RU2400436C1 - Water electrochemical activation module - Google Patents
Water electrochemical activation module Download PDFInfo
- Publication number
- RU2400436C1 RU2400436C1 RU2008152615/07A RU2008152615A RU2400436C1 RU 2400436 C1 RU2400436 C1 RU 2400436C1 RU 2008152615/07 A RU2008152615/07 A RU 2008152615/07A RU 2008152615 A RU2008152615 A RU 2008152615A RU 2400436 C1 RU2400436 C1 RU 2400436C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- diaphragm
- electrode
- rod
- inserts
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к техническим средствам для электрохимической активации воды с обеспечением ее окислительно-восстановительных свойств и повышения биологической ценности.The invention relates to technical means for electrochemical activation of water to ensure its redox properties and increase biological value.
Известен электролизер для обработки воды, содержащий корпус, разделенный диафрагмой на анодную и катодную камеры с размещенными в них перфорированными электродами, прижатыми к диафрагме, при этом поверхность электродов, обращенная к диафрагме, покрыта электроизоляционным материалом, а перфорация электродов выполнена соосно (SU авторское свидетельство №882044 А, М. Кл.3 C02F 1/46. Электролизер для обработки воды. / В.Л.Филипчук, И.Г.Лирисман и Ф.В.Косовцев. - Заявка №2768972/23-26; Заявлено 21.05.1979; Опубл. 23.11.1979, Бюл. №43).A known electrolyzer for water treatment, comprising a housing divided by a diaphragm into the anode and cathode chambers with perforated electrodes placed therein, pressed against the diaphragm, while the surface of the electrodes facing the diaphragm is coated with an insulating material, and the perforation of the electrodes is made coaxially (SU copyright certificate No. 882044 A, M. Cl. 3
К недостаткам известного устройства относятся низкая производительность, отсутствие возможности получения непрерывного потока воды, а также регулирования расхода воды с отрицательным и положительным потенциалами.The disadvantages of the known device include low productivity, the inability to obtain a continuous flow of water, as well as the regulation of water flow with negative and positive potentials.
Известна установка для электрохимической активации питьевой и оросительной воды, содержащая вертикально установленные полый цилиндрический и стержневой электроды с трубчатой, пористой диафрагмой между ними, разделяющей межэлектродное пространство на две электродные камеры - анодную и катодную, имеющие патрубки для подвода и отвода воды и смонтированные неподвижно и коаксиально совместно с диафрагмой, изолированные посредствам втулок из диалектического материала (RU патент №2252920, МПК7 C02F 1/46. Установка для электрохимической активации питьевой и оросительной воды. / Карпунин В.В., Алимов А.Г., Карпунин В.В., Лагутин А.Н., Алимов А.А., Салдаев A.M., Абезин В.Г. - заявка 2004119650/15. Заявлено 28.06.2004. Опбл. 27.05.2005. - Бюл. №15).A known installation for the electrochemical activation of drinking and irrigation water, containing vertically mounted hollow cylindrical and rod electrodes with a tubular, porous diaphragm between them, dividing the interelectrode space into two electrode chambers - anode and cathode, having nozzles for supplying and discharging water and mounted motionless and coaxial together with the diaphragm, isolated by bushings made of dialectic material (RU patent No. 2252920, IPC 7 C02F 1/46. Installation for electrochemical activation drinking and irrigation water./ Karpunin V.V., Alimov A.G., Karpunin V.V., Lagutin A.N., Alimov A.A., Saldaev AM, Abezin V.G. - Application 2004119650/15. Declared June 28, 2004. Opp. May 27, 2005. - Bull. No. 15).
Недостатком известного решения является малая рабочая поверхность диафрагмы из-за ее перекрытия трубчатым полипропиленом, в котором выполнены радиальные отверстия и являющегося каркасом для пористой диафрагмы, выполненной из нетканого материала.A disadvantage of the known solution is the small working surface of the diaphragm due to its overlap with tubular polypropylene, in which radial holes are made and which is a frame for a porous diaphragm made of non-woven material.
