれかで調整されてもよい。例えば、原料液の温度およびフロースルー電気化学処理装置内の温度またはそのいずれかを、特定の酸化反応の可能性を高め、１つ以上の所望の関心のある分子の濃度を増加させるために調整する（例えば、増加させる）ことができる。
【００４１】
電気化学的処理段階１０６では、少なくとも１つの原料液が、第１の通路およびイオン透過性膜によって分離された第２の通路を備えた電気化学モジュールを通して流され、その間、電力が（ｉ）第１の通路と電気的に連通する陽極と（ｉｉ）第２の通路と電気的に連通している陰極との間に印加される。いくつかの実施形態では、第１の通路および第２通路を流れる原料液の組成および濃度は、実質的に同じであってもよい（例えば、第１の通路を通過する原料液の第１の部分、および第１の通路を通過する原料液の第２の部分と（第１の通路と第２通路との間で流量が実質的に同じであってもよいし、実質的に異なっていてもよい））。他の実施形態では、原料液の組成および濃度の少なくとも１つのパラメータは、第１の通路と第２通路との間で異なっていてもよく（例えば、第１の通路を通過する第１原料液、および第２の通路を通過する第２の原料液と）、第１の通路と第２通路との間で、流量が実質的に同じであってもよいし、実質的に異なっていてもよい。いくつかの実施形態において、陽極室を通る原料液の流れは、陽極室での原料液（電解質）の滞留時間をより長くし、酸化反応の数の増加させるために、陰極室を通る流速よりも遅い。
【００４２】
いくつかの実施形態では、本明細書に記載される複数のフロースルー電気化学モジュールは並列に流体操作されてもよい。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載される複数のフロースルー電気化学モジュールは、直列に流体操作され、第１のモジュールによって生成された陽極液が、酸化反応の数を増加させるために、少なくとも１つの下流モジュールの少なくとも陽極室の原料液として使用されてもよい。
【００４３】
さらなる実施形態において、本明細書に記載の複数のフロースルー電気化学モジュールは、直並列に流体操作されることができる。例えば、２つ以上のモジュールのうちの１つのグループは、直列に流体的に配置されてもよいし、複数の直列グループがさらに並列に流体的に配置されてもよい。
【００４４】
フロースルー電気化学モジュール２２５の簡略化した模式的な断面図を図２に示す。モジュールは、陽極２３０を含む第１のフロースルー室２３６、陰極２３４を含む第２のフロースルー室２３８、および第１室２３６と第２室２３８との間に配置された膜（例えば、イオン透過膜）２３２を含んでいる。陽極２３０および陰極２３４は、それぞれ端子２１５Ａ、２１５Ｂと電気的に連絡している。動作時には、第１原料液または第１原料液部分は、第１室入口ポート２２１Ａを介して第１室２３６に供給され、第２原料液または第２原料液部分は、第２室入口ポート２２３Ａを介して第２室２３４に供給される。電力は、陽極２３０および陰極２３４を横切って供給されて第１室２３６および第２室２３８の内容物を電気分解し、第１室出口ポート２２１Ｂを介して第１室２３６を出る陽極液を生成するとともに、第２室出口ポート２２３Ｂを介して第２室２３８を出る陰極液を生成する。
【００４５】
いくつかの実施形態では、陽極２３０は、イリジウム、ルビジウム、ルテニウム、スズを含む材料でコーティングされたチタンで形成することができる。一実施形態では、コーティング材料のイリジウム含有量は４８％〜２４％、スズ含有量は４０％〜５４％、ルテニウム含有量は８％〜１５％、およびルビジウム含有量は４％〜７％である。他の実施形態では、陽極は、白金とイリジウムのコーティングを含む。陽極の組成は、導電性、耐久性、およびコスト条件に基づいて変更可能である。いくつかの実施形態では、シーメンス社によって提供されるコーティング材料を使用することができる。
【００４６】
