EE05737B1 - Meetod desinfektsioonivahendi saamiseks ja elektrolüüser selle rakendamiseks - Google Patents

Abstract

Leiutis kuulub inimese eluliste vajaduste rahuldamise valdkonda desinfektsioonimeetodite ja -seadmete alal elektrolüüseri abil ja keemia valdkonda eletrolüüsi alal. Seda võib kasutada nii desinfektsioonivahendi saamiseks kui ka desinfektsioonivahendite saamise seadmete valmistamiseks. Ühe ja sama elektrolüüseri elektroodikambrites on elektrolüüdid allutatud erineva intensiivsusega elektrokeemilisele toimele: võrdlemisi nõrgale toimele katoodikambris ja võrdlemisi tugevale toimele anoodikambris. Peale selle on elektrolüüseri konstruktsiooni sisse viidud elemendid, mis parendavad ühenduste hermetiseerimist, kaitsevad materjale elektrokeemilise toime eest, lihtsustavad elektrolüüseritega varustatud seadmete teenindamist. Tehniliseks tulemuseks on elektrolüüdi selle osa vähendamine, mis suunatakse äravoolu desinfektsioonivahendi pH tõstmise puhul väärtusteni 5,8-6,5 eesmärgiga tõsta selle efektiivsust ja elektrolüüseri pikaealisust, samuti selle kasutamispiirkondade laiendamist.

Description

Tehnikavaldkond

Leiutis kuulub inimese eluliste vajaduste rahuldamise valdkonda desinfektsiooni-meetodite ja -seadmete alal elektrolüüseri abil ja keemia valdkonda eletrolüüsi alal. Seda võib kasutada nii desinfektsioonivahendi saamiseks kui ka desinfektsioonivahendite saamise seadmete valmistamiseks.

Meetod kuulub valdkonda, milles vajadus desinfektsioonivahendite järgi rahuldatakse naatriumkloriidi vesilahuste elektrolüüsi abil. Meetodit ja elektrolüüserit, mille abil realiseeritakse meetod, kasutatakse desinfektsioonivahendite saamiseks ja neid kasutatakse valdkonda, milles on kõrged nõudmised hügieeni ja tervishoiu suhtes. Kõige efektiivsemat toimivad desinfektsioonivahendid, mille pH on tõstetud väärtusteni 5,8-6,5, kuna selliste pH väärtuste puhul koosneb toimeaine peaaegu 100 %-liselt efektiivseimast ingrediendist - hüpoklooridhappest.

Tehnika tase

On tuntud desinfektsioonivahendi saamismeetod silindrilise läbivoolu-diafragma-elektrolüüseri kasutamisega, milles katoodikambrisse juhitakse NaCl mageveeline lahus, kus see muundub katolüüdiks, katoodikambrist suunatakse osa katolüüti anoodikambrisse ja osa äravoolu, tõstmaks saadava desinfektsioonivahendi pH väärtust. Seda meetodit kirjeldatakse reas patentides elektrolüüserite kohta, nagu näiteks patent RL) 2088539 [1] ja patendid US 5628888 [2], US 5871623 [3], US 5985110 [4], mis kujutavad endast patendi [1] edasiarendust.

Meetodi [1], [2], [3], [4] puhul toimub elektrolüütide liikumine nii anoodikambris kui katoodikambris samatüübiliste trajektooride järgi, täpsemalt aga - piki lühimat vahekaugust katoodiruumi sisenemise koha ja sellest väljumise koha vahel.

Selle meetodi puuduseks on suur veekadu, mis on vajalik katolüüdi äravoolu puhul, saavutamaks desinfektsioonivahendi pH väärtust kuni 5,8-6,5. Veekao suurus on võrreldav saadava desinfektsioonivahendi pH väärtusega 6 mahuga ja moodustab sellest üle 84 %.

On tuntud teine meetod desinfektsioonivahendi saamiseks silindrilise diafragma-elektrolüüseri kasutamisel, milles katoodikambrisse juhitakse NaCI mageveeline lahus, katoodikambrist suunatakse osa katolüüti anoodikambrisse ja osa äravoolu, tõstmaks saadava desinfektsioonivahendi pH väärtust; seejuures voolavad elektrolüüdid mõlemas elektroodikambris sisendist väljundini ühetüübilist spiraalikujulist trajektoori mööda elektroodikambrite silindrilistel pindadel. Seda meetodit teostatakse eletrolüüserite kasutamisega patentide järgi, näiteks US 7374645 [5], EE 05447 [6], EE 05494 [7]. Selle meetodi puuduseks on suur veekadu, mis on vajalik katolüüdi äravoolu puhul, saavutamaks desinfitseerimisvahendi pH väärtust kuni 5,8-6,5. Veekao suurus moodustab üle 75 % saadava desinfitseerimisvahendi pH väärtusega 6,0 mahust.

