RU2181106C2 - Method and device for electrochemical machining of water-bear media - Google Patents
Method and device for electrochemical machining of water-bear media Download PDFInfo
- Publication number
- RU2181106C2 RU2181106C2 RU2000108604/12A RU2000108604A RU2181106C2 RU 2181106 C2 RU2181106 C2 RU 2181106C2 RU 2000108604/12 A RU2000108604/12 A RU 2000108604/12A RU 2000108604 A RU2000108604 A RU 2000108604A RU 2181106 C2 RU2181106 C2 RU 2181106C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- anode
- cathode
- medium
- space
- Prior art date
Links
Landscapes
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к средствам обработки водосодержащих сред электрохимическим способом и с использованием облучения и могут применяться для получения биологически активной воды, приготовления специальных растворов и т. п. The invention relates to means for treating aqueous media by the electrochemical method and using irradiation and can be used to produce biologically active water, prepare special solutions, etc.
Известны способ и устройство для обработки воды, описанные в патенте РФ 2088536 "Устройство для обеззараживания воды" по кл. C 02 F 1/30, з. 18.01.96, on. 27.08.97. A known method and device for water treatment described in the patent of the Russian Federation 2088536 "Device for disinfecting water" according to cl. C 02 F 1/30, c. 01/18/96, on. 08/27/97.
Известный способ заключается в том, что в емкость подают под напором снизу вверх поток воды для обработки, а встречно сверху вниз облучают этот поток мощными наносекундными однополярными электромагнитными импульсами мощностью 1 МВт в течение 2-4 минут, затем обработанную воду выводят из емкости. The known method consists in the fact that a stream of water for processing is supplied to the tank under pressure from up to down, and this stream is counter-irradiated from top to bottom by powerful nanosecond unipolar electromagnetic pulses with a power of 1 MW for 2-4 minutes, then the treated water is removed from the tank.
Известное устройство содержит вертикальную камеру с патрубком подвода воды в ее нижней части, патрубком отвода воды в верхней части камеры и сливным патрубком с вентилем в дне камеры, расположенный внутри камеры закрепленный в ее крышке облучатель, представляющий собой антенну и соединенный с установленным вне камеры генератором мощных наносекундных однополярных импульсов. The known device comprises a vertical chamber with a water supply pipe in its lower part, a water discharge pipe in the upper part of the camera and a drain pipe with a valve in the bottom of the camera, an irradiator mounted in its cover, which is an antenna and connected to a powerful generator installed outside the camera nanosecond unipolar pulses.
Недостатком известных средств является отсутствие возможности получения воды с различными свойствами. A disadvantage of the known means is the inability to obtain water with various properties.
Известен способ электроимпульсной обработки воды, описанный в статье авторов Нагеля Ю. А., Заркова О. А. и др. "Электроимпульсное обеззараживание сточных вод" в журнале "Водоснабжение и санитарная техника", 1997 г., 6, стр. 26-27. There is a method of electropulse water treatment described in the article by Nagel Yu. A., Zarkov O. A. et al. "Electropulse disinfection of wastewater" in the journal "Water supply and sanitary equipment", 1997, 6, pp. 26-27 .
Известный способ заключается в том, что в емкость помещают электроды, заполняют ее водой, накапливают электроэнергию и разряжают накопленный высоковольтный заряд через электроды в обрабатываемой воде. The known method is that the electrodes are placed in the tank, filled with water, accumulate electricity and discharge the accumulated high voltage charge through the electrodes in the treated water.
Возникающий в воде разряд в виде импульса тока длительностью ≤ 10 мкс генерирует ударную волну с начальной амплитудой до 104-105 Кбар, разрушающую клетки микроорганизмов (бактерий, вирусов) и обеспечивающую обеззараживание воды.A discharge arising in water in the form of a current pulse with a duration of ≤ 10 μs generates a shock wave with an initial amplitude of up to 10 4 -10 5 Kbar, which destroys the cells of microorganisms (bacteria, viruses) and ensures water disinfection.
Разряд может использоваться однократно или многократно. The discharge can be used once or repeatedly.
