RU2604211C1

RU2604211C1 - Apparatus for producing electrically activated water

Info

Publication number: RU2604211C1
Application number: RU2015118515/05A
Authority: RU
Inventors: Сергей Яковлевич Семененко; Роман Михайлович Бессарабов; Валентин Германович Абезин; Николай Николаевич Дубенок; Сергей Михайлович Григоров; Михаил Викторович Мазепа; Алексей Николаевич Чушкин
Priority date: 2015-05-18
Filing date: 2015-05-18
Publication date: 2016-12-10

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to electrochemical treatment of water in order to control its acid-base and reductive-oxidative properties for use in medicine, industry, microelectronics, laser technology and agriculture. Apparatus for producing electrically activated water solutions comprises positive and negative charge electrodes arranged coaxially, and a semipermeable slit between them, outer electrode acting as a case has a hollow cylinder shape provided with threaded tips arranged in threaded grooves of supply and discharge pipelines. Electrode arranged inside consists of a rod with outer surface of a multiple-thread helical groove of left-sided direction, semipermeable slit is separated from the outer electrode by lengthwise ribs to form the space between the semipermeable slit and outer electrode, this space is connected to the supply pipeline and is closed for the discharge pipeline. Rod of the inner electrode in the upper part has permanent connection with a cross piece welded to the contact washer and having an electric contact with a terminal, fixed by means of thread in the supply pipeline. Apparatus is equipped with potential switch to change the fed potential to the external terminal, fixed on the outer surface, and to the internal terminal.

EFFECT: increased time of contact of water with electrodes, higher efficiency ratio of the apparatus.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электрохимической обработке воды с целью регулирования ее кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств для использования в медицине, промышленности, микроэлектронике, лазерной технике и сельском хозяйстве.The invention relates to the electrochemical treatment of water with the aim of regulating its acid-base and redox properties for use in medicine, industry, microelectronics, laser technology and agriculture.

Разбавленные водные растворы минеральных солей, к которым относятся также питьевая вода в результате воздействия на нее постоянным электрическим током, переходят в метастабильное состояние. При этом параметры и свойства подвергнутого воздействию электрического тока будут изменены тем больше, чем большее количество молекул обрабатываемого раствора вступает в физический контакт с поверхностью электрода.Dilute aqueous solutions of mineral salts, which also include drinking water as a result of exposure to it with direct electric current, become metastable. In this case, the parameters and properties of the exposed electric current will be changed the more, the greater the number of molecules of the treated solution comes into physical contact with the surface of the electrode.

Известен электроактиватор, содержащий корпус с патрубками подачи и отвода жидкости, систему электродов, подключенных к источнику постоянного тока и разделенных диафрагмой, при этом электроды выполнены в виде разнополосных шнеков, при этом лопасти каждого шнека подключены к одному из полюсов источника тока, а сами шнеки выполнены с равномерным шагом по длине, при этом лопасти одного шнека смещены относительно другого на половину шага, корпус выполнен из диэлектрического материала в виде двух спаренных между собой полуцилиндров, разделенных диафрагмой, а шнеки выполнены неподвижными цилиндрическими и размещены в полуцилиндрах горизонтально и параллельно друг другу, диафрагма выполнена в виде пористой мембраны, состоящей из разъемных секций (патент RU №2056362, МПК⁶ C02F 1/46).Known electroactivator containing a housing with nozzles for supplying and discharging liquid, a system of electrodes connected to a constant current source and separated by a diaphragm, while the electrodes are made in the form of multi-band screws, while the blades of each screw are connected to one of the poles of the current source, and the screws themselves are made with a uniform step along the length, while the blades of one screw are offset relative to the other by half a step, the body is made of dielectric material in the form of two half-cylinders paired together, section GOVERNMENTAL diaphragm and the fixed screws are made cylindrical and are located in the half cylinders horizontally and parallel to each other, the diaphragm is formed as a porous membrane consisting of separable sections (patent RU №2056362, ⁶ IPC C02F 1/46).

