RU146356U1

RU146356U1 - WATER ELECTROCHEMICAL ACTIVATION MODULE

Info

Publication number: RU146356U1
Application number: RU2013151922/05U
Authority: RU
Inventors: Виктор Владимирович Петросьянц; Владимир Алексеевич Кантур
Original assignee: Виктор Владимирович Петросьянц; Владимир Алексеевич Кантур
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2014-10-10

Abstract

1. Модуль электрохимической активации воды, содержащий вертикально ориентированные, параллельные друг другу анод и катод, в межэлектродном пространстве которых размещена диафрагма, разделяющая его на две электродные камеры, снабженные патрубками для раздельного подвода воды и отвода, соответственно католита и анолита, источник тока, соединенный с электродами, закрепленными неподвижно и герметично в электродных камерах, отличающийся тем, что патрубок для отвода анолита и патрубок для отвода католита снабжены средствами отбора и накопления этих жидкостей, причем выпускные отверстия патрубков открыты в полость накопительной камеры, снабженной средством отбора из нее активированной воды, мешалкой, выполненной с возможностью измерения pH, кроме того, патрубки для отвода воды размещены в нижнем торце корпуса, а патрубки для подвода воды размещены в верхнем торце корпуса и подключены на выход фильтра механической очистки, выполненный с возможностью измерения pH.2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что диафрагма выполнена из эластичного пористого материала, например нетканого полотна, и закреплена в жесткой прямоугольной рамке, зафиксированной в пазах обечайки корпуса и пробок, снабженных буртиками, внешний диаметр которых соответствует внутренним диаметрам герметических крышек.3. Модуль по п.1, отличающийся тем, что диафрагма выполнена в виде пластины из пористой керамики, зафиксированной в пазах корпуса, и герметичных крышек, снабженных уплотнениями.4. Модуль по п.1, отличающийся тем, что приемные отверстия патрубков для отвода воды размещены на расстоянии от нижней кромки цилиндрической обечайки, превышающем �1. The module of electrochemical activation of water, containing vertically oriented, parallel to each other anode and cathode, in the interelectrode space of which there is a diaphragm dividing it into two electrode chambers, equipped with nozzles for separate water supply and drain, respectively, of catholyte and anolyte, a current source connected with electrodes fixed motionlessly and hermetically in the electrode chambers, characterized in that the pipe for removing the anolyte and the pipe for removing the catholyte are equipped with sampling and storage means these liquids, moreover, the outlet openings of the nozzles are open into the cavity of the storage chamber equipped with means for taking activated water from it, an agitator configured to measure pH, in addition, the nozzles for water drainage are located in the lower end of the housing, and the nozzles for water supply are placed in the upper end of the housing and connected to the output of the filter of mechanical cleaning, made with the possibility of measuring pH.2. The module according to claim 1, characterized in that the diaphragm is made of elastic porous material, for example, a non-woven fabric, and is fixed in a rigid rectangular frame fixed in the grooves of the shell of the body and plugs provided with collars, the outer diameter of which corresponds to the inner diameters of the sealed covers. The module according to claim 1, characterized in that the diaphragm is made in the form of a plate of porous ceramic, fixed in the grooves of the housing, and sealed covers provided with seals. The module according to claim 1, characterized in that the receiving holes of the pipes for water drainage are placed at a distance from the lower edge of the cylindrical shell exceeding �

Description

Полезная модель относится к техническим средствам для электрохимической активации воды с обеспечением ее окислительно-восстановительных свойств и повышения биологической ценности.The utility model relates to technical means for electrochemical activation of water with ensuring its redox properties and increasing biological value.

Известен модуль для обработки воды, содержащий корпус, разделенный диафрагмой на анодную и катодную камеры с размещенными в них перфорированными электродами, прижатыми к диафрагме, при этом поверхность электродов, обращенная к диафрагме, покрыта электроизоляционным материалом, а перфорация электродов соосна (SU №882944, C02F 1/46, 1979).A known module for water treatment, comprising a housing divided by a diaphragm into the anode and cathode chambers with perforated electrodes placed therein, pressed against the diaphragm, while the surface of the electrodes facing the diaphragm is coated with an insulating material, and the perforation of the electrodes is coaxial (SU No. 882944, C02F 1/46, 1979).

Недостатки известного устройства - низкая производительность, отсутствие возможности получения непрерывного потока воды, а также регулирования расхода воды с отрицательным и положительным потенциалами.The disadvantages of the known device is low productivity, the inability to obtain a continuous flow of water, as well as the regulation of water flow with negative and positive potentials.

