RU3601U1 - DEVICE FOR ELECTROCHEMICAL WATER TREATMENT - Google Patents

Abstract

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, причем камеры имеют вход в нижней и выход в верхней частях, источник тока, соединенный с электродами, линию подвода обрабатываемой воды, соединенную с входом анодной и через регулятор расхода - с входом катодной камеры, линии отвода обработанной воды, соединенные с выходами анодной и катодной камер, приспособление для дозирования в обрабатываемую воду реагента, установленное на линии подвода воды, отличающееся тем, что положительный полюс источника тока соединен со стержневым электродом, отрицательный - с цилиндрическим, и устройство снабжено циркуляционным контуром, соединяющим линию отвода обрабатываемой из катодной камеры с линией подачи воды в катодную камеру, и циркуляционный контур содержит установленные последовательно емкость с приспособлением для отделения газа, накопительную емкость и регулирующий вентиль, причем соотношение объемов емкости с приспособлением для отделения газа и катодной камеры составляет 2 - 10, а между накопительной емкостью и вентилем установлен патрубок отвода обработанной воды, снабженный регулятором расхода.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приспособление для дозиро�1. Device for the electrochemical treatment of water, containing at least one electrochemical cell made of vertical coaxial cylindrical and rod electrodes of insoluble electrolysis materials installed in dielectric bushings, an ultrafiltration diaphragm made of ceramic based on zirconium, aluminum and yttrium oxides, coaxially mounted in the bushings between the electrodes and separating the interelectrode space into the anode and cathode chambers, the chambers having an entrance to the bottom and the exit in the upper parts, a current source connected to the electrodes, a treated water supply line connected to the anode inlet and through a flow regulator to the cathode chamber inlet, treated water drainage lines connected to the outputs of the anode and cathode chambers, a device for dispensing a reagent into the treated water installed on the water supply line, characterized in that the positive pole of the current source is connected to the rod electrode, the negative to the cylindrical one, and the device is equipped with a circulation circuit connecting it has a discharge line for processing from the cathode chamber with a water supply line to the cathode chamber, and the circulation circuit contains a tank in series with a device for separating gas, a storage tank and a control valve, the ratio of the volumes of the tank with a device for separating gas and the cathode chamber being 2-10 , and between the storage tank and the valve there is a pipe for the treatment of treated water, equipped with a flow regulator. 2. The device according to claim 1, characterized in that the device for dosage

Description

УСТРОЙСТВО дня ЭЛМ ТРОЖШЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИDEVICE OF ELM TREATMENT WORKING ELM

Полезная модель относится к химической технологии и может .быть использована в процессах, связанных с электрохимическим регулированием кислотно-основных, окислительно-восстановительных свойст; и каталитической активности вода, в частности при отмывке электрохимически обработанной водой с|армацевтической посуды, что позволяет исключить операции механического удаления загрязнений, уменьшить в 5-7 раз расход синтетических моющих средств, сократить вдвое время обработки посуды от загрязнений всех типов.The utility model relates to chemical technology and can be used in processes related to the electrochemical regulation of acid-base, redox properties; and catalytic activity of water, in particular when washing electrochemically treated water with pharmaceutical dishes, which eliminates the mechanical removal of contaminants, reduces the consumption of synthetic detergents by 5-7 times, and halves the processing time of dishes from all types of contaminants.

Для отмывки используются слабощелочной католит (катодно электрохимически обработанная вода) и слабоклслотный анолит (вода, подвергнутая анодной электрохимической обработке).For washing, a slightly alkaline catholyte (cathodically electrochemically treated water) and a weakly acid anolyte (water subjected to anodic electrochemical treatment) are used.

Католит и анолит функционально представляют собой мощий и дезинфицирующий растворы,Catholyte and anolyte functionally are potent and disinfectant solutions,

В прикладной электрохимии используются электролизеры различных конструкций, обеспечнваюаще обработку воды.In applied electrochemistry, electrolyzers of various designs are used, which provide water treatment.

Известно устройство для электролиза воды IJ .A device for electrolysis of water IJ.