On teisi meetodeid desinfektsioonivahendite saamiseks silindriliste diafragma-elektrolüüserite kasutamisel, milles katolüüdi äravoolu maht on tunduvalt väiksem kui ülalvaadeldud meetodite puhul. Siiski on need meetodid kas tunduvalt keerulisemad, näiteks RU 2208589 [8], milles meetod teostatakse elektrolüüdi järjestikuse läbilaskmisega läbi mitme elektrolüüseri, RU 2241683 [9], milles tsirkulatsioonikontuuri kaudu, mis koosneb katoodikambrist ja abimahutist, lastakse läbi kontsentreeritud leelis, RU 2148027 [10], RU 2157793 [11], RU 2207983 [12], milles meetodite realiseerimiseks kasutatakse mitut elektrolüüselt koos tsirkulatsioonikontuuridega, RU 2155719 [13], milles peale tsirkulatsioonikontuuri katolüüdi jaoks kasutatakse süsteemi rõhkude vahe hoidmiseks anoodi- ja katoodikambri vahel, EE 05607 B1 [14], milles tuleb paigas hoida katoodikambrit läbiva läbivoolu optimaalne suurus ja teise voolu - anoodikambrit läbiva voolu - suurus, seejuures on anoodikambrit läbiva voolu suurus väiksem saadava desinfektsioonivahendi mahu suurusest. Peale selle deklareeritakse reas ülalloetletud patentides [10], [13], [8] desinfektsioonivahendite saamine pH väärtusega vahemikus 6,8-8,2, selles vahemikus on katolüüdi äravool utiliseerimise jaoks vähendatud, kuid tarbijate taotlused desinfektsioonivahendite suhtes pH väärtusega kuni 5,8-6,5 võivad olla rahuldatud ainult suurte veekadude tingimustes.

On tuntud elektrolüüserid, mis on ette nähtud desinfektsioonivahendite saamiseks. Ülalmainitud elektrolüüserid vastavalt patentidele RU 2088539 [1], US 5628888 [2], US 5871623 [3], US 5985110 [4] kujutavad endast silindrilisi läbivoolu-diafragmaelektrolüüsereid, millel on, nagu ka esitataval elektrolüüseril, elektroodid: anood ja katood, ning diafragma, mis on paigutatud nende vahele, seejuures on anoodi, katoodi ja diafragma vastasotsad asetatud kaantesse, millel on ühes, alumises kaanes avad elektrolüütide sisestamiseks tühimikesse diafragma ja elektroodide vahel, st elektroodikambritesse, aga teises, ülemises kaanes avad elektrolüüsi saaduste väljutamiseks. Vaadeldavatel elektrolüüseritel-analoogidel on kaaned, millest kumbki koosneb kahest osast. Elektroodide ühendused kaantega ja diafragma ühendused kaantega on hermetiseeritud ümmarguse ristlõikega tihendusrõngastega, mis on paigutatud silindriliste pindade vahele, kogu konstruktsioon on aga fikseeritud mutritega, mis liiguvad piki keeret sisemise elektroodi vastasotstel. Vaadeldavate analoogide puhul on sisend- ja väljundavade pikiteljed suunatud radiaalselt elektrolüüseri pikitelje sunas. Neid elektrolüüsereid kasutatakse laialdaselt, kuid neil on sellised puudused, nagu vajadus suure mahu katolüüdi järgi äravoolus, tõstmaks desinfektsioonivahendi pH väärtust, aga ka see, et nende tootlikkus on väike ja moodustab viimastes variantides kuni 80 g aktiivset kloori tunnis.

Tootlikkus kuni 80 g aktiivset kloori tunnis võib olla elektrolüüseri puhul vastavalt patendile US 7374645 [5], mis on kirjeldatud kui silindriline diafragmaelektrolüüser, millel on, nagu ka esitataval elektrolüüseril, elektroodid: anood ja katood - ning diafragma, mis on paigutatud nende vahele, seejuures on anoodi, katoodi ja diafragma vastasotsad asetatud 2-3 detailist koostatud kaantesse, millel on alumises kaanes avad elektrolüütide sisestamiseks elektroodikambritesse, aga ülemises kaanes on avad elektrolüüsi saaduste väljutamiseks; katood on sisemiseks elektroodiks, anood välimiseks elektroodiks ja on väljast kaetud elektro-hüdroisolatsioonimaterjaliga. Vaadeldava analoogi [5] puhul on detailide ühendused hermetiseeritud ümmarguse ristlõikega tihendusrõngastega. Sisend- ja väljundavade pikiteljed on suunatud piki elektroodikambrite silindriliste pindade puutujat. Selle elektrolüüseri puuduseks on see, et see nõuab katolüüdi suurt äravoolu desinfektsioonivahendi pH väärtuse tõstmiseks, kuid sellel on ka rida puudusi hermetiseerimise aspektist: ülemine kaas on koostatud mitmest osast, mis ühenduskohtades nõuavad hermetiseerimist; detailide ühendused hermetiseeritakse samaaegselt pikisurve arvel mitme välimise pingutuspoldi abil, mis esitab täiendavaid nõudeid suuregabariidiliste detailide, nende hulgas ka keraamiliste, valmistamistäpsuse suhtes, ja muudab lõppkokkuvõttes tootmise kallimaks.