К недостаткам электроактиватора относятся правосторонняя навивка шнеков, что отрицательно сказывается на биологической активности воды, наличие двух электродов и получение одновременно анолита и католита, что не всегда необходимо. Обычно требуется либо анолит, либо католит. Создание двух разнополярных потоков воды вызывает значительный расход электроэнергии. Кроме того, не обеспечивается достаточный контакт электродов с потоком воды, а это возможно в том случае, если электроды расположены коаксиально.The disadvantages of the electroactivator include right-hand winding of screws, which negatively affects the biological activity of water, the presence of two electrodes and the receipt of both anolyte and catholyte, which is not always necessary. Usually either anolyte or catholyte is required. The creation of two bipolar water flows causes a significant consumption of electricity. In addition, there is not sufficient contact between the electrodes and the water flow, and this is possible if the electrodes are coaxial.

Известно устройство для электрохимической активации воды и водных растворов, включающее коаксиально расположенные положительно и отрицательно заряженные электроды, полупроницаемую диафрагму между ними, нижнюю и верхнюю коллекторные головки с гидравлическими каналами, стягиваемыми резьбовым соединением, при этом установленный вертикально и выполняющий функции корпуса отрицательно заряженный электрод имеет форму полого цилиндра с винтовой канавкой на внутренней поверхности, положительно заряженный электрод в виде стержня имеет винтовую канавку и резьбовые наконечники, шаг винтовой канавки на стержне выполнен равным шагу винтовой канавки отрицательно заряженного электрода, при этом разделенные цилиндрическим сепаратором из микропористой пластмассы выступы винтовой канавки стержня расположены напротив впадин винтовой канавки отрицательно заряженного электрода, а длина винтовой канавки положительного электрода меньше длины винтовой канавки отрицательного электрода (патент RU №2277070, МПК C02F 1/46).A device is known for the electrochemical activation of water and aqueous solutions, including coaxially located positively and negatively charged electrodes, a semi-permeable diaphragm between them, lower and upper collector heads with hydraulic channels pulled together by a threaded connection, while a negatively charged electrode mounted vertically and acting as a housing has the form hollow cylinder with a helical groove on the inner surface, a positively charged rod-shaped electrode has the threaded groove and threaded tips, the pitch of the helical groove on the rod is made equal to the pitch of the helical groove of the negatively charged electrode, while the protrusions of the helical groove of the rod, separated by a cylindrical separator from microporous plastic, are located opposite the depressions of the helical groove of the negatively charged electrode, and the length of the helical groove of the positive electrode is less than the length of the helical positive electrode negative electrode grooves (patent RU No. 2277070, IPC C02F 1/46).

К недостаткам устройства относятся повышенный расход электроэнергии на активацию воды, так как получают два потока - католит и анолит, и отсутствие возможности получения единого потока воды с заданным потенциалом.The disadvantages of the device include increased energy consumption for water activation, as they receive two streams - catholyte and anolyte, and the inability to obtain a single stream of water with a given potential.

