RU3600U1 - Устройство для электрохимической обработки воды - Google Patents

Abstract

Устройство для электрохимической обработки воды, содержащее по крайней мере одну электрохимическую ячейку, выполненную из вертикальных коаксиальных цилиндрического и стержневого электродов из нерастворимых при электролизе материалов, установленных в диэлектрических втулках, ультрафильтрационной диафрагмы из керамики на основе оксидов циркония, алюминия и иттрия, коаксиально установленной во втулках между электродами и разделяющей межэлектродное пространство на анодную и катодную камеры с входом в нижней и выходом в верхней частях, источник тока, соединенный с электродами, линию подвода обрабатываемой воды, соединенную с входом в анодную камеру, линию отвода обработанной воды, соединенную с выходом катодной камеры, линию перетока, соединяющую выход анодной камеры с входом катодной, с установленной на этой линии емкостью с катализатором с входом в нижней и выходом в верхней частях, отличающееся тем, что положительный полюс источника тока соединен со стержневым электродом, отрицательный - с цилиндрическим, и устройство дополнительно содержит емкость, установленную на линии перетока между выходом анодной камеры и входом емкости с катализатором, причем соотношение объемов емкости и анодной камеры составляет (7 - 30) : 1.

Description

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕЖТРОХШШЕСКОЙ ОШ АБОТЕШ ВОДО

Иoл8ltBgz :мдаШ относится к устройствам для электрохимической обрабофки воды и может быть использован для получения питьевой

ВОДЫв

В прикладной электрохимии используются электролизеры различной конструкции, обеспечивающие обработщг воды.

Известно устройство для обработки воды 71/

Устройство состоит из цилиндрического электролизера с коаксиально расположенными электродами и диа| рагмой меаду ними, разделя щей внутреннее пространство на катодную и анодную камеры. Каждая камера имеет отдельный вход в нижней и отдельный выход в верхней частях электролизера, сообщающийся с подводящими и отводящими гидравлическими линиями для протока воды под давлением В состав уст-ройства ВХОДИТ источник постоянного тока, соединенный с электродами электролизера через коммутационный узел, обеспечивающий возможность перемены полярности электродов для удаления катодных отложений В данном устройстве велики энергопотери при обработке воды с изменяющейся во времени минерализацией. Так при обработке воды со значительной минерализацией протекает большой ток при малом напряжении, при обработке воды с малой минерализацией - малый ток при большом напряжении. Потребляемая электролизером мощность в несколько раз (от 3 до 10) меньше установленной мощности источника тока устройство для электролиза воды имеет низкий КЕЩ, Кроме того, устройство не обеспечивает стабильность характеристик получаемых растворов при минерализации исходной воды%

G 02 Р 1/46

В диэлектрических втулках, керамической-диа аиш, коаксиально установленной во втулках между электродаш и разделящеи межэлектродное пространство на электродные камеры, причем в нижней и верхней втулках выполнены каналы для подвода и отвода обрабатываемой воды в камеру стержневого электрода, источник тока, соединенный с электродами через узел комлогтащи, а также приспособления для подачи и отвода обрабатываемой воды в электродные камеры электрохимической ячейки, устройство содержит по крайней мере одну ячейку, каналы во

втулках выведены на боковые поверхности втулок, в верхней и нижней частях цилиндрического электрода выполнены отверстия для отвода и подача обрабатываемой воды в камеру цилиндрического электрода,

В устройстве втулки и щлиндаический электрод выполнены с одинаковым внешним диаметром, на поверхности цилиндрического электрода соответственно над отверстием в нижней части и под отверстием в верхней части и на поверхности втулок соответственно под и над отверстиями каналов выполнены канавки, приспособления для подвода и отвода воды выполнены соответственно в виде нижнего и верхнего коллекторов из диэлектрического материала с цилиндрическими гнездами в каждом и подводящими и отводящими каналами, и ячейка жестко закреплена в гнездах с помощью уггругих прокладок, размещенных в канавках втулок и цилиндрического жлектрода, причем подводящие и отводящие каналы ячеЙЕШ и коллекторов образуют единые гидравлические пространства

На поверхности цилиндрического электрода и на боковых поверхностях втулок выполнены кольцевые углубления, в которых расположены отверстия для ввода i вывода .