On tuntud elektrolüüser desinfektsioonivahendite saamiseks tootlikkusega kuni 960 grammi aktiivset kloori tunnis vastavalt patendile EE 05494 [7], millel, nagu ka esitataval elektrolüüseril, on anood välimiseks elektroodiks, katood aga sisemiseks elektroodiks, nende vahele on paigutatud diafragma, elektroodide ja diafragma vastasotsad on paigutatud monoliitsetesse alumisse ja ülemisse kaande, anoodi välimine pind on kaetud elektrohüdroisolatsioonimaterjaliga, ülemisse kaande on paigutatud vesiniku katoodikambrist väljutamise ava, kaane külge on kinnitatud äärik avaga katoodi jaoks ja rõngakujulise silindrilise eendiga selle, katoodi jaoks ette nähtud ava ümber; eendile on paigutatud faas, mis on pööratud katoodi poole 45°-lise nurga all; anoodil on keermed ühenduste jaoks kaantega. Selles elektrolüüseks [7] on detailide ühendused hermetiseeritud ümmarguse ristlõikega tihendusrõngastega. Sisend- ja väljundavade pikiteljed on suunatud piki kaantes asuvate elektroodikambrite pikenduste silindriliste pindade puutujat. Elektrolüüser [7] nõuab katolüüdi suurt äravoolu desinfektsioonivahendi pH väärtuse reguleerimiseks. Anoodi ja kaane vahelise ühenduse hermetiseerimine kummirõnga kokkusurumisel anoodi äärel asuva faasi poolt viib uitvoolude ilmumiseni anoodi äärel ning rõnga ja anoodi kaitsekatte kiirendatud lagunemise ohuni. Sisend- ja väljundava fikseeritud asetus teineteise suhtes piirab elektrolüüseri kasutamis-tingimusi erineva konstruktsiooniga seadmete koostamisel.

Ülalesitatud meetodid [8], [10], [11], [12], [13], [14] lahendavad spetsiifilisi ülesandeid, kuid realiseeruvad meetodite ja elektrolüüserite [1], [2], [3], [4], [6], [7] kasutamisel, mis on ekspluateerimisel lihtsad ja tellijate poolt nõutavad, seepärast on esitatava meetodi prototüübiks võetud meetodid, mis on kirjeldatud patentides RU 2088539 [1] ja EE 05494 [7], aga taotletava elektrolüüseri prototüübiks on võetud EE 05494 [7].

Leiutise olemus

Leiutise ülesandeks on vähendada veekulu või teisisõnu katolüüdi äravoolu, mis on vajalik ühe liitri desinfektsioonivahendi pH väärtusega vahemikus 5,8 kuni 6,5 saamiseks.

Leiutise ülesandeks on ka luua elektrolüüseris tingimused veekadude vähendamiseks desinfektsioonivahendi pH väärtuse langetamise puhul kuni 5,8-6,5, elektrolüüseri kasutamispiirkondade avardamine, selle tööea pikendamine.

Meetodi puhul püstitatud ülesanne lahendatakse tänu sellele, et desinfektsioonivahendi saamismeetodis, mis hõlmab elektrolüüdi sisestamist diafragma-elektrolüüseri katoodikambrisse, katolüüdi jaotamist pärast sellest väljumist kaheks osaks; üks osa on suunatud utiliseerimiseks äravoolu, teine osa on suunatud anoodiruumi, saamaks desinfektsioonivahendit koguses, mis on võrdne anoodikambrist läbi voolava elektrolüüdi kogusele, on ette nähtud järgmine erinevus: elektrolüüdid elektroodikambrites allutatakse erineva intensiivsusega elektrokeemilisele töötlusele - väiksema intensiivsusega katoodikambris ja suurema intensiivsusega anoodikambris.