いくつかの実施形態では、膜２３２は、セラミック材料（例えば、ガラスが結合したセラミック材料を含むがこれに限定されない）を含むことができる。いくつかの実施形態において、膜２３２は、アルミナを含むことができる。他の実施形態では、膜は、アルミナおよびジルコニア材料の混合を含んでもよい。多孔性、絶縁性、耐久性、コストなどの条件に応じて、種々の材料を膜２３２にも使用することができる。
【００４７】
いくつかの実施形態において、陰極２３４は、チタンを含むことができる。他の実施形態において、陰極２３４は、異なる材料を含むことができる。陰極の組成は、導電性、耐久性、およびコスト条件に基づいて変更可能である。
【００４８】
陽極２３０、陰極２３４、膜２３２、および室２３６、２３８の形状と寸法は、所望の性能特性を提供するように変更可能である。いくつかの実施形態では、陽極、膜、および陰極素子は、ほぼ平坦なプレートとして構成されてもよい。他の実施形態では、陽極、膜、陰極素子は、ほぼ円筒形の装置（例えば、ロシア、モスクワのＶＩＩＩＭＴ研究所によって入手可能な反応器セルなど）に同心円状に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、各フロースルー室の長さを調整（例えば、長く）したり、流体の流量を調整して（例えば、減少させ）、各室での原料液の滞留時間を増加させ、溶液中のイオンと酸化のための電極（陽極または陰極）表面との接触の可能性を１回、２回、または３回以上に増加させることができる。陽極と陰極の表面積もまた、形状、サイズ、表面特性（例えば、テクスチャ）を変更することにより調整して、イオンの酸化の可能性を１回、２回、または３回以上に高めることができる。
【００４９】
いくつかの実施形態では、電源構成要素や電極材料を調整することで、フロースルー電気化学モジュールに供給する電力を増加することができる。電気化学セルにおいては、酸化イベントの数は、（所定の分子または原子の電気化学ポテンシャルを克服するために）印加される電圧およびセルを介したアンペア数（より多くの電子がセルを通って流れ、酸化還元反応を行うことが可能である）に関連する。所定の酸化／還元反応は、所定の電極表面を備えた可溶化分子／原子間の相互作用の数および電源（アンペア）からの電子の可用性の両方に基づいて行われる。
【００５０】
例示的なフロースルー電気化学モジュール３２５を図４に示す。モジュール３２５は、中心陽極３３０を含む。環状の形状を有する膜３３２（例えば、セラミック膜）は陽極３３０を囲んでいる。膜３３２の上には、電気化学モジュール３２５の外側部分を形成している外部陰極３３４がある。中心陽極３３０の長さは外部陰極３３４よりも長くすることができ、膜３３２もまた、外部陰極３３４より長くすることができる。第１の（内側の）通路３３６は、中心陽極３３０と膜３３２との間に配置される。第２（外側の）外側通路３３８は、膜３３２と外部陰極３３４との間に配置される。
【００５１】
モジュール３２５の端部には、内側コレクタ３２２Ａ、３２２Ｂ、および外部コレクタ３２４Ａ、３２４Ｂがあり、ポリテトラフルオロエチレン材料または他のフッ素ポリマー材料で形成されてもよいし、酸化防止剤材料を添加したポリエチレンで形成されてもよい。上流内側コレクタ３２２Ａは、入口ポート３２１Ａから原料液を受け取り、下流内側コレクタ３２２Ｂおよび出口ポート３２１Ｂへ陽極液を供給する第１（内側）通路３３６につながっている。対応するように、上流外側コレクタ３２４Ａは、入口ポート３２３Ａから原料液を受け取り、下流外側コレクタ３２４Ｂおよび出口ポート３２３Ｂに陰極液を供給する第２（外側）通路３３８につながっている。一実施形態では、各ポート３２１Ａ、３２１Ｂ、３２３Ａ、３２３Ｂは、雌型の１／８インチナショナル管用ねじ継手を有していてもよい。他の実施形態では、ホースバーブ継手を含むがこれらに限定されない他のサイズや種類の継手を使用することができる。
【００５２】
