RU2701913C1 - Device for reduction of redox potential of water - Google Patents

Device for reduction of redox potential of water Download PDF

Info

Publication number
RU2701913C1
RU2701913C1 RU2018129335A RU2018129335A RU2701913C1 RU 2701913 C1 RU2701913 C1 RU 2701913C1 RU 2018129335 A RU2018129335 A RU 2018129335A RU 2018129335 A RU2018129335 A RU 2018129335A RU 2701913 C1 RU2701913 C1 RU 2701913C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
cathode
anode
electrodes
chamber
Prior art date
Application number
RU2018129335A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Николаевич Торопов
Маргарита Михайловна Торопова
Original Assignee
Владимир Николаевич Торопов
Андрейко Дмитрий Николаевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Николаевич Торопов, Андрейко Дмитрий Николаевич filed Critical Владимир Николаевич Торопов
Priority to RU2018129335A priority Critical patent/RU2701913C1/en
Priority to PCT/RU2019/000570 priority patent/WO2020036514A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2701913C1 publication Critical patent/RU2701913C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to production of electroactivated drinking water with negative value of oxidation-reduction potential and neutral value of hydrogen index. Proposed device for reduction of redox potential of water comprises water supply devices and two vertical electrodes: cylindrical cathode and anode arranged coaxially in it, forming electrolytic flow chamber interconnected in upper part with means of treated water discharge. Cathode is made from titanium. Anode is made of graphite or schungite. Electrodes are arranged in dielectric housing to form catalytic chamber communicated in upper part with water supply means between housing inner wall and cathode outer surface, and in lower part with electrolytic chamber.
EFFECT: technical result is obtaining very pure drinking water with neutral pH, low redox potential and long storage life, as well as simplifying the design of the device for obtaining such water.
7 cl, 1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к области получения электроактивированной питьевой воды с отрицательной величиной окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) и нейтральным значением водородного показателя.The invention relates to the field of production of electroactivated drinking water with a negative value of redox potential (ORP) and a neutral value of the hydrogen index.

Уровень техникиState of the art

Основными процессами, обеспечивающими жизнедеятельность любого организма, являются окислительно-восстановительные реакции, связанные с передачей или присоединением электронов. Активность электронов характеризует окислительно-восстановительный потенциал (сокращенно ОВП), называемый также редокс-потенциалом (Eh), значение которого определяется электрохимическим путем и выражается в милливольтах (мВ).The main processes that ensure the vital activity of any organism are redox reactions associated with the transfer or addition of electrons. Electron activity characterizes the redox potential (abbreviated ORP), also called the redox potential (Eh), the value of which is determined by the electrochemical method and is expressed in millivolts (mV).

В норме ОВП внутренней среды организма человека (крови, плазмы, клеток, грудного молока), измеренный на платиновом электроде относительно хлорсеребряного электрода сравнения, находится в пределах от -90 до -200 мВ. Значение ОВП обычной питьевой воды колеблется от +80 до +300 мВ, иногда до +560 мВ и более. Такая вода неполезна, организму приходится тратить много энергии, чтобы ее усвоить. Для того чтобы вода легче усваивалась, а жизненная энергия организма не расходовалась на коррекцию электронов воды, потенциалы обоих жидких сред должны быть близки по своим значениям, то есть обладать биологической совместимостью.Normally, the ORP of the internal environment of the human body (blood, plasma, cells, breast milk), measured on a platinum electrode relative to the silver chloride reference electrode, is in the range from -90 to -200 mV. The ORP value of ordinary drinking water ranges from +80 to +300 mV, sometimes up to +560 mV or more. Such water is not useful, the body has to spend a lot of energy to absorb it. In order for water to be more easily absorbed, and the vital energy of the body was not spent on the correction of water electrons, the potentials of both liquid media should be close in their values, that is, they should have biological compatibility.

Научные исследования российских и зарубежных ученых подтверждают, что употребление воды с ОВП, равным потенциалу организма человека, ведет к нормализации биохимических процессов, позволяет замедлить негативные процессы старения (например, см. кн. Л. П. Павлова, К. К. Калниньш. «Вода-родник жизни». Монография, ИВС РАН, СПГУТД, С-Пб., 2005г). Еще лучше, если у поступающей в организм жидкости ОВП ниже, чем ОВП человека. Тогда разность потенциалов становится своеобразным резервом для подпитки организма и его защиты от неблагоприятной внешней среды.Scientific studies of Russian and foreign scientists confirm that drinking water with an AFP equal to the potential of the human body leads to the normalization of biochemical processes and slows down the negative processes of aging (for example, see Prince L. P. Pavlova, K. K. Kalnins. " Water is the spring of life. ”Monograph, IVS RAS, SPSUTD, St. Petersburg, 2005). It is even better if the AFP fluid entering the body is lower than the human AFP. Then the potential difference becomes a kind of reserve for nourishing the body and protecting it from the adverse external environment.

Для повышения биологической активности воды путем снижения ее окислительно-восстановительного потенциала используют различные устройства, наиболее известными из которых являются электролизеры с разделительными мембранами (см. патент RU 2145940, МПК: C02F1/461, опубл. 27.02.2000, патент RU 2252920, опубл. 27.05.2005 или RU 107521, опубл. 20.08.2011).To increase the biological activity of water by reducing its redox potential, various devices are used, the most famous of which are electrolyzers with separation membranes (see patent RU 2145940, IPC: C02F1 / 461, publ. 27.02.2000, patent RU 2252920, publ. 05.27.2005 or RU 107521, published on 08.20.2011).

