RU2063932C1 - Apparatus for electrochemical treatment of liquid - Google Patents
Apparatus for electrochemical treatment of liquid Download PDFInfo
- Publication number
- RU2063932C1 RU2063932C1 RU93047142A RU93047142A RU2063932C1 RU 2063932 C1 RU2063932 C1 RU 2063932C1 RU 93047142 A RU93047142 A RU 93047142A RU 93047142 A RU93047142 A RU 93047142A RU 2063932 C1 RU2063932 C1 RU 2063932C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- cylindrical
- electrodes
- liquid
- collector
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химической технологии, в частности к устройствам для электрохимической обработки жидкостей, например воды, с целью ее очистки или регулирования кислотно-основных, окислительно-восстановительных свойств и каталитической активности, и может быть использовано для очистки и обеззараживания воды (вплоть до получения питьевой воды из загрязненной), получения моющих и дезинфицирующих растворов или использоваться для обработки окисленных жиров. The invention relates to chemical technology, in particular to devices for the electrochemical treatment of liquids, for example water, with the aim of purifying it or regulating acid-base, redox properties and catalytic activity, and can be used to purify and disinfect water (up to drinking water from contaminated water), detergents and disinfectants, or used to treat oxidized fats.
В прикладной электрохимии используются электролизеры различных конструкций, обеспечивающие обработку жидкостей. In applied electrochemistry, electrolyzers of various designs are used that provide the processing of liquids.
Известно также устройство для раздельного получения воды, обработанной в катодном и анодном камерах католита и анолита из подсоленной воды, использующихся соответственно в качестве моющего и обеззараживающего растворов в медицине. A device is also known for the separate production of water treated in the cathode and anode chambers of catholyte and anolyte from salted water, respectively used as a washing and disinfecting solutions in medicine.
Устройство включает в себя диафрагменный проточный электролизер с плоскими электродами и блок питания, совмещенный с блоком нправления. Недостатком известного решения является неудовлетворительная гидродинамика, смешение продуктов анодных и катодных электрохимических реакций при использовании диафрагмы большой протекаемости, а также большие затраты ручного труда при сборке и ремонте электролизера с плоскими электродами. The device includes a diaphragm flow-through electrolyzer with flat electrodes and a power supply combined with a directional unit. A disadvantage of the known solution is the unsatisfactory hydrodynamics, the mixing of the products of the anodic and cathodic electrochemical reactions when using a large flow diaphragm, as well as the high cost of manual labor when assembling and repairing a cell with flat electrodes.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является устройство для электролиза воды, которое cостоит из цилиндрического электролизера с коаксиально расположенными в диэлектрических втулках электродами и диафрагмой между ними, разделяющей внутреннее пространство на катодную и анодную камеры. Каждая камера имеет отдельный вход в нижней и отдельный выход в верхней втулках электролизера, сообщающиеся с подводящими и отводящими гидравлическими линиями для протока воды под давлением. В состав устройства входит источник постоянного тока, соединенный с электродами электролизера через коммутационный узел, обеспечивающий возможность перемены полярности электродов для устранения катодных отложений с одновременным переключением гидравлических линий, обеспечивающих постоянное поступление растворов из анодной и катодной камеры без смешения. Отмечено, что в процессе эксплуатации данного устройства возможно получение электрохимически обработанной воды с бактерицидными свойствами. The closest in technical essence and the achieved result is a device for water electrolysis, which consists of a cylindrical electrolyzer with electrodes coaxially located in dielectric bushings and a diaphragm between them, dividing the internal space into the cathode and anode chambers. Each chamber has a separate entrance to the lower and a separate exit in the upper bushings of the electrolyzer, communicating with the inlet and outlet hydraulic lines for the flow of water under pressure. The device includes a direct current source connected to the electrodes of the electrolyzer through a switching unit, which makes it possible to change the polarity of the electrodes to eliminate cathode deposits with the simultaneous switching of hydraulic lines, ensuring a constant flow of solutions from the anode and cathode chamber without mixing. It is noted that during the operation of this device, it is possible to obtain electrochemically treated water with bactericidal properties.
Недостатками известного решения являются большие энергопотери при обработке воды, особенно при обработке воды с изменяющейся во времени минерализацией. Чем шире диапазон возможных изменений минерализации воды, тем выше должна быть электрическая мощность используемого источника постоянного тока. Практически отсутствуют случаи, когда мощность источника тока полезно используется полностью. The disadvantages of the known solutions are large energy losses during water treatment, especially when treating water with time-varying mineralization. The wider the range of possible changes in water mineralization, the higher should be the electric power of the used DC source. There are practically no cases where the power of the current source is fully utilized.
