RU2636505C2 - Diaphragm electrolyser for purifying and disinfecting water - Google Patents

Diaphragm electrolyser for purifying and disinfecting water Download PDF

Info

Publication number
RU2636505C2
RU2636505C2 RU2016115959A RU2016115959A RU2636505C2 RU 2636505 C2 RU2636505 C2 RU 2636505C2 RU 2016115959 A RU2016115959 A RU 2016115959A RU 2016115959 A RU2016115959 A RU 2016115959A RU 2636505 C2 RU2636505 C2 RU 2636505C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
chamber
electrolyzer
chambers
electrode
Prior art date
Application number
RU2016115959A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016115959A (en
Inventor
Константин Юрьевич Комоликов
Юрий Иванович Комоликов
Original Assignee
Константин Юрьевич Комоликов
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 Константин Юрьевич Комоликов filed Critical Константин Юрьевич Комоликов
Priority to RU2016115959A priority Critical patent/RU2636505C2/en
Publication of RU2016115959A publication Critical patent/RU2016115959A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2636505C2 publication Critical patent/RU2636505C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: electrolyser for purifying and disinfecting water contains cylindrical electrodes vertically mounted in the dielectric sleeves, coaxially located relative to each other and coaxially located between the electrodes two microporous diaphragms forming an outer electrode chamber, an inner electrode chamber, and an average interdiaphragm chamber at the interelectrode space. Water is supplied through an inlet located in the lower end sleeve, simultaneously into all three chambers of the electrolyser. Water is drained through the outlets in the upper bushing. Clean water is drained through the outlet connected to the interdiaphragm chamber, and the flows flowing in the electrode chambers - through the outlets connected to them.
EFFECT: device provides the opportunity to simultaneously receive disinfected water purified from anions and cations, suitable for consumption without additional treatment and water with the anions and cations accumulated in it.
4 dwg

Description

Изобретение относится к установкам для электрохимической очистки воды и/или водных растворов и может быть использовано в различных областях деятельности человека для очистки и регулирования свойств воды и водных растворов.The invention relates to installations for the electrochemical treatment of water and / or aqueous solutions and can be used in various fields of human activity for the purification and regulation of the properties of water and aqueous solutions.

Известны установки различных конструкций для обработки и очистки воды при однократном или многократном прохождении воды через проточный электролизер (RU 2096337, опубл. 20.11.97 [1]; RU 2038322, опубл. 27.06.95 [2]; RU 2076847, опубл. 10.04.97 [3]; RU 2084408, опубл. 20.07.97 [4]; RU 2091320, опубл. 27.09.97 [5]; US 5427667, опубл. 27.06.95 [6]; ЕР 0286233, опубл. 12.10.88 [7]).Known installations of various designs for the treatment and purification of water with a single or multiple passage of water through a flowing electrolyzer (RU 2096337, publ. 11/20/97 [1]; RU 2038322, publ. 06/27/95 [2]; RU 2076847, publ. 10.04. 97 [3]; RU 2084408, publ. 07.20.97 [4]; RU 2091320, publ. 09/27/97 [5]; US 5427667, publ. 06/27/95 [6]; EP 0286233, publ. 12.10.88 [ 7]).

