RU2464967C2 - Способ извлечения вещества из тонкодисперсной системы - Google Patents
Способ извлечения вещества из тонкодисперсной системы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2464967C2 RU2464967C2 RU2011100186/13A RU2011100186A RU2464967C2 RU 2464967 C2 RU2464967 C2 RU 2464967C2 RU 2011100186/13 A RU2011100186/13 A RU 2011100186/13A RU 2011100186 A RU2011100186 A RU 2011100186A RU 2464967 C2 RU2464967 C2 RU 2464967C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dispersed system
- syringe
- elements
- electrodes
- electrolyte
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области химической технологии, в частности к электролизу. В способе внутрь влажной дисперсной системы погружают пару шприцевых элементов, выполненных с открытым нижним концом, снабженных электродами и заполненных электролитом. Подают к электродам разность электрических потенциалов, удерживают шприцевые элементы в дисперсной системе. Снимают с электродов разность электрических потенциалов, извлекают шприцевые элементы из дисперсной системы. После извлечения шприцевых элементов из дисперсной системы гидромеханическим путем извлекают из шприцевых элементов и собирают электролит, содержащий извлеченное из дисперсной системы электролитическим путем вещество. При этом наполняют шприцевые элементы свежим электролитом. Шприцевые элементы перемещают по поверхности дисперсной системы с помощью шасси и блока электрического питания, последовательно по сигналу блока управления погружая нижний конец пары шприцевых элементов в дисперсную систему пошагово, вдоль направления движения шасси. Способ позволяет стабильно и качественно извлекать растворенные вещества из дисперсной системы, а также обеспечивает надежность извлечения с меньшими энергозатратами. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к химической технологии, в частности к электролизу.
Известен способ удаления легкорастворимых солей из почвы водой путем промывки. Вода подается к участку промывки, распределяется на поверхности почвы слоем 10-20 см, который поддерживают в процессе промывки путем дополнительной подачи воды. Легкорастворимые соли выщелачиваются из почвы в глубокие горизонты почвообразующей породы. Исключение легкорастворимых солей из процесса почвообразования позволяет улучшить свойства почвы, повысить продуктивность выращиваемых на ней растений (Ковда В.А. Происхождение и режим засоленных почв. - М., 1946, т. 1, 573 с.; М., 1947, т. 2, 375 с. - аналог).
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является способ электромелиорации почв, при котором вода подается на почву слоем, в слое воды размещают электроды, к электродам подают электрическое напряжение. Под действием электрического потенциала электродов легкорастворимые соли из почвы поступают в находящуюся на ее поверхности воду и осаждаются на электродах. Осажденные на электродах легкорастворимые соли после извлечения электродов используются в других целях (Арефьев В.А., Стрыгин Н. SU №416050. Заявка №1695701, 07.09.1971. 2 с. - прототип). Способ имеет следующие недостатки:
большая продолжительность процесса рассоления почвы, обусловленная большой протяженностью линии тока ионов от одного электрода сквозь слой воды, сквозь почву, снова сквозь слой воды ко второму электроду;
большая продолжительность процесса рассоления почвы, обусловленная временем осаждения ионов на электроде в процессе перехода из раствора в твердую форму;
стадийный процесс рассоления, требующий предварительной сборки оборудования для проведения рассоления, продолжительного (до 50 суток, первый прототип) пребывания его на позиции рассоления, разборки оборудования и переноса его на очередную позицию рассоления;
необходимость большого числа однотипных элементов комплекта оборудования для рассоления и рассолонцевания - электродов и электрических элементов их соединения, обусловленная стремлением увеличить производительность способа, что приводит к большой материалоемокости рассоления, снижает надежность, скорость и эргономичность исполнения способа, повышает стоимость использования способа электромелиорации почв;
избыточное расходование электроэнергии на перераспределение ионов в почвенном растворе и в слое воды на поверхности почвы, которые после снятия электрического потенциала с электродов мигрируют в указанных растворах так, что электрическая нейтральность системы восстанавливается, а перераспределенные под воздействием искусственного электрического потенциала ионы так и остаются в водной или почвенной среде;
изменение локализации ионов в почве с формированием зон, соответственно, повышенной щелочности и повышенной кислотности является временным и не принципиальным с точки зрения почвообразования. К тому же, даже при том, что описанный концентрационный эффект временный, зоны локально повышенной щелочности неблагоприятны для щелочных почв, зоны локально повышенной кислотности неблагоприятны для кислых почв. Эффект электромелиорации ослабляется;
потребность в применении искусственного увлажнения почвы ввиду необходимости увеличения расстояния между электродами для повышения производительности способа, что приводит к расходованию пресной воды, являющейся глобальным дефицитом;
потребность в системе водоснабжения для выполнения способа;
большая потеря вода на ее просачивание в почву в процессе рассоления.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, обеспечение необратимого извлечения растворенных минеральных веществ из дисперсной системы, исключение непроизводительного расхода электроэнергии на электролитическое перераспределение не извлекаемых из дисперсной системы ионов, исключение расходование воды из почвы в грунтовые воды и на испарение из слоя на поверхности почвы, исключение необходимости прокладки большого количества электродов, облегчение регенерации электродов, обеспечение эргономичности формы извлеченных из дисперсной системы минеральных веществ для использования в других целях.
