RU2688183C1 - Device for electrolysis of aqueous solutions - Google Patents
Device for electrolysis of aqueous solutions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2688183C1 RU2688183C1 RU2018112058A RU2018112058A RU2688183C1 RU 2688183 C1 RU2688183 C1 RU 2688183C1 RU 2018112058 A RU2018112058 A RU 2018112058A RU 2018112058 A RU2018112058 A RU 2018112058A RU 2688183 C1 RU2688183 C1 RU 2688183C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rectifier
- output
- electrodes
- controlled
- outputs
- Prior art date
Links
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 claims description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- NKWPZUCBCARRDP-UHFFFAOYSA-L calcium bicarbonate Chemical class [Ca+2].OC([O-])=O.OC([O-])=O NKWPZUCBCARRDP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
- C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
- C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для получения анолита и католита из воды и водных растворов.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to obtain anolyte and catholyte from water and aqueous solutions.
Известны примеры применения проточных диафрагменных электролизеров для получения активированных водных препаратов в бытовых целях, в здравоохранении и в различных отраслях народного хозяйства (см., например, [Бахир В.М., Задорожний Ю.Г., Леонов Б.И., Паничева С.А., Прилуцкий В.И., Сухова О.И. Электрохимическая активация: история, состояние, перспективы. - М.: ВНИИИМТ, 1999. 256 с.]).There are known examples of the use of flow diaphragm electrolyzers for the production of activated aqueous preparations for domestic purposes, in health care and in various sectors of the national economy (see, for example, [Bakhir V.M., Zadorozhny Yu.G., Leonov B.I., Panicheva S. .A., Prilutsky VI, Sukhova OI Electrochemical activation: history, state, prospects. - Moscow: VNIIIMT, 1999. 256 p.]).
Известна «Установка для электролиза водно-солевых растворов» патент №2475456 МПК C02F 1/461, опубликовано 20.02.2013; Бюл. №50.Known "Installation for the electrolysis of water-salt solutions" patent number 2475456 IPC
Известная установка для электролиза водно-солевых растворов, содержащая диафрагменный электрохимический реактор, разделенный мелкопористой диафрагмой на анодную и катодную камеры, которые имеют прямоугольную форму и снабжены входными и выходными патрубками, при этом внутри анодной и катодной камер для возможности получения турбулентного потока на внутренней горизонтальной поверхности установлены графитовые пластины под углом не более 60° относительно оси движения водного потока и имеющие высоту, удовлетворяющую условию H0/H1<150 мм, где Н0 - высота камеры, а Н1 - высота графитовых пластин.Known installation for the electrolysis of water-salt solutions containing diaphragm electrochemical reactor divided by a small-porous diaphragm on the anode and cathode chambers, which have a rectangular shape and are equipped with inlet and outlet nozzles, while inside the anode and cathode chambers for the possibility of obtaining turbulent flow on an internal horizontal surface graphite plates are installed at an angle of not more than 60 ° relative to the axis of movement of the water flow and having a height that satisfies the condition H 0 / H 1 <150 mm, where H 0 is the height of the chamber, and H 1 is the height of the graphite plates.
К недостаткам устройства относятся зависимость уровня рН от расхода воды при неизменной силе тока, повышенный расход электроэнергии на активацию воды, значительные гидравлические сопротивления и сложность конструкции, необходимость периодической очистки мембраны от солевых отложений.The disadvantages of the device include the dependence of the pH level on water consumption at a constant current strength, increased energy consumption for water activation, significant hydraulic resistance and complexity of the design, the need for periodic cleaning of the membrane from salt deposits.