Устройство состоит из цилиндрического электролизера, с коаксиально расположенными электродами и диафрагмой меаду ними, разделяющей внутреннее пространство на катодную и анодную камеры. Каждая камера имеет отдельный вход в нижней и отдельш.й выход в верхней части электролизера, сообщающиеся с подв.одящими и отводящими гидравлическими линиями для протока воды под давлением. В состав устройства входит источник постоянного .тока, соединенный с электродами электролизера через коммутационныйThe device consists of a cylindrical electrolyzer, with coaxially located electrodes and a diaphragm mead them, dividing the internal space into the cathode and anode chambers. Each chamber has a separate entrance in the lower and separate outlet in the upper part of the electrolyser, communicating with the inlet and outlet hydraulic lines for the flow of water under pressure. The device includes a constant. Current source connected to the electrodes of the electrolyzer through a switching

с 01 г I/46Is 01 g I / 46I

узел, обеспечивающий возможность перемены полярности электродов для удаления катодных отложений. Отмечено, что в процессе эксплуатации данного устройства возможно получение электрохимически обработанной воды с бактерицидными свойствами.site that provides the ability to change the polarity of the electrodes to remove cathode deposits. It is noted that during the operation of this device, it is possible to obtain electrochemically treated water with bactericidal properties.

В описанном устройстве велики энергопотери при обработке воды с изменяющейся во времени минерализацией.In the described device, there are high energy losses during water treatment with time-varying mineralization.

Кроме того устройство не обеспечивает стабильность харак.теристик получаемых растворов при изменении минерализации исходной воды.In addition, the device does not provide stability characteristics of the resulting solutions when changing the salinity of the source water.

Известно устройство для электрохимической обработки воды fsj, содержащее электрохимическую ячейку, выполненную из вертикальных коаксиальных цилиндрического и стержневого электродов, установленных в диэлектрических втулках, керамической диафрагмы, коак.сиально установленной во втулках между электродами и разделяющей 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 коммутации, 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 подачи обрабатываемой воды в камеру цилиндрического электрода, втулки и цилиндрический 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 выполнвны канавки.A device for electrochemical treatment of water fsj containing an electrochemical cell made of vertical coaxial cylindrical and rod electrodes mounted in dielectric bushings, a ceramic diaphragm coaxially mounted in the bushings between the electrodes and dividing the interelectrode space into the electrode chambers, and in the lower and upper bushings made channels for the supply and removal of treated water into the chamber of the rod electrode, a current source connected to the electrodes without a switching unit, as well as devices for supplying and discharging the treated water to the electrode chambers of the electrochemical cell, the device contains at least one cell, channels in the bushings are brought out to the side surfaces of the bushes, openings for the removal and supply of the processable water are made in the upper and lower parts of the cylindrical electrode water into the chamber of the cylindrical electrode, the bushings and the cylindrical electrode are made with the same outer diameter, on the surface of the cylindrical electrode, respectively, above the hole in the bottom the parts and under the hole in the upper part and on the surface of the bushings, respectively, under and above the channel openings, grooves are made.

приспособления для подаода и отвода воды выполнены соответственно в виде нижнего и верхнего коллекторов из диэлектрического материала с цилиндрич:ескж1 ш гнездами в каждом и подводящими и отводящими каналами, и ячейка жестко закреплена в гнездах с помощью упругих прокладок, размещенных в канавках втулок и цилиндрического электрода, причем подводящие и отводящие каналы яч.ейки и коллекторов образуют единые гидравнлические 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 ячейк.и, установленные в гнездах соединены параллельно гидравлически, а узел коммутации соединен с электродами всех яч.еек, коллекторы выполнены в виде сборной конструкции из блоков, имеющих по одному гнезду, и снабжены средствами для герметизации и стягивания конструкции.devices for the sub-water supply and drainage are respectively made in the form of lower and upper collectors of dielectric material with a cylinder: there are 1 more sockets in each and supply and discharge channels, and the cell is rigidly fixed in the sockets using elastic gaskets located in the grooves of the bushings and the cylindrical electrode, moreover, the inlet and outlet channels of the cell and collectors form uniform hydraulic spaces, annular corners are made on the surface of the cylindrical electrode and on the side surfaces of the bushings lines, in which openings for input and output are located, the collectors contain several sockets, and the cell installed in the sockets are connected in parallel hydraulically, and the switching unit is connected to the electrodes of all cells, the collectors are made in the form of a prefabricated structure of blocks having one nest, and equipped with means for sealing and tightening the structure.

