RU3599U1 - 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 входами в нижней и выходами в верхней частях, источник тока, соединенный с электродами, линию подвода обрабатываемой воды, соединенную с входом анодной и через регулятор расхода с входом катодной камер, линии отвода обработанной воды, соединенные с выходом катодной и анодной камер, емкость с катализатором с входом в нижней и выходом в верхней частях, установленную на линии отвода воды из анодной камеры, отличающееся тем, что положительный полюс источника тока соединен со стержневым электродом, отрицательный - с цилиндрическим и устройство дополнительно содержит емкость, установленную на линии отвода воды между выходом анодной камеры и входом емкости с катализатором, причем соотношение объемов емкости и анодной камеры составляет (10 - 40) : 1.

Description

УСТРОЙСШ) ДЛЯ ЭЛВКТРОХИМИЕСКОЙ ОЕРАБОИСИ ВОДЫ

ПолеШаялМОДвлв относится к устройствам для электрохимической обработки воды и может быть использована) для получения питьевой .воды

-В прикладной электрохимии используются электролизеры различных конструкций, обеспечивающие обработку воды.

Известно,, .например, устройство для обработки воды (заявка Японии) Г IJ

Устройство состоит из цилиндрического электролизера с коаксиально расположенными электродами и диа агмой меаду ннми,разделящей внутреннее пространство на катодную и анодную камеры, Каждая камера/имеет отдельный вход в нижней и отдельный выход в верхней частях электролизера,, сообщающиеся с подводшцими и отводя- щими гидравлическими: линиями для протока воды под давлением, В

ч..

состав устройства входит источник постоянного тока, соединенный с электродами электролизера через коммутационный узел, обеспечивающий возможностьперемены полярности электродов для удаления катодных отложений Отмечено, что в процессе эксплуатации данного устройства возможно получение электрохимически о бработаш1ой воды с бактерицидными овойствами.

Известно устройство для электрохимической обработки воды J23 содержащее электрохимическую ячейку, выполненную из вертикальных коаксиальных цилиндрического и стержневого электродов, установленных в диэлектрических втулках, керамической диафрагмы, коаксиально установленной во втулках между электродами и разделяющей межэлектродное пространство на электродные камеры, причем в нижней и верхней втулках выполнены кашлы для подвода и отвода обрабатываемой

G02P 1/46

„.:.. „ 2 - .

воды в электродные камеры электрохимической ячейки, устройство содержит по крайней мере одну ячейку, каналы во втулкйх выведены на боковые поверхности втулок, в верхней и .нижней частях цилиндрического электрода выполнены отверстия для отвода и подачи обрабатываемой воды в камеру цилиндрического электрода

В устройстве втулки и цилиндрический электрод выполнены с одинаковым внешним диаметром, на поверхности цижндрического эле ктрода соответственно над отверстием в нижней части и под отверстием в верхней части и на поверхности втулок соответственно нод Щэкад 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 подводшцими и отводшцими каналами, и ячейЕса жестко закреплена в гнездах с помощью упругих прокладок, размещенных в канавках втулок и цилиндрического электрода, причем подводшцие и .отводящие каналы ячейки и коллекторов, образуют единые гидравлические пространства, .

На поверхности цилиндрического электрода и на боковых

поверхностях втулок выполнены кольцевые углубления, в которых расположены отверстия для ввода и вывода

Коллекторы содержат по нескольку гнезд, причем ячейки, установленные в гнездах соединены параллельно гидравлически, а узел коммутации соединен с электродами всех ячеек, .

Кроме того, коллекторы выполнены в виде сборной конструкции из блоков, имеющих по одному гнезду, и снабжены средствами для герметищации и стягивания конструкции,

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

Устройство-содержит регуляторы расхода, установленные 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 цилиндрическим электродом, отрицательв±1й - со стержневым, причем устройство дополнительно содержит емкость с катализатором с входом в верхней и выходом в нижней части и вход - емкости с катализатором соединен с выводом камеры цилиндрического электрода. Линия подачи воды соединена с входом в камеру щлинярического электрода и со входом в камеру стержневого электрода Данное устройство по тех Ешческой сути и достигаемому результату является наиболее близким техническим решением и принято за прототип

В описании устройства сравнительно велики энергопотери при обработке воды с изменяющейся во времени минерализацией Чем больше минерализация воды, тем большее удельное количество электричества требуется для ее обработки, Тд-е тем больше необходимая сила тока при постоянном объемном расходе воды. При уменьшении минерализацйи вода необходимо высокое напряжение для того, чтобы достичь требуемого уровня удельных затрат количества электричества без снижения объемного расхода воды Чем шире диапазон возможных

изменений минерализации воды, тем выше должна быть электрическая

. I

мощность источника постоянного тока .

При обработке воды со значительной минералжзащей протекает большой ток при малом напряжении, при обработке воды с малой минерализащей - малый ток при большом напряжешпа Потребляемая электролизером мощность в несколько раз (от.8 до 10) меньше установленной мощности источника ,тока,. описанные устройства имеют низкий Е-ШД. Кроме того, подключение к положительному полюсу

цшшндржческого электрода накладывает дополнительные жесткие требования на выбор материалов и иж качеств При обработке воды о различной минерашаащей и изменяющейся нагрузке создаются условия для повышенного износа и прогорания цилиндрического анода, что снижает ресурс работы устройства.

Цель повышение надежности и долговечности устройства особенно при работе на воде с изменяющимся жймическим составомо

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для электрожжмической обработки воды, содержащем по крайней мере одну электрожймическую ячейку, выполненную из вертикальных коаксиальных цшшндри ческого и стержневого электродов из нерастворимых: при электролизе материалов, установленшж в диэлектрических: втулках, ультрафшхьтрационной.диафрагмы из керамики на основе оксвдов циркония, алюминия и иттрия, коаксиально установленной во втулках между электродами, и разделяющей межэлектродное хгространство на анодную и катодную камерн со входами в нижней и выходами в верхней частяж, источник тока, сое - - .

