RU2078737C1 - Apparatus for electrochemical treatment of water - Google Patents
Apparatus for electrochemical treatment of water Download PDFInfo
- Publication number
- RU2078737C1 RU2078737C1 RU94019403A RU94019403A RU2078737C1 RU 2078737 C1 RU2078737 C1 RU 2078737C1 RU 94019403 A RU94019403 A RU 94019403A RU 94019403 A RU94019403 A RU 94019403A RU 2078737 C1 RU2078737 C1 RU 2078737C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heads
- electrode
- bushings
- electrodes
- rod
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 abstract description 2
- 230000002468 redox effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 9
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 8
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- HWLDNSXPUQTBOD-UHFFFAOYSA-N platinum-iridium alloy Chemical compound [Ir].[Pt] HWLDNSXPUQTBOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical group [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано в процессах, связанных с электрохимическим регулированием кислотно-основных, окислительно-восстановительных свойств и каталитической активности воды. The invention relates to chemical technology and can be used in processes associated with the electrochemical regulation of acid-base, redox properties and catalytic activity of water.
В прикладной электрохимии используются электролизеры различных конструкций, обеспечивающие обработку воды. In applied electrochemistry, electrolyzers of various designs are used that provide water treatment.
Известны аппараты, использующие коаксиальные цилиндрические электроды, например, аппарат, содержащий стержневой и цилиндрический электроды, разделенные диафрагмой и установленные в корпусе [1] Однако недостатком данного устройства является сложность его изготовления, монтажа и демонтажа. Known apparatuses using coaxial cylindrical electrodes, for example, an apparatus containing rod and cylindrical electrodes separated by a diaphragm and installed in the housing [1] However, the disadvantage of this device is the difficulty of its manufacture, installation and dismantling.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является устройство для электролиза воды [2] которое состоит из цилиндрического электролиза с коаксиально расположенными 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 частях 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 уплотнения катодных отложений с одновременным переключением гидравлических линий, обеспечивающих постоянное поступление раствором на анодной и катодной камеры без смешения. The closest in technical essence and the achieved result is a device for water electrolysis [2] which consists of a cylindrical electrolysis with coaxially arranged electrodes and a diaphragm between them, dividing the internal space into the cathode and anode chambers. Each chamber has a separate entrance at the bottom and a separate exit at the top of the cell, communicating with the inlet and outlet hydraulic lines for the flow of water under pressure. The structure of the device includes a direct current source connected to the electrodes of the electrolyzer through a switching unit, which makes it possible to change the polarity of the electrodes to seal the cathode deposits with simultaneous switching of hydraulic lines, ensuring a constant flow of solution to the anode and cathode chamber without mixing.
Недостатком известного решения является относительная сложность конструкции, проявляющаяся при необходимости увеличения производительности. A disadvantage of the known solution is the relative complexity of the design, which is manifested when it is necessary to increase productivity.
При необходимости значительного увеличения или уменьшения производительности установки следует использовать электролизеры соответствующих размеров и, следовательно, различной конструкции. При этом каждое конкретное конструктивное исполнение электролизера имеет наибольшую эффективность для заранее определенных условий работы и не может быть рационально использовано в широком диапазоне минерализации, объемных расходов, удельных затрат количества электричества и других параметров. If it is necessary to significantly increase or decrease the productivity of the installation, electrolyzers of appropriate sizes and, therefore, of various designs should be used. Moreover, each specific design of the electrolyzer has the greatest efficiency for predetermined working conditions and cannot be rationally used in a wide range of mineralization, volumetric costs, unit costs of the amount of electricity and other parameters.
Конструктивные отличия электролизеров различной мощности требуют для каждого из них индивидуальных комплектов основных, запасных деталей и узлов, приспособлений для сборки, наладки, ремонта и обслуживания. Электролизеры, изготовленные по одной и той же конструктивной схеме, но имеющие различные геометрические размеры, не схожи по своим электрохимическим характеристикам. Это обуславливает необходимость разрабатывать для каждого типа и вида электролизера специальные правила эксплуатации. Design differences of electrolyzers of various capacities require for each of them individual sets of basic, spare parts and assemblies, and devices for assembly, commissioning, repair and maintenance. Electrolyzers made according to the same structural scheme, but having different geometric dimensions, are not similar in their electrochemical characteristics. This necessitates the development of special operating rules for each type and type of electrolyzer.