Ячейки электрически соединены последовательно, или параллельно, или последовательно-параллельно.The cells are electrically connected in series, or in parallel, or in series-in parallel.

Кроме того, устройство дополнительно содержит приспособление для дозирования реагента, установленное на линии подачи воды и выполненное, например, в виде водоструйного насоса.In addition, the device further comprises a device for dispensing a reagent installed on the water supply line and made, for example, in the form of a water-jet pump.

В устройстве положительный полюс источника тока соединен с щлиндрическшл электродом, отрицательный - со стержневым.In the device, the positive pole of the current source is connected to the cylinder electrode, and the negative pole to the rod electrode.

Дднное устройство по технической сути и достигаемому результату является наиболее близким техническим решением и принято за прототип..The bottom device in technical essence and the achieved result is the closest technical solution and is taken as a prototype ..

Однако в данном устройстве велики энергопотери, кроме того, в нем отсутствуют возможности регулирования свойств растворов в широких пределах, так как это регулирование может осуществлятьсяHowever, this device has high energy losses, in addition, it lacks the ability to control the properties of solutions over a wide range, since this regulation can be carried out

только за счет изменения скорости потока, а в электродные камеры подается вода или раствор одного состава. Устройство также имеет невысокий ресурс работы за счет того, что положительный полюс источника тока соединен с цилиндрическим электродом, что создает условия для его возможного прогорания.only by changing the flow rate, and water or a solution of the same composition is supplied to the electrode chambers. The device also has a low service life due to the fact that the positive pole of the current source is connected to the cylindrical electrode, which creates the conditions for its possible burnout.

Целью является снижение расхода электроэнергии, увеличение срока службы и расширение функциональных возможностей устройства.The goal is to reduce energy consumption, increase the service life and expand the functionality of the device.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для электрохимич.еской обработки воды, содержащем по крайней мере одну электрохимическую ячейку, выполненную из вертикальных коаксиальных цилиндрич.еского 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 разделящей межэлектродное пространство на анодную и катодную камеры, причем камеры имеют вход в нижней и выход в верхней частях, источник тока, соединенный с электродами, линию подвода обрабатываемой воды, соединенную со входом катодной камеры, линии , обработанной воды, соединеннш с выходами анодной и катодной камер, приспособление для дозирования в обрабатываемую воду реагента, установленного на линии подвода воды, положительный полюс источника тока соединен со стержневым электродом, отрицательней - с цилиндрическим и устройство снабжено циркуляционным контуром, соединяющим линию отвода обработанной воды из катодной камеры с линией подачи воды в катодную камеру, и щркуляционный контур содержит установленные последовательно емкость с приспособлением для отделенияThis goal is achieved by the fact that in the device for electrochemical water treatment, containing at least one electrochemical cell made of vertical coaxial cylindrical and rod electrodes from insoluble electrolysis materials installed in dielectric bushings, ultrafiltration diaphragm made of ceramic based oxides of zirconium, aluminum and yttrium, coaxially installed in the bushings between the electrodes and dividing the interelectrode space into the anode and cathode chambers, What the cameras have an entrance to the bottom and an exit in the upper parts, a current source connected to the electrodes, a supply line of the treated water, connected to the input of the cathode chamber, a line of treated water connected to the outputs of the anode and cathode chambers, a device for dispensing reagent into the treated water installed on the water supply line, the positive pole of the current source is connected to the rod electrode, negatively to the cylindrical one and the device is equipped with a circulation circuit connecting the drain line of the processed s from the cathode chamber with the water supply line to the cathode chamber, and schrkulyatsionny circuit comprises a capacitance mounted in series with a device for separating

ношенже объемов емкости с присяособлением для отделения газа и катодной камеры составляет 10/ : I, а между накопительной емкоетью ж вентилем установлен патрубок отвода обработанной воды, снабженный регулятором расхода. Приспособление для дозирования реагента выполнено в виде дозатора солевого раствора.less than the volume of the container with an attachment for separating the gas and the cathode chamber is 10 /: I, and between the storage tank and the valve there is a pipe for treating treated water with a flow regulator. The device for dispensing the reagent is made in the form of a saline dispenser.