Известен «Способ и устройство управления процессом электролиза водных растворов» см. патент №2345956, C02F 1/461, С25В 15/02. Опубликовано: 10.02.2009; Бюл. №4. (Прототип).Known "Method and device for controlling the process of electrolysis of aqueous solutions", see patent No. 2345956,
Способ управления процессом электролиза водных растворов, включающий изменение полярности электродов в двухкамерном диафрагменном электролизере в зависимости от условий протекания процесса электролиза, производят с помощью ультразвуковых эхосигналов, со стороны отрицательного электрода на высоте, равной половине длины рабочей камеры электролизера, определяют толщину осадка солей кальция и магния на стенках мембраны и при превышении величины эхо-сигнала предельно допустимого значения производят изменение полярности электродов электролизера.The method of controlling the process of electrolysis of aqueous solutions, including changing the polarity of the electrodes in a two-chamber diaphragm electrolyzer, depending on the conditions of the electrolysis process, is produced using ultrasonic echoes, from the negative electrode at a height equal to half the length of the working chamber of the electrolyzer, and the thickness of the calcium and magnesium salts is determined on the walls of the membrane and when exceeding the value of the echo signal of the maximum permissible value produce a change in the polarity of the electrodes electrolyzer.
Недостаток способа заключается в большой погрешности определения толщины осадка и момента переключения полярности напряжения. Это связано с тем, что сигнал ультразвука распространяется и отражается в различных средах не однородно. Состав воды по регионам отличается по жесткости (она обусловлена наличием гидрокарбонатов натрия, магния, кальция). Высокое содержание железа в водопроводной воде происходит в результате коррозии трубопроводов или использования на станциях водоподготовки железосодержащих коагулянтов, а в артезианские воды - вследствие контакта железосодержащих минералами.The disadvantage of this method is the large error in determining the thickness of the sediment and the moment of switching the polarity of the voltage. This is due to the fact that the ultrasound signal propagates and is not uniformly reflected in various media. The composition of water by region differs in hardness (it is due to the presence of sodium, magnesium, calcium bicarbonates). High iron content in tap water occurs as a result of corrosion of pipelines or use of iron-containing coagulants at water treatment plants, and in artesian waters due to contact of iron-containing minerals.
Поэтому в разных регионах этот способ будет работать с разными погрешностями.Therefore, in different regions this method will work with different errors.
Устройство управления процессом электролиза водных растворов в прототипе, содержащее электродную камеру электролизера, источник постоянного тока с переключателем полярности электродов, систему трубопроводов для подачи и отвода воды, дополнительно содержит синхрогенератор, возбуждающий генератор, коммутатор управления работой пьезопреобразователей, первый и второй пьезопреобразователи, первый и второй высокочастотные усилители, первый и второй амплитудные детекторы, временной селектор, пороговое устройство, блок управления электромагнитными клапанами, причем первый выход синхрогенератора соединен со входом возбуждающего генератора, а второй - со входом временного селектора, при этом выход возбуждающего генератора подключен к первому входу коммутатора управления работой пьезопреобразователей, второй и третий входы которого соединены, соответственно, с первым и вторым выходом источника постоянного тока с переключателем полярности электродов, а выходы последнего подключены также к электродам электролизера, кроме того, первый и второй выходы коммутатора соединены и управляют первым и вторым пьезопреобразователями, выходы которых связаны, соответственно, со входами первого и второго высокочастотных усилителей, чьи выходы подключены, соответственно, к первым входам первого и второго амплитудных детекторов, а выходы последних соединены соответственно с первым и вторым входами порогового устройства, причем первый выход порогового устройства связан со входом источника постоянного тока с переключателем полярности электродов, а второй его выход подключен ко входу блока управления электромагнитными клапанами, кроме того, первый и второй выходы временного селектора соединены со вторыми входами, соответственно, первого и второго амплитудного детектора.The control unit of the process of electrolysis of aqueous solutions in the prototype, containing the electrode chamber of the electrolyzer, a constant current source with an electrode polarity switch, a piping system for supplying and discharging water, further comprises a synchronous generator, an excitation generator, a switch for controlling the operation of the piezo transducers, the first and second piezo transducers, the first and second high-frequency amplifiers, first and second amplitude detectors, time selector, threshold device, electronic control unit solenoid valves, the first output of the synchronous generator is connected to the input of the excitation generator, and the second - to the input of the time selector, while the output of the excitation generator is connected to the first input of the operating control switch of the piezoelectric transducers, the second and third inputs of which are connected, respectively, to the first and second output of the source direct current with polarity switch electrodes, and the outputs of the latter are also connected to the electrodes of the electrolyzer, in addition, the first and second outputs of the switch are connected Eny and control the first and second piezoelectric transducers, the outputs of which are connected, respectively, with the inputs of the first and second high-frequency amplifiers, whose outputs are connected, respectively, to the first inputs of the first and second amplitude detectors, and the outputs of the latter are connected respectively to the first and second inputs of the threshold device, moreover, the first output of the threshold device is connected to the input of a direct current source with an electrode polarity switch, and its second output is connected to the input of the control unit electromagnet bubbled valves, moreover, the first and second outputs of the time gate are connected to second inputs, respectively, first and second amplitude detector.