Сборка и разборка электролизеров большой мощности связаны со значительными затратами труда и материалов. The assembly and disassembly of high-power electrolyzers is associated with significant labor and material costs.
В прикладной электрохимии известно обеспечение заданной производительности электрохимического процесса за счет выполнения электролизера сборным из отдельных ячеек, содержащих электроды и диафрагмы, при однократном протоке электролита через ячейку. Недостатком известного решения является то, что электрохимические ячейки содержат плоские электроды, и, следовательно, для обеспечения нормальной работы предъявляются большие требования к строгой параллельности электродов при сборке устройства. In applied electrochemistry, it is known to provide a given performance of an electrochemical process by performing an electrolyzer with a combined assembly of separate cells containing electrodes and diaphragms with a single flow of electrolyte through the cell. A disadvantage of the known solution is that the electrochemical cells contain flat electrodes, and therefore, to ensure normal operation, great demands are made on the strict parallelism of the electrodes when assembling the device.
Возможно обеспечение требуемой производительности за счет увеличения числа однотипных ячеек, однако известная по прототипу конструкция, использующая фиксированные положения подающих и отводящих патрубков накладывает дополнительные ограничения на возможность монтажа установок, содержащих большое количество ячеек. It is possible to provide the required performance by increasing the number of cells of the same type, however, the prototype design using fixed positions of the supply and outlet pipes imposes additional restrictions on the ability to install installations containing a large number of cells.
Целью изобретения является упрощение конструкции, снижение трудозатрат при сборке и разборке устройства, а также расширение функциональных возможностей за счет обеспечения различной производительности. The aim of the invention is to simplify the design, reduce labor costs when assembling and disassembling the device, as well as expanding the functionality by providing different performance.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для электрохимической обработки воды, содержащем электрохимическую ячейку, выполненную из вертикальных коаксиальных стержневого и цилиндрического электродов, последний из которых установлен в диэлектрических втулках, керамической диафрагмы, коаксиально размещенной между электродами и разделяющей межэлектродное пространство на электродные камеры, причем в нижней и верней втулках выполнены каналы для подвода и отвода обрабатываемой воды в камеру цилиндрического электрода, снабженные патрубками, и источник тока, соединенный с электродами через узел коммутации, а также приспособления для подачи и отвода обрабатываемой воды в электродные камеры электрохимической ячейки, устройство дополнительно содержит верхнюю и нижнюю диэлектрические коллекторные головки, имеющие одинаковый диаметр с втулками и установленные с возможностью поворота, а также содержит приспособления для фиксации головок, причем в нижней и верхней головках выполнены каналы со штуцерами для подвода и отвода обрабатываемой воды в камеру стержневого электрода, стержневой электрод закреплен в головках с помощью упругих уплотнений, головки соединены с втулками с помощью пазовых соединений, а диафрагма закреплена с помощью упругих прокладок, расположенных в пазовых соединениях, штуцеры втулок и головок соединены с приспособлением для подачи и отвода обрабатываемой воды в камере ячейки. This goal is achieved by the fact that in a device for electrochemical water treatment containing an electrochemical cell made of vertical coaxial rod and cylindrical electrodes, the last of which is installed in dielectric bushings, a ceramic diaphragm coaxially placed between the electrodes and dividing the interelectrode space into the electrode chambers, in the lower and upper bushings there are channels for supplying and discharging the treated water to the chamber of the cylindrical electrode, equipped with nipples, and a current source connected to the electrodes through the switching unit, as well as devices for supplying and discharging the treated water to the electrode chambers of the electrochemical cell, the device further comprises upper and lower dielectric collector heads having the same diameter with bushings and mounted for rotation, and also contains devices for fixing the heads, and in the lower and upper heads channels are made with fittings for supplying and discharging the treated water into the chamber rod of the electrode, the rod electrode is fixed to the heads using elastic seals, the heads are connected to the bushings using grooved joints, and the diaphragm is fixed using elastic gaskets located to the grooves, the fittings of the bushings and heads are connected to a device for supplying and discharging treated water in the chamber cells.