Подключение к положительному полюсу источника тока стержневого электрода повышает ресурс работы устройства, так как исключается его сравнотельно быстрое прогораниеоConnecting to the positive pole of the rod electrode current source increases the service life of the device, since its relatively quick burnout is excluded

Снабжение дополнительно циркуляционным контуром катодной камеры позволяет регулировать состав и газонаполнение раствора поступающего на обработку в катодную камеру и расширить спектр жарактеристик получаемого раствора. Использование дополнительной емкости с газ;оотделйтелем позволит за счет изменения гидравлического режима обеспечить выравнивание свойств раствора по объему за счет протекания всех окислительно-восстановительных реакций в объеме. Уменьшение соотношения объемов катодной камеры и емкости с приспособлением для отделения газа не обеспечивает стабильный поток, увеличение приводит к перерасходу материалов и увеличению габаритов установки, На $иг,1 представлено устройство для электрохимической обработки воды.An additional supply of the circulation circuit of the cathode chamber makes it possible to control the composition and gas filling of the solution fed to the cathode chamber for processing and to expand the range of characteristics of the resulting solution. The use of an additional container with gas; a separator will allow, due to a change in the hydraulic regime, to ensure equalization of the solution properties in volume due to the occurrence of all redox reactions in the volume. A decrease in the ratio of the volumes of the cathode chamber and the capacitance with a gas separation device does not provide a stable flow, an increase leads to an overexpenditure of materials and an increase in the dimensions of the installation. A device for electrochemical water treatment is presented in $ 1, 1.

Устройство содеряшт источник I обрабатываемой воды, пржспосо(5ление для дозирования реагента 2 в виде дозатора солевого раствора, поступающего из. емкости 3, регулирующее гидравлическое сопротивление 4, установленное на линии подачи воды в катодную камеру электро химической ячейки 5, ЦЕфкуляцжонный контур устройства соединяет лижию отвода обработанной воды из катодной камеры через- емкость 6 с приспособлением для отделения газа, накопительную емкость 7 и регулирующий вентиль 8 с линией подачи воды в катодную камеру. Между накопительной емкостью 7 и вентилем 8 установлен патрубок отвода обработанной воды, снабженный регулятором 9 расхода. На выходе анодной камеры выполнена линия отвода 10 обработанной воды.The device contains the source I of the treated water, in particular (5 for dispensing the reagent 2 in the form of a saline dispenser coming from the tank 3, regulating the hydraulic resistance 4, installed on the water supply line to the cathode chamber of the electrochemical cell 5, a device loop connects the discharge lead treated water from the cathode chamber through a tank 6 with a device for separating gas, a storage tank 7 and a control valve 8 with a line for supplying water to the cathode chamber. with a spigot 7 and a valve 8, a pipe for discharging treated water is equipped with a flow regulator 9. At the output of the anode chamber, a line for draining 10 of the treated water is made.

Устройство работает следующим образом. Исходная обрабатываемая вода подается лжбо от напорного источника воды, либо из емкости I по водопроводным коммуникациям от напорного источника воды через приспособление 2 для дозирования реаганта, подаваемого из емкости 3, и раздельно поступает в анодную камеру непосредственно, в катодную через зшдравлическое сопротивление 4, регулирующее необходимые соотаюшения объемных расходов католита и анолита. Включается источник тока / например, И11-2/. После проведения электрохимической обработки из реактора анолит поступает в линию отвода 10 обработанной воды, а католит, пройдя емкость 6 с приспособлением для отделения газа поступает в накопитель 7. Причем проведение электрохимической обработки при открытых гидравлических сопротивлениях /вентиля 4 и 9 и закрытом вентиле 8 позволяет получать щелочной католит и кислотный анолит, при открытых вентилях 4 и 9 и закрытом 8 - католит с рН /8,,5/ , а при прикрытом вентиле 4, открытом 8 и закрытом вентиле 9 - нейтральный анолит с ,,2/, Электрохимическая обработка воды ггроизводится во время ее однократного протока снизу вверх в катодной и анодной камерах реактора.The device operates as follows. The initial treated water is supplied either from the pressure source of water, or from the tank I via the water supply lines from the pressure source of water through the device 2 for dispensing the reagent supplied from the tank 3, and separately enters the anode chamber directly, into the cathode through the hydraulic resistance 4, which regulates the necessary correlation of volumetric flow rates of catholyte and anolyte. The current source is switched on / for example, И11-2 /. After carrying out the electrochemical treatment from the reactor, the anolyte enters the drainage line 10 of the treated water, and the catholyte, having passed the tank 6 with the gas separation device, enters the reservoir 7. Moreover, the electrochemical treatment with open hydraulic resistances / valves 4 and 9 and closed valve 8 allows to obtain alkaline catholyte and acid anolyte, with open valves 4 and 9 and closed 8 - catholyte with pH / 8,, 5 /, and with closed valve 4, open 8 and closed valve 9 - neutral anolyte with ,, 2 /, Electrochemical treatment water is produced during its single flow from bottom to top in the cathode and anode chambers of the reactor.