図３は、複数のフロースルー電気化学モジュール３２５Ａ〜３２５Ｂ（それぞれ図４に示すモジュール３２５による）および関連する構成要素を含む混合酸化剤溶液生成システム３００の構成を示す概略図である。（図１に示すように、システム３００は、電気化学的処理１０６、廃棄物処理１０８、および安定化１１０の段階を実行するように動作させることができる）。少なくとも１つの原料液供給源３０１（圧力調整器（図示せず）を含むことができる）は、原料液供給ヘッダ３０７、３０９および入口管３１１、３１３Ａに１つ以上の原料液を供給するように配置された少なくとも１つのフィードバルブ３０２を介して原料液を供給する。第１の入口管３１１は、フロースルー陽極室３３６に原料液を供給するように配置され、第２の入口管は、フロースルー陰極室３３８に原料液を供給するように配置されている。陽極室と陰極室とは膜３３２によって分離されている。電源３０８は、陽極室３３６と電気的に連通している陽極と陰極室３３８と電気的に連通している陰極との間に電圧を印加するように配置された端子３１５、３１６を介して電気直流（ＤＣ）を供給し、フロースルー電気化学モジュール３２５に存在する原料液を電気分解するように配置されている。陰極室３３８で生成された陰極液は、その後の中和（すなわち、ｐＨを減少させることによる）のために、出口管３１３Ｂ、陰極液ヘッダ３１９、およびニードルバルブ３６０へ流れる。陽極室３３６で生成された陽極液は、その後の安定化（すなわち、ｐＨを増加させることによる）のために、出口管３１１Ｂ、陽極液ヘッダ３１７、および三方弁３４０に流れる。各モジュール３２５によって生成された陰極液のｐＨは、塩基性であり（例えば、通常は９〜１２の範囲のｐＨ値）、各モジュールによって生成された陽極液ｐＨは、酸性である（例えば、通常は１〜４の範囲のｐＨ値）。
【００５３】
一実施形態では、４つのフロースルー電気化学モジュール３２５の１０グループ（例えば、図４に示すように）を合計４０のフロースルー電気化学モジュールのために使用することができる。各反応器セル３２５は、１２ボルトと１０アンペアを受け取ることができる。各グループ内では、４つのモジュール３２５の２つのモジュールが並列に配線されており、各グループの２つのモジュールを４つのグループ内の別の２つのモジュールと、電気的に直列に配線することができる。図３は、２つのモジュール３２５Ａ〜３２５Ｂのみを示している。他の実施形態では、異なる配線構成が使用されており、全ての反応器モジュール３２５が直列または並列に電気的操作されるものもある。
【００５４】
多数のモジュール３２５は、混合酸化剤溶液の大量生成を可能にするモジュールバンクを形成する。この数のモジュール３２５で、一実施形態では、モジュールに入る原料液の圧力および総流量を、５〜１０ｐｓｉおよび１〜２ｇａｌ／分に調節することができる。使用されるモジュールの数は生成ニーズを満たすために増減することができ、モジュールのバンクに供給される原料液の圧力または流量は、モジュール３２５の数、サイズ、および構成、少なくとも１つの原料液の特性、そして得られた陽極液の所望の特性を含む要因によって変化させることができる。
【００５５】
電源３０８は、リニア無調整ユニット（例えば、Ａｌｌｅｎ−Ｂｒａｄｌｅｙ製）、リニア安定化電源、またはＡＣ／ＤＣ／ＡＣ／ＤＣスイッチング電源を備えることができる。複数の電源装置３０８を使用することもできる。電源３０８からのそれぞれのモジュール３２５への電力も、必要に応じて、変化させることができる。
【００５６】
引き続き図３に示すように、出口管３１３Ｂ、陰極液ヘッダ３１９、およびニードル弁３６０から受け取られた陰極液の流れは、ｐＨメータ３６１、三方弁３６２、および流量センサ３６４を通り過ぎて、酸供給源３６６および酸流量制御弁３６８からの酸の流れを受け取るように配置された廃棄物中和要素３６５に到達する。塩酸を含むがこれに限定されない様々なタイプの酸を使用することができる。酸は、ｐＨメータ３６１と流量センサ３６４からの信号に応答して中和要素３６５（例えば、フロースルーミキサーなどのミキサーを含んでもよい）に供給され、陰極液を中和するか、または少なくとも部分的に中和して（例えば、好ましくは７〜９の範囲、より好ましくは７〜８の範囲のｐＨ値に）中和された陰極液生成物の廃棄を（例えば、下水道へのそのような製品を導くことによって）可能にする。
