RU2702650C1 - Method of electrochemical treatment of water and device for its implementation - Google Patents

Method of electrochemical treatment of water and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2702650C1
RU2702650C1 RU2018116808A RU2018116808A RU2702650C1 RU 2702650 C1 RU2702650 C1 RU 2702650C1 RU 2018116808 A RU2018116808 A RU 2018116808A RU 2018116808 A RU2018116808 A RU 2018116808A RU 2702650 C1 RU2702650 C1 RU 2702650C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
water
disinfectants
polarity
electrochemical treatment
Prior art date
Application number
RU2018116808A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лев Николаевич Фесенко
Игорь Викторович Пчельников
Александр Юрьевич Скрябин
Азаддин Азизага-оглы Бабаев
Сергей Иванович Игнатенко
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "СиДез"
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 Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "СиДез" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "СиДез"
Priority to RU2018116808A priority Critical patent/RU2702650C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2702650C1 publication Critical patent/RU2702650C1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/467—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction
    • 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
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/02—Process control or regulation
    • 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

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a method for electrochemical treatment of water with disinfectants in form of hydroxyl radical (OH), atomic oxygen (O), oxygen (O2), ozone (O3), hydrogen peroxide (H2O2), hypochlorous acid HClO and hypochlorite ion ClO-, involving introduction into treated water of disinfectants obtained by direct electrolysis in flow mode of treated water containing 0.1÷20 mg/l of sodium chloride. Method is characterized by that the disinfectants are formed by direct electrolysis of chloride-containing solutions, wherein the electrodes have a titanium base coated with platinum group metal oxides, interelectrode distance is from 1 to 3 mm, and the reverse polarity is performed without intermediate pauses with smooth polarity change. Invention also relates to the device.
EFFECT: wider field of use of reagentless disinfection of water by direct electrolysis, longer service life of electrodes, high efficiency of electrolysis cell while reducing formation of deposits of hardness salts.
4 cl, 4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к способам электрохимической обработки воды дезинфектантами с целью обеззараживания питьевых, сточных и технических вод, воды плавательных бассейнов, для производства моющих и дезинфицирующих растворов.The invention relates to methods for electrochemical treatment of water with disinfectants for the purpose of disinfecting drinking, waste and industrial waters, swimming pool water, for the production of washing and disinfecting solutions.

Изобретение также относится к устройству для электрохимической обработки воды дезинфектантами, которое состоит из напорного корпуса с патрубками для подачи и отвода обрабатываемой воды, электродного блока, состоящего минимум из двух и более электродов изготовленных из титановой основы с нанесенным покрытием из оксидов металлов платиновой группы, блока питания подающего ток на электродный блок с изменением полярности и средства подвода тока к электродам.The invention also relates to a device for electrochemical treatment of water with disinfectants, which consists of a pressure head housing with nozzles for supplying and discharging the treated water, an electrode unit consisting of at least two or more electrodes made of a titanium base coated with platinum group metal oxides, a power supply supplying current to the electrode unit with a change in polarity and means for supplying current to the electrodes.

Известен способ обработки воды гипохлоритом натрия, реализованный в RU 2100483 от 19.02.1996, в котором дезинфектант производится на месте потребления путем прямого электролиза подземной минерализованной воды с содержанием хлорида натрия от 1,5 до 15 г/л. Недостатком этого технического решения является невозможность использования в качестве сырья воды с содержанием хлорида натрия менее 1,5 г/л, а также низкий срок службы электродов.A known method of treating water with sodium hypochlorite, implemented in RU 2100483 from 02.19.1996, in which the disinfectant is produced at the place of consumption by direct electrolysis of underground saline water with a sodium chloride content of from 1.5 to 15 g / l. The disadvantage of this technical solution is the inability to use water with a sodium chloride content of less than 1.5 g / l as a raw material, as well as the low life of the electrodes.