При необходимости значительного увеличения или уменьшения производительности установки следует использовать электролизеры соответствующих размеров и, следовательно, различной конструкции. При этом каждое конкретное конструктивное исполнение электролизера имеет наибольшую эффективность для заранее определенных условий работы и не может быть рационально использовано в широком диапазоне минерализации, объемных расходов, удельных затрат количества электричества и других параметров, а также требуют индивидуальных комплектов основных, запасных деталей и узлов, приспособлений для сборки, наладки, ремонта и обслуживания. Электролизеры, изготовленные по одной и той же конструктивной схеме, но имеющие различные геометрические размеры не схожи по своим электрохимическим характеристикам. Это требует разработки для каждого типа и вида электролизера специальных правил эксплуатации. If it is necessary to significantly increase or decrease the productivity of the installation, electrolyzers of appropriate sizes and, therefore, of various designs should be used. Moreover, each specific design of the electrolyzer is most effective for predetermined working conditions and cannot be rationally used in a wide range of mineralization, volumetric costs, unit costs of the amount of electricity and other parameters, and also require individual sets of basic, spare parts and assemblies, devices for assembly, commissioning, repair and maintenance. Electrolyzers manufactured according to the same structural scheme, but having different geometric dimensions, are not similar in their electrochemical characteristics. This requires the development of special operating rules for each type and type of electrolyzer.
Сборка и разборка электролизеров большой мощности связаны со значительными затратами труда и материалов. The assembly and disassembly of high-power electrolyzers is associated with significant labor and material costs.
В электролизерах большой мощности диафрагма и электроды, имеющие развитую поверхность, испытывают значительные деформирующие усилия при изменениях давления и скорости потоков воды. Это снижает надежность и долговечность конструкции, приводит к ухудшению технических характеристик из-за нарушения геометрической формы электродных камер. Особенно сильно такое ухудшение проявляется при обработке воды с малым солесодержанием, поскольку возникают саморазвивающиеся процессы локального концентрирования продуктов электролиза, которые сопряжены с образованием застойных зон, местных разогревов и появлением "пятнистой" проводимости. In electrolyzers of high power, the diaphragm and electrodes having a developed surface experience significant deforming forces with changes in pressure and water flow rate. This reduces the reliability and durability of the structure, leads to deterioration of technical characteristics due to violation of the geometric shape of the electrode chambers. This deterioration is especially pronounced during the treatment of water with low salinity, since self-developing processes of local concentration of electrolysis products occur, which are associated with the formation of stagnant zones, local heating and the appearance of "spotted" conductivity.
Целью настоящего изобретения является сниже ние энергозатрат, упрощение конструкции, снижение трудозатрат при сборке и разборке устройства, а также расширение функциональных возможностей за счет упрощения и унификации гидравлической схемы устройства. The aim of the present invention is to reduce energy consumption, simplifying the design, reducing labor costs when assembling and disassembling the device, as well as expanding the functionality by simplifying and unifying the hydraulic circuit of the device.
Поставленная цель решается тем, что в устройстве для электрохимической обработки жидкости, содержащем электрохимическую ячейку, выполненную из вертикальных коаксиальных цилиндрического и стержневого электродов, установленных в диэлектрических втулках, керамическую диафрагму, коаксиально установленную на втулках между электродами и разделяющую межэлектродное пространство на электродные камеры, причем в нижней и верхней втулках выполнены каналы для подвода и отвода обрабатываемой жидкости в камеру стержневого электрода, источник тока, соединенный с электродами через узел коммутации, а также приспособления для подачи и отвода обрабатываемой жидкости в электродные камеры электрохимической ячейки, устройство содержит от 3 до 16 ячеек, каналы во втулках выведены на боковые поверхности втулок, в верхней и нижней частях цилиндрического электрода выполнены отверстия для отвода и подачи обрабатываемой жидкости в камеру цилиндрического электрода, ограничивая рабочую часть камеры, стержневой электрод выполнен переменного сечения и диаметр его концов составляет 0,75 диаметра его средней части, причем стержневой электрод установлен таким образом, что его средняя часть с большим диаметром расположена на уровне, ограниченном отверстиями в верхней и нижней частях цилиндрического электрода, диафрагма выполнена ультрафильтрафильтрационной из керамики на основе оксида циркония с добавками оксидов алюминия и иттрия. The goal is solved in that in a device for electrochemical processing of a liquid containing an electrochemical cell made of vertical coaxial cylindrical and rod electrodes installed in dielectric bushings, a ceramic diaphragm coaxially mounted on the bushings between the electrodes and dividing the interelectrode space into the electrode chambers, and in the lower and upper bushings made channels for supplying and discharging the processed fluid into the chamber of the rod electrode, the source of the eye is connected to the electrodes through the switching unit, as well as devices for supplying and discharging the processed fluid to the electrode chambers of the electrochemical cell, the device contains from 3 to 16 cells, channels in the bushings are led to the side surfaces of the bushes, holes are made in the upper and lower parts of the cylindrical electrode for removal and supply of the processed fluid into the chamber of the cylindrical electrode, limiting the working part of the chamber, the rod electrode is made of variable cross section and the diameter of its ends is 0.75 diameter the middle part, and the rod electrode is installed in such a way that its middle part with a large diameter is located at a level limited by the holes in the upper and lower parts of the cylindrical electrode, the diaphragm is made of ultrafiltration zirconia-based ceramic with the addition of aluminum and yttrium oxides.
