ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2079575

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МОЮЩИХ И ДЕЗИНФИЦИРУЮЩИХ РАСТВОРОВ

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.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МОЮЩИХ И ДЕЗИНФИЦИРУЮЩИХ РАСТВОРОВ

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