ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2079575
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МОЮЩИХ И ДЕЗИНФИЦИРУЮЩИХ РАСТВОРОВ
Имя изобретателя: Бахир Витольд Михайлович; Задорожний Юрий Георгиевич; Барабаш Тарас Борисович
Имя патентообладателя: Бахир Витольд Михайлович; Задорожний Юрий Георгиевич; Барабаш Тарас Борисович
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1995.05.31
Изобретение относится к химической технологии, в частности к устройствам для
электрохимической обработки воды с целью ее очистки и регулирования кислотно-основных,
окислительно-восстановительных свойств и каталитической активности, и может быть
использовано для получения моющих и дезинфицирующих растворов. Целью изобретения
является снижение энергозатрат, расширение функциональных возможностей устройства за
счет увеличения интервалов изменения свойств анолита и католита, при одновременном
уменьшении расхода соли. Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для
получения моющих и дезинфицирующих растворов электролизом водного раствора хлорида
натрия, содержащем по меньшей мере одну электрохимическую ячейку, выполненную из
вертикальных коаксиальных цилиндрического и стержневого электродов, установленных в
диэлектрических втулках, коаксиальной керамической ультрафильтрационной диафрагмы,
установленной во втулках между электродами и разделяющей межэлектродное пространство
на электродные камеры, с каналами для подвода и отвода обрабатываемого раствора в
электродные камеры соответственно в нижней и верхней втулках, имеющим источник тока,
положительный и отрицательный полюса которого соединены с электродами, на линии
подвода воды после приспособления для дозирования хлорида натрия в воду установлен
смеситель, соединенный с компрессором для подачи воздуха. Кроме того, приспособления
для подвода и отвода обрабатываемого раствора выполнены в виде коллекторов и снабжены
средствами для параллельного соединения двух и более ячеек.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к химической технологии, в частности к устройствам для
электрохимической обработки воды с целью ее очистки и регулирования кислотно-основных,
окислительно-восстановительных свойств и каталитической активности, и может быть
использовано для получения моющих и дезинфицирующих растворов.
В прикладной электрохимии используются электролизеры различных конструкций,
обеспечивающие обработку воды или получение моющих и дезинфицирующих растворов.
Известно устройство для раздельного получения воды, обработанной в катодной и
анодной камерах католита и анолита из подсоленной воды, использующихся соответственно
в качестве моющего и обеззараживающего растворов в медицине /1/. Устройство включает в
себя диафрагменный проточный электролизер с плоскими электродами и блок питания,
совмещенный с блоком управления. Недостатком известного решения является
неудовлетворительная гидродинамика, смешение продуктов анодных и катодных
электрохимических реакций при использовании диафрагмы большой протекаемости, а также
большие затраты ручного труда при сборке и ремонте электролизера с плоскими
электродами.
Известно устройство для электролиза воды /2/, которое состоит из цилиндрического
электролизера с коаксиально расположенными в диэлектрических втулках электродами и
диафрагмой между ними, разделяющей внутреннее пространство на катодную и анодную
камеры. Каждая камера имеет отдельный вход в нижней и отдельный выход в верхней втулках
электролизера, сообщающиеся с подводящими и отводящими гидравлическими линиями для
протока воды под давлением. В состав устройства входит источник постоянного тока,
соединенный с электродами электролизера через коммутационный узел, обеспечивающий
возможность перемены полярности электродов для устранения катодных отложений с
одновременным переключением гидравлических линий, обеспечивающих постоянное
поступление растворов из анодной и катодной камеры без смешения. Отмечено, что в
процессе эксплуатации данного устройства возможно получение электрохимически
обработанной воды с бактерицидными свойствами.
Недостатками известного решения являются большие энергопотери при обработке воды,
особенно при обработке воды с изменяющейся во времени минерализацией. Чем шире
диапазон возможных изменений минерализации воды, тем выше должна быть электрическая
мощность используемого источника постоянного тока.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является устройство
для электрохимической обработки воды /3/.
Устройство содержит, по крайней мере, одну электрохимическую ячейку, выполненную из
вертикальных коаксиальных цилиндрического и стержневого электродов, установленных в
диэлектрических втулках, ультрафильтрационной диафрагмы из керамики на основе оксида
циркония, коаксиально установленной во втулках между электродами. Геометрические
размеры ячейки удовлетворяют определенным соотношениям.