Известен электроактиватор воды, включающий коаксиально расположенные электроды, полупроницаемую диафрагму между ними, при этом электроды установлены в диэлектрическом кожухе, выполняющем функцию корпуса, при этом наружный электрод представляет собой трубу из нержавеющей стали, стойкой к электрохимической коррозии, в трубе выполнено отверстие с диэлектрической втулкой для монтажа проводника подвода электрического потенциала к внутреннему электроду, внутренний электрод состоит из цилиндрического стержня с винтовой направляющей, имеющей левостороннюю навивку, а на входной части электроактиватора цилиндрический стержень имеет лопастной направляющий аппарат с полувинтовыми лопастями, имеющими левостороннюю направленность, входная и выходная части цилиндрического стержня выполнены коническими, наружный диаметр винтовой направляющей внутреннего электрода выполнен из условия возможности монтажа-демонтажа и размещения полупроницаемой диафрагмы, подвод электрического потенциала к наружному электроду выполнен с помощью шины, а к внутреннему электроду - с помощью проводника, устанавливаемого в резьбовое отверстие витка винтовой направляющей, подвод электрических потенциалов к электродам выполнен с помощью переключателя потенциалов, материал элементов внутреннего электрода - титан или нержавеющая сталь, стойкая к электрохимической коррозии (патент RU №2385841 С1, МПК C02F 1/46).A water electroactivator is known, including coaxially located electrodes, a semi-permeable diaphragm between them, while the electrodes are installed in a dielectric casing that acts as a housing, the outer electrode is a stainless steel pipe resistant to electrochemical corrosion, a hole with a dielectric sleeve is made in the pipe for mounting a conductor for supplying electric potential to the internal electrode, the internal electrode consists of a cylindrical rod with a screw guide, left-handed winding, and at the inlet of the activator, the cylindrical rod has a blade guiding apparatus with half-screw blades having a left-handed orientation, the inlet and outlet parts of the cylindrical rod are conical, the outer diameter of the screw guide of the inner electrode is made from the condition of mounting-dismounting and placement of a semi-permeable diaphragm, the electric potential is supplied to the outer electrode using a bus, and to the inner electrode, using windows explorer, mounted in threaded hole turn screw guide, a supply of electrical potentials to the electrodes is made via switch potentials, the material of the inner electrode elements - titanium or stainless steel, is resistant to galvanic corrosion (patent RU №2385841 C1, IPC C02F 1/46).

К недостаткам данного электроактиватора относятся недостаточное взаимодействие частиц потока воды с винтовой направляющей, так как поток при этом будет в основном ламинарным, а для большего контакта он должен быть вихревым. Кроме того, данная конструкция имеет недостаточно высокий коэффициент полезного действия.The disadvantages of this electroactivator include insufficient interaction of the particles of the water flow with the screw guide, since the flow will be mainly laminar, and for greater contact it should be vortex. In addition, this design does not have a high efficiency.

Известен проточный электроактиватор воды, включающий коаксиально расположенные положительно и отрицательно заряженные электроды, полупроницаемую диафрагму между ними, при этом наружный электрод, выполняющий функцию корпуса, имеет форму полого цилиндра с присоединительными резьбовыми наконечниками, устанавливаемыми в резьбовых выточках подводящего и отводящего трубопроводов, а установленный внутри электрод состоит из стержня с лопастями, установленными по винтовой линии левосторонней направленности, при этом лопасти закреплены к стержню ступенчато, стержень электрода имеет входную коническую направляющую и сужающийся выходной конус, а установленный внутри электрод и полупроницаемая диафрагма размещены внутри наружного электрода с возможностью монтажа-демонтажа, в резьбовой выточке подводящего трубопровода установлены контактная и пружинная шайбы, имеющие электрический контакт с помощью пружинных амортизаторов с установленным внутри электродом, контактная шайба зафиксирована в резьбовой проточке с помощью стопорного болта и изолирована от наружного электрода диэлектрической прокладкой, а пружинная шайба зафиксирована в проточке контактной шайбы амортизаторами, подвод электрического потенциала к установленному внутри электроду осуществляется с помощью контактной и пружинной шайб через клемму, а к наружному электроду - через клемму, закрепленную на внешней поверхности наружного электрода, потенциал электродов может изменяться с помощью переключателя потенциалов, подводящий и отводящий трубопроводы выполнены из диэлектрического материала, а электроды - из нержавеющей стали, стойкой к электрохимической коррозии (патент RU №2385841 С1, МПК C02F 1/46).A flowing water electroactivator is known, including positively and negatively charged electrodes coaxially located, a semi-permeable diaphragm between them, while the outer electrode, which acts as a housing, has the form of a hollow cylinder with connecting threaded ends installed in the threaded grooves of the supply and outlet pipelines, and an electrode installed inside consists of a rod with blades mounted along a helical line of left-side orientation, while the blades are fixed to the rod is stepwise, the electrode rod has an input conical guide and a tapering output cone, and the electrode installed inside and the semipermeable diaphragm are placed inside the external electrode with the possibility of mounting-dismounting; contact and spring washers are installed in the threaded groove of the supply pipe, which have electrical contact with spring shock absorbers with mounted inside the electrode, the contact washer is fixed in the threaded groove with a locking bolt and is isolated from the external elec kind of a dielectric gasket, and the spring washer is fixed in the groove of the contact washer by shock absorbers, the electric potential is supplied to the electrode installed inside the contact and spring washers through the terminal, and to the external electrode through the terminal fixed on the outer surface of the outer electrode, the potential of the electrodes can change using a potential switch, the inlet and outlet pipelines are made of dielectric material, and the electrodes are made of stainless steel, resistant Electrochemical corrosion (patent RU №2385841 C1, IPC C02F 1/46).

