RU2130786C1

RU2130786C1 - Electrochemical device for processing liquid medium

Info

Publication number: RU2130786C1
Application number: RU98114705A
Authority: RU
Inventors: Г.Е. Мееркоп; Н.В. Джейранишвили; С.К. Бутин
Original assignee: Мееркоп Геннадий Евсеевич; Джейранишвили Нугзар Владиславович; Бутин Сергей Кронидович
Priority date: 1998-08-11
Filing date: 1998-08-11
Publication date: 1999-05-27

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: device has monopolar tubular and rod electrodes with collecting bushings. Ion-permeable separation unit is mounted in ring-shaped interelectrode cavity. The collecting bushings have step-like internal surface. Tubes for delivering and/or discharging liquid medium are mounted on lateral and/or end face surface of at least one of collecting bushings. EFFECT: wide range of functional applications. 11 cl, 13 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к электрохимической технологии обработки жидкой среды и касается электрохимического устройства, которое может быть использовано в составе установок для получения стерилизующего, дезинфицирующего, моюще-дезинфицирующего или лекарственного раствора антибактериального и противовирусного действия. Оно может быть также использовано в составе установок для обеззараживания и/или очистки жидкой среды, например питьевой воды, от легкоокисляемых органических веществ, тяжелых металлов, железа, и других примесей, а также для изменения ее водородного показателя (pH) и/или окислительно-восстановительного потенциала. The present invention relates to electrochemical technology for processing a liquid medium and relates to an electrochemical device that can be used as part of installations for producing a sterilizing, disinfecting, washing-disinfecting or drug solution of antibacterial and antiviral effects. It can also be used as part of installations for disinfecting and / or purifying a liquid medium, for example, drinking water, from easily oxidizable organic substances, heavy metals, iron, and other impurities, as well as for changing its hydrogen index (pH) and / or oxidation recovery potential.

Область применения предложенного электрохимического устройства - учреждения здравоохранения, мясо- и рыбоперерабатывающие предприятия, овощехранилища, предприятия общественного питания, сельскохозяйственные предприятия, фермерские и другие хозяйства, плавательные бассейны. The scope of the proposed electrochemical device is healthcare institutions, meat and fish processing enterprises, vegetable stores, catering establishments, agricultural enterprises, farmers and other farms, swimming pools.

Электрохимическая или электролизная обработка жидкой среды является широко распространенным технологическим способом. Его практическая реализация осуществляется с применением электрохимических (электролитических, электролизных) устройств разного конструктивного исполнения. Electrochemical or electrolysis treatment of a liquid medium is a widespread technological method. Its practical implementation is carried out using electrochemical (electrolytic, electrolysis) devices of various designs.

Известно устройство для электрохимической обработки жидкой среды, выполненное в виде электролизера с плоскими монополярными электродами положительной и отрицательной полярности, между которыми образована межэлектродная полость (патент Великобритании N 1526687 A по классу C 02 F 1/46 с приоритетом от 1978 г.). В указанной межэлектродной полости этого устройства проводят электрохимическую обработку жидкой среды с получением смешанных анодных и катодных продуктов электролиза, а также выделяющихся при электролизе газов. A device is known for electrochemical processing of a liquid medium, made in the form of an electrolyzer with flat monopolar electrodes of positive and negative polarity, between which an interelectrode cavity is formed (UK patent N 1526687 A in class C 02 F 1/46 with a priority of 1978). In the specified interelectrode cavity of this device, electrochemical processing of the liquid medium is carried out to obtain mixed anodic and cathodic electrolysis products, as well as gases released during electrolysis.

Известно также устройство для униполярной электрохимической обработки жидкой среды, выполненное в виде диафрагменного электролизера с плоскими монополярными электродами положительной и отрицательной полярности, между которыми размещен ионопроницаемый разделительный элемент в виде плоской диафрагмы или мембраны, разделяющий межэлектродную полость на анодную и катодную камеры с патрубками для подачи и отвода жидкой среды. В этих изолированных униполярных электродных камерах жидкая среда подвергается униполярной анодной или катодной электрохимической обработке с получением анодных или катодных продуктов электролиза, а также выделяющихся при электролизе газов (Очистка питьевой воды, синтез моющих, дезинфицирующих и стерилизующих растворов из воды. Выпуск пятый. Москва, 1992 г., стр. 5, 11. Рекламно-издательский центр ЯиК). Also known is a device for unipolar electrochemical processing of a liquid medium, made in the form of a diaphragm electrolyzer with flat monopolar electrodes of positive and negative polarity, between which an ion-permeable separation element is arranged in the form of a flat diaphragm or membrane that separates the interelectrode cavity into the anode and cathode chambers with supply pipes and drainage of liquid medium. In these isolated unipolar electrode chambers, the liquid medium is subjected to a unipolar anodic or cathodic electrochemical treatment to produce anodic or cathodic electrolysis products, as well as gases released during electrolysis (Purification of drinking water, synthesis of detergent, disinfectant and sterilizing solutions from water. Issue 5. Moscow, 1992 G., p. 5, 11. Advertising and Publishing Center YaiK).

Известно электрохимическое диафрагменное устройство с плоскими монополярными электродами положительной и отрицательной полярности, между которыми размещен ионопроницаемый разделительный элемент в виде плоской полимерной мембраны, разделяющий межэлектродное пространство на анодную и катодную камеры с патрубками для подачи и отвода жидкой среды, причем в анодной камере также расположен по меньшей мере один плоский биполярный электрод (Патент США N 4248681 по классу C 25 В 1/22 с приоритетом от 1981 г.)
При эксплуатации этого устройства электрохимической обработке подвергается насыщенный раствор натрия хлорида, причем в электродной камере с анодом и одним или несколькими биполярными электродами получают смесь хлора с двуокисью хлора, используемую для обеззараживания воды в плавательном бассейне.It is known an electrochemical diaphragm device with flat monopolar electrodes of positive and negative polarity, between which an ion-permeable separation element in the form of a flat polymer membrane is placed, separating the interelectrode space into the anode and cathode chambers with nozzles for supplying and discharging a liquid medium, and at least in the anode chamber at least one flat bipolar electrode (US Patent No. 4,248,681 in class C 25 V 1/22 with priority from 1981)
When this device is used, a saturated solution of sodium chloride is subjected to electrochemical treatment, and in a electrode chamber with an anode and one or more bipolar electrodes, a mixture of chlorine with chlorine dioxide is obtained, which is used to disinfect water in a swimming pool.

Аналогом предложенного электрохимического устройства является проточное электрохимическое устройство (проточный электролитический элемент), используемое в составе электрохимической установки для обработки воды или водно-солевого раствора. Оно содержит коаксиально расположенные в вертикальной плоскости трубчатый и стержневой цилиндрические монополярные электроды, между которыми образована кольцевая межэлектродная полость, разделенная ионопроницаемой керамической трубчатой диафрагмой на изолированные униполярные электродные кольцевые камеры. На противоположных концах электродов установлены диэлектрические разъемные коллекторные элементы с патрубками для подачи и отвода жидкой среды, состоящие из коллекторной втулки и коллекторной головки, между обращенными друг к другу состыкованными поверхностями которых образован кольцевой паз. В нем установлен эластичный уплотнительный кольцевой элемент, в котором закреплен конец керамической трубчатой диафрагмы, а зазор между обращенными друг к другу поверхностями коллекторной втулки и монополярного трубчатого электрода уплотнен герметиком. На торцевой стенке коллекторной головки имеется кольцевая канавка с уплотнительным кольцевым элементом, а на резьбовых концах монополярного стержневого электрода, которые расположены снаружи коллекторной головки, установлены стандартные крепежные элементы в виде гайки и шайбы (Патент США N 5628888 по классу C 25 В 9/00 с приоритетом от 1996 г.) Недостаток этого проточного электрохимического устройства состоит в усложненной конструкции его разъемного коллекторного элемента в виде втулки, состыкованной с коллекторной головкой, а также в невысокой надежности уплотнения кольцевого зазора посредством герметика, наносимого ручным способом. An analogue of the proposed electrochemical device is a flow-through electrochemical device (flow-through electrolytic cell) used as part of an electrochemical installation for treating water or a water-salt solution. It contains a tubular and rod-shaped cylindrical monopolar electrodes coaxially arranged in a vertical plane, between which an annular interelectrode cavity is formed, separated by an ion-permeable ceramic tube diaphragm into isolated unipolar electrode annular chambers. At the opposite ends of the electrodes, dielectric detachable collector elements with nozzles for supplying and discharging a liquid medium are installed, consisting of a collector sleeve and a collector head, between which facing surfaces are joined together, an annular groove is formed. An elastic sealing ring element is installed in it, in which the end of the ceramic tubular diaphragm is fixed, and the gap between the surfaces of the collector sleeve and the monopolar tubular electrode facing each other is sealed. On the end wall of the collector head there is an annular groove with a sealing ring element, and on the threaded ends of the monopolar rod electrode, which are located outside the collector head, standard fasteners in the form of a nut and washer are installed (US Patent No. 5628888 for class C 25 V 9/00 s priority from 1996) The disadvantage of this flow-through electrochemical device is the complicated design of its detachable collector element in the form of a sleeve docked with the collector head, as well as in a low th reliability seal annular gap by means of a sealant applied by hand.

