RU2183676C1

RU2183676C1 - Apparatus for electrochemical purification of liquid

Info

Publication number: RU2183676C1
Application number: RU2000127951A
Authority: RU
Inventors: Н.Г. Кульнева
Original assignee: Воронежская государственная технологическая академия
Priority date: 2000-11-08
Filing date: 2000-11-08
Publication date: 2002-06-20

Abstract

FIELD: liquid purification equipment. SUBSTANCE: apparatus has horizontally arranged cylindrical housing made of dielectric material. Housing is equipped with branch pipes for supplying and withdrawing treated liquid and annular anode and cathode arranged inside housing in horizontal position. Terminals are attached to housing through sealing members for supplying steady-voltage direct current to electrodes. Apparatus is used for electrochemical purification of liquids, in particular, sugar-containing solutions. EFFECT: simplified construction, intensified liquid purifying process and increased efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для электрохимической очистки жидкости и может быть использовано для очистки коллоидных и, в частности, сахаросодержащих растворов. The invention relates to devices for electrochemical purification of liquids and can be used for purification of colloidal and, in particular, sugar-containing solutions.

Известно устройство для электрохимической очистки жидкости (SU 1470669, 07.04.1989), содержащее корпус, состоящий из прямоугольной и конусной частей. В прямоугольной части, разделенной токопроницаемыми перегородками на катодные и анодные камеры, размещены электроды. Отбор католита и анолита осуществляют раздельно из каждой камеры. После отстаивания и фильтрования католит и анолит смешивают. A device for electrochemical liquid purification (SU 1470669, 04/07/1989), containing a housing consisting of rectangular and conical parts. In the rectangular part, divided by current-permeable partitions into cathode and anode chambers, electrodes are placed. The selection of catholyte and anolyte is carried out separately from each chamber. After settling and filtering, the catholyte and anolyte are mixed.

Недостатком известного устройства является недостаточно высокая степень очистки растворов за счет раздельного получения католита и анолита, необходимость отвода раствора из каждой камеры и дополнительной очистки католита в отстойниках и на фильтрах. A disadvantage of the known device is the insufficiently high degree of purification of solutions due to the separate production of catholyte and anolyte, the need to drain the solution from each chamber and additional purification of catholyte in sedimentation tanks and filters.

Ближайшим техническим решением к предложенному является устройство для электрохимической очистки жидкости (SU 1717637 А1, 07.03.1992), состоящее из горизонтально расположенного корытообразного корпуса с патрубками для подвода и отвода очищаемого раствора, разделенного токопроводящими перегородками на пять секций, в двух средних из которых вертикально располагаются пластинчатые анод и катод. На электроды через клеммы подается стабилизированный по напряжению постоянный ток. Жидкость, предназначенная для очистки, при перемещении через устройство сначала подкисляется в области анода, затем подщелачивается в области катода и выходит из устройства с рН, близким к нейтральному. The closest technical solution to the proposed one is a device for electrochemical liquid purification (SU 1717637 A1, 03/07/1992), consisting of a horizontally located trough-like case with nozzles for supplying and discharging the solution to be cleaned, divided by conductive partitions into five sections, of which two are middle vertically lamellar anode and cathode. Voltage stabilized direct current is supplied to the electrodes through the terminals. The liquid intended for cleaning, when moving through the device, is first acidified in the region of the anode, then alkalized in the region of the cathode and leaves the device with a pH close to neutral.

Очистка раствора осуществляется за счет коагуляции веществ коллоидной дисперсности (ВКД) в их изоэлектрическом состоянии в области анода, где кислая среда формируется при разрядке анионов. The solution is cleaned by coagulation of colloidal dispersion substances (VCP) in their isoelectric state in the anode region, where an acidic medium is formed during the discharge of anions.

Недостатком устройства является сложность конструкции, его большие габариты, наличие непрочных токопроницаемых перегородок и недостаточно высокий эффект очистки. The disadvantage of this device is the design complexity, its large dimensions, the presence of fragile current-permeable partitions and a insufficiently high cleaning effect.

Технический результат изобретения заключается в упрощении конструкции устройства, ускорении процесса и повышении эффекта очистки жидкости. The technical result of the invention is to simplify the design of the device, accelerate the process and increase the effect of cleaning the liquid.

Этот результат достигается тем, что в предложенном устройстве, включающем корпус с патрубками для подвода и отвода жидкости и расположенные в нем анод и катод, корпус имеет цилиндрическую форму. Анод и катод выполнены кольцевыми и установлены в корпусе горизонтально. This result is achieved by the fact that in the proposed device, which includes a housing with nozzles for supplying and discharging liquid and the anode and cathode located in it, the housing has a cylindrical shape. The anode and cathode are made circular and mounted horizontally in the housing.

Изобретение поясняется чертежом, на котором на фиг.1 изображен продольный разрез устройства и на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1. The invention is illustrated by the drawing, in which figure 1 shows a longitudinal section of the device and figure 2 is a section along aa of figure 1.