Также из BG 66016 В1 от 29.10.2009 известен способ проведения электролиза и устройство для его проведения, который предусматривает использование групп электродов ЕК1-EKn, электрически соединенных с источником питания, каждая из которых содержит, по меньшей мере, одну пару разноименно заряженных электродов, при этом, в процессе электролиза осуществляют коммутацию электрической цепи через блок коммутации, обеспечивающую поочередное подключение к источнику питания и отключение от него групп электродов. Согласно примеру осуществления известного способа частоту и продолжительность подключения источника питания к группам электродов определяет блок управления, который отслеживает мощность постоянного тока, подаваемого на группы электродов. Таким образом, в BG 66016 В1 используют принцип отключения электропитания и последующего включения для поддержания необходимой силы постоянного тока на группах электродов без изменения полярности.Also, from BG 66016 B1 of 10.29.2009, a method for conducting electrolysis and a device for conducting it are known, which involves the use of groups of electrodes EK1-EKn electrically connected to a power source, each of which contains at least one pair of oppositely charged electrodes, when this, in the process of electrolysis, the electrical circuit is switched through the switching unit, which provides alternate connection to the power source and disconnecting groups of electrodes from it. According to an example implementation of the known method, the frequency and duration of the connection of the power source to the groups of electrodes is determined by the control unit, which monitors the DC power supplied to the groups of electrodes. Thus, in BG 66016 B1, the principle of disconnecting the power supply and subsequent switching on is used to maintain the necessary direct current strength on the groups of electrodes without changing the polarity.

Недостатком данного способа является узкая область безреагентного обеззараживания воды, низкая производительность электролизера, обусловленная образованием отложений солей на электродах.The disadvantage of this method is the narrow area of non-reagent disinfection of water, low productivity of the cell, due to the formation of salt deposits on the electrodes.

Известен ряд технических решений, направленных на увеличение надежности функционирования электролизных устройств, путем применения различных способов удаления отложений солей жесткости на катодах этих устройств.A number of technical solutions are known aimed at increasing the reliability of the operation of electrolysis devices by applying various methods for removing deposits of hardness salts on the cathodes of these devices.

Так, например, известен электродиализатор, в котором удаление осадка с катода при получении гипохлорита в электродных камерах производят реверсом тока. (ISSN 0203-7815. Химическая промышленность. Серия "Производство и переработка пластических масс". Обзорная информация. Основные научно-технические направления развития проблемы электролиза (процессы и аппараты) в СССР и за рубежом. НИИТЭХИМ. М., 1986, с. 46). Недостатком данного устройства является применение в качестве электродов платинированного титана, что значительно увеличивает стоимость данного устройства.Thus, for example, an electrodialyzer is known in which the removal of precipitate from the cathode during the production of hypochlorite in the electrode chambers is carried out by reverse current. (ISSN 0203-7815. Chemical industry. Series "Production and processing of plastics. Overview information. The main scientific and technical directions of the development of the problem of electrolysis (processes and devices) in the USSR and abroad. NIITEKHIM. M., 1986, S. 46 ) The disadvantage of this device is the use of platinum titanium as electrodes, which significantly increases the cost of this device.

Известно устройство для электрохимической обработки жидкости RU 2493108 от 13.02.2012, в которых используют титановые аноды и катоды с каталитически активной поверхностью, полученные путем обработки поверхности электродов в водном растворе с содержащем 300-350 г/л солянокислого гидроксиламина и 40-50 г/л кислого фтористого аммония, в течение 1-2 мин при температуре 80-90°С, после чего титановые электроды промывают в горячей воде и обрабатывают в водном растворе фтористого аммония 20-25 г/л и 1,0-1,5 г/л уротропина в течение 0,5-1,0 мин при температуре 18-25°С.A device for electrochemical processing of liquids RU 2493108 from 02/13/2012 is known, in which titanium anodes and cathodes with a catalytically active surface are used, obtained by treating the surface of electrodes in an aqueous solution containing 300-350 g / l hydroxylamine hydrochloride and 40-50 g / l ammonium fluoride, for 1-2 minutes at a temperature of 80-90 ° C, after which the titanium electrodes are washed in hot water and treated in an aqueous solution of ammonium fluoride 20-25 g / l and 1.0-1.5 g / l urotropine for 0.5-1.0 minutes at a temperature of 18-25 ° C.

Недостатком указанного устройства является существенное усложнение технологии производства электродов при несущественном увеличении производительности (5%). Применяемые растворы для активации поверхности электрода в щелочной среде прикатодного пространства, например уротропин и фтористый аммоний, достаточно быстро выделяют в обрабатываемую воду аммиак, а гидроксиламин и его производные являются токсичными соединениями.The disadvantage of this device is a significant complication of the technology for the production of electrodes with a slight increase in productivity (5%). The solutions used to activate the electrode surface in the alkaline environment of the cathode space, for example, urotropin and ammonium fluoride, quickly release ammonia into the treated water, and hydroxylamine and its derivatives are toxic compounds.