Ближайшим прототипом предложенного электрохимического устройства является проточный электролитический реакторный элемент, входящий в состав установки для электрохимической обработки воды или водно-солевого раствора, содержащий трубчатый и стержневой коаксиально расположенные монополярные цилиндрические электроды, между которыми образована кольцевая межэлектродная полость, разделенная ионопроницаемым разделительным элементом в виде пористой трубчатой керамической диафрагмы на изолированные униполярные анодную и катодную электродные кольцевые камеры, причем на противоположных концах монополярных электродов закреплены диэлектрические распределительные втулки с радиально расположенными отверстиями, а на наружной поверхности трубчатого электрода, на торцевой стенке распределительной втулки с осевым сквозным отверстием, а также между обращенными друг к другу торцевыми поверхностями распределительной втулки и монополярного трубчатого электрода выполнены кольцевые канавки или образованы кольцевые пазы с установленными в них эластичными кольцевыми уплотнительными элементами. Снаружи каждой распределительной втулки установлены диэлектрические коллекторные головки с патрубками для подачи и отвода жидкой среды, расположенные на уровне проходных радиальных отверстий в распределительной втулке и в монополярном трубчатом электроде (Патент Великобритании N 2274113 A по классу C 02 F 1/46 с приоритетом от 1992 г.). The closest prototype of the proposed electrochemical device is a flow-through electrolytic reactor element, which is part of the installation for the electrochemical treatment of water or a water-salt solution, containing tubular and rod coaxially arranged monopolar cylindrical electrodes, between which an annular interelectrode cavity is formed, separated by an ion-permeable separation element in the form of a porous tubular ceramic diaphragm on an isolated unipolar anodic and cathodic ele ring chambers, and dielectric distribution sleeves with radially spaced holes are fixed at opposite ends of monopolar electrodes, and on the outer surface of the tubular electrode, on the end wall of the distribution sleeve with an axial through hole, and also between the end surfaces of the distribution sleeve and the monopolar tubular facing each other electrode grooves are made or ring grooves are formed with elastic ring seals installed in them itelnymi elements. Outside of each distribution sleeve, dielectric collector heads with nozzles for supplying and discharging a liquid medium are installed, located at the level of the radial through holes in the distribution sleeve and in a monopolar tube electrode (UK Patent N 2274113 A in Class C 02 F 1/46 with a priority of 1992 .).

Один из недостатков ближайшего прототипа состоит в том, что совокупное использование диэлектрических распределительных втулок и коллекторных головок с кольцевыми канавками и пазами, в которых установлены уплотнительные эластичные кольцевые элементы, усложняет его конструкцию и снижает надежность работы. One of the drawbacks of the closest prototype is that the combined use of dielectric distribution sleeves and manifold heads with annular grooves and grooves in which sealing elastic ring elements are installed complicates its design and reduces reliability.

Его другой недостаток состоит в том, что вышеописанная конструкция проточного диафрагменного электролитического реакторного элемента не позволяет проводить электрохимическую обработку жидкой среды с одновременным получением смешанных разнополярных анодных и катодных продуктов электролиза. Это ограничивает функциональные технологические возможности электрохимической обработки жидкой среды, а также область практического использования прототипа. Its other drawback is that the above-described design of a flow diaphragm electrolytic reactor cell does not allow electrochemical processing of a liquid medium with simultaneous production of mixed bipolar anode and cathode electrolysis products. This limits the functional technological capabilities of the electrochemical processing of a liquid medium, as well as the practical use of the prototype.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение функциональных технологических возможностей электрохимической обработки жидкой среды с получением униполярных и/или смешанных разнополярных продуктов электролиза, и/или с получением бактерицидных электролизных газов, а также упрощение конструкции и повышение производительности электрохимического устройства. The technical result of the invention is the expansion of the functional technological capabilities of the electrochemical processing of a liquid medium to produce unipolar and / or mixed bipolar electrolysis products, and / or to produce bactericidal electrolysis gases, as well as simplifying the design and increasing the productivity of the electrochemical device.

Указанный технический результат достигается тем, что в электрохимическом устройстве для обработки жидкой среды, выполненном в виде трубчатого и стержневого коаксиально расположенных монополярных цилиндрических электродов с закрепленными на их концах диэлектрическими коллекторными втулками, внутренняя полость которых сообщена с кольцевой межэлектродной полостью между обращенными друг к другу поверхностями монополярных электродов, с каналами и патрубками для подачи и отвода жидкой среды и герметизирована эластичными кольцевыми элементами, в кольцевой межэлектродной полости коаксиально размещен ионопроницаемый диафрагменный или мембранный разделительный трубчатый элемент и/или по меньшей мере один биополярный трубчатый электрод, закрепленные эластичными кольцевыми элементами, причем указанная межэлектродная полость разделена на сообщающиеся или изолированные электродные камеры и/или на электролизные ячейки для получения униполярных и/или смешанных разнополярных анодных и катодных продуктов электролиза, коллекторные втулки выполнены со ступенчатой внутренней поверхностью, а патрубки для подачи и/или отвода жидкой среды расположены на боковой и/или торцевой поверхности по меньшей мере одной из коллекторных втулок. The specified technical result is achieved in that in an electrochemical device for processing a liquid medium made in the form of a tubular and rod coaxially arranged monopolar cylindrical electrodes with dielectric collector sleeves fixed at their ends, the inner cavity of which is connected with the annular interelectrode cavity between the surfaces of the monopolar electrodes, with channels and nozzles for supplying and discharging liquid medium and sealed with elastic ring el by the elements, in the annular interelectrode cavity, an ion-permeable diaphragm or membrane separation tubular element and / or at least one biopolar tubular electrode fixed by elastic ring elements are coaxially placed, wherein said interelectrode cavity is divided into communicating or insulated electrode chambers and / or electrolysis cells to obtain unipolar and / or mixed bipolar anode and cathode electrolysis products, collector sleeves are made with a stepped inner the lower surface, and the nozzles for supplying and / or draining the liquid medium are located on the side and / or end surface of at least one of the collector sleeves.

Другие отличительные признаки предложенного электрохимического устройства состоят в альтернативных вариантах размещения эластичных кольцевых элементов, установленных:
- между противолежащими торцевыми участками ступенчатой внутренней поверхности коллекторной втулки и монополярного трубчатого электрода;
- в кольцевых канавках, выполненных на противоположных концах монополярного трубчатого электрода;
- в кольцевой канавке, выполненной соосно с отверстием в торцевой стенке коллекторной втулки, в котором размещен конец монополярного стержневого электрода;
- между обращенными друг к другу поверхностями ионопроницаемого разделительного трубчатого элемента и конического участка ступенчатой внутренней поверхности коллекторной втулки;
- в кольцевых канавках, выполненных на противоположных концах монополярного стержневого электрода.Other distinctive features of the proposed electrochemical device consist in alternative embodiments of the placement of elastic ring elements installed:
- between opposite end sections of the stepped inner surface of the collector sleeve and the monopolar tubular electrode;
- in annular grooves made at opposite ends of the monopolar tubular electrode;
- in an annular groove made coaxially with a hole in the end wall of the collector sleeve, in which the end of the monopolar rod electrode is placed;
- between facing each other the surfaces of the ion-permeable separation tubular element and the conical section of the stepped inner surface of the collector sleeve;
- in annular grooves made at opposite ends of the monopolar rod electrode.

