Установка для электролиза водно-солевых растворов
Владельцы патента RU 2475456:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" (RU)
Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрохимии, и может быть использовано в сельском хозяйстве, медицине, пищевой промышленности и других областях народного хозяйства при получении экологически чистых растворов. Установка для электролиза водно-солевых растворов содержит диафрагменный электрохимический реактор 1, разделенный мелкопористой диафрагмой 4 на анодную 2 и катодную 3 камеры, имеющие прямоугольную форму и снабженные входными 5 и выходными 6 патрубками. Внутри анодной и катодной камер для возможности получения турбулентного потока на внутренней горизонтальной поверхности установлены графитовые пластины 8 под углом не более 60° относительно оси движения водного потока, имеющие высоту, удовлетворяющую условию H0/H1<150 мм, где Н0 - высота камеры, H1 - высота графитовых пластин. Технический результат - упрощение установки, повышение производительности, увеличение диапазона получаемых характеристик электроактивированных растворов. 2 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрохимии, и может быть использовано в сельском хозяйстве, медицине, пищевой промышленности и других областях народного хозяйства при получении экологически чистых растворов.
Известно устройство активации воды и водно-солевых растворов, заключающееся в электрообработке постоянным электрическим током в зонах диафрагментарного электролизера с применением химически активных электродов. Недостаток этого способа заключается в недостаточно высокой степени активации. Это объясняется тем, что активация обусловлена изменением структуры воды, а наличие в ней примесных ионов, имеющих гидратные оболочки, снижает активность воды и водно-солевых растворов (патент РФ №1650603, С02Р 1/46, 1991).
Наиболее близким к заявленному объекту изобретения является устройство для активации воды, заключающееся в том, что для получения электрохимически активированного дезинфицирующего раствора используют устройство, содержащее диафрагменный электрохимический реактор, электрохимические ячейки, анодную и катодную камеры, разделенный мелкопористой диафрагмой (патент РФ №2329197, C02F 1/46, A61L 2/18, 2006).
Недостатками известного решения являются неэффективное использование материалов, составляющих реактор, и получение требуемых значений рН и ОВП за счет использования дополнительных химических веществ.
Техническим результатом, достигаемым при использовании данного изобретения, является упрощение установки, повышение производительности, увеличение диапазона получаемых характеристик электроактивированных растворов.
Поставленная задача достигается тем, что в установке для электролиза водно-солевых растворов, содержащей диафрагменный электрохимический реактор, разделенный мелкопористой диафрагмой на анодную и катодную камеры, согласно изобретению анодная и катодная камеры имеют прямоугольную форму и снабжены входными и выходными патрубками, при этом внутри анодной и катодной камер для возможности получения турбулентного потока на внутренней горизонтальной поверхности установлены графитовые пластины под углом не более 60° относительно оси движения водного потока и имеющие высоту, удовлетворяющую условию H0/H1<150 мм, где Н0 - высота камеры, a H1 - высота графитовых пластин.
Новизна заключается в том, что за счет графитовых пластин, расположенных на внутренней стороне электродной камеры, и увеличения межэлектродного расстояния, создаются дополнительные условия для возникновения турбулентности (Фиг.1), обеспечивающей многократную обработку воды в электродной камере до технологически необходимого уровня рН и окислительно-восстановительных процессов, что приводит к повышению производительности установки и увеличению диапазона получаемых характеристик электроактивированных растворов.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена установка для получения электрохимически синтезированного водного раствора, вид сбоку; на фиг.2 - анодная камера, вид сверху.
Установка для электролиза водно-солевых растворов содержит диафрагменный электрохимический реактор 1, разделенный мелкопористой диафрагмой на анодную 2 и катодную 3 камеры, разделенные мелкопористой диафрагмой 4 и имеющие входные 5 и выходные 6 патрубки. Электродные анодная 2 и катодная 3 камеры имеют выводы 7 для подключения к внешнему источнику питания. Внутри анодной 2 и катодной камер 3 для возможности получения турбулентного потока на внутренней горизонтальной поверхности камер установлены графитовые пластины 8 под углом не более 60° относительно оси движения водного потока, имеющие высоту, удовлетворяющую условию Н0/Н1<150 мм, где Н0 - высота камеры, a H1 - высота графитовых пластин (на фиг.2 и 3 показаны стрелками). Угол расположения (не более 60°) и размер высоты графитовых пластин обеспечивают бурное беспорядочное движение жидкости, т.е. происходит интенсивное перемешивание ее слоев. Межэлектродное расстояние (расстояние между горизонтальными поверхностями камер) увеличено до возможности получения турбулентного потока, которое может быть обеспечено при соотношении боковой части камеры к горизонтальной 1:5. Стенки и дно анодной и катодной камер выполнены из токопроводящего материала (металла, например нержавеющей стали) и подключены к соответствующим клеммам источника питания 220 В с промышленной частотой 50 Гц (на фигуре не показано).
Установка работает следующим образом. Через входные 5 патрубки подают водный раствор химических соединений в катодную 3 и анодную 2 камеры. К электродным стенкам камер 2 и 3 через выводы 7 подключают напряжение, обеспечивающее протекание требуемого по величине тока. При прохождении потока жидкости по камерам она взаимодействует с пластинами 8, в результате происходит интенсивное перемешивание слоев жидкости, создается турбулентность потока, и происходит многократная обработка жидкости в электродной камере до технологически необходимого уровня рН и окислительно-восстановительного потенциала в зависимости от силы тока. Затем обработанная жидкость через выходные патрубки 6 поступает на технологические нужды.
Изобретение позволяет расширить функциональные возможности установки, снизить затраты на материалы, составляющие рабочую камеру, и упростить установку и улучшить характеристики электроактивированных растворов.
| Таблица 1 | |||||||
| Результаты экспериментальных исследований | |||||||
| № | I, А | Контроль | Установка | ||||
| Расход воды | рН (ОН-) | pH (ОН+) | Расход воды | pH (ОН-) | pH (ОН+) | ||
| 1 | 10 | 1,4 | 4,8 | 7,9 | 1,4 | 4,2 | 8,3 |
| 2 | 10 | 1,2 | 4,3 | 8,5 | 1,2 | 3,7 | 8,9 |
| 3 | 10 | 1 | 3,8 | 8,7 | 1 | 3,4 | 9,2 |
| 4 | 10 | 0,8 | 3,3 | 8,9 | 0,8 | 3,0 | 9,4 |
| 5 | 10 | 0,6 | 2,8 | 9,3 | 0,6 | 2,5 | 9,7 |
| 6 | 10 | 0,4 | 2,3 | 9,5 | 0,4 | 2,0 | 10,0 |
При анализе результатов экспериментальных исследований выяснилось, что при постоянном расходе воды заявленная установка благодаря многократной обработке воды в электродной камере имеет повышенную производительность по сравнению с аналогом, тем самым эффективнее достигается технологически необходимый уровень рН.
Установка для электролиза водно-солевых растворов, содержащая диафрагменный электрохимический реактор, разделенный мелкопористой диафрагмой на анодную и катодную камеры, отличающаяся тем, что анодная и катодная камеры имеют прямоугольную форму и снабжены входными и выходными патрубками, при этом внутри анодной и катодной камер для возможности получения турбулентного потока на внутренней горизонтальной поверхности установлены графитовые пластины под углом не более 60° относительно оси движения водного потока и имеющие высоту, удовлетворяющую условию H0/H1<150 мм, где Н0 - высота камеры, a H1 - высота графитовых пластин.
