Устройство для электролиза водно-солевых растворов



Устройство для электролиза водно-солевых растворов
Устройство для электролиза водно-солевых растворов
C25B1/10 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

Владельцы патента RU 2660440:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" (RU)

Изобретение относится к устройству для электролиза водно-солевых растворов, содержащему корпус, диафрагменный электрохимический реактор, разделенный мелкопористой диафрагмой на анодную и катодную камеры, снабженному входным и выходными патрубками. Устройство характеризуется тем, что имеет цилиндрический корпус, диафрагменный электрохимический реактор выполнен в виде двух витых плоских пружин, разделенных с одной стороны мелкопористой диафрагмой, выполненной круглой, а с другой стороны зажатых анодным и катодным электродами, образующими каналы для протока жидкости с возможностью получения турбулентного потока, и снабженными в центре электродов выходными патрубками для раздельного вывода анолита и католита, анодный и катодный электроды через уплотнители прижаты к двум плоским концентрическим обмоткам с выводами для подключения системы регулирования рН, содержащей источник питания, оптронную пару, усилитель с потенциометром и датчик проводимости, причем одна обмотка намотана по часовой стрелке, а другая против, обмотки соединены параллельно с источником питания и последовательно с анодной и катодной камерами. Использование предлагаемого устройства позволяет повысить окислительно-восстановительный потенциал и эффективность обработки воды, снизить потребление энергии на обработку и повысить КПД. 3 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к прикладной электрохимии, и может быть использовано для получения анолита и католита из воды и водных растворов.

Известен электрохимический способ получения жидкого анолита и католита из воды и водных растворов, заключающийся в пропускании электрического тока между двумя электродами, установленными на некотором расстоянии друг от друга в обрабатываемой воде. В промежутке между электродами устанавливают нейтральную (неактивную) мембрану, которая делит межэлектродный промежуток на анодную и катодную камеры. При пропускании электрического тока катионы и анионы, концентрированные у прикатодного или прианодного слоя, мигрируют в объем раствора за счет диффузии, конвекции и транспорта ионов в электрическом поле, участвующих в переносе тока. Разделительная нейтральная диафрагма позволяет разделить продукты катодной и анодной реакций и повысить кислотные свойства у анолита и щелочные свойства у католита.

Известен бытовой диафрагменный электролизер [Лечение «живой» и мертвой водой. - СПб.: Лениздат, «Ленинград», 2005. - 320 с. (с. 91-92)] для получения католита («живой» воды) и анолита («мертвой» воды), содержащий водонепроницаемый корпус-сосуд (стеклянную банку), прямоугольные анодный и катодный электроды, выполненные из нержавеющей стали (относящейся к неблагородному проводящему материалу) и закрепленные на диэлектрической крышке корпуса-сосуда, выпрямительный полупроводниковый диод, закрепленный на диэлектрической крышке и подключенный катодом к анодному электроду, водонепроницаемый брезентовый мешочек, помещенный в корпус-сосуд, в который, в свою очередь, помещается анодный электрод, и двухпроводной шнур питания, первый конец первого провода которого соединен с анодом диода, первый конец второго провода подключен к катодному электроду и вторые концы которого оканчиваются вилкой, включаемой в сеть переменного напряжения 220 В.

Недостатком такого устройства для получения активных растворов является низкая эффективность обработки воды, обусловленная незначительным изменением водородного показателя рН, величина которого при такой обработке обычно лежит в диапазоне 6≤рН<7, а окислительно-восстановительного потенциала (редокс-потенциала) Eh - в пределах + (600÷950) мВ.

Наиболее близким к заявляемому устройству является «Установка для электролиза водно-солевых растворов», патент №2475456, МПК C02F 1/461, опубликовано 20.02.2013; бюл. №50. Установка взята за прототип.

Известная установка для электролиза водно-солевых растворов, содержащая 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.

К недостаткам устройства относятся зависимость уровня рН от расхода воды при неизменной силе тока, повышенный расход электроэнергии на активацию воды, значительные гидравлические сопротивления и сложность конструкции, недостаточная площадь контакта потока воды с электродами.

Техническим решением изобретения является повышение окислительно- восстановительного потенциала и эффективности обработки воды, снижение потребления энергии на обработку и повышение коэффициента полезного действия.

