RU2811U1 - Устройство для электроактивации жидкости (варианты) - Google Patents

Abstract

1. Устройство для электроактивации жидкости, содержащее корпус с отверстиями для прохода жидкости, размещенный в нем объемнопроницаемый для жидкости элемент из насыпного электропроводного материала и два электрода, установленные с противоположных сторон объемопроницаемого элемента, один из которых, первый, гальванически соединен с элементом, отличающееся тем, что второй электрод гальванически соединен с объемнопроницаемым элементом, а последний целиком расположен на пути движения обрабатываемой жидкости.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что объемнопроницаемый элемент выполнен полностью или частично по площади прилегающим к стенке корпуса, причем в последнем со стороны плотно прилегающего участка элемента выполнены отверстия для прохода жидкости, расположенные последовательно в направлении движения жидкости.3. Устройство для электроактивации жидкости, содержащее корпус с отверстиями для прохода жидкости, размещенный в нем объемнопроницаемый для жидкости элемент из насыпного электропроводного материала и два электрода, установленные с противоположных сторон объемнопроницаемого элемента, один из которых, первый, гальванически соединен с элементом, отличающееся тем, что оно снабжено одним или более дополнительными объемнопроницаемыми для жидкости элементами из насыпного электропроводного материала, размещенными внутри корпуса на пути движения жидкости, а второй электрод гальванически соединен с крайним в направлении электрического поля дополнительным объемнопроницаемым элементом.4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что в корпусе со стороны полости между объемнопроницаемыми элемента�

Description

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЖКТРОАКТИВАЦИИ ЖИДКОСТИ (ВАРтНТЫ)

Полезная модель относится к устройствам для электрохимической обработки жидкостей, в частности - к прикладной электрохимии (электролизерам для обработки водных растворов), для униполярной электрохимической обработки технологических водных растворов и предназначена для регулирования их кислотно-основных и кислотно-восстановительных свойств, а также перевода в термодинаш-гчески неравновесное (активированное) состояние, характеризующееся повышенной физико-химической активностью. Она может быть использована для обработки питьевой и минерализованной технической воды, водных и безводных технологических растворов, управления биохимическими решщиями в различных областях народного хозяйства.

Известно устройство для электрохимической обработки жвдкостей (а,с. СССР N 1745687, C02F 1/46, 199Е г.), содержащее корпус, служащий катодом, выполненный из пористого титана и покрытый снаружи гидроэлектроизоляционным слоем, коаксиально установленный стержневой анод из платиноирвдиевого сплава и цилиндрическую диафрагму из керамики или ткани.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность электрохимической обработки жидкостей, обусловленная низким рюэффициентом использования пористой поверхности за счет образования застойных зон вблизи слоя гидроизоляции.

Наиболее близким к предлагаемым техническим решениям является устройство для очистки сточных вод (а.с. СССР N 865826, COSF 1/46, 1981 г.), содержащее корпус (ванну) с отверстиями (патрубками) для входа и выхода жидкости, расположенные внутри корпуса f

аноды и катоды с соответствующими токоподводами и объемнопроницаемый для жидкости элемент из насыпного электропроводного материала (назыпанную между анодами и катодами измельченную магнетитовую руду)5 гальванически соединенный с катодом- Обрабатываемая жидкость поступает через входное отверстие в корпус, заполняет пространство между электродами с объемнопроницаемым элементом и обрабатывается, после чего удаляется через выходное отверстие.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность электрохимической обработки жидкости, обусловленная большой разностью площадей анодов и катодов. Анодами в известном решении служат металлические стержни, а плошщь катодов многократно увеличена за счет засыпки из магнетитовой руды, в результате чего возникают большие неоднородности электрического поля между электродами и происходит неравномерная обработка жидкости (прошедшие через разные части электрода объемы жидкости имеют различную степень обработки). Кроме того, недостатком устройства является сложность конструкции, обусловленная наличием систем барботажа и эрлифта с дополнительными системами сжатия и подачи воздуха. Наличие системы перемешивания жидкости с помощью эрлифта приводит также к увеличению времени на обработку жидкости, так как часть ее возвращается на повторную обработку.

Предлагаемая полезная модель направлена на повышение эффективности электрохимической обработки жидкости за счет увеличения однородности электрического поля м1ежду электродами, равномерности обработки жидкости по объему и повышения степени активации жидкости в месте контакта гранул насыпного материала,, на упрощение конструкции устройства и повышение его производите.пьности, расширение номенклатуру обработанных жидкостей по свойствам.

Сущность полезной модели заключается в том, что по первому варианту в устройстве для электроактивации жидкости, содержащем корпус с отверстиями для прохода жидкости, размещенный в нем объемнопроницаемый для жидкости элемент из насыпного электропроводного материала и два электрода, установленные с противоположных сторон объемнопроницаемого элемента, один из которых, первый, гальванически соединен с элементом, согласно предложению второй электрод гальванически соединен с объемнопроницаемым элементом, а последний целиком расположен на пути движения обрабатываемой жидкости. Объемнопроницаемый элемент выполнен полностью или частично по площади прилегающим к стенке корпуса, причем в последнем со стороны плотно прилегающего участка элемента выполнены отверстия для прохода жидкости, расположенные последовательно в направлении движения жидкости.