Elektrolüüseri puhul püstitatud ülesanne lahendatakse tänu sellele, et elektrolüüseris, mis sisaldab silindrilisi elektroode, mille hulgast anood on välimiseks elektroodiks, katood sisemiseks, silindrilist diafragmat, mis on paigutatud anoodi ja katoodi vahele, monoliitset ülemist ja alumist kaant, millel on keermesliide anoodiga, äärikud katoodi ja kaane ühenduse hermetiseerimiseks, eendi kaantes diafragma paigutamiseks ja selle ning kaane vahelise ühenduse hermetiseerimiseks, kaantel on katoodi- ja anoodikambri silindrilised pikendused, avad kaantes elektrolüütide sisestamiseks katoodi- ja anoodikambrite pikendustesse ning vastavalt katolüüdi ja desinfektsioonivahendi (anolüüdi) väljutamiseks katoodi- ja anoodikambritest; on ette nähtud järgmine erinevus: elektrolüüdi katoodikambrisse sisestamise ava pikitelje suund erineb elektrolüüdi anoodikambrisse sisestamise ava pikitelje suunast selle poolest, et alumises kaanes oleva katoodikambrisse sisestamise ava pikitelg kulgeb katoodikambri silindrilise pikenduse raadiust pidi katoodi pikitelje suunas, kuid seejuures alumises kaanes oleva anoodikambrisse sisestamise ava pikitelg kulgeb piki anoodikambri silindrilise pikenduse pinna puutujat, kuid ülemises kaanes oleva anoodikambrist väljutamise ava pikitelg, mis on suunatud elektrolüüserist väliskeskkonda, langeb kokku anolüüdi ringliikumise kiirusvektori suunaga väljundava pikitelje lõikepunktis anoodikambri pikenduse silindrilise pinnaga.

Peale selle erineb esitatud elektrolüüser selle poolest, et sellel on pikisüvendid katoodil selle pikilõigul elektrolüüdi katoodikambrise sisestamise avast alumises kaanes kuni katoodikambrist väljutamise avani ülemises kaanes.

Peale selle erineb esitatud elektrolüüser selle poolest, et sellel on teine ava katoodikambri pikenduses alumises kaanes.

Peale selle erineb esitatav elektrolüüser selle poolest, et anoodi ja kaante ning diafragma ja kaante ühenduskohad hermetiseeritakse ristkülikukujulise ristlõikega rõngastega ja anoodil on oma otstel silindrilised pinnad, mille välisläbimõõt on väiksem kui anoodi välisläbimõõt, keere on aga paigutatud nende silindriliste pindade järele.

Esitatud meetodi olemus seisneb järgmises: anoodikambris anolüüdi pH väärtuse tõstmine kuni 5,8-6,5, st anolüüdis hüdroksiidioonide ja vesinikioonide (OH- ja H+) kvantitatiivse suhte suurendamine toimub anoodikambrisse elektrolüüdi sisestamisega katolüüdi kujul, mis sisaldab pärast suhteliselt väikese intensiivsusega elektrokeemilisi protsesse katoodikambris väikese koguse hüdroksiidioone, samal ajal kui anoodikambris suurema intensiivsusega elektrokeemiliste protsesside tulemusena moodustub suurem kogus vesinikioone; seepärast kasutatakse vajaliku koguse hüdroksiidioonide viimiseks anoodikambrisse suhteliselt suuremat kogust katolüüti, järelikult läheb aga äravooluks utiliseerimise jaoks väiksem kogus katolüüti.

Elektrokeemiliste protsesside erinev intensiivsus ühe ja sama elektrolüüseri elektroodikambrites saavutatakse vahe arvel elektrolüüdi piki elektroodikambreid liikumise tingimustes. Katoodikambris liigub elektrolüüt piki katoodi lühimat teed mööda katoodikambri sisendava ja selle väljundava vahel; sellel lühikesel teel liigub elektrolüüdi põhikogus mööda katoodikambrit ilma kokkupuuteta katoodi pinnaga ja osaleb järelikult vähe hüdroksiidioonide moodustamises.

Anoodikambris liigub elektrolüüt sisendist väljundini lauget spiraali mööda piki anoodi sisemist silindrilist pinda; sellel pikal teel surub elektrolüüdi ringliikumise tsentrifugaaljõud elektrolüüdi igat mikrokogust elektroodi pinnale, seega luuakse anoodikambris parimad tingimused H+-ioonide eraldumisega kulgevate elektrokeemiliste protsesside jaoks, võrreldes OH- -ioonide eraldumise tingimustega katoodikambris.

Esitatav meetod näitab vee, mis suunatakse äravooluks utiliseerimise jaoks, kadude vähenemist võrreldes meetodite-prototüüpidega, nagu meetodiga [1], milles madaldatakse anolüüdi, mis on saadud mitteintensiivsetes hüdraulilistes tingimustes, pH väärtust katolüüdiga, mis on samuti saadud mitteintensiivsetes hüdraulilistes tingimustes, samuti ka meetodiga [7], milles madaldatakse anolüüdi, mis on saadud intensiivsetes hüdraulilistes tingimustes, pH väärtust katolüüdiga, mis on samuti saadud intensiivsetes hüdraulilistes tingimustes. Meetodis [1] liiguvad elektrolüüdid elektroodikambrites lühimat teed mööda sisendi ja väljundi vahel, meetodis [7] liiguvad elektrolüüdid elektroodikambrites mööda laugeid spiraalseid trajektoore piki katoodi ja anoodi silindrilisi pindu; esitatavas meetodis liigub elektrolüüt katoodikambris sisendist väljundini mööda lühimat teed, anoodikambris aga mööda lauget spiraalset trajektoori piki anoodi silindrilist sisepinda. Seejuures tagatakse täiendavalt katolüüdi sirgjooneline liikumine katoodikambris pikisüvendite olemasolu tõttu katoodil selle pikilõigul eletrolüüdi katoodikambrisse sisestamise avast alumises kaanes kuni katoodikambrist väljutamise avani ülemises kaanes.