Мембрана, размещенная в пространстве между электродами, разделяет его на две камеры: анодную, в которой в результате электролиза образуется анолит - вода с положительным ОВП и свойствами кислоты (рН = 3÷5 ед) и катодную, в которой образуется католит - вода с отрицательным ОВП и свойствами щелочи (рН = 9 ед. и более). Однако такую отрицательно заряженную воду (католит) нельзя использовать в качестве питьевой и даже применять для полива растений, т. к. щелочные свойства воды вызывают нарушения усвоения микроэлементов, что ведет к развитию ряда заболеваний. The membrane located in the space between the electrodes divides it into two chambers: the anode, in which anolyte — water with positive redox potential and acid properties (pH = 3–5 units) is formed as a result of electrolysis, and the cathode — in which catholyte — water with negative ORP and alkali properties (pH = 9 units or more). However, such negatively charged water (catholyte) cannot be used as drinking water or even used for watering plants, since the alkaline properties of water cause disturbances in the absorption of trace elements, which leads to the development of a number of diseases.

В целях питья католит может быть использован только после его разбавления обычной водопроводной водой или анолитом (например, как в патенте RU 2140881, опубл. 10.11.1999 или RU 2206973, опубл. 27.06.2003). Однако в этих случаях сложно соблюсти нужные пропорции, превышение которых приведет к образованию смеси с положительным ОВП. For drinking purposes, catholyte can be used only after diluting it with ordinary tap water or anolyte (for example, as in patent RU 2140881, publ. 10.11.1999 or RU 2206973, publ. 06.27.2003). However, in these cases it is difficult to observe the necessary proportions, the excess of which will lead to the formation of a mixture with positive AFP.

Показатель кислотно-основного состояния воды, характеризуемый концентрацией водородных ионов (рН) является вторым важным параметром воды. Его оптимальное значение для питьевой воды составляет от 6,5 до 7,5 ед., что соответствует нейтральной реакционной способности воды.The indicator of the acid-base state of water, characterized by the concentration of hydrogen ions (pH) is the second important parameter of water. Its optimal value for drinking water is from 6.5 to 7.5 units, which corresponds to the neutral reactivity of water.

Обработку воды с сохранением нейтральных значений рН позволяют осуществлять бездиафрагменные электролизеры. Известны бездиафрагменные электролизеры, конструкция которых включает цилиндрический (трубчатый) катод и внутренний стержневой анод, установленные коаксиально друг другу посредством диэлектрических втулок (см. патент RU 2636725, МПК: С02F1/461, опубл. 27.11.2017; патент RU 2350568, опубл. 27.03.2009). Оба упомянутых устройства относятся к портативным приборам, которые опускают в емкость с водой для ее активации. Активированную таким образом воду рекомендуется употреблять сразу, т.к. она долго не сохраняет отрицательный ОВП. При этом оба устройства не приспособлены для работы с проточной водой и имеют низкую производительность.Water treatment while maintaining neutral pH values allows for diaphragmless electrolyzers. Known diaphragmless electrolyzers, the design of which includes a cylindrical (tubular) cathode and an internal rod anode, mounted coaxially to each other by means of dielectric bushings (see patent RU 2636725, IPC: С02F1 / 461, publ. 11/27/2017; patent RU 2350568, publ. 27.03.03 .2009). Both of these devices are portable devices that are lowered into a container of water to activate it. Water activated in this way is recommended to be consumed immediately, as it does not retain negative ORP for a long time. At the same time, both devices are not adapted for working with running water and have low productivity.

В качестве наиболее близкого аналога, по наличию признаков, сходных с существенными признаками заявляемого технического решения, принято устройство для электроактивации воды, конструкция которого раскрыта в патенте RU 2628782, МПК: C02F1/46, опубл. 22.08.2017. Согласно упомянутому патенту устройство содержит два вертикальных электрода: цилиндрический катод и коаксиально размещенный в нем анод, образующие между собой проточную электролитическую камеру, сообщенную в верхней части со средствами отвода обработанной воды, а в нижней - со средствами подачи воды. As the closest analogue, by the presence of signs similar to the essential features of the claimed technical solution, a device for electroactivation of water has been adopted, the design of which is disclosed in patent RU 2628782, IPC: C02F1 / 46, publ. 08/22/2017. According to the aforementioned patent, the device contains two vertical electrodes: a cylindrical cathode and anode coaxially placed in it, forming a flowing electrolytic chamber interconnected in the upper part with the treated water drainage means, and in the lower part with the water supply means.

Между электродами засыпаны гранулы из измельченного токопроводящего материала, например, графита или шунгита, отделенные от одного из электродов сеткой из электроизоляционного материала. Подача и вывод воды осуществляются через разделенную на две части внутреннюю полость анода, выполненного со сквозными отверстиями. Обрабатываемая жидкость проходит через радиальные отверстия в нижней части анода в основание засыпки из гранул, поднимается вверх по зазорам между гранулами, выходит обратно в полость анода через отверстия в его верхней части, и далее удаляется из устройства. Between the electrodes granules of crushed conductive material, for example, graphite or schungite, are poured, separated from one of the electrodes by a grid of electrical insulating material. The supply and output of water is carried out through a two-part internal cavity of the anode, made with through holes. The processed fluid passes through the radial holes in the lower part of the anode into the base of the backfill from the granules, rises up the gaps between the granules, goes back into the anode cavity through the holes in its upper part, and then is removed from the device.

