Способ электроактивирования водных растворов солей натрия


 


Владельцы патента RU 2548967:

Государственное научное учреждение Поволжский научно-исследовательский институт производства и переработки мясомолочной продукции Российской академии сельскохозяйственных наук (RU)

Изобретение относится к технологии обработки водных растворов и может быть использовано для получения электроактивированных водных растворов солей натрия. Способ включает обработку исходных растворов постоянным электрическим током на установке с диафрагменным электролизером с загрузкой их в катодную и анодную камеры. В качестве исходного раствора используют разбавленный раствор динатрийфосфата или сульфата натрия с концентрацией 0,09-0,22%, обработку проводят в электролизере, представляющем собой общую емкость цилиндрического типа с днищем и открытым верхом, в которую вставлен внутренний стакан-полуцилиндр с окном из брезента на плоской стороне, служащим диафрагмой, анод из титана с покрытием из оксидов титана и рутения расположен во внутреннем стакане, образующем анодную камеру, а катод из нержавеющей стали расположен в общей емкости, образующей катодную камеру, соотношение объемов анолита и католита составляет 1:1,7-2,0, а обработку проводят при удельном расходе количества электричества 0,208-0,243 ампер-часов на 1 л католита и анолита. Технический результат - снижение расхода солей и количества электричества, упрощение технологии, контроль за процессом. 4 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к технологии обработки водных растворов и может быть использовано для получения электроактивированных средств.

Процессы электроактивирования воды и водных растворов находят применение в сельском хозяйстве, медицине, промышленности.

Электроактивирование осуществляется путем обработки растворов солей в диафрагменном электролизере-активаторе постоянным электрическим током. При этом в катодной камере электролизера с диафрагмой получают щелочной раствор - католит с pH 8…12, в анодной - анолит с pH 2…5 - кислый раствор. Католит наряду со щелочью содержит вещества, обладающие восстановительными свойствами с окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП)-100…-900 мВ относительно хлорсеребряного электрода (ХСЭ), анолит наряду с кислотами - вещества окислители с ОВП+300…+1000 мВ. Католит обладает моющими свойствами, анолит - дезинфицирующими свойствами [1]. На этих свойствах в основном основаны методы их применения. В качестве растворителя можно применять дистиллированную либо водопроводную питьевую воду.

Описан способ электроактивирования водных растворов хлорида натрия - исходного раствора с концентрацией 5…10% на установке электроактивирования типа «СТЭЛ», выпускаемой серийно НПО «ЭКРАН» (г. Москва) [2]. В комплект установки входит диафрагменный электролизер-активатор, емкости для исходного раствора, для сбора католита и анолита, выпрямитель, соединительные трубки с арматурой. Электролизер вертикального типа включает коаксиально расположенные стержневой - внутренний и цилиндрический - наружный электроды, ультрафильтрационную керамическую диафрагму между ними, которые закреплены в нижней и верхней втулках с каналами для подвода и отвода жидкости с прокладками и водоструйный насос для подачи исследуемой жидкости (раствора) из исходной емкости в катодную и анодную камеру. Электроды изготовлены из устойчивых к коррозии материалов в условиях электролиза (катод - из титана, анод - из титана с покрытием из оксида титана и рутения (ОРТА)). На установке типа «СТЭЛ-МТ-1» - один комплект электродов типа проточного электрохимического модуля (ПЭМ).

Для наработки дезинфицирующего раствора анолита, в качестве исходного раствора используют 5…10%-ный раствор хлорида натрия (поваренной соли). После промывки системы подключают шланг входа с краном водопроводной воды, всасывающий шланг соединяют с емкостью исходного раствора, подают напряжение на электроды, устанавливают силу тока 5,0…7,5 А при скорости протока католита и анолита по 10 л/ч и нарабатывают анолит и католит, например, с pH 2…3 и 10…12,5. В анолите содержится до 300 мг/л окислителей (оксидантов) в расчете на активный хлор. Анолит рекомендуют использовать при дезинфекции животноводческих помещений, оборудования пищевых производств и т.п.

