RU2148026C1

RU2148026C1 - Method of removal of water hardness

Info

Publication number: RU2148026C1
Application number: RU98114344A
Authority: RU
Inventors: К.И. Крыщенко; В.Н. Дзегиленок; А.Б. Нейланд
Original assignee: Крыщенко Константин Иванович; Дзегиленок Вадим Николаевич; Нейланд Анатолий Борисович
Priority date: 1998-07-16
Filing date: 1998-07-16
Publication date: 2000-04-27

Abstract

FIELD: heat- power engineering. SUBSTANCE: process is conducted in electrolyzer whose working surface is used as cathode and anode is located coaxially inside electrolyzer over its entire length. Water flow is passed in laminarity mode along axis of electrolyzer; when thickness of sediment layer achieves definite level, pulse of current exceeding the current of oxygen ionization is fed which is sufficient for violent separation of hydrogen on cathode and direction of motion of water flow is reversed. Oxygen ionization is catalyzed due to used of materials at high overstress of hydrogen separation; water flow is aerated before treatment with electric current. EFFECT: enhanced efficiency of removal of water hardness; avoidance of scale on surfaces of heat exchangers; bactericidal treatment of water due to separation of active chlorine on cathode. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к способам уменьшения жесткости воды для повышения эффективности ее использования. The invention relates to methods for reducing water hardness to increase its efficiency.

Известны реагентные способы уменьшения жесткости воды по /1/. Known reagent methods to reduce the hardness of the water / 1 /.

Недостатки /1/ - значительный расход химических реагентов, соответственно большие затраты средств на обработку воды. Disadvantages / 1 / - significant consumption of chemicals, respectively, the high cost of funds for water treatment.

Эти недостатки устранены при уменьшении жесткости воды с помощью электрического тока. These disadvantages are eliminated by reducing the hardness of the water using electric current.

Известно устройство по /2/, в котором через циркуляционную воду пропускают постоянный электрический ток, при котором соли жесткости осаждаются на катоде. A device according to / 2 / is known, in which a constant electric current is passed through the circulating water, in which hardness salts are deposited on the cathode.

Недостатки /2/ заключаются в следующем:
- катод быстро покрывается слоем осадка солей жесткости, после чего его нужно заменять или каким-то образом удалять осадок, в связи с чем /2/ может работать только на оборотной воде;
- при электролизе анод быстро изнашивается, из-за чего в годы создания /2/, когда отсутствовали такие материалы, как титан со специальным каталитическим покрытием, оно было практически не осуществимо.The disadvantages / 2 / are as follows:
- the cathode is quickly covered with a layer of sediment of hardness salts, after which it needs to be replaced or somehow removed the precipitate, and therefore / 2 / can only work on recycled water;
- during electrolysis, the anode wears out quickly, which is why during the years of creation / 2 / when there were no materials such as titanium with a special catalytic coating, it was practically not feasible.

Задачей изобретения является придание воде отрицательной жесткости с удалением из воды соответствующих солей. The objective of the invention is to impart negative rigidity to water with the removal of the corresponding salts from the water.

Данная задача решается за счет того, что в способе уменьшения жесткости воды, основанном на поляризации рабочей поверхности электролизера, по оси которого в ламинарном режиме пропускают водный поток, когда анодом служит электрод, размещенный коаксиально внутри электролизера по всей его длине, процесс поляризации проводят при силе тока, соответствующей потенциалу ионизации кислорода ниже потенциала разряда ионов водорода, а в промывном режиме - при токе, соответствующем потенциалу выделения водорода, и направление движения водного потока изменяют на обратное. Кроме того, ионизацию кислорода катализируют за счет использования материалов с высоким перенапряжением выделения водорода, а водный поток перед обработкой электрическим током аэрируют. This problem is solved due to the fact that in the method of reducing water hardness, based on the polarization of the working surface of the electrolyzer, along the axis of which the water flow is passed in a laminar mode, when the electrode is an anode placed coaxially inside the electrolyzer along its entire length, the polarization process is carried out with force of the current corresponding to the oxygen ionization potential below the potential of the discharge of hydrogen ions, and in the washing mode, at the current corresponding to the hydrogen evolution potential, the direction of movement of the water flow ka reverse. In addition, oxygen ionization is catalyzed by the use of materials with a high overvoltage of hydrogen evolution, and the water stream is aerated before being treated with electric current.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

В устройстве (см. чертеж) анодом 1 служит электрод, размещенный коаксиально внутри корпуса 2 электролизера по всей его длине. В нижней части электролизера установлено хранилище осадка 3 с клапаном 4. На входном патрубке 5 установлена задвижка 6. In the device (see drawing), anode 1 is an electrode placed coaxially inside the cell body 2 along its entire length. In the lower part of the cell there is a sediment storage 3 with a valve 4. A valve 6 is installed on the inlet pipe 5.

В промывном режиме на анод 1 и катод 2 подают соответствующий ток, при этом осадок отдирается от поверхности электролизера водородом и падает в хранилище 3. Задвижка 6 на входном патрубке 5 закрывается, а клапан 4 открывается. При этом осадок падает вместе с водой вниз. In the washing mode, the corresponding current is supplied to the anode 1 and cathode 2, while the precipitate is torn off from the surface of the cell by hydrogen and falls into the storage 3. The valve 6 at the inlet pipe 5 closes and valve 4 opens. In this case, the sediment falls with the water down.