Конструктивно данный способ может быть реализован в виде устройства для электроимпульсной обработки воды, описанного в а.с. СССР 1778079 "Устройство для обеззараживания воды электрическими разрядами" по кл. C 02 F 1/48, C 05 D 27/00, з. 27.02.91. oп. 30.11.1992г. Structurally, this method can be implemented in the form of a device for electropulse water treatment described in A.S. USSR 1778079 "Device for disinfecting water by electric discharges" according to class. C 02 F 1/48, C 05 D 27/00, c. 02/27/91. op. 11/30/1992
Известное устройство содержит емкостный накопитель заряда, коммутатор, камеру обработки воды из изоляционного материала, имеющую n-разрядные промежутки, соединенные последовательно и включенные между электродом коммутатора и заземленным полюсом емкостного накопителя, n-1 конденсаторов, подключенных между точками n-1 разрядных промежутков, начиная от коммутатора, и заземленным полюсом емкостного накопителя, при этом
Со>>С1+С2''+Сn-1,
где Со - емкостный накопитель,
С1...Cn-1 - дополнительно введенные конденсаторы.The known device comprises a capacitive charge storage device, a switch, a water treatment chamber made of insulating material having n-bit gaps connected in series and connected between the switch electrode and the grounded pole of the capacitive storage device, n-1 capacitors connected between the points of n-1 discharge gaps, starting from the switch, and the grounded pole of the capacitive storage, while
>> with C 1 + C 2 '+ Cn-1,
where Co is a capacitive storage device,
C 1 ... Cn-1 are additionally introduced capacitors.
Недостаток известных средств следующий. The disadvantage of the known means is as follows.
Однократное воздействие импульсным разрядом на выделенный объем воды рационально с точки зрения достижения низкой удельной энергоемкости, высокой производительности, приемлемого ресурса работы используемых электротехнических элементов, однако затруднительно из-за высокого уровня импульсных механических нагрузок на электроды и стенки камеры. A single exposure by a pulsed discharge to the allocated volume of water is rational from the point of view of achieving low specific energy consumption, high productivity, acceptable life of the used electrical components, however, it is difficult due to the high level of pulsed mechanical loads on the electrodes and chamber walls.
Режим многократного воздействия (частотно-импульсный режим), при котором необходимая для обработки данного объема воды энергия вводится порциями, практически реализовать сложнее, т. к. он приводит к повышению эксплуатационных нагрузок на емкостный накопитель, имеющий ограниченный ресурс по числу циклов "заряд-разряд" и увеличению удельной энергоемкости обеззараживания до 3-4 Дж/см (~0,8-1,1 кВт•ч/м3).The multiple exposure mode (pulse frequency mode), in which the energy required to process a given volume of water is introduced in portions, is more difficult to implement, since it leads to an increase in operational loads on a capacitive storage having a limited resource in the number of charge-discharge cycles "and increase the specific energy consumption of disinfection to 3-4 J / cm (~ 0.8-1.1 kW • h / m 3 ).
Наиболее близкими по технической сущности к заявляемым являются способ электрохимической обработки воды и устройство для его осуществления, описанные в п. РФ 2042639 "Устройство для электрохимической обработки воды", по кл. C 02 F 1/46, з. 03.04.92, oп. 27.08.95 и выбранные в качестве прототипов. Closest to the technical nature of the claimed are the method of electrochemical treatment of water and a device for its implementation, described in paragraph RF 2042639 "Device for electrochemical treatment of water", according to cl. C 02 F 1/46, c. 04/03/92, op. 08/27/95 and selected as prototypes.
Известный способ заключается в том, что в емкости размещают электроды в виде разнесенных между собой анода и катода, пространство между которыми разделяют пористой керамической ультрафильтрационной диафрагмой, пропускают через электроды постоянный ток и затем выводят обработанную воду отдельно из пространства между анодом и диафрагмой и пространства между катодом и диафрагмой. The known method consists in placing electrodes in the form of spaced anodes and cathodes, the space between which is separated by a porous ceramic ultrafiltration diaphragm, direct current is passed through the electrodes, and then the treated water is removed separately from the space between the anode and the diaphragm and the space between the cathode and aperture.
Известное устройство содержит проточную камеру, в которой установлены коаксиально вертикальные цилиндрический анод и стержневой катод переменного сечения, разделенные пористой ультрафильтрационной диафрагмой, закрепленные во втулках; при этом втулки и цилиндрический анод содержат каналы для подвода и отвода воды; имеются также регуляторы подачи и отвода воды и источник постоянного тока. The known device comprises a flow chamber, in which a coaxially vertical cylindrical anode and a rod cathode of variable cross section are installed, separated by a porous ultrafiltration diaphragm, mounted in bushings; while the sleeve and the cylindrical anode contain channels for supplying and discharging water; There are also water supply and drain controllers and a DC source.