Упомянутое устройство характеризуется высокой производительностью и позволяет получать воду с ОВП (-310) мВ при практически неизменном рН.The mentioned device is characterized by high performance and allows you to get water with an ORP (-310) mV at almost constant pH.

К недостаткам упомянутого устройства можно отнести сложность конструкции и обслуживания устройства, обусловленную наличием засыпки между электродами, а также загрязнение воды частицами металла анода, вследствие его разрушения в процессе электролиза. При подключении к положительному полюсу питания и нержавеющая сталь, и никель, и титан, не имеющие защитного покрытия, подвержены пассивации. Кроме того, в материалах патента нет сведений о стойкости полученной активированной воды, что возможно, не является важным, т.к. вода используется для полива.The disadvantages of the aforementioned device include the complexity of the design and maintenance of the device, due to the presence of backfill between the electrodes, as well as water pollution by metal particles of the anode, due to its destruction during electrolysis. When connected to the positive power pole, stainless steel, nickel, and titanium, which do not have a protective coating, are susceptible to passivation. In addition, in the materials of the patent there is no information about the resistance of the obtained activated water, which is possibly not important, because water is used for irrigation.

Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, является создание простого компактного, высокопроизводительного устройства, обеспечивающего получение чистой воды с нейтральным рН, отрицательным ОВП и длительным сроком хранения, в течение которого вода сохраняет свои «отрицательные» свойства.The technical problem to which the invention is directed is the creation of a simple compact, high-performance device that provides clean water with a neutral pH, negative ORP and a long shelf life, during which the water retains its "negative" properties.

Достигаемые в результате использования предлагаемого изобретения технические результаты заключаются в получении очень чистой питьевой воды с нейтральным рН, низким окислительно-восстановительным потенциалом и длительным сроком хранения, а также в упрощении конструкции устройства получения такой воды.The technical results achieved by using the present invention consist in obtaining very pure drinking water with a neutral pH, low redox potential and a long shelf life, as well as in simplifying the design of the device for producing such water.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Решение упомянутой технической проблемы достигается благодаря тому, что в предлагаемом устройстве для снижения окислительно-восстановительного потенциала воды содержащем средства подачи воды и два вертикальных электрода: цилиндрический катод и коаксиально размещенный в нем анод, образующие между собой проточную электролитическую камеру, сообщенную в верхней части со средствами отвода обработанной воды, согласно заявляемому изобретению, катод выполнен из титана, анод выполнен из графита или шунгита, при этом электроды размещены в диэлектрическом корпусе с образованием между внутренней стенкой корпуса и наружной поверхностью катода камеры, сообщенной в верхней части со средствами подачи воды, а в нижней части - с электролитической камерой.The solution to the mentioned technical problem is achieved due to the fact that in the proposed device for reducing the redox potential of water containing water supply means and two vertical electrodes: a cylindrical cathode and anode coaxially placed therein, forming a flowing electrolytic chamber interconnected in the upper part with means The treated water outlet, according to the claimed invention, the cathode is made of titanium, the anode is made of graphite or schungite, while the electrodes are placed in di electrical housing with the formation between the inner wall of the housing and the outer surface of the cathode of the chamber, communicated in the upper part with water supply, and in the lower part with the electrolytic chamber.

В отличие от ближайшего и других известных аналогов, в предлагаемой конструкции используется не только внутренняя поверхность катода, но и его наружная отрицательно заряженная поверхность, образующая вместе с внутренней стенкой корпуса еще одну камеру обработки, сообщенную с электролитической камерой и расположенную перед ней по ходу движения воды. Проходящая через эту камеру вода, соприкасаясь с наружной отрицательно заряженной поверхностью катода, отдает ей часть своих положительно заряженных частиц, что в последующем способствует повышению эффективности процесса электролиза воды в электролитической камере.Unlike the closest and other known analogues, the proposed design uses not only the inner surface of the cathode, but also its negatively charged outer surface, which forms, together with the inner wall of the casing, another processing chamber in communication with the electrolytic chamber and located in front of it along the course of water . Water passing through this chamber, in contact with the outer negatively charged surface of the cathode, gives it part of its positively charged particles, which subsequently helps to increase the efficiency of the process of electrolysis of water in the electrolytic chamber.

Благодаря тому, что катод выполнен из титана, а анод - из графита или шунгита, исключено загрязнение воды частицами электродных материалов. Используемый для изготовления катода чистый титан, при подключении к отрицательному полюсу питания не подвержен пассивации.Due to the fact that the cathode is made of titanium, and the anode is made of graphite or schungite, water pollution by particles of electrode materials is excluded. The pure titanium used to manufacture the cathode is not susceptible to passivation when connected to the negative power pole.

Для изготовления анода предусмотрена альтернативная возможность использования двух материалов: чистого графита или шунгита. Такая возможность обеспечена тем, что оба упомянутых материала состоят на 99% из углерода и имеют сходные свойства. Так и графит, и шунгит обладают высокой электропроводностью и при этом высокой температурной и химической стойкостью, практически к любым агрессивным водным растворам, причем упомянутая стойкость намного выше, чем у благородных металлов.For the manufacture of the anode, an alternative possibility of using two materials is provided: pure graphite or schungite. This possibility is provided by the fact that both of these materials are 99% carbon and have similar properties. Both graphite and shungite have high electrical conductivity and, at the same time, high temperature and chemical resistance, to almost any aggressive aqueous solutions, and the mentioned resistance is much higher than that of noble metals.