Кроме того, диэлектрические втулки и цилиндрический электрод выполнены с одинаковым внешним диаметром, на поверхности цилиндрического электрода соответственно над отверстием в нижней части и под отверстием в верхней части и на поверхности втулок соответственно под и над отверстиями каналов выполнены канавки, приспособления для подвода и отвода воды выполнены соответственно в виде нижнего и верхнего цилиндрических коллекторов из диэлектрического материала. In addition, the dielectric bushings and the cylindrical electrode are made with the same outer diameter, grooves are made on the surface of the cylindrical electrode, respectively, above the hole in the lower part and under the hole in the upper part and on the surface of the bushings, respectively, under the channel openings and water supply and discharge devices respectively, in the form of lower and upper cylindrical collectors of dielectric material.
Коллекторы снабжены двумя системами несообщающихся каналов, каждая из которых содержит осевой канал, выведенный на торцевую поверхность коллектора, снабженный рассекателем и соединенный с системой симметрично размещенных радиальных каналов, которые соединены с коллекторными колодками. В коллекторных колодках выполнены гнезда с подводящими и отводящими каналами, и ячейка жестко закреплена в гнездах с помощью упругих прокладок, размещенных в канавках втулок и цилиндрического электрода, причем подводящие и отводящие каналы ячейки, коллекторов и коллекторных головок соединены гидравлически. Ячейки, установленные в гнездах, соединены параллельно гидравлически, а узел коммутации соединен с электродами всех ячеек, причем ячейки электрически соединены последовательно, или параллельно, или последовательно-параллельно. The collectors are equipped with two systems of non-communicating channels, each of which contains an axial channel displayed on the end surface of the collector, equipped with a divider and connected to a system of symmetrically placed radial channels that are connected to the collector blocks. The collector pads are provided with sockets with inlet and outlet channels, and the cell is rigidly fixed in the nests using elastic gaskets located in the grooves of the bushings and the cylindrical electrode, and the inlet and outlet channels of the cell, collectors and collector heads are hydraulically connected. The cells installed in the sockets are connected in parallel hydraulically, and the switching unit is connected to the electrodes of all cells, and the cells are electrically connected in series, or in parallel, or in series-in parallel.
Такое выполнение позволяет упростить конструкцию, обеспечить сборку электролизеров различной производительности с минимальными затратами и стабильностью характеристик. Кроме того, такое выполнение позволяет легко комплектовать устройство требуемыми дополнительными приспособлениями - регуляторами расхода, емкостями с катализатором, приспособлениями для дозирования реагентов в обрабатываемую жидкость в зависимости от требований к обработанным растворам и условий решаемых задач. Кроме того, оно обеспечивает равномерное распределение потоков одинаковую скорость течения в сечении электродных камер. This embodiment allows to simplify the design, to ensure the assembly of electrolytic cells of various capacities with minimal costs and stability characteristics. In addition, this embodiment makes it easy to complete the device with the required additional devices - flow controllers, containers with a catalyst, devices for dispensing reagents into the liquid being processed, depending on the requirements for the processed solutions and the conditions of the tasks being solved. In addition, it provides uniform distribution of flows at the same flow rate in the cross section of the electrode chambers.