Стержневой электрод выполнен переменного сечения и диаметр его концевых частей составляет 0,75 диаметра его средней части, причем стержневой электрод установлен таким образом, что его средняя часть с большим диаметром расположена на уровне, ограниченном каналами в верхней и нижней диэлектрических головках. Стержневой электрод может быть выполнен переменного сечения и диаметр его концевых частей составляет 0,75 диаметра его средней части. Длина средней части стержневого электрода может быть больше длины цилиндрического электрода, и может быть расположена на уровне, ограниченном каналами в верхней и нижней диэлектрических головок, а может быть и меньше длины цилиндрического электрода. Конкретное соотношение длин цилиндрического электрода и средней части стержневого определяется в зависимости от условий решаемой задачи и используемой поляризации электродов. Так, в том случае, когда цилиндрический электрод является анодом, целесообразно использовать стержневой электрод, длина средней части которого с большим диаметром меньше длины цилиндрического электрода. The rod electrode is made of variable cross section and the diameter of its end parts is 0.75 of the diameter of its middle part, and the rod electrode is installed in such a way that its middle part with a large diameter is located at a level bounded by channels in the upper and lower dielectric heads. The rod electrode can be made of variable cross-section and the diameter of its end parts is 0.75 of the diameter of its middle part. The length of the middle part of the rod electrode may be greater than the length of the cylindrical electrode, and may be located at a level limited by the channels in the upper and lower dielectric heads, and may be less than the length of the cylindrical electrode. The specific ratio of the lengths of the cylindrical electrode and the middle part of the rod is determined depending on the conditions of the problem being solved and the polarization of the electrodes used. So, in the case when the cylindrical electrode is the anode, it is advisable to use a rod electrode, the length of the middle part of which with a large diameter is less than the length of the cylindrical electrode.
Стержневой электрод может быть выполнен в виде одной сплошной детали или полым внутри, составным из нескольких деталей, которые могут быть выполнены из одного или разных материалов и соединены между собой при помощи различных методов (в зависимости от материала), как то сварка лучом лазера, вакуумная сварка, механическое соединение и т. п. На концевых частях стержневого электрода выполнена резьба, что позволяет разместить приспособления для фиксации головок, которые могут быть выполнены в виде прижимных шайб и гаек. The rod electrode can be made in the form of one solid part or hollow inside, composed of several parts that can be made of one or different materials and interconnected using various methods (depending on the material), such as laser beam welding, vacuum welding, mechanical connection, etc. A thread is made on the end parts of the rod electrode, which makes it possible to place devices for fixing the heads, which can be made in the form of clamping washers and nuts.
Приспособления для фиксации головок могут быть выполнены в виде прижимных шайб и гаек, расположенных на концевых частях стержневого электрода. Devices for fixing the heads can be made in the form of clamping washers and nuts located on the end parts of the rod electrode.