Недостатки способа: большой расход соли и соответственно необходимость утилизации большого количества раствора и хлорида натрия. Кроме того, слишком высока концентрация активного хлора, поэтому желательно использовать растворы, не содержащие галогенид-ионов.

Известен способ электроактивирования 0,5%-ного разбавленного водного раствора соли сульфата натрия на проточной установке типа «СТЭЛ» [3, прототип]. Электрообработку проводят при соотношении скоростей протока католита и анолита 0,744…0,942 при удельном расходе количества электричества 0,402 А/ч на 1 л суммарно католита и анолита. Получают анолит с рН 2,3, католит с pH 12,1 и ОВП+1027 мВ и -894 мВ (ХСЭ) соответственно при температуре 20…25°C, при скоростях протока католита и анолита 6,4…7,1 л/ч.

При этом снижается расход солей и количество отходов.

Недостатки способа:

- относительно высокий расход солей и количества электроэнергии;

- сложность технологии и обслуживания при применении электролизера-активатора в комплекте с остальным оборудованием;

- трудности эксплуатации и контроля установки, т.к. электролизер неразборный, а исходный раствор разбавляется водопроводной водой, что повышает расходы на получение католита и анолита.

Технический результат - разработка способа электроактивирования водных растворов, позволяющих снизить расход солей и количества электричества, упростить технологию и контроль процесса.

Это достигается тем, что в качестве исходного раствора использовали разбавленный раствор сульфата натрия или динатрийфосфата с концентрацией 0,09-0,22%, а в качестве электролизера-активатора использовали простой разборного типа аппарат периодического действия в составе лабораторной установки с выпрямителем. Электролизер представляет собой общую емкость цилиндрического типа с днищем и открытым верхом из пищевой пластмассы диаметром 136 мм, высотой 110 мм, емкостью 1 л.

В общую емкость вставляли внутренний стакан-полуцилиндр с окном из брезента на плоской стороне, служащий диафрагмой (стойкой в условиях электролиза). На верху общей емкости устанавливали съемную крышку в виде пластины из оргстекла шириной 53 мм, длиной 165 мм, толщиной 4 мм. В середине пластины сделана прорезь шириной 3,5 мм, длиной 80 мм. В прорезь вставляли крепежные болты для крепления электродов при различном зазоре между электродами. Зазор между электродами 30 мм. Соотношение объемов внутреннего стакана и части общей емкости 1:1,7-2,0. Анод погружали во внутренний стакан (анодная камера), катод - в часть общей емкости (катодная камера). Анод и катод представляют собой пластины из стойких в условиях электролиза материалов, соответственно из титана с покрытием из оксида титана и рутения (ОРТА) и нержавеющей стали размера 1070 мм, толщиной 1 мм. Рабочая поверхность электродов - по 5,0 см2. В электролизер загружали на одну операцию суммарно около 1 л раствора в соотношении анолит: католит 1:1,7-2,0. Электроды электропроводами соединяли с источником постоянного тока ВСА-5К, снабженным приборами контроля - амперметром и вольтметром.

Подавали напряжение на электрод от выпрямителя - 42 В и проводили электроактивацию с замером pH и ОВП в катодной и анодной камерах до достижения заданных значений pH (11,8…11,9 и 1,5…2,1 соответственно).

Пример 1

Готовили раствор динатрийфосфата в дистиллированной воде с концентрацией 0,1%. Заливали раствор в анодную камеру 330 мл, в катодную 660 мл, вставляли крышку с электродами с таким расчетом, чтобы анод был в анодной, а катод в катодной камерах. Подавали напряжение постоянного тока 42 В при температуре +22°C и проводили электроактивацию в следующих условиях (табл.1):

Таблица 1
Условия для электроактивации водных растворов
Время, мин Сила тока, А Напряжение, B} Примечание
0 0,2 42 температура +20°C
5 0,3 42
10 0,4 42
15 0,4 42
20 0,4 42
30 0,6 42
35 0,6 42 температура +30°C
среднее 0,4 42
Таблица 2
Показатели качества исходного раствора и католита и анолита
pH ОВП, мВ (ХСЭ)
исходный раствор 8,9 +130
анолит 2,1 +425
католит 11,8 -946

Плотность тока на электродах в среднем 0,08 А/см2. Удельный расход количества электричества 0,243 ампер-часов на 1 л католита и анолита.