При открытом вентиле 8 обеспечивается циркуляция раствора через катодную камеру, при этом при закрытом вентиле 9 камера работает в циркуляционном режиме, что позволяет снизить энергозатраты за счет повышения концентраций. Кроме того, снабжение емкости 6 газоотделителем позволяет снизить газонаполнение католита, что также позволяет уменьшить расход энергии за счет дополнительного снижения сопротивления католитаWhen the valve 8 is open, the solution is circulated through the cathode chamber, while when the valve 9 is closed, the chamber operates in a circulating mode, which reduces energy consumption by increasing concentrations. In addition, the supply of the tank 6 with a gas separator allows to reduce the gas filling of catholyte, which also allows to reduce energy consumption due to an additional decrease in catholyte resistance

Предложенное решение по сравнению с прототипом имеет более упрощенную и эффективную систему гидравлической обвязки, которая позволяет расширить функциональные возможности устройства, а кротого, снизить расход энергии на обработку в (кредй@ш:4на 10,The proposed solution, in comparison with the prototype, has a more simplified and efficient hydraulic strapping system, which allows you to expand the functionality of the device, and to reduce the energy consumption for processing in (credit @ w: 4 to 10,

Устройство таЕсже имеет более высокую надежность за счет умень шешш возможности прогорания одлидцрического электрода.The device also has higher reliability due to the reduced possibility of burnout of the single-electrode electrode.

Claims (2)

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, причем камеры имеют вход в нижней и выход в верхней частях, источник тока, соединенный с электродами, линию подвода обрабатываемой воды, соединенную с входом анодной и через регулятор расхода - с входом катодной камеры, линии отвода обработанной воды, соединенные с выходами анодной и катодной камер, приспособление для дозирования в обрабатываемую воду реагента, установленное на линии подвода воды, отличающееся тем, что положительный полюс источника тока соединен со стержневым электродом, отрицательный - с цилиндрическим, и устройство снабжено циркуляционным контуром, соединяющим линию отвода обрабатываемой из катодной камеры с линией подачи воды в катодную камеру, и циркуляционный контур содержит установленные последовательно емкость с приспособлением для отделения газа, накопительную емкость и регулирующий вентиль, причем соотношение объемов емкости с приспособлением для отделения газа и катодной камеры составляет 2 - 10, а между накопительной емкостью и вентилем установлен патрубок отвода обработанной воды, снабженный регулятором расхода.1. Device for the electrochemical treatment of water, containing at least one electrochemical cell made of vertical coaxial cylindrical and rod electrodes of insoluble electrolysis materials installed in dielectric bushings, an ultrafiltration diaphragm made of ceramic based on zirconium, aluminum and yttrium oxides, coaxially mounted in the bushings between the electrodes and separating the interelectrode space into the anode and cathode chambers, the chambers having an entrance to the bottom and the exit in the upper parts, a current source connected to the electrodes, a treated water supply line connected to the anode inlet and through a flow regulator to the cathode chamber inlet, treated water drainage lines connected to the outputs of the anode and cathode chambers, a device for dispensing a reagent into the treated water installed on the water supply line, characterized in that the positive pole of the current source is connected to the rod electrode, the negative to the cylindrical one, and the device is equipped with a circulation circuit connecting it has a discharge line for processing from the cathode chamber with a water supply line to the cathode chamber, and the circulation circuit contains a tank in series with a device for separating gas, a storage tank and a control valve, and the ratio of the volumes of the tank with a device for separating gas and the cathode chamber is 2-10 and between the storage tank and the valve there is a pipe for the treatment of treated water, equipped with a flow regulator. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приспособление для дозирования реагента выполнено в виде дозатора солевого раствора. 2. The device according to claim 1, characterized in that the device for dispensing the reagent is made in the form of a saline dispenser.