Известные средства позволяют при обработке воды получить так называемую активированную воду, т. е. воду с особыми каталитическими свойствами, причем с разделением на обработанную возле анода ("анолит") и около катода ("католит"). Удивительные свойства этой активированной воды в последнее время часто описываются в популярной литературе (см., например, "Изобретатель и рационализатор", 1998 г., 9, стр.7-8; Прилуцкий В.И., Бахир В.М. "Электрохимически активированная вода: аномальные свойства, механизм биологического действия". - М., ВНИИМТ, 1997 г.) и подтверждаются на практике. Known means allow for the processing of water to obtain the so-called activated water, that is, water with special catalytic properties, moreover, it is divided into treated water near the anode ("anolyte") and near the cathode ("catholyte"). The amazing properties of this activated water have recently been often described in popular literature (see, for example, "Inventor and Rationalizer", 1998, 9, pp. 7-8; Prilutsky V.I., Bakhir V.M. "Electrochemically activated water: abnormal properties, the mechanism of biological action ". - M., VNIIMT, 1997) and are confirmed in practice.
Однако эффективность активации воды известными средствами не вполне удовлетворительна и, как следствие, свойства образующихся "анолита" и католита" неустойчивы во времени. However, the effectiveness of water activation by known means is not entirely satisfactory and, as a result, the properties of the resulting "anolyte" and catholyte are unstable in time.
Это объясняется следующим. В процессе электрохимической обработки воды происходит ее электролиз, характеризующийся разрывом связей в молекуле H2О с образованием ионов Н+ и ОН-; на этом диссоциация воды не прерывается и ион ОН-, в свою очередь, диссоциирует с образованием свободного радикала ОН и гидратированного электрона (еaq,), обусловливающего приобретение водой особых свойств. При электрохимической активации гидратированные электроны находятся вблизи свободных радикалов ОН и могут вновь соединяться с ними (см. статью А. И. Клосса "Электрон-радикальная диссоциация и механизм активации воды" в журнале "Физическая химия" ДАН СССР 1988 г., 6, стр. 1403-1406).This is explained by the following. In the process of electrochemical treatment of water, its electrolysis occurs, characterized by breaking bonds in the H 2 O molecule with the formation of H + and OH - ions; on this, the dissociation of water does not interrupt and the OH - ion, in turn, dissociates with the formation of the free radical of OH and the hydrated electron (e aq ,), which causes the acquisition of special properties by water. During electrochemical activation, hydrated electrons are located near OH free radicals and can reunite with them (see the article by A. I. Kloss, “Electron-Radical Dissociation and the Activation Mechanism of Water” in the journal “Physical Chemistry”, USSR Academy of Sciences, 1988, 6, p. . 1403-1406).
Целью заявляемых изобретений является повышение эффективности активации для обеспечения большей устойчивости свойств активированной водосодержащей среды. The aim of the claimed invention is to increase the efficiency of activation to ensure greater stability of the properties of the activated aqueous medium.
Поставленная цель достигается тем, что:
- в способе электрохимической обработки водосодержащей среды, заключающемся в том, что в емкости размещают электроды в виде разнесенных между собой анода и катода, разделяют межэлектродное пространство пористой диафрагмой, подают водосодержащую среду в межэлектродное пространство, пропускают через электроды постоянный ток и затем выводят обработанную водосодержащую среду отдельно из пространства между анодом и диафрагмой и из пространства между катодом и диафрагмой, согласно изобретению при пропускании через электроды постоянного тока водосодержащую среду в пространстве между анодом и катодом облучают однополярными электромагнитными импульсами длительностью менее 1 нс и мощностью более 100 кВт, причем в начале, в течение и в конце процесса обработки определяют рН водосодержащей среды, ее электропроводность и диэлектрическую проницаемость для определения времени окончания процесса обработки.This goal is achieved by the fact that:
- in the method for the electrochemical treatment of a water-containing medium, namely, that electrodes are placed in a container in the form of an anode and a cathode spaced apart, the interelectrode space is separated by a porous diaphragm, a water-containing medium is fed into the interelectrode space, a direct current is passed through the electrodes, and then the treated water-containing medium is removed separately from the space between the anode and the diaphragm and from the space between the cathode and the diaphragm, according to the invention, when passing through the electrodes a constant The water-containing medium in the space between the anode and cathode is irradiated with unipolar electromagnetic pulses with a duration of less than 1 ns and a power of more than 100 kW, and at the beginning, during and at the end of the processing process, the pH of the water-containing medium, its electrical conductivity and dielectric constant are determined to determine the end time of the processing process .