Техническим результатом, получаемым при практическом использовании изобретения, является создание возможности:
производить извлечение растворенных минеральных веществ из дисперсной системы, характеризующейся простиранием в пространстве, обеспечивающей механическую опору шасси на ее поверхность;
выполнять извлечение растворенных минеральных веществ из дисперсной системы с высокой стабильностью, качеством, надежностью и меньшими энергозатратами, экономической эффективностью извлечения растворенных минеральных веществ из дисперсной системы.
Для решения поставленной технической задачи
способ извлечения вещества из тонкодисперсной системы предусматривает погружение внутрь влажной дисперсной системы пары шприцевых элементов. Шприцевые элементы выполнены с открытым нижним концом, снабжены электродами и заполнены электролитом. К электродам подают разность электрических потенциалов. Удерживают шприцевые элементы в дисперсной системе. Снимают с электродов разность электрических потенциалов. Извлекают шприцевые элементы из дисперсной системы. После извлечения шприцевых элементов из дисперсной системы гидромеханическим путем извлекают из шприцевых элементов и собирают электролит, содержащий извлеченное из дисперсной системы электролитическим путем вещество, при этом наполняют шприцевые элементы свежим электролитом. Шприцевые элементы перемещают по поверхности дисперсной системы с помощью шасси и блока электрического питания, последовательно по сигналу блока управления погружая нижний конец пары шприцевых элементов в дисперсную систему пошагово вдоль направления движения шасси.
Изобретение поясняется прилагаемыми схемами, где
на фиг. 1 показана блок-схема способа извлечения вещества из тонкодисперсной системы;
на фиг. 2 показаны контуры ионного облака в шприцевом элементе и тонкодисперсной системе.
Блок-схема способа извлечения растворенных минеральных веществ из тонкодисперсной системы по фиг. 1 включает блок электрического питания 1, блок шасси 2, блок управления 3, блок подачи воды 4, блок рабочего электролита 5, гидромеханическую систему регенерации электрода 6, шприцевой элемент 7 с выходным отверстием 8 и электродом 9, емкость 10.
Контуры 11 ионного облака при рабочем положении шприцевого элемента 7 в шприцевом элементе 7 с выходным отверстием 8, электродом 9 и сопряженном со шприцевым элементом 7 объеме дисперсной системы 12 при приложении электрического поля представлены на фиг. 4.
Предлагаемый способ выполняется следующим образом.
В качестве объекта применения способа используется дисперсная система, обладающая следующими ограничительными признаками. Дисперсная система, например почва, представляет собою трехмерный объект, отличающийся простиранием в пространстве. В объекте содержится достаточно большое для протекания электролитических явлений количество воды и растворимых (не обязательно растворенных, но и потенциально растворимых) в воде веществ. Объект имеет верхнюю, близкую к горизонтальной, поверхность, по которой может перемещаться устройство, реализующее предлагаемый способ. Поверхность обладает достаточной механической несущей способностью.
Блок электрического питания 1 обеспечивает автономное энергопитание блоков 2-7, 10. Блок шасси 2 перемещается по объекту, транспортируя блоки 3-7, 10 в составе единой конструкции.
Блок управления 3 циклически вырабатывает сигнал управления.
Перед подачей пары шприцевых элементов 7 с электродом 8 в дисперсную систему их внутреннее пространство заполняют рабочим электролитом, состав которого в процессе работы устройства поддерживают в заданном диапазоне. Электролит готовят в блоке рабочего электролита 5. При необходимости электролит в блоке рабочего электролита 5 разбавляют водой из блока подачи воды 4.
После подачи рабочего электролита в шприцевой элемент 7 внутреннюю полость шприцевого элемента 7 гидравлически изолируют от системы подачи электролита. Рабочий электролит оказывается в замкнутом объеме в шприцевом элементе 7 и сообщается только с его выходным отверстием 8.
Подача пары шприцевых элементов 7 с электродом 9 в дисперсную систему ведется циклически импульсом в дискретный объем дисперсной системы, из которой производится извлечение растворенных минеральных веществ.