Коллекторы содержат по нескольку гнезд, причем ячейки, установленные в гнездах соединены параллельно гидравлически, а узел

- 2 -

ком1У|утащи-соединен с электродаь(И всех ячеек, коллекторы вьшолнены в виде сборной конструкции из блоков, имеющих по ОДН01ЛУ гнезду, и

, /

снабжены средствами для герметжзащи и стягивания конструкции.

Ячейки электрически соединены последовательно, или параллельно, или последовательно-параллельно.

Устройство может содержать регуляторы расхода, ус ановленные на линии подачи воды в камеру цилиндрического электрода и/или в камеру стержневого электрода и/или на выходе из электродных камер, В устройстве положительный полюс источника тока соединен с щлиндрическим электродом, отрицательный со стержневым, причем

устройство дополнительно содержит емкость с катализатором с входом в верхней и выходом в нишгей части и вход емкости с катализатором

соединен с выводом камеры цилиндрическо-го электрода, линия подачи

, . ,1

воды соединена с, вх,одом камеры цилиндрического электрода, а выход емкости с катализатором соединен со входом В камеру стержневого электрода Данное устройство по технической сути и достигаемое результату является наиболее близким техническим решением, и цринято за прототип.

Однако в данном устройстве велики энергозатраты и сравнительно низкий ресурс работы, . возможно прогорание щлиндрического анода оме того на ресурс работы устройства влияет снижение активности катализатора во времени.

Целью является увеличение срока службы ячейки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для элетрохимической обработки воды, содержащем по крайней мере-одну электрохимическую ячейку, выполненную из вертикальных коаксиальных цилиндрического и стержневого электродов из нераст:&оримых при электролизе материалов, установленных в диэлектрических агулках, ультрафильтра - А - , / ционной диафрагмы из керамики на основе оксидов циркония, алюминия и иттрия, коаксиально установленной во втулках меаду электродами и разделяющей межэлектродное пространство на анодную и катодную камеры со входом в нижней и выходом в верхней частях, источник тока, соединенный с электродами, линию подвода обрабатываемой воды, соединенную со входом в анодную камеру, линию отвода обработанной воды, соединенную с выходом катодной камеры, линию перетока, соединяющую выход анодной камеры со входом катодной, с установленной на этой ЛИНИИ егжостью с катализатором со входом в нижней и выходом в верхней частях, положительный полюс источника тока соединен со стержневым электродом, отрицательный - с щливщрическим и устройство дополнительно содержит емкость, установленную на линии перетока меаду выходом анодной камеры и входом емкости с катализатором, причем соотношение объемов емкости и анодной камеры составляет ():. На представлена схема устройства для электрохимической обработки воды. Устройство состоит из источника I обрабатываемой воды, фильтра 2, электрохимической ячейки 8 выполненной в виде диафрагменного электролизера, разделенного керамической диафрагмой на анодную 4 и катодную 5 камеры, дополнительная емкость 6 и емкость с катализатором 7, установленные на линии переотока с выхода анодной и входом катодной камер, Устройство работает следующим образом. Обрабатываемая вода подае тсягот напорного источника I в анодную .камеру 4 проточного, работающего под повышешш1 а давлением электрохимического реактора модульног-о типа 3 с пористой ультрафильтрационной керамической диафрагмой. Во время протока через анодную камеру происходит образование активного хлора из солей, которые составляют естественную минерализацшо любой питьевой: воды. Соединения активного хлора Т Щ(

;-5полностью унЕЧтожают все, микроорганизмы и окисляют органические примеси с образованием нетоксичных и неопасных для человека веществ. После выхода из анодной камерн, вода проходит через дополнительную емкость 6 и емкость о кафа эатоз ом 7, в которых происходит разрушение активного хлора дополнительной емкости, позволяющей обеспечить выдержку раствора в течение определенного времени, приводит к разрущеншо избыточного активного хлора и выравниванию характеристик по объему, /

Кроме того, это снижает нагрузку на катализатор, что з величивает его ресурс работы.