Tehnilist tulemust kinnitavad võrdlemise tulemused desinfektsioonivahendite ühe ja sama koguse liitrite saamise meetodite puhul ühesuguse suurusega elektrivoolu toimel. Tulemuste võrreldavuse jaoks kasutati ettevõtte "Kraft Powercon" stabiliseeritud vooluallikat ja elektrolüüserit, mis võimaldab luua hüdraulilisi tingimusi elektrolüütide liikumise jaoks kõigi kolme vaadeldava meetodi puhul. Nii kindlustasid tulemuste võrreldavuse väljastpoolt saadav ühesugune elektrihulk, kõigi meetodite puhul ühed ja samad anood, diafragma ja katood, millest koostati elektrolüüser sellise konstruktsiooniga, mis võimaldas luua iga meetodi hüdraulilised tingimused ilma muutusteta anoodi, diafragma ja katoodi vastastikuses geomeetrilises paigutuses. Graafiku saamiseks pH väärtuste piirkonnas 5,8-6,5 on kasutatud katolüüdi äravoolu suuruse mõõtmistulemused desinfektsioonivahendite saamise puhul paljudes punktides pH väärtuste vahemikus 4,8 kuni 7,7.

Meetodite katsetamise tulemusena on tuvastatud, et desinfektsioonivahendi pH väärtusega 6,0 saamiseks moodustas äravool utiliseerimise jaoks %-des saadud desinfektsioonivahendi mahust meetodi [1] puhul 84,4 %, meetodi [7] puhul 75,5 %, taotletava meetodi puhul 68,8 %.

Leiutis selle meetodi põhjal võimaldab saada desinfektsioonivahendit pH väärtusega 5,8-6,5, mille toimeaine - aktiivne kloor - koosneb peaaegu 100 % ulatuses desinfitseerimise jaoks efektiivseimast aktiivse kloori komponendist - hüpoklooridhappest, koos äravoolu suunatava mageda vee põhise elektrolüüdi väiksemate kadudega.

Taotletava elektrolüüseri tehniliseks olemuseks on see, et selle konstruktsioon tagab taotletava meetodi realiseerimise tänu elektrolüüdi elektroodikambritesse sisestamise avade pikitelgede suundade printsipiaalsele erinevusele, mis loob teineteisest erinevad elektrolüüdi liikumise tüübid: katoodikambris on see liikumine eeskätt sirgjooneline, mööda lühimat teed piki katoodi, anoodikambris on see liikumine mööda pikka lauget spiraalset teed anoodi sisemisel silindrilisel pinnal. Liikumist mööda lühimat teed katoodikambris soodustavad sirgjoonelised süvendid katoodil pikkust mööda alates sisendist katoodikambrisse kuni väljundini sellest.

Elektrolüüseri funktsionaalsete võimaluste avardamiseks on lihtsamaks tehtud sisendavade asetuse tingimused. Need tingimused jätavad konstruktorile vaba valiku avade vastastikuse asetuse suhtes sõltuvalt seadme konstruktsioonist, milles kasutatakse taotletavat elektrolüüserit.

