RU2425806C1 - Способ разделения водных растворов на высококонцентрированную и низкоконцентрированную фракции и устройство для его реализации - Google Patents

Способ разделения водных растворов на высококонцентрированную и низкоконцентрированную фракции и устройство для его реализации Download PDF

Info

Publication number
RU2425806C1
RU2425806C1 RU2010112780/05A RU2010112780A RU2425806C1 RU 2425806 C1 RU2425806 C1 RU 2425806C1 RU 2010112780/05 A RU2010112780/05 A RU 2010112780/05A RU 2010112780 A RU2010112780 A RU 2010112780A RU 2425806 C1 RU2425806 C1 RU 2425806C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
electrodes
pipe
inner pipe
diameter
Prior art date
Application number
RU2010112780/05A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Владимирович Чертов (RU)
Владимир Владимирович Чертов
Original Assignee
Владимир Владимирович Чертов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Владимирович Чертов filed Critical Владимир Владимирович Чертов
Priority to RU2010112780/05A priority Critical patent/RU2425806C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2425806C1 publication Critical patent/RU2425806C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области обессоливания водных растворов и может быть использовано в энергетической, химической, металлургической отраслях промышленности, а также при подготовке питьевой воды. Способ включает подачу раствора в разделительный коллектор и воздействие на него электрического поля, при этом раствор подают в разделительный коллектор, состоящий из двух труб, изготовленных из диэлектрического химически стойкого материала, размещенных одна в другой, при этом внутренняя труба имеет перфорированные стенки, а внешняя - сплошные, в начале внутренней и в конце внешней трубы по ходу раствора установлены электроды из химически стойкого материала, на которые подают напряжение от 400 В до 1000 В с частотой более 1 кГц. Устройство включает разделительный коллектор, состоящий из двух труб, изготовленных из диэлектрического химически стойкого материала, размещенных одна в другой, при этом внутренняя труба имеет перфорированные стенки, а внешняя - сплошные. В начале внутренней и в конце внешней трубы по ходу раствора установлены электроды из химически стойкого материала, причем диаметр электрода, установленного на входе внутренней трубы, равен диаметру внутренней трубы, а диаметр электрода, установленного на выходе внешней трубы, равен диаметру внешней трубы. Технический результат - повышение производительности, упрощение конструкции устройства. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к области обессоливания водных растворов и может быть использовано для обессоливания ионных водных растворов в энергетической, химической, металлургической отраслях промышленности, а также при подготовке питьевой воды.
Известны способы обессоливания воды в электродиализаторе (например, патент РФ № 2230036, C02F 1/469, B01D 61/44, 2003), с периодическим изменением полярности электродов и одновременным с ним переключением потоков камер обессоливания и концентрирования.
К недостатку известного способа можно отнести:
- относительно низкую производительность;
- сложность конструкции;
- невозможность осуществления поточного процесса;
- высокую себестоимость обессоливания за счет капитальных и эксплуатационных расходов при низкой производительности.
Известен способ и устройство для электродиализного обессоливания раствора электролита (патент РФ № 2245848, C02F 1/469, B01D 61/44, 2003), в которых также как и в заявляемом способе и устройстве раствор электролита подают в коллектор и подвергают воздействию электрического тока.
К недостаткам указанных способа и устройства можно отнести невозможность использования в проточном процессе, что связано с необходимостью поддерживать определенные значения электрических параметров за счет рециркуляции раствора, что снижает его производительность.
Наиболее близким к заявляемому способу является известный способ обработки электролита электрическим и магнитным полем, включающий воздействие на электролит взаимно перпендикулярных переменных и синхронно изменяющихся движущихся электрического и магнитного полей, причем мгновенные скорости движения электрического и магнитного полей поддерживают равными по величине и направлению (патент РФ № 2229446, МПК C02F 1/48, C02F 103:34, 2002 г.). В известном способе также как и в заявляемом раствор электролита подают в коллектор и подвергают воздействию электрического тока.
К недостаткам указанного способа можно отнести сложность конструкции устройства, необходимого для реализации способа, а также относительно низкую эффективность, что связано с высокой себестоимостью обессоливания и низкой производительностью в условиях поточного процесса.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании эффективного способа разделения водных растворов на высококонцентрированную и низкоконцентрированную фракции в поточном процессе и устройства для его реализации, имеющего простую конструкцию, с большим сроком эксплуатации.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в повышении производительности способа и реализующего его устройства, а также в упрощении и удешевлении конструкции устройства.
Задача, на решение которой направлено изобретение, решается, а технический результат достигается за счет того, что в способе разделения водных растворов на высококонцентрированную и низкоконцентрированную фракции, включающем подачу раствора в разделительный коллектор и воздействие на него электрического поля, раствор подают в разделительный коллектор, состоящий из двух труб, изготовленных из диэлектрического химически стойкого материала, размещенных одна в другой, при этом внутренняя труба имеет перфорированные стенки, а внешняя - сплошные, по всему внутреннему диаметру внутренней трубы в ее начале и по всему внутреннему диаметру внешней трубы в ее конце по ходу раствора установлены электроды из химически стойкого материала, на которые подают напряжение от 400 В до 1000 В с частотой более 1 кГц.