Недостатками известных устройств являются использование двухкамерных проточных электролизеров и, как следствие, сравнительно невысокая степень очистки от ионов тяжелых металлов и продуктов анодного окисления, а также усложнение конструкции из-за необходимости применения дополнительных устройств для вывода из получаемой воды активного хлора и удаления образовавшихся гидроксидов. В проточных двухкамерных диафрагменных электролизерах подвергающийся обработке водный раствор обеспечивает два потока: один - к аноду, другой - к катоду. Разделяющая микропористая диафрагма препятствует конвекционному (и диффузному) обмену электронейтральных молекул. Вместе с тем она прозрачна для заряженных ионов, мигрирующих в электрическом поле электролизера. Под действием напряжения, приложенного к катоду и аноду, ионы мигрируют к соответствующим электродам. Диафрагма препятствует смешению околоэлектродных растворов, приводя к тому, что в разделенных электродных пространствах происходит динамическое накопление ионов разных знаков. Необходимое условие работы любого проточного диафрагменного электролизера - это заполненность его электродных камер растворами электролита. В этом случае подачу водных растворов в двухкамерный проточный электролизер для их обработки можно осуществлять по параллельной или последовательной схеме. При параллельной схеме обработки, когда вода подается сразу на вход анодной и катодной камер, на выходе получаются два продукта: анолит и католит, что имеет применение для специальных нужд. Последовательная схема обработки, когда вода последовательно протекает через одну, затем через другую электродные камеры, применяется для очистки и обеззараживания питьевой воды.The disadvantages of the known devices are the use of two-chamber flow-through electrolyzers and, as a result, the relatively low degree of purification from heavy metal ions and anodic oxidation products, as well as the complexity of the design due to the need to use additional devices to remove active chlorine from the resulting water and remove the resulting hydroxides. In flowing two-chamber diaphragm electrolyzers, the aqueous solution being treated provides two flows: one to the anode, the other to the cathode. The separating microporous diaphragm interferes with the convection (and diffuse) exchange of electrically neutral molecules. At the same time, it is transparent for charged ions migrating in the electric field of the electrolyzer. Under the action of a voltage applied to the cathode and anode, the ions migrate to the corresponding electrodes. The diaphragm prevents the mixing of near-electrode solutions, leading to the fact that in the separated electrode spaces there is a dynamic accumulation of ions of different signs. A necessary condition for the operation of any flow diaphragm electrolyzer is the filling of its electrode chambers with electrolyte solutions. In this case, the supply of aqueous solutions to the two-chamber flowing electrolyzer for their processing can be carried out in parallel or in series. In a parallel processing scheme, when water is supplied directly to the input of the anode and cathode chambers, two products are obtained at the output: anolyte and catholyte, which is used for special needs. A sequential treatment scheme, when water sequentially flows through one, then through another electrode chambers, is used to purify and disinfect drinking water.

Электрохимической обработке подвергается вода (питьевая или техническая), содержащая то или иное количество растворенных солей, и содержит ионы: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+,

Figure 00000001
,
Figure 00000002
и другие (Сан. Пин. 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода»). Содержание этих ионов колеблется в зависимости от источника воды, но общее их количество в питьевой воде достаточно для того, чтобы можно было проводить электрохимическую обработку с целью обеззараживания и очистки воды от органических загрязнителей, а также ионов тяжелых металлов путем катодного осаждения. В обрабатываемой воде при прохождении через электрическое поле межэлектродного пространства образуются сильнодействующие оксиданты, такие как
Figure 00000003
и
Figure 00000004
и другие, способствующие уничтожению (окислению, в том числе глубокому деструктивному окислению) многих молекул сложных органических веществ, в том числе циклического и гетероциклического строения с переводом их в более простые соединения.Water (potable or industrial) is subjected to electrochemical treatment, containing one or another amount of dissolved salts, and contains ions: Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ ,
Figure 00000001
,
Figure 00000002
and others (San. Pin. 2.1.4.1074-01 "Drinking water"). The content of these ions varies depending on the source of water, but their total amount in drinking water is sufficient to allow electrochemical treatment to disinfect and purify water from organic pollutants, as well as heavy metal ions by cathodic deposition. In the treated water, strong oxidizing agents, such as
Figure 00000003
and
Figure 00000004
and others that contribute to the destruction (oxidation, including deep destructive oxidation) of many molecules of complex organic substances, including cyclic and heterocyclic structures with their translation into simpler compounds.