Пример 2

Как в примере 1 готовили раствор сульфата натрия с концентрацией 0,2%. Заливали раствор в анодную камеру 350 мл и катодную 600 мл, закрывали крышкой с электродами, подавали напряжение постоянного тока 41 В, проводили электроактивацию в следующих условиях (табл.3):

Таблица 3
Условия для электроактивации водных растворов
Время, мин Сила тока, А Напряжение, В Примечание
0 0,4 41 Температура +20°C
5 0,4 41
10 0,8 41
15 1,0 41 Температура+35°C
среднее 0,9 41
Таблица 4
Показатели качества:
pH ОВП, мВ (ХСЭ)
исходный раствор 5,2 +441
анолит 1,5 +620
католит 11,9 -954

Плотность тока на электродах в среднем 0,14 А/см2. Удельный расход количества электричества 0,208 ампер-часов на 1 л анолита и католита.

Из приведенных данных видно, что предлагаемый способ позволяет снизить расход солей и количество электричества, исключить разбавление исходного раствора водопроводной водой, позволяет поддерживать контроль параметров электролиза, расширить ассортимент католитов и анолитов.

Источники информации

1. Бахир В.М. Современные технические электрохимические системы для обеззараживания, очистки и активирования воды. - М.: ВНИИИМТ, 1999, 84 с.

2. СТЭЛ-МТ-1. Руководство оператора с режимно-технологической картой. НПО «Экран», М., 1993.

3. RU №2297980, 2005, CO2F 1/46.

Способ электроактивирования водных растворов солей натрия, включающий обработку исходных растворов постоянным электрическим током на установке с диафрагменным электролизером с загрузкой их в катодную и анодную камеры, отличающийся тем, что в качестве исходного раствора используют разбавленный раствор динатрийфосфата или сульфата натрия с концентрацией 0,09-0,22%, обработку проводят в электролизере, представляющем собой общую емкость цилиндрического типа с днищем и открытым верхом, в которую вставлен внутренний стакан-полуцилиндр с окном из брезента на плоской стороне, служащим диафрагмой, анод из титана с покрытием из оксидов титана и рутения расположен во внутреннем стакане, образующем анодную камеру, а катод из нержавеющей стали расположен в общей емкости, образующей катодную камеру, соотношение объемов анолита и католита составляет 1:1,7-2,0, а обработку проводят при удельном расходе количества электричества 0,208-0,243 ампер-часов на 1 л католита и анолита.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электрических станциях и котельных установках, работающих на природном газе.

Изобретение относится к вариантам систем обработки воды. Система обработки воды 200 содержит камеру, имеющую впуск, для приема неочищенной воды, выпуск для отвода очищенной воды и блок обработки, выполненный с возможностью изоляции внутри указанной камеры.

Изобретение относится к биоцидам. Биоцидная композиция содержит 2,2-дибромомалонамид и 2,2-дибром-3-нитрилопропионамид при массовом отношении от 31:1 до 1:1 соответственно.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, ликвидации аварий, катастроф и может быть использовано для очистки грунта от нефти и нефтепродуктов. Проводят обработку загрязненной поверхности сорбентом.

Изобретение относится к способу получения воды с пониженным содержанием дейтерия путем ее изотопного разделения на обедненную и обогащенную дейтерием фракции. Способ получения обедненной дейтерием воды включает электролиз дистиллята в электролизере с получением электролизных газов, преобразование электролизных газов в воду, ее минерализацию в процессе сбора обедненной дейтерием воды, при этом электролиз дистиллята проводят одновременно в двух электролизерах, катодные пространства которых посредством насоса и обратного клапана замкнуты в контур циркуляции электролита, причем исходная вода с природным содержанием дейтерия подается в анодные пространства обоих электролизеров, при этом водород, обедненный дейтерием, из катодного пространства первого электролизера поступает в анодное пространство второго, где ионизируется с образованием воды, обедненной дейтерием, а водород, обогащенный дейтерием, из катодного пространства второго электролизера поступает в анодное пространство первого, где он ионизируется с образованием воды, обогащенной дейтерием, которую разбавляют и сливают.