【００５７】
出口管３１１Ｂ、陽極液ヘッダ３１７、および三方弁３４０から受け取られた陽極液の流れは、ｐＨメータ３４１を通り過ぎ、その後、出力段階５００に流入する前に、ニードルバルブ３４２、安定化（例えば、塩基の添加）要素３４４、ミキサー３４９、別のｐＨメータ３５１、および流量計３５４を通して流れる。安定化要素３４４は、塩基（例えば、水酸化物）供給源３４６と塩基流量制御弁３４８から塩基の流れ（水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等に限定されない、１つ以上の水酸化物が好ましい）を受け取るように配置される。塩基（例えば、水酸化物）は、ｐＨメータ３４１、３５１の一方または両方および流量センサ（図示せず）からの信号に応答して安定化要素３４４に供給されて、陽極液のｐＨを開始の酸性値（例えば、２〜約４のｐＨ範囲内）から基本範囲の高ｐＨ値（好ましくは、少なくとも約９.０、少なくとも約９.５、少なくとも約１０.０、少なくとも約１０.５、少なくとも約１１.０、少なくとも約１１.５、少なくとも約１２.０、少なくとも約１２.５、もしくは少なくとも約１３.０のｐＨ値）に上昇させ、混合酸化剤溶液が得られる。
【００５８】
ｐＨ安定化工程は、フロースルー電気化学モジュール３２５の下流の非常に短い距離で行われ、陽極液の生成後に安定化が直ちに実行されることを可能にし、これにより、塩素ガスを抑制し、陽極液中の混合酸化剤の劣化を最小限に抑えるのが好ましい。ｐＨ安定化が、陽極液がフロースルー電気化学モジュール３２５を出た後、約５秒未満以内（約３秒未満以内がより好ましい）に陽極液に対して行われるのが好ましい。
【００５９】
図９は、図３のシステムを用いて生成された混合酸化物溶液の総塩素量（ｐｐｍ）対時間（日）を示す折れ線グラフである。図９に示すように、ｐＨを７.７３の値に調整した（例えば、水酸化ナトリウムを添加して）当初は酸性の陽極液の塩素含有量は、８日以内に当初の４５００ｐｐｍを越える塩素値から約１３００の値に急速に低下した。ｐＨ値がそれぞれ、９.１、１０.０４、１１.０５、および１２.０９のｐＨ変性陽極液について生成されたデータが示すように、陽極液のｐＨを増加させることにより、安定性が強化された。１０.０４のｐＨ値で、ｐＨ変性陽極液の総塩素含有量は、２８日後（約４７００ｐｐｍの初期値から）約１０％未満減少した。１１.０５のｐＨ値で、ｐＨ変性陽極液の総塩素含有量は、２８日後（約４９００ｐｐｍの初期値から）約５％未満減少した。１２.０９のｐＨ値で、ｐＨ変性陽極液の総塩素含有量は、約５０００ｐｐｍの値で２８日後に実質的な変化はなかった。図９は、したがって、初期に酸性の陽極液のｐＨを高いｐＨ（例えば、少なくとも約９.０、少なくとも約１０.０、少なくとも約１１.０、少なくとも約１２.０、または別の中間値あるいは１２.０を超える値）に変更することが、混合酸化物溶液中の塩素種の安定性を有益に改善することを示している。
【００６０】
図３に戻り、システム３００の様々な要素は、コントローラ３９０を介して自動化され制御されてもよい。フロースルー電気化学モジュール３２５は、混合酸化剤溶液の生成を中断し、循環ライン３６８、３６９および再循環要素３７０を介して１つ以上の溶液を、モジュールを通して循環させることにより定期的に洗浄することができる。いくつかの実施形態では、（ａ）初期すすぎサイクル、（Ｂ）酸すすぎサイクル、および（c）最終すすぎサイクル：の３サイクルの洗浄を含むことができる。洗浄は、例えば、毎時、数時間毎、一日一回、または任意の他の適切な間隔で、任意の適切なスケジュールに従って実行されてもよい。洗浄サイクルの頻度の増加により、得られる混合酸化剤溶液の質が高められることが期待される。初期すすぎサイクルは約８０秒間続き、次いで、酸すすぎサイクル（例えば、０.１〜５％塩酸（ＨＣｌ）を用いて）が約５分間続き、次いで、電源３０８が安定化混合酸化剤溶液の連続生成のために再開される前に、約１６０秒間、原料液の循環が行われる。洗浄サイクルのタイミングおよび持続時間は、モジュールサイズ、流量、洗浄頻度、洗浄溶液濃度、および所望の結果などの要因に依存し得る。