Наиболее близким техническим решением, является патент RU 2500625 от 03.04.2012, в котором предложена обработка воды дезинфектантами, получаемыми путем прямого электролиза в проточном режиме из воды, содержащей 0,1÷20 мг/л хлорида натрия. При этом конструкция устройства отличается изменением полярности титановых электродов, которое происходит с паузой от нескольких секунд до нескольких часов, причем межэлектродное расстояние составляет менее 1 мм.The closest technical solution is the patent RU 2500625 of 04/03/2012, which proposes the treatment of water with disinfectants obtained by direct electrolysis in flowing mode from water containing 0.1 ÷ 20 mg / l sodium chloride. Moreover, the design of the device is characterized by a change in the polarity of the titanium electrodes, which occurs with a pause from several seconds to several hours, and the interelectrode distance is less than 1 mm.

Недостатком изобретения является применение в качестве электролита воды, содержащей 0,1÷20 мг/л хлорида натрия (NaCl), что существенно ограничивает область применения способа лишь электролизом искусственно приготовленных растворов NaCl, поскольку в состав природной воды входят и иные хлоридсодержащие соединения, такие как NaCl, KCl, LiCl, MgCl2, CaCl2, НС1 и другие в различном их сочетании. Недостатком конструкции устройства является использование титановых электродов, которые при анодной поляризации «запираются» оксидной пленкой и не работают в качестве анода. Межэлектродный зазор менее 1 мм существенно снижает надежность работы электролизного аппарата из-за высокой вероятности замыкания катодов и анодов при наводораживании электродов, работающих в режиме катодной поляризации. Использование паузы при переполюсовке от нескольких секунд до нескольких часов снижает производительность электролизера, поскольку во время паузы, особенно в несколько часов, ток не подается на электролизер.The disadvantage of the invention is the use of water as an electrolyte containing 0.1 ÷ 20 mg / l sodium chloride (NaCl), which significantly limits the scope of the method only by the electrolysis of artificially prepared NaCl solutions, since other chloride-containing compounds, such as NaCl, KCl, LiCl, MgCl 2 , CaCl 2 , HC1 and others in their various combinations. A disadvantage of the device’s design is the use of titanium electrodes, which, when anodized, are “locked” by the oxide film and do not work as an anode. The interelectrode gap of less than 1 mm significantly reduces the reliability of the electrolysis apparatus due to the high probability of short circuiting of the cathodes and anodes during the hydrogen pickup of electrodes operating in the cathodic polarization mode. Using a pause when reversing from a few seconds to several hours reduces the productivity of the cell, because during a pause, especially in a few hours, current is not supplied to the cell.

Техническим результатом изобретения является расширение области безреагентного обеззараживания воды прямым электролизом хлорид содержащих растворов, увеличение срока службы электродов, повышение производительности электролизера при одновременном уменьшении образования отложений солей жесткости.The technical result of the invention is to expand the field of non-reagent disinfection of water by direct electrolysis of chloride-containing solutions, increasing the life of electrodes, increasing the productivity of the electrolyzer while reducing the formation of deposits of hardness salts.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что при электролизе хлоридсодержащей воды, в состав которой входят NaCl, KCl, LiCl, MgCl2, CaCl2, НО и другие соединения в различном их сочетании, из которых образуется ряд окислителей-дезинфектантов: гидроксильный радикал (ОН), атомарный кислород (О), кислород (O2), озон (О3), перекись водорода (Н2О2), хлорсодержащие продукты (хлорноватистая кислота HClO и гипохлорит-ион ClO-), которые обеззараживают проходящую через электролизер воду. При этом межэлектродное расстояние составляет от 1 до 3 мм, что упрощает конструкцию аппарата и повышает надежность его работы.The essence of the invention lies in the fact that during the electrolysis of chloride-containing water, which includes NaCl, KCl, LiCl, MgCl 2 , CaCl 2 , HO and other compounds in various combinations, from which a number of oxidizing disinfectants are formed: hydroxyl radical (OH ), atomic oxygen (O), oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), chlorine-containing products (hypochlorous acid HClO and hypochlorite ion ClO - ), which disinfect water passing through the electrolyzer. Moreover, the interelectrode distance is from 1 to 3 mm, which simplifies the design of the apparatus and increases the reliability of its operation.