Помимо того, что оба упомянутых материала являются инертными и неспособны растворяться в химически активных растворах, и графит, и шунгит обладают пористой структурой, что позволяет им адсорбировать на своей поверхности вредные, содержащиеся в воде примеси. В результате, при пропускании воды через устройство, обеспечивается дополнительная очистка воды от солей тяжелых металлов, коллоидного железа, соединений хлора, и т.д.In addition to the fact that both of these materials are inert and unable to dissolve in chemically active solutions, both graphite and shungite have a porous structure, which allows them to adsorb harmful impurities contained in water on their surface. As a result, when water is passed through the device, additional purification of water from salts of heavy metals, colloidal iron, chlorine compounds, etc. is provided.

Использование шунгита может быть предпочтительнее в силу того, что этот минерал естественного происхождения дополнительно обеспечивает насыщение воды полезными макро- и микроэлементами в оптимальной для человеческого организма концентрации, а также способными к растворению в воде фуллеренами, которые при взаимодействии с водой играют роль своеобразных катализаторов, ускоряющих дезактивацию и разрушение содержащихся в воде вредных для организма человека органических соединений.The use of shungite may be preferable due to the fact that this mineral of natural origin additionally provides saturation of water with useful macro- and microelements in the concentration optimal for the human body, as well as fullerenes capable of dissolving in water, which, when interacting with water, play the role of specific catalysts that accelerate deactivation and destruction of organic compounds harmful to the human body contained in water.

В электролитической камере происходит основной процесс электролиза воды. Образующееся в пространстве между электродами ламинарное течение создает условия для перемешивания и насыщения воды частицами водорода и кислорода, образующимися на электродах, что также способствует снижению ОВП.In the electrolytic chamber, the main process of electrolysis of water occurs. The laminar flow formed in the space between the electrodes creates the conditions for the mixing and saturation of water with hydrogen and oxygen particles formed on the electrodes, which also helps to reduce the ORP.

Зазор между внутренней поверхностью катода и анодом составляет, предпочтительно не более 3 мм, что обеспечивает высокую скорость протекания воды и исключает возможность скопления образующихся в электролитической камере газообразных продуктов электролиза, что может привести к снижению эффективности процесса.The gap between the inner surface of the cathode and the anode is preferably not more than 3 mm, which provides a high rate of water flow and eliminates the possibility of accumulation of gaseous electrolysis products formed in the electrolytic chamber, which can lead to a decrease in the efficiency of the process.

При пропускании воды через предлагаемое устройство достигается снижение ее окислительно-восстановительного потенциала в среднем на 600-700 единиц от исходных показателей. На выходе из устройства вода имеет отрицательное значение ОВП от минус 180 до минус 520 мВ, в зависимости от свойств исходной воды.When water is passed through the proposed device, a reduction in its redox potential is achieved by an average of 600-700 units from the original indicators. At the outlet of the device, water has a negative ORP value from minus 180 to minus 520 mV, depending on the properties of the source water.

При этом, как показали проведенные исследования, отрицательный окислительно-восстановительный потенциал воды сохраняется до 10 суток, что делает возможным промышленное производство активированной воды.Moreover, as shown by the studies, the negative redox potential of water persists for up to 10 days, which makes possible the industrial production of activated water.

Все отличительные существенные признаки заявляемого устройства работают в совокупности, обеспечивая получение чистой воды с отрицательным ОВП и длительным сроком его сохранения.All the distinctive essential features of the claimed device work together, providing clean water with negative ORP and a long shelf life.

На входе воды в камеру, сообщенную в верхней части со средствами подачи воды, а в нижней части - с электролитической камерой, целесообразно установить постоянные магниты. Как известно, молекула воды, образованная соединением двух атомов водорода и одного атома кислорода, частично поляризована: сторона водорода - более положительная, а сторона кислорода - более отрицательная. Пропускание воды между мощными постоянными магнитами, например неодимовыми, способствует упорядочиванию структуры воды, повышению эффективности процесса электролиза и дополнительному увеличению срока сохранения отрицательного ОВП воды.It is advisable to install permanent magnets at the water inlet to the chamber communicated in the upper part with water supply means, and in the lower part with the electrolytic chamber. As you know, a water molecule formed by the combination of two hydrogen atoms and one oxygen atom is partially polarized: the hydrogen side is more positive, and the oxygen side is more negative. The passage of water between powerful permanent magnets, such as neodymium, helps to streamline the structure of water, increase the efficiency of the electrolysis process and further increase the shelf life of negative ORP of water.

В предпочтительных случаях реализации устройства:In preferred cases, the implementation of the device:

- анод выполнен в виде стержня диаметром 80-100 мм,- the anode is made in the form of a rod with a diameter of 80-100 mm,

- камеры сообщены между собой через отверстия, выполненные в нижней части катода.- cameras are interconnected through holes made in the lower part of the cathode.

- корпус закрыт сверху крышкой, в которой закреплены электроды и выполнены каналы для подачи и отвода воды.- the housing is closed on top by a lid in which the electrodes are fixed and channels for supplying and discharging water are made.

Электроды соединены с источником постоянного пульсирующего тока через узел коммутации. В процессе электролиза используют частоту пульсаций от 0 до 1000 Гц.The electrodes are connected to a constant pulsating current source through a switching unit. In the process of electrolysis, a pulsation frequency of 0 to 1000 Hz is used.

