Способ обеззараживания и консервации воды

 

Способ предназначен для электрохимической обработки воды с обеззараживанием и консервацией. Способ включает процесс введения антимикробного агента в виде ионов серебра путем электролитического растворения электродов под действием постоянного тока, при этом введение антимикробного агента осуществляют при стабилизированном токе с неравномерно распределенной по активной поверхности электродов плотностью этого тока, монотонно нарастающей при удалении от контактного узла электрода. Технический результат - снижение непроизводительного расхода и экономия металла растворяемых электродов путем исключения первоочередного недопустимого износа и разрушения их целостности в зоне контактного узла.

Способ относится к области химической технологии, в частности к электрохимической обработке воды с обеззараживанием и консервацией.

Известен способ обеззараживания воды [Патент РФ N 2091322, C 02 F 1/467, опубл. 27.09.97. Бюл.27] путем обработки электрическим током в виде симметричных импульсов положительной и отрицательной полярности, а скважность импульсов регулируют пропорционально измеряемому расходу воды. Недостаток этого способа состоит в отсутствии консервации воды. Известен способ обеззараживания и консервации воды [А. с. 16768770 СССР, C 02 F 1/32, 1/50, опубл. 23.09.91. Бюл. 35] за счет УФ-облучения в дозах 0,24 - 0,325 мДж/см² с последующим введением антимикробного агента в виде ионов меди в количестве 0,75 - 1,0 мг/л. Недостаток указанного способа состоит в том, что применение в качестве антимикробного агента ионов меди ухудшает вкусовые свойства воды и в случае длительного применения небезвредно для организма человека при указанных дозах.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ обеззараживания и консервации воды, реализованный в ионаторе [А.с. 1787948 СССР, C 02 F 1/46, опубл. 15.01.93. Бюл.2] и включающий процесс введения антимикробного агента в виде ионов серебра путем электролитического растворения электродов под действием постоянного тока с возможностью регулирования глубины погружения электродов и тока между ними.

Недостаток способа-прототипа - повышенный непроизводительный расход металла электродов из-за разрушения в процессе растворения с нарушением их целостности в зоне контактного узла.

Цель изобретения - снижение непроизводительного расхода и экономия металла растворяемых электродов путем исключения первоочередного недопустимого износа и разрушения их целостности в зоне контактного узла.

Указанная цель обеспечивается тем, что в известном способе обеззараживания и консервации воды, включающем процесс введения антимикробного агента в виде ионов серебра путем электролитического растворения электродов под действием постоянного тока, предлагается процесс введения антимикробного агента осуществлять при стабилизированном токе с неравномерно распределенной по активной поверхности электродов плотностью этого тока, монотонно нарастающей при удалении от контактного узла электрода.

Указанная совокупность существенных признаков - проведение процесса при стабилизированном токе с неравномерно распределенной по активной поверхности электродов плотностью тока, монотонно нарастающей при удалении от контактного узла электрода, является новой и в полном объеме неиспользовавшейся, что позволяет считать предлагаемый способ соответствующим критерию охраноспособности "мировая новизна".

Кроме того, совокупность указанных признаков позволяет получить новый результат, заключающийся в исключении преждевременного и ускоренного разрушения электродов в зоне контактного узла за счет снижения интенсивности растворения металла в этой зоне с увеличением ее (интенсивности) в периферийной зоне, что позволяет считать данный способ соответствующим критерию охраноспособности - "изобретательский уровень".

Предлагаемый способ обеззараживания и консервации воды реализуется в электролизере. В электролизере находится вода, подлежащая электрохимической обработке. В воду опущены электроды, которые или по крайней мере хотя бы анод изготовлены из серебра. К электродам прикладывается напряжение и через воду, находящуюся между ними, идет электрический ток. Если при обработке воды производят переполюсовку напряжения на электродах, то и анод, и катод изготавливаются из серебра. С активной поверхности анода металл растворяется с образованием ионов, перемещающихся к катоду. Ионы серебра обладают высокой антимикробной активностью с сохранением бактерицидного действия в течение определенного промежутка времени, то есть они позволяют осуществлять как обеззараживание, так и консервацию воды.

В процессе электролитического растворения происходит постепенное изнашивание электродов с уменьшением массы и образованием на их активной поверхности раковин, отверстий и других подобных дефектов. Обычно электроды изнашиваются быстрее всего в зоне контактного узла и особенно при погружении последнего в воду. С помощью контактного узла создается электрическая цепь для подачи напряжения, а также осуществляется крепление электрода. В результате постепенного износа электроды начинают разрушаться. Из них выкрашиваются части, значительные по своим размерам и непригодные для дальнейшего использования. Первоочередные разрушения в зоне контактного узла приводят к тому, что отпадает практически весь электрод (нарушается его целостность). Это является причиной непроизводительного расхода металла и экономически невыгодно особенно при использовании относительно дорогого металла - серебра. Кроме того, возникают дополнительные потери времени, необходимого для более частой замены электродов. Для уменьшения интенсивности разрушения электрода необходимо снизить скорость растворения металла за счет уменьшения плотности тока. Но поскольку ток между электродами стабилизирован, то для сохранения постоянства его значения при неизменной активной площади плотность тока в других зонах следует увеличить. Для этого задают неравномерное распределение плотности тока по активной поверхности электрода. Наибольшую плотность тока и, как следствие, наибольшую скорость растворения металла обеспечивают в периферийной зоне, то есть в зоне, наиболее удаленной от контактного узла, а пониженную - в зоне контактного узла. В процессе растворения электрод в периферийной зоне более интенсивно изнашивается и постепенно разрушается с уменьшением активной поверхности, что исключает первоочередное разрушение электрода с нарушением его целостности в зоне контактного узла. Неравномерное распределение плотности тока по активной поверхности имеет место при переменной величине объемного сопротивления воды между электродами: наименьшей - в периферийной зоне и наибольшей - в зоне контактного узла. Величину объемного сопротивления воды определяет расстояние между активными поверхностями электродов, и поэтому в периферийной зоне расстояние между поверхностями должно быть меньше, чем в зоне около контактных узлов. Если, например, электроды выполнены в виде плоских пластин, то закреплять их следует не параллельно, а под углом друг к другу, то есть удаленные от контактного узла концы (периферийные зоны) сближать, а зоны контактных узлов разносить. Либо необходимо задавать соответствующий профиль выгиба этих пластин, что в конечном итоге обеспечит требуемое распределение плотности тока по активной поверхности электродов с монотонным возрастанием ее величины при удалении от контактного узла к периферии этой поверхности. При этом наибольшая интенсивность растворения металла электродов оказывается смещенной от контактного узла к периферии активной поверхности.

Таким образом, в предлагаемом способе обеззараживания и консервации воды обеспечены снижение непроизводительного расхода и экономия металла электродов, а также увеличено время между их заменами по причине полного износа, что достигается за счет исключения преждевременного и ускоренного износа и разрушения электродов с нарушением их целостности в зоне контактного узла путем снижения плотности тока в этой зоне и увеличения ее в периферийной зоне.

Формула изобретения

Способ обеззараживания и консервации воды, включающий процесс введения антимикробного агента в виде ионов серебра путем электролитического растворения электродов под действием постоянного тока, отличающийся тем, что процесс введения антимикробного агента осуществляют при стабилизированном токе с неравномерно распределенной по активной поверхности электродов плотностью этого тока, монотонно нарастающей при удалении от контактного узла электрода.