При использовании двухкамерного проточного электролизера для очистки и обеззараживания питьевой воды, обрабатываемая вода всегда обрабатывается в анодной камере этого электролизера, соприкасается с анодом и накапливает в себе продукты анодного разложения. В дальнейшем, при последовательном прохождении водой катодной камеры, происходит образование гидроксидов, которые также остаются в общем потоке. После такой обработки вода является обеззараженной, но неочищенной, т.к. из-за непрерывности потока она содержит продукты анодной и катодной обработки. Такая вода к употреблению не готова, поэтому впоследствии необходимо вводить дополнительные устройства для ее очистки и фильтрации, что значительно усложняет оборудование.When using a two-chamber flowing electrolyzer for cleaning and disinfecting drinking water, the treated water is always treated in the anode chamber of this electrolyzer, comes into contact with the anode and accumulates the products of anode decomposition. Subsequently, with successive passage of water through the cathode chamber, the formation of hydroxides occurs, which also remain in the general stream. After this treatment, the water is disinfected, but untreated, because due to flow continuity, it contains anode and cathode treatment products. Such water is not ready for use, so subsequently it is necessary to introduce additional devices for its purification and filtration, which greatly complicates the equipment.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является диафрагменный электролизер, известный из (RU 2038323, опубл. 27.06.1995) [8]. Электролизер содержит коаксиально установленные по отношению друг к другу внешний цилиндрический анод, внутренний стержневой катод и расположенную между электродами трубчатую микропористую керамическую диафрагму, разделяющую межэлектродное пространство на анодную и катодную камеры. Каждая камера имеет отдельный вход в нижней части электролизера и отдельный выход в верхней части электролизера, сообщающиеся с подводящими и отводящими гидравлическими линиями для протока воды. Электроды и диафрагма жестко и герметично взаимно закреплены при помощи уплотнительных колец и торцевых втулок из диэлектрического материала. Данный электролизер используют в составе установки для очистки и обеззараживания воды, в которой обрабатываемая вода подается от напорного источника в анодную камеру электролизера. Во время протока через анодную камеру образуется активный хлор, уничтожающий все микроорганизмы и окисляющий органические примеси. После выхода из анодной камеры вода проходит через емкость с катализатором, на котором происходит разрушение активного хлора. Затем вода поступает в катодную камеру электролизера, в которой происходит восстановление органических примесей. В дальнейшем вода подается потребителю. Недостатком этого устройства является невысокая степень очистки от ионов тяжелых металлов, гидроксидов и продуктов анодного окисления. Так как проток является непрерывным, то с точки зрения материального баланса весь ионный состав воды должен сохраняться, конечно, за исключением части ионов, осевших на катоде. Таким образом, хлор, прошедший через каталитический реактор, потеряет свою активность, но сохранится в воде. Это значительно снижает ее органолептические свойства. Недостаток прототипа заключается и в том, что процесс обработки воды в подобных устройствах связан с необходимостью частых остановок из-за зарастания диафрагмы и поверхности катода солями жесткости, что требует проведения сравнительно частых кислотных промывок внутренних коммуникаций электрохимических ячеек. Удлинение времени работы таких устройств без кислотных промывок приводит к снижению эффективности их функционирования.Closest to the claimed invention is a diaphragm electrolyzer, known from (RU 2038323, publ. 06/27/1995) [8]. The electrolyzer contains an external cylindrical anode coaxially mounted with respect to each other, an internal rod cathode, and a tubular microporous ceramic diaphragm located between the electrodes, separating the interelectrode space into the anode and cathode chambers. Each chamber has a separate entrance at the bottom of the cell and a separate exit at the top of the cell, communicating with the inlet and outlet hydraulic lines for the flow of water. The electrodes and the diaphragm are rigidly and hermetically fixed by means of sealing rings and end sleeves made of dielectric material. This electrolyzer is used as part of a plant for cleaning and disinfecting water, in which the treated water is supplied from a pressure source to the anode chamber of the electrolyzer. During the flow through the anode chamber, active chlorine is formed, destroying all microorganisms and oxidizing organic impurities. After exiting the anode chamber, water passes through a container with a catalyst, on which active chlorine is destroyed. Then water enters the cathode chamber of the electrolyzer, in which the organic impurities are reduced. Subsequently, water is supplied to the consumer. The disadvantage of this device is the low degree of purification from heavy metal ions, hydroxides and anodic oxidation products. Since the flow is continuous, from the point of view of material balance, the entire ionic composition of the water should be preserved, of course, with the exception of the part of the ions deposited on the cathode. Thus, chlorine passing through the catalytic reactor will lose its activity, but will remain in water. This significantly reduces its organoleptic properties. The disadvantage of the prototype lies in the fact that the process of water treatment in such devices is associated with the need for frequent stops due to overgrowth of the diaphragm and the surface of the cathode with hardness salts, which requires relatively frequent acid leaching of internal communications of electrochemical cells. Lengthening the operating time of such devices without acid washes leads to a decrease in the efficiency of their functioning.

Задача настоящего изобретения заключается в упрощении конструкции устройства для очистки и обеззараживания воды, повышении степени очистки воды, повышении биологической ценности питьевой воды, получаемой в результате процесса очистки,The objective of the present invention is to simplify the design of a device for cleaning and disinfecting water, increasing the degree of water purification, increasing the biological value of drinking water resulting from the purification process,

Для этого предложен диафрагменный электролизер для очистки и обеззараживания воды, который, как и известный электролизер, содержит вертикально установленные в диэлектрических втулках при помощи уплотнительных колец коаксиально расположенные по отношению друг к другу внешний цилиндрический электрод, внутренний цилиндрический электрод, один из которых является анодом, а другой - катодом, и микропористую диафрагму между ними, посредством которой межэлектродное пространство разделено на две электродные камеры - наружную и внутреннюю.For this purpose, a diaphragm electrolyzer for purifying and disinfecting water is proposed, which, like the known electrolyzer, contains vertically mounted in the dielectric bushings by means of sealing rings an outer cylindrical electrode, an inner cylindrical electrode, one of which is an anode, coaxially located and the other is a cathode, and a microporous diaphragm between them, through which the interelectrode space is divided into two electrode chambers - the outer and the inner.