Устройство для электрохимической очистки жидкости включает горизонтально расположенный корпус 1 цилиндрической формы, выполненный из диэлектрического материала, патрубки 2 и 3 для подачи и отбора обработанной жидкости и установленные горизонтально кольцевые анод 4 и катод 5. К корпусу прикреплены через уплотнители 6 клеммы 7 для подачи стабилизированного по напряжению постоянного тока на электроды. The device for electrochemical liquid cleaning includes a horizontally arranged cylindrical-shaped housing 1 made of dielectric material, nozzles 2 and 3 for supplying and withdrawing the treated fluid, and horizontally mounted annular anode 4 and cathode 5. The terminals 7 are attached to the housing through seals 6 for stabilized supply DC voltage to the electrodes.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Жидкость, предназначенная для очистки, через патрубок 2 подается в устройство до полного заполнения корпуса 1. После этого на анод 4 и катод 5 через клеммы 7 подается стабилизированное напряжение постоянного тока. Обработка жидкости начинается в пространстве перед анодом, где за счет действия постоянного электрического тока происходит ее небольшое подкисление. Затем жидкость проходит зону анода 3, где рН ее снижается до 4,2-5,0 в результате образования кислот при разрядке анионов, при этом указанные вещества коагулируют. Постепенное снижение рН способствует более полной и необратимой коагуляции ВКД. Далее жидкость проходит межэлектродное пространство, служащее для постепенного выравнивания рН, и попадает в зону катода 4, где происходит увеличение рН, так как катионы у поверхности катода 4 взаимодействуют с водой, образуя гидроксиды. В результате обработанная жидкость, выходящая из корпуса устройства через отводной патрубок 3 на последующую очистку, имеет рН, близкий к нейтральному. The liquid intended for cleaning is supplied through the pipe 2 to the device until the housing 1 is completely filled. After that, a stabilized DC voltage is applied to the anode 4 and the cathode 5 through terminals 7. Liquid treatment begins in the space in front of the anode, where due to the action of a constant electric current, its slight acidification occurs. Then the liquid passes through the zone of the anode 3, where its pH decreases to 4.2-5.0 as a result of the formation of acids during the discharge of anions, while these substances coagulate. A gradual decrease in pH contributes to a more complete and irreversible coagulation of VKD. Further, the liquid passes the interelectrode space, which serves to gradually equalize the pH, and enters the zone of the cathode 4, where the pH increases, since the cations at the surface of the cathode 4 interact with water to form hydroxides. As a result, the treated liquid exiting the device body through the outlet pipe 3 for subsequent cleaning has a pH close to neutral.

Конструктивные особенности устройства позволяют снизить рН очищаемого раствора сначала при вводе в устройство без воздействия электрического поля ("химический удар"), затем в зоне анода под действием электрического тока. Это способствует созданию в корпусе 1 зон с различными значениями рН раствора, в которых происходит коагуляция различных групп ВКД в их изоэлектрическом состоянии. Далее при переходе в межэлектродное пространство коагулят ВКД стабилизируется при постепенном нарастании рН раствора. В зоне катода рН увеличивается и создаются благоприятные условия для восстановительных реакций. При перемешивании жидкости в процессе ее движения в корпусе устройства происходит агрегирование разноименно заряженных ВКД. При этом имеет место также концентрационная коагуляция за счет накопления высокодисперсных заряженных частиц вблизи соответствующих электродов. В результате постоянного отвода жидкости из устройства устраняются застойные явления, что препятствует протеканию реакций разложения компонентов жидкости. The design features of the device make it possible to lower the pH of the solution being cleaned, first when introduced into the device without exposure to an electric field (“chemical shock”), then in the anode zone under the influence of electric current. This contributes to the creation in the housing 1 of the zones with different pH values of the solution, in which coagulation of various groups of VKD in their isoelectric state occurs. Further, upon transition into the interelectrode space, the VCD coagulum stabilizes with a gradual increase in the pH of the solution. In the cathode zone, the pH increases and favorable conditions for reducing reactions are created. When mixing the liquid during its movement in the device body, aggregation of oppositely charged VCD occurs. In this case, concentration coagulation also occurs due to the accumulation of highly dispersed charged particles near the corresponding electrodes. As a result of the constant drainage of liquid from the device, stagnation is eliminated, which prevents the occurrence of decomposition reactions of the liquid components.

Для сахаросодержащих растворов целесообразно проводить обработку в предлагаемом устройстве при следующих условиях:
температура жидкости, поступающей на очистку - 50^oС;
напряженность электрического поля - 6 В/см;
продолжительность электрообработки - 1-2 мин.For sugar-containing solutions, it is advisable to carry out processing in the proposed device under the following conditions:
the temperature of the liquid entering the treatment is 50 ^o C;
electric field strength - 6 V / cm;
the duration of the electrical treatment is 1-2 minutes.

Устройство позволяет удалить из сахаросодержащего раствора вещества коллоидной дисперсности и другие несахара, при этом эффект удаления ВКД увеличивается по сравнению с известным на 10% при увеличении общего эффекта очистки на 12%. Предложенное устройство способствует интенсификации процесса очистки, более эффективному использованию производственной площади и рабочего объема устройства, снижению материало- и энергоемкости конструкции, повышению эффективности процесса и качества очищаемой жидкости. The device allows you to remove colloidal dispersion substances and other non-sugars from a sugar-containing solution, while the effect of removing VCP increases compared to the known 10% with an increase in the overall cleaning effect by 12%. The proposed device helps to intensify the cleaning process, more efficient use of the production area and the working volume of the device, reduce material and energy consumption of the structure, increase the efficiency of the process and the quality of the liquid being cleaned.

Claims

A device for electrochemical cleaning of a liquid, mainly a sugar-containing solution, including a housing with nozzles for supplying and discharging liquid and anode and cathode located in it, characterized in that the case has a cylindrical shape, while the anode and cathode are circular and are installed horizontally in the case.