Изобретение относится к способам и устройствам для очистки воды путем ее замораживания и может быть использовано в быту. Для получения чистой воды емкость 1 заполняют водой до уровня, превышающего на 1,0-1,5 см уровень воронки 4.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электрических станциях и котельных установках, работающих на природном газе.

Изобретение относится к области очистки сточных вод от нефтяных и масляных загрязнений. Предложенное устройство для очистки сточных вод включает устанавливаемые в канализационном колодце 8 открытую сверху отстойную камеру 1 со сплошными боковой поверхностью 5 и донной частью 6 и фильтрующую камеру.
Изобретение относится к способам удаления формальдегида путем каталитического окисления кислородом и может быть использовано для очистки сточных вод в нефтехимической, медицинской, химической и фармацевтической промышленности.

Изобретение относится к очистке воды. Картридж (100) располагают в устройстве для очистки воды между отделением (204) для хранения сырой воды и отделением (203) для хранения очищенной воды.

Изобретение относится к технологии получения воды, используемой для питьевых целей, в медицине и сельскохозяйственном производстве. Установка для повышения окислительно-восстановительного потенциала питьевой и оросительной воды, включающая коаксиально расположенные положительно и отрицательно заряженные электроды, полупроницаемую диафрагму между ними. Выполняющий функции корпуса положительно заряженный электрод имеет форму полого цилиндра с входным спиральным подводом воды, выполненным по логарифмической спирали с уменьшающимся проходным сечением, и спиральным отводом, сопрягающимся с резьбовым патрубком, а отрицательно заряженный электрод имеет форму полого цилиндра с присоединительным резьбовым наконечником, наружная поверхность которого охвачена полупроницаемой диафрагмой, а между спиральным водовыпускным каналом и полым цилиндром отрицательно заряженного электрода предусмотрено диэлектрическое уплотнение, подвод положительного и отрицательного потенциала выполнен к наружным поверхностям электродов с помощью шин. Технический результат - упрощение конструкции, повышение коэффициента полезного действия установки. 2 ил.

Изобретение относится к физико- химической очистке сточных вод, в частности, от эмульгированных жировых загрязнений, нефтепродуктов и может быть использовано на предприятиях нефтеперерабатывающей, машиностроительной и пищевой промышленности. Электрофлотатор содержит корпус с патрубками для подвода сточной и отвода чистой воды и патрубком для отвода пены, а также размещенные в корпусе анод и катод. Корпус разделен на камеру электрофлотации и камеру доочистки с катализатором вертикальной перегородкой с нижним переливом, в верхней части камеры электрофлотации выделен отсек для сбора водорода, в верхней части камеры доочистки выделен отсек для сбора кислорода, которые снабжены отводящими трубопроводами водорода и кислорода соответственно. Катод и анод расположены перпендикулярно друг другу в камере электрофлотации. Анод имеет форму цилиндра, расположен по вертикальной оси камеры, катод выполнен в виде сетки и расположен ниже анода горизонтально. В нижней части камеры доочистки жестко закреплена газораспределительная решетка с расположенной на ней загрузкой для катализатора. Технический результат - повышение эффективности очистки сточных вод от эмульгированных органических веществ. 1 ил.