Кроме того, предложенное электрохимическое устройство имеет следующие дополнительные отличительные признаки:
- эластичные кольцевые элементы для фиксации ионопроницаемого разделительного трубчатого элемента и/или по меньшей мере одного биполярного трубчатого электрода, выполнены с тремя внутренними или наружными выступами, между которыми образованы продольные каналы для циркуляции жидкой среды;
- на одном или на противоположных концах монополярного трубчатого электрода имеются радиальные переточные отверстия, на уровне которых расположен боковой патрубок коллекторной втулки;
- на одном из торцевых участков ступенчатой внутренней поверхности коллекторной втулки имеется по меньшей мере один радиальный ограничительный выступ для продольно-осевой фиксации ионопроницаемого разделительного трубчатого элемента и/или биполярного трубчатого электрода, установленных в вертикальном или горизонтальном рабочем положении;
- в глухом резьбовом отверстии на торцевой стенке одной из коллекторных втулок закреплен резьбовой конец монополярного стержневого электрода;
- коллекторная втулка выполнена с осевым патрубком и сквозным резьбовым отверстием, в котором закреплен резьбовой конец монополярного стержневого электрода с "Т"-образным переточным каналом.In addition, the proposed electrochemical device has the following additional distinctive features:
- elastic ring elements for fixing an ion-permeable separation tubular element and / or at least one bipolar tubular electrode, are made with three internal or external protrusions, between which longitudinal channels are formed for the circulation of the liquid medium;
- at one or at opposite ends of the monopolar tubular electrode there are radial transfer holes, at the level of which the side pipe of the collector sleeve is located;
- at one of the end sections of the stepped inner surface of the collector sleeve there is at least one radial restrictive protrusion for longitudinally axial fixing of the ion-permeable separation tubular element and / or bipolar tubular electrode installed in a vertical or horizontal working position;
- in the blind threaded hole on the end wall of one of the collector bushings, the threaded end of the monopolar rod electrode is fixed;
- the collector sleeve is made with an axial nozzle and a through threaded hole in which the threaded end of the monopolar rod electrode with a "T" -shaped transfer channel is fixed.

Предлагаемое электрохимическое устройство поясняется схематично на фиг. 1-13, причем
- на фиг. 1, 2, 3 изображены альтернативные варианты электрохимического устройства с трубчатым и стержневым коаксиально расположенными монополярными цилиндрическими электродами, между которыми размещен ионопроницаемый диафрагменный трубчатый элемент, разделяющий межэлектродную полость на две сообщающиеся гидравлически последовательно соединенные униполярные электродные кольцевые камеры с предусмотренными на коллекторных втулках патрубками для подачи или отвода жидкой среды;
- на фиг. 4, 5 изображены альтернативные варианты электрохимического устройства, отличающиеся от изображенных на фиг. 1, 2, 3 тем, что изолированные униполярные кольцевые электродные камеры гидравлически соединены параллельно;
- на фиг. 6, 7 изображены альтернативные варианты электрохимического устройства с трубчатым и стержневым коаксиально расположенными монополярными цилиндрическими электродами, между которыми размещен биполярный трубчатый электрод, разделяющий межэлектродную полость на две сообщающиеся кольцевые электролизные ячейки: они гидравлически соединены последовательно, причем патрубки для подачи и отвода жидкой среды предусмотрены на боковой стенке одной из коллекторных втулок ( фиг. 6), или гидравлически соединены параллельно, а каждая из коллекторных втулок имеет боковой или осевой патрубок (фиг. 7);
- на фиг. 8 изображен вариант электрохимического устройства с монополярными и биполярными коаксиально расположенными цилиндрическими электродами, причем в межэлектродной полости образованы три сообщающиеся кольцевые электролизные ячейки, гидравлически соединенные параллельно, одна из коллекторных втулок имеет боковой патрубок, а другая - осевой патрубок;
- на фиг. 9, 10 изображены варианты электрохимического устройства с трубчатым и стержневым коаксиально расположенными монополярными цилиндрическими электродами, между которыми размещены ионопроницаемый разделительный трубчатый элемент и биполярный трубчатый электрод, причем межэлектродная полость разделена на униполярную электродную камеру и монополярно-биполярную электродную камеру с двумя сообщающимися электролизными ячейками, причем электродные камеры гидравлически соединены параллельно, а биполярный электрод размещен в одной камере с монополярным трубчатым электродом (фиг. 9) или с монополярным стержневым электродом (фиг. 10 );
- на фиг. 11 изображен вариант электрохимического устройства с монополярными и биполярными коаксиально расположенными цилиндрическими электродами, причем один из биполярных электродов расположен в электродной камере монополярного трубчатого электрода, а другой - в электродной камере монополярного стержневого электрода; указанные монополярно-биполярные электродные камеры с сообщающимися электролизными ячейками разделены посредством ионопроницаемого разделительного трубчатого элемента, а каждая из противоположных коллекторных втулок имеет боковые патрубки для подачи или отвода жидкой среды;
- на фиг. 12, 13 изображены сечения А-А и Б-Б согласно фиг. 9, поясняющие конструкцию эластичных кольцевых элементов с внутренними или наружными выступами для продольно-осевой фиксации ионопроницаемого разделительного трубчатого элемента и/или биполярного трубчатого электрода, между которыми в кольцевой полости электродной камеры или электролизной ячейки имеются продольные каналы для циркуляции жидкой среды.The proposed electrochemical device is illustrated schematically in FIG. 1-13, and
- in FIG. 1, 2, 3 depict alternative electrochemical devices with a tubular and rod coaxially arranged monopolar cylindrical electrodes, between which an ion-permeable diaphragm tubular element is placed, separating the interelectrode cavity into two hydraulically connected unipolar electrode annular chambers in communication with nozzles provided on the collector bushings or for supply tubes drainage of liquid medium;
- in FIG. 4, 5, alternative electrochemical devices are shown which differ from those shown in FIG. 1, 2, 3 in that the insulated unipolar annular electrode chambers are hydraulically connected in parallel;
- in FIG. Figures 6 and 7 show alternative electrochemical devices with a tubular and rod coaxially arranged monopolar cylindrical electrodes, between which a bipolar tubular electrode is placed, separating the interelectrode cavity into two communicating ring electrolysis cells: they are hydraulically connected in series, and the nozzles for supplying and discharging liquid medium are provided the side wall of one of the collector bushings (Fig. 6), or are hydraulically connected in parallel, and each of the collector x bushings has a lateral or axial nozzle (Fig. 7);
- in FIG. Figure 8 shows a variant of an electrochemical device with monopolar and bipolar coaxially arranged cylindrical electrodes, moreover, three interconnected circular electrolysis cells are formed in the interelectrode cavity, hydraulically connected in parallel, one of the collector sleeves has a side pipe, and the other has an axial pipe;
- in FIG. 9, 10 depict variants of an electrochemical device with a tubular and rod coaxially arranged monopolar cylindrical electrodes between which an ion-permeable separation tubular element and a bipolar tubular electrode are placed, the interelectrode cavity being divided into a unipolar electrode chamber and a monopolar-bipolar electrode chamber with two communicating the electrode chambers are hydraulically connected in parallel, and the bipolar electrode is placed in one chamber unipolar tubular electrodes (Figure 9). unipolar or rod-shaped electrode (FIG 10.);
- in FIG. 11 shows a variant of an electrochemical device with monopolar and bipolar coaxially arranged cylindrical electrodes, one of the bipolar electrodes being located in the electrode chamber of the monopolar tubular electrode and the other in the electrode chamber of the monopolar rod electrode; said monopolar-bipolar electrode chambers with communicating electrolysis cells are separated by means of an ion-permeable separation tube element, and each of the opposite collector sleeves has side nozzles for supplying or discharging a liquid medium;
- in FIG. 12, 13 are sections A-A and B-B according to FIG. 9, illustrating the construction of elastic ring elements with internal or external protrusions for longitudinally axially fixing an ion-permeable separation tube element and / or a bipolar tube electrode, between which longitudinal channels are provided for circulating a liquid medium in the annular cavity of the electrode chamber or electrolysis cell.

Электрохимическое устройство для обработки жидкой среды содержит трубчатый и стержневой коаксиально расположенные монополярные цилиндрические электроды 1, 2 положительной и отрицательной полярности, на противоположных концах которых закреплены диэлектрические коллекторные втулки 3, 4 (фиг. 1-11). The electrochemical device for processing a liquid medium contains a tubular and rod coaxially arranged monopolar cylindrical electrodes 1, 2 of positive and negative polarity, at the opposite ends of which are mounted dielectric collector sleeves 3, 4 (Fig. 1-11).

