RU2088693C1 - Installation for preparing products of anode oxidation of alkali and alkali-earth metal chloride solution - Google Patents
Installation for preparing products of anode oxidation of alkali and alkali-earth metal chloride solution Download PDFInfo
- Publication number
- RU2088693C1 RU2088693C1 RU9696102410A RU96102410A RU2088693C1 RU 2088693 C1 RU2088693 C1 RU 2088693C1 RU 9696102410 A RU9696102410 A RU 9696102410A RU 96102410 A RU96102410 A RU 96102410A RU 2088693 C1 RU2088693 C1 RU 2088693C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- cathode
- diaphragm
- cell
- installation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/46109—Electrodes
- C02F1/46114—Electrodes in particulate form or with conductive and/or non conductive particles between them
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химической технологии, в частности к устройствам для диафрагменного электролиза растворов хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов и получения газообразных продуктов электролиза, таких как хлор и кислород, и может быть использовано, например, в процессах очистки и обеззараживания воды. The invention relates to chemical technology, in particular to devices for diaphragm electrolysis of solutions of chlorides of alkali and alkaline earth metals and the production of gaseous products of electrolysis, such as chlorine and oxygen, and can be used, for example, in water purification and disinfection processes.
В прикладной электрохимии широко известно применение диафрагменных электролизов для получения продуктов анодного окисления при электролизе водных растворов хлоридов щелочных или щелочноземельных металлов. In applied electrochemistry, the use of diaphragm electrolysis for the production of anodic oxidation products during the electrolysis of aqueous solutions of alkali or alkaline earth metal chlorides is widely known.
Наиболее широкое распространение получили электролизеры с диафрагмами на основе асбеста [1]
Недостатком асбестовых диафрагм является сравнительно невысокий срок службы, изменение их характеристик во времени, что требует применения специальных мер для поддержания стабильных характеристик электролиза, заключающихся в применении специальных добавок в питающем рассоле, в изменении уровня анолита по отношению к уровню католита и другие. Однако положительное действие таких приемов также непродолжительно и требует в конечном итоге замены диафрагмы.The most widely used electrolyzers with diaphragms based on asbestos [1]
The disadvantage of asbestos diaphragms is the relatively low service life, the change in their characteristics over time, which requires the use of special measures to maintain stable electrolysis characteristics, which include the use of special additives in the feed brine, the change in the level of anolyte relative to the level of catholyte, and others. However, the positive effect of such techniques is also short-lived and ultimately requires the replacement of the diaphragm.
Недостатком асбестовых диафрагм является невысокая чистота получаемых продуктов. The disadvantage of asbestos diaphragms is the low purity of the resulting products.
В последние десятилетия все более широкое распространение получает метод электролиза раствора хлоридов щелочных металлов с использованием в качестве разделительной перегородки ионообменных мембран [2] Применение мембран позволяет получать продукты с высокой степенью чистоты. In recent decades, the method of electrolysis of a solution of alkali metal chlorides using ion-exchange membranes as a dividing wall has become more widely used [2] The use of membranes allows the production of products with a high degree of purity.
Однако использование ионообменных мембран требует тщательной очистки рассола, что ведет к дополнительным затратам. Также сравнительно велик расход энергии на проведение процесса. However, the use of ion-exchange membranes requires thorough cleaning of the brine, which leads to additional costs. The energy consumption for carrying out the process is also relatively large.
Наиболее близким по технической сути является установка для получения продуктов анодного окисления, в том числе и газообразных, содержащая нерастворимые при электролизе электроды, разделенные на электродные камеры цилиндрической керамической диафрагмой, выполненной, например, из неглазурованного фарфора [3] Установка также содержит приспособления для обеспечения циркуляции обрабатываемых растворов в электродных камерах и средства для удаления продуктов. Это техническое решение принято в качестве прототипа. The closest in technical essence is the installation for the production of anodic oxidation products, including gaseous ones, containing electrodes insoluble in electrolysis, divided into electrode chambers by a cylindrical ceramic diaphragm made, for example, of unglazed porcelain [3] The installation also contains devices for circulating processed solutions in electrode chambers and means for removing products. This technical solution was made as a prototype.
Положительные свойства керамических диафрагм известны. Так, например, указывается на их стойкость, стабильность размеров, однако отмечается, что используются они только в лабораторных электролизерах, а в промышленных не применяются и вытеснены другими видами диафрагм, например мипластовыми [4]
Таким образом, известно решение, использующее диафрагму со стабильными характеристиками, имеет следующие недостатки: сложность, незначительная производительность, высокие энергозатраты.The positive properties of ceramic diaphragms are known. So, for example, their resistance, dimensional stability are indicated, however, it is noted that they are used only in laboratory electrolyzers, but are not used in industrial ones and are replaced by other types of diaphragms, for example, diaphragms [4]
Thus, a known solution using a diaphragm with stable characteristics has the following disadvantages: complexity, low productivity, high energy consumption.
Целью изобретения является упрощение конструкции установки и обеспечение возможности получения газообразных продуктов электролиза водного раствора хлорида щелочного или щелочноземельного металла с высоким выходом по току при снижении расхода электроэнергии, повышение ресурса работы установки, а также обеспечение возможности установок различной производительности за счет компоновки требуемого количества ячеек с минимальными затратами времени и пространства и расширения функциональных возможностей установки за счет обеспечения возможности получения целевого продукта как в виде смеси газов, так и в виде водных растворов окислителей. The aim of the invention is to simplify the design of the installation and to provide the possibility of obtaining gaseous products of electrolysis of an aqueous solution of an alkali or alkaline earth metal chloride with high current efficiency while reducing energy consumption, increasing the life of the installation, as well as providing the possibility of installations of various capacities by arranging the required number of cells with minimal cost of time and space and expanding the functionality of the installation by providing the possibility of obtaining the target product both in the form of a mixture of gases, and in the form of aqueous solutions of oxidizing agents.
Цель достигается тем, что в установке для получения продуктов анодного окисления раствора хлорида, содержащей как минимум одну электрохимическую ячейку с размещенными в ней коаксиальными анодом и катодом из нерастворимого при электролизе материала, межэлектродное пространство между которыми разделено цилиндрической диафрагмой из керамики на электродные анодную и катодную камеры, приспособления для подачи и вывода обрабатываемого раствора из камер, соединенные с контурами циркуляции раствора в камерах, приспособления для отвода продуктов электролиза, ячейка выполнена из вертикальных коаксиальных внешнего электрода катода, внутреннего электрода - анода и диафрагмы, выполненной из керамики на основе смеси оксидов циркония, алюминия и иттрия