Применение межэлектродного расстояния менее 1 мм создает опасность межэлектродного замыкания пластин. Так, при электролизе происходит нагревание раствора и наводораживание поверхности катодно-поляризуемого электрода, что влечет за собой потерю прочности и деформацию электродов. Применение межэлектродного зазора менее 1 мм снижает надежность работы электролизера и ведет к замыканию электродов.The use of an interelectrode distance of less than 1 mm creates a danger of interelectrode shorting of the plates. So, during electrolysis, the solution is heated and the surface of the cathode-polarized electrode is hydrogenated, which entails a loss of strength and deformation of the electrodes. The use of an interelectrode gap of less than 1 mm reduces the reliability of the electrolyzer and leads to the closure of the electrodes.

В предлагаемом изобретении между моментом отключения электропитания и моментом включения с противоположной полярностью (переполюсовкой) отсутствует пауза, причем подача тока может продолжаться от нескольких секунд до нескольких часов и изменение полярности происходит постепенно. Переполюсовка применяется для удаления отложений солей жесткости на поверхности электродов. Отсутствие паузы между периодами действия питания устройства позволяет увеличить производительность электролизера в 1,5-2 раза, а применение плавного перехода от одной полярности к другой увеличивает срок службы электродов из-за отсутствия резкого скачкообразного изменения полярности тока. Прямой электролиз подразумевает обеззараживание воды во время ее прохождения через работающий электролизер, на который подается токовая нагрузка. При наличии паузы от нескольких секунд до нескольких часов электролизер отключается из работы и вода, проходящая через него к потребителю, не обеззараживается.In the present invention, there is no pause between the moment the power is turned off and the moment it is turned on with the opposite polarity (polarity reversal), and the current supply can last from several seconds to several hours and the polarity changes gradually. Polarity reversal is used to remove deposits of hardness salts on the surface of electrodes. The absence of a pause between the periods of the power supply of the device allows to increase the productivity of the cell by 1.5-2 times, and the use of a smooth transition from one polarity to another increases the service life of the electrodes due to the absence of a sharp abrupt change in the current polarity. Direct electrolysis involves the disinfection of water during its passage through a working electrolyzer, to which a current load is supplied. If there is a pause from a few seconds to several hours, the electrolyzer is disconnected from work and the water passing through it to the consumer is not disinfected.

Рассматриваемые процессы представлены на фиг. 1-3, где цифрой 11 обозначена положительная полярность, 22 - отрицательная. На фиг. 1 показан принцип изменения полярности электродов без пауз, путем резкого выключения и последующего включения тока с противоположным знаком. При таком режиме работы происходит повышенный износ покрытия, существенно уменьшающий срок службы электродов. На фиг. 2 представлен принцип изменения полярности электродов с паузой в соответствии с RU 2500625, недостатки которого описаны выше. На фиг. 3 показан принцип изменения полярности без пауз с плавным переходом от одной полярности к другой, где Т - период (частота) переполюсовки; t -время; k - амплитуда.The processes under consideration are presented in FIG. 1-3, where the number 11 indicates the positive polarity, 22 - negative. In FIG. 1 shows the principle of changing the polarity of the electrodes without pauses, by abruptly turning off and then turning on the current with the opposite sign. In this mode of operation, increased wear of the coating occurs, significantly reducing the life of the electrodes. In FIG. 2 presents the principle of changing the polarity of the electrodes with a pause in accordance with RU 2500625, the disadvantages of which are described above. In FIG. 3 shows the principle of changing polarity without pauses with a smooth transition from one polarity to another, where T is the polarity reversal period (frequency); t is the time; k is the amplitude.

Предлагаемое устройство поясняется чертежами, где на фиг. 4 представлена функциональная схема устройства.The proposed device is illustrated by drawings, where in FIG. 4 shows a functional diagram of the device.

Нами были проведены лабораторные исследования с целью определения влияния режимов переполюсовки (фиг. 1-3) на производительность электролизера (массу образующихся окислителей) и срок службы электродов.We conducted laboratory studies in order to determine the effect of polarity reversal modes (Figs. 1-3) on the electrolyzer productivity (mass of formed oxidizing agents) and the life of the electrodes.