Внутренняя поверхность коллекторной втулки 3, 4 выполнена ступенчатой со сквозным цилиндрическим или глухим осевым резьбовым отверстием в ее торцевой стенке. В этих отверстиях расположены противоположные концы монополярного стержневого электрода 2, каждый из которых выполнен с крепежной резьбой 5 или 6. Альтернативным вариантом исполнения стержневого электрода 2 является полый цилиндрический электрод. На резьбовом конце 5 стержневого электрода 2 расположены стандартные крепежные элементы в виде шайбы 7 с гайкой 8, посредством которых закреплена коллекторная втулка 3, а его противоположный резьбовой конец 6 размещен в глухом (фиг. 1, 2, 4, 5, 6, 9) или сквозном (фиг. 3, 7, 8, 10, 11) осевом резьбовом отверстии коллекторной втулки 4 или последняя может быть закреплена на конце стержневого электрода 2 резьбовыми крепежными элементами по аналогии с креплением коллекторной втулки 3. The inner surface of the collector sleeve 3, 4 is made stepped with a through cylindrical or blind axial threaded hole in its end wall. Opposite ends of the monopolar rod electrode 2 are located in these holes, each of which is made with a fastening thread 5 or 6. An alternative embodiment of the rod electrode 2 is a hollow cylindrical electrode. On the threaded end 5 of the rod electrode 2 there are standard fasteners in the form of a washer 7 with a nut 8, by means of which the collector sleeve 3 is fixed, and its opposite threaded end 6 is placed in the blind (Fig. 1, 2, 4, 5, 6, 9) or through (Fig. 3, 7, 8, 10, 11) axial threaded hole of the collector sleeve 4 or the latter can be fixed on the end of the rod electrode 2 with threaded fasteners similar to the fastening of the collector sleeve 3.

Между коаксиально расположенными цилиндрическими монополярными электродами 1, 2 образована кольцевая межэлектродная полость, в которой находятся:
- ионопроницаемый разделительный трубчатый элемент 9 (фиг. 1-5), разделяющий кольцевую межэлектродную полость на две кольцевые униполярные электродные камеры 10, 11, каждая из которых сообщена с внутренней полостью коллекторных втулок 3, 4;
- по меньшей мере, один биполярный трубчатый электрод 12, разделяющий межэлектродную полость на кольцевые электролизные ячейки 13, 14, сообщенные с внутренними полостями коллекторных втулок 3, 4 (фиг. 6, 7);
- несколько коаксиально расположенных биполярных трубчатых электродов, например 12, 15 (фиг. 8), разделяющих межэлектродную полость на кольцевые электролизные ячейки 13, 14, 16, сообщенные с внутренними полостями коллекторных втулок 3, 4;
- ионопроницаемый разделительный трубчатый элемент 9 и биполярный трубчатый электрод 12, расположенный в камере монополярного трубчатого электрода 1, которая содержит кольцевые электролизные ячейки 13, 17, сообщенные с внутренними полостями коллекторных втулок 3, 4 (фиг. 9);
- ионопроницаемый разделительный трубчатый элемент 9 и биполярный трубчатый электрод 15, расположенный в камере стержневого монополярного электрода 2, которая содержит кольцевые электролизные ячейки 14, 18, сообщенные с внутренними полостями коллекторных втулок 3, 4 (фиг. 10);
- ионопроницаемый разделительный трубчатый элемент 9 и биполярные трубчатые электроды 12, 15, один из которых расположен в камере монополярного трубчатого электрода 1, а другой - в камере монополярного стержневого электрода 2, каждая из которых содержит электролизные ячейки 13, 17 или 14, 18, сообщенные с внутренними полостями коллекторных втулок 3, 4 (фиг. 11). Ионопроницаемый разделительный трубчатый элемент 9 может быть выполнен в виде тонкостенной пористой керамической трубчатой диафрагмы или полимерной трубчатой мембраны.Between coaxially arranged cylindrical monopolar electrodes 1, 2, an annular interelectrode cavity is formed in which:
- ion-permeable separating tubular element 9 (Fig. 1-5), dividing the annular interelectrode cavity into two annular unipolar electrode chambers 10, 11, each of which is connected with the inner cavity of the collector bushings 3, 4;
- at least one bipolar tubular electrode 12 dividing the interelectrode cavity into ring electrolysis cells 13, 14 in communication with the internal cavities of the collector sleeves 3, 4 (Fig. 6, 7);
- several coaxially arranged bipolar tubular electrodes, for example 12, 15 (Fig. 8), dividing the interelectrode cavity into ring electrolysis cells 13, 14, 16, in communication with the internal cavities of the collector sleeves 3, 4;
- ion-permeable separation tubular element 9 and a bipolar tubular electrode 12 located in the chamber of the monopolar tubular electrode 1, which contains ring electrolysis cells 13, 17 in communication with the internal cavities of the collector sleeves 3, 4 (Fig. 9);
- an ion-permeable separating tubular element 9 and a bipolar tubular electrode 15 located in the chamber of the monopolar rod electrode 2, which contains ring electrolysis cells 14, 18 in communication with the internal cavities of the collector sleeves 3, 4 (Fig. 10);
- an ion-permeable separation tubular element 9 and bipolar tubular electrodes 12, 15, one of which is located in the chamber of the monopolar tubular electrode 1, and the other in the chamber of the monopolar rod electrode 2, each of which contains electrolysis cells 13, 17 or 14, 18, communicated with the internal cavities of the collector bushings 3, 4 (Fig. 11). The ion-permeable separation tubular element 9 can be made in the form of a thin-walled porous ceramic tubular diaphragm or a polymer tubular membrane.

В коллекторных втулках 3, 4 со ступенчатой внутренней поверхностью установлены эластичные кольцевые элементы, посредством которых уплотнены зазоры между наружной и/или торцевой поверхностями монополярного трубчатого или стержневого электродов 1, 2 и противолежащими участками внутренней поверхности коллекторной втулки 3 или 4, а также зафиксированы концы ионопроницаемого разделительного трубчатого элемента 9 и /или биполярного трубчатого электрода 12, или нескольких коаксиально расположенных биполярных электродов, например, 12 и 15. In the collector sleeves 3, 4 with a stepped inner surface, elastic ring elements are installed, through which the gaps between the outer and / or end surfaces of the monopolar tubular or rod electrodes 1, 2 and opposite parts of the inner surface of the collector sleeve 3 or 4 are sealed, and the ends of the ion-permeable are fixed a separating tubular element 9 and / or a bipolar tubular electrode 12, or several coaxially arranged bipolar electrodes, for example, 12 and 15.

Следует отметить, что максимальное количество коаксиально расположенных в межэлектродной полости биполярных электродов не должно превышать 5 штук, что обусловлено повышенными утечками тока при работе электролизера, имеющего более шести электролизных ячеек. It should be noted that the maximum number of bipolar electrodes coaxially located in the interelectrode cavity should not exceed 5, which is due to increased current leakage during operation of the electrolyzer having more than six electrolysis cells.

Ниже указаны порядковые номера и расположение эластичных кольцевых элементов, которые установлены в коллекторных втулках 3, 4 предложенного электрохимического устройства согласно фиг. 1-11 (см. таблицу). The serial numbers and arrangement of elastic ring elements that are installed in the collector sleeves 3, 4 of the proposed electrochemical device according to FIG. 1-11 (see table).

Эластичные кольцевые элементы 19 и/или 20, 26, 27, фиксирующие концы расположенного в межэлектродной полости ионопроницаемого разделительного трубчатого элемента 9 и/или биполярного электрода 12 и/или 15, выполнены по меньшей мере с тремя внутренними или наружными продольными выступами 28 или 29, 30 или 31, между которыми в кольцевой полости электродной камеры или электролизной ячейки, в которой они расположены, образованы продольные переточные каналы 32 для циркуляции жидкой среды (фиг. 12, 13). Elastic ring elements 19 and / or 20, 26, 27, the fixing ends of the ion-permeable separation tube element 9 and / or bipolar electrode 12 and / or 15 located in the interelectrode cavity, are made with at least three internal or external longitudinal protrusions 28 or 29, 30 or 31, between which in the annular cavity of the electrode chamber or electrolysis cell in which they are located, longitudinal overflow channels 32 are formed for circulating the liquid medium (Figs. 12, 13).