Размер дискретного объема дисперсной системы зависит от его локальных физических и химических свойств, количества находящихся в этом дискретном объеме растворенных веществ и воды, соответственно, от электропроводности дискретного объема дисперсной системы.
Пару шприцевых элементов 7 с электродами 9 подают в дисперсную систему. В процессе погружения шприцевого элемента 7 в дисперсную систему он не забивается почвой через отверстие 8, поскольку заполнен не сжимающимся электролитом на основе воды. Выплескивание электролита из шприцевого элемента 7 в процессе перемещения при регламентированном механическом ускорении-замедлении не происходит ввиду того, что диаметр выходного отверстия шприцевого элемента 7 выбирают в диапазоне устойчивого проявления капиллярных сил на его смоченной гидрофильной внутренней поверхности.
После погружения шприцевого элемента 7 в дисперсную систему содержащийся в нем электролит приходит в соприкосновение с дисперсной системой, в которую он погружен, формируя единую электролитическую цепь.
К электродам 9 подают электрическое напряжение.
Согласно разности потенциалов между электродами 9 по фиг. 2 формируются контуры ионного облака с электрическим зарядом, соответствующим потенциалу электрода, в каждом шприцевом элементе 7 и примыкающей к нему области дисперсной системы.
После формирования ионного облака посредством блока управления 3 выполняют извлечение пары шприцевых элементов 7 с электродами 9 из дисперсной системы.
Извлеченные из дисперсной системы вещества в составе электролита гидравлически выдавливают из шприцевого элемента 7 свежей порцией электролита, подаваемой из блока рабочего электролита 5. Электролит в шприцевом элементе 7 регенерирован и готов к новому циклу работы, что упрощает регенерацию по сравнению с аналогом.
Отработанный электролит из шприцевого элемента 7 поступает в соответствующую емкость 10.
Способ отличается тем, что часть ионного облака, примыкающая в пространстве к электроду, но остающаяся за его пределами внутри прилегающей части дисперсной системы, не извлекается из почвы. После снятия напряжения ионы этой части ионного облака рассредоточиваются в пространстве дисперсной системы согласно внутреннему квазистационарному термодинамическому равновесию. Результат, однако, весьма приемлем, поскольку, например, при использовании известного способа ионы вообще не извлекаются из почвы, только промываются вглубь, причем высока вероятность их возврата в почву восходящим потоком растворов в биогеосистеме. Так что предлагаемый способ дает принципиально новое качество необратимого воздействия на вещественный состав дисперсной системы, изменяя его без возможности реставрации исходных свойств системы.
Использование новых элементов в виде блока шасси 2, блока управления 3, блока подачи воды 4, блока рабочего электролита 5, гидромеханическая система регенерации электрода 6, шприцевого элемента 7 с выходным отверстием 8 и электродом 9, емкости 10
позволяет
производить извлечение растворенных минеральных веществ из дисперсной системы, характеризующейся простиранием в пространстве, обеспечивающей механическую опору шасси на ее поверхность;
выполнять извлечение растворенных минеральных веществ из дисперсной системы с высокой стабильностью, качеством, надежностью и меньшими энергозатратами, экономической эффективностью извлечения растворенных минеральных веществ из дисперсной системы,
так как
за счет применения электродов, расположенных на близком расстоянии, обеспечивается необратимое извлечение растворенных минеральных веществ из дисперсной системы; исключаются: непроизводительный расход электроэнергии на электролитическое перераспределение не извлекаемых из дисперсной системы ионов, расход воды из почвы в грунтовые воды и на испарение из слоя на поверхности почвы, необходимость в прокладке большого количества электродов; обеспечиваются: регенерация электродов, эргономичность формы извлеченных из дисперсной системы минеральных веществ для использования в других целях.