Недостатки известного устройства: сложность конструкции, большая погрешность определения толщины осадка и момента переключения полярности напряжения, что влечет повышенный расход электрической энергии.The disadvantages of the known device: the complexity of the design, the large error in determining the thickness of the sediment and the moment of switching the polarity of voltage, which leads to increased consumption of electrical energy.
Техническим решением изобретения является стабилизация выходной величины рН и эффективности обработки воды, снижение потребления энергии на обработку за счет периодической очистки электродов и мембраны и повышение коэффициента полезного действия.The technical solution of the invention is to stabilize the output pH value and the efficiency of water treatment, reducing energy consumption per treatment due to periodic cleaning of the electrodes and the membrane and increasing the efficiency.
Технический результат достигается тем, устройство для электролиза водных растворов, содержащее двухкамерный электролизер с корпусом из непроводящего ток материала, в котором размещены электроды прямоугольной формы с диафрагмой, патрубки для подвода и отвода жидкости, которые гидравлически связаны с входами системы перепуска жидкости, источник постоянного тока с переключателем полярности электродов и блоком управления согласно изобретению, в двухкамерном электролизере диафрагма зажата между прямоугольными электродами с двух сторон треугольными изолированными вставками, образующими зигзагообразный канал для прохождения жидкости, имеющий входные и выходные патрубки для выхода анолита и католита, которые гидравлически связаны с системой перепуска жидкости, состоящей из первого и второго 2-ходовых шаровых кранов с поворотными электроприводами, а источник постоянного тока выполнен в виде управляемого выпрямителя и дополнительно содержит схему управления выпрямителем, электронный коммутатор в виде IGBT транзистора, программируемое реле времени, генератор прямоугольных импульсов переменной частоты, потенциометр, датчик проводимости, причем управляемый выпрямитель постоянного тока с выходами «плюс» и «минус» соединен с одной стороны с трехфазной сетью, а с другой стороны с выходом схемы управления выпрямителем, электроды в двухкамерном электролизере через переключатель полярности электродов и электронный коммутатор в виде IGBT транзистора соединены параллельно с выходами «плюс» и «минус» управляемого выпрямителя постоянного тока, программируемое реле времени своими выходами соединено с двухпозиционным переключателем полярности электродов и с поворотными электроприводами первого и второго 2-ходовых шаровых кранов системы перепуска жидкости, генератор прямоугольных импульсов переменной частоты с частотой механического резонанса воды 3650-3750 Гц соединен своими входами параллельно к выходам «плюс» и «минус» управляемого выпрямителя постоянного тока, а выходом с базой электронного коммутатора в виде IGBT транзистора, потенциометр своим выходом соединен с входом схемы управления выпрямителем и выходом «минус» управляемого выпрямителя постоянного тока, а входом соединен с датчиком проводимости, расположенным на выходе первого 2-ходового шарового крана.The technical result is achieved by a device for the electrolysis of aqueous solutions containing a two-chamber electrolyzer with a body of non-conductive current material, in which rectangular-shaped electrodes with a diaphragm are placed, branch pipes for supplying and discharging liquid, which are hydraulically connected to the inputs of the bypass system, DC source the switch of polarity of the electrodes and the control unit according to the invention, in a two-chamber electrolyzer, the diaphragm is clamped between rectangular electrodes with two sides triangular insulated inserts forming a zigzag channel for the passage of fluid, having inlet and outlet nozzles for anolyte and catholyte outlet, which are hydraulically connected to the fluid transfer system consisting of first and second 2-way ball valves with rotary electric drives, and a DC source is as a controlled rectifier and additionally contains a rectifier control circuit, an electronic switch in the form of an IGBT transistor, a programmable time relay, a rectangular generator variable frequency pulses, potentiometer, conductivity sensor, with a controlled DC rectifier with positive and negative outputs connected on one side to a three-phase network, and on the other hand on the output of a rectifier control circuit, electrodes in a two-chamber electrolyzer through an electrode polarity switch and an electronic switch in the form of an IGBT transistor is connected in parallel with the “plus” and “minus” outputs of a controlled DC rectifier, which is programmed by a time relay with its outputs connected to a double-point Electrode polarity switch and rotary electric actuators of the first and second 2-way ball valves of the liquid bypass system, a variable frequency generator of rectangular pulses with a mechanical water resonance frequency of 3650-3750 Hz are connected by their inputs in parallel to the positive and negative outputs of the controlled rectifier current, and the output from the base of the electronic switch in the form of an IGBT transistor, its potentiometer is connected to the input of the rectifier control circuit and the output "minus" of the controlled rectifier Ithel VDC and an input connected to the conductivity sensor disposed at the output of the first 2-way ball valve.
Новизна заявляемого технического решения обусловлена тем, что в двухкамерном электролизере диафрагма зажата между прямоугольными электродами с двух сторон треугольными изолированными вставками, образующими зигзагообразный канал для прохождения жидкости, имеющий входные и выходные патрубки для выхода анолита и католита, которые гидравлически связаны с системой перепуска жидкости, состоящей из первого и второго 2-ходовых шаровых кранов с поворотными электроприводами, а источник постоянного тока выполнен в виде управляемого выпрямителя и дополнительно содержит схему управления выпрямителем, электронный коммутатор в виде IGBT транзистора, программируемое реле времени, генератор прямоугольных импульсов переменной частоты, потенциометр, датчик проводимости, причем управляемый выпрямитель постоянного тока с выходами «плюс» и «минус» соединен с одной стороны с трехфазной сетью, а с другой стороны с выходом схемы управления выпрямителем, электроды в двухкамерном электролизере через переключатель полярности электродов и электронный коммутатор в виде IGBT транзистора соединены параллельно с выходами «плюс» и «минус» управляемого выпрямителя постоянного тока, программируемое реле времени своими выходами соединено с двухпозиционным переключателем полярности электродов и с поворотными электроприводами первого и второго 2-ходовых шаровых кранов системы перепуска жидкости, генератор прямоугольных импульсов переменной частоты с частотой механического резонанса воды 3650-3750 Гц соединен своими входами параллельно к выходам «плюс» и «минус» управляемого выпрямителя постоянного тока, а выходом с базой электронного коммутатора в виде IGBT транзистора, потенциометр своим выходом соединен с входом схемы управления выпрямителем и выходом «минус» управляемого выпрямителя постоянного тока, а входом соединен с датчиком проводимости, расположенным на выходе первого 2-ходового шарового крана.The novelty of the proposed technical solution is due to the fact that in a two-chamber electrolyzer a diaphragm is clamped between rectangular electrodes on both sides with triangular insulated inserts forming a zigzag channel for the passage of fluid, having inlet and outlet nozzles for the anolyte and catholyte outlet, which are hydraulically connected to the fluid transfer system consisting from the first and second 2-way ball valves with rotary actuators, and the DC source is designed as a controlled rectifies For and additionally contains a rectifier control circuit, an electronic switch in the form of an IGBT transistor, a programmable time relay, a variable frequency rectangular pulse generator, a potentiometer, a conductivity sensor, the controlled rectifier with positive and negative outputs being connected to one side with a three-phase network, and on the other hand with the output of the rectifier control circuit, the electrodes in the two-chamber electrolyzer through the switch polarity of the electrodes and the electronic switch in the form of an IGBT transistor parallel to the outputs “plus” and “minus” of a controlled DC rectifier, programmable by a time relay is connected to the two-way polarity switch of the electrodes and to the rotary electric drives of the first and second 2-way ball valves of the bypass system of the liquid, a rectangular pulse generator with variable frequency mechanical resonance of water 3650-3750 Hz is connected by its inputs in parallel to the outputs "plus" and "minus" of a controlled DC rectifier, and the output to the base electr A switch in the form of an IGBT transistor, its potentiometer is connected to the input of a rectifier control circuit and the output “minus” of a controlled DC rectifier, and is connected to a conductivity sensor at the output of the first 2-way ball valve.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами.The proposed device is illustrated by drawings.