【００６１】
図５は、図３の生成システム３００から安定化混合酸化剤溶液を受け取るように配置された出力サブシステム５００の構成要素を示す模式図である。ｐＨセンサ３５１および流量センサ３５４を通過した後、溶液は、排気ライン５０２を越えて流れ、処理中に生成される任意のガスを排気することができる。安定化混合酸化剤溶液３５０は、その後、保持タンク５１０に入り、そこで品質が監視される（例えば、ｐＨ値が望ましくは少なくとも約９.０、少なくとも約９.５、少なくとも約１０.０、少なくとも約１０.５、少なくとも約１１.０、少なくとも約１１.５、少なくとも約１２.０、少なくとも約１２.５、もしくは少なくとも約１３.０であることを確認する）ことができる。総塩素含有量を測定するために滴定を実施することもでき（例えば、Ｈａｃｋデジタル滴定メソッド８２０９（コロラド州ラブランドのＨａｃｋ  Ｃｏ．）を使用して）、好ましくは、少なくとも約１０００ｐｐｍ、または好ましくは少なくとも２０００ｐｐｍ、または好ましくは少なくとも約３０００ｐｐｍ、または好ましくは少なくとも約４０００ｐｐｍ、あるいは好ましくは少なくとも約５０００ｐｐｍの総塩素値を得ることができる。いくつかの実施形態では、安定化混合酸化剤溶液の総塩素値は、望ましくは約１０００ｐｐｍから約３５００ｐｐｍの範囲であることができる。
【００６２】
いくつかの実施形態では、安定化混合酸化剤溶液３５０は、断熱貯蔵タンク５２０に（ポンプ５１５を用いて）供給することができる。断熱体５２２は、溶液３５０の温度を一定に保つことができる。溶液の所望の温度は、５０°Ｆ〜８０°Ｆの範囲である。混合酸化剤溶液３５０の劣化は温度および時間に依存し、劣化は、高温（特に直射日光下）でより迅速である。溶液温度を下げると貯蔵寿命を延ばすことができる。フロースルー電気化学モジュールを出た陽極液の温度は、約１００oＦであることができる。安定化直後に混合酸化剤溶液を冷却することにより、さらに貯蔵寿命を延ばすことが可能になると考えられている。貯蔵タンク５２０は、必要に応じて、ポリフッ化ビニリデンやポリテトラフルオロエチレン材料を利用して構築されたフッ素樹脂熱交換器を使用することなどにより、冷蔵することができる。
【００６３】
貯蔵タンク５２０から、安定化混合酸化剤溶液は、トートやバレルなどの適切な（例えば、ポリエチレン）コンテナ５３０に（ポンプ５２５を使用して）供給することができる。安定化混合酸化剤溶液は希酸化剤であり、時間の経過とともに腐食する可能性がある。これらの溶液のパッケージ化や取り扱いに最適な素材には、フッ素樹脂、塩化ビニル、およびポリエチレンが含まれる。
【００６４】
パッケージ化後、安定化混合酸化剤溶液３５０は、顧客／使用場所５５０への輸送５４０の準備ができている。顧客は、水処理、水分配や水再循環システム（これらに限定されない）などの使用場所で、安定化混合酸化剤溶液を適切な導管または容器に供給（例えば、注入）することができる。顧客５５０は、メンテナンスおよび品質管理に付随する困難を伴う混合酸化剤溶液の現場生成を必要とせずに安定化混合酸化剤溶液を利用することができる。また、安定化混合酸化剤溶液の貯蔵寿命が延びたために、顧客は、顧客サイトで混合酸化剤溶液を格納する柔軟性を増大させ、未使用の「期限切れ」製品の廃棄または処分に関する懸念を減少できる。
【００６５】
安定化混合酸化剤溶液は、有利に、そのようなシステムにおいて堆積物の形成を低減、除去、または防止することができる。このような溶液は、表面上で直接、溶液から鉱物を結晶化するための重要な要件である、核生成を防止する。核生成は、スケール、フィルムおよび他の堆積物の発端である。連続する核生成なしに、既存の鉱物スケールを持続させることはできず、新しいスケールを形成することもできない。安定化混合酸化剤溶液は、水道システム中の無機スケールおよび他の堆積物成分の付着機構を破壊し、製品の使用により維持される水質の改良をもたらす。安定化混合酸化剤溶液で処理された水は、施設運営を中断することなく水分配システム全体のスケールおよび他の堆積物を除去するために使用することができ、それにより危険な酸処理またはパイプの取り外しおよび交換のための設備停止の必要性を未然に防ぐ。堆積物の除去は、水道システム、機器、床、壁、およびドレイン、に有効であり、金属およびプラスチック表面を、視覚レベルだけでなく、顕微鏡レベルで格別にきれいにすることができる。配管内のスケールおよびバイオフィルムの除去および形成防止により、塩素の需要は留分が維持されるように減少し、それにより水質を高めることができる。