Claims (2)
1. Способ извлечения вещества из тонкодисперсной системы, отличающийся тем, что внутрь влажной дисперсной системы погружают пару шприцевых элементов, выполненных с открытым нижним концом, снабженных электродами и заполненных электролитом, подают к электродам разность электрических потенциалов, удерживают шприцевые элементы в дисперсной системе, снимают с электродов разность электрических потенциалов, извлекают шприцевые элементы из дисперсной системы, после извлечения шприцевых элементов из дисперсной системы гидромеханическим путем извлекают из шприцевых элементов и собирают электролит, содержащий извлеченное из дисперсной системы электролитическим путем вещество, при этом наполняют шприцевые элементы свежим электролитом.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что шприцевые элементы перемещают по поверхности дисперсной системы с помощью шасси и блока электрического питания, последовательно по сигналу блока управления погружая нижний конец пары шприцевых элементов в дисперсную систему пошагово вдоль направления движения шасси.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011100186/13A RU2464967C2 (ru) | 2011-01-11 | 2011-01-11 | Способ извлечения вещества из тонкодисперсной системы |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011100186/13A RU2464967C2 (ru) | 2011-01-11 | 2011-01-11 | Способ извлечения вещества из тонкодисперсной системы |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011100186A RU2011100186A (ru) | 2012-07-20 |
| RU2464967C2 true RU2464967C2 (ru) | 2012-10-27 |
Family
ID=46846899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011100186/13A RU2464967C2 (ru) | 2011-01-11 | 2011-01-11 | Способ извлечения вещества из тонкодисперсной системы |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2464967C2 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU416050A1 (ru) * | 1971-09-07 | 1974-02-25 | В. А. Арефьев , Н. Стрыгин | Способ электромелиорации почв |
| RU2075351C1 (ru) * | 1990-02-28 | 1997-03-20 | Дегусса Аг | Способ нанесения слоя суспензии из тонкодисперсных окислов на ячеистые элементы из керамики или металла |
| RU2258537C2 (ru) * | 1999-10-13 | 2005-08-20 | Сосьете Де Консей Де Решерш Э Д` Аппликасьон Сьентифик (С.К.Р.А.С.) | Устройство для приготовления терапевтической суспензии или дисперсной системы и способ упаковки |
| US20090220387A1 (en) * | 2003-11-14 | 2009-09-03 | Industrial Technology Research Institute | Micro pump device |
-
2011
- 2011-01-11 RU RU2011100186/13A patent/RU2464967C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU416050A1 (ru) * | 1971-09-07 | 1974-02-25 | В. А. Арефьев , Н. Стрыгин | Способ электромелиорации почв |
| RU2075351C1 (ru) * | 1990-02-28 | 1997-03-20 | Дегусса Аг | Способ нанесения слоя суспензии из тонкодисперсных окислов на ячеистые элементы из керамики или металла |
| RU2258537C2 (ru) * | 1999-10-13 | 2005-08-20 | Сосьете Де Консей Де Решерш Э Д` Аппликасьон Сьентифик (С.К.Р.А.С.) | Устройство для приготовления терапевтической суспензии или дисперсной системы и способ упаковки |
| US20090220387A1 (en) * | 2003-11-14 | 2009-09-03 | Industrial Technology Research Institute | Micro pump device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011100186A (ru) | 2012-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102668760B (zh) | 一种治理盐碱地的方法和装置 | |
| CN203380185U (zh) | 一种利用电动力修复污染土壤的装置 | |
| JP5503661B2 (ja) | 水性液を精製する方法及びシステム | |
| CN102213654B (zh) | 有机溶液电解萃取和检测钢中非金属夹杂物的方法 | |
| CN101813603A (zh) | 基于电渗的土体渗透系数测量方法及装置 | |
| Jayasekera et al. | Modification of the properties of salt affected soils using electrochemical treatments | |
| CN106623386B (zh) | 一种重金属污染土壤的电动修复立式装置 | |
| CN102806228B (zh) | 一种污染土壤异位电动修复装置及其方法 | |
| CN203816966U (zh) | 含盐文物的无损除盐装置 | |
| CN109731905A (zh) | 一种自主可控土壤或底泥污染物电动酸化解离装置及方法 | |
| CN104368596A (zh) | 基于塑料电极的电动修复重金属污染土壤的原位处理方法 | |
| CN202610083U (zh) | 一种耦合膜分离技术与动电技术的污泥重金属去除装置 | |
| CN106269835A (zh) | 基于电动土工布的土壤重金属电促淋洗去除装置及方法 | |
| CN103406347A (zh) | 一种可用于富集土壤中重金属及有机物的方法 | |
| CN108609696A (zh) | 一种原位地下水强效电动修复装置及修复方法 | |
| KR20140144742A (ko) | 2 단계 방법을 사용한 조류의 수확 및 탈수법 | |
| RU2464967C2 (ru) | Способ извлечения вещества из тонкодисперсной системы | |
| CN106881339A (zh) | 拼装式原位淋洗与ekg电动协同去除土壤重金属的装置及方法 | |
| CN105642664B (zh) | 一种增强型电动力原位土壤修复装置及方法 | |
| CN208555498U (zh) | 重金属污染土壤用电动修复装置 | |
| EP2334846A1 (fr) | Methode et installation d'etamage electrolytique d'une bande d'acier en defilement continu dans une unite d'electrodeposition | |
| CN102580539B (zh) | 一种模拟土壤自然酸化的方法 | |
| CN105728457B (zh) | 一种土壤电动力修复局部强化装置及其应用 | |
| CN115446100B (zh) | 原位回流化学淋洗与隔膜电渗析耦合绿色修复方法及装置 | |
| CN109593956A (zh) | 一种铀溶液的富集装置及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130112 |