Известен также электролизер для обработки воды, включающий корпус, разделенный диафрагмой на анодную и катодную камеры с размещенными в них анодом и катодом, при этом на поверхности электродов со стороны межэлектродного пространства установлены вертикальные ребра, прижимающие диафрагму к поверхности противоположного электрода, причем на аноде и катоде ребра установлены в чередующемся порядке и выполнены из токопроводящего материала (SU авторское свидетельство №1468867 А1, МПК4 C02F 1/46. Электролизер для обработки воды. / В.М.Рогов, В.А.Кирсанов, В.Н.Анопольский, В.А.Швороб, Н.С.Кирилюк и A.M.Сережина. - Заявка №4211825/23-26; Заявлено 18.03.1987; Опубл. 30.03.1989, Бюл. №12).An electrolyzer for water treatment is also known, including a housing divided by a diaphragm into the anode and cathode chambers with the anode and cathode placed in them, while vertical ribs are mounted on the surface of the electrodes from the side of the interelectrode space, pressing the diaphragm against the surface of the opposite electrode, moreover, on the anode and cathode ribs are installed in an alternating manner and are made of conductive material (SU inventor's certificate №1468867 A1, IPC 4
Существенный недостаток устройства, имеющего плоскопараллельные электроды, заключается в принципиальной непригодности для использования в процессах электрохимической обработки воды или растворов, минерализация которых меньше 10 г/л. Это ранее не известное явление связано с образованием застойных зон и зон замедленного протока с увеличенной концентрацией продуктов электрохимических реакций, что приводит к непераспределению плотности тока по поверхности электродов и значительно ухудшает технические параметры электрохимического реактора. К другим недостаткам этого устройства относятся сложность конструкции, отсутствие возможности регулирования расхода воды, протекающей через катодные и анодные камеры, и создания заданного отрицательного и положительного потенциалов питьевой и оросительной воды.A significant drawback of a device having plane-parallel electrodes is that it is fundamentally unsuitable for use in processes of electrochemical treatment of water or solutions whose mineralization is less than 10 g / l. This previously unknown phenomenon is associated with the formation of stagnant zones and zones of slowed flow with an increased concentration of products of electrochemical reactions, which leads to a non-distribution of current density over the surface of the electrodes and significantly degrades the technical parameters of the electrochemical reactor. Other disadvantages of this device include design complexity, the inability to control the flow rate of water flowing through the cathode and anode chambers, and the creation of a given negative and positive potentials of drinking and irrigation water.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является модуль электрохимической активации воды, содержащий вертикально расположенные стержневой и цилиндрический электроды, между которыми размещена трубчатая, пористая диафрагма, разделяющая межэлектродное пространство на две электродные камеры, снабженные патрубками для раздельного подвода и отвода воды, источник тока, соединенный с электродами, причем электроды и диафрагмы закреплены взаимно неподвижно, герметично и коаксиально при помощи втулок из диэлектрического материала (см. В.М.Бахир и др. Электрохимическая активация: история, состояние, перспективы. - М.: АМТН РФ, ВНИИИМТ, 1999, с.24 [D1]).The closest analogue of the claimed invention is a module for the electrochemical activation of water, containing vertically arranged rod and cylindrical electrodes, between which a tubular, porous diaphragm is placed, dividing the interelectrode space into two electrode chambers equipped with nozzles for separate supply and removal of water, a current source connected to the electrodes moreover, the electrodes and diaphragms are fixed mutually motionless, hermetically and coaxially with the help of bushings made of dielectric material (See VM Bakhir etc. Electrochemical activation history, condition, prospects - M .: RAMTS, VNIIIMT, 1999, p.24 [D1]...).
Недостатком данного модуля является сложность изготовления керамической диафрагмы с заданными характеристиками и неэффективное использование рабочей зоны активатора.The disadvantage of this module is the complexity of manufacturing a ceramic diaphragm with specified characteristics and inefficient use of the activator's working area.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - повышение эффективности модуля электрохимической активации воды.The problem to which the claimed invention is directed is to increase the efficiency of the module for electrochemical activation of water.