Эксперименты проводили в равных условиях. Исследуемые образцы электродов - ОИРТА (оксидно иридий-рутений-титановый анод). Электроды установлены в проточные электролизные ячейки. Электролиз вели с плотностью тока не более 100 А/м2. На электролизер подавали донскую воду с концентрацией хлоридов 100-120 мг/л. Количество электричества, подаваемого на электроды, во всех исследуемых режимах при катодной и анодной поляризации было одинаковым. Период (частота) переполюсовки (фиг. 3) был равен двум часам во всех экспериментах (час положительная полярность, час - отрицательная). В эксперименте с изменением полярности электродов с паузой (фиг. 2), длительность паузы - 15 минут. После 4 тыс.часов работы на донской воде, исследовали остаточное покрытие электродов по ГОСТ 9.908-85 «Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости» весовым методом. Результаты проведенных исследований представлены в таблице. Для определения «остаточной жизни» покрытия рассматривали электроды с одинаковым фактическим временем работы.The experiments were carried out under equal conditions. The studied electrode samples are OIRTA (oxide-iridium-ruthenium-titanium anode). Electrodes are installed in flowing electrolysis cells. Electrolysis was carried out with a current density of not more than 100 A / m 2 . Don water with a chloride concentration of 100-120 mg / L was supplied to the electrolyzer. The amount of electricity supplied to the electrodes was the same in all the studied modes with cathodic and anodic polarization. The polarity reversal period (frequency) (Fig. 3) was equal to two hours in all experiments (the hour is positive polarity, the hour is negative). In the experiment with a change in the polarity of the electrodes with a pause (Fig. 2), the duration of the pause is 15 minutes. After 4 thousand hours of work on Don water, we studied the residual electrode coating according to GOST 9.908-85 “Unified system of protection against corrosion and aging. Metals and alloys. Methods for determining the indicators of corrosion and corrosion resistance "by weight method. The results of the studies are presented in the table. To determine the “residual life” of the coating, electrodes with the same actual operating time were considered.

Figure 00000001
Figure 00000001

В результате проведенных испытаний установлено, что при работе электродов с изменением полярности с паузой 15 мин (фиг. 2), производительность электролизера снижается как минимум в два раза. При одинаковом времени эксперимента (см. таблицу) фактическое время работы электролизера с паузой на 25% меньше, чем без пауз. При дальнейшем увеличении длительности паузы производительность такого электролизера уменьшается в разы.As a result of the tests, it was found that when the electrodes work with a change in polarity with a pause of 15 minutes (Fig. 2), the productivity of the electrolyzer decreases at least twice. With the same experiment time (see table), the actual operating time of the electrolyzer with a pause is 25% less than without pauses. With a further increase in the duration of the pause, the productivity of such an electrolyzer decreases significantly.

Также было установлено, что наибольшая остаточная масса покрытия была на электродах, работающих в режиме плавного изменения полярности, что говорит об их большем сроке службы и меньшем износе.It was also found that the largest residual coating mass was on electrodes operating in a mode of smooth polarity reversal, which indicates their longer service life and less wear.

Для реализации предлагаемого способа используется электролизер, который содержит корпус 1 из токонепроводящего коррозионностойкого материала, в котором размещены электроды 2, выполненные, например, в виде пластин прямоугольной формы и расположенные вертикально. Корпус 1 содержит токоподводы 3 и патрубки 4 и 5 соответственно для подвода и отвода воды. Устройство также включает блок питания 6 с системой переполюсовки, микроконтроллер 7 и датчик контроля окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) 8.To implement the proposed method, an electrolyzer is used, which contains a housing 1 made of a non-conductive corrosion-resistant material, in which electrodes 2 are placed, made, for example, in the form of rectangular plates and arranged vertically. The housing 1 contains current leads 3 and nozzles 4 and 5, respectively, for supplying and discharging water. The device also includes a power supply 6 with a polarity reversal system, a microcontroller 7 and a sensor for monitoring the redox potential (ORP) 8.