К недостаткам данного проточного электроактиватора воды относятся недостаточное время контакта обрабатываемой воды с электродами, т.к. внутренний электрод выполнен лопастным, низкий коэффициент полезного действия.The disadvantages of this flowing water electroactivator include insufficient contact time of the treated water with the electrodes, because the inner electrode is paddle, low efficiency.

Данный проточный электроактиватор воды принят нами в качестве ближайшего аналога.This flowing water electroactivator is accepted by us as the closest analogue.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.The essence of the claimed invention is as follows.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - увеличение времени контакта с электродами и обеспечение большего количества молекул обрабатываемой воды, вступаемых в физический контакт с поверхностью электрода, повышение коэффициента полезного действия установки для получения электроактивированной воды.The problem to which the invention is directed is to increase the contact time with the electrodes and provide more molecules of the treated water that come into physical contact with the electrode surface, increase the efficiency of the installation for producing electroactivated water.

Технический результат - повышение коэффициента полезного действия установки, повышение биологической активности обработанной воды.EFFECT: increased efficiency of the installation, increased biological activity of treated water.

Указанный технический результат достигается тем, что в заявленной установке для получения электроактивированной воды, включающей коаксиально расположенные положительно и отрицательно заряженные электроды, полупроницаемую диафрагму между ними, при этом наружный электрод, выполняющий функцию корпуса, имеет форму полого цилиндра с присоединительными резьбовыми наконечниками, устанавливаемыми в резьбовых выточках подводящего и отводящего трубопроводов, согласно изобретению установленный внутри электрод состоит из стержня с закрепленной на него наружной поверхности многозаходной винтовой канавки левосторонней направленности, при этом полупроницаемая диафрагма отделена от наружного электрода продольными ребрами с образованием пространства между полупроницаемой диафрагмой и наружным электродом, данное пространство соединено с подводящим трубопроводом и закрыто для отводящего трубопровода, стержень внутреннего электрода в верхней части имеет неразъемное соединение с поперечиной, приваренной к контактной шайбе и имеющей электрический контакт с клеммой, закрепленной с помощью резьбы в подводящем трубопроводе, установка оборудована переключателем потенциалов для изменения подводимого потенциала к клемме, закрепленной в подводящем трубопроводе и к клемме для подвода электрического потенциала к наружному электроду.The specified technical result is achieved by the fact that in the claimed installation for producing electroactivated water, including coaxially located positively and negatively charged electrodes, a semi-permeable diaphragm between them, while the outer electrode, which acts as a housing, has the form of a hollow cylinder with connecting threaded ends installed in threaded according to the invention, the electrode installed inside the electrode consists of a rod with fixed the outer surface of the left-hand multi-start helical groove on it, wherein the semipermeable diaphragm is separated from the outer electrode by longitudinal ribs with the formation of a space between the semipermeable diaphragm and the outer electrode, this space is connected to the inlet pipe and closed to the outlet pipe, the core of the inner electrode in the upper part has one-piece connection with a cross-member welded to the contact washer and having electrical contact with the terminal Universe and the thread via a supply line, installation equipped with a switch for changing the potentials of the potential supplied to terminal fixed in the supply line and to the terminal for supplying the electric potential to the outer electrode.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показана установка для получения электроактивированных растворов воды, поперечный разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху.In FIG. 1 shows a setup for producing electroactivated water solutions, cross section; in FIG. 2 - the same, top view.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.Information confirming the possibility of implementing the claimed invention are as follows.