По второму варианту устройство для электроактивации жидкости, содержащее корпус с отверстиями для прохода жидкости, размещенный в нем Объемнопроницаемый для жидкости элемент из насыпного электропроводного материала и два электрода, установленные с противоположных сторон объемнопроницаемого элемента, один из которых, первый, гальванически соединен с элементом, снабжено одним или более дополнительными объемнопроницаемыми для жидкости элементами из насыпного электропроводного материала, размещенными внутри корпуса на пути движения жидкости, а второй электрод гальванически соединен с крайним в направлении электрического поля дополнительным объемнопроницаемым элементом. Кроме того, в корпусе со стороны полости между объемнопроницаемыми элементами выполнены дополнительные отверстия для прохода жидкости.

Непосредственное (гальваническое) соединение второго электрода с объемнопроницаемым элементом обеспечивает резкое (на несколько порядков) увеличение активной площади обработки по сравнению с устройством-прототипом, а, следовательно, позволяет более эффективно проводить обработку жидкости. Это происходит за счет того, что активация осуществляется в основном при контакте жидкости с поверхностью гранул объемнопроницаемого элемента, которые имеют малое электр11ческое сопротивление и большое контактное сопротивление на переходах между собой. Появляется большое количество биполярных электродов с большой разностью потенциалов на контактном сопротивлении (из-за малого расстояния между поверхностями гранул), вследствие .чего и возрастает активация жидкости. Это-му способствует также расположение объемнопроницаемого элемента целиком на пути движения жидкости, поскольку в этом случае жидкость проходит через максимальное количество биполярных электродов и более полно обрабатывается в активной зоне.

Выполнение объемнопроницаемого элемента полностью или частично по площади прилегаюшрл к стенке корпуса и выполнение в корпусе отверстий, расположенных последовательно в направлении движения жидкости, дает возможность получать в процессе обработки (без изменения параметров системы) несколько жидкостей с заданными параметрами рН и окислительно-восстановительных потенциалов (ОВП).

Благодаря введению в устройство одного или нескольких дополнительных объемнопроницаемых элементов, расположенных внутри корпуса на пути движения жидкости, с подсоединением второго электрода к крайнему в направлении электрического поля дополнительному элементу удается исключить (в отличие от устройства с одним объемнопроницаемым элементом) потери энергии на нагрев обрабатываеysf fo y

мой жидкости при сохранении большой активной поверхности. Эффективность обработки жидкости здесь обеспечивается за счет получения большой эквивалентной площади крайних (подключенных к электродам) объемнопроницаемых элементов. Введение же дополнительных (к двум) объемнопроницаемых элементов позволяет получить после прохождения каждого из них жидкость, имеющую промежуточные параметры рН и ОВД, или использовать их в качестве разделительных мембрал, позволяющих осуществлять ионный обмен.

Выполнение в корпусе со стороны полости между объемнопроницаемыми элементами дополнительных отверстий дает возможность выводить и использовать жидкости с промежуточными значениями параметров рН и ОВП.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фигурах 1., 2, 3 показаны устройства для электроактивации жщкости по первому варианту (с одним объемнопроницаемым элементом), а на фигурах 4, 5, 6 - устройства по второму варианту (с двумя и более объемнопроницаемыми элементами).

По первому варианту устройство для электроактивации жидкости состоит из диэлектрического корпуса 1 (фиг.1, 2, 3) с отверстиями для входа и выхода жидкости и размещенным в нем объемнопроницаемым для жидкости элементом 2 , токоподводов 3 для подвода напряжения постоянного или переменного тока от источника питания (не показан), соединенных с электродами 4, расположенными внутри корпуса по обе стороны от объемнопроницаемого элемента 2. Последний выполнен из насыпного электропроводного материала (например, из аморфного графита, стеклографита; при обработке питьевой воды во избежание ее загрязнения в качестве насыпного материала должен

быть применен нерастворимый или малораотворимый материал, например, титан с покрытием из оксидов рутения, маргш1ца и т.д.) и целиком (по всему объему) расположен на пути движения всей обрабатываемой жидкости. Электроды 4 непосредственно (гальванически) подсоединены к объемнопроницаемому элементу S.

Объемнопроницаемый элемент 2 может быть выполнен полностью (фиг.2) или частично (фиг.З) по площади прилегающим к диэлектрическому корпусу 1 с отводом жидкости в месте плотного прилегания элемента через отверстия, расположенные последовательно в направлении движения жидкости.