Подключение к положитедшному полюсу источника тока стержневого электрода повышает ресурс работы устройства, так как исключается его сравнительно быстрое прогорание

Выбор соотношения объемов е нсости и. анодной камеры подтвераден тем, что при упомянутом соотношении меньшем, чем 7 не достаточно требуемое время выдержки, при превышении этого соотношения более 30, увеличивается матерЕалое1«акость установки, создаются условия для релаксащи обработанной жидкости и ухудшения ее свойства. Катализатор выполнен из плотного углеродного материала, например, графи:та МШ - б с нанесенным на его поверхность тонким слоем (около I гжм диоксида марганца Скорость разруш ения соединений активного хлора на таком ка.тализаторе в 1,8 раза выше, чем на пиролюзите (MnOg). Затем вода поступает в катодную .камеру 5 электрохимического реактора, в -котором происходит прямое электрохимическое, и каталитическое восстановление органических примесей Ионы тяжелых металлов превращаются в нейтральные атомы, которые становятся неотоксичны1 ш для организма человека и не вступают в биологические реакции окисления, В катодной камере установки происходит смещение окислительно-восстановительного потешздала воды до уровня, соответствующего внутренней

f.

оредс оргащёма чвдоввка JB результагe повышается биологическая ценность вода, ©е способность ифоникать сквозь биодох ическйе мембраны клеток и участвовать в пцщессах обмена. Проток воды через емкость с катализатором в направлении сверху ввде §бвспечитш боже©-равномерный контакт Всех гжкрообъейов вода с поверхностью

, . .:-

частиц катализатора, чем при любом другом направлений протока.

:Все материалы, из которых/выполн ны элементы установки, соприкасающиеся с водой, разрешены к применешю в медицинской технике, . - Предлагаемое устройство обеспечивает получение высококачественной питьевой вода из пресной водопроводной воды со степенью за,. . . -, .. „..-, . грязненности во-много раз превышающей-предельно допустимые концентращи/йсклкяая механические щиамеси Данные улучшения качества воды приведены в табл JD

Таблица I

Парамэтры

Общее количество

бактерий в I мл воды

Количество бактерий палочюа в I .л волрц

Содержание фенола, МГУ л

Исходная Превышение Очищенная вода 1ЩК вода

QOOO

в 100 раз

1

3

в 100 раз

300

0,0001 мгУл в 100 раз 0,1

Claims (1)

1. Устройство для электрохимической обработки воды, содержащее по крайней мере одну электрохимическую ячейку, выполненную из вертикальных коаксиальных цилиндрического и стержневого электродов из нерастворимых при электролизе материалов, установленных в диэлектрических втулках, ультрафильтрационной диафрагмы из керамики на основе оксидов циркония, алюминия и иттрия, коаксиально установленной во втулках между электродами и разделяющей межэлектродное пространство на анодную и катодную камеры с входом в нижней и выходом в верхней частях, источник тока, соединенный с электродами, линию подвода обрабатываемой воды, соединенную с входом в анодную камеру, линию отвода обработанной воды, соединенную с выходом катодной камеры, линию перетока, соединяющую выход анодной камеры с входом катодной, с установленной на этой линии емкостью с катализатором с входом в нижней и выходом в верхней частях, отличающееся тем, что положительный полюс источника тока соединен со стержневым электродом, отрицательный - с цилиндрическим, и устройство дополнительно содержит емкость, установленную на линии перетока между выходом анодной камеры и входом емкости с катализатором, причем соотношение объемов емкости и анодной камеры составляет (7 - 30) : 1.