Для продольно-осевой фиксации ионопроницаемого разделительного элемента 9 и/или биполярного трубчатого электрода 12 и/или 15 предлагаемого электрохимического устройства, а также для удобства его сборки на торцевых участках ступенчатой внутренней поверхности коллекторной втулки 3 и/или 4 предусмотрены радиальные ограничительные выступы 33 или 34 (фиг. 1 - 10) или 33, 34, 35, 36 (фиг. 11). For longitudinal-axial fixation of the ion-permeable separation element 9 and / or bipolar tubular electrode 12 and / or 15 of the proposed electrochemical device, as well as for the convenience of its assembly at the end sections of the stepped inner surface of the collector sleeve 3 and / or 4, radial restrictive protrusions 33 or 34 are provided (Fig. 1-10) or 33, 34, 35, 36 (Fig. 11).

Коллекторная втулка 3 предложенного электрохимического устройства выполнена с боковыми патрубками 37 и/или 38 для подачи и/или отвода жидкой среды, а коллекторная втулка 4 не имеет указанных патрубков (фиг. 1, 2, 6), либо имеет осевой патрубок 39 на ее торцевой стенке со сквозным осевым отверстием (фиг. 3, 8), либо выполнена по меньшей мере с двумя боковыми патрубками 40, 41 (фиг. 4, 5, 10) или с осевым и боковым патрубками 39, 41 (фиг. 11). Количество патрубков и их расположение на одной или на каждой из коллекторных втулок 3 и/или 4 зависит от гидравлического соединения образованных в межэлектродной полости изолированных или сообщающихся кольцевых электродных камер, и/или сообщающихся кольцевых электролизных ячеек для получения униполярных анодных или катодных продуктов электролиза (фиг. 3, 4, 5), и/или смешанных разнополярных анодно-катодных продуктов электролиза (фиг. 1, 2, 6, 11), причем это соединение может быть последовательным (фиг. 1, 2, 6), последовательным, и/или параллельным (фиг. 3, 7), или параллельным (фиг. 4, 5, 8-11), что расширяет функциональные технологические возможности и область применения предложенного электрохимического устройства. The collector sleeve 3 of the proposed electrochemical device is made with side nozzles 37 and / or 38 for supplying and / or discharging a liquid medium, and the collector sleeve 4 does not have these nozzles (Figs. 1, 2, 6), or has an axial nozzle 39 at its end wall with a through axial hole (Fig. 3, 8), or made with at least two side pipes 40, 41 (Fig. 4, 5, 10) or with axial and side pipes 39, 41 (Fig. 11). The number of nozzles and their location on one or on each of the collector sleeves 3 and / or 4 depends on the hydraulic connection of the isolated or communicating ring electrode chambers formed in the interelectrode cavity and / or the communicating ring electrolysis cells to produce unipolar anode or cathode electrolysis products (Fig. . 3, 4, 5), and / or mixed bipolar anodic-cathodic electrolysis products (Fig. 1, 2, 6, 11), and this connection can be serial (Fig. 1, 2, 6), serial, and / or parallel (FIGS. 3, 7) or parallel (Figs. 4, 5, 8-11) that extends the functionality of the technological possibilities and range of application of the electrochemical device.

Следует отметить, что осевой патрубок по сравнению с боковым патрубком создает меньшее гидравлическое сопротивление и обеспечивает более равномерную циркуляцию потоков жидкой среды и/или газов в межэлектродной полости с коаксиально расположенными электродными камерами и/или электролизными ячейками, причем в этом случае концевой резьбовой участок 6 закрепленного в коллекторной втулке 4 монополярного стержневого электрода 2 выполнен с осевым Т-образным переточным каналом 42 с выходами на торцевой и цилиндрической поверхностях стержневого электрода (фиг. 3, 7, 8, 11). It should be noted that the axial nozzle in comparison with the side nozzle creates less hydraulic resistance and provides a more uniform circulation of fluid flows and / or gases in the interelectrode cavity with coaxially arranged electrode chambers and / or electrolysis cells, and in this case the end threaded section 6 of the fixed in the collector sleeve 4 of the monopolar rod electrode 2 is made with an axial T-shaped transfer channel 42 with outputs on the end and cylindrical surfaces of the rod oh electrode (Fig. 3, 7, 8, 11).

Цилиндрические монополярные и биполярные трубчатые электроды 1, 2, 12, 15 могут быть выполнены из чистого титана с малорастворимым оксидно-рутениевым или оксидно-рутениево-иридиевым или платинированным покрытием анодной поверхности. Cylindrical monopolar and bipolar tubular electrodes 1, 2, 12, 15 can be made of pure titanium with sparingly soluble oxide-ruthenium or oxide-ruthenium-iridium or platinum coated anode surface.

На фиг. 1-11 предложенное электрохимическое устройство изображено в вертикальном рабочем положении. Оно также может быть установлено в горизонтальном или наклонном рабочем положении, а предусмотренные на коллекторных втулках 3, 4 патрубки в зависимости от реализуемого процесса электрохимической обработки жидкой среды и/или гидравлической схемы установки, в которой используется предложенное электрохимическое устройство, могут выполнять функции подвода или отвода жидкой среды. In FIG. 1-11, the proposed electrochemical device is depicted in a vertical operating position. It can also be installed in a horizontal or inclined working position, and the nozzles provided on the collector sleeves 3, 4, depending on the process of electrochemical processing of the liquid medium and / or the hydraulic circuit of the installation in which the proposed electrochemical device is used, can perform the functions of supply or removal liquid medium.

Таким образом, в отличие от вышеуказанного ближайшего прототипа электрохимического диафрагменного устройства с гидравлически параллельно соединенными униполярными изолированными электродными камерами предложенное диафрагменное или бездиафрагменное биполярное электрохимическое устройство содержит:
- последовательно и/или параллельно соединенные сообщающиеся или изолированные униполярные электродные камеры 10, 11 согласно фиг. 1-5;
- электродную камеру с гидравлически последовательно или параллельно соединенными электролизными ячейками, например 13, 14 согласно фиг. 6, 7 или 13, 14, 16 согласно фиг. 8, которые образованы расположенными в межэлектродной полости биполярными трубчатыми электродами 12 или 12, 15;
- униполярную электродную камеру 10, 11 и электродную камеру с сообщающимися электролизными ячейками, например, 13, 18 или 14, 18 согласно фиг. 9, 10, которые образованы расположенным в межэлектродной полости биполярным трубчатым электродом 12 или 15, причем указанные электродные камеры могут быть соединены гидравлически параллельно или последовательно, а на фиг. 9, 10 показано их параллельное соединение;
- изолированные или сообщающиеся электродные камеры с расположенными в их межэлектродной полости биполярными трубчатыми электродами, например 12 или 15 согласно фиг. 11, причем указанные электродные камеры могут быть соединены гидравлически параллельно или последовательно, а на фиг. 11 показано их параллельное соединение.Thus, in contrast to the aforementioned closest prototype of an electrochemical diaphragm device with hydraulically connected unipolar insulated electrode chambers in parallel, the proposed diaphragm or non-diaphragm bipolar electrochemical device contains:
- series-connected and / or parallel-connected communicating or isolated unipolar electrode chambers 10, 11 according to FIG. 1-5;
- an electrode chamber with hydraulically in series or parallel connected electrolysis cells, for example 13, 14 according to FIG. 6, 7 or 13, 14, 16 according to FIG. 8, which are formed by bipolar tubular electrodes 12 or 12, 15 located in the interelectrode cavity;
- a unipolar electrode chamber 10, 11 and an electrode chamber with interconnected electrolysis cells, for example, 13, 18 or 14, 18 according to FIG. 9, 10, which are formed by a bipolar tubular electrode 12 or 15 located in the interelectrode cavity, wherein said electrode chambers can be connected hydraulically in parallel or in series, and in FIG. 9, 10 show their parallel connection;
- insulated or interconnected electrode chambers with bipolar tubular electrodes located in their interelectrode cavity, for example 12 or 15 according to FIG. 11, wherein said electrode chambers can be hydraulically connected in parallel or in series, and in FIG. 11 shows their parallel connection.

Принцип работы предложенного электрохимического устройства состоит в следующем. The principle of operation of the proposed electrochemical device is as follows.

При вертикальном или наклонном рабочем положении электрохимического устройства предпочтительна подача исходной жидкой среды через патрубки нижней по уровню коллекторной втулки 3 с учетом циркуляции газожидкостного или газового потока в направлении к верхней коллекторной втулке 4. With a vertical or inclined working position of the electrochemical device, it is preferable to supply the original liquid medium through the nozzles of the lower-level collector sleeve 3, taking into account the circulation of the gas-liquid or gas flow towards the upper collector sleeve 4.