Известен также модуль электрохимической активации воды, вертикально ориентированные, параллельные друг другу анод катод в межэлектродном пространстве которых размещена диафрагма, разделяющая его на две электродные камеры, снабженные патрубками для раздельного подвода воды и отвода, соответственно католита и анолита, источник тока, соединенный с электродами, закрепленными неподвижно и герметично в электродных камерах (RU №2252920, C02F 1/46, 2005).There is also a known module for the electrochemical activation of water, vertically oriented, anode-cathode parallel to each other, in the interelectrode space of which there is a diaphragm dividing it into two electrode chambers equipped with nozzles for separate water supply and drain, respectively, of catholyte and anolyte, a current source connected to the electrodes, fixed motionless and hermetically in the electrode chambers (RU No. 2252920, C02F 1/46, 2005).

Недостатком известного решения является невозможность получения активированной воды не являющейся ни анолитом ни католитом.A disadvantage of the known solution is the inability to obtain activated water that is neither anolyte nor catholyte.

Задача, на решение которой направлена полезная модель - расширение ассортимента получаемых жидкостей.The problem the utility model is aimed at is expanding the range of liquids produced.

Технический результат - обеспечение возможности получения не только анолита и католита, но и активированной воды, с регулируемым pH.The technical result is the provision of the possibility of obtaining not only anolyte and catholyte, but also activated water, with adjustable pH.

Указанный технический результат достигается тем, что модуль электрохимической активации воды, вертикально ориентированные, параллельные друг другу анод катод в межэлектродном пространстве которых размещена диафрагма, разделяющая его на две электродные камеры, снабженные патрубками для раздельного подвода воды и отвода, соответственно католита и анолита, источник тока, соединенный с электродами, закрепленными неподвижно и герметично в электродных камерах, отличается тем, что патрубок для отвода анолита и патрубок для отвода католита снабжены средствами отбора и накопления этих жидкостей, причем выпускные отверстия патрубков открыты в полость накопительной камеры, снабженной средством отбора из нее активированной воды, мешалкой и выполненной с возможностью измерения pH, кроме того, патрубки для отвода воды размещены в нижнем торце корпуса, а патрубки для подвода воды размещены в верхнем торце корпуса и подключены на выход фильтра механической очистки, выполненный с возможностью измерения pH. Кроме того, устройство снабжено корпусом, выполненным разъемным, содержащим выполненные из диэлектрического материала обечайку и съемные торцовые герметичные крышки, через одну из которых пропущены электроды, при этом, диафрагма выполнена в виде вертикальной перегородки, размещенной в диаметральной плоскости корпуса. Кроме того, диафрагма выполнена из эластичного пористого материала, например, нетканого полотна и закреплена в жесткой прямоугольной рамке, зафиксированной в пазах обечайки корпуса и пробок, снабженных буртиками, внешний диаметр которых соответствует внутренним диаметрам герметических крышек. Кроме того, диафрагма выполнена в виде пластины из пористой керамики, зафиксированной в пазах корпуса и герметичных крышек, снабженных уплотнениями. Кроме того, приемные отверстия патрубков для отвода воды размещены на расстоянии от поверхности пробки, превышающем три диаметра патрубка.The specified technical result is achieved by the fact that the electrochemical activation module of water, vertically oriented, anode-cathode parallel to each other, in the interelectrode space of which there is a diaphragm dividing it into two electrode chambers, equipped with nozzles for separate water supply and drain, respectively, of catholyte and anolyte, a current source connected to the electrodes fixed motionlessly and tightly in the electrode chambers, characterized in that the pipe for removal of the anolyte and the pipe for removal of catholyte equipped with a means of selection and accumulation of these liquids, and the outlet openings of the nozzles are open in the cavity of the storage chamber, equipped with a means of selection of activated water from it, a stirrer and made with the ability to measure pH, in addition, the nozzles for draining water are located in the lower end of the housing, and the nozzles for water supply is located in the upper end of the housing and connected to the output of the filter of mechanical cleaning, made with the possibility of measuring pH. In addition, the device is equipped with a detachable housing containing a shell made of dielectric material and removable end-tight sealed covers, through one of which electrodes are passed, and the diaphragm is made in the form of a vertical partition placed in the diametrical plane of the housing. In addition, the diaphragm is made of elastic porous material, for example, a non-woven fabric and is fixed in a rigid rectangular frame fixed in the grooves of the shell of the body and plugs provided with collars, the outer diameter of which corresponds to the inner diameters of the sealed covers. In addition, the diaphragm is made in the form of a plate of porous ceramic, fixed in the grooves of the housing and sealed covers, equipped with seals. In addition, the receiving holes of the nozzles for water drainage are placed at a distance from the surface of the tube in excess of three diameters of the nozzle.

Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов подтверждает его соответствие критерию «новизна».A comparative analysis of the essential features of the proposed technical solution and the essential features of the prototype and analogues confirms its compliance with the criterion of "novelty."

При этом совокупность существенных признаков полезной модели обеспечивает решение поставленной технической задачи - расширение ассортимента получаемых жидкостей.Moreover, the set of essential features of the utility model provides a solution to the technical problem - expanding the range of liquids obtained.

На ФИГ.1 оказан продольный разрез модуля электрохимической активации воды; на ФИГ.2 показан его разрез А-А.Figure 1 shows a longitudinal section of a module of electrochemical activation of water; figure 2 shows its section aa.

На чертежах показаны корпус устройства, выполненный разъемным и содержащий выполненные из диэлектрического материала обечайку 1 (торцам которой придана цилиндрическая форма, а середина уплощена) и съемные торцовые герметичные крышки 2, через одну из которых (на чертеже - верхнюю) пропущены плоские электроды (анод 3 и катод 4),при этом в полости корпуса в межэлектродном пространстве электродов размещена диафрагма 5, разделяющая полость корпуса на две электродные камеры 6 и 7, снабженные патрубками 8 и 9 для раздельного подвода воды и патрубками 10 и 11 для отвода, соответственно католита и анолита, кроме того показан источник тока 12, соединенный с электродами 3 и 4. Патрубки 8 и 9 для раздельного подвода воды размещены у верхнего конца корпуса и подключены на выход фильтра механической очистки 13, выполненного с возможностью измерения pH. Для этого, распределительный коллектор 14 фильтра 13 выполнен с возможностью установки в нем датчика электронного pH-тестера известной конструкции. Кроме того, патрубки 10 и 11 для отвода, соответственно, католита и анолита размещены у нижнего конца корпуса и снабжены средствами отбора и накопления этих жидкостей (отводами 15 и 16, выпускные отверстия которых сообщены с емкостями 17 и 18 для, хранения соответственно, католита и анолита, оборудованными кранами 19 известной конструкции). При этом, выпускные отверстия патрубков 10 и 11 открыты в полость накопительной камеры 20, снабженной средством отбора из нее активированной воды (краном 21), мешалкой 22 и выполненной с возможностью установки в нем датчика электронного pH-тестера известной конструкции.The drawings show the housing of the device, made detachable and containing a shell 1 made of dielectric material (the ends of which are cylindrical, and the middle is flattened) and removable end-sealed covers 2, through one of which (in the drawing, the upper) are passed flat electrodes (anode 3 and the cathode 4), while in the cavity of the housing in the interelectrode space of the electrodes placed a diaphragm 5, dividing the cavity of the housing into two electrode chambers 6 and 7, equipped with nozzles 8 and 9 for separate water supply and nozzles 10 and 11 for discharge, respectively, of catholyte and anolyte, in addition, a current source 12 is shown connected to the electrodes 3 and 4. Tubes 8 and 9 for separate water supply are located at the upper end of the housing and are connected to the output of the mechanical cleaning filter 13, configured to pH measurement. For this, the distribution manifold 14 of the filter 13 is configured to install an electronic pH tester sensor of known design therein. In addition, the nozzles 10 and 11 for discharging, respectively, catholyte and anolyte are located at the lower end of the housing and are equipped with means for collecting and accumulating these liquids (taps 15 and 16, the outlet openings of which are in communication with containers 17 and 18 for storing, respectively, catholyte and anolyte equipped with cranes 19 of a known design). At the same time, the outlet openings of the nozzles 10 and 11 are open in the cavity of the storage chamber 20, equipped with a means for taking activated water from it (faucet 21), a stirrer 22 and configured to install an electronic pH tester sensor of known construction therein.

Приемные отверстия патрубков для отвода католита и анолита «подняты» над поверхностью пробки 25, на величину трех диаметров патрубка.The receiving holes of the pipes for the removal of catholyte and anolyte are “raised” above the surface of the tube 25, by the size of the three diameters of the pipe.