Материалы диафрагмы, электродов выбираются, исходя из условий решаемой задачи. Могут использоваться материалы, указанные в заявке PCT WO 93/20014, однако могут и использоваться материалы диафрагмы с другими добавками, например, диафрагма электрохимической ячейки может быть выполнена из керамики на основе оксидов циркония, алюминия и иттрия и содержать добавки таких оксидов, как оксид ниобия, тантала, титана, гадолиния, гафния и др. В зависимости от назначения ячейки ее диафрагма может быть выполнена ультра-, микро-, или нанофильтрационной. В случае, если конструкцией устройства не предусмотрена переполюсовка электродов и задана фиксированная их полярность при работе, то в качестве анодных материалов могут использоваться титановые электроды с покрытием из смеси диоксида рутения и диоксида титана (ОРТА), или титановые электроды с покрытием благородными металлами, с покрытиями и оксидов марганца, олова, кобальта. В качестве катодных материалов могут использоваться полированные титан, тантал или цирконий, покрытие пирографитом или стеклоуглерод, и другие. В случае использования переключения полярности электродов могут применяться титановые электроды с покрытием из платины или с платино-иридиевым покрытием. Могут использоваться различные сочетания перечисленных материалов и другие, известные в прикладной электрохимии. The materials of the diaphragm, electrodes are selected based on the conditions of the problem being solved. The materials indicated in PCT application WO 93/20014 can be used, but diaphragm materials with other additives can be used, for example, the diaphragm of the electrochemical cell can be made of ceramic based on zirconium, aluminum and yttrium oxides and contain additives of oxides such as niobium oxide , tantalum, titanium, gadolinium, hafnium, etc. Depending on the purpose of the cell, its diaphragm can be made ultra-, micro-, or nanofiltered. If the design of the device does not provide for polarity reversal of the electrodes and their fixed polarity is specified during operation, then titanium electrodes coated with a mixture of ruthenium dioxide and titanium dioxide (ORTA), or titanium electrodes coated with noble metals, with coatings can be used as anode materials and oxides of manganese, tin, cobalt. As cathode materials, polished titanium, tantalum or zirconium, pyrographite coating or glassy carbon, and others can be used. In the case of using a polarity reversal of the electrodes, titanium electrodes with a platinum coating or with a platinum-iridium coating can be used. Various combinations of the listed materials and others known in applied electrochemistry can be used.
Размеры ячейки определяются также исходя из условий решаемой задачи, хотя границы изменения размеров, например, цилиндрического электрода, можно определить как 50 240 мм, что охватывает возможный спектр применения предложенного устройства. Cell sizes are also determined on the basis of the conditions of the problem being solved, although the boundaries of dimensional changes, for example, a cylindrical electrode, can be defined as 50,240 mm, which covers the possible range of applications of the proposed device.
Снабжение устройства коллекторными головками, имеющими каналы для подвода и отвода обрабатываемой воды в камере стержневого электрода, и установка головки с возможностью поворота значительно облегчают компановку установок большой мощности из модулей, так как позволяет компактно размещать модули, регулируя положение относительно корпуса модуля патрубков ввода и вывода камеры стержневого электрода. Providing the device with collector heads having channels for supplying and discharging the treated water in the rod electrode chamber, and installing the head with the possibility of rotation, greatly facilitate the installation of high-power installations from the modules, since it allows compact placement of the modules, adjusting the position relative to the housing of the camera inlet and outlet nozzles rod electrode.
Приспособление для фиксации, выполненное в виде прижимной шайбы и гайки, помимо закрепления коллекторной головки в определенном положении позволяет уплотнить конструкцию, обеспечить ее герметичность. The fixture for fixation, made in the form of a clamping washer and nut, in addition to fixing the collector head in a certain position, allows the structure to be sealed, to ensure its tightness.
Для замены модуля в установке достаточно отсоединить его патрубки от подводящих и отводящих линий без разборки каких-либо других элементов установки. To replace the module in the installation, it is enough to disconnect its nozzles from the inlet and outlet lines without disassembling any other elements of the installation.
Выполнение стержневого электрода с переменным сечением позволяет оптимизировать гидродинамику устройства. При размещении средней части стержневого электрода с большим диаметром на уровне каналов в головках, оптимальным размером диаметра концевых частей является 0,75 диаметра его средней части, что обеспечивает наилучший гидравлический режим в этом случае. Кроме того, выполнение стержневого электрода переменного сечения позволяет различным образом разместить упругие уплотнения, с помощью которых этот электрод фиксируется в ячейке, увеличивая надежность уплотнения и обеспечивая строгую соосность электродов. The implementation of the rod electrode with a variable cross-section allows you to optimize the hydrodynamics of the device. When placing the middle part of the rod electrode with a large diameter at the level of the channels in the heads, the optimal size of the diameter of the end parts is 0.75 of the diameter of its middle part, which ensures the best hydraulic mode in this case. In addition, the implementation of the rod electrode of variable cross-section allows you to place elastic seals in various ways with which this electrode is fixed in the cell, increasing the reliability of the seal and ensuring strict alignment of the electrodes.