Ячейки особым образом закреплены в нижнем и верхнем коллекторах из диэлектрического
материала с подводящими и отводящими каналами в камеры, причем ячейки, установленные в
коллекторах, соединены параллельно гидравлически и параллельно или последовательно-параллельно
электрически.
Электроды ячейки соединены с полюсами источника тока таким образом, что
цилиндрический электрод является анодом, а стержневой электрод катодом, источник
обрабатываемой воды, с которым электродные камеры соединены параллельно, регуляторы
расхода, установленные на линиях подачи воды в электродные камеры и на линии отвода
воды из анодной камеры. Устройство также содержит водоструйный насос для дозирования
реагента, поступающего из емкости, установленный на линии подачи воды, емкости с
катализатором, гидравлическую обвязку и источник тока, соединенный через узел
коммутации с электродами. Раствор, обработанный в анодной камере, имеет бактерицидные
свойства, а обработанный в катодной камере, моющие свойства.
Однако процесс обработки воды в данном устройстве связан со сравнительно большими
энергозатратами.
Целью изобретения является снижение энергозатрат, рсширение функциональных
возможностей устройства за счет увеличения интервалов изменения свойств анолита и
католита, при одновременном уменьшении расхода соли.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для получения моющих и
дезинфицирующих растворов электролизом водного раствора хлорида натрия, содержащее,
по меньшей мере, одну электрохимическую ячейку, выполненную из вертикальных
коаксиальных цилиндрического и стержневого электродов, установленных в
диэлектрических втулках, коаксиальной керамической ультрафильтрационной диафрагмы,
установленной во втулках между электродами и разделяющей межэлектродное пространство
на электродные камеры, причем в нижней и верхней втулках выполнены соответственно
каналы для подвода и отвода обрабатываемого раствора в электродные камеры,
приспособления для подвода и отвода обрабатываемого раствора, соединенные
соответственно с нижней и верхней втулками, линию подачи воды с установленным на ней
приспособлением для дозирования хлорида натрия в воду, соединенную с приспособлением
для подачи обрабатываемого раствора в электродные камеры, источник тока,
положительный и отрицательный полюса которого соединены с электродами через узел
коммутации и на линии подвода воды после приспособления для дозирования реагента
установлен смеситель, соединенный с компрессором для подачи воздуха. Кроме того,
приспособления для подвода и отвода обрабатываемого раствора выполнены в виде
коллекторов и снабжены средствами для параллельного соединения двух и более ячеек.
В прикладной электрохимии известно использование сжатого воздуха, подаваемого в
межэлектродное пространство в процессе очистки воды, в частности в способе очистки
сточных вод от органических примесей (4).
Способ заключается в том, что при очистке сточных вод от органических примесей в
пространство между электродами, заполненное твердой засыпкой в виде гранулированной
алюминиевой фольги, в процессе очистки подают сжатый воздух.
Однако в известном решении воздух подается в межэлектродное пространство для
псевдоокисления засыпки, кроме того, в известном решении указано, что очистка
происходит за счет образования электродуговых разрядов между частицами алюминиевой
фольги, что говорит о том, что расход воздуха должен быть достаточно большим, и основная
его часть проходит через межэлектродное пространство в виде пузырей для увеличения
сопротивления и обеспечения условий возникновения электрических разрядов.
В предложенном устройстве расход воздуха небольшой, объемное соотношение воздух-раствор
составляет (1-3): 1 и предусматривает растворение его в обрабатываемой воде с небольшим
избытком. Сочетание компрессора и смесителя обеспечивает эффективное растворение и
образование микропузырьков за счет избыточного воздуха, что приводит к изменению
свойств обрабатываемого раствора. Для достижения одних и тех же значений pH и
окислительно-восстановительного потенциала можно использовать раствор соли (хлорида
натрия) меньшей концентрации, но насыщенный воздухом. Это также уменьшает расход
электроэнергии на получение растворов с одинаковыми характеристиками.
|
На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства.