При этом для обработки могут использовать дистиллированную воду. In this case, distilled water can be used for processing.
- в устройстве для электрохимической обработки водосодержащей среды, содержащем камеру с каналами для подвода и отвода водосодержащей среды, в которой установлены электроды в виде разнесенных между собой анода и катода и соединенных с источником постоянного тока, и пористая диафрагма, разделяющая межэлектродное пространство, согласно изобретению между анодом и катодом размещен излучатель мощных наносекундных однополярных электромагнитных импульсов. - in a device for the electrochemical treatment of a water-containing medium, containing a chamber with channels for supplying and discharging a water-containing medium, in which electrodes are installed in the form of spaced apart anode and cathode and connected to a direct current source, and a porous diaphragm that separates the interelectrode space, according to the invention between An anode and cathode are placed emitter of powerful nanosecond unipolar electromagnetic pulses.
При этом излучатель может быть выполнен в виде рупорной антенны, соединенной с генератором мощных наносекундных однополярных электромагнитных импульсов. In this case, the emitter can be made in the form of a horn antenna connected to a generator of powerful nanosecond unipolar electromagnetic pulses.
Облучение обрабатываемой электролизом водосодержащей среды в пространстве между анодом и диафрагмой мощными наносекундными однополярными электромагнитными импульсами посредством размещенного там излучателя обеспечивает в дополнение к электрохимической активации среды, осуществляемой пропусканием через нее электрического тока (электролизом), ее дополнительную активацию радиолизом - процессами, происходящими в водосодержащей среде под действием электромагнитного излучения. Irradiation of a water-containing medium treated by electrolysis in the space between the anode and the diaphragm with powerful nanosecond unipolar electromagnetic pulses by means of a radiator located there provides, in addition to the electrochemical activation of the medium by passing electric current through it (electrolysis), its additional activation by radiolysis - processes occurring in the water-containing medium under action of electromagnetic radiation.
В итоге в обрабатываемой среде, где образуются химические вещества, содержащие кислород и водород (Н+, ОН-, Н2, Н2О2), резко увеличивается концентрация гидратированных электронов, обладающих значительным окислительно-восстановительным потенциалом (примерно - 2,77В) и повышающих реакционную способность аквакомплекса, каковым является обрабатываемая водосодержащая среда.As a result, the concentration of hydrated electrons with a significant redox potential (approximately - 2.77 V) sharply increases in the processed medium, where chemicals containing oxygen and hydrogen (H + , OH - , H 2 , H 2 O 2 ) are formed. and increasing the reactivity of the aquacomplex, which is the treated aqueous medium.
Известно, что вода имеет кластерную структуру, т. е. содержит упорядоченные удлиненные группы молекул. Резкое увеличение в результате воздействия радиолиза количества гидратированных электронов увеличивает энергию межмолекулярного взаимодействия и приводит к образованию взамен удлиненных цепочек групп молекул при электролизе (имеющих большие межмолекулярные пустоты и потому склонных легко распадаться), к образованию объемных кластеров с уменьшенными межмолекулярными пустотами, имеющих большее время жизни и обеспечивающих большую устойчивость свойств активированной воды во времени. It is known that water has a cluster structure, i.e., contains ordered elongated groups of molecules. A sharp increase as a result of the action of radiolysis of the number of hydrated electrons increases the intermolecular interaction energy and leads to the formation of instead of elongated chains of groups of molecules during electrolysis (having large intermolecular voids and therefore prone to easily decay), to the formation of bulk clusters with reduced intermolecular voids having a longer lifetime and providing greater stability of the properties of activated water over time.
Активация в процессе обработки водосодержащей среды заключается в изменении ее физико-химических свойств, которые можно контролировать через ряд параметров обрабатываемой водосодержащей среды, поэтому контроль в течение процесса таких параметров водосодержащей среды, как ее рН, электропроводность и диэлектрическая проницаемость, дает возможность уточнить время окончания процесса обработки с гарантией получения стабильных заданных свойств. Activation in the process of processing a water-containing medium consists in changing its physicochemical properties, which can be controlled through a number of parameters of the processed water-containing medium, therefore, monitoring during the process of such parameters of the water-containing medium as its pH, electrical conductivity and permittivity, makes it possible to clarify the end time of the process processing with the guarantee of obtaining stable desired properties.