【００６６】
先に示したように、本発明に従って生成された安定化混合酸化物溶液には多くの用途が存在する。このような溶液を用いた例示的な水分配および水再循環システムは、図６〜８に示されている。前述したように、本明細書に記載の安定化混合酸化剤組成物は、スケール制御ユーティリティならびに（濃度に応じて）一次または二次殺菌消毒ユーティリティを提供するために使用することができる。図６〜８に関連して説明したシステムは、主に二次消毒／スケール制御用添加剤としての安定化混合酸化剤組成物の使用に関するが、本明細書に開示された安定化混合酸化剤組成物が、従来の消毒剤添加装置を利用する一次消毒のために利用することもできることを理解されたい。
【００６７】
図６は、本発明による混合酸化剤溶液を受け取るように配置された第１の水分配システム６００の構成要素を示す模式図である。水源６１０は、複数の下流の使用場所６５１Ａ−６５１Ｘに水を供給するように配置された少なくとも１つの水分配要素６５０に水を供給するように配置することができる。一次消毒ユニット６２０、流量センサ６３１、二次処理ユニット６４０、および少なくとも１つの水的性質センサ６３３（例えば、ｐＨセンサ、総塩素センサや他のタイプのセンサ）は、水源６１０および分配要素６５０との間に配置することができる。二次処理ユニット６４０は、流量センサ６４６を通過後、リザーバまたは容器６４２およびポンプ６４４から安定化混合酸化剤溶液を受け取るように配置されている。コントローラ６９０は、流量センサ６３１、６４６および少なくとも１つの水的性質センサ６３３に応答して二次処理ユニット６４０への安定化混合酸化剤溶液の供給を制御するように配置することができる。第１の消毒ユニット６２０は、水源６１０から受け取った水に塩素ガス、液体漂白剤（次亜塩素酸）、過酸化水素や他の化学物質を供給するように配置することができる。一実施形態では、二次処理ユニット６４０は、少なくとも１つの分配要素６５０と同じ施設６８１内に配置される。別の実施形態において、、一次消毒ユニット６２０および二次処理ユニットはともに単一の施設６８０内に配置されている。いくつかの実施形態では、一次消毒ユニット６２０は、省略してもよい。他の実施形態では、一次消毒ユニット６２０を、安定化混合酸化剤組成物を供給するように構成し、二次処理ユニット６４０を省略してもよい。
【００６８】
いくつかの実施形態では、一次および二次消毒処理のために使用される組成物を、単一の処理ユニット内で水に添加してもよい。いくつかの実施形態では、一次および二次消毒処理のために使用される組成物を、水に添加する前に互いに混合してもよい。一実施形態では、水分配または水再循環システムに加えるために、安定化混合酸化剤溶液を、液体漂白剤（次亜塩素酸）および過酸化水素の少なくとも１つとともに注入および配合あるいはそのいずれかを行ってもよい。
【００６９】
図７は、本発明の混合酸化剤溶液を受け取るように配置された第２の水分配システム７００の構成を示す模式図であり、安定化混合酸化剤溶液に対し、水分配要素７５０の上流水に添加するための一次消毒剤と共に注入および混合あるいはそのいずれかを行うことができる。水源７１０は、複数の下流の使用場所７５１Ａ−７５１Ｘに水を供給するように配置された少なくとも１つの水分配要素７５０に水を供給するように配置することができる。流量センサ７３１、単一の処理ユニット７３０、および少なくとも１つの水的性質センサ７３３（例えば、ｐＨセンサ、総塩素センサや他のタイプのセンサ）は、水源７１０と分配要素７５０との間に配置することができる。