Технический результат достигается тем, что устройство для электролиза водно-солевых растворов, содержащее корпус, диафрагменный электрохимический реактор, разделенный мелкопористой диафрагмой на анодную и катодную камеры, снабженное входным и выходными патрубками, согласно изобретению имеет цилиндрический корпус, диафрагменный электрохимический реактор выполнен в виде двух витых плоских пружин, разделенных с одной стороны мелкопористой диафрагмой, выполненной круглой, а с другой стороны зажатых анодным и катодным электродами, образующими каналы для протока жидкости с возможностью получения турбулентного потока и снабженными в центре электродов выходными патрубками для раздельного вывода анолита и католита, анодный и катодный электроды через уплотнители прижаты к двум плоским концентрическим обмоткам с выводами для подключения системы регулирования рН, содержащей источник питания, оптронную пару, усилитель с потенциометром и датчик проводимости, причем одна обмотка намотана по часовой стрелке, а другая - против, обмотки соединены параллельно с источником питания и последовательно с анодной и катодной камерами.

Новизна заявляемого технического решения обусловлена тем, что устройствоимеет цилиндрический корпус, диафрагменный электрохимический реактор выполнен в виде двух витых плоских пружин, разделенных с одной стороны мелкопористой диафрагмой, выполненной круглой, а с другой стороны зажатых анодным и катодным электродами образующими каналы для протока жидкости с возможностью получения турбулентного потока и снабженными в центре электродов выходными патрубками для раздельного вывода анолита и католита, анодный и катодный электроды через уплотнители прижаты к двум плоским концентрическим обмоткам с выводами для подключения системы регулирования рН, содержащей источник питания, оптронную пару, усилитель с потенциометром и датчик проводимости, причем одна обмотка намотана по часовой стрелке, а другая - против, обмотки соединены параллельно с источником питания и последовательно с анодной и катодной камерами.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано устройство в разрезе; на фиг. 2 показан разрез устройства по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 показана функциональная схема работы устройства (устройство на фиг. 2 повертнуто на 90° против часовой стрелки).

Устройство для электролиза водно-солевых растворов содержит цилиндрический плоский корпус 1, диафрагменный электрохимический реактор 2 выполнен в виде двух витых плоских пружин 3, которые разделены круглой мелкопористой диафрагмой 4, имеет входной 5 и выходные патрубки 6, круглые анодный 7 и катодный 8 электроды, через уплотнители 9 к электродам прижаты плоские (дисковые) концентрические обмотки 10 с выводами 11 и 12, систему регулирования рН 13, содержащую управляемый источник питания 14, оптронную пару 15, усилитель 16, потенциометр 17, датчика проводимости 18.

Витые плоские пружины 3, которые совместно с электродами 7, 8 и диафрагмой 4 создают каналы для прохождения жидкости, выполнены из изоляционного материала термической обработкой или формируются посредством 3D-принтера. Сечение этого канала определяется производительностью устройства.

Плоские концентрические обмотки 10 с выводами 11 для подключения источника питания и выводами 12 для соединения с реактором через металлические выходные патрубки 6 для жесткости заливаются компаундом и запекаются. Одна обмотка намотана «по часовой стрелке» другая - «против». Это связано с тем, чтобы при последовательном соединении, согласно конструкции, их магнитные поля суммировались.

Уплотнитель 9 выполнен в виде герметика с хорошими изоляционными свойствами. Выходные патрубки 6 (из нержавеющей стали) соединяются с одной стороны с внутренними выводами 12 плоских концентрических обмоток, а с другой стороны с круглыми электродами 7 и 8. Один из электродов выполнен из нержавеющей стали, другой графитовый. Причем нержавеющая сталь должна быть немагнитной (прозрачной для магнитного поля).

Управляемый источник питания 14 выбирается на максимальный ток реактора 2 и управляется, например, транзистором оптронной пары 15. Потенциометром 17 задается необходимый уровень рН, который контролируется датчиком проводимости 18.

Устройство для электролиза водно-солевых растворов работает следующим образом (фиг. 3).

Жидкость поступает через входной патрубок и распределяется в реакторе 2 между диафрагмой 4. Потенциометром 17 задается необходимый уровень рН. С управляемого источника 14 подается максимальное напряжение. Ток через контакты 11 проходит через верхнюю на схеме плоскую концентрическую обмотку 10, выходной патрубок 6, круглый анод 7 диафрагменного электрохимического реактора 2, замыкается на нижнем по схеме электроде 8, проходит нижнюю по схеме плоскую концентрическую обмотку 10, через нижний выходной патрубок замыкается на «минусе» источника питания.

Идет процесс электролиза воды. При достижении заданного уровня рН поступает сигнал от датчика проводимости 18 на усилитель 16. Последний через оптронную пару 15 снижает выходное напряжение управляемого источника питания 14. Напряжение снижается, уменьшается ток и происходит стабилизация выходного параметра рН.

Преимущества предлагаемого устройства.

1. Жидкость проходит по кольцевым каналам, вращается. Под действием центробежных сил возникает турбулентное движение, что способствует лучшему контакту с электродами.