Заявленный электролизер отличается тем, что содержит вертикально установленную в диэлектрических втулках при помощи уплотнительных колец коаксиально расположенную между электродами дополнительную микропористую диафрагму, образующую между электродными камерами дополнительную среднюю междиафрагменную камеру, при этом в нижней торцевой втулке расположен вход для обрабатываемой воды, обеспечивающий подачу воды одновременно во все три камеры электролизера, а в верхней торцевой втулке расположен выход для чистой воды, соединенный с междиафрагменной камерой, а также выход воды, соединенный с электродными камерами.The claimed electrolyzer is characterized in that it contains an additional microporous diaphragm, coaxially located between the electrodes, vertically mounted in dielectric bushings by means of sealing rings, forming an additional middle inter-diaphragm chamber between the electrode chambers, while in the lower end sleeve there is an inlet for the treated water, which supplies water simultaneously to all three chambers of the electrolyzer, and in the upper end sleeve there is an outlet for clean water connected to with a diaphragm chamber, as well as a water outlet connected to electrode chambers.

В заявленном трехкамерном электролизере часть воды, поступающей из водопровода, поступает в его среднюю камеру, а другая часть воды поступает в анодную и катодную камеры. Под действием электрического тока во всех трех камерах одновременно начинается процесс электролиза. Образуется активный хлор и его соединения из солей, которые составляют естественную минерализацию любой питьевой воды. Образующиеся оксиданты обеззараживают, окисляют хлорорганику и оказывают бактерицидное действие на воду. Одновременно, под действием напряжения, приложенного к катоду и аноду, из средней камеры через диафрагмы ионы начнут мигрировать к соответствующим электродам. Таким образом, из воды, находящейся в средней камере, удаляются избыточные ионы металлов и хлор. Процесс регулируется величиной напряжения, подаваемого на электроды, и скоростью протока воды. В анодной камере происходит концентрация ионов хлора, в катодной камере - ионов тяжелых металлов. Вода из средней камеры является очищенной, обеззараженной, пригодна к потреблению без дополнительной обработки и обладает хорошими органолептическими свойствами, приятна на вкус при отсутствии запаха хлора. Таким образом, трехкамерный электролизера позволяет получать пригодную к потреблению воду без ее дополнительной обработки.In the claimed three-chamber electrolyzer, part of the water coming from the water supply enters its middle chamber, and the other part of the water enters the anode and cathode chambers. Under the influence of electric current in all three chambers, the electrolysis process simultaneously begins. Active chlorine and its compounds are formed from salts, which make up the natural mineralization of any drinking water. The resulting oxidants disinfect, oxidize organochlorine and have a bactericidal effect on water. At the same time, under the action of a voltage applied to the cathode and anode, from the middle chamber through the diaphragms, the ions begin to migrate to the corresponding electrodes. Thus, excess metal ions and chlorine are removed from the water in the middle chamber. The process is regulated by the magnitude of the voltage supplied to the electrodes, and the speed of the water flow. In the anode chamber, a concentration of chlorine ions occurs, in the cathode chamber - ions of heavy metals. The water from the middle chamber is purified, disinfected, suitable for consumption without additional treatment and has good organoleptic properties, tastes good in the absence of chlorine odor. Thus, the three-chamber electrolyzer allows you to get suitable for consumption water without additional treatment.