Технический результат - повышение производительности модуля и окислительно-восстановительных свойств воды в процессе электрохимической активации.The technical result is an increase in the productivity of the module and the redox properties of water in the process of electrochemical activation.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном модуле активации воды, содержащем вертикально расположенные стержневой и цилиндрический электроды, между которыми размещена трубчатая, пористая диафрагма, разделяющая межэлектродное пространство на две электродные камеры, снабженные патрубками для раздельного подвода и отвода воды, источник тока, соединенный с электродами, закрепленными взаимно неподвижно, герметично и коаксиально при помощи втулок из диэлектрического материала, согласно изобретению трубчатая диафрагма выполнена из эластичного материала (например, нетканое полотно по ТУ 17 РСФСР 62-11262-86 состава: 70% полипропилена, 30% полиэфира) и закреплена между двух вставок, расположенных между втулками и стержневым электродом, причем вставки изготовлены из диэлектрического материала с продольными отверстиями, а между одной из вставок и стержневым электродом установлена пружина, при этом подвод воды в пространстве между диафрагмой и стержневым электродом осуществлен посредством спирального каркаса, который выполнен из эластичной диэлектрической трубки с наружным диаметром больше зазора между диафрагмой и стержневым электродом на величину δ=2t·[ε], где t - толщина стенки эластичной трубки, мм; [ε] - относительное сжатие эластичной трубки, причем внутри трубки размещена металлическая спираль с шагом, определяемым по формулеThe specified technical result is achieved by the fact that in the known water activation module containing vertically arranged rod and cylindrical electrodes, between which a tubular, porous diaphragm is placed, dividing the interelectrode space into two electrode chambers equipped with nozzles for separate supply and removal of water, a current source connected with electrodes fixed mutually motionless, hermetically and coaxially with bushings of dielectric material, according to the invention, a tubular diaphragm GMA is made of elastic material (for example, a non-woven fabric according to TU 17 RSFSR 62-11262-86 composition: 70% polypropylene, 30% polyester) and is fixed between two inserts located between the bushings and the rod electrode, and the inserts are made of dielectric material with longitudinal holes, and between one of the inserts and the rod electrode a spring is installed, while water is supplied in the space between the diaphragm and the rod electrode by means of a spiral frame, which is made of elastic dielectric ubki with an outer diameter greater than the gap between the diaphragm and the rod electrode by an amount δ = 2t · [ε], where t - the wall thickness of the elastic tube, mm; [ε] is the relative compression of the elastic tube, and inside the tube there is a metal spiral with a step defined by the formula
где Dd и Dc - соответственно внутренний диаметр диафрагмы и диаметр стержневого электрода, мм; d - наружный диаметр эластичной трубки, мм.where D d and D c - respectively, the inner diameter of the diaphragm and the diameter of the rod electrode, mm; d is the outer diameter of the elastic tube, mm
Применение спирального каркаса позволяет осуществить тангенциальную подачу воды, а при указанном шаге спирального каркаса сохраняется скорость прохождения воды как и у прототипа при одновременном увеличении времени нахождения воды в зоне активации, причем примененная система натяжения мембраны и конструкция спирального каркаса гарантируют уплотнение контактирующих поверхностей, что обеспечивает работоспособность заявленного технического решения.The use of a spiral cage allows tangential water supply, and at the indicated step of the spiral cage, the water flow rate is maintained as that of the prototype while increasing the residence time of the water in the activation zone, and the applied membrane tension system and the design of the spiral cage guarantee sealing of the contacting surfaces, which ensures operability the claimed technical solution.
Изобретение поясняется иллюстрационным материалом.The invention is illustrated by illustrative material.
На чертеже представлен модуль электрохимической активации воды.The drawing shows a module of electrochemical activation of water.
Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.Information confirming the possibility of implementing the claimed invention are as follows.
Модуль включает стержневой 1 и цилиндрический 2 электроды, трубчатую диафрагму 3, которая разделяет межэлектродное пространство на две электродные камеры 4, 5. Для подвода воды предназначены патрубки 6, 7, а для отвода - патрубки 8, 9. Коаксиальное расположение электродов обеспечивается втулками 10, 11 из диэлектрического материала. Диафрагма 3 закрепляется на вставках 12, 13, снабженных продольными отверстиями 14, 15. Между вставкой 12 и стрежневым электродом 1 установлена пружина 16. Для герметизации электродных камер 4, 5 служат уплотнительные кольца 17, 18, 19. В электродной камере 5 расположен спиральный каркас 20, который состоит из эластичной диэлектрической трубки 21, имеющей внутри металлическую спираль 22.The module includes a
Модуль электрохимической активации воды работает следующим образом.Module electrochemical activation of water works as follows.