Установка для получения электроактивированных растворов воды включает подводящий трубопровод 1, который с помощью резьбы 2 соединен с наружным электродом 3. Наружный электрод 3 отделен диэлектрической шайбой 4 от контактной шайбы 5, имеющей электрический контакт с клеммой 6. Для подвода электрического потенциала к наружному электроду 3 предусмотрена клемма 7. Во внутренней полости электрода 3 установлена полупроницаемая диафрагма 8 из микропористой пластмассы. Внутри цилиндрической диафрагмы 8 установлен внутренний электрод 9, закрепленный на стержне 10 и представляющий собой закрепленную на стержень многозаходную винтовую канавку левосторонней направленности. Полупроницаемая диафрагма 8 зафиксирована в верхней части поперечиной 11, а в нижней части крышкой 12 отводящего трубопровода 13. Крышка 12 закреплена к наружному электроду 3 с помощью резьбы 14.The apparatus for producing electroactivated water solutions includes a supply pipe 1, which is connected to the external electrode 3 using a thread 2. The external electrode 3 is separated by a dielectric washer 4 from the contact washer 5, which has an electrical contact with terminal 6. For supplying an electric potential to the external electrode 3, it is provided terminal 7. A semipermeable diaphragm 8 made of microporous plastic is installed in the internal cavity of the electrode 3. Inside the cylindrical diaphragm 8, an internal electrode 9 is mounted, mounted on the rod 10 and representing a left-handed multi-screw helical groove. Semi-permeable diaphragm 8 is fixed in the upper part by the cross member 11, and in the lower part by the cover 12 of the discharge pipe 13. The cover 12 is fixed to the outer electrode 3 by means of a thread 14.

Полупроницаемая диафрагма 8 отделена от внутренней полости наружного электрода 3 продольными ребрами 15 с образованием пространства 16, которое соединено с подводящим трубопроводом 1 и закрыто крышкой 12 от отводящего трубопровода 13. Стержень 10 имеет неразъемное соединение (сварку) с поперечиной 11, которая приварена к контактной шайбе 5.Semi-permeable diaphragm 8 is separated from the inner cavity of the outer electrode 3 by longitudinal ribs 15 to form a space 16 that is connected to the inlet pipe 1 and closed by a cover 12 from the outlet pipe 13. The rod 10 has an integral connection (welding) with a cross member 11 that is welded to the contact washer 5.

Установка для получения электроактивированных растворов воды работает следующим образом. Для получения анолита воды, имеющей положительно заряженный потенциал, к клемме 6 подводится положительный потенциал от источника постоянного тока, а к клемме 7 - отрицательный потенциал, и включается проточная вода. При этом поток воды поступает во внутреннюю полость электрода 3, взаимодействует с многозаходной винтовой канавкой электрода 9, приобретает вращательное движение левосторонней направленности. При этом воде, протекающей во впадине винтовой канавки, передается положительный потенциал. Электроны от электрода 9 через полупроницаемую диафрагму 8 и жидкость, находящуюся в пространстве 16, поступают к наружному электроду 3.Installation for receiving electroactivated solutions of water works as follows. To obtain an anolyte of water having a positively charged potential, a positive potential from a direct current source is supplied to terminal 6, and a negative potential to terminal 7, and running water is turned on. In this case, the water flow enters the internal cavity of the electrode 3, interacts with the multi-helical groove of the electrode 9, and acquires a rotational movement of the left-side orientation. When this water flowing in the cavity of the helical groove, a positive potential is transmitted. Electrons from the electrode 9 through a semipermeable diaphragm 8 and a liquid located in the space 16, enter the outer electrode 3.