Для получения дополнительных свойств обрабатываемой воды заявленный электролизер может использоваться в составе установок для очистки и обеззараживания воды, а также придания ей особых свойств. Для этого в установке используется как минимум один дополнительный двухкамерный реактор. Гидравлическая схема организуется следующим образом. После выхода из средней камеры вода может проходить через катодную камеру дополнительного двухкамерного электролизера, а потоки из электродных камер направляются в анодную камеру двухкамерного электролизера. В катодной камере дополнительного двухкамерного электролизера происходит смещение окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) до уровня, соответствующего внутренней среде организма человека. В результате повышается биологическая ценность воды, ее способность проникать сквозь биологические мембраны клеток и участвовать в процессах обмена.To obtain additional properties of the treated water, the claimed electrolyzer can be used as part of installations for cleaning and disinfecting water, as well as giving it special properties. For this, the installation uses at least one additional two-chamber reactor. The hydraulic circuit is organized as follows. After leaving the middle chamber, water can pass through the cathode chamber of an additional two-chamber electrolyzer, and flows from the electrode chambers are directed to the anode chamber of the two-chamber electrolyzer. In the cathode chamber of an additional two-chamber electrolyzer, the redox potential (ORP) is shifted to a level corresponding to the internal environment of the human body. As a result, the biological value of water increases, its ability to penetrate the biological membranes of cells and participate in metabolic processes.

Использование трехкамерного электролизера с независимой от расположения электродов средней камерой очистки воды, допускает применение реверсивного режима, с изменением полярности электродов через определенные периоды времени. В этом случае электродные камеры меняются местами. Это обеспечивает самоочищение диафрагм от засоряющих их частиц, повышает удаление отложенных солей. Т.е. можно не применять опасные кислотные методы очистки от солей жесткости, которые обязательны для всех других установок.The use of a three-chamber electrolyzer with an average water purification chamber independent of the location of the electrodes allows the use of a reverse mode, with a change in the polarity of the electrodes after certain periods of time. In this case, the electrode chambers are interchanged. This ensures self-cleaning of the diaphragms from particles clogging them, increases the removal of deposited salts. Those. You can not use dangerous acidic methods of cleaning salts of hardness, which are mandatory for all other plants.

Новый технический результат, достигаемый заявленным трехкамерным электролизером, заключается в одновременном получении в качестве целевого продукта очищенной от анионов и катионов и обеззараженной воды, пригодной к потреблению без ее дополнительной обработки, и воды с накопленными в ней анионами и катионами.A new technical result achieved by the claimed three-chamber electrolyzer is to simultaneously obtain purified water from anions and cations and disinfected water suitable for consumption without further treatment, and water with anions and cations accumulated in it as a target product.

Изобретение иллюстрируется рисунками, где на фиг. 1 изображена конструкция заявленного диафрагменного трехкамерного электролизера; на фиг. 2 - то же, в разрезе, на фиг. 3 - то же в виде схемы; на фиг. 4 - схема применения заявленного трехкамерного электролизера в сочетании с двухкамерным электролизером.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows the design of the claimed diaphragm three-chamber electrolyzer; in FIG. 2 is the same, in section, in FIG. 3 - the same in the form of a diagram; in FIG. 4 is a diagram of the use of the claimed three-chamber electrolyzer in combination with a two-chamber electrolyzer.

Электролизер содержит коаксиально установленные по отношению друг к другу внешний цилиндрический электрод 1 (катод или анод), внутренний цилиндрический электрод 2 (анод или катод), между которыми коаксиально по отношению к электродам и друг другу установлены две трубчатые микропористые керамические диафрагмы 3 и 4. Электроды и диафрагмы образуют электродные камеры: наружную электродную камеру 5 и внутреннюю электродную камеру 6. Диафрагмы образуют, расположенную между ними среднюю - междиафрагменную камеру 7.The electrolyzer contains an external cylindrical electrode 1 (cathode or anode) coaxially mounted with respect to each other, an internal cylindrical electrode 2 (anode or cathode), between which two tubular microporous ceramic diaphragms 3 and 4 are installed coaxially with respect to the electrodes. and the diaphragms form the electrode chambers: the outer electrode chamber 5 and the inner electrode chamber 6. The diaphragms form a middle - inter-diaphragm chamber 7 located between them.

Конструктивно электроды и диафрагмы взаимно закреплены в торцевых втулках, выполненных из диэлектрического материала, верхней втулке 8 и нижней втулке 9 при помощи уплотнительных колец 10 и 11, а также гаек 12, накручиваемых на резьбовые концы внутреннего электрода. В нижней втулке 9 расположен вход 13 для обрабатываемой воды, который распределяет воду по камерам 5, 6 и 7 через отверстия 14, 15, 16. В верхней втулке 8 расположен выход чистой воды 17, соединенный через отверстие 18 с междиафрагменной камерой 7, а также выход воды 19, соединенный с камерами 5 и 6 через отверстия 20, 21.Structurally, the electrodes and diaphragms are mutually fixed in the end bushings made of dielectric material, the upper sleeve 8 and the lower sleeve 9 using the sealing rings 10 and 11, as well as nuts 12, screwed onto the threaded ends of the inner electrode. In the lower sleeve 9 there is an inlet 13 for the treated water, which distributes the water into the chambers 5, 6 and 7 through the openings 14, 15, 16. In the upper sleeve 8 there is a clear water outlet 17 connected through the hole 18 to the inter-diaphragm chamber 7, and water outlet 19 connected to chambers 5 and 6 through openings 20, 21.