Как известно и доказано, именно эти низкие частоты оказывают наиболее благотворное влияние на биологические системы (растения, животных и человека).As is known and proven, it is these low frequencies that have the most beneficial effect on biological systems (plants, animals and humans).

Устройство достаточно простое по конструкции, компактное, имеет высокую производительность и обеспечивает эффективное решение поставленных задач.The device is quite simple in design, compact, has high performance and provides an effective solution to the tasks.

Процессы, происходящие при пропускании воды через устройство, обеспечивают высокую степень обеззараживания воды (до 100%), что подтверждено результатами микробиологических исследований. Полученная в результате обработки на предлагаемом устройстве вода пригодна для питья в сыром виде даже для маленьких детей.The processes that occur when water is passed through the device provides a high degree of water disinfection (up to 100%), which is confirmed by the results of microbiological studies. The water obtained as a result of processing on the proposed device is suitable for drinking raw even for young children.

Возможность промышленной осуществимости предлагаемого технического решения подтверждается приведенными ниже примерами осуществления.The possibility of industrial feasibility of the proposed technical solution is confirmed by the following implementation examples.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид, схематично. Устройство для снижения окислительно-восстановительного потенциала воды содержит диэлектрический корпус 1 с крышкой 2, в которой сформированы канал 3 подачи воды и канал 4 отвода воды, снабженные штуцерами для подключения соответствующих трубопроводов. В крышке закреплены два электрода: цилиндрический катод 5 и коаксиально размещенный в нем стержневой анод 6, образующие между собой проточную электролитическую камеру 7.The drawing shows the proposed device, General view, schematically. A device for reducing the redox potential of water contains a dielectric housing 1 with a cover 2, in which a water supply channel 3 and a water discharge channel 4 are provided, equipped with fittings for connecting the corresponding pipelines. Two electrodes are fixed in the lid: a cylindrical cathode 5 and a rod anode 6 coaxially placed in it, forming a flowing electrolytic chamber 7 between them.

Коаксиальное расположение электродов обеспечивается втулкой 8 из диэлектрического материала и посадочными отверстиями крышки 2.The coaxial arrangement of the electrodes is provided by a sleeve 8 of dielectric material and the mounting holes of the cover 2.

Между внутренней стенкой корпуса 1 и наружной поверхностью катода 5 образована камера 9, сообщенная в верхней части с каналом 3 подачи воды, а в нижней части - с электролитической камерой 7, например, через отверстия 10, выполненные по периметру катода 5.A chamber 9 is formed between the inner wall of the housing 1 and the outer surface of the cathode 5, which is connected in the upper part to the water supply channel 3, and in the lower part to the electrolytic chamber 7, for example, through openings 10 made around the perimeter of the cathode 5.

На трубопроводе 11 подачи воды, расположенном на входе в камеру 9, установлены постоянные магниты 12, например мощные неодимовые магниты, размещенные в корпусах с ложементами для охвата трубопровода.Permanent magnets 12, for example, powerful neodymium magnets placed in cases with lodges for enclosing the pipeline, are installed on the water supply pipe 11 located at the inlet of the chamber 9.

В качестве материала для изготовления катода 5 использован чистый титан.As the material for the manufacture of cathode 5, pure titanium was used.

Анод 6 выполнен в виде стержня диаметром 80-100 мм из чистого графита либо шунгита. Эти материалы на 99% и более состоят из углерода и имеют высокую химическую стойкость и пористую структуру, что исключает пассивацию анода и обеспечивает возможность дополнительной очистки воды.Anode 6 is made in the form of a rod with a diameter of 80-100 mm from pure graphite or schungite. These materials are 99% or more carbon and have a high chemical resistance and a porous structure, which eliminates the passivation of the anode and provides the possibility of additional water purification.

Зазор между катодом 5 и анодом 6 составляет не более 3 мм. Электроды 5 и 6 подключают к соответствующим полюсам источника постоянного пульсирующего тока 13 через узел коммутации 14.The gap between the cathode 5 and the anode 6 is not more than 3 mm. The electrodes 5 and 6 are connected to the corresponding poles of the source of constant pulsating current 13 through the switching node 14.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Включают подачу воды. Вода проходит по трубопроводу 11, подвергается воздействию магнитного поля постоянных магнитов 12 и через канал 3 попадает в камеру 9. Под воздействием магнитного поля магнитов 12, подаваемая вода поляризуется и структурируется, и в камеру 9 поступает вода, диполи (частицы) которой ориентированы определенным образом.Turn on the water supply. Water passes through the pipeline 11, is exposed to the magnetic field of permanent magnets 12 and through the channel 3 enters the chamber 9. Under the influence of the magnetic field of the magnets 12, the supplied water is polarized and structured, and water, the dipoles (particles) of which are oriented in a certain way, enters the chamber 9 .

В камере 9 поляризованная вода соприкасается с наружной отрицательно заряженной поверхностью катода 5 и отдает ей часть своих положительно заряженных частиц. По сути, в камере 9 уже начинается процесс электролиза, в котором вода выступает в роли второго электрода, обмениваясь частицами с отрицательно заряженным катодом 5.In the chamber 9, polarized water is in contact with the outer negatively charged surface of the cathode 5 and gives it part of its positively charged particles. In fact, in the chamber 9, the electrolysis process is already beginning, in which water acts as the second electrode, exchanging particles with a negatively charged cathode 5.