На фиг. 1 представлен общий вид электрохимической ячейки в разрезе. In FIG. 1 shows a general sectional view of an electrochemical cell.
На фиг. 2 5 представлены варианты конструктивного выполнения крепления стержневого электрода в коллекторных головках. In FIG. 2 to 5 illustrate options for constructive mounting of the rod electrode in the collector heads.
Ячейка (фиг. 1) состоит из коаксиальных внешнего цилиндрического электрода 1, внутреннего стержневого электрода 2 и керамической диафрагмы 3 между ними. Внешний электрод герметично и жестко закреплен в нижней и верхней диэлектрических втулках 4 и 5. С втулками соединены нижняя и верхняя диэлектрические коллекторные головки 6 и 7. В головках выполнены также осевые каналы, в которые входят концевые части внутреннего электрода 2. Диафрагма 3 зафиксирована в головках с помощью прокладок 8 и 9. Внутренний электрод 2 фиксируется с помощью упругих уплотнений 10 и 11. На концах электрода выполнена резьба и размещены прижимные шайбы 12 и 13 и гайки 14 и 15. The cell (Fig. 1) consists of a coaxial outer
Нижняя 4 и верхняя 5 втулки выполнены соответственно с каналами 16 и 17 для подвода и отвода обрабатываемой воды в камеру цилиндрического электрода 1. Каналы 16 и 17 выведены на боковую поверхность втулок и снабжены штуцерами 18 и 19. The lower 4 and upper 5 bushings are respectively made with channels 16 and 17 for supplying and discharging the treated water into the chamber of the
Коллекторные головки 6 и 7 соединены с втулками с помощью пазовых соединений 20 и 21. Головки выполнены с каналами для подвода 22 и отвода 23 обрабатываемой воды в камеру стержневого электрода 2. Каналы выведены на боковую поверхность головок и снабжены штуцерами 24 и 25. Упругие прокладки 8 и 9 размещены в пазовых соединениях 20 и 21. The
Сборка и герметизация ячейки производится после определения необходимого положения головок при стягивании втулок и головок к торцам внешнего электрода 1 гайками 14 и 15 с шайбами 12 и 13 на концах внутреннего электрода 2. The assembly and sealing of the cell is carried out after determining the necessary position of the heads when tightening the bushings and heads to the ends of the
В зависимости от конструктивного выполнения внутреннего электрода изменяется положение и выполнение уплотнений 10 и 11. Depending on the design of the internal electrode, the position and performance of the
Так, при выполнении внутреннего электрода 2 и осевого канала головки 7 таким образом, что средняя часть электрода образует с осевым каналом головки пазовое соединение (фиг. 2), уплотнение 11 располагается в пазовом соединении в месте, где происходит сопряжение изменяющихся диаметров средней и концевой частей электрода 2 и диаметров участков осевого канала. В этом случае на уплотнение действуют более равномерные нагрузки, что снижает вероятность его деформации. Уплотнение 10 аналогично установлено в головке 6. So, when performing the
При выполнении осевого канала головки 7 и внутреннего электрода 2 таким образом, что они образуют пазовое соединение в местах сопряжения диаметров, в верхней части электрода 2 выполнены канавки, в которых расположены уплотнения 11 (фиг. 3). На фиг. 3 показан вариант выполнения электрода 2 составным, из полого цилиндра 26 и соединенного с ним концевой частью 27. When performing the axial channel of the
Если осевой канал головки 7 выполнен с диаметром, равным диаметру концевых частей внутреннего электрода 2, то на концевых частях могут быть выполнены канавки, в которых и устанавливаются уплотнения 11 (фиг. 4), или осевой канал головок может быть выполнен с расширением, расположенным на торце, в котором устанавливаются уплотнения 1 и дополнительные прижимные шайбы 28 (фиг. 5). If the axial channel of the
Обрабатываемая вода и/или раствор раздельными потоками подаются и выводятся из электродных камер. Обработка происходит во время однократного протока обрабатываемой среды снизу вверх через камеры ячейки. The treated water and / or solution is supplied in separate streams and removed from the electrode chambers. Processing occurs during a single flow of the medium being processed from the bottom up through the cell chambers.