Электроды электролизера могут быть изготовлены из титана, титана с покрытием, графита, нержавеющей стали и прочих в зависимости от условий эксплуатации, которые определяются назначением электролизера. Диафрагмы электролизера выполнены из керамики и являются ультрафильтрационными, что обеспечивает при равных давлениях в камерах отсутствие фильтрационного перетока при наличии ионного обмена.The electrodes of the electrolyzer can be made of titanium, coated titanium, graphite, stainless steel and others, depending on the operating conditions, which are determined by the purpose of the electrolyzer. The diaphragms of the electrolyzer are made of ceramic and are ultrafiltrational, which ensures that at equal pressures in the chambers there is no filtration flow in the presence of ion exchange.

Трехкамерный электролизер работает следующим образом. Обрабатываемая вода подается от напорного источника сразу во все три камеры электролизера. После подачи напряжения на электроды, во время протока воды через камеры, начинается процесс электролиза. В электродных камерах, в зависимости от потенциала электрода, происходит накопление ионов: в анодной камере - анионов (хлор, кислород и т.п.) в катодной камере - катионов (ионы щелочных, тяжелых металлов, и т.п.) Функциональность электродных камер определяется знаком потенциала напряжения подаваемого на электрод и может меняться в процессе эксплуатации. Соответственно, в средней камере, являющейся по сути биполярной, одновременно идут и катодный и анодный процессы. Образуется активный хлор, уничтожающий все микроорганизмы и окисляющий органические примеси. Одновременно для обеспечения электропроводности, должно происходить электро-миграционное перемещение ионов. При подаче на внутренний электрод отрицательного потенциала, а на наружный электрод - положительного, их соответственно можно определить как катод и анод. В этом случае катионы, в том числе и ионы тяжелых металлов, из средней камеры, мигрируют в катодную камеру 6 через диафрагму 3, а анионы, в том числе хлор, переходят в анодную камеру 5 через диафрагму 4. При этом, если полярность электродов будет меняться, процесс будет принципиально тот же: катионы - к катоду, анионы к - аноду. Основным остается то, что в процессе электролиза образуется активный хлор, который окисляет органику и оказывает бактерицидное действие. Одновременно из средней камеры происходит электромиграционный вывод ионов в электродные камеры через микропористые керамические диафрагмы, которые не допускают перемешивания потоков. Таким образом, поток воды, протекающий в междиафрагменной камере, обеззараживается и очищается от хлора и ионов тяжелых металлов. Потоки, протекающие в электродных камерах 5 и 6, накапливают: анодный - хлор, катодный - ионы тяжелых металлов. После выхода из электродных камер 5, 6 растворы используются для хозяйственных нужд или удаляются в дренаж. Вода из средней камеры, очищенная и обеззараженная, поступает потребителю.Three-chamber cell operates as follows. The treated water is supplied from a pressure source immediately to all three chambers of the electrolyzer. After applying voltage to the electrodes, during the flow of water through the chambers, the electrolysis process begins. In the electrode chambers, depending on the potential of the electrode, ions accumulate: in the anode chamber — anions (chlorine, oxygen, etc.) in the cathode chamber — cations (alkali ions, heavy metals, etc.) Functionality of the electrode chambers is determined by the sign of the voltage potential supplied to the electrode and may change during operation. Accordingly, in the middle chamber, which is essentially bipolar, both the cathodic and anodic processes simultaneously occur. Active chlorine is formed, destroying all microorganisms and oxidizing organic impurities. At the same time, to ensure electrical conductivity, there must be an electromigration movement of ions. When a negative potential is applied to the internal electrode and a positive potential to the external electrode, they can be respectively defined as the cathode and anode. In this case, cations, including heavy metal ions, from the middle chamber migrate to the cathode chamber 6 through the diaphragm 3, and anions, including chlorine, pass into the anode chamber 5 through the diaphragm 4. Moreover, if the polarity of the electrodes is vary, the process will be essentially the same: cations - to the cathode, anions to - the anode. The main thing is that in the process of electrolysis, active chlorine is formed, which oxidizes the organic matter and has a bactericidal effect. At the same time, electromigration leads the ions to the electrode chambers from the middle chamber through microporous ceramic diaphragms, which do not allow mixing of the flows. Thus, the flow of water flowing in the inter-diaphragm chamber is disinfected and purified from chlorine and heavy metal ions. Streams flowing in the electrode chambers 5 and 6 accumulate: anodic - chlorine, cathodic - heavy metal ions. After leaving the electrode chambers 5, 6, the solutions are used for household needs or are removed to the drainage. Water from the middle chamber, purified and disinfected, is supplied to the consumer.