На фиг. 1 - представлено в поперечном разрезе устройство для электролиза водных растворов; на фиг. 2 его разрез по А-А; на фиг. 3 - функциональная электрическая схема устройства.FIG. 1 shows a cross section of a device for the electrolysis of aqueous solutions; in fig. 2 is a section along A-A; in fig. 3 is a functional circuit diagram of the device.
Устройство для электролиза водных растворов содержит корпус 1 из непроводящего ток материала, в котором размещен двухкамерный электролизер с диафрагмой 2. Диафрагма зажата с двух сторон треугольными изолированными вставками 3, которые образуют «зигзагообразный» канал для прохождения жидкости 4, электроды 5 и 6, выполнены, например, в виде пластин прямоугольной формы и прижаты к корпусу 1 треугольными изолированными вставками 3. «Зигзагообразный» канал для прохождения жидкости 4 имеет входные 7 и выходные 8 и 9 патрубки для подвода и отвода жидкости.A device for electrolysis of aqueous solutions comprises a
На функциональной схеме устройства патрубок 8 связан гидравлически с входом второго 2-ходового шарового крана с поворотным электроприводом 10, а патрубок 9 - соответственно с первым аналогичным краном 11. Шаровые краны 10 и 11 представляет собой систему перепуска жидкости.On the functional diagram of the device, the
Схема включает управляемый источник постоянного тока в виде управляемого выпрямителя 12 с выходами «плюс» и «минус», соединенный с одной стороны с трехфазной сетью А, В, С, а с другой стороны с выходом схемы управления 13 управляемым выпрямителем постоянного тока. Электроды 5 и 6 через переключатель 14 и электронный коммутатор 15 соединены параллельно с выходами «плюс» и «минус» управляемого источника постоянного тока 12. Программируемое реле времени 16 своими выходами соединено с двухпозиционным переключателем полярности электродов 14 и с поворотными электроприводами первого и второго 2-ходовых шаровых кранов 10 и 11 системы перепуска жидкости.The circuit includes a controlled DC source in the form of a controlled
Генератор прямоугольных импульсов переменной частоты 17 соединен своими входами параллельно к выходам «плюс» и «минус» управляемого выпрямителя постоянного тока 12, а выходом с базой электронного коммутатора 15 в виде IGBT транзистора (Insulated Gate Bipolar Transistor, биполярный транзистор с изолированным затвором).The variable frequency variable
Потенциометр 18 своим выходом соединен с входом схемы управления 13 управляемым выпрямителем постоянного тока и минусом управляемого выпрямителя постоянного тока 12, а входом соединен с датчиком проводимости 19 расположенным на выходе первого 2-ходового шарового крана 11.