В данном устройстве отсутствуют условия для образования застойных зон, которые отрицательно влияют на характеристики электролитического реактора, имеют способность самоподдерживаться и развиваться. В таких зонах обычно накапливаются продукты электрохимических реакций, формируя осадки различной плотности. Проводимость застойных зон выше, чем в потоке, поэтому значительная часть потока расходуется на разогрев жидкости в застойных зонах и локальный синтез продуктов электролиза, но не на электрохимическое преобразование протекающей жидкости. In this device, there are no conditions for the formation of stagnant zones, which adversely affect the characteristics of the electrolytic reactor, have the ability to self-sustain and develop. In such zones, products of electrochemical reactions usually accumulate, forming precipitation of various densities. The conductivity of the stagnant zones is higher than in the flow, therefore, a significant part of the flow is spent on heating the fluid in the stagnant zones and local synthesis of electrolysis products, but not on the electrochemical conversion of the flowing fluid.
Ширина электродных камер должна удовлетворять двум требованиям: расстояние между поверхностью электрода и диафрагмой не должно быть большим, чтобы не увеличивать омическое сопротивление между электродами, однако оно не должно быть слишком малым, чтобы не вызывать капиллярных и расклинивающих эффектов, препятствующих свободному течению жидкости с газовыми пузырьками. Длина электродных камер определяется с учетом реальных условий работы, они не должны быть слишком длинными, чтобы резко не возрастало газонаполнение жидкости по мере ее приближения к выходу, но их длина должна обеспечивать достаточную степень преобразования жидкости при однократном протоке. The width of the electrode chambers must satisfy two requirements: the distance between the electrode surface and the diaphragm should not be large so as not to increase the ohmic resistance between the electrodes, but it should not be too small so as not to cause capillary and wedging effects that impede the free flow of liquid with gas bubbles . The length of the electrode chambers is determined taking into account real operating conditions, they should not be too long so that the gas filling of the liquid does not increase sharply as it approaches the outlet, but their length should provide a sufficient degree of liquid conversion in a single flow.
Достигается и дополнительный эффект за счет улучшения гидравлического режима в межэлектродном пространстве и при подводе и отводе жидкости из ячеек, оптимизации процесса за счет использования предложенной диафрагмы, а также снабжения устройства узлами, которые обеспечивают улучшение гидродинамики устройства. An additional effect is also achieved by improving the hydraulic regime in the interelectrode space and when supplying and discharging liquid from the cells, optimizing the process by using the proposed diaphragm, and also supplying the device with units that provide improved hydrodynamics of the device.
Диафрагма элемента выполняется из керамики на основе оксида циркония с добавлением оксидов алюминия и иттрия. The diaphragm of the element is made of ceramic based on zirconium oxide with the addition of aluminum and yttrium oxides.
Благодаря этому диафрагма обладает высокой устойчивостью (действию концентрированных и разбавленных водных растворов кислот, щелочей, окислителей, восстановителей, агрессивных газов: хлора, озона, и имеет срок службы более 10000 часов. Due to this, the diaphragm is highly resistant (to the action of concentrated and dilute aqueous solutions of acids, alkalis, oxidizing agents, reducing agents, aggressive gases: chlorine, ozone, and has a service life of more than 10,000 hours.
Диафрагма является ультрофильтрационной и имеет протекаемость в пределах 0,5-2,0 мл/квм*ч*Па. В процессе электролиза на поверхности диафрагмы образуются заряженные ионные слои, разность потенциалов между которыми достигает 2,5 В. За счет заряженных поверхностных ионных слоев напряженность электрического поля в диафрагме увеличивается на 30-40 В/см, что способствует повышению подвижности ионов в порах и снижает ее электрическое сопротивление. Гидрофильная керамическая диафрагма, кроме указанных, имеет еще несколько положительных свойств. Она не чувствительна к загрязнению жидкости органическими веществами, катионами тяжелых металлов. Легко и многократно может быть очищена от катодных отложений промывкой кислотой. Так как диафрагма является жесткой, то облегчается ее установка и демонтаж, а также обеспечивается возможность ее работы при изменяющемся давлении. The diaphragm is ultrafiltrational and has a flow rate in the range of 0.5-2.0 ml / sqm * h * Pa. During electrolysis, charged ion layers are formed on the surface of the diaphragm, the potential difference between which reaches 2.5 V. Due to charged surface ion layers, the electric field in the diaphragm increases by 30-40 V / cm, which increases the mobility of ions in the pores and reduces her electrical resistance. The hydrophilic ceramic diaphragm, in addition to the above, has several more positive properties. It is not sensitive to liquid contamination with organic substances, heavy metal cations. It can be easily and repeatedly cleaned of cathode deposits by washing with acid. Since the diaphragm is rigid, its installation and disassembly are facilitated, and it is also possible to operate under varying pressure.