Устройство для очистки и обеззараживания воды содержит корпус, снабженный крышкой, фильтрующий элемент, входной штуцер, отстойник. В крышке установлен выходной патрубок. В верхней части корпуса установлено кольцо, внешняя поверхность которого контактирует с внутренней поверхностью корпуса. На внутренней поверхности крышки установлены ультрафиолетовые светодиоды. Отстойник выполнен в форме полой полусферы, обращенной центром вниз. Входной штуцер установлен в центре отстойника. В корпусе вертикально установлена трубка, соединенная с входным штуцером. На трубке установлен дефлектор, выполненный в форме спирали, причем ось симметрии дефлектора совпадает с осью симметрии трубки. В трубке выполнена щель длиной, равной длине дефлектора, причем верхний край щели расположен на уровне верхнего края дефлектора. На дефлекторе установлена пластина круглой формы, диаметр которой равен внешнему диаметру дефлектора. Кольцо установлено над пластиной, на нижней поверхности крышки установлены уступы. Фильтрующий элемент выполнен в форме цилиндра, диаметр которого равен внутреннему диаметру корпуса, и установлен между кольцом и уступами. Между верхней поверхностью фильтрующего элемента и уступами установлена перфорированная пластина круглой формы, диаметр которой равен внутреннему диаметру корпуса. Верхняя поверхность перфорированной пластины, нижняя поверхность крышки и участок корпуса между перфорированной пластиной и крышкой выполнены зеркальными. Изобретение улучшает качество очистки и обеззараживания воды. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для очистки и обеззараживания воды. Устройство для очистки и обеззараживания воды содержит корпус 1, снабженный крышкой 2, фильтрующий элемент 3, входной штуцер 4 и отстойник 6. В крышке 2 установлен выходной патрубок. В верхней части корпуса 1 установлено кольцо 7, внешняя поверхность которого контактирует с внутренней поверхностью корпуса 1. На внутренней поверхности крышки 2 установлены ультрафиолетовые светодиоды 8. Отстойник 6 выполнен в форме полой полусферы, обращенной центром вниз. Входной штуцер 4 установлен в центре отстойника 6. В корпусе вертикально установлена трубка 9, соединенная с входным штуцером 4. На трубке 9 установлен дефлектор 10, выполненный в форме спирали. В трубке 9 выполнена щель длиной, равной длине дефлектора 10. Верхний край щели расположен на уровне верхнего края дефлектора 10. На дефлекторе 10 установлена пластина 11 круглой формы, диаметр которой равен внешнему диаметру дефлектора 10. Кольцо 7 установлено над пластиной 11. На нижней поверхности крышки 2 установлены уступы 12. Фильтрующий элемент 3 установлен между кольцом 7 и уступами 12 и выполнен в форме цилиндра, диаметр которого равен внутреннему диаметру корпуса 1. Изобретение позволяет повысить качество очистки и обеззараживания воды. 2 ил.

Изобретение относится к области устройств, предназначенных для получения биогаза (биоводорода) из сточных вод от животных и людей. Задача изобретения - превращение работоспособной периодически действующей с ручной загрузкой-выгрузкой биогенераторной установки для получения биогаза низкого давления в промышленную непрерывно действующую установку по производству биогаза (биоводорода) высокого давления (10-12 МПа) путем размещения биореактора в Земле на глубине порядка 2000 м, что обеспечит оптимальные температурные условия реакций анаэробного преобразования биомассы, создаст условия для самотечной загрузки биореактора биомассой, газолифтной выгрузки биогаза и остаточной биопульпы. Для получения биоводорода предусмотрены системы: укисления биомассы до рН 5,49; засева биомассы водородогенными микроорганизмами; подачи биологического катализатора в зону реакции биореактора, Для устройства непрерывнодействующих подземных генераторов биогаза (биоводорода) может быть использовано штатное буровое оборудование и материалы. Предлагаемое изобретение является идеально энергосберегающим и экологически безопасным.

Изобретение относится к области очистки жидкости, в частности воды, от дисперсных примесей напорной флотацией. Устройство для очистки воды напорной флотацией содержит флотационную камеру, в которую вводится флоккулированная вода, смешанная с микропузырьками, образованными устройством для смешивания воды с воздухом, напорный бак, расположенный перед флотационной камерой, согласно изобретению устройство для смешивания воды с воздухом установлено между флотационным насосом и напорным баком и состоит из расходомера для воды, соединенного по потоку воды по крайней мере с одним смесителем, который представляет собой трубу с запорной арматурой, с патрубками с фланцами для подачи и отвода воды, внутри которой установлен фильтрующий цилиндрический картридж с патрубком для подачи сжатого воздуха, который соединен по потоку воздуха через вентиль и счетчик расхода газа с компрессором. Изобретение обеспечивает создание оптимального состава водовоздушной смеси для проведения флотации.