Генератор прямоугольных импульсов переменной частоты 17 с выходными прямоугольными импульсами настраивается на частоту механического резонанса воды (3650-3750 Гц). Конструктивно это генератор, частота которого управляется напряжением, а в качестве управляющего напряжения используется треугольные или пилообразные импульсы, в зависимости от поставленной задачи, например, применяются два интегральных таймера КР1006ВИ1 (зарубежный аналог NE555): описание параметров и применение [http://radiokot.ru/forum/ viewtopic.php? f=1&t=113878].The generator of rectangular pulses of
Устройство для электролиза водных растворов работает следующим образом. На вход управляемого выпрямителя постоянного тока 12 подается напряжение питающей сети А, В, С. Жидкость поступает через входные патрубки 7 и распределяется в «зигзагообразном» канале для прохождения жидкости 4, между диафрагмой 2 и электродами 5 и 6. Потенциометром 18 задается необходимый уровень рН. С управляемого выпрямителя постоянного тока 12 подается максимальное напряжение «плюс» и «минус». Это напряжение через электронный коммутатор 15 и нормально замкнутые контакты двухпозиционного переключателя полярности электродов 14 поступает на электроды 5 и 6.A device for the electrolysis of aqueous solutions works as follows. The input of the controlled
Электронный коммутатор 15 формирует прямоугольные импульсы переменной частоты. Через жидкость в «зигзагообразном» канале 4 проходит импульсный ток. Идет процесс разделение воды на католит и анолит. При этом на электрод 5 подается «плюс», а на электрод 6 «минус».The
Шаровые краны второй 10 и первый 11, системы перепуска жидкости, открыты в прямом по схеме направлении. В процессе работы снижается проводимость католита и датчик проводимости 19 изменяет свой сигнал, который через схему управления 13 снижает выходное напряжение управляемого выпрямителя постоянного тока 12. Тем самым стабилизируется выходное значение заданного уровня рН. Программируемое реле времени 16 запрограммировано, например, на срабатывание через час работы. В обрабатываемой воде интенсивно протекают химические процессы, которые при наложении направленного электрического поля приводят к отложению солей кальция и магния на поверхности мембраны со стороны катода. Образовавшийся слой соли препятствует нормальному протеканию процесса электролиза, происходит ускоренный износ мембраны, появляются сквозные отверстия и она теряет свои разделительные функции.The ball valves of the second 10 and first 11, the fluid transfer systems, are open in the forward direction. During operation, the conductivity of the catholyte decreases and the
По истечению времени, заданном программируемым реле времени 16, оно подает сигнал на переключатель полярности электродов 14, который переключает свои подвижные контакты с верхнего по схеме положения в нижнее положение. При этом на электродах 5 и 6 меняется полярность импульсов. Изменяется состав жидкости в межэлектродных камерах, с анолита на католит, который поступает в выходные патрубки 8 и 9.After the time specified by the
Одновременно подается сигнал на поворотные электроприводы первого и второго 2-ходовых шаровых кранов 10 и 11 системы перепуска жидкости. Электроприводы переключают эти краны, изменяется направление движения жидкости, но на выходе, по-прежнему, остается прежний состав жидкости анолита и католита.At the same time, a signal is sent to the rotary electric actuators of the first and second 2-
Преимущества предлагаемого устройства.The advantages of the proposed device.
1. Периодическое изменение полярности импульсов позволяет эффективно очищать мембрану и электроды от образования отложений солей кальция и магния на поверхности мембраны со стороны катода. Время переключения полярности на электродах выбирается в зависимости от жесткости воды.1. A periodic change in the polarity of the pulses makes it possible to effectively clean the membrane and electrodes from the formation of deposits of calcium and magnesium salts on the membrane surface from the side of the cathode. The switching time of the polarity on the electrodes is selected depending on the hardness of the water.
2. За счет переменной частоты коммутации тока соответствующей механическому резонансу воды (3650-3750 Гц) более интенсивно протекают химические процессы разложения воды.2. Due to the variable switching frequency of the current corresponding to the mechanical resonance of water (3650-3750 Hz), chemical processes of water decomposition proceed more intensively.
3. Управляемый выпрямитель постоянного тока, совместно с обратной связью от датчика проводимости, расположенном на выходе первого 2-ходового шарового крана, позволяет стабилизировать предварительно заданные выходные параметры рН.3. A controlled DC rectifier, together with feedback from a conductivity sensor located at the output of the first 2-way ball valve, allows stabilizing the preset pH parameters.