Katoodikambrist väljutamise avade asetusel ei ole põhimõttelist tähtsust, ja ava paigutatakse väljundi ülemises kaanes lähtudes seadme, millesse paigaldatakse elektrolüüser, konstruktiivsetest iseärasustest. Anoodikambrist väljutamise ava pikitelje suund, mis langeb kokku anolüüdi mikrokoguste ringliikumise kiirusvektoriga väljundava pikitelje lõikepunktis anoodikambri pikenduse silindrilise pinnaga, soodustab spiraalse liikumise säilimist mööda anoodi silindrilist sisemist pinda, tänu hüdraulilise takistuse minimeerimisele spiraali lõpul, väljumisel elektrolüüserist, ning soodustab vahe suurenemist elektrolüütide töötlemise intensiivsuste vahel elektroodikambrites ja järelikult vähendab katolüüdi äravoolu ning veekadusid. Peale selle võmaldab teine ava katoodikambri pikenduses alumises kaanes viia tehnilisse teenindamisse sisse sellise funktsiooni, nagu katoodikambri täielik vabastamine leeliselisest katolüüdist enne elektrolüüseri pesemist happega, hoidmaks kokku hapet. Funktsionaalsete võimaluste avardamine ei piirdu leeliselisest katolüüdist vabanemisega, kuna pikenduse teine ava katoodikambris alumises kaanes võimaldab erijuhtudel muuta desinfektsioonivahendi omadusi elektrolüüserisse täiendavate elektrolüütide sisestamise arvel ilma vahelesegamiseta põhielektrolüüdi etteandmise süsteemis. Teise ava asetusel ei ole põhimõttelist tähtsust ja see vastab seadme, millesse paigaldatakse elektrolüüser, konstruktiivsetele iseärasustele. Elektrolüüseri pikaealisuse suurendamiseks on tehtud parandused: diafragma ja kaante vaheliste ühenduste hermetiseerimine on teostatud ristkülikukujulise ristlõikega rõngaste abil, kuna ristkülikukujulise ristlõikega rõnga ja diafragma kokkupuutepinna pindala on suurem kui ümmarguse ristlõikega rõnga puhul, mis võimaldab paremini hõlmata loomulikke ebatasasusi poorse, sealhulgas ka keraamilise diafragma pinnal ning tõsta diafragma ja kaante ühenduste hermetiseerimise kvaliteeti. Anoodi ja kaante ühenduskohad on hermetiseeritud ristkülikukujulise ristlõikega rõngaste abil, mis võimaldab üheaegselt teostada hermetiseerimist anoodi silindrilise pinna puhul koos anoodi keerme otspinna hermetiseerimisega, mis tõstab hermetiseerimise kvaliteeti. Need hermetiseerivad rõngad on nüüd paigutatud anoodi välispinnale ning väljapoole anoodi ja katoodi vahelise elektrivälja toimetsooni, mis välistab uitvoolude ilmumise rõngastes ning rõngaste ja anoodide elektrokeemilise lagunemise. Rõngaste selliseks paigutamiseks on anoodi välispinna otstel ette nähtud silindrilised pinnad; nende pindade läbimõõt on väiksem anoodi välisläbimõõdust, keermed anoodi ühendamiseks kaantega on aga tehtud ettenähtud silindriliste pindade järgi.

Käesoleva taotlusega esitatud elektrolüüser muudab võimalikuks tehnilise tulemuse saavutamise veekadude vähendamise näol taotletava meetodi realiseerimisel desinfektsioonivahendi valmistamiseks pH väärtusega 5,8-6,5; avardab elektrolüüseri kasutamise ja tehnilise teenindamise võimalusi, suurendab elektrolüüseri pikaealisust, parendades detailide ühenduste hermeetilisust ja paigutades detailid kohtadesse, mis on ohutumad elektrivälja toime mõttes.

Esitatud meetodi ja elektrolüüseri tehnilist olemust ja toimimispõhimõtet selgitatakse jooniste ja leiutise teostusnäite abil.

Jooniste loetelu

Joonis fig 1 kujutab elektrolüüserit.

Joonis fig 2 kujutab katoodi 2.

Joonis fig 3 kujutab anoodi 1 ühe otsa fragmenti.

Joonis fig 4 kujutab skemaatiliselt elektrolüütide liikumissuunda elektrolüüseri elektroodikambrites vastavalt esitatavale meetodile.

Joonis fig 5 kujutab skemaatiliselt elektrolüüdi 33, katolüüdi 34, anolüüdi 35 ja desinfektsioonivahendi 36 liikumist meetodi puhul, mis on kirjeldatud patendis RU 2088539 [1]. Nii katolüüdi 34 kui anolüüdi 35 liikumise iseloom on samatüübiline, peamiselt sirgjooneline mööda lühimat teed sisendavast väljundavani.

Joonis fig 6 kujutab skemaatiliselt elektrolüüdi 33, katolüüdi 34, anolüüdi 35 ja desinfektsioonivahendi 36 liikumist meetodi puhul, mis on kirjeldatud patendis EE 05494 [7]. Nii katolüüdi 34 kui anolüüdi 35 liikumine on samatüübiline, lauge spiraali suunas piki elektroodide silindrilist pinda.

Joonis fig 7 kujutab graafikuna meetodite [1], [7] ja esitatava meetodi võrdluskatsete tulemusi. Graafik näitab, et desinfektsioonivahendi pH väärtusega 5,8-6,5 saamisel on esitatava meetodi puhul elektrolüüdi kulu väiksem elektrolüüdi kulust meetodite [1] ja [7] puhul kogu uuritavas piirkonnas.

Leiutise teostusnäide

Taotletava leiutise teostamisvõimalus on näidatud järgmise näitega koos viidetega joonistele.

Joonistel fig 1 kuni fig 4 on kujutatud detailsemalt järgmist.