При горизонтальном рабочем положении электрохимического устройства жидкая среда может подаваться в межэлектродную полость через боковые патрубки 37, и/или 38 коллекторной втулки 3, или через боковые патрубки 40, 41 коллекторной втулки 4, или через ее осевой патрубок 39 (фиг. 3, 7, 8), или через осевой и боковой патрубки 39, 41 (фиг. 11). В процессе циркуляции через коаксиально расположенные кольцевые униполярные электродные камеры 10, 11 (фиг. 1-5) и/или через электролизные ячейки (13, 14 согласно фиг. 6, 7 или 13, 14, 16 согласно фиг. 8, или 14, 18 согласно фиг. 10, или 13, 14 и 17, 18 согласно фиг. 11), образованные расположенным в межэлектродной полости ионопроницаемым разделительным трубчатым элементом 9 и/или одним или несколькими биполярными трубчатыми электродами 12 и/или 15, в жидкой среде протекает постоянный электрический ток, подводимый к трубчатому и стержневому коаксиально расположенным цилиндрическим монополярным электродам 1, 2, и через циркулирующий поток жидкой среды - к анодной и катодной поверхностям биполярного трубчатого электрода 12 и/или 15. Под воздействием постоянного электрического тока на обращенных друг к другу коаксиально расположенных поверхностях монополярных и/или биполярных электродов, а также в циркулирующем потоке жидкой среды протекают электрохимические реакции с получением кислых или щелочных униполярных продуктов электролиза, или с получением смешанных разнополярных анодно-катодных продуктов электролиза. With the horizontal working position of the electrochemical device, the liquid medium can be supplied into the interelectrode cavity through the side pipes 37 and / or 38 of the collector sleeve 3, or through the side pipes 40, 41 of the collector sleeve 4, or through its axial pipe 39 (Fig. 3, 7, 8), or through the axial and side pipes 39, 41 (Fig. 11). In the process of circulation through coaxially arranged annular unipolar electrode chambers 10, 11 (FIGS. 1-5) and / or through electrolysis cells (13, 14 according to FIGS. 6, 7 or 13, 14, 16 according to FIGS. 8, or 14, 18 according to Fig. 10, or 13, 14 and 17, 18 according to Fig. 11), formed by an ion-permeable separating tubular element 9 located in the interelectrode cavity and / or one or more bipolar tubular electrodes 12 and / or 15, a constant flows in a liquid medium electric current supplied to the tubular and rod coaxially arranged to cylindrical monopolar electrodes 1, 2, and through the circulating fluid flow to the anodic and cathodic surfaces of the bipolar tubular electrode 12 and / or 15. Under the influence of direct electric current facing the coaxially located surfaces of the monopolar and / or bipolar electrodes, as well as electrochemical reactions occur in a circulating flow of a liquid medium to produce acidic or alkaline unipolar electrolysis products, or to produce mixed bipolar anodic-cathode products electrolysis.

В электрохимическом устройстве с сообщающимися гидравлически последовательно соединенными униполярными электродными камерами 10, 11 согласно фиг. 1, 2, 3 или с сообщающимися электролизными ячейками 13, 14 согласно фиг. 6 жидкая среда подвергается электрохимической обработке с получением сначала анодных, а затем катодных продуктов электролиза, или с их получением в обратной последовательности (фиг. 1, 2, 3), или с одновременным получением в сообщающихся электролизных ячейках смешанных разнополярных анодно-катодных продуктов электролиза (фиг. 6, 7). При этом жидкая среда подается через патрубки 37 или 38 коллекторной втулки 3, причем она циркулирует через переточные каналы 32 между фиксирующими выступами 28, и/или 29 эластичного кольцевого элемента 19, и/или 20 (фиг. 13), а также через переточные отверстия 43, посредством которых электродная камера 10 (фиг. 1, 3) или электролизная ячейка 13 (фиг. 6) сообщена с патрубком 37. In an electrochemical device with communicating hydraulically serially connected unipolar electrode chambers 10, 11 according to FIG. 1, 2, 3 or with communicating electrolysis cells 13, 14 according to FIG. 6, the liquid medium is subjected to electrochemical treatment to obtain first anodic and then cathodic electrolysis products, or to obtain them in the reverse sequence (Fig. 1, 2, 3), or to simultaneously obtain mixed bipolar anodic-cathodic electrolysis products in interconnected electrolysis cells ( Fig. 6, 7). In this case, the liquid medium is supplied through the nozzles 37 or 38 of the collector sleeve 3, and it circulates through the transfer channels 32 between the locking protrusions 28 and / or 29 of the elastic ring element 19 and / or 20 (Fig. 13), as well as through the transfer openings 43, through which the electrode chamber 10 (Fig. 1, 3) or the electrolysis cell 13 (Fig. 6) is communicated with the pipe 37.

В электрохимическом устройстве согласно фиг. 4, 5 жидкая среда подвергается униполярной анодной или катодной обработке в гидравлически параллельно соединенных изолированных электродных камерах 10, 11, а в устройстве согласно фиг. 8 она подвергается совмещенной разнополярной анодно-катодной обработке в сообщающихся электролизных ячейках 13, 14 (фиг. 4) или 13, 14, 16 (фиг. 5), причем в устройстве согласно фиг. 4 она циркулирует через радиальные переточные отверстия 43, 44, посредством которых электродная камера 10 соединена с патрубками 38, 41. In the electrochemical device of FIG. 4, 5, the liquid medium is subjected to unipolar anodic or cathodic processing in hydraulically parallel connected insulated electrode chambers 10, 11, and in the device according to FIG. 8, it is subjected to combined bipolar anodic-cathode treatment in interconnected electrolysis cells 13, 14 (FIG. 4) or 13, 14, 16 (FIG. 5), moreover, in the device according to FIG. 4, it circulates through radial transfer openings 43, 44, through which the electrode chamber 10 is connected to the nozzles 38, 41.

Аналогичным образом жидкая среда подвергается электрохимической обработке в изолированной униполярной электродной камере 11 ив сообщающихся электролизных ячейках 13, 17 согласно фиг. 9 или в изолированной униполярной электродной камере 10 и в сообщающихся электролизных ячейках 14, 18 согласно фиг. 10, а также в электролизных ячейках 13, 17 и 14, 18 согласно фиг. 11, которые расположены в изолированных камерах с биполярным электродом 12 или 15, разделенных ионопроницаемым элементом 9. Similarly, the liquid medium is subjected to electrochemical treatment in an isolated unipolar electrode chamber 11 and connected electrolysis cells 13, 17 according to FIG. 9 or in an insulated unipolar electrode chamber 10 and in interconnected electrolysis cells 14, 18 according to FIG. 10, as well as in electrolysis cells 13, 17 and 14, 18 according to FIG. 11, which are located in insulated chambers with a bipolar electrode 12 or 15, separated by an ion-permeable element 9.

Электрохимически полученные продукты электролиза обуславливают химический состав, водородный показатель (pH) и окислительно-восстановительный потенциал обработанной жидкой среды. The electrochemically obtained electrolysis products determine the chemical composition, hydrogen index (pH) and the redox potential of the treated liquid medium.

Пример 1. Получение дезинфицирующего или стерилизующего раствора в электрохимическом устройстве согласно фиг. 1-3, 6-8. Example 1. Preparation of a disinfectant or sterilizing solution in an electrochemical device according to FIG. 1-3, 6-8.