Заявленный электролизер может использоваться также в составе установок для обработки воды, например в установке, где поток воды последовательно обрабатывается в трехкамерном электролизере и затем в двухкамерном электролизере.The claimed electrolyzer can also be used as part of water treatment plants, for example, in a plant where the water flow is sequentially processed in a three-chamber electrolyzer and then in a two-chamber electrolyzer.

В такой установке вода после обработки из анодной и катодной камер трехкамерного электролизера через смеситель поступает в анодную камеру двухкамерного электролизера, а вода из средней камеры трехкамерного электролизера - в катодную камеру дополнительного двухкамерного электролизера. В катодной камере дополнительного двухкамерного электролизера может происходить прямое электрохимическое восстановление оставшихся органических примесей, удаление анионов и оставшихся ионов тяжелых металлов. А главное, происходит смещение окислительно-восстановительного потенциала воды до уровня, соответствующего внутренней среде организма человека. В результате повышается биологическая ценность воды, ее способность проникать сквозь биологические мембраны клеток и участвовать в процессах обмена. Впоследствии продукты анодной обработки идут в дренаж или используются в качестве жидкости для хозяйственных нужд, а продукты катодной обработки поступают потребителю.In such an installation, the water after treatment from the anode and cathode chambers of the three-chamber electrolyzer through the mixer enters the anode chamber of the two-chamber electrolyzer, and water from the middle chamber of the three-chamber electrolyzer goes into the cathode chamber of the additional two-chamber electrolyzer. In the cathode chamber of an additional two-chamber electrolyzer, direct electrochemical reduction of the remaining organic impurities, removal of anions and remaining heavy metal ions can occur. And most importantly, there is a shift in the redox potential of water to a level corresponding to the internal environment of the human body. As a result, the biological value of water increases, its ability to penetrate the biological membranes of cells and participate in metabolic processes. Subsequently, the products of the anode treatment go into drainage or are used as liquid for household needs, and the products of the cathode treatment are delivered to the consumer.

Таким образом, заявленное изобретение позволяет упростить конструкцию устройства для очистки и обеззараживания воды, повысить степень очистки, а также биологическую ценность получаемой питьевой воды.Thus, the claimed invention allows to simplify the design of the device for cleaning and disinfecting water, to increase the degree of purification, as well as the biological value of the resulting drinking water.

Claims (1)

Диафрагменный электролизер для очистки и обеззараживания воды, содержащий вертикально установленные в диэлектрических втулках при помощи уплотнительных колец коаксиально расположенные по отношению друг к другу внешний цилиндрический электрод, внутренний цилиндрический электрод, один из которых является анодом, а другой - катодом, и микропористую диафрагму между ними, посредством которой межэлектродное пространство разделено на две электродные камеры - наружную и внутреннюю, отличающийся тем, что электролизер содержит вертикально установленную в диэлектрических втулках при помощи уплотнительных колец коаксиально расположенную между электродами дополнительную микропористую диафрагму, образующую между электродными камерами дополнительную среднюю междиафрагменную камеру, при этом в нижней торцевой втулке расположен вход для обрабатываемой воды, обеспечивающий подачу воды одновременно во все три камеры электролизера, а в верхней торцевой втулке расположен выход для чистой воды, соединенный с междиафрагменной камерой, а также выход воды, соединенный с электродными камерами.A diaphragm electrolyzer for cleaning and disinfecting water, containing vertically mounted in dielectric bushings with sealing rings, an outer cylindrical electrode, an inner cylindrical electrode, one of which is an anode and the other is a cathode, and a microporous diaphragm between them, coaxially arranged whereby the interelectrode space is divided into two electrode chambers - the outer and the inner, characterized in that the electrolyzer contains vertically additional microporous diaphragm coaxially located between the electrodes installed in the dielectric bushings by means of o-rings, which forms an additional middle inter-diaphragm chamber between the electrode chambers, while in the lower end bushing there is an inlet for the water to be treated, which supplies water to all three chambers of the electrolyzer at the same time, and in the upper the end sleeve has an outlet for clean water connected to the inter-diaphragm chamber, as well as a water outlet connected to the electrode E cameras.
RU2016115959A 2016-04-22 2016-04-22 Diaphragm electrolyser for purifying and disinfecting water RU2636505C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016115959A RU2636505C2 (en) 2016-04-22 2016-04-22 Diaphragm electrolyser for purifying and disinfecting water