Обрабатываемая вода поступает через патрубок 6 в электродную камеру 4, а через патрубок 7, втулку 10, отверстия 14 во вставке 12 - в электродную камеру 5. В электродной камере 4 вода имеет поступательное движение, а в электродной камере 5 - тангенциальное из-за наличия спирального каркаса 20. При подаче постоянного напряжения на электроды 1, 2 происходит электролиз воды и обработанная вода отводится из электродной камеры 4 через штуцер 9, а из электродной камеры 5 - через отверстия 15 во вставке 13, втулку 11, штуцер 8.The treated water enters through the
Эксплуатационная надежность установки обеспечивается конструктивной взаимосвязью элементов спирального каркаса 20, состоящего из эластичной диэлектрической трубки 21 с наружным диаметром больше величины зазора между стержневым электродом 1 и внутренним диаметром диафрагмы 3, на величину δ=2t·[ε], где t - толщина стенки эластичной трубки, мм; [ε] - относительное сжатие эластичной трубки, что гарантирует ее контакт с диафрагмой 3, находящейся в натянутом состоянии за счет пружины 16, воздействующей на подвижную вставку 12, имеющую жесткую связь с диафрагмой 3. Кроме того, диэлектрическая трубка 21 поджимается к стержневому электроду 1 посредством металлической спирали 22.The operational reliability of the installation is ensured by the structural relationship of the elements of the
Под действием электрического тока на аноде 2 происходит разряд молекул воды с образованием Н+ и газообразного кислорода. На катоде 1 происходит разряд молекул воды с образованием ионов ОН- и газообразного водорода. Вследствие этого в анодной камере 5 получают анолит с рН 2,6…4,7 и окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП), равным +50…1200 мВ, а в катодной камере 4 - католит с рН 8…12 и ОВП в пределах -50…-1200 мВ.Under the action of an electric current,
Процесс электроактивации воды, характеризующийся поступлением электронов из воды у анода 2, сопровождается целой серией многочисленных электрохимических реакций (см. таблицу) на поверхности катода 1 и анода 2, в результате которых образуются новые вещества, изменяется вся система межмолекулярных взаимодействий, в том числе и структура воды как растворителя.The process of electroactivation of water, characterized by the influx of electrons from water at
В результате образования хорошо растворимых гидроксидов натрия и калия и повышения вследствие этого рН происходит сдвиг углекислотного равновесия с образованием труднорастворимых карбонатов кальция и магния из находящихся обычно в исходной воде растворимых соединений этих металлов (гидрокарбонатов, хлоридов, сульфатов).As a result of the formation of readily soluble sodium and potassium hydroxides and an increase in pH, a shift in carbon dioxide equilibrium occurs with the formation of sparingly soluble calcium and magnesium carbonates from the usually soluble compounds of these metals (bicarbonates, chlorides, sulfates) in the source water.
В процессе катодной обработки вода приобретает щелочную реакцию за счет превращения некоторой части растворенных солей в гидроксиды. Ее окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) резко понижается, уменьшается поверхностное натяжение, снижается содержание растворенных кислорода, азота, возрастает концентрация водорода, свободных гидроксильных групп, уменьшается электропроводность, изменяется структура не только гидратных оболочек ионов, но и свободного объема воды.During the cathodic treatment, water acquires an alkaline reaction due to the conversion of some of the dissolved salts to hydroxides. Its redox potential (ORP) sharply decreases, surface tension decreases, the content of dissolved oxygen and nitrogen decreases, the concentration of hydrogen, free hydroxyl groups increases, the electrical conductivity decreases, and the structure of not only ion hydration shells, but also the free volume of water changes.
На основе теоретических и экспериментальных исследований установлено, что природа ОВП в первую очередь обусловлена квантово-механическими характеристиками атомов элементарной электрохимической системы («электрод-раствор»), особенностями ее электронной структуры, которыми определяются ионизационные потенциалы элементов. Электронные структуры атомов и ионов в значительной мере определяют также характер и энергетику процессов гидратации ионов (см. В.М.Бахир и др. Электрохимическая активация: история, состояние, перспективы. Под ред. д.т.н. проф. Бахира В.М. - М.: АМТН РФ, ВНИИИМТ, 1999. - С.10…14).Based on theoretical and experimental studies, it was established that the nature of the ORP is primarily due to the quantum-mechanical characteristics of atoms of the elementary electrochemical system (“electrode-solution”), the peculiarities of its electronic structure, which determine the ionization potentials of the elements. The electronic structures of atoms and ions also largely determine the nature and energetics of ion hydration processes (see V.M.Bakhir et al. Electrochemical activation: history, state, prospects. Edited by Prof. Bakhir V. M. - M .: AMTN RF, VNIIIMT, 1999. - S.10 ... 14).
По результатам теоретического обоснования физико-химических и технологических процессов электрохимической активации воды, в которых участвуют электронные структуры атомов и ионов, можно отметить, что по размерам атома (0,3 нм) и кластеров воды (несколько нм) технологии производства и использования электрохимически активированной воды относятся к классу нанотехнологий.According to the results of the theoretical justification of the physicochemical and technological processes of electrochemical activation of water, in which the electronic structures of atoms and ions participate, it can be noted that the size of the atom (0.3 nm) and water clusters (several nm) is the technology for the production and use of electrochemically activated water belong to the class of nanotechnology.