Материал электродов выбирается из числа известных в зависимости от условий эксплуатации, которые определяются назначением реактора. Могут использоваться титановые электроды с платиновыми или платиново-иридиевыми покрытиями, которые стойки как при анодной, так и при катодной поляризации, или покрытия из диоксида рутения или диоксида марганца, пирографитовые покрытия или полированные титановые электроды. The material of the electrodes is selected from among known depending on operating conditions, which are determined by the purpose of the reactor. Titanium electrodes with platinum or platinum-iridium coatings can be used, which are resistant to both anodic and cathodic polarization, or ruthenium dioxide or manganese dioxide coatings, pyrographite coatings or polished titanium electrodes.
Выполнение стержневого электрода переменного сечения таким образом, что диаметр его концевых частей составляет 0,75 диаметра его средней части, и размещение его в сборке таким образом, что средняя его часть, имеющая больший диаметр, находится между уровнями, ограниченными отверстиями в цилиндрическом электроде, позволяет снизить износ электрода, т.к. в местах выполнения отверстий изменяется конфигурация электрического поля между электродами, что может привести к созданию локальных повышений напряжения и неравномерному износу электродов. Увеличение межэлектродного расстояния в этом месте позволяет также обеспечить стабильность работы диафрагмы. Кроме того, снижается материалоемкость электрода. Выполнение диаметра концевых частей стержневого электрода меньше, чем 0,75 диаметра его средней части нецелесообразно, т.к. приводит к образованию застойных зон. Выполнение их больше 0,75 не обеспечивает заданную степень ресурса работы электрода. The implementation of the rod electrode of variable cross section in such a way that the diameter of its end parts is 0.75 of the diameter of its middle part, and placing it in the assembly so that its middle part having a larger diameter is between the levels bounded by the holes in the cylindrical electrode, allows reduce electrode wear, as at the holes, the configuration of the electric field between the electrodes changes, which can lead to the creation of local voltage increases and uneven wear of the electrodes. An increase in the interelectrode distance at this location also allows for the stability of the diaphragm. In addition, the material consumption of the electrode is reduced. The diameter of the end parts of the rod electrode is less than 0.75 of the diameter of its middle part is impractical, because leads to the formation of stagnant zones. Performing them more than 0.75 does not provide a given degree of electrode life.
Выполнение в нижней и верхней частях цилиндрического электрода отверстий, соединенных соответственно с линиями подачи и отвода обрабатываемой жидкости, приводит к созданию оптимальных гидродинамических условий в камере цилиндрического электрода. Кроме того, это приводит к упрощению конструкции в целом, т. к. снижается сложность изготовления и монтажа диэлектрических втулок, упрощается регулирование скорости протока жидкости через камеру цилиндрического электрода. Performing holes in the lower and upper parts of the cylindrical electrode, respectively connected to the supply and discharge lines of the treated fluid, creates optimal hydrodynamic conditions in the chamber of the cylindrical electrode. In addition, this leads to a simplification of the design as a whole, since the complexity of the manufacture and installation of dielectric bushings is reduced, and the regulation of the velocity of the fluid flow through the chamber of the cylindrical electrode is simplified.
Для исключения возможных гидравлических сопротивлений в замкнутых гидравлических пространствах подвода и отвода жидкости на поверхности втулок и цилиндрического электрода на уровне отверстий выполнены канавки таким образом, что отверстия расположены в канавках. Таким образом, при сборке не требуется строгая соосность каналов в коллекторах и электролитических реакторах, т.к. площадь образующегося проходного сечения достаточна для снятия гидравлических напряжений. To eliminate possible hydraulic resistances in closed hydraulic spaces for supplying and discharging liquid, grooves are made on the surface of the bushings and the cylindrical electrode at the level of the holes so that the holes are located in the grooves. Thus, during assembly, strict alignment of the channels in the collectors and electrolytic reactors is not required, since the area of the resulting bore is sufficient to relieve hydraulic stresses.
Известно увеличение производительности устройства за счет количественного увеличения электролитических модулей. Однако в известном устройстве модули располагаются в общем корпусе, что приводит к увеличению габаритов устройства и выходу из строя всего устройства при нарушении работы одного из модулей, кроме того, в известном решении не предусматривается возможность отвода продуктов от каждого конкретного модуля. It is known to increase the productivity of the device due to the quantitative increase in electrolytic modules. However, in the known device, the modules are located in a common housing, which leads to an increase in the dimensions of the device and the failure of the entire device in case of a malfunction of one of the modules, in addition, the known solution does not provide for the ability to divert products from each specific module.