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016115959A RU2636505C2 (en) 2016-04-22 2016-04-22 Diaphragm electrolyser for purifying and disinfecting water

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016115959A RU2016115959A (en) 2017-10-26
RU2636505C2 true RU2636505C2 (en) 2017-11-23

Family

ID=60153719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016115959A RU2636505C2 (en) 2016-04-22 2016-04-22 Diaphragm electrolyser for purifying and disinfecting water

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2636505C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2038323C1 (en) * 1992-04-03 1995-06-27 Бахир Витольд Михайлович Equipment for purification and disinfection of water
RU95102469A (en) * 1995-02-23 1996-06-20 Г.Л. Багич Method and apparatus for electrochemical treatment of water
RU95114610A (en) * 1995-08-14 1997-08-20 Акционерное общество Архитектурно-строительная производственно-коммерческая фирма "ИНВЕСТ-ФОЛ-Д" INSTALLATION FOR PRODUCING LIVING AND DEAD WATER
UA101422C2 (en) * 2011-07-21 2013-03-25 Борис Васильевич Косинов Method for the electrochemical activation of potable water and plant for its realization

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2038323C1 (en) * 1992-04-03 1995-06-27 Бахир Витольд Михайлович Equipment for purification and disinfection of water
RU95102469A (en) * 1995-02-23 1996-06-20 Г.Л. Багич Method and apparatus for electrochemical treatment of water
RU95114610A (en) * 1995-08-14 1997-08-20 Акционерное общество Архитектурно-строительная производственно-коммерческая фирма "ИНВЕСТ-ФОЛ-Д" INSTALLATION FOR PRODUCING LIVING AND DEAD WATER
UA101422C2 (en) * 2011-07-21 2013-03-25 Борис Васильевич Косинов Method for the electrochemical activation of potable water and plant for its realization

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016115959A (en) 2017-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2119802C1 (en) Device for performing electrochemical treatment of liquid media
Särkkä et al. Natural organic matter (NOM) removal by electrochemical methods—A review
Ghernaout et al. On the dependence of chlorine by-products generated species formation of the electrode material and applied charge during electrochemical water treatment
RU2064440C1 (en) Method of treating water
WO2013035762A1 (en) Electrolysis system and electrolysis method for the same
WO2015178063A1 (en) Electrolyzed water-manufacturing apparatus and electrolyzed water-manufacturing method using same
JP2008307524A (en) Water treatment device
US20160167985A1 (en) Method for treating wastewater and device for carrying out said method
US10294130B2 (en) Construction of devices for purification and disinfection of waste water with electrical current
WO2010077393A1 (en) Water treatment process
US20180319680A1 (en) Apparatus and Method for Electrodisinfection
US10077198B2 (en) Electrosorption system for removing foreign materials from water
EA013774B1 (en) Device for the electrochemical treatment of the water and the water solutions
EP2508482A1 (en) Apparatus and method for electrolytic production of reducing water
RU2322394C1 (en) Device for processing drinking water
RU2636505C2 (en) Diaphragm electrolyser for purifying and disinfecting water
RU2367616C2 (en) Device for electrochemical treatment of water or aqueous solutions
RU2322395C1 (en) Device for processing drinking water
KR101108142B1 (en) Clean water system for functional water
RU2038323C1 (en) Equipment for purification and disinfection of water
RU179742U1 (en) DRINKING WATER TREATMENT PLANT
US12054413B2 (en) Method for purification of water and water purification system
RU72690U1 (en) DEVICE FOR ELECTROCHEMICAL TREATMENT OF WATER OR AQUEOUS SOLUTIONS
RU2130786C1 (en) Electrochemical device for processing liquid medium
JP2008200667A (en) Method and apparatus for deodorizing, decolorizing and sterilizing water

Legal Events

Date Code Title Description
RH4A Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation

Effective date: 20180720

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

Effective date: 20190423