установка для электрохимической активации воды

Формула изобретения

Установка для электрохимической активации воды, содержащая вертикально расположенные стержневой и цилиндрический электроды, между которыми размещена трубчатая диафрагма из ультрафильтрационного эластичного материала, закрепленная на металлическом сетчатом каркасе цилиндрической формы и разделяющая межэлектродное пространство на две электродные камеры, снабженные патрубками для подвода и отвода воды, источник тока, соединенный с электродами, причем электроды закреплены взаимно неподвижно, герметично и коаксиально с диафрагмой при помощи втулок из диэлектрического материала, при этом по торцам металлического сетчатого каркаса укреплены электроизоляционные кольца, расположенные с зазором относительно стержневого электрода, отличающаяся тем, что стержневой электрод снабжен продольными, расположенными симметрично относительно стержневого электрода токопроводящими ребрами, верхние поверхности которых посредством пайки или сварки соединены с сетчатым каркасом, а электроизоляционные кольца выполнены с пазами, посредством которых скреплены с токопроводящими ребрами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к техническим средствам для электрохимической активации воды.

Известен электролизер для обработки воды, содержащий корпус, разделенный диафрагмой на анодную и катодную камеры с размещенными в них перфорированными электродами, прижатыми к диафрагме, при этом поверхность электродов, обращенная к диафрагме, покрыта электроизоляционным материалом, а перфорация электродов выполнена соосно (SU авторское свидетельство № 882944, МПК³ C02F 1/46. Электролизер для обработки воды./ В.Л. Филипчук, И.Г. Лирисман, В.М. Рогов, Г.Н. Фельдштейн, М.Н. Гуревич, Ф.В. Косовцев. - Заявка № 2768972/23-26; Заявлено 21.05.1979; Опубл. 23.11.1981. Бюл. № 43).

Недостатком известного устройства является низкая эффективность процесса обработки воды по причине отсутствия движущегося потока жидкости между диафрагмой и электродами, на поверхности которых образуются наиболее активные продукты электрохимических реакций, перемещающихся от поверхности электродов к диафрагме и изменяющих свойства воды.

Известен электрохимический модульный элемент ПЭМ-3, содержащий вертикально установленные цилиндрический и стержневой электроды, между которыми размещена трубчатая пористая диафрагма, разделяющая межэлектродное пространство на две электродные камеры, причем диафрагма и электроды закреплены взаимно неподвижно, герметично и коаксиально при помощи втулок из диэлектрического материала (В.М. Бахир и др. Электрохимическая активация: история, состояние, перспективы. Под ред. д.т.н., проф. Бахира В.М. - М.: АМТН РФ, ВНИИИМТ, 1999. - С.24, 106, 119, 121).

Недостатком данного устройства является сложность изготовления тонкостенной керамической диафрагмы с заданными характеристиками, ее хрупкость, что позволяет создать только небольшой по размерам электрохимический элемент с малым расходом обрабатываемой жидкости, а также повышенные энергозатраты технологических процессов очистки воды (Топаз, Изумруд-КФ, Изумруд-С, Изумруд-К) и синтеза оксидантов в установках «Аквахлор» по причине электролиза всего потока воды в электродных камерах: в одной из которых обрабатывается большая часть потока жидкости с приобретением им заданных свойств, в другой - активируется меньшая часть потока с получением вспомогательного продукта и последующим удалением его в дренажную линию.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению относится установка для электрохимической активации воды, содержащая вертикально расположенные стержневой и цилиндрический электроды, трубчатую диафрагму из эластичного материала, разделяющую межэлектродное пространство на две электродные камеры, имеющие патрубки для подвода и отвода воды и смонтированные посредством втулок из диэлектрического материала неподвижно и коаксиально совместно с диафрагмой, которая закреплена на металлическом сетчатом каркасе, с установленными по торцам электроизоляционными кольцами, расположенными с зазором относительно стержневого электрода (RU патент № 2438988, МПК⁷ C02F 1/46. Установка для электрохимической активации воды. /А.Л. Конюшков, В.В. Карпунин, А.Г. Алимов, А.Н. Лагутин. - Заявка № 2009135628/05; Заявлено 24.09.2009; Опубл. 10.01.2012. Бюл. № 1).

Недостатком данного устройства является повышенный удельный расход электроэнергии в технологических процессах очистки воды, синтеза оксидантов, при раздельном получении анолита и католита по причине перемещения потока жидкости в активаторе между диафрагмой и электродами, что ведет к электролизу всей протекающей через активатор жидкости.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение - повышение эффективности работы установки для электрохимической активации воды.

Технический результат - снижение энергозатрат процесса электрохимической активации воды.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке для электрохимической активации воды, содержащей вертикально расположенные стержневой и цилиндрический электроды, трубчатую диафрагму из эластичного материала, разделяющую межэлектродное пространство на две электродные камеры и смонтированную неподвижно, герметично и коаксиально с электродами при помощи втулок из диэлектрического материала, металлический сетчатый каркас цилиндрической формы, с закрепленной на нем диафрагмой и установленными по торцам электроизоляционными кольцами, расположенными с зазором относительно стержневого электрода, согласно изобретению стержневой электрод снабжен продольными, расположенными симметрично относительно стержневого электрода токопроводящими ребрами, верхние поверхности которых посредством пайки или сварки соединены с сетчатым каркасом, а электроизоляционные кольца выполнены с пазами, посредством которых скреплены с токопроводящими ребрами.