В сравнении с прототипом:
- способ электрохимической обработки водосодержащей среды обладает новизной, отличаясь от него наличием такого существенного признака, как облучение воды в пространстве между анодом и катодом мощными наносекундными однополярными электромагнитными импульсами в процессе пропускания постоянного тока через электроды, и контролем в процессе обработки таких параметров обрабатываемой среды как рН, электропроводность и диэлектрическая проницаемость, обеспечивающих получение заданного результата;
- устройство для электрохимической обработки водосодержащей среды обладает новизной, отличаясь от него наличием излучателя мощных наносекундных однополярных импульсов в пространстве между анодом и катодом, обеспечивающим получение заданного результата.In comparison with the prototype:
- the method of electrochemical treatment of a water-containing medium is novel, differing from it by the presence of such an essential feature as irradiation of water in the space between the anode and cathode with powerful nanosecond unipolar electromagnetic pulses in the process of passing direct current through the electrodes, and control during processing of such parameters of the medium as pH , electrical conductivity and permittivity, providing a given result;
- a device for the electrochemical treatment of a water-containing medium has a novelty, differing from it by the presence of an emitter of powerful nanosecond unipolar pulses in the space between the anode and cathode, which provides a given result.
Хотя электролиз воды и радиолиз сами по себе известны (см. соответственно Алабышев А. Ф. и др. "Прикладная электрохимия", изд. 3-е, "Химия", 1974 г. , стр. 297-315, ряд упомянутых выше статей, многочисленные патенты Бахира В. М., и Пикаев А. К. и др. "Импульсный радиолиз и его применение", М. , "Атомиздат" 1980 г.), однако их совместное использование в совокупности с применением в качестве средства активации именно мощных, очень коротких (наносекундных) однополярных электромагнитных импульсов, хотя и также известных из уровня техники (см., например, Крымский В.В. и др. "Теория несинусоидальных электромагнитных волн", Челябинск, ЧГТУ, 1995 г.) и именно в пространстве между анодом и катодом, а также контролем в процессе обработки ряда химико-физических параметров обрабатываемой среды, обеспечивающим возможность управления процессом, в технике не известно и не очевидно, как и их влияние на указанный технический результат. Поэтому заявитель считает, что заявляемые технические решения соответствуют критерию "изобретательский уровень". Although water electrolysis and radiolysis are known per se (see Alabyshev, A.F. et al., Applied Electrochemistry, 3rd ed., Chemistry, 1974, pp. 297-315, respectively, for a number of articles , numerous patents by Bakhir V.M., and Pikaev A.K. et al. "Pulse radiolysis and its use", M., "Atomizdat" 1980), however, their combined use together with the use as an activation means powerful, very short (nanosecond) unipolar electromagnetic pulses, although also known from the prior art (see, for example, Krymsky V.V. and etc. "Theory of non-sinusoidal electromagnetic waves", Chelyabinsk, ChSTU, 1995) and it is precisely in the space between the anode and cathode, as well as the control during processing of a number of chemical-physical parameters of the medium that provides the ability to control the process, is not known in the technique and it is not obvious how their influence on the specified technical result. Therefore, the applicant believes that the claimed technical solutions meet the criterion of "inventive step".
Заявляемые технические решения могут найти широкое применение для получения биологически активной воды, приготовления специальных растворов (суспензий, эмульсий) и потому соответствуют критерию "промышленная применимость". The claimed technical solutions can be widely used to obtain biologically active water, the preparation of special solutions (suspensions, emulsions) and therefore meet the criterion of "industrial applicability".
Заявляемые технические решения иллюстрируются чертежом, где схематично показано возможное выполнение устройства для электрохимической обработки водосодержащей среды. The claimed technical solutions are illustrated by the drawing, which schematically shows a possible implementation of the device for the electrochemical treatment of a water-containing medium.
Заявляемый способ электрохимической обработки водосодержащей среды заключается в следующем. The inventive method of electrochemical treatment of an aqueous medium is as follows.