Диафрагма 5 выполнена из эластичного пористого материала, например, нетканого полотна по ТУ 17 РСФСР 62-11262-86 состава: 70% полипропилена, 30% полиэфира) и закреплена в жесткой прямоугольной рамке 23, зафиксированной в пазах 24 обечайки корпуса и пробок 25, составных элементов (как и эластичные уплотнения 26) герметичных крышек 2. Как вариант, диафрагма может быть выполнена в виде пластины из пористой керамики, зафиксированной в пазах 24 обечайки 1 корпуса и пробок 25.The diaphragm 5 is made of elastic porous material, for example, a non-woven fabric according to TU 17 of the RSFSR 62-11262-86 composition: 70% polypropylene, 30% polyester) and is fixed in a rigid rectangular frame 23, fixed in the grooves 24 of the shell of the body and plugs 25, composite elements (as well as elastic seals 26) of the sealed covers 2. As an option, the diaphragm can be made in the form of a plate of porous ceramics fixed in the grooves 24 of the shell 1 of the housing and plugs 25.

Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.

Обрабатываемая вода поступает через патрубок 8 в электродную камеру 6, а через патрубок 9 - в электродную камеру 7. В электродных камерах вода имеет поступательное движение. При подаче постоянного напряжения на электроды 3 и 4 происходит электролиз воды и обработанная вода отводится из электродной камеры 6 через патрубок 11, а из электродной камеры 7 - через патрубок 10.The treated water enters through the pipe 8 into the electrode chamber 6, and through the pipe 9 into the electrode chamber 7. In the electrode chambers, the water has a translational motion. When applying a constant voltage to the electrodes 3 and 4, water is electrolyzed and the treated water is discharged from the electrode chamber 6 through the pipe 11, and from the electrode chamber 7 through the pipe 10.

Под действием электрического тока на аноде 3 происходит разряд молекул воды с образованием H⁺ и газообразного кислорода. На катоде 4 происходит разряд молекул воды с образованием ионов OH^- и газообразного водорода. В результате - в анодной камере 6 получают анолит с pH 2,6-4,7 и окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП), равным +(50-1200) мВ, а в катодной камере 7 - католит с pH 8-12 и ОВП в пределах -(50-1200) мВ.Under the influence of an electric current, anode 3 discharges water molecules with the formation of H ⁺ and gaseous oxygen. At the cathode 4, a discharge of water molecules occurs with the formation of OH ^- ions and hydrogen gas. As a result, anolyte with a pH of 2.6-4.7 and a redox potential (ORP) of + (50-1200) mV is obtained in the anode chamber 6, and catholyte with a pH of 8-12 and an ORP is obtained in the cathode chamber 7 in the range - (50-1200) mV.

Процесс электроактивации воды, характеризующийся поступлением электронов из воды у анода 3, сопровождается целой серией многочисленных электрохимических реакций, на поверхности катода 4 и анода 3, в результате которых образуются новые вещества (в т.ч. и с участием растворенных в воде примесей), изменяется вся система межмолекулярных взаимодействий.The process of electroactivation of water, characterized by the influx of electrons from water at the anode 3, is accompanied by a series of numerous electrochemical reactions on the surface of the cathode 4 and anode 3, as a result of which new substances are formed (including with the participation of impurities dissolved in water), whole system of intermolecular interactions.

В результате образования хорошо растворимых гидроксидов натрия и калия и повышения вследствие этого pH происходит сдвиг углекислотного равновесия с образованием труднорастворимых карбонатов кальция и магния из находящихся обычно в исходной воде растворимых соединений этих металлов (гидрокарбонатов, хлоридов, сульфатов).As a result of the formation of readily soluble sodium and potassium hydroxides and an increase in pH, a shift in carbon dioxide equilibrium occurs with the formation of sparingly soluble calcium and magnesium carbonates from the soluble compounds of these metals (usually hydrocarbonates, chlorides, sulfates) that are usually found in the source water.

В процессе катодной обработки вода приобретает щелочную реакцию за счет превращения некоторой части растворенных солей в гидроксиды. Ее окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) резко понижается, уменьшается поверхностное натяжение, снижается содержание растворенных кислорода, азота, возрастает концентрация водорода, свободных гидроксильных групп, уменьшается электропроводность, изменяется структура не только гидратных оболочек ионов, но и свободного объема воды.During the cathodic treatment, water acquires an alkaline reaction due to the conversion of some of the dissolved salts to hydroxides. Its redox potential (ORP) sharply decreases, surface tension decreases, the content of dissolved oxygen and nitrogen decreases, the concentration of hydrogen, free hydroxyl groups increases, the electrical conductivity decreases, and the structure of not only ion hydration shells, but also the free volume of water changes.