В прикладной электрохимии известно обеспечение заданной производительности электрохимического процесса за счет выполнения электролизера сборным из отдельных ячеек, содержащих электроды и диафрагмы, при однократном протоке электролита через ячейку. Недостатком известного решения является то, что электрохимические ячейки содержат плоские электроды и, следовательно, для обеспечения нормальной работы предъявляются высокие требования к строгой параллельности электродов при сборке устройства, а кроме того, велики гидравлические сопротивления при питании электролизера и отводе продуктов, что приводит к неравномерности обработки по ячейкам и к суммарному снижению качества продукта. Кроме того, для извлечения отдельных ячеек требуется разборка электролизера в целом. In applied electrochemistry, it is known to provide a given performance of an electrochemical process by performing an electrolyzer with a combined assembly of separate cells containing electrodes and diaphragms with a single flow of electrolyte through the cell. A disadvantage of the known solution is that the electrochemical cells contain flat electrodes and, therefore, to ensure normal operation, high demands are placed on strict parallelism of the electrodes when assembling the device, and in addition, high hydraulic resistances when feeding the electrolyzer and removing products, which leads to uneven processing by cells and to a total decrease in product quality. In addition, to extract individual cells requires disassembly of the cell as a whole.
В предложенном устройстве ячейки установлены в гладких цилиндрических гнездах коллекторных головок нижнего и верхнего коллекторов. Такая компоновка приводит к снижению трудозатрат при сборке и разборке, экономии материалов, т.к. гладкие цилиндрические одинаковые гнезда наиболее просты в исполнении и надежны при многократных заменах элементов, равнопрочны при минимальном объеме окружающего их материала коллекторной головки. In the proposed device, the cells are installed in smooth cylindrical nests of the collector heads of the lower and upper collectors. This arrangement leads to a reduction in labor costs during assembly and disassembly, saving materials, because smooth cylindrical identical sockets are the simplest in execution and reliable when repeatedly replacing elements, equally strong with a minimum amount of collector head material surrounding them.
Коллекторы имеют по две системы каналов, сообщающихся в нижнем коллекторе со входами в электродные камеры электролитических ячеек, а в верхнем с выходами этих камер. Это приводит к упрощению конструкции за счет выполнения в одном узле (в верхнем или нижнем коллекторах) всех гидравлических соединений без применения отдельных трубопроводов. Collectors have two channel systems communicating in the lower collector with the entrances to the electrode chambers of the electrolytic cells, and in the upper one with the exits of these chambers. This leads to a simplification of the design due to the execution in one node (in the upper or lower manifolds) of all hydraulic connections without the use of separate pipelines.
Герметизация каждой электролитической ячейки в гнезде коллекторной головки обеспечивается тремя уплотнительными унифицированными кольцами, расположенными в кольцевых канавках на поверхностях электролитической ячейки и втулки, а в двух промежутках между кольцами расположены отверстия входы и выходы электродных камер. Такое выполнение позволяет обеспечить экономию материала, уменьшить габариты, упростить конструкцию. Герметизация стандартными уплотнительными кольцами позволяет обеспечить быструю сборку реактора и оперативную замену электролитических элементов при ремонте. The sealing of each electrolytic cell in the socket of the collector head is provided by three unified sealing rings located in the annular grooves on the surfaces of the electrolytic cell and the sleeve, and the openings of the inputs and outputs of the electrode chambers are located in two gaps between the rings. This embodiment allows to save material, reduce dimensions, simplify the design. Sealing with standard o-rings allows for quick assembly of the reactor and quick replacement of electrolytic cells during repair.
Выполнение коллектора и коллекторных головок из диэлектрического материала позволяет исключить гальваническую связь между электролитическими элементами помимо коммутационного узла. The implementation of the collector and collector heads of dielectric material eliminates the galvanic connection between the electrolytic cells in addition to the switching unit.
Сборка коллектора и коллекторных головок позволяет в каждом конкретном случае обеспечить требуемую производительность за счет подбора оптимального числа ячеек. Существенным является размещение ячеек равномерно по окружности, что обеспечит одинаковый гидравлический режим и равномерную обработку жидкости в каждой ячейке. The assembly of the collector and collector heads makes it possible in each case to provide the required performance by selecting the optimal number of cells. It is essential that the cells are distributed uniformly around the circumference, which will ensure the same hydraulic mode and uniform processing of the liquid in each cell.