Применение сетчатого несущего элемента в качестве каркаса под трубчатую диафрагму в данном конструктивном исполнении позволило использовать его в качестве электрода и обеспечить работоспособность заявленного технического решения.

Изобретение поясняется рисунком.

На фигуре 1 представлена установка для электрохимической активации воды, на фигуре 2 показан поперечный разрез установки.

Установка включает стержневой электрод 1 с токопроводящими ребрами 2, цилиндрический электрод 3, трубчатую диафрагму из эластичного материала 4, которая разделяет межэлектродное пространство на две электродные камеры 5, 6 и закрепляется на металлическом сетчатом каркасе 7. Для подвода воды предназначены патрубки 8, 9, а для отвода патрубки 10, 11. Коаксиальное расположение электродов 1, 3 и диафрагмы 4 обеспечивается втулками из диэлектрического материала 12, 13. Металлический сетчатый каркас 7 имеет закрепленные по торцам электроизоляционные кольца 14, 15 с пазами 16 и соединен с верхними поверхностями 17 ребер 2. Для герметизации электродных камер 5, 6 служат уплотнительные кольца 18, 19, 20.

В качестве материала для трубчатой диафрагмы 4 используется эластичный материал, обладающий ультрафильтрационными свойствами, как например сепараторы для автомобильных батарей на основе полиэтилена, полиэтилена с каучуком, каучука, нетканое полотно состава: 70% полипропилена, 30% полиэфира ТУ 17 РСФСР 62-11262-86.

Установка для электрохимической активации воды работает следующим образом.

Большая часть потока воды поступает через патрубок 9 в электродную камеру 5 для активации, а меньшая часть потока воды поступает через патрубок 8 в электродную камеру 6. При подключении источника питания к электродам 1, 3 напряжение через стержневой электрод 1, токопроводящие ребра 2 и их верхние поверхности 17 поступает на соединенный с ними металлический сетчатый каркас 7. Между сетчатым каркасом 7 и цилиндрическим электродом 3 происходит процесс электрохимической активации воды. В зависимости от полярности подаваемого напряжения на электроды 1, 3 в электродной камере 5 образуется католит или анолит для отвода которого служит штуцер 10. Поток воды в электродной камере 6 омывает поверхность сетчатого каркаса 7 с диафрагмой 4 и через штуцер 11 отводится из электродной камеры 6. В зависимости от выполняемого технологического процесса электродная камера 6 может соединяться с циркуляционной емкостью, образуя замкнутый контур вспомогательного электролита, пополняемого из электродной камеры 5 за счет протекаемости ультрафильтрационной диафрагмы 4, при этом избыток электролита удаляется в дренажную линию (В.М. Бахир и др. Электрохимическая активация: история, состояние, перспективы. Под ред. д.т.н., проф. Бахира В.М. - М.: АМТН РФ, ВНИИИМТ, 1999. - С.39). В других технологических процессах вода из камеры 6 стержневого электрода 1 отводится в дренаж (RU патент № 2040477, МПК⁶ C02F 1/46. Устройство для обеззараживания и очистки воды. / В.М. Бахир, Ю.Г. Задорожный, Ю.А. Рахманин. - Заявка № 5035666/26; Заявлено 03.04.1992; Опубл. 25.07.1995).

Эксплуатационная надежность установки обеспечивается конструктивной взаимосвязью ее элементов. Для придания цилиндрической формы сетчатому каркасу 7 и равномерного распределения электрического потенциала по его поверхности, что необходимо для обеспечения одинаковых условий протекания электрохимических реакций во всем объеме обрабатываемой в электродной камере 5 жидкости, сетчатый каркас 7 соединен посредством пайки или сварки с верхними поверхностями 17 токопроводящих ребер 2, симметрично расположенных относительно стержневого электрода 1, подключенного к источнику тока. Кроме того, электроизоляционные кольца 14, 15 скреплены своими пазами 16 с ребрами 2 стержневого электрода 1, что предохраняет закрепленный на электроизоляционных кольцах 14, 15 сетчатый каркас 7 от скручивания при сборке и ремонте.

Использование в заявленном устройстве в качестве электрода сетчатого каркаса, по сравнению с известным техническим решением, где применен стержневой электрод, гальванически не связанный с сетчатым каркасом и отделенный от него потоком жидкости, ведет к уменьшению межэлектродного расстояния в 1,6 раза и расходу электроэнергии при обработке воды, так как проходящая между стержневым электродом и сетчатым каркасом вода не подвергается электролизу в связи с равенством между ними электрического потенциала. В заявленном устройстве электролиз воды в электродной камере со стержневым электродом происходит между сетчатым каркасом и прилегающей к ней диафрагмой. Снижение потребляемой мощности сопровождается уменьшением напряжения на электродах, что повышает электробезопасность применения установки для электрохимической активации воды.

Приведенные данные свидетельствуют о решении поставленной задачи - повышение эффективности установки для электрохимической активации воды.