2. Процесс переноса ионов в движущемся растворе отличается от процесса переноса нейтральных растворенных частиц. На движение ионов оказывают влияние как электрическое, так и магнитное поле. Таким образом, перенос ионов в растворе осуществляется конвекцией, диффузией ионов к электроду и миграцией ионов в электрическом и магнитном полях.

3. Плоские концентрические обмотки имеют малое активное сопротивление в сравнении с водным раствором, поэтому потери в них минимальные, но за счет создаваемого ими электромагнитного поля резко возрастает процесс электролиза и повышается КПД устройства.

Устройство для электролиза водно-солевых растворов, содержащее корпус, диафрагменный электрохимический реактор, разделенный мелкопористой диафрагмой на анодную и катодную камеры, снабженное входным и выходными патрубками, отличающееся тем, что имеет цилиндрический корпус, диафрагменный электрохимический реактор выполнен в виде двух витых плоских пружин, разделенных с одной стороны мелкопористой диафрагмой, выполненной круглой, а с другой стороны зажатых анодным и катодным электродами, образующими каналы для протока жидкости с возможностью получения турбулентного потока и снабженными в центре электродов выходными патрубками для раздельного вывода анолита и католита, анодный и катодный электроды через уплотнители прижаты к двум плоским концентрическим обмоткам с выводами для подключения системы регулирования рН, содержащей источник питания, оптронную пару, усилитель с потенциометром и датчик проводимости, причем одна обмотка намотана по часовой стрелке, а другая - против, обмотки соединены параллельно с источником питания и последовательно с анодной и катодной камерами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к катоду для электролиза, содержащему проводящую подложку и слой катализатора на этой подложке, содержащий рутений. При этом в этом слое катализатора при измерении методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии отношение максимальной интенсивности пика рутения 3d 5/2, возникающего между 281,4 эВ и 282,4 эВ, к максимальной интенсивности пика рутения 3d 5/2, возникающего между 280,0 эВ и 281,0 эВ, составляет 0,45 или более.

Изобретение относится к способу получения порошков гексаборидов стронция и бария, включающему электролиз солевого расплава, содержащего смесь соли получаемого гексаборида с борсодержащим компонентом.
Изобретение относится к нерастворимому аноду электролизеров для получения сплавов металлов в порошкообразном виде. Рабочая часть анода состоит из диэлектрической подложки с активным слоем, содержащим спеченную смесь оксида рутения и оксидного стекла в объемном соотношении от 4/1 до 2/1.

Изобретение может быть использовано в атомной, химической промышленности, теплоэнергетике и металлургии. Электролизер для синтеза окисленного графита содержит корпус 1, разделенный на анодную и катодную секции, разделённые фторопластовой решеткой 7.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения моногидрата гидроксида лития высокой чистоты из природных литийсодержащих рассолов включает получение первичного литиевого концентрата - раствора хлорида лития путем сорбционного обогащения рассолов по литию.

Группа изобретений может быть использована для нейтрализации закисления обрабатываемых природных вод – пресных, морских, океанических. Способы регулирования закисления воды включают приведение по меньшей мере одного меланинового материала в контакт с водой и катализ реакции между водой, СО2 и/или бикарбонатом, в результате чего образуется глюкоза и повышается рН обрабатываемой воды.

Изобретение относится к электрохимии и водоподготовке. Для обогащения тяжелой воды щелочную воду 7 и исходную воду 10 смешивают в циркуляционном резервуаре 5 с образованием электролита 16.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении эффективных люминофоров для элементов нано-оптоэлектроники и источников света в видимом диапазоне.

Изобретение относится к способу получения наноразмерных частиц золота в водной среде, включающему помещение в дистиллированную воду, находящуюся в емкости, двух электродов, один из которых выполнен из золота, пропускание между электродами стабилизированного постоянного электрического тока, отличающемуся тем, что в качестве второго электрода используют золотую пластину, электроды между собой разделяют микропористой мембраной, при этом процесс электролитического разложения проводят в присутствии катализатора, роль которого выполняет смесь цитратного раствора С6Н8O7 и аммиачного раствора NH3, при молярном соотношении смеси-катализатора к общему объему дистиллированной воды 1:100.

Изобретение относится к способу получения высокогомогенных по размерам (10-20 нм) наноразмерных частиц серебра в водной среде, включающему помещение в дистиллированную воду, находящуюся в емкости, двух электродов, один из которых выполнен из серебра, пропускание между электродами переменного электрического тока.