Joonis fig 1 kujutab elektrolüüserit, mille detailideks on anood 1, katood 2, diafragma 3, alumine kaas 4, ülemine kaas 5, äärikud 6, ristkülikukujulise ristlõikega rõngad 7 anoodi 1 ühenduste kaanega 4 (alumine) ja kaanega 5 (ülemine) hermetiseerimiseks, ristkülikukujulise ristlõikega rõngad 8 diafragma 3 ühenduste kaantega 4 ja 5 hermetiseerimiseks, ümmarguse ristlõikega rõngad 9 katoodi 2 ühenduste kaantega 4 ja 5 hermetiseerimiseks, kruvid 10 äärikute 6 edasiliigutamiseks piki katoodi 2 rõngaste 9 suunas. Anoodi välispind on kaetud elektrohüdroisolatsioonimaterjaliga 11. Alumisel kaanel 4 ja ülemisel kaanel 5 kummalgi on seespool rõngakujuline eend 12 diafragma paigutamiseks, silindriline õõnsus seinast 13 kuni eendini 12 katoodikambri 15 pikendusena 14, silindriline õõnsus, mis on paigutatud rõnga 7 jaoks ette nähtud soonest 16 kuni eendini 12 anoodikambri 18 pikendusena 17; kaantel 4 ja 5 on keermed 19 ühendamiseks anoodiga 1, keermega süvendid 20 kruvide 10 sissekeeramiseks, süvend 21 rõnga 9 paigutamiseks ümber katoodi 2 jaoks ette nähtud ava. Kaanel 4 on ava 22 elektrolüüdi sisestamiseks anoodikambri 18 pikendusse 17, ava 23 elektrolüüdi sisestamiseks katoodikambri 15 pikendusse 14 ja ava 24 katolüüdi äravoolu jaoks katoodikambrist 15 tehnilise teenindamise puhul. Kaanel 5 on ava 25 desinfitseerimisvahendi väljutamiseks anoodikambri 18 pikendusest 17, ava 26 katolüüdi väljutamiseks katoodikambri 15 pikendusest 14, ava 27 vesiniku väljutamiseks pikendusest 14. Äärikul 6 on silindriline eend 28 ümber ava katoodi 2 jaoks. Silindriline eend 28 asetub süvendisse 21 ja surub faasiga 29 rõnga 9 nii katoodi 2 kui ka kaane 4 vastu (sama toimub kaane 5 puhul) ääriku 6 liikumisel piki katoodi 2 kruvide 10 toimel, hermetiseerides katoodi 2 ühendusi vaadeldava kaanega - kas kaanega 4 või kaanega 5.

Joonis fig 2 kujutab katoodi 2, millel on silindrilisel välispinnal süvendid 30, mis kulgevad paralleelselt katoodi 2 pikiteljega.

Joonis fig 3 kujutab anoodi 1 ühe otsa fragmenti, millel on välispinnal 31 väiksema läbimõõduga silindriline pind 32, mis elektrolüüseri koostamise käigus läheb rõngasse 7, ja keere 33 anoodi ühendamiseks kaantega 4 ja 5. Välispind 31 on keermest 33 ühes otsas kuni keermeni 33 teises otsas kaetud elektrohüdroisolatsioonimaterjaligaga 11.

Joonis fig 4 kujutab skemaatiliselt elektrolüütide liikumissuunda elektrolüüseri elektroodikambrites vastavalt esitatavale meetodile. Astmelises lõikes A-A on kujutatud, kuidas elektrolüüt 33 siseneb piki ava 23 radiaalsuunda katoodikambri 15 pikendusse 14 kaanes 4 ja katolüüdi 34 kujul väljub piki ava 26 radiaalsuunda katoodikambri 15 pikendusest 14 kaanes 5. Astmelises lõikes B-B on kujutatud, kuidas katolüüt 34 siseneb anoodikambri 18 silindrilisse pikendusse 17 alumises kaanes 4 mööda ava 22 pikenduse 17 silindrilise pinna puutuja suunas, muundudes anoodikambris 18 anolüüdiks 35, läheb edasi anoodikambri 18 pikendusse 17 ülemises kaanes 5, olles ringliikumises, ja väljub desinfektsioonivahendi 36 kujul elektrolüüserist läbi ava 25 pikenduses 17 kulgeva ringliikumise kiirusvektori suunas ava 25 pikitelje ja pikenduse 17 silindrilise pinna lõikumispunktis. Frontaalsel projektsioonil on skemaatiliselt kujutatud katolüüdi 34 peamiselt sirgjooneline liikumine elektrolüüseris lühimat teed pidi avast 23 kuni avani 26, katolüüdi liikumine avast 26 kuni seadmeni 37 osa katolüüdi äravoolu jaoks utiliseerimiseks, järelejäänud katolüüdi liikumine avasse 22, anolüüdi 35 spiraalne liikumine piki anoodi silindrilist pinda avast 22 kuni avani 25 ja väljumine läbi ava 25 juba desinfitseerimisvahendi kujul.

Leiutise teostamisvõimalus on näidatud järgmise näitega, mis ei ammenda leiutise kõiki võimalusi.