単一の処理ユニット７３０は、第１の流量センサ７２６を通過後、第１のリザーバまたは容器７２２および第１のポンプ７２４から一次消毒剤を受け取るように配置され、第２の流量センサ７４６を通過後、第２のリザーバまたは容器７４２および第２のポンプ７４４から安定化混合酸化剤溶液を受け取るように配置されている。一次消毒剤および安定化酸化剤は、処理ユニット７３０（フロースルーミキサーを含むのが好ましい）の前に混合、またはその中に共に注入することができる。コントローラ７９０は、流量センサ７３１、７２６、７４６および少なくとも１つの水的性質センサ７３３に応答して、一次消毒剤および安定化混合酸化剤溶液の単一の処理ユニット７３０への供給を制御するように配置されることができる。
【００７０】
図８は、本発明による混合酸化剤溶液を受け取るように配置された水再循環システム８００の構成要素を示す模式図である。水源８１１（例えば、タンクまたはリザーバ）は少なくとも１つの使用場所８６０に水を供給するように配置されてもよい。一次消毒ユニット８２０、流量センサ８３１、二次処理ユニット８４０、少なくとも１つの水的性質センサ８３３（例えば、ｐＨセンサ、総塩素センサや他のタイプのセンサ）、およびポンプ８５９は、水源８１１と使用場所８６０との間に配置することができる。（いくつかの実施形態では、一次消毒ユニット８２０を省略してもよく、他の実施形態では、一次消毒ユニット８２０を、安定化混合酸化剤組成物を供給するように構成し、二次処理ユニット８４０を省略してもよい。）二次処理ユニット８４０は、流量センサ８４６を通過後、リザーバまたは容器８４２およびポンプ８４４から安定化混合酸化剤溶液を受け取るように配置されている。コントローラ８９０は、流量センサ８３１、８４６、および少なくとも１つの水的性質センサ８３３に応答して二次処理ユニット８４０への安定化混合酸化剤溶液の供給を制御するように配置されることができる。再循環ライン８６５は、使用場所８６０から水源８１１への水の少なくとも一部を再循環するように配置することができる。補給源８１０は、必要に応じて、水源８１１に追加の水を供給するように配置されることができる。いくつかの実施形態では、使用場所は、養殖システム、水耕食料生成システム、スイミングプール、冷却水システム、または別の農業や工業用水の再循環システムを含むことができる。
【００７１】
図１０は、次の５つの製品の総塩素、ｐＨ、酸化還元電位（ＯＲＰ）、導電率、ナトリウムイオン濃度、塩素イオン濃度、およびナトリウム／塩化物イオン比を含む特徴をまとめた表である：（１）１２.５％の次亜塩素酸塩漂白剤、（２）６％の次亜塩素酸塩漂白剤、（３）Ｃｌｅａｒｉｔａｓ（登録商標）混合酸化剤溶液（４）ＭＩＯＸ（登録商標）混合酸化剤溶液、および（５）本発明による（新規）安定化混合酸化剤溶液。５つの組成物間の様々な違いは、明らかである。
【００７２】
出願人の安定化混合酸化剤溶液と比較し、次亜塩素酸（液体漂白剤）組成物は共に総塩素量が非常に大きく（例えば、出願人の安定化混合酸化剤溶液よりも３７〜９０倍以上大きい）、ｐＨが高く、導電率が高い（例えば、出願人の安定化混合酸化剤溶液の７.５倍以上高い）が、ＯＲＰはより低く、ナトリウム／塩化物イオン比も低い。次亜塩素酸塩（漂白剤）があまり多くの混合酸化剤を含まないことが理解される。出願人は、出願人の安定化混合酸化剤溶液に特有な高い堆積物制御効果と比較して、次亜塩素酸塩（液体漂白剤）の、飲料水システムの有機および無機成分両方からなる堆積物を制御する能力が非常に限られていることに気付いた。
【００７３】