По второму варианту устройство снабжено дополнительным (5 на фиг.4, 5) или несколькими дополнительными (5 и б на фиг.6) объемнопроницаемыми для жидкости элементами из насыпного электропроводного материала, размещенными в корпусе 1 на пути движения жидкости, а также дополнительным отверстием для прохода жидкости со стороны полости между объемнопроницаемыми элементами.

Устройство для электрош тивации жидкости работает следующим образом. Через одно из отверстий (входное) в корпусе 1 (фиг.1) подается обрабатываемая жидкость, проходящая через Объемнопроницаемый элемент 2. К электродам 4 через токоподводы 3 подается напряжение постоянного или переменного тока, в резу.пьтате чего жидкость подвергается электрохимической обработке и через выходное отверстие удаляется из корпуса 1.

При непосредственном (гальваническом) подключении электродов 4 (фиг.1) к объемнопроницаемому элементу 2 электрическое поле вдоль силовых линий имеет многочисленные локальные неоднородности, поскольку Объемнопроницаемый элемент из засыпного электропроБодкиго материала представляет собой мкожестБО гранул с малым

- iO

сопротивлением, разделенных переходом с большим контактным сопротивлением. При симметричном гальваническом подключении электродов к краям объемнопроницаемого элемента гранулы насыпного материала становятся биполярными электродами, на которых и происходит активадия жидкости. Благодаря малому расстоянию между поверхностями гранул образуется большая разность потенциалов на каждом контактном сопротивлении, что способствует увеличению степени активации жидкости, т.е. эффективности ее электрохимической обработки.

Наличие промежуточных боковых отверстий в корпусе 1 (фиг.2, 3) позволяет производить отвод жидкости по ходу ее движения в объемнопронйцаемом элементе S. В результате пойвляется возможность получения жидкостей с различными заданными параметрами рН и ОВД.

В устройстве с двумя и более объемнопроницаемыми элементами г, 5 и 6 (фиг.4, 5, 6) жидкость может проходить последовательно через элементы (фиг.4) либо подаваться через дополнительное отверстие в полость между элементами и проходить черев них в соответствующие полости между элементами и корпусом 1 (фиг.5, 6). Применение двух (и более) объемнопроницаемых элементов позволяет исключить потери на нагрев обрабатываемой жидкости. Главную роль в процессе активации жидкости при этом будет играть уже не большая разность потенциалов на контактном сопротивлении гранул засыпного материала, а то, что объемнопроницаемые элементы, подключенные к источнику питания, являются электродами с большой эффективной поверхностью. Введение дополнительных (к двум) объемнопроницаемык элементов позволяет получить после прохождения каждого

/

из них жидгость о промежуточными параметрами рН и ОВП (фиг.6) либо использовать их в качестве разделительных мембран, позволяющих осуществлять ионный обмен.

Мевду объемнопроницаемыми элементами на фиг.4, 5, 6 могут быть установлены диэлектрические проницаемые мембраны, например, в виде ультрафильтрационной оксидноциркониевой диафрагмы (на фигурах не показаны), а в корпусе со стороны соответствующих полостей между мембранами и объемнопроницаемыми элементами выполнены дополнительные отверстия для прохода ЖРЩКОСТИ. Это дает возможность упорядочить потоки жидкости внутри реактора. Поскольку мемебрана почти не проницаема для жидкости, то она препятствует смешиванию последней, создавая отделенные друг от друга камеры реактора, что приводит к повышению качества обработки жидкости. Кроме того, при наличии на выходах реактора различных гидродинамических сопротивлений мембрана предотвращает переток жидкости внутри реактора, что также способствует повышению качества электрохимической обработки.

Claims (4)

1. Устройство для электроактивации жидкости, содержащее корпус с отверстиями для прохода жидкости, размещенный в нем объемнопроницаемый для жидкости элемент из насыпного электропроводного материала и два электрода, установленные с противоположных сторон объемопроницаемого элемента, один из которых, первый, гальванически соединен с элементом, отличающееся тем, что второй электрод гальванически соединен с объемнопроницаемым элементом, а последний целиком расположен на пути движения обрабатываемой жидкости.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что объемнопроницаемый элемент выполнен полностью или частично по площади прилегающим к стенке корпуса, причем в последнем со стороны плотно прилегающего участка элемента выполнены отверстия для прохода жидкости, расположенные последовательно в направлении движения жидкости.

3. Устройство для электроактивации жидкости, содержащее корпус с отверстиями для прохода жидкости, размещенный в нем объемнопроницаемый для жидкости элемент из насыпного электропроводного материала и два электрода, установленные с противоположных сторон объемнопроницаемого элемента, один из которых, первый, гальванически соединен с элементом, отличающееся тем, что оно снабжено одним или более дополнительными объемнопроницаемыми для жидкости элементами из насыпного электропроводного материала, размещенными внутри корпуса на пути движения жидкости, а второй электрод гальванически соединен с крайним в направлении электрического поля дополнительным объемнопроницаемым элементом.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что в корпусе со стороны полости между объемнопроницаемыми элементами выполнены дополнительные отверстия для прохода жидкости.