Устройство работает следующим образом. Исходная обрабатываемая вода из емкости по водопроводным коммуникациям раздельно подается через регуляторы расхода в анодную и катодную камеры ячейки. С помощью расходомера устанавливаются необходимые соотношения объемных расходов католита и анолита. Включается источник тока (например ИП-2). После проведения электрохимической обработки из ячейки по отдельным трубопроводам анолит и католит поступают в емкости-накопители. Электрохимическая обработка воды производится во время ее однократного протока снизу вверх в катодной и анодной камере ячейки. The device operates as follows. The source treated water from the tank through the water supply is separately supplied through flow regulators to the anode and cathode cells of the cell. Using a flow meter, the necessary ratios of volumetric flow rates of catholyte and anolyte are established. The current source is turned on (for example, IP-2). After conducting electrochemical processing from the cell through separate pipelines, the anolyte and catholyte enter the storage tanks. The electrochemical treatment of water is carried out during its single flow from the bottom up in the cathode and anode chamber of the cell.
На основе предложенного устройства для электрохимической обработки воды созданы различные установки. Based on the proposed device for electrochemical water treatment, various plants have been created.
В таблице представлены технические характеристики устройств с различным числом электролитических ячеек. The table shows the technical characteristics of devices with a different number of electrolytic cells.
Изобретение также иллюстрируется следующими примерами, которые однако не исчерпывают всех возможностей реализации изобретения. Во всех примерах, если это не оговорено особо, использовалась ультрафильтрационная диафрагма из керамики состава: оксид циркония 60 мас. оксид алюминия 27 мас, и оксид иттрия 3 мас. The invention is also illustrated by the following examples, which, however, do not exhaust all the possibilities of implementing the invention. In all examples, unless otherwise specified, an ultrafiltration diaphragm made of ceramic composition was used:
Пример 1. В процессе обеззараживания воды использовалась ячейка, цилиндрический электрод которой был подключен к отрицательному полюсу источника тока и выполнен из полированного титана. Стержневой электрод выполнен из титана с диоксидно-марганцевым покрытием и подключен к положительному полюсу источника тока. Длина цилиндрического электрода 80 мм. Межэлектродное расстояние составляет 2,9 мм. Диаметр средней части стержневого электрода 9,0 мм, а длина средней части 86 мм. Диафрагма выполнена цилиндрической с толщиной стенок по всей длине 0,5 мм. На обработку подавалась вода с общим солесодержанием 0,5 г/л и количеством микроорганизмов 105 колоний на мл. После обработки солесодержание воды не изменилось, а микроорганизмы не обнаружены.Example 1. In the process of water disinfection, a cell was used, the cylindrical electrode of which was connected to the negative pole of the current source and made of polished titanium. The rod electrode is made of titanium with a manganese dioxide coating and is connected to the positive pole of the current source. The length of the cylindrical electrode is 80 mm. The interelectrode distance is 2.9 mm. The diameter of the middle part of the rod electrode is 9.0 mm, and the length of the middle part is 86 mm. The diaphragm is made cylindrical with a wall thickness over the entire length of 0.5 mm. The treatment was supplied with water with a total salt content of 0.5 g / l and the number of
Как показывают приведенные данные, использование ячейки с размерами, близкими к приведенным в примере, целесообразно в переносных устройствах, обеспечивающих получение обеззараженной воды в полевых условиях. As shown by the data, the use of cells with sizes close to those shown in the example, it is advisable in portable devices that provide disinfected water in the field.