При этом достигается как упрощение конструкции, так и расширение функциональных возможностей устройства: электролизер любой производительности собирается с минимальными трудозатратами из электролитических элементов, упрощается сборка электролизера и замена элементов при ремонте. Каждый электрод электролизера соединен с устройством, обеспечивающим последовательное, параллельное или смешанное соединение электролитических элементов между собой. Это позволяет в зависимости от минерализации обрабатываемой жидкости избирать наиболее оптимальную электрическую схему соединения электролитических элементов и обеспечить экономию электроэнергии, повышая при этом КПД устройства и расширяя допустимый диапазон минерализации воды. In this case, both simplification of the design and expansion of the device’s functionality are achieved: the electrolyzer of any capacity is assembled with minimal labor from electrolytic cells, assembly of the cell and replacement of cells during repair are simplified. Each electrode of the electrolyzer is connected to a device that provides a series, parallel or mixed connection of electrolytic cells with each other. This allows, depending on the salinity of the liquid being treated, to select the most optimal electrical circuit for connecting electrolytic cells and to save energy, while increasing the efficiency of the device and expanding the allowable range of water mineralization.
Устройство представлено на фиг. 1-2. The device is shown in FIG. 1-2.
На фиг. 1 схематично представлено устройство для электрохимической обработки жидкости в сборке. In FIG. 1 schematically shows a device for electrochemical processing of liquid in an assembly.
На фиг. 2 представлен основной узел устройства электролитическая ячейка модульного типа. In FIG. 2 shows the main unit of the device is an electrolytic cell of a modular type.
Представленнные ниже конкретные варианты осуществления изобретения не исчерпывают всех возможных вариантов осуществления изобретения. Во всех примерах использованы аноды из титана с покрытием диоксидом рутения, титановые катоды и ультрафильтрационные диафрагмы, содержащие 6О% оксида циркония, 3% оксида иттрия и 27% оксида алюминия. The specific embodiments of the invention presented below do not exhaust all possible embodiments of the invention. In all examples, titanium anodes coated with ruthenium dioxide, titanium cathodes and ultrafiltration diaphragms containing 6O% zirconium oxide, 3% yttrium oxide and 27% aluminum oxide were used.
Устройство для электрохимической обработки жидкости (фиг.1) содержит входной коллектор 1, выходной коллектор 2, коллекторные головки 3, уплотнительные кольца 4, штуцеры 5, электролитические ячейки (проточные электролитические модульные элементы ПЭМ) 6. A device for electrochemical processing of liquid (Fig. 1) contains an
Ячейка 6 (фиг.2) представляет собой миниатюрный диафрагменный электролизер с коаксиальным расположением внешнего, цилиндрического 7 и внутреннего стержневого 8 электродов и трубчатой керамической диафрагмы 9 между ними. Электроды и диафрагма герметично жестко закреплены при помощи эластичных уплотнительных колец 10,11 в торцевых втулках 12 из диэлектрического материала, являющихся продолжением внешней цилиндрической поверхности ячейки (цилиндрического электрода 7). На внешней поверхности ячейки расположены входы 13,14 и выходы 15,16 электродных камер. Они выполнены в виде отверстий в торцевых втулках 12 и цилиндрическом электроде 7 у его концов, в промежутках между канавками для уплотнительных колец 17. Сборка и герметизация электролитического элемента производится при стягивании втулок 12 к торцам электрода 7 гайками 18 с шайбами на концах электрода 8. На поверхности втулок 12 и электрода 7 выполнены канавки 20 и 21, в которых и расположены соответственно отверстия 13,14 и 15,16 для подвода и отвода обрабатываемой жидкости в камеры цилиндрического и стержневого электродов. Зазоры между электродами 7 и 8 и диафрагмой 9 равны 1,2 мм толщина ультрафильтрационной диафрагмы 9 находится в пределах 0,58-0,62 мм. Диаметр внутреннего стержневого электрода равен 6-8 мм. Длина рабочей части диафрагмы составляет 200 мм. Рабочая поверхность диафрагмы заключена между уплотнительными кольцами 10. Площадь рабочей поверхности цилиндрического электрода составляет 88 см2, стержневого 50 см2. Отношение площади поверхности электрода к объему раствора в соответствующей электродной камере равно 3,3 м.Cell 6 (figure 2) is a miniature diaphragm electrolyzer with a coaxial arrangement of the outer, cylindrical 7 and