В емкости размещают на некотором расстоянии друг от друга анод и катод, между которыми располагают пористую диафрагму. Подают воду в межэлектродное пространство, пропускают через электроды постоянный ток и облучают воду в пространстве между анодом и катодом однополярными электромагнитными импульсами длительностью менее 1 нс и мощностью более 100 кВт. В начале, в течение и в конце процесса обработки контролируют такие параметры обрабатываемой среды, как рН, электропроводность и диэлектрическую проницаемость для определения времени окончания обработки. Anode and cathode are placed at some distance from each other in the vessel, between which a porous diaphragm is arranged. Water is supplied to the interelectrode space, direct current is passed through the electrodes and the water in the space between the anode and cathode is irradiated with unipolar electromagnetic pulses of less than 1 ns duration and more than 100 kW power. At the beginning, during and at the end of the treatment process, parameters of the medium to be treated are monitored, such as pH, electrical conductivity, and dielectric constant, to determine the end time of the treatment.
При этом в качестве обрабатываемой среды могут применять дистиллированную воду. In this case, distilled water can be used as a processed medium.
Устройство для электрохимической обработки водосодержащей среды (см. чертеж) содержит камеру 1 с каналом 2 подвода среды и каналами 3' и 3'' для отвода среды, в которой установлены на некотором расстоянии друг от друга анод 4 и катод 5, соединенные с источником 6 постоянного тока. Между ними установлена пористая диафрагма 7, а в межэлектродном пространстве, в частности между диафрагмой 7 и катодом 5, размещен излучатель 8 мощных наносекундных однополярных электромагнитных импульсов. A device for the electrochemical treatment of a water-containing medium (see drawing) contains a chamber 1 with a channel 2 for supplying a medium and channels 3 'and 3' 'for draining the medium, in which anode 4 and cathode 5 are connected at a certain distance from each other and connected to source 6 direct current. A porous diaphragm 7 is installed between them, and in the interelectrode space, in particular between the diaphragm 7 and the cathode 5, an emitter 8 of powerful nanosecond unipolar electromagnetic pulses is placed.
Конструктивно камера 1 выполнена из изоляционного материала, электроды 4, 5, диафрагма 7 и излучатель 8 закреплены в крышке 9 камеры. При этом излучатель 8 представляет собой, например, рупорную антенну, соединенную с генератором 10 мощных наносекундных однополярных электромагнитных импульсов, размещенным вне камеры 1 и соединенным с антенной посредством кабеля 11 (возможное выполнение генератора 9 описано в п. РФ 2004064 по кл. Н 03 К 3/33, з. 05.06.91, on. 30.11.93. "Формирователь наносекундных импульсов"). Пористая диафрагма 7 может быть выполнена, в частности, из брезента или бельтинга. Каналы 2, 3 представляют собой патрубки. Structurally, the chamber 1 is made of insulating material, the electrodes 4, 5, the diaphragm 7 and the emitter 8 are fixed in the cover 9 of the chamber. In this case, the emitter 8 is, for example, a horn antenna connected to a generator 10 of powerful nanosecond unipolar electromagnetic pulses placed outside the chamber 1 and connected to the antenna via a cable 11 (the possible implementation of the generator 9 is described in clause RF 2004064 in class N 03 K 3/33, c. 05.06.91, on. 30.11.93. "Shaper of nanosecond pulses"). The porous diaphragm 7 can be made, in particular, from tarpaulin or belting. Channels 2, 3 are nozzles.
Аппаратура для контроля параметров в процессе обработки непосредственно в устройство не входит. Это могут быть типовые приборы типа измерительного моста Р-5010 для измерения электропроводности и диэлектрической проницаемости и рН-метр типа Р-673 для измерения рН (на чертеже показаны общим блоком 12). Equipment for monitoring parameters during processing is not directly included in the device. These can be typical instruments such as the measuring bridge R-5010 for measuring electrical conductivity and permittivity and a pH meter of type R-673 for measuring pH (shown in the drawing by the general block 12).
Электрохимическая обработка водосодержащей среды с помощью заявляемых средств осуществляется следующим образом. The electrochemical treatment of an aqueous medium using the inventive means is as follows.
В камеру 1 устройства подают водосодержащую среду, например воду, через канал 2 и начинают пропускать через электроды 4 и 5 постоянный ток от источника 6. В межэлектродном пространстве начинается электролиз воды. Под действием тока на катоде 5 и аноде 4 происходят соответственно следующие химические реакции:
2Н2О+2е --> Н2+2OН- (катод)
2OН--2е --> Н2О+1/2О2 (анод),
где е - электрон.A water-containing medium, for example water, is supplied into the device chamber 1 through the channel 2 and direct current from the source 6 is passed through the electrodes 4 and 5. Water electrolysis begins in the interelectrode space. Under the action of current at the cathode 5 and anode 4, the following chemical reactions occur, respectively:
2Н 2 О + 2е -> Н 2 + 2ОН - (cathode)
2OH - -2e - > H 2 O + 1 / 2O 2 (anode),
where e is an electron.