Ｃｌｅａｒｉｔａｓ（登録商標）混合酸化剤溶液（以前はＲＥ−Ｏｘ（登録商標）スケール制御用添加剤として販売されていた）は、複数年の間、本発明の譲受人によって商業化されている。このような溶液は、実質的に、米国特許第８，３６６，９３９号に記載された方法に従って生成することができる。出願人の安定化混合酸化剤溶液と比較し、Ｃｌｅａｒｉｔａｓ（登録商標）溶液は、総塩素が有意に低く（出願人の安定化混合酸化剤溶液が１５５０ｐｐｍに対し約６００ｐｐｍ）、導電率が実質的により低く、ｐＨが実質的に低い（１７.４対７.８６）一方で、ＯＲＰは増加し、ナトリウム／塩化物イオン比の比率も増加している。本出願の譲受人によって行われた試験では、低濃度の出願人の安定化混合酸化剤溶液が、高濃度のＣｌｅａｒｉｔａｓ（登録商標）溶液の使用に匹敵するスケール制御の利点を提供し、さらに、出願人の安定化混合酸化剤溶液が、大幅に延長された効果的な貯蔵寿命を示すことを確認されている（例えば、Ｃｌｅａｒｉｔａｓ（登録商標）溶液よりも少なくとも２〜５倍を超える程度で）。
【００７４】
ＭＩＯＸ（登録商標）混合酸化剤溶液は、通常、ＭＩＯＸコーポレーション（米国ニューメキシコ州アルバカーキ）から市販されているオンサイト混合酸化剤生成装置の操作を通して、使用場所で生成される。ＭＩＯＸ混合酸化剤生成装置によって生成された混合酸化剤溶液の２ヶ月冷蔵した試料（米国特許第５，３１６，７４０号および米国特許第７，９２２，８９０号の少なくとも１つに係る生成方法を利用していると考えられる）を、比較の基礎として分析した。出願人の安定化混合酸化剤溶液と比較し、ＭＩＯＸ（登録商標）混合酸化剤溶液は、総塩素がより高く（出願人の安定化混合酸化剤溶液１５５０ｐｐｍに対し約３７８０ｐｐｍ）、ｐＨがより低く（約１０.４６対約９.１２）、ＯＲＰがより高く、導電性がより高く、ナトリウム／塩素イオン比は同様である。ＭＩＯＸ（登録商標）混合酸化剤溶液のスケール制御を行う際の有効性は評価されなかった。
【００７５】
本明細書に開示されているのは、従来の溶液と比較して強化された効果と強化された安定性を示す混合酸化剤溶液を生成および使用するための新システムおよび方法であり、水処理のために特に有用で（例えば、一次消毒または二次消毒）や水分配または水再循環システムにおける堆積物を減少させる。
【００７６】
本明細書に開示される実施形態は、有害化学物質の使用を回避しながら、貯蔵寿命の効果的な延長、塩素需要および塩素消毒副産物の削減、スケール制御および除去の強化、および水軟化ユーティリティの提供との組み合わせで、強化された効果を有する水分配システムに適した一次消毒処理または二次消毒処理および組成物の提供を含む有益な技術的効果を提供することができる（それにより、出荷重量を低減し、貯蔵量を低減し、注入機器のサイズとコストを削減する）。
【００７７】
本発明を、特定の態様、特徴、および本発明の例示的な実施形態を参照して説明してきたが、本発明の有用性はこのように限定されるものではなく、むしろ、本発明の分野の当業者に示唆されるであろうように、本明細書の開示に基づいて、多数の他の変形、修正および代替の実施形態に拡張されかつそれらを包含することが理解されるであろう。本明細書に記載された構造の様々な組み合わせおよびサブコンビネーションが考えられるとともに、本開示の知識を有する当業者には明らかであろう。本明細書の内容に反しない限り、本明細書に開示される様々な特徴および要素のいずれも、１つ以上の他の開示された特徴および要素と組み合わせることができる。それに応じて、以下に請求される発明は、その範囲内に、全てのこのような変形、修正および代替実施形態を広く含むとともに、特許請求の範囲の均等物を含むものとして、解釈されることを意図している。
【図１】
2016528031.tif 000003
【図３】
2016528031.tif 000004
【図４】
2016528031.tif 000005
【図５】
2016528031.tif 000006
【図６】
2016528031.tif 000007
【図７】
2016528031.tif 000008
【図８】
2016528031.tif 000009
【図９】
2016528031.tif 000010
【図２】
2016528031.tif 000011
【図１０】
2016528031.tif 000012
【国際調査報告】
2016528031.tif 000013
2016528031.tif 000014
2016528031.tif 000015
2016528031.tif 000016