Предлагаемое устройство для осуществления способа электрохимической обработки воды работает следующим образом: вода, которую необходимо дезинфицировать поступает через патрубок 4 в корпус 1 электролизера, где расположены электроды 2, на которые подается постоянный ток от блока питания 6. Обеззараженная вода выходит через патрубок 5 на котором установлен датчик 8, измеряющий окислительно-восстановительный потенциал, сигнал от которого обрабатывает микроконтроллер 7, управляющий токовой нагрузкой от блока питания 6. В результате электрохимических реакций протекающих в процессе электролиза, из хлоридсодержащей воды, содержащей соединения NaCl, KCl, LiCl, MgCl2, СаС12, HCl и другие характерные вещества в различном их сочетании, при прохождении через электролизер образуются окислители-дезинфектанты. Образовавшиеся соединения обеззараживают воду, проходящую через электролизер, окисляют другие присутствующие в ней компоненты, например, железо, марганец или сероводород.The proposed device for implementing the method of electrochemical treatment of water works as follows: the water that needs to be disinfected is supplied through the pipe 4 to the electrolyzer body 1, where the electrodes 2 are located, to which direct current is supplied from the power supply 6. The disinfected water exits through the pipe 5 on which it is installed a sensor 8, which measures the redox potential, the signal from which is processed by the microcontroller 7, which controls the current load from the power supply 6. As a result, the electrox nomic reactions occurring during the electrolysis of the chloride-water containing compounds NaCl, KCl, LiCl, MgCl 2, SaS1 2, HCl and other substances in various typical combination thereof, when passing through the cell-formed oxidizing disinfectants. The resulting compounds disinfect water passing through the electrolyzer, oxidize other components present in it, for example, iron, manganese or hydrogen sulfide.

Для предотвращения образования отложений на электродах 2 от блока питания 6 на электроды 2 подается ток с положительным или отрицательным знаком, например, вначале на электрод подан отрицательный ток и он является катодом, а затем положительный, тогда электрод становится анодом, а другой электрод - катодом и наоборот.Переполюсовка осуществляется без пауз с плавным изменением полярности, а ток подается от нескольких секунд до нескольких часов в зависимости от состава исходной воды.To prevent the formation of deposits on the electrodes 2 from the power supply unit 6, a current with a positive or negative sign is supplied to the electrodes 2, for example, first a negative current is applied to the electrode and it is the cathode, and then positive, then the electrode becomes the anode and the other electrode becomes the cathode and vice versa. Re-polarity is carried out without pauses with a smooth change in polarity, and the current is supplied from several seconds to several hours, depending on the composition of the source water.

Кроме того, электроды имеют титановую основу с покрытием из оксидов металлов платиновой группы, что позволяет эффективно осуществлять электрохимический процесс получения указанных выше окислителей. Электрод представляет собой систему, состоящую из прочной титановой основы и покрытия, нанесенного на эту основу. Результаты многочисленных исследований электросинтеза окислителей на электродах из графита, платины, оксидов марганца, свинца, кобальта, алюмината кобальта и оксида рутения привели к выводу о том, что наиболее эффективны покрытия из оксидов металлов платиновой группы, поскольку именно они позволяют получать максимальную концентрацию окислителей (до 10 г/л по эквиваленту активного хлора) и имеют наибольшую коррозионную стойкость, что увеличивает срок службы электродов до 8 раз. При этом межэлектродное расстояние составляет от 1 до 3 мм, что упрощает конструкцию аппарата и повышает надежность его работы.In addition, the electrodes have a titanium base coated with platinum group metal oxides, which makes it possible to effectively carry out the electrochemical process for producing the above oxidizing agents. The electrode is a system consisting of a durable titanium base and a coating applied to this base. The results of numerous studies of the electrosynthesis of oxidizing agents on electrodes made of graphite, platinum, manganese oxides, lead, cobalt, cobalt aluminate and ruthenium oxide have led to the conclusion that coatings made of platinum group metal oxides are most effective, since they allow obtaining the maximum concentration of oxidizing agents (up to 10 g / l equivalent of active chlorine) and have the highest corrosion resistance, which increases the life of the electrodes up to 8 times. Moreover, the interelectrode distance is from 1 to 3 mm, which simplifies the design of the apparatus and increases the reliability of its operation.