Elektrolüüt suundub katoodikambri 15 pikendusse 14 alumises kaanes 4, liikudes katoodile 2 suunas, mis langeb kokku pikenduse 14 silindrilise pinna ümbermõõdu raadiusega. Katoodikambris 15 muundub NaCI lahus elektrivoolu toimel katoodi ja anoodi vahel katolüüdiks, mis sisaldab hüdroksiidioone OH-. Katolüüt liigub mööda katoodikambrit peamiselt mööda lühimat teed väljundavani 26, kuna see suund määrab elektrolüüdi radiaalsuunalise sisenemise pikisüvenditesse 30 katoodil. Väljundist 26 läheb katolüüt seadmesse 37 osa katolüüdi äravooluks utiliseerimise jaoks, ja edasi anoodikambri 18 pikenduses 17 olevale väljundavale 22 pikenduse 17 silindrilise pinna puutuja suunas. Anoodikambrisse siseneb katolüüt, mis sisaldab piisava koguse OH- -ioone ja NaCl molekule, mis ei ole jõudnud muunduda katolüüdiks katoodikambris. Anoodikambris 18 muundub sisenenud katolüütelektrivoolu toimel ja OH- -ioonide manulusel anolüüdiks pH väärtusega 5,8-6,5, st see koosneb peaaegu 100 %-liselt hüpoklooridhappest, mis on anolüüdi efektiivseim koostisosa desinfitseerimise eesmärkide jaoks. Anolüüt liigub anoodikambris 18 väljundava 25 suunas mööda lauget spiraali piki anoodi 1 silindrilist pinda, mis on määratud liikumisega sisendavast 22 mööda anoodikambri 18 pikenduse 17 silindrilise pinna puutujat ja väljundava 25 pikitelje suunaga anoodikambri 18 pikendusest 17 ülemises kaanes 5, mis langeb kokku anolüüdi mikrokoguste ringliikumise kiirusvektori suunaga ava 25 pikitelje lõikepunktis pikenduse 17 silindrilise pinnaga. Anolüüt pH väärtusega 5,8-6,5 on desinfektsioonivahendiks, mida kasutatakse laialdaselt hügieeni- ja tervishoiualaste kõrgendatud nõudmistega valdkondades.

Claims (5)

1. Meetod desinfektsioonivahendi saamiseks silindrilise läbivoolu-diafragma-elektrolüüseri anoodikambrist liitritena mõõdetud koguses, mis on võrdne selle puhul saadava anolüüdi kogusega; mis hõlmab desinfektsioonivahendi pH tõstmist väärtuseni 5,8-6,5 osa elektrolüüdi, st katolüüdi, suunamisega anoodikambrisse pärast selle läbiminekut katoodikambrist, ja ülejäänud osa katolüüdi äravooluga utiliseerimise jaoks; mida iseloomustab see, et elektrolüüdid taotletava elektrolüüseri elektroodikambrites allutatakse erineva intensiivsusega elektrokeemilisele töötlusele - väiksema intensiivsusega katoodikambris ja suurema intensiivsusega anoodikambris.

2. Elektrolüüser, mis sisaldab silindrilist anoodi, katoodi ja diafragmat, alumist ja ülemist kaant, millel kummalgi on keere ühendamiseks anoodiga ning eend diafragma paigaldamiseks ja selle ning kaane ühenduse hermetiseerimiseks; alumisel kaanel on avad elektrolüütide sisestamiseks elektroodikambritesse, ülemisel kaanel on ava elektrolüüsi saaduste väljutamiseks elektroodikambritest; mida iseloomustab see, et alumises kaanes oleva katoodikambrisse sisestamise ava pikitelg on asetatud katoodikambri ümbermõõdu raadiuse suunas, seejuures on alumises kaanes oleva anoodikambrisse sisestamise ava pikitelg asetatud anoodi silindrilise pinna puutuja suunas, ülemises kaanes oleva anoodikambrist väljutamise ava pikitelg on asetatud anolüüdi ringliikumise kiirusvektori suunas väljundava pikitelje lõikepunktis anoodikambri silindrilise pinnaga; peale selle on rõngad kaante ühenduskohtade anoodi ja diafragmaga hermetiseerimiseks ristkülikukujulise ristlõikega; anoodil on oma otstel välispinna poolel silindriline pind, mille läbimõõt on väiksem kui anoodi välispinna läbimõõt; katoodikambril on väljundava ka alumises kaanes.

3. Elektrolüüser vastavalt nõudluspunktile 2, mida iseloomustab see, et katoodi pinnal, mis puutub kokku katolüüdiga, on sirged pikisüvendid.

4. Elektrolüüser vastavalt nõudluspunktile 2, mida iseloomustab see, et elektroodikambritesse sisestamise ava alumises kaanes ja anoodikambrist väljutamise ava ülemises kaanes, säilitades pikitelgede suundi, on paigutatud teineteisest sõltumatult seadme, millesse paigaldatakse elektrolüüser-, konstruktsiooni huvides.

5. Elektrolüüser vastavalt nõudluspunktile 2, mida iseloomustab see, et katoodikambrist väljutamise avad nii alumises kui ülemises kaanes on paigutatud seadme, millesse paigaldatakse elektrolüüser, konstruktsioonist lähtudes.