Пройдя сверху вниз между стенкой корпуса 1 и наружной поверхностью катода 5, вода попадает через отверстия 10 катода 5 в электролитическую камеру 7, где происходит основной процесс электролиза. Благодаря тому, что зазор между анодом 6 и катодом 5 составляет не более 3 мм, обеспечивается высокая скорость протекания воды через электролитическую камеру 7. Вода поднимается снизу вверх между электродами 5 и 6 и выводится через канал 4.Passing from top to bottom between the wall of the housing 1 and the outer surface of the cathode 5, water flows through the holes 10 of the cathode 5 into the electrolytic chamber 7, where the main electrolysis process takes place. Due to the fact that the gap between the anode 6 and the cathode 5 is not more than 3 mm, a high flow rate of water through the electrolytic chamber 7 is ensured. Water rises from the bottom up between the electrodes 5 and 6 and is discharged through the channel 4.

Образующееся в пространстве между электродами ламинарное течение создает условия для хорошего перемешивания и насыщения воды частицами водорода и кислорода, образующимися на электродах, при этом исключено накопление газообразных продуктов электролиза в электролитической камере 7.The laminar flow formed in the space between the electrodes creates the conditions for good mixing and saturation of water with hydrogen and oxygen particles formed on the electrodes, while the accumulation of gaseous products of electrolysis in the electrolytic chamber 7 is excluded.

Помимо электрохимических реакций при соприкосновении с анодом 6 происходит очистка воды от вредных примесей, которые адсорбируются на пористой поверхности графитового (шунгитового) анода 6.In addition to electrochemical reactions in contact with the anode 6, water is purified from harmful impurities that are adsorbed on the porous surface of the graphite (shungite) anode 6.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает многоступенчатую обработку воды, которая позволяет получить на выходе чистую воду с низким отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом от -180 до -520 мВ, нейтральным рН и длительным сроком хранения - до 10 суток и более.Thus, the proposed device provides multi-stage water treatment, which allows you to get clean water with low negative redox potential from -180 to -520 mV, neutral pH and long shelf life of up to 10 days or more.

Пример 1. Устройство применяли для обработки воды из местной централизованной системы водоснабжения, имеющей начальные показатели ОВП (+584) мВ и рН=7,76. На электроды подавали напряжение до 12 В при силе тока до 3А с частотой 7,83Гц, 400 Гц и 1000 Гц.Example 1. The device was used to treat water from a local centralized water supply system having initial ORP (+584) mV and pH = 7.76. A voltage of up to 12 V was applied to the electrodes at a current strength of up to 3 A with a frequency of 7.83 Hz, 400 Hz, and 1000 Hz.

Пробы воды, полученной в результате обработки на заявленном устройстве, были подвергнуты лабораторным исследованиям, которые показали, что значение ОВП снизилось до -182 мВ (достигнутое снижение потенциала более чем на 740 единиц). При этом значение водородного показателя рН практически не изменилось и составило 7,36.Samples of water obtained as a result of processing on the claimed device were subjected to laboratory studies, which showed that the ORP value decreased to -182 mV (achieved potential reduction of more than 740 units). At the same time, the pH value of the pH remained virtually unchanged at 7.36.

Результаты исследований, проведенных аккредитованной сертифицированной лабораторией ОАО «Омскводоканал», также показали, что в результате пропускания воды через устройство в ней снизилось содержание кальция, алюминия, нитрат-ионов и некоторых других вредных примесей.The results of studies conducted by an accredited certified laboratory of Omskvodokanal OJSC also showed that as a result of passing water through the device, the content of calcium, aluminum, nitrate ions and some other harmful impurities decreased in it.

Проведенный микробиологический анализ показал, что общее микробное число (ОМЧ), КОЕ/100см3 равно нулю, при допустимой норме 50, колиформные бактерии (ОКБ) отсутствуют.The microbiological analysis showed that the total microbial number (TBC), CFU / 100cm 3 is zero, with an acceptable norm of 50, coliform bacteria (OKB) are absent.

Биохимический анализ на присутствие активного хлора показал, что общее содержание свободного и связанного хлора в обработанной воде составляет менее 0,05 мг/дм3 при содержании хлора в исходной воде 0,63 мг/дм3.Biochemical analysis for the presence of active chlorine showed that the total content of free and bound chlorine in the treated water is less than 0.05 mg / dm 3 with a chlorine content of 0.63 mg / dm 3 in the source water.

Полученная вода хранилась в холодильнике при температуре + 3°С, при этом каждый день замеряли значение окислительно-восстановительного потенциала.The resulting water was stored in a refrigerator at a temperature of + 3 ° С, while the value of the redox potential was measured every day.

Измерения показали на 7 сутки ОВП (-150) мВ, на 10 сутки (-50) мВ.The measurements showed on day 7 ORP (-150) mV, on day 10 (-50) mV.

Вода из природных источников, не подвергнутая техногенным воздействиям, имеет изначально более низкий ОВП, чем обработанная хлоркой водопроводная вода. В этих случаях электролиз протекает быстрее, а достигаемые значения ОВП более низкие.Water from natural sources, not subjected to anthropogenic influences, has an initially lower ORP than tap water treated with bleach. In these cases, electrolysis proceeds faster, and the achieved ORP values are lower.