Автоматическое управление производительностью электролизера осуществляется по величине ОВП. Сигнал от датчика 8 обрабатывает микроконтроллер 7. При снижении ОВП до определенного уровня управляющий сигнал от микроконтроллера 7 увеличивает токовую нагрузку на блоке питания 6, увеличивая тем самым интенсивность образования окислителей, и, наоборот, при увеличении ОВП микроконтроллер снижает нагрузку на блоке питания 6, уменьшая интенсивность образования дезинфектантов. Кроме того микроконтроллер 7 может уменьшить или увеличить как период (частоту) переполюсовки Т за время t, так и амплитуду к. Такая схема контроля ОВП позволяет поддерживать концентрацию окислителей на заданном постоянном уровне при меняющихся внешних условиях, например, при изменении состава воды, ее расхода, температуры и т.д. без участия человека полностью в автоматическом режиме.Automatic control of electrolyzer productivity is carried out according to the ORP value. The signal from the sensor 8 is processed by the microcontroller 7. When the ORP decreases to a certain level, the control signal from the microcontroller 7 increases the current load on the power supply 6, thereby increasing the rate of formation of oxidizing agents, and, conversely, when the ORP increases, the microcontroller reduces the load on the power supply 6, decreasing the intensity of the formation of disinfectants. In addition, the microcontroller 7 can reduce or increase both the polarity reversal period (frequency) T during time t and the amplitude k. Such an ORP control scheme allows maintaining the concentration of oxidizing agents at a given constant level under changing external conditions, for example, when changing the composition of water, its flow rate temperature etc. without human intervention is fully automatic.

Claims (4)

1. Способ электрохимической обработки воды дезинфектантами в виде гидроксильного радикала (ОН), атомарного кислорода (О), кислорода (O2), озона (O3), перекиси водорода (H2O2), хлорноватистой кислоты HClO и гипохлорит-иона ClO-, включающий введение в обрабатываемую воду дезинфектантов, получаемых путем прямого электролиза в проточном режиме обрабатываемой воды, содержащей 0,1÷20 мг/л хлорида натрия, отличающийся тем, что образование дезинфектантов происходит за счет прямого электролиза хлоридсодержащих растворов, причем электроды имеют титановую основу с нанесенным на нее покрытием из оксидов металлов платиновой группы, межэлектродное расстояние составляет от 1 до 3 мм, а переполюсовку осуществляют без промежуточных пауз с плавным изменением полярности.1. The method of electrochemical treatment of water with disinfectants in the form of hydroxyl radical (OH), atomic oxygen (O), oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), hypochlorous acid HClO and hypochlorite ion ClO - , including the introduction into the treated water of disinfectants obtained by direct electrolysis in a flow mode of the treated water containing 0.1 ÷ 20 mg / l sodium chloride, characterized in that the formation of disinfectants occurs due to direct electrolysis of chloride-containing solutions, the electrodes having titanium the base with a coating of platinum group metal oxides, the interelectrode distance is from 1 to 3 mm, and the polarity reversal is carried out without intermediate pauses with a smooth change in polarity. 2. Способ электрохимической обработки воды дезинфектантами по п. 1, отличающийся тем, что в состав хлоридсодержащих растворов помимо NaCl входят KCl, MgCl2, LiCl, CaCl2, HCl и любые другие соединения, характерные для конкретных растворов в различном их сочетании.2. The method of electrochemical treatment of water with disinfectants according to claim 1, characterized in that the composition of the chloride-containing solutions in addition to NaCl includes KCl, MgCl 2 , LiCl, CaCl 2 , HCl and any other compounds characteristic of specific solutions in their various combinations. 3. Устройство для электрохимической обработки воды дезинфектантами по способу п. 1, содержащее корпус с входными и выходными патрубками, изменяющие полярность титановые электроды, средство подвода тока к электродам, отличающееся тем, что электроды имеют титановую основу с нанесенным на нее покрытием из оксидов металлов платиновой группы, межэлектродное расстояние составляет от 1 до 3 мм, а переполюсовку осуществляют без промежуточных пауз с плавным изменением полярности.3. A device for electrochemical treatment of water with disinfectants according to the method of claim 1, comprising a housing with inlet and outlet nozzles, polarity-changing titanium electrodes, means for supplying current to the electrodes, characterized in that the electrodes have a titanium base coated with platinum metal oxides groups, the interelectrode distance is from 1 to 3 mm, and the polarity reversal is carried out without intermediate pauses with a smooth change in polarity. 4. Устройство для электрохимической обработки воды дезинфектантами по п. 3, отличающееся тем, что подача тока на электроды продолжается от нескольких секунд до нескольких часов, управление электрохимическим процессом автоматизировано путем пропорционального преобразования значения окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) в унифицированный выходной сигнал, обрабатываемый микроконтроллером, выдающим управляющее воздействие на исполнительное устройство, регулирующее величину силы тока.4. A device for electrochemical treatment of water with disinfectants according to claim 3, characterized in that the current supply to the electrodes lasts from several seconds to several hours, the control of the electrochemical process is automated by proportionally converting the value of the redox potential (ORP) into a unified output signal processed a microcontroller that issues a control action to an actuator that controls the magnitude of the current.
RU2018116808A 2018-05-04 2018-05-04 Method of electrochemical treatment of water and device for its implementation RU2702650C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018116808A RU2702650C1 (en) 2018-05-04 2018-05-04 Method of electrochemical treatment of water and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018116808A RU2702650C1 (en) 2018-05-04 2018-05-04 Method of electrochemical treatment of water and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2702650C1 true RU2702650C1 (en) 2019-10-09