Также задача, на решение которой направлено изобретение, решается, а технический результат достигается за счет того, что в устройстве для разделения водных растворов на высококонцентрированную и низкоконцентрированную фракции, включающем разделительный коллектор и электроды, разделительный коллектор, состоит из двух труб, изготовленных из диэлектрического химически стойкого материала, размещенных одна в другой, при этом внутренняя труба имеет перфорированные стенки, а внешняя - сплошные, электроды из химически стойкого материала установлены в начале внутренней и в конце внешней трубы по ходу раствора, причем электроды установлены по всему внутреннему диаметру внутренней трубы в ее начале и по всему внутреннему диаметру внешней трубы в ее конце. Соотношение внутренних диаметров внешней и внутренней труб выбирают в соответствии с необходимым уровнем обессоливания раствора, т.е. соотношением концентрации солей во внешнем и внутреннем потоках. При этом электроды могут быть выполнены либо в виде спирали, либо в виде сетки. Внутренняя труба дополнительно снабжена заслонками, предназначенными для изменения количества перфорационных отверстий и их диаметра.
Водный раствор является электролитом, в котором при воздействии на него переменного тока с частотой более 1 кГц возникает скин-эффект, в результате которого происходит перераспределение концентрации ионов в растворе, что приводит к увеличению концентрации солей в пограничном слое жидкости и соответственно к уменьшению концентрации в средней части потока. Отверстия в стенке внутренней трубы позволяют локализовать часть раствора с повышенной концентрацией солей в межтрубном пространстве для ее дальнейшей отводки в соответствующую емкость.
Предложенное расположение электродов позволяет обеспечить перераспределение солей по диаметру сепаратора по всей длине сепаратора.
Конструкция электродов обусловлена необходимостью создания условия для прохождения переменного электрического тока высокой частоты со смещением носителей электрических зарядов (ионов) за счет скин-эффекта на периферию потока по всей длине сепаратора.
Регулирующие вентили позволяют:
- Вентиль на входе позволяет изменять общую производительность сепаратора, а значит и скорость потока в нем, что является одним из способов подбора взаимного соответствия производительности, напряжения и частоты переменного тока для качественного перераспределения солей по диаметру сепаратора.
- Вентили на выходе минимизируют возможность вторичного перераспределения солей (ионов) за счет механического перемешивания в пограничном слое между центральным и периферийным (обогащенном) потоками.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема заявленного устройства.
Устройство состоит из внутренней перфорированной трубы 1, внешней сплошной трубы 2, изготовленных из диэлектрического химически стойкого материала, например пластика. В начале и в конце внутренней трубы 1 по ходу раствора, расположены электроды 3, изготовленные из химически стойкого материала, например платинированный титан, платина, графит, выполненные, например, в виде спиралей. Причем в конце внутренней трубы 1 спираль устанавливается по всему внутреннему диаметру внешней трубы 2, а в начале - по всему внутреннему диаметру внутренней трубы 1. На входе потока и на выходе центрального и периферийного по диаметру потока установлены регулирующие вентили 4 и 5 соответственно.
Критерием выбора соотношения диаметров труб (свободных сечений сегмента внешней трубы 2 и полного сечения внутренней трубы 1) является качество сепарации, т.е. гарантированное попадание и отдельный выход внешнего слоя концентрированного раствора, включая часть пограничного слоя, зависящего от соотношения дебита по внешнему сегменту к внутреннему равному соотношению желаемой концентрации солей во внешнем и внутреннем потоках.
Количество и диаметр перфорационных отверстий во внутренней трубе 1 выбирают таким образом, чтобы обеспечить минимальное сопротивление переходу сепарируемой фракции в межтрубное пространство и не допустить механическое перемешивание потоков в пограничной зоне. Длина зоны перфорации должна соответствовать участку перераспределения потоков, то есть расстоянию, на котором этот процесс завершен.
Количество перфорационных отверстий и их диаметр могут регулироваться с помощью заслонок (на чертеже не показаны). Регулирование количества перфорационных отверстий заслонками содействует исключению обратного перемешивания потока вследствие поточного соответствия гидродинамического сопротивления всей системы.
Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.
Раствор подают в устройство во внутреннюю трубу 1. Вентилем 4 регулируют расход потока. На электроды 3 подают напряжение в диапазоне от 400-1000 В с частотой λ>1 кГц. Значения напряжения и частоты электрического поля, при которых обеспечивается максимальная степень разделения раствора на высококонцентрированную и низкоконцентрированную части, подбирают экспериментальным путем для каждого раствора. При этом в электролите, которым является раствор, возникает скин-эффект, в результате чего в нем происходит перераспределение концентрации ионов, что приводит к увеличению концентрации солей в пограничном слое жидкости и соответственно к уменьшению концентрации в средней части потока. Часть раствора с повышенной концентрацией солей локализуется в межтрубном пространстве, из которого поступает в соответствующую емкость (на чертеже не показана), часть раствора с пониженной концентрацией солей из внутренней трубы 1 также поступает в соответствующую емкость (на чертеже не показана).