Пример 2. В процессе получения дезинфицирующих растворов использовалась ячейка, содержащая цилиндрический электрод, выполненный из стеклоуглерода и подключенный к отрицательному полюсу источника тока, стержневой электрод, выполненный из титана с покрытием диоксидом рутения и подключенный к положительному полюсу источника тока. Длина цилиндрического электрода 240 мм, длина средней части стержневого электрода 250 мм, а диаметр средней части 10 мм. Межэлектродное расстояние составляет 3 мм. Диафрагма выполнена цилиндрической с толщиной стенок 0,6 мм. Обработке подвергался раствор хлорида натрия концентрацией 2 г/л, при расходе его через анодную камеру 30 л/час, а через катодную 5 л/час. На выходе из анодной камеры получен раствор, имеющий pH 6,0 и окислительно-восстановительный потенциал плюс 800 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения, а на выходе из катодной камеры раствор с pH 8,6 и окислительно-восстановительным потенциалом минус 600 мВ. Расход энергии составил 0,95 кВт.час/куб.м. что ниже, чем в прототипе. Example 2. In the process of obtaining disinfectant solutions, a cell was used containing a cylindrical electrode made of glassy carbon and connected to the negative pole of the current source, a rod electrode made of titanium coated with ruthenium dioxide and connected to the positive pole of the current source. The length of the cylindrical electrode is 240 mm, the length of the middle part of the rod electrode is 250 mm, and the diameter of the middle part is 10 mm. The interelectrode distance is 3 mm. The diaphragm is cylindrical with a wall thickness of 0.6 mm. The treatment was subjected to a solution of sodium chloride with a concentration of 2 g / l, at a flow rate of 30 l / h through the anode chamber, and 5 l / h through the cathode. At the outlet of the anode chamber, a solution was obtained having a pH of 6.0 and a redox potential of plus 800 mV relative to the silver chloride reference electrode, and at the outlet of the cathode chamber a solution with a pH of 8.6 and a redox potential of minus 600 mV. The energy consumption was 0.95 kWh / cubic meter. which is lower than in the prototype.
Предложенное решение по сравнению с прототипом при достижении одинакового результата более просто в изготовлении, так как отсутствуют детали, трудоемкие в изготовлении и сборке (диэлектрические втулки по прототипу имеют большее число каналов и меньше степеней свободы при установке). Кроме того, по сравнению с прототипом предложенное устройство имеет более простую и эффективную систему гидравлической обвязки, которая не включает в себя использование многоходовых кранов. Также необходимо отметить, что функциональные возможности предложенного устройства шире за счет конструктивных особенностей, т. е. использования унифицированных блоков, что позволяет собирать установки различной производительности в зависимости от условий решаемых задач. The proposed solution compared to the prototype when achieving the same result is easier to manufacture, since there are no parts that are laborious in manufacturing and assembly (the dielectric bushings of the prototype have a larger number of channels and fewer degrees of freedom during installation). In addition, compared with the prototype, the proposed device has a simpler and more efficient hydraulic strapping system, which does not include the use of multi-way cranes. It should also be noted that the functionality of the proposed device is wider due to design features, i.e., the use of standardized units, which allows you to assemble installations of various capacities depending on the conditions of the tasks being solved.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94019403A RU2078737C1 (en) | 1994-05-26 | 1994-05-26 | Apparatus for electrochemical treatment of water |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94019403A RU2078737C1 (en) | 1994-05-26 | 1994-05-26 | Apparatus for electrochemical treatment of water |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94019403A RU94019403A (en) | 1996-05-27 |
| RU2078737C1 true RU2078737C1 (en) | 1997-05-10 |
Family
ID=20156413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94019403A RU2078737C1 (en) | 1994-05-26 | 1994-05-26 | Apparatus for electrochemical treatment of water |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2078737C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2141454C1 (en) * | 1998-04-29 | 1999-11-20 | Бахир Витольд Михайлович | Plant for electrochemical treatment of water or aqueous solutions |