Family

ID=68171090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018116808A RU2702650C1 (en) 2018-05-04 2018-05-04 Method of electrochemical treatment of water and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2702650C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997037938A1 (en) * 1996-04-04 1997-10-16 Johnson Dennis E J Apparatus and processes for non-chemical plasma ion disinfection of water
RU69075U1 (en) * 2006-04-13 2007-12-10 Владимир Александрович Прохоров DEVICE FOR CLEANING AND DISINFECTING WATER
RU2500625C1 (en) * 2012-04-03 2013-12-10 Владимир Сергеевич Бражкин Method of electro-chemical processing of water and device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997037938A1 (en) * 1996-04-04 1997-10-16 Johnson Dennis E J Apparatus and processes for non-chemical plasma ion disinfection of water
RU69075U1 (en) * 2006-04-13 2007-12-10 Владимир Александрович Прохоров DEVICE FOR CLEANING AND DISINFECTING WATER
RU2500625C1 (en) * 2012-04-03 2013-12-10 Владимир Сергеевич Бражкин Method of electro-chemical processing of water and device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ghernaout et al. On the dependence of chlorine by-products generated species formation of the electrode material and applied charge during electrochemical water treatment
US10259727B2 (en) Electrochemical system and method for on-site generation of oxidants at high current density
JP3785219B2 (en) Method for producing acidic water and alkaline water
JPH10500614A (en) Water treatment by electrolysis
JP5913693B1 (en) Electrolytic device and electrolytic ozone water production device
JP5841138B2 (en) System for electrochemical production of hypochlorite
KR100802361B1 (en) Electrolysis sterilization disinfecting possibility supply apparatus
US20120152760A1 (en) Water treatment method and system
JP2012081448A (en) Sterilized water making apparatus, and method for making sterilized water
JP5764474B2 (en) Electrolytic synthesis apparatus, electrolytic treatment apparatus, electrolytic synthesis method, and electrolytic treatment method
WO2004080901A1 (en) Process for producing mixed electrolytic water
JP4394941B2 (en) Electrolytic ozonizer
US9689079B2 (en) Composite electrode for electrolytically producing alkaline water, apparatus comprising the same and use of the alkaline water produced
RU2702650C1 (en) Method of electrochemical treatment of water and device for its implementation
JP2000005757A (en) Economical production of electrolytic sterilizing water
JP4925079B2 (en) Water treatment method and water treatment apparatus
US20120137882A1 (en) Method For Treating Hydrocarbon Fluids Using Pulsting Electromagnetic Wave in Combination With Induction Heating
CA2740759A1 (en) Electrolytic cells and methods for minimizing the formation of deposits on diamond electrodes
La Motta et al. Electro-disinfection of municipal wastewater: laboratory scale comparison between direct current and alternating current
US20130277230A1 (en) Water cleaning and sanitising apparatus
GB2113718A (en) Electrolytic cell
KR100801185B1 (en) The method of electrolysis system for sea-water, freshwater and waste-water using precision switching rectifier
JP2007260492A (en) Electrolyzing method of water
EP1394119A1 (en) Method and apparatus for generating ozone by electrolysis
EP1226094A1 (en) Device for electrolysis