Изобретение относится к фильтровальной технике и предназначено для решения проблемы очистки воды от более легких жидкостей, которые образуют сплошную среду в виде пленки разной толщины, а также удаления дисперсных примесей разного происхождения. Устройство для очистки воды включает отстойники с тонкими синтетическими сетками для выравнивания скоростей очищаемой воды, по всему живому сечению отстойника, а также с помощью фильтрующих камер с существенно улучшенной конструкцией, с новыми фильтрующими материалами из полипропилена, с возможностью проведения простой регенерации, дезинфекции. Устройство обеспечивает в десять и больше раз улучшение основных технологических характеристик. Данное устройство незаменимо, например, при аварийных разливах нефтепродуктов на воде, очистке балластных вод на судах и т.п.

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкости и может быть использовано для очистки воды от дисперсных примесей и очистки сточных и природных вод. Устройство позволяет очищать не только воду, но и другие жидкости, близкие по вязкости к воде, например, бензины, дизтопливо, подсолнечное масло, виноматериал и т.д. Устройство для очистки жидкостей содержит установленные на расстоянии друг от друга открытые сверху камеры со слоем фильтрующего материала, трубопроводы с гидрозатворами, подводящие и отводящие патрубки, при этом подводящие патрубки расположены под слоем фильтрующего материала. Камеры разделены на фильтрующие элементы с многослойными фильтрующими материалами, которые удерживаются герметически по периметру многосекционными рамками. Каждая камера для эффективной работы в режиме регенерации обеспечена по меньшей мере одним вибратором с параметрами, которые определяют по формулам, и излучателем на ультразвуковую частоту для дезинфекции на мощность влияния не менее 2 Вт/см. Изобретение позволяет в десять раз и больше улучшить основные технологические характеристики фильтра (эффективность, скорость фильтрации, объем фильтрующего материала), а также проводить простую в осуществлении регенерацию фильтрующего материала и его дезинфекцию.
Изобретения могут быть использованы для обработки сточных вод и кондиционирования шламов перед их обезвоживанием. Композиция на основе извести для обработки вод и шламов содержит по меньшей мере один минеральный агент, содержащий по меньшей мере известь и по меньшей мере один линейный, разветвленный и/или поперечно сшитый гидрофильный органический полимер неионного, анионного, катионного или амфотерного происхождения. Минеральный агент содержит гашеную известь в твердой фазе, а органический полимер включен на поверхность и внутрь указанной твердой фазы гашеной извести, и указанная композиция на основе извести представляет собой твердую композицию. Способ приготовления композиции для обработки вод и шламов включает введение в контакт минерального агента и водного раствора, дисперсии или обратной эмульсии, содержащей органический полимер и воду. Способ включает осуществление частичной реакции негашеной извести со всей или с частью воды, содержащей органический полимер, получение гашеной извести в твердой фазе, в которую включен органический полимер. Изобретения обеспечивают эффективное кондиционирование обезвоживаемых шламов за счет распределения полимера в меньшем количестве относительно минерального агента. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 табл., 5 пр.

Изобретение относится к области очистки природной воды для хозяйственно-питьевого и производственного водоснабжения, в том числе маломутной цветной низкотемпературной воды. Способ включает реагентную обработку воды коагулянтом и флокулянтом, проведение объемной коагуляции в условиях механического перемешивания, осветление в горизонтальных отстойниках, оборудованных на выходе флотационными камерами, фильтрование, обеззараживание очищенной воды, сбор промывной воды в резервуар-усреднитель с последующим смешением ее с исходной водой. Техническим результатом изобретения является обеспечение качества питьевой воды независимо от сезонных колебаний качества исходной воды и температурных условий, повышение степени осветления коагулируемой воды до фильтрования, снижение расхода промывных вод. 1 табл., 1 ил.
Наверх