Пример 2. Устройство применяли для обработки воды, взятой из артезианской скважины (г. Анапа). На электроды подавали напряжение до 12 В при силе тока до 3А с частотой 400 - 432Гц.Example 2. The device was used to treat water taken from an artesian well (Anapa). A voltage of up to 12 V was applied to the electrodes at a current strength of up to 3 A with a frequency of 400 - 432 Hz.

Значение ОВП полученной в результате обработки воды составило минус 380 мВ.The ORP value obtained as a result of water treatment was minus 380 mV.

Емкость с водой и открытой поверхностью продержали на воздухе под солнцем двое суток. Проведенные замеры ОВП показали значение (-120) мВ.A container with water and an open surface was kept in the air under the sun for two days. Conducted ORP measurements showed a value of (-120) mV.

Для удаления двойного электрического слоя, образующегося на электродах в процессе работы устройства и замедляющего процесс электролиза, используют периодическое кратковременное отключение питания, например на 2-3 секунды. Для упомянутого отключение служит узел коммутации 14, выполненный в виде реле времени. Достигаемый ОВП воды за время кратковременного отключения не изменяется.To remove the double electric layer that forms on the electrodes during the operation of the device and slows down the electrolysis process, a periodic short-term power off is used, for example, for 2-3 seconds. For the aforementioned shutdown, the switching unit 14 is designed as a time relay. Achieved ORP of water during a short-term shutdown does not change.

В настоящее время проблемой водоснабжения населения городов и других населенных пунктов является низкое качество питьевой воды, попадающей потребителю. Даже если на выходе станции централизованного водоснабжения вода имеет высокую степень очистки, то пройдя по устаревшим трубопроводам к месту назначения, она становиться непригодной для питья. Предлагаемое устройство, установленное у потребителя воды, позволяет решить вышеупомянутую проблему.Currently, the problem of water supply to the population of cities and other settlements is the low quality of drinking water that enters the consumer. Even if the water at the outlet of the centralized water supply station has a high degree of purification, then having passed through outdated pipelines to their destination, it becomes unfit for drinking. The proposed device, installed at the consumer of water, allows to solve the above problem.

Предлагаемое устройство имеет достаточно простую и технологичную конструкцию, характеризуется невысокими затратами на его производство и эксплуатационное обслуживание.The proposed device has a fairly simple and technological design, characterized by low costs for its production and maintenance.

Предлагаемое устройство, представляющее собой проточный электрохимический модуль, позволяет получать до 600 литров активированной воды в час.The proposed device, which is a flowing electrochemical module, allows you to get up to 600 liters of activated water per hour.

С целью увеличения производительности может быть использовано несколько модулей (устройств), включенных параллельно.In order to increase productivity, several modules (devices) connected in parallel can be used.

Claims (7)

1. Устройство для снижения окислительно-восстановительного потенциала воды, содержащее средства подачи воды и два вертикальных электрода: цилиндрический катод и коаксиально размещенный в нем анод, образующие между собой проточную электролитическую камеру, сообщенную в верхней части со средствами отвода обработанной воды, отличающееся тем, что катод выполнен из титана, анод выполнен из графита или шунгита, при этом электроды размещены в диэлектрическом корпусе с образованием между внутренней стенкой корпуса и наружной поверхностью катода камеры, сообщенной в верхней части со средствами подачи воды, а в нижней части - с электролитической камерой.1. A device for reducing the redox potential of water, containing means of water supply and two vertical electrodes: a cylindrical cathode and a coaxially placed anode inside it, forming a flowing electrolytic chamber interconnected in the upper part with the means for draining the treated water, characterized in that the cathode is made of titanium, the anode is made of graphite or schungite, while the electrodes are placed in a dielectric housing with the formation between the inner wall of the housing and the outer surface of the cat An ode to the chamber communicated in the upper part with water supply means, and in the lower part - with the electrolytic chamber. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на входе воды в камеру, сообщенную в верхней части со средствами подачи воды, а в нижней части - с электролитической камерой, установлены постоянные магниты.2. The device according to claim 1, characterized in that the permanent magnets are installed at the water inlet to the chamber communicated in the upper part with water supply means and in the lower part with the electrolytic chamber. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что зазор между внутренней поверхностью катода и анодом составляет не более 3 мм.3. The device according to p. 1, characterized in that the gap between the inner surface of the cathode and the anode is not more than 3 mm 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что анод выполнен в виде стержня диаметром 80-100 мм.4. The device according to p. 1, characterized in that the anode is made in the form of a rod with a diameter of 80-100 mm 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что камеры сообщены между собой через отверстия, выполненные в нижней части катода.5. The device according to p. 1, characterized in that the cameras are communicated with each other through openings made in the lower part of the cathode. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус закрыт сверху крышкой, в которой закреплены электроды и выполнены каналы для подачи и отвода воды.6. The device according to claim 1, characterized in that the housing is closed on top by a lid in which the electrodes are fixed and channels for supplying and discharging water are made. 7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электроды соединены с источником постоянного пульсирующего тока с частотой пульсаций не более 1000 Гц.7. The device according to p. 1, characterized in that the electrodes are connected to a constant pulsating current source with a ripple frequency of not more than 1000 Hz.
RU2018129335A 2018-08-11 2018-08-11 Device for reduction of redox potential of water RU2701913C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018129335A RU2701913C1 (en) 2018-08-11 2018-08-11 Device for reduction of redox potential of water
PCT/RU2019/000570 WO2020036514A1 (en) 2018-08-11 2019-08-12 Device for reducing the redox potential of water