Изобретение относится к области энергетики, нефтехимии и может быть использовано в системах питания котельных установок, в теплофикационных системах, системах разделения жидких и газовых фаз, а также в других отраслях народного хозяйства (например, в пищевой, молочной, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности).
Изобретение относится к технологии очистки бытовых и промышленных сточных вод. Способ очистки сточной воды от загрязнений включает реагентную обработку очищаемой воды и последующее отделение присутствующих в ней загрязнений с получением очищенной воды.

Изобретение может быть использовано в области очистки воды. В первом варианте исходную воду, содержащую взвешенные вещества, подают на флотационную установку, разделяют поток на осветленную воду и флотошлам.

Изобретение может быть использовано для обработки бытовых серых стоков по месту формирования. Устройство включает септический резервуар (3) для приема серых стоков через впускное отверстие (10) и отделения твердых веществ, фильтрующее устройство (7), содержащее слой (1) торфяного материала внутри контейнера (8), для формирования фильтрующей среды.

Изобретение относится к технологии получения дистиллированной воды и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической, косметической и энергетической отраслях промышленности для очистки и обессоливания воды, концентрирования рассолов, водоподготовки и деминерализации.

Изобретение может быть использовано для окислительного обезвреживания водных технологических конденсатов и/или сернисто-щелочных стоков, загрязненных токсичной сульфидной и/или меркаптидной серой, поступающих с предприятий нефтяной, газовой, химической, целлюлозно-бумажной, металлургической промышленности и кожевенного производства.
Изобретение может быть использовано для очистки промышленных сточных вод гальванических или других аналогичных производств, содержащих токсичные простые и комплексные цианиды.

Изобретение может быть использовано при разведке и разработке месторождений полезных ископаемых для очистки подземных вод, загрязненных в результате техногенного воздействия.

Изобретение относится к очистке сточных вод. Флотокомбайн для очистки сточных вод включает корпус 1, на внешней стороне которого расположены патрубки для подачи исходной воды 3, отвода очищенной воды 7 и вывода флотошлама 14, блок сгущения флотошлама в виде эжектора 11 и узла совместного обезвоживания осадка и флотошлама с использованием мешка 16 из синтетической ткани.
Изобретение может быть использовано для очистки бытовых, технологических, поверхностных, сельскохозяйственных сточных вод от растворенных органических загрязнений.

Изобретение относится к комбинированным способам обработки и обеззараживания воды с применением нескольких химических компонентов и физических воздействий для получения чистой воды в замкнутом контуре и предназначено для очистки воды плавательных и купальных бассейнов. Система очистки воды плавательных бассейнов включает два функциональных блока. В основном блоке очистки вода из ванны или системы водоснабжения посредством циркуляционного насоса подается на эжектор-кавитатор, где обеспечивается очистка воды совместным обеззараживанием гидродинамической кавитацией и озоновоздушной смесью, генерируемой из атмосферного воздуха в озонообразующей лампе УФ-излучения. Далее вода фильтруется в песчаном контактном фильтре и после осветления обрабатывается УФ-излучением. В блоке обеззараживания очищенная вода проходит через смеситель, куда из расходной емкости через насос-дозатор поступает обеззараживающий реагент - пергидроль. Обработанная вода подается в бассейн. За счет рациональной организации гидродинамических потоков и синергетического эффекта при взаимодействии активных воздействий и применения окислителя с гарантированными свойствами обеспечивается повышение эффективности обработки воды, увеличение санитарной надежности, снижение массогабаритных характеристик и энергопотребления, упрощение конструкции. 1 ил.

Изобретение относится к устройству для электролиза водно-солевых растворов, содержащему корпус, диафрагменный электрохимический реактор, разделенный мелкопористой диафрагмой на анодную и катодную камеры, снабженному входным и выходными патрубками. Устройство характеризуется тем, что имеет цилиндрический корпус, диафрагменный электрохимический реактор выполнен в виде двух витых плоских пружин, разделенных с одной стороны мелкопористой диафрагмой, выполненной круглой, а с другой стороны зажатых анодным и катодным электродами, образующими каналы для протока жидкости с возможностью получения турбулентного потока, и снабженными в центре электродов выходными патрубками для раздельного вывода анолита и католита, анодный и катодный электроды через уплотнители прижаты к двум плоским концентрическим обмоткам с выводами для подключения системы регулирования рН, содержащей источник питания, оптронную пару, усилитель с потенциометром и датчик проводимости, причем одна обмотка намотана по часовой стрелке, а другая против, обмотки соединены параллельно с источником питания и последовательно с анодной и катодной камерами. Использование предлагаемого устройства позволяет повысить окислительно-восстановительный потенциал и эффективность обработки воды, снизить потребление энергии на обработку и повысить КПД. 3 ил.

Наверх