Процесс малоэнергоемок, идет при низкой плотности тока на катоде. Катодный процесс заключается в ионизации кислорода, а не в выделении кислорода. При этом применяются электроды-катализаторы, препятствующие выделению водорода на катоде и кислорода - на аноде, чтобы выпадание осадка не тормозилось. The process is low-energy, takes place at a low current density at the cathode. The cathodic process is oxygen ionization, not oxygen evolution. In this case, catalyst electrodes are used that prevent the evolution of hydrogen at the cathode and oxygen at the anode so that precipitation does not slow down.

Перед обработкой электрическим током водный поток аэрируют для повышения концентрации в нем растворенного кислорода, затем пропускают в ламинарном режиме между анодом 1 и катодом 2, при этом прикатодное пространство защелачивается и соли жесткости (кальция, магния, железа, алюминия и др.) отлагаются на катоде в виде плотного пористого осадка. Before treatment with electric current, the water stream is aerated to increase the concentration of dissolved oxygen in it, then it is passed in a laminar mode between anode 1 and cathode 2, while the near-cathode space is alkalized and hardness salts (calcium, magnesium, iron, aluminum, etc.) are deposited on the cathode in the form of a dense porous sediment.

Процесс ведется при постоянной силе тока. По мере роста слоя осадка напряжение на электролизере растет и при достижении определенной толщины слоя на 1-2 минуты дается импульс тока, значительно выше тока ионизации кислорода и направление водного потока меняется на обратное. При этом на катоде бурно выделяется водород и отдирает осадок от поверхности электролизера крупными частицами, которые падают в хранилище осадка 3 и периодически удаляются. The process is conducted at a constant current strength. As the sludge layer grows, the voltage on the electrolyzer increases and when a certain layer thickness is reached, a current pulse is generated for 1-2 minutes, significantly higher than the oxygen ionization current and the direction of the water flow reverses. In this case, hydrogen is rapidly liberated at the cathode and tears off the sediment from the surface of the electrolyzer by large particles that fall into the deposit of sediment 3 and are periodically removed.

Вода, лишенная солей жесткости, подается в теплоэнергетические или др. системы, где из нее не будет выпадать накипь, а при соответствующей минерализации исходной воды она приобретает способность растворить накипь за счет гидратированных электронов, акцептированных примесями. Water deprived of hardness salts is supplied to heat power or other systems where scale will not fall out of it, and with appropriate mineralization of the source water, it acquires the ability to dissolve scale due to hydrated electrons accepted by impurities.

Количество электричества и скорость потока воды выбираются из расчета 25-50 амперчасов на каждый электрохимический эквивалент удаляемых солей жесткости, рассматриваемой, как реально замеренная в воде жесткость, так и требуемая отрицательная жесткость (мягкость воды). The amount of electricity and the water flow rate are selected from the calculation of 25-50 ampere hours for each electrochemical equivalent of the removed hardness salts, considered as the hardness actually measured in water and the required negative hardness (softness of water).

При применении материалов с высоким перенапряжением водорода, катализирующих ионизацию кислорода (олово, свинец и т.п. в виде покрытий), процесс можно проводить с большими плотностями тока, что позволяет уменьшить рабочую поверхность катода и габариты установки. When using materials with high hydrogen overvoltage, catalyzing the ionization of oxygen (tin, lead, etc. in the form of coatings), the process can be carried out with high current densities, which reduces the working surface of the cathode and the dimensions of the installation.

Предлагаемый способ обеспечивает эффективное снижение жесткости воды, что позволяет предотвращать выпадание накипи на поверхностях теплообменников, а также получать другие эффекты активированной воды, обеспечивает бактерицидную обработку воды за счет выделения на катоде активного хлора и др. галогенов, а также увеличение скорости седиментации частиц за счет их укрупнения и уменьшения растворимости. The proposed method provides an effective reduction in water hardness, which allows to prevent scale deposits on the surfaces of heat exchangers, as well as to obtain other effects of activated water, provides bactericidal treatment of water due to the release of active chlorine and other halogens at the cathode, as well as an increase in the sedimentation rate of particles due to their enlargement and solubility reduction.

Литература:
1. С.Н. Черкинский. Гигиеническое нормирование солевого состава питьевой воды. М. 1963.Literature:
1. S.N. Cherkinsky. Hygienic regulation of the salt composition of drinking water. M. 1963.

2. А.С. СССР N 132132 A, 20.09.60. 2. A.S. USSR N 132132 A, 09.20.60.

Claims

1. A method of reducing water hardness, comprising treating the water with a direct electric current, in which hardness salts are deposited on the cathode, characterized in that the process is carried out in an electrolyzer, the working surface of which serves as a cathode, and the anode is coaxially located inside the electrolyzer along its entire length, water the flow is passed in a laminar mode along the axis of the electrolyzer and when a certain thickness of the sediment layer is reached, a current pulse is exceeded at the cathode, exceeding the oxygen ionization current, sufficient for rapid fission at the cathode of hydrogen, while the direction of movement of the water stream is reversed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the ionization of oxygen is catalyzed by the use of materials with a high overvoltage of hydrogen evolution, for example, tin in the form of a coating.

3. The method according to claim 1, characterized in that prior to treatment with electric current, the water stream is aerated to increase the concentration of oxygen dissolved in it.