Таким образом, вышеприведенные сведения свидетельствуют о том, что предлагаемый модуль позволяет повысить производительность процесса электрохимической активации и качество активированной воды за счет обеспечения ее оптимальных окислительно-восстановительных потенциалов и биологических свойств.Thus, the above information indicates that the proposed module allows to increase the productivity of the process of electrochemical activation and the quality of activated water by ensuring its optimal redox potentials and biological properties.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008152615/07A RU2400436C1 (en) | 2008-12-29 | 2008-12-29 | Water electrochemical activation module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008152615/07A RU2400436C1 (en) | 2008-12-29 | 2008-12-29 | Water electrochemical activation module |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008152615A RU2008152615A (en) | 2010-07-10 |
RU2400436C1 true RU2400436C1 (en) | 2010-09-27 |
Family
ID=42684274
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008152615/07A RU2400436C1 (en) | 2008-12-29 | 2008-12-29 | Water electrochemical activation module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2400436C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2573004C2 (en) * | 2014-06-04 | 2016-01-20 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Поволжский научно-исследовательский институт эколого-мелиоративных технологий" (ФГБНУ "ПНИИЭМТ") | Apparatus for electrochemical activation of water |
RU2681039C1 (en) * | 2018-03-27 | 2019-03-01 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук" | Water electrochemical activation plant |
-
2008
- 2008-12-29 RU RU2008152615/07A patent/RU2400436C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БАХИР В.М. и др. Электрохимическая активация: история, состояние, перспективы. - М.: АМТН РФ, ВНИИИМТ, 1999, с.24. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2573004C2 (en) * | 2014-06-04 | 2016-01-20 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Поволжский научно-исследовательский институт эколого-мелиоративных технологий" (ФГБНУ "ПНИИЭМТ") | Apparatus for electrochemical activation of water |
RU2681039C1 (en) * | 2018-03-27 | 2019-03-01 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук" | Water electrochemical activation plant |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008152615A (en) | 2010-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7691249B2 (en) | Method and apparatus for making electrolyzed water | |
JP3095245B2 (en) | Electrochemical chlorine dioxide generator | |
SU971110A3 (en) | Electrolyzer for producing chlorine and alkali | |
JP5069292B2 (en) | Equipment for electrochemical water treatment | |
RU2400436C1 (en) | Water electrochemical activation module | |
EA013774B1 (en) | Device for the electrochemical treatment of the water and the water solutions | |
KR19980087770A (en) | Wastewater Treatment Apparatus and Method Using Electrolytic Flotation | |
RU2518606C1 (en) | Installation for electrochemical water activation | |
KR102278914B1 (en) | Electrolysis equipment for treatment of sewage | |
RU2422373C1 (en) | Electric activator of water | |
RU2605084C1 (en) | Electrolytic cell with fixed electrodes for electrochemical purification of waste water and obtaining several inorganic peroxide compounds | |
JP2015196871A (en) | Apparatus and method for production of radical oxygen water | |
KR100639836B1 (en) | pH control method of electrolyzed-reduced and manufacturing apparatus of electrolyzed-reduced water utilizing the same | |
RU133119U1 (en) | DEVICE FOR WASTE WATER TREATMENT FOR PRODUCTION OF PRINTED CIRCUIT BOARDS CONTAINING ALCOHOLIC PHOTO RESIST SPF-VSC | |
RU2096337C1 (en) | Installation for electrochemically cleaning water and/or aqueous solutions | |
RU146358U1 (en) | WATER ELECTROCHEMICAL ACTIVATION MODULE | |
RU146357U1 (en) | WATER ELECTROCHEMICAL ACTIVATION MODULE | |
RU2440930C2 (en) | Method of obtaining anolyte and apparatus for realising said method | |
RU2759853C1 (en) | Apparatus for electrolysis of water or aqueous solutions producing an anolyte and a catholyte | |
RU2429202C2 (en) | Flow electric activator of water | |
RU86952U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCING ELECTROACTIVATED LIQUIDS | |
RU2252920C1 (en) | Plant for electrochemical activation of drinking and sprinkling water | |
RU2181106C2 (en) | Method and device for electrochemical machining of water-bear media | |
RU138577U1 (en) | DEVICE FOR WASTE WATER TREATMENT FOR PRODUCTION OF PRINTED CIRCUIT BOARDS CONTAINING ALCOHOLIC PHOTO RESIST SPF-VSC | |
RU146356U1 (en) | WATER ELECTROCHEMICAL ACTIVATION MODULE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101230 |