На основе теоретических и экспериментальных исследований установлено, что природа ОВП в первую очередь обусловлена квантово-механическими характеристиками атомов элементарной электрохимической системы («электрод-раствор»), особенностями ее электронной структуры, которыми определяются ионизационные потенциалы элементов. Электронные структуры атомов и ионов в значительной мере определяют также характер и энергетику процессов гидратации ионов (см. В.М. Бахир и др. Электрохимическая активация: история, состояние, перспективы. Под ред. Д.т.н. проф. Бахира В.М. - М.: АМТН РФ, ВНИИИМТ, 1999. - С.10-14).Based on theoretical and experimental studies, it was established that the nature of the ORP is primarily due to the quantum-mechanical characteristics of atoms of the elementary electrochemical system (“electrode-solution”), the peculiarities of its electronic structure, which determine the ionization potentials of the elements. The electronic structures of atoms and ions also largely determine the nature and energetics of ion hydration processes (see V.M.Bakhir et al. Electrochemical activation: history, state, prospects. Edited by Prof. Bahir V.D. M. - M .: AMTN RF, VNIIIMT, 1999. - S.10-14).

По результатам теоретического обоснования физико-химических и технологических процессов электрохимической активации воды, в которых участвуют электронные структуры атомов и ионов, можно отметить, что по размерам атома (0,3 нм) и кластеров воды (несколько нм) технологии производства и использования электрохимически активированной воды относятся к классу нанотехнологий.According to the results of the theoretical justification of the physicochemical and technological processes of electrochemical activation of water, in which the electronic structures of atoms and ions participate, it can be noted that the size of the atom (0.3 nm) and water clusters (several nm) is the technology for the production and use of electrochemically activated water belong to the class of nanotechnology.

Таким образом, предлагаемый модуль позволяет повысить производительность процесса электрохимической активации и качество активированной воды за счет обеспечения ее оптимальных окислительно-восстановительных потенциалов.Thus, the proposed module allows to increase the productivity of the process of electrochemical activation and the quality of activated water by ensuring its optimal redox potentials.

Последующее смешивание анолита и католита в полости накопительной камеры 20 позволяет, за счет их взаимной нейтрализации получить активированную воду, не обладающую выраженными свойствами анолита (католита). При этом использование электронного pH-тестера позволяет варьировать характеристиками получаемой воды, за счет соответствующего регулирования расходов католита и анолита по патрубкам 10 и 11.Subsequent mixing of the anolyte and catholyte in the cavity of the storage chamber 20 allows, due to their mutual neutralization, to obtain activated water that does not have the pronounced properties of anolyte (catholyte). At the same time, the use of an electronic pH tester allows you to vary the characteristics of the resulting water, due to the appropriate regulation of the catholyte and anolyte costs for pipes 10 and 11.

Claims

1. The module of electrochemical activation of water, containing vertically oriented, parallel to each other anode and cathode, in the interelectrode space of which there is a diaphragm dividing it into two electrode chambers, equipped with nozzles for separate water supply and drain, respectively, of catholyte and anolyte, a current source connected with electrodes fixed motionlessly and hermetically in the electrode chambers, characterized in that the pipe for removing the anolyte and the pipe for removing the catholyte are equipped with sampling and storage means these liquids, moreover, the outlet openings of the nozzles are open into the cavity of the storage chamber equipped with means for taking activated water from it, an agitator configured to measure pH, in addition, the nozzles for water drainage are located in the lower end of the housing, and the nozzles for water supply are placed in the upper end of the housing and connected to the output of the filter of mechanical cleaning, made with the possibility of measuring pH.

2. The module according to claim 1, characterized in that the diaphragm is made of elastic porous material, for example, a nonwoven fabric, and is fixed in a rigid rectangular frame fixed in grooves of the shell of the body and plugs provided with collars, the outer diameter of which corresponds to the inner diameters of the sealed covers.

3. The module according to claim 1, characterized in that the diaphragm is made in the form of a plate of porous ceramic, fixed in the grooves of the housing, and sealed covers equipped with seals.

4. The module according to claim 1, characterized in that the receiving holes of the pipes for water drainage are placed at a distance from the lower edge of the cylindrical shell, exceeding three diameters of the pipe.