Поток воды, вытекающий из отводящего патрубка 13, будет иметь положительный окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), при этом уменьшается величина водородного показателя рН. Вода с повышенным положительным ОВП и пониженным рН. Анолит может использоваться в медицине для обеззараживания инструментов и помещений операционных, в сельском хозяйстве анолит может использоваться для уничтожения болезнетворных микробов и вредителей вместо протравливания семян ядохимикатами.The flow of water flowing from the discharge pipe 13 will have a positive redox potential (ORP), while the pH value decreases. Water with increased positive AFP and lowered pH. Anolyte can be used in medicine to disinfect tools and operating rooms, in agriculture, anolyte can be used to destroy pathogens and pests instead of poisoning seeds with pesticides.

Для получения католита - воды, имеющей отрицательно заряженный потенциал, к клемме 6 подводится отрицательный потенциал от источника постоянного тока, а к клемме 7 - положительный потенциал и включается проточная вода. При этом поток воды поступает во внутреннюю полость электрода 3 и в канавки электрода 9. Протекая по канавкам электрода 9, поток приобретает вращательное движение левосторонней направленности, при этом обеспечивается достаточно длительный контакт потока с отрицательно заряженным электродом и вода приобретает отрицательный окислительно-восстановительный потенциал (ОВП). Электроны от наружного электрода 3, через прослойку воды в пространстве 16 и полупроницаемую диафрагму 8, будут поступать к электроду 9 и обеспечивать постоянный отрицательный ОВП потоку воды, протекающему по канавкам электрода 9.To obtain catholyte - water with a negatively charged potential, a negative potential from a direct current source is supplied to terminal 6, and a positive potential is connected to terminal 7 and running water is turned on. In this case, the water flow enters the internal cavity of the electrode 3 and into the grooves of the electrode 9. Flowing along the grooves of the electrode 9, the flow acquires a rotational movement of the left-side direction, while this ensures a sufficiently long contact of the flow with a negatively charged electrode and the water acquires a negative redox potential (ORP ) Electrons from the outer electrode 3, through a layer of water in space 16 and a semi-permeable diaphragm 8, will flow to the electrode 9 and provide a constant negative ORP to the flow of water flowing through the grooves of the electrode 9.

Экспериментально установлено, что обработка семян сельскохозяйственных растений католитом повышает их полевую всхожесть, энергию роста и урожайность. Широкое применение электроактивированной воды находится и в медицине для лечения многих заболеваний.It was experimentally established that the treatment of seeds of agricultural plants with catholyte increases their field germination, growth energy and productivity. The widespread use of electro-activated water is also found in medicine for the treatment of many diseases.

Claims

Installation for producing electroactivated water, including coaxially located positively and negatively charged electrodes, a semi-permeable diaphragm between them, while the outer electrode has the form of a hollow cylinder with connecting threaded tips installed in the threaded grooves of the supply and discharge pipes, characterized in that the electrode installed inside consists from a rod with a left-handed multi-helical helical groove fixed to its outer surface wherein the semi-permeable diaphragm is separated from the outer electrode by longitudinal ribs with the formation of a space between the semi-permeable diaphragm and the outer electrode, this space is connected to the inlet pipe and is closed to the outlet pipe, the rod of the inner electrode in the upper part has a one-piece connection to the cross member welded to the contact washer and having electrical contact with the terminal, fixed with a thread in the supply pipe, while the installation is equipped with a switch m potentials to change the potential supplied to terminal fixed in the supply line and to the terminal for supplying the electric potential to the outer electrode.