Устройство работает следующим образом. Исходная жидкость, например вода, из емкости по водопроводным коммуникациям раздельно подается через регуляторы расхода и системы каналов в нижнем коллекторе в анодную и катодную камеры ячейки. Система каналов в нижнем коллекторе (см. фиг.1) содержит осевые каналы, выведенные на торцевые поверхности коллекторов 22 и 23 для подвода обрабатываемой среды в электродные камеры и соединенные с равномерно расположенными по окружности радиальными каналами 24 и 25, а в верхнем коллекторе, обеспечивающем отвод обработанной жидкости из камер выполнены осевые каналы 26 и 27, соединенные с радиальными каналами 28 и 29. В осевых каналах установлены рассекатели 30. С помощью расходомера устанавливаются необходимые соотношения объемных расходов католита и анолита. Включается источник тока. После проведения электрохимической обработки по несообщающимся системам каналов в верхнем коллекторе анолит и католит поступают в емкости-накопители. Электрохимическая обработка воды производится во время ее однократного протока снизу вверх в катодной и анодной камере ячейки. В таблице 1 представлены технические характеристики устройства с различным числом электролитических ячеек. ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3 ТТТ4 ТТТ5 The device operates as follows. The initial liquid, for example water, is separately supplied from the tank via water supply lines through flow regulators and channel systems in the lower collector to the anode and cathode cells of the cell. The channel system in the lower collector (see Fig. 1) contains axial channels displayed on the end surfaces of the collectors 22 and 23 for supplying the medium to the electrode chambers and connected to radial channels 24 and 25 evenly spaced around the circumference, and in the upper collector, which provides axial channels 26 and 27 are made to discharge the treated liquid from the chambers. They are connected to the radial channels 28 and 29. In the axial channels,
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93047142A RU2063932C1 (en) | 1993-10-11 | 1993-10-11 | Apparatus for electrochemical treatment of liquid |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93047142A RU2063932C1 (en) | 1993-10-11 | 1993-10-11 | Apparatus for electrochemical treatment of liquid |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93047142A RU93047142A (en) | 1995-07-09 |
| RU2063932C1 true RU2063932C1 (en) | 1996-07-20 |
Family
ID=20148050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93047142A RU2063932C1 (en) | 1993-10-11 | 1993-10-11 | Apparatus for electrochemical treatment of liquid |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2063932C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2493108C1 (en) * | 2012-02-13 | 2013-09-20 | Николай Петрович Куприков | Device for electrochemical processing of liquid |
-
1993
- 1993-10-11 RU RU93047142A patent/RU2063932C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Электрохимактиватор медицинский, Информационный листок N 03049, 1987. Заявка Японии N 1-104387, кл. С 02 F 1/46, 1989. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2493108C1 (en) * | 2012-02-13 | 2013-09-20 | Николай Петрович Куприков | Device for electrochemical processing of liquid |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5427667A (en) | Apparatus for electrochemical treatment of water | |
| US4422919A (en) | Electrolytic cell | |
| FI68266C (en) | APPARATUS FOER TILLVERKNING AV SODIUM HYPOCHLORITE | |
| US7691249B2 (en) | Method and apparatus for making electrolyzed water | |
| CZ290114B6 (en) | Electrochemical cell | |
| JP2007536432A (en) | Electrolytic cell with multilayer expanded metal electrode | |
| RU2176989C1 (en) | Electrochemical module cell for treatment of aqueous solutions, plant for production of products of anodic oxidation of solution of alkaline or alkaline-earth metal chlorides | |
| RU2297981C1 (en) | Device for the electrochemical treatment of the water and the water solutions | |
| KR20190026597A (en) | Method and apparatus for producing highly concentrated slightly acidic electrolyzed water | |
| RU2063932C1 (en) | Apparatus for electrochemical treatment of liquid | |
| US6716325B2 (en) | Electrolytic cell for hypochlorite generation | |
| RU2042639C1 (en) | Device for electrochemical treatment of water | |
| RU2078737C1 (en) | Apparatus for electrochemical treatment of water | |
| RU2145940C1 (en) | Flow-through electrochemical modular member for treatment of liquid | |
| RU2038322C1 (en) | Equipment for electrotechnical treatment of water | |
| RU2038323C1 (en) | Equipment for purification and disinfection of water | |
| RU2040477C1 (en) | Device for disinfection and purification of water | |
| RU2088539C1 (en) | Apparatus for producing detergent and disinfecting solutions | |
| KR20150097104A (en) | Electrolytic bath for acid water | |
| RU2729184C1 (en) | Electrochemical reactor and apparatus for electrochemical synthesis of a mixture of oxidants | |
| KR100397883B1 (en) | Electrochemical cell | |
| CN219079188U (en) | Membrane filtration electrode electrocatalytic oxidation reactor | |
| KR102534556B1 (en) | A faucet capable of Sterilization and supplies Hydrogen | |
| RU2759853C1 (en) | Apparatus for electrolysis of water or aqueous solutions producing an anolyte and a catholyte | |
| KR100439997B1 (en) | Apparatus creating electrolysed-water by multi-step and non-diaphram |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061012 |