диненный с электродами, линию подвода обрабатываемой воды соединенную со входом анодной и через регулятор расхода со входом катодной камеры, линии отвода обработанной воды, соединенные С выходом катодной и анодной камер, емкость с катализатором со входом в нижней и выходом в верхней частях, установленными) на jrnMMJi отвода воды жз, анод ной камеры, тжсштеж мШ жоШс жа очйзака тока соединен со стержневым электродом, отрицательный - с цилиндрическим и устройвтво допод нжтельно содержит емкость, установленную на линиж отвода воды между выходом анодной камеры ж входом емкости с катализатором, пржчем сооэ ношение объемов емкости и анодной камеры составляет : 1,

Подключение к положительному полюсу источника тока стержневого электрода повышает ресурс работы устройства , так как жсклю 6 & 9{

4 - 5

чается его сравнительно быстрое прогорание. Снабжейие устройства дополнительной емкостью позволяет за счет изменения гидравлического режима течения жидкости обеспечить выравнивание свойств .жидкости по объему, полностью завершить окислительно-восстановительные режимы, протекающе в объеме жзадкости, обеспечить условия для удаления легкоразлагаемых продуктов окислительно-восстановительных реакций, что уменьшает нагрузку на катализатор и также увеличивает ресурс работы устройства. При соотношении объемов выходной камеры и емкости меньше (Ю 40) : I не достигается требуемое время выдеряски, при превышении соотношения (10Ч 40) : I , увеличивается материалоемкость установки, создаются условия для раяаксациж обработанной жидкости и ухудшения ее свойств.

Ш фиг I представлена схема устройства для электрохимической обработки воды.

Устройство состоит из напорного источника1обрабатываемой воды, фильтра 2, элемента ПЭМ 3, выполненного, в виде диафрагменного щшиндрического электролизера, разделенного керамической диафрагмой на анодную 4 и катодную 5 камеры, емк,остж с катализатором 6, соединенной с анодной камерой через-дополнительную емкость 7, гидравлического сопротивления 8, .установленногоперед входом.в катодную камеру i линии отвода воды 9 из катодной камеры

Устройство работает следующим образом (см. фиг. I). Обрабатываемая вода подается от напорного источника I в анодную камеру 4 проточного работающего под повышенным давлением электрохимического реактора модульного типа с пористой ультрафильтрационной керамической диафрагмой 3. Во время протока через анодную каестественную минерализацию любой пжтьевой воды Соединения ак швного хлора полностью уничтожают все вдикроорганизмы и окисляют органические примеси с образованием нетоксичных и неопасных для человека веществ. После выжода из анодной камеры, вода проходит через дополнительную реакционную, емкость 7, катализатор 6, где происходит электрокатапжтическое и химическое доокисленже и каталитическая очистка.

Дополнительная емкость 7 обеспечивает замедление скорости протока что увеличиваем время для реакций окисления вредных веществ в воде Ионы тякелнх металлов за счет электромиграционного переноса переходящими через диафрагму из анодной камеры в катодную- и удаляющимся в дренаж вместе с небольшой частью воды поступающей снизу через, гидравлическое сопротивление 8, ограничивающее проток воды через катодную камеру. Проток воды через емкость с катализатором в направлении сверху вниз обеспечивает более равномерный контакт всех микрообъбмов воды о поверхностью частиц катализатора, чем при любом другом направлениж протока.

Катализатор. выполнен из. плотного углеродного материала, например, грфита МПГ-б с нанесенным на его поверхность тонким слоем / около I мкм/ диоксида марганца Скорость разрушения соединений активного хлора на таком катализаторе в 1,8 раза выше, чем на пиролюзите / MnOg/,

Все материалы, из которых выполнены элемев:ты установки, соприкасающиеся с водой, разрешены к применению в медицинской Практике,

Б данной установке уничтожается 99,9 всех микроорганизмов, содержащихся в воде в течение 1,0-1,6 секунды, а также эффективно удаляются взвешенные микрочастицы ж исключается проскок активного хлора в обработанную воду.

(/f

- 6 По срвненкю с прототипом ресурс работы устройства без замены катализатора уБэличивается на 40 о Кроме того, практически отсутствуют условия для прогорания анода, в то время как в установке по .прототипу цри работе на ШЕнерализованной воде с солесодержанжем 3 г/л ж цилиндрическом электроде из титана с покрытием ОРТА через 10000 часов работы начиналось разрушение активного покрытия а через 15-20 тыс. часов работы на электроде образовался свищ В предлагаемой установке со стержневым электродом из титана с покрытием ОРТА в течение 80000 часов не происходило разрушение покрытия. Установки имеют модульное исполнение, что позволяет легко пол гчить любую необходик гю производительность. Производительность установок от 40 до 2000 л/ч. Удельный расход энергии не более 0,2 квт.ч/ЮОО литров

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 входами в нижней и выходами в верхней частях, источник тока, соединенный с электродами, линию подвода обрабатываемой воды, соединенную с входом анодной и через регулятор расхода с входом катодной камер, линии отвода обработанной воды, соединенные с выходом катодной и анодной камер, емкость с катализатором с входом в нижней и выходом в верхней частях, установленную на линии отвода воды из анодной камеры, отличающееся тем, что положительный полюс источника тока соединен со стержневым электродом, отрицательный - с цилиндрическим и устройство дополнительно содержит емкость, установленную на линии отвода воды между выходом анодной камеры и входом емкости с катализатором, причем соотношение объемов емкости и анодной камеры составляет (10 - 40) : 1.