Через патрубок 38 коллекторной втулки 3 в катодную электродную камеру 11 с монополярным стержневым электродом отрицательной полярности 2 подается 0,2-1%-ный раствор натрия хлорида. Катоднообработанный раствор циркулирует через переточные каналы 32 между фиксирующими выступами 28 и/или 29 эластичного кольцевого элемента 19 и/или 20 (фиг. 13) и через внутреннюю полость коллекторной втулки поступает в анодную электродную камеру 10 с монополярным трубчатым электродом 1 положительной полярности, а затем через радиальные переточные отверстия 43 на его концевом участке и/или через патрубок 37 отводится из электрохимического устройства. В процессе последовательной сначала катодной, а затем анодной обработки исходного раствора натрия хлорида в нем образуются высокоактивные хлоркислородные соединения с преимущественным содержанием гипохлорита натрия (NaClO), а также электролизные газы - хлор, кислород, водород. Электрохимически полученный слабощелочной раствор гипохлорита натрия с pH 8-9 является распространенным дезинфицирующим средством. Through the pipe 38 of the collector sleeve 3, a 0.2-1% sodium chloride solution is supplied to the cathode electrode chamber 11 with a monopolar rod electrode of negative polarity 2. The cathode-treated solution circulates through the transfer channels 32 between the fixing protrusions 28 and / or 29 of the elastic ring element 19 and / or 20 (Fig. 13) and through the internal cavity of the collector sleeve enters the anode electrode chamber 10 with a monopolar tube electrode 1 of positive polarity, and then through the radial transfer holes 43 at its end section and / or through the pipe 37 is discharged from the electrochemical device. In the process of cathodic and then anodic sequential treatment of the initial sodium chloride solution, highly active chlorine-oxygen compounds are formed in it with a predominant content of sodium hypochlorite (NaClO), as well as electrolysis gases - chlorine, oxygen, hydrogen. The electrochemically obtained slightly alkaline solution of sodium hypochlorite with a pH of 8-9 is a common disinfectant.

В электрохимическом устройстве согласно фиг. 3 часть катоднообработанного раствора натрия хлорида отводится из коллекторной втулки 4 через осевое отверстие 40 на резьбовом конце 6 монополярного стержневого электрода 2 отрицательной полярности и осевой патрубок 39, а оставшийся объем катоднообработанного раствора поступает в анодную камеру 10, в которой подвергается анодной обработке. С учетом отвода части катоднообработанного раствора через осевой патрубок 39 в результате последовательной сначала катодной, а затем анодной электрохимической обработки исходного раствора натрия хлорида получают слабокислый или слабощелочной раствор активного хлора с pH 5,5-7,5, который преимущественно содержит хлорноватистую кислоту (HClO) в комплексе с гипохлоритом натрия (NaClO). Этот раствор активного хлора концентрацией 0,2-1 г/л при pH 5,5-7,5 является высокоэффективным дезинфицирующим и/или стерилизующим средством, которое широко используется в Российской медицинской практике при проведении санитарно-гигиенических мероприятий. In the electrochemical device of FIG. 3 part of the cathode-treated sodium chloride solution is discharged from the collector sleeve 4 through the axial hole 40 at the threaded end 6 of the monopolar rod electrode 2 of negative polarity and the axial pipe 39, and the remaining volume of the cathode-treated solution enters the anode chamber 10, in which it is subjected to anodic processing. Taking into account the removal of part of the cathode-treated solution through the axial pipe 39, a weakly acidic or slightly alkaline solution of active chlorine with a pH of 5.5-7.5, which mainly contains hypochlorous acid (HClO), is obtained as a result of the cathodic and then anodic electrochemical treatment of the initial sodium chloride solution. in combination with sodium hypochlorite (NaClO). This solution of active chlorine with a concentration of 0.2-1 g / l at a pH of 5.5-7.5 is a highly effective disinfectant and / or sterilizing agent that is widely used in Russian medical practice when conducting sanitary-hygienic measures.

Аналогичным образом получают слабощелочной раствор гипохлорита натрия в электрохимическом устройстве с гидравлически последовательно или параллельно соединенными электролизными ячейками 13, 14 или 13, 14, 16, образованными монополярными цилиндрическими электродами 1, 2 и одним или несколькими биполярными трубчатыми электродами, например 12, или 12, 15 согласно фиг. 6, 7, 8. При одинаковых расходах удельного количества электричества биполярное электрохимическое устройство имеет более высокую производительность по сравнению с электрохимическим устройством согласно фиг. 1-3, а в электрохимическом устройстве с двумя гидравлически последовательно соединенными электролизными ячейками согласно фиг. 6 за счет увеличения времени электрохимической обработки жидкой среды в последовательно соединенных электролизных ячейках 13, 14 повышается концентрация образующихся хлоркислородных соединений. Путем электрохимической обработки раствора натрия хлорида в гидравлически параллельно соединенных электродных камерах и/или в электролизных ячейках аналогичного электрохимического устройства согласно фиг. 9, 10, 11 получают:
- слабокислый или слабощелочной раствор активного хлора с преимущественным содержанием хлорноватистой кислоты и/или гипохлорита натрия;
- слабощелочной катоднообработанный раствор с преимущественным содержанием гидроксида натрия. Этот раствор с pH 9-11 используется в Российской медицинской практике в качестве моющего средства.In a similar way, a weakly alkaline solution of sodium hypochlorite is obtained in an electrochemical device with hydraulically sequentially or parallelly connected electrolysis cells 13, 14 or 13, 14, 16 formed by monopolar cylindrical electrodes 1, 2 and one or more bipolar tubular electrodes, for example 12, or 12, 15 according to FIG. 6, 7, 8. At the same consumption of the specific amount of electricity, the bipolar electrochemical device has a higher productivity in comparison with the electrochemical device according to FIG. 1-3, and in an electrochemical device with two hydraulically connected in series electrolysis cells according to FIG. 6, due to the increase in the time of electrochemical processing of a liquid medium in series-connected electrolysis cells 13, 14, the concentration of chlorine-oxygen compounds formed increases. By electrochemical treatment of a solution of sodium chloride in hydraulically parallel connected electrode chambers and / or in electrolysis cells of a similar electrochemical device according to FIG. 9, 10, 11 receive:
- slightly acidic or slightly alkaline solution of active chlorine with a predominant content of hypochlorous acid and / or sodium hypochlorite;
- slightly alkaline cathodically treated solution with a predominant content of sodium hydroxide. This solution with a pH of 9-11 is used in Russian medical practice as a detergent.

Пример 2. Получение дезинфицирующего и/или моющего растворов в электрохимическом устройстве согласно фиг. 4, 5
В изолированные униполярные электродные камеры 10, 11 согласно фиг. 4 через патрубки 37, 38 и радиальные переточные отверстия 43 подается 0,2-1%-ный раствор натрия хлорида. В одной из электродных камер, например в камере 3, раствор натрия хлорида подвергается анодной обработке, а в другой камере, например 11, подвергается катодной обработке при силе тока 5-10 А, подводимого к монополярным цилиндрическим электродам 1, 2.Example 2. Obtaining a disinfectant and / or washing solution in the electrochemical device according to FIG. 4, 5
To the isolated unipolar electrode chambers 10, 11 of FIG. 4 through the nozzles 37, 38 and the radial transfer holes 43 serves a 0.2-1% solution of sodium chloride. In one of the electrode chambers, for example in chamber 3, the sodium chloride solution is subjected to anodic treatment, and in the other chamber, for example 11, is subjected to cathodic treatment at a current of 5-10 A supplied to monopolar cylindrical electrodes 1, 2.

В результате анодной обработки исходного раствора натрия хлорида получают дезинфицирующий раствор с pH 5,5-7,5 с преимущественным содержанием хлорноватистой кислоты (HClO) и/или гипохлорита натрия (NaClO), а в результате его катодной обработки получают моющий раствор с pH 9-11 с преимущественным содержанием гидроксида натрия (NaOH). Одновременно получают электролизные газы и другие сопутствующие продукты электролиза. As a result of the anodic treatment of the initial solution of sodium chloride, a disinfectant solution with a pH of 5.5-7.5 is obtained with a predominant content of hypochlorous acid (HClO) and / or sodium hypochlorite (NaClO), and as a result of its cathodic treatment, a washing solution with a pH of 9- 11 with a predominant content of sodium hydroxide (NaOH). At the same time, electrolysis gases and other related electrolysis products are obtained.

Электрохимически обработанные растворы отводятся из униполярных электродных камер 10, 11 через патрубки 40, 41, один из которых сообщен с электродной камерой 10 посредством радиальных переточных отверстий 44. Electrochemically treated solutions are discharged from unipolar electrode chambers 10, 11 through nozzles 40, 41, one of which is in communication with the electrode chamber 10 via radial transfer openings 44.

Путем регулирования расхода раствора, обрабатываемого в катодной электродной камере 11, можно изменять pH и окислительно-восстановительный потенциал аноднообработанного в электродной камере 10 раствора, а также количественный состав содержащихся в нем хлоркислородных соединений. By adjusting the flow rate of the solution processed in the cathode electrode chamber 11, it is possible to change the pH and the redox potential of the solution anodically treated in the electrode chamber 10, as well as the quantitative composition of the chlorine-oxygen compounds contained therein.