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018129335A RU2701913C1 (en) 2018-08-11 2018-08-11 Device for reduction of redox potential of water

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2701913C1 true RU2701913C1 (en) 2019-10-02

Family

ID=68171130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018129335A RU2701913C1 (en) 2018-08-11 2018-08-11 Device for reduction of redox potential of water

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2701913C1 (en)
WO (1) WO2020036514A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU218823U1 (en) * 2022-09-30 2023-06-14 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Технологический Центр "Геомеханика" MULTIELECTRODE MODULE FOR SOLUTION ACID ANALYSIS
EP4077223A4 (en) * 2019-12-20 2024-01-03 Prima Carbo Solutions Oy Method and device for water purification

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023542053A (en) * 2020-09-09 2023-10-04 アクラリティー、インコーポレイテッド flow-through electrochemical reactor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5635040A (en) * 1996-03-11 1997-06-03 Rscecat, Usa, Inc. Electrochemical cell
RU2297981C1 (en) * 2005-10-21 2007-04-27 Владимир Викентиевич Виноградов Device for the electrochemical treatment of the water and the water solutions
RU2351546C2 (en) * 2007-01-09 2009-04-10 Виталий Сергеевич Андреев Method for reduction of oxidation-reduction potential of water
EA013774B1 (en) * 2009-02-04 2010-06-30 Владимир Викентиевич ВИНОГРАДОВ Device for the electrochemical treatment of the water and the water solutions
RU2397956C1 (en) * 2009-03-27 2010-08-27 Закрытое акционерное общество "Водолей-М" Elecrochemical water treatment apparatus for water treatment devices

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2236381C2 (en) * 2002-05-27 2004-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "Водолей" Apparatus for electrochemical purification of sweet water
RU2480416C1 (en) * 2012-03-26 2013-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный университет" Apparatus for increasing biological activity of water

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5635040A (en) * 1996-03-11 1997-06-03 Rscecat, Usa, Inc. Electrochemical cell
RU2297981C1 (en) * 2005-10-21 2007-04-27 Владимир Викентиевич Виноградов Device for the electrochemical treatment of the water and the water solutions
RU2351546C2 (en) * 2007-01-09 2009-04-10 Виталий Сергеевич Андреев Method for reduction of oxidation-reduction potential of water
EA013774B1 (en) * 2009-02-04 2010-06-30 Владимир Викентиевич ВИНОГРАДОВ Device for the electrochemical treatment of the water and the water solutions
RU2397956C1 (en) * 2009-03-27 2010-08-27 Закрытое акционерное общество "Водолей-М" Elecrochemical water treatment apparatus for water treatment devices

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4077223A4 (en) * 2019-12-20 2024-01-03 Prima Carbo Solutions Oy Method and device for water purification
RU218823U1 (en) * 2022-09-30 2023-06-14 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Технологический Центр "Геомеханика" MULTIELECTRODE MODULE FOR SOLUTION ACID ANALYSIS

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020036514A1 (en) 2020-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ghernaout et al. From chemical disinfection to electrodisinfection: The obligatory itinerary?
TWI447990B (en) Method and apparatus for producing ozone water, method for disinfection and method for wastewater or waste fluid treatment
JP5640266B1 (en) Electrolyzed water production apparatus and electrolyzed water production method using the same
CN104085962B (en) Electrochemical in-situ produces the method and apparatus of hydroxyl radical free radical
JP5764474B2 (en) Electrolytic synthesis apparatus, electrolytic treatment apparatus, electrolytic synthesis method, and electrolytic treatment method
CN101531411A (en) Method for electrochemically disinfecting gas diffusion electrode system
KR102277620B1 (en) Electrolytic cell equipped with concentric electrode pairs
RU2701913C1 (en) Device for reduction of redox potential of water
KR102132586B1 (en) Electrolytic cell equipped with concentric electrode pairs
RU2204530C2 (en) Portable apparatus for electrochemical treatment of liquid
CN208948909U (en) A kind of electro-chemical systems of the purifying drinking water using the building of closing anode chamber
CN208378503U (en) A kind of electro-chemical systems for purifying drinking water
US9464358B2 (en) Electrolytic magnetic cell device and a method for producing hypochlorous acid and other disinfectant chlorine oxidants
JP2007070701A (en) Solid polymer electrolyte type ozone generation apparatus
Valicaa et al. Effectiveness of Chlorella vulgaris inactivation during electrochemical water treatment
Yoon et al. Combination of H2O2-producing microbial desalination cells and UV/H2O2 advanced oxidation process: Water salinity reduction and microbial inactivation
RU2378202C2 (en) Method and device for saturating liquid with gas
Liu et al. Assessment of gas production and electrochemical factors for fracturing flow-back fluid treatment in Guangyuan oilfield
KR20060079643A (en) Apparatus for generating magnetic resonance ionic water using electrolysis equipment and magenetization equipment
JP3014427B2 (en) Treatment of treated water
WO2018147725A1 (en) Device comprising a channel, a cathode, an anode and a power source, and method for the production of chlorine dioxide
JP6847477B1 (en) Electrolyzed water production equipment and method for producing electrolyzed water using this
JP3056511B2 (en) Treatment water treatment equipment
JP2005144398A (en) Electrolytic reduction water producing method
RU2351546C2 (en) Method for reduction of oxidation-reduction potential of water

Legal Events

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

Effective date: 20200812