Возможна также дальнейшая диссоциация ионов ОН- с образованием гидратированных электронов еaq и свободных радикалов ОН:
ОН- --> еaq+ОН.Further dissociation of OH ions is also possible - with the formation of hydrated electrons e aq and OH free radicals:
OH - > e aq + OH.
Таким образом, в пространстве между катодом 5 и диафрагмой 7 находятся водород (Н2)- и группы ОН-, а в пространстве между диафрагмой 7 и анодом 4 - кислород.Thus, in the space between the cathode 5 and the diaphragm 7 are hydrogen (H 2) - and OH -, and in the space between the diaphragm 7 and the anode 4 - oxygen.
Воду в пространстве между анодом 4 и катодом 5 начинают облучать с помощью излучателя 8 однополярными электромагнитными импульсами длительностью менее 1 нс и мощностью более 100 кВт. Под воздействием облучения начинает происходить радиолиз воды, описываемый формулой:
(а+b+2d)Н2О = аеaq+bН+сОН+dН2+kН2O2,
где а, b, с, d, k - некоторые коэффициенты, причем
а~с, b~2(k-d);
еaq - гидратированный электрон.Water in the space between the anode 4 and the cathode 5 is started to be irradiated with an emitter 8 by unipolar electromagnetic pulses with a duration of less than 1 ns and a power of more than 100 kW. Under the influence of irradiation, radiolysis of water begins to occur, described by the formula:
(а + b + 2d) Н 2 О = ае aq + bН + СОН + dН 2 + kН 2 O 2 ,
where a, b, c, d, k are some coefficients, and
a ~ c, b ~ 2 (kd);
e aq is a hydrated electron.
Таким образом, видно, что в пространстве анод-диафрагма образуются сильные окислители, такие как кислород (O2), перекись водорода (Н2О2) и гидратированные электроны, которые образуют объемные кластеры, обладающие каждый значительным окислительно-восстановительным потенциалом (- 2,77 В). Следует отметить, что по своей химической активности гидратированный электрон располагается между кальцием и натрием и является очень активным химическим реагентом. В процессе обработки (в начале, в середине процесса и в его конце) с помощью аппаратуры 12 контролируют рН воды, ее электропроводность и диэлектрическую проницаемость, которые изменяются соответственно в зависимости от обрабатываемой среды.Thus, it can be seen that strong oxidizing agents are formed in the anode-diaphragm space, such as oxygen (O 2 ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and hydrated electrons, which form bulk clusters, each having a significant redox potential (- 2 , 77 B). It should be noted that, in its chemical activity, the hydrated electron is located between calcium and sodium and is a very active chemical reagent. In the processing process (at the beginning, in the middle of the process and at the end) using the apparatus 12 control the pH of the water, its electrical conductivity and dielectric constant, which vary accordingly depending on the medium being treated.
Например, характеристики дистиллированной воды до обработки были следующие: рН 6,2; удельное сопротивление - 2520 Ом•м; диэлектрическая проницаемость - 58,5. For example, the characteristics of distilled water before treatment were as follows: pH 6.2; specific resistance - 2520 Ohm • m; dielectric constant - 58.5.
После пропускания через электроды постоянного тока были замерены следующие параметры: рН 6,8; удельное сопротивление - 1500 Ом м; диэлектрическая проницаемость - 53,2. After passing through the DC electrodes, the following parameters were measured: pH 6.8; resistivity - 1500 Ohm m; dielectric constant - 53.2.
После пропускания через электроды постоянного тока и облучения межэлектродного пространства мощными наносекундными однополярными импульсами параметры изменились следующим образом: рН 7,0; удельное сопротивление - 800 Ом•м; диэлектрическая проницаемость - 65,8. After passing direct current through the electrodes and irradiating the interelectrode space with powerful nanosecond unipolar pulses, the parameters changed as follows: pH 7.0; specific resistance - 800 Ohm • m; dielectric constant - 65.8.
Проверка изменения рН дистиллированной воды в течение 20 суток после обработки показала, что в воде, обработанной постоянным током, рН католита сохраняет свое значение 6-8 суток, а дальше плавно уменьшается до рН исходной воды. Checking the change in pH of distilled water within 20 days after treatment showed that in water treated with direct current, the pH of catholyte retains its value for 6-8 days, and then gradually decreases to the pH of the source water.