| RU2153474C2 (en) * | 1998-10-29 | 2000-07-27 | Бахир Витольд Михайлович | Reactor for electrochemical treatment of liquid |
| WO2007046730A2 (en) | 2005-10-21 | 2007-04-26 | Vinogradov Vladimir Vikentievi | Water electrochemical processing device |
| RU2329335C2 (en) * | 2006-08-25 | 2008-07-20 | Витольд Михайлович Бахир | Method of disinfectant preparation and disinfectant |
| WO2012010177A1 (en) | 2010-07-21 | 2012-01-26 | Vinogradov Vladimir Vikentievich | Device for electrochemically processing water or aqueous solutions |
| RU2605084C1 (en) * | 2015-09-30 | 2016-12-20 | Акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова" (АО "НИФХИ им. Л.Я. Карпова") | Electrolytic cell with fixed electrodes for electrochemical purification of waste water and obtaining several inorganic peroxide compounds |
-
1994
- 1994-05-26 RU RU94019403A patent/RU2078737C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Патент Швейцарии N 654559, кл. С 02 F 1/46, 1986. 2. Заявка Японии N 1-104387, кл. С 02F 1/46, 1989. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2141454C1 (en) * | 1998-04-29 | 1999-11-20 | Бахир Витольд Михайлович | Plant for electrochemical treatment of water or aqueous solutions |
| RU2153474C2 (en) * | 1998-10-29 | 2000-07-27 | Бахир Витольд Михайлович | Reactor for electrochemical treatment of liquid |
| WO2007046730A2 (en) | 2005-10-21 | 2007-04-26 | Vinogradov Vladimir Vikentievi | Water electrochemical processing device |
| RU2329335C2 (en) * | 2006-08-25 | 2008-07-20 | Витольд Михайлович Бахир | Method of disinfectant preparation and disinfectant |
| WO2012010177A1 (en) | 2010-07-21 | 2012-01-26 | Vinogradov Vladimir Vikentievich | Device for electrochemically processing water or aqueous solutions |
| RU2605084C1 (en) * | 2015-09-30 | 2016-12-20 | Акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова" (АО "НИФХИ им. Л.Я. Карпова") | Electrolytic cell with fixed electrodes for electrochemical purification of waste water and obtaining several inorganic peroxide compounds |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU94019403A (en) | 1996-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5427667A (en) | Apparatus for electrochemical treatment of water | |
| US5635040A (en) | Electrochemical cell | |
| US5783052A (en) | Electrochemical cell | |
| US7691249B2 (en) | Method and apparatus for making electrolyzed water | |
| AU2016277127B2 (en) | High volume water electrolyzing system and method of using | |
| RU2176989C1 (en) | Electrochemical module cell for treatment of aqueous solutions, plant for production of products of anodic oxidation of solution of alkaline or alkaline-earth metal chlorides | |
| JPWO1999010286A1 (en) | Electrolytic cell and electrolyzed water generator | |
| RU2040477C1 (en) | Device for disinfection and purification of water | |
| WO2012050131A1 (en) | Water electrolysis treatment device | |
| RU2038322C1 (en) | Equipment for electrotechnical treatment of water | |
| RU2078737C1 (en) | Apparatus for electrochemical treatment of water | |
| RU2042639C1 (en) | Device for electrochemical treatment of water | |
| CN114920335A (en) | Electrolysis unit and multistage electrolysis device | |
| RU2145940C1 (en) | Flow-through electrochemical modular member for treatment of liquid | |
| RU2297981C1 (en) | Device for the electrochemical treatment of the water and the water solutions | |
| RU2063932C1 (en) | Apparatus for electrochemical treatment of liquid | |
| JP3965491B2 (en) | Alkaline ion water generator and acidic ion water generator | |
| CA2224941C (en) | Electrochemical cell | |
| CN118289896B (en) | A system for electrolytic desulfurization wastewater | |
| KR100397883B1 (en) | Electrochemical cell | |
| KR100439997B1 (en) | Apparatus creating electrolysed-water by multi-step and non-diaphram | |
| AU723896B2 (en) | Electrochemical cell | |
| KR200240001Y1 (en) | Apparatus creating electrolysed-water by multi-step and non-diaphram | |
| CN115354344A (en) | An energy-saving electrolysis process based on acidity difference electrolysis of water | |
| BG62784B1 (en) | Electrochemical cell |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090527 |