Claims (6)

1. Способ разделения водных растворов на высококонцентрированную и низкоконцентрированную фракции, включающий подачу раствора в разделительный коллектор и воздействие на него электрическим полем, отличающийся тем, что раствор подают в разделительный коллектор, состоящий из двух труб, изготовленных из диэлектрического химически стойкого материала, размещенных одна в другой, при этом внутренняя труба имеет перфорированные стенки, а внешняя - сплошные, по всему внутреннему диаметру внутренней трубы в ее начале и по всему внутреннему диаметру внешней трубы в ее конце по ходу раствора установлены электроды из химически стойкого материала, на которые подают напряжение 400-1000 В с частотой более 1 кГц.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход потока раствора на входе и на выходе регулируют с помощью вентилей.
3. Устройство для разделения водных растворов на высококонцентрированную и низкоконцентрированную фракции, включающее разделительный коллектор и электроды, отличающееся тем, что разделительный коллектор состоит из двух труб, изготовленных из диэлектрического химически стойкого материала, размещенных одна в другой, при этом внутренняя труба имеет перфорированные стенки, а внешняя - сплошные, электроды из химически стойкого материала установлены в начале внутренней и в конце внешней трубы по ходу раствора, причем электроды установлены по всему внутреннему диаметру внутренней трубы в ее начале и по всему внутреннему диаметру внешней трубы в ее конце.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что дополнительно на входе потока и на выходе центрального и периферийного по диаметру потока установлены регулирующие вентили.
5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что электроды выполнены в виде спирали.
6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что электроды выполнены в виде сетки.
RU2010112780/05A 2010-04-02 2010-04-02 Способ разделения водных растворов на высококонцентрированную и низкоконцентрированную фракции и устройство для его реализации RU2425806C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010112780/05A RU2425806C1 (ru) 2010-04-02 2010-04-02 Способ разделения водных растворов на высококонцентрированную и низкоконцентрированную фракции и устройство для его реализации

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010112780/05A RU2425806C1 (ru) 2010-04-02 2010-04-02 Способ разделения водных растворов на высококонцентрированную и низкоконцентрированную фракции и устройство для его реализации

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2425806C1 true RU2425806C1 (ru) 2011-08-10

Family

ID=44754513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010112780/05A RU2425806C1 (ru) 2010-04-02 2010-04-02 Способ разделения водных растворов на высококонцентрированную и низкоконцентрированную фракции и устройство для его реализации

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2425806C1 (ru)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5503727B2 (ja) 脱塩装置からイオン性化学種を除去する方法
US7833400B2 (en) Method of making a flow through capacitor
US20080057398A1 (en) Non-faraday based systems, devices and methods for removing ionic species from liquid
HU225090B1 (en) Treatment of water and apparatus for desalinating
US10071921B2 (en) Electrochemical reactor system for treatment of water
JP2009539578A (ja) 電気脱イオンシステムにおける電流分布をシフトする方法及び装置
US20120145647A1 (en) Electrocoagulation system
JP2009543695A (ja) マイクロスケール容量性脱イオン装置
WO2011079276A1 (en) High-throughput cavitation and electrocoagulation apparatus
EP1075453B1 (en) Device and method for molecular polarization in water
KR102521139B1 (ko) 전기 탈이온 장치의 제어 방법 및 설계 방법
RU2425806C1 (ru) Способ разделения водных растворов на высококонцентрированную и низкоконцентрированную фракции и устройство для его реализации
US9932253B2 (en) Apparatus for purifying a fluid and method for purifying a fluid, in particular by means of the aforesaid apparatus
US10144658B2 (en) Module for electrocoagulating contaminated waste water
EP1880980A1 (de) Vorrichtung zum elektromagnetischen Entsalzen von Meerwasser
KR102048113B1 (ko) 전기화학적 분리 디바이스
JPH081165A (ja) 電解槽
KR101745568B1 (ko) 이온수발생장치
RU2604211C1 (ru) Установка для получения электроактивированной воды
KR100374203B1 (ko) 전기 투석장치
JP2000263058A (ja) 電気脱塩装置
JP2009112925A (ja) スパイラル型電気式脱イオン水製造装置
JP6762291B2 (ja) 電気化学的分離装置のセル対への入口及び出口の設置方法及びシステム
RU165109U1 (ru) Устройство для деминерализации молочной сыворотки
TW201204641A (en) Water treatment device and method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130403

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20140410

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180403