После обработки дистиллированной воды постоянным током и электромагнитными импульсами рН католита возрастает на 0,1 за первые 6-8 суток, далее уменьшается на 0,2 в течение 18-20 суток. After distilled water is treated with direct current and electromagnetic pulses, the pH of catholyte increases by 0.1 in the first 6-8 days, then decreases by 0.2 within 18-20 days.
Таким образом, появление в обрабатываемой заявляемым способом водосодержащей среде значительного количества вгидратированных электронов приводит к образованию большего количества объемных кластеров, имеющих более устойчивую структуру, чем вытянутые в виде цепочек кластеры, а следовательно, и более устойчивую структуру анолитов и католитов и, как следствие, более устойчивые во времени свойства активированной воды в сравнении с прототипом. Thus, the appearance in the water-containing medium treated by the claimed method of a significant amount of hydrated electrons leads to the formation of a larger number of bulk clusters having a more stable structure than elongated clusters in the form of chains, and therefore a more stable structure of anolytes and catholytes and, as a result, more stable in time properties of activated water in comparison with the prototype.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000108604/12A RU2181106C2 (en) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | Method and device for electrochemical machining of water-bear media |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000108604/12A RU2181106C2 (en) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | Method and device for electrochemical machining of water-bear media |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000108604A RU2000108604A (en) | 2002-02-20 |
| RU2181106C2 true RU2181106C2 (en) | 2002-04-10 |
Family
ID=20232941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000108604/12A RU2181106C2 (en) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | Method and device for electrochemical machining of water-bear media |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2181106C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2654028C1 (en) * | 2017-03-10 | 2018-05-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет" | Electric dehydrator |
| RU2668096C1 (en) * | 2017-11-27 | 2018-09-26 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" | Bread production method |
| RU2794825C1 (en) * | 2022-09-26 | 2023-04-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Mechanical simulator for water electrolysis |
-
2000
- 2000-04-05 RU RU2000108604/12A patent/RU2181106C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2654028C1 (en) * | 2017-03-10 | 2018-05-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет" | Electric dehydrator |
| RU2668096C1 (en) * | 2017-11-27 | 2018-09-26 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" | Bread production method |
| RU2794825C1 (en) * | 2022-09-26 | 2023-04-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Mechanical simulator for water electrolysis |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5766447A (en) | Method and device for treating an aqueous solution | |
| JP4041224B2 (en) | Liquid processing method and liquid processing apparatus | |
| US4351734A (en) | Spark cell ozone generator | |
| KR20020001753A (en) | Method and apparatus for treatment of organic matter-containing wastewater | |
| KR20020020163A (en) | Electrolyte-creating apparatus | |
| US9409800B2 (en) | Electric arc for aqueous fluid treatment | |
| GB2536210A (en) | Method and apparatus for decontamination of fluids | |
| WO2016117259A1 (en) | Water treatment device and water treatment method | |
| RU2181106C2 (en) | Method and device for electrochemical machining of water-bear media | |
| JP3723170B2 (en) | Wastewater treatment method and apparatus | |
| CN103011336A (en) | Titanium dioxide photocatalysis synergetic liquid phase corona discharge water treatment device and method | |
| CN203095665U (en) | Water treatment device integrating titanium dioxide photocatalysis and liquid-phase corona discharge | |
| CN109867332B (en) | Liquid treatment device | |
| KR20140008852A (en) | Plasma processing apparatus | |
| KR101741675B1 (en) | Method for electrochemical treatment of sewage and wastewater using conductive material | |
| JP2009034625A (en) | Wastewater treatment apparatus and method | |
| JP2002018446A (en) | Method and apparatus for treating liquid | |
| JP2005013858A (en) | Method and apparatus for treating wastewater using high voltage pulses | |
| KR100366899B1 (en) | Method of laver farm with acid and mass storage electrolytic water making apparatus providing for the acid thereof | |
| JP4761686B2 (en) | Water treatment equipment | |
| RU142285U1 (en) | ELECTROLYTIC PLANT FOR PRODUCING A GAS MIXTURE OF HYDROGEN AND OXYGEN | |
| KR101845633B1 (en) | Removal methods of zinc and copper from wastewater by underwater plasma discharge | |
| RU2440930C2 (en) | Method of obtaining anolyte and apparatus for realising said method | |
| JPS6128396B2 (en) | ||
| RU2687432C1 (en) | Device for electric activation of water |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060406 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20080227 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090406 |