В работающем по такому же принципу электрохимическом устройстве согласно фиг. 5 радиальные переточные отверстия 43, 44 отсутствуют, поскольку электродная камера 10 через внутренние полости коллекторных втулок 3, 4 непосредственно сообщена с патрубками 38, 44. In the electrochemical device according to FIG. 5 there are no radial transfer openings 43, 44, since the electrode chamber 10 communicates directly with the nozzles 38, 44 through the internal cavities of the collector sleeves 3, 4.

Пример 3. Обеззараживание и/или очистка жидкой среды в электрохимическом устройстве согласно фиг. 1-11
Путем униполярной анодной и/или катодной обработки жидкой среды, например питьевой воды, или путем ее совмещенной анодно-катодной обработки в гидравлически последовательно или параллельно соединенных электродных камерах и/или в электролизных ячейках предложенного электрохимического устройства согласно фиг. 1-11 при силе тока 0, 5-0, 65 А на основе изложенного в примерах 1, 2 принципа работы можно проводить ее обеззараживание с одновременной очисткой от легкоокисляемых органических веществ, химических соединений, тяжелых металлов и железосодержащих комплексов, а также изменять ее водородный показатель (pH) и окислительно-восстановительный потенциал.Example 3. Disinfection and / or cleaning of a liquid medium in an electrochemical device according to FIG. 1-11
By unipolar anodic and / or cathodic treatment of a liquid medium, for example, drinking water, or by its combined anodic-cathodic treatment in hydraulically series or parallel connected electrode chambers and / or in electrolysis cells of the proposed electrochemical device according to FIG. 1-11 at a current strength of 0, 5-0, 65 A, based on the principle of operation described in examples 1, 2, it can be decontaminated with simultaneous purification of easily oxidized organic substances, chemical compounds, heavy metals and iron-containing complexes, as well as changing its hydrogen indicator (pH) and redox potential.

Пример 4. Получение бактерицидных электролизных газов для обеззараживания воды в плавательном бассейне, а также для других технологических целей в электрохимическом устройстве согласно фиг. 4, 5, 9
Для получения бактерицидных электролизных газов в изолированные униполярные электродные камеры 10, 11 согласно фиг. 4, 5 и/или в электролизные ячейки диафрагменного биполярного электрохимического устройства согласно фиг. 9 через патрубки нижней коллекторной втулки 3 подается насыщенный раствор натрия хлорида концентрацией 280-320 мг/л, а в остальной части принцип работы в целом аналогичен с вышеописанным в примере 2.Example 4. Obtaining bactericidal electrolysis gases for disinfecting water in a swimming pool, as well as for other technological purposes in an electrochemical device according to FIG. 4, 5, 9
To obtain bactericidal electrolysis gases into insulated unipolar electrode chambers 10, 11 according to FIG. 4, 5 and / or into the electrolysis cells of the diaphragm bipolar electrochemical device according to FIG. 9, through the nozzles of the lower collector sleeve 3, a saturated solution of sodium chloride with a concentration of 280-320 mg / l is supplied, and the rest of the principle of operation is generally similar to that described in example 2.

В процессе электролиза насыщенного раствора натрия хлорида в изолированной униполярной анодной камере 10 (фиг. 4, 5) или в изолированной анодно-биполярной камере с сообщающимися электролизными ячейками 13, 17 (фиг. 9) при силе тока 5- 10 А получают бактерицидные электролизные газы с преимущественным содержанием хлора (фиг. 4, 5) или с преимущественным содержанием хлора с двуокисью хлора и водородом. В униполярной катодной камере 11 получают сопутствующие электролизные газы с преимущественным содержанием водорода. Полученные бактерицидные и сопутствующие электролизные газы отсасываются из электродных камер через патрубки верхней коллекторной втулки 4 посредством дополнительно предусмотренного водоструйного или эжекторного насоса, в котором циркулирует поток жидкой среды, например воды питьевой или воды для инъекций. In the process of electrolysis of a saturated solution of sodium chloride in an isolated unipolar anode chamber 10 (Fig. 4, 5) or in an isolated anodic-bipolar chamber with interconnected electrolysis cells 13, 17 (Fig. 9) at a current of 5-10 A bactericidal electrolysis gases are obtained with a predominant content of chlorine (Fig. 4, 5) or with a predominant content of chlorine with chlorine dioxide and hydrogen. In a unipolar cathodic chamber 11 receive associated electrolysis gases with a predominant hydrogen content. The resulting bactericidal and associated electrolysis gases are sucked out of the electrode chambers through the nozzles of the upper collector sleeve 4 by means of an additionally provided water-jet or ejector pump, in which a stream of liquid medium, such as drinking water or water for injection, circulates.

В результате гидролиза полученных бактерицидных электролизных газов в циркулирующем потоке жидкой среды обеспечивается ее обеззараживание или получают целевой раствор с высокоактивными хлоркислородными соединениями в виде хлорноватистой кислоты и/или гипохлорита натрия, используемый для дезинфекции и/или стерилизации различных объектов и изделий, или в качестве лекарственного средства антибактериального и противовирусного действия. As a result of hydrolysis of the obtained bactericidal electrolysis gases in a circulating stream of a liquid medium, it is disinfected or a target solution with highly active chlorine-oxygen compounds in the form of hypochlorous acid and / or sodium hypochlorite is obtained, used for disinfection and / or sterilization of various objects and products, or as a medicine antibacterial and antiviral effects.

Приведенные выше примеры характеризуют наиболее перспективные направления практического использования предложенного электрохимического устройства для обработки жидкой среды с получением униполярных и/или смешанных разнополярных продуктов электролиза. The above examples characterize the most promising areas of practical use of the proposed electrochemical device for processing a liquid medium to obtain unipolar and / or mixed bipolar electrolysis products.

Claims

1. An electrochemical device for processing a liquid medium, made in the form of a tubular and rod coaxially arranged monopolar cylindrical electrodes with dielectric collector sleeves fixed at their ends, the inner cavity of which is connected with the annular interelectrode cavity between the surfaces of the monopolar electrodes facing each other, with channels and tubes for supplying and discharging a liquid medium and sealed with elastic ring elements, characterized in that in the annular interelectr an ion-permeable diaphragm or membrane separation tubular element and / or at least one bipolar tubular electrode secured by elastic ring elements, the interelectrode ring cavity is divided into communicating or insulated electrode chambers and / or electrolysis cells to produce unipolar and / or mixed bipolar electrolysis products, collector sleeves are made with a stepped inner surface, and nozzles for feeding and / or outlet a fluid disposed in the side and / or end face of at least one of the collector bushings.

2. The electrochemical device according to claim 1, characterized in that the elastic ring element is installed between the opposite end sections of the stepped inner surface of the collector sleeve and the monopolar tubular electrode.

3. An electrochemical device according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the elastic elements are installed in annular grooves made at opposite ends of the monopolar tubular electrode.

4. An electrochemical device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the elastic ring element is installed in an annular groove made coaxially with a hole in the end wall of the collector sleeve, in which the end of the monopolar rod electrode is placed.

5. Electrochemical device according to any one of claims 1, 2, 4, characterized in that the elastic ring element is installed between facing each other surfaces of the ion-permeable separation tubular element and the conical section of the stepped inner surface of the collector sleeve.

6. An electrochemical device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the elastic ring elements are installed in annular grooves made at opposite ends of the monopolar rod electrode.

7. Electrochemical device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the elastic ring elements for fixing the ion-permeable separation element and / or at least one bipolar tubular electrode are made with three internal or external protrusions, between which longitudinal channels for circulation are formed liquid medium.

8. An electrochemical device according to any one of claims 1 to 4, 6, 7, characterized in that at one or at opposite ends of the monopolar tubular electrode there are radial transfer holes, at the level of which there is a side pipe of the collector sleeve.

9. An electrochemical device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that at one of the end sections of the stepped inner surface of the collector sleeve has at least one radial limiting protrusion for longitudinally axial fixing of the ion-permeable separation tube element and / or bipolar tube electrode installed in a vertical or horizontal working position.

10. An electrochemical device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that in the blind threaded hole on the end wall of one of the collector sleeves a threaded end of a monopolar rod electrode is fixed.

11. An electrochemical device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the collector sleeve is made with an axial nozzle and a through threaded hole in which a threaded end of a monopolar rod electrode with a T-shaped transfer channel is fixed.