4. Импульсный ток электродов на частоте механического резонанса воды активизирует процесс электролиза и снижает расход электрической энергии.4. Pulsed current of electrodes at the frequency of mechanical resonance of water activates the process of electrolysis and reduces the consumption of electrical energy.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018112058A RU2688183C1 (en) | 2018-04-03 | 2018-04-03 | Device for electrolysis of aqueous solutions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018112058A RU2688183C1 (en) | 2018-04-03 | 2018-04-03 | Device for electrolysis of aqueous solutions |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2688183C1 true RU2688183C1 (en) | 2019-05-21 |
Family
ID=66636488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018112058A RU2688183C1 (en) | 2018-04-03 | 2018-04-03 | Device for electrolysis of aqueous solutions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2688183C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU198096U1 (en) * | 2019-06-19 | 2020-06-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Специализированная Электрохимическая Лаборатория" | DEVICE FOR ELECTROCHEMICAL WATER TREATMENT |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2143482A1 (en) * | 1995-02-27 | 1996-08-28 | Yoshihiko Takeshita | Method of electrolyzing water and apparatus thereof |
| RU2487195C2 (en) * | 2009-02-17 | 2013-07-10 | МАКЭЛИСТЭР ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи | Apparatus and method of trapping gas during electrolysis |
| RU156246U1 (en) * | 2015-03-13 | 2015-11-10 | Александр Федорович Чабак | DEVICE FOR ELECTROCHEMICAL TREATMENT OF LIQUID MEDIA |
-
2018
- 2018-04-03 RU RU2018112058A patent/RU2688183C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2143482A1 (en) * | 1995-02-27 | 1996-08-28 | Yoshihiko Takeshita | Method of electrolyzing water and apparatus thereof |
| RU2487195C2 (en) * | 2009-02-17 | 2013-07-10 | МАКЭЛИСТЭР ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи | Apparatus and method of trapping gas during electrolysis |
| RU156246U1 (en) * | 2015-03-13 | 2015-11-10 | Александр Федорович Чабак | DEVICE FOR ELECTROCHEMICAL TREATMENT OF LIQUID MEDIA |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU198096U1 (en) * | 2019-06-19 | 2020-06-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Специализированная Электрохимическая Лаборатория" | DEVICE FOR ELECTROCHEMICAL WATER TREATMENT |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11666863B2 (en) | Method and device for asymmetric polarity inversion in electromembrane processes | |
| CN104058509B (en) | Electrochemical water treatment device and intelligent control system for circulating water system | |
| KR20140074927A (en) | Electrolysis system and electrolysis method for the same | |
| AU2010265836A1 (en) | Water treatment method and system | |
| RU2688183C1 (en) | Device for electrolysis of aqueous solutions | |
| MXPA00005349A (en) | METHOD AND APPARATUS FOR ADJUSTING THE pH OF A LIQUID. | |
| RU175552U1 (en) | MICROELECTROLYSIS DEVICE | |
| KR101655240B1 (en) | Apparatus for electrochemical treatment of wastewater using inclined electrode and supersonic | |
| JP2558567B2 (en) | Continuous electrolyzed water generator with flow path switching valve device | |
| CN109661375A (en) | Electrolytic water generating device | |
| JP2791889B2 (en) | Electrolytic sterilized water or neutral aseptic water production equipment | |
| WO2017216116A1 (en) | A method, a system and a reactor for electrochemically purifying water | |
| JP3509999B2 (en) | Electrolyzed water generator | |
| AU2010265840A1 (en) | Water treatment method and system | |
| JP2020171907A (en) | Method for simultaneous generation of chlorine dioxide water and hypochlorous acid water | |
| JP3543365B2 (en) | Ionized water generator and pH sensor cleaning method | |
| Pshenko et al. | Features of electroactivated water production at a coaxial electrode location | |
| RU18532U1 (en) | INSTALLATION OF CLEANING WATER AND AQUEOUS SOLUTIONS FROM ANIONS AND CATION | |
| JPH0346198B2 (en) | ||
| RU2660440C1 (en) | Device for electrolysis of water-salt solutions | |
| RU94223U1 (en) | DEVICE FOR ELECTROCHEMICAL TREATMENT OF AQUEOUS SOLUTIONS | |
| JP3364769B2 (en) | Continuous electrolyzed water generator | |
| RU2700504C1 (en) | Device for electrochemical treatment of water in duct with increased period of preservation of treated water properties | |
| KR101965860B1 (en) | Apparatus for producing of electrolyzed water | |
| KR101108142B1 (en) | Clean water system for functional water |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200404 |