Устройство для получения моющих и дезинфицирующих растворов (фиг. 1) содержит
электрохимическую ячейку 1, в качестве которой может быть использована
электрохимическая ячейка, описанная в прототипе заявка PCT WO 93/20014, вертикальные
коаксиальные электроды (анод и катод) которой соединены с полюсами источника тока (на
чертеже не показан). Керамическая диафрагма, установленная коаксиально между
электродами, разделяет межэлектродное пространство на электродные камеры анодную и
катодную. Электродные камеры параллельно соединены с линией ввода 2 обрабатываемого
раствора, в которую после приспособления для дозирования реагента 3, подключенного к
линии подачи воды 4 и линии подачи солевого раствора 5, установлен смеситель 6,
соединенный с компрессором 7 для подачи воздуха.
Устройство работает следующим образом. Исходный обрабатываемый раствор, содержащий
воду и раствор хлорида натрия в необходимых соотношениях, поступает в анодную и
катодную камеры электрохимической ячейки 1. Количество хлорида натрия в воде
определяется условиями решаемой задачи. Включается источник тока. При этом
осуществляется через компрессор 7 и смеситель 6 насыщения обрабатываемого раствора
сжатым воздухом. При поступлении раствора в электродные камеры происходят химические
процессы как на электродах, так и в объеме раствора, что позволяет получать моющие и
дезинфицирующие растворы.
|
За счет насыщения обрабатываемого раствора воздухом расширяются функциональные
возможности устройства, так как расширяется интервал изменений характеристик
растворов.
При этом получаемый католит обладает повышенной моющей способностью, а коррозионная
активность анолита уменьшается.
Уменьшается расход соли (солевой раствор) при сохранении высокой биоцидности
полученных растворов.
Изобретение иллюстрируется следующим примером.
Пример
. Для обработки воды использовали устройство, схематически представленное на
фиг. 1. Устройство содержит электрохимическую ячейку, аналогичную описанной в заявке PCT
WO 93/20014, с электродами из титана с платиновыми или платино-ирридиевыми покрытиями и
керамической ультрафильтрационной диафрагмой на основе оксида циркония, содержащей
оксид алюминия и иттрия. Установка также содержит дозатор, выполненный в виде
водоструйного насоса, компрессор для подачи сжатого воздуха на смеситель.
Обрабатываемая вода, пройдя механический фильтр, насыщается хлоридом натрия до
концентрации 2 г/л и подается в смеситель с подачей сжатого воздуха, причем соотношение
потока воды и воздуха составляет 1:1 л/л. Далее вода поступает в электродные камеры
ячейки, где обрабатывается при расходе электроэнергии 1,8 кВч/л. Данные, характеризующие
обрабатываемый раствор, представлены в таблице.
Полученные данные показывают, что при одинаковом расходе электроэнергии обработанные
растворы обладают улучшенными характеристиками, в частности pH и ОВП, кроме того, имеют
повышенную бактерицидную активность и моющую способность, а также пониженную
коррозионную активность.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Устройство для получения моющих и дезинфицирующих растворов электролизом водного
раствора хлорида натрия, содержащее по меньшей мере одну электрохимическую ячейку,
выполненную из вертикальных коаксиальных цилиндрического и стержневого электродов,
установленных в диэлектрических втулках, коаксиальной керамической
ультрафильтрационной диафрагмы, установленной во втулках между электродами и
разделяющей межэлектродное пространство на электродные камеры, причем в нижней и
верхней втулках выполнены соответственно каналы для подвода и отвода обрабатываемого
раствора в электродные камеры, приспособления для подвода и отвода обрабатываемого
раствора, соединенные соответственно с нижней и верхней втулками, линию подачи воды с
установленным на ней приспособлением для дозирования хлорида натрия в воду,
соединенную с приспособлением для подвода обрабатываемого раствора в электродные
камеры, источник тока, положительный и отрицательный полюса которого соединены с
электродами через узел коммутации, отличающееся тем, что на линии подвода воды после
приспособления для дозирования хлорида натрия установлен смеситель, соединенный с
компрессором для подачи воздуха.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что приспособления для подвода и отвода
обрабатываемого раствора выполнены в виде коллекторов и снабжены средствами для
параллельного соединения двух и более ячеек.
Версия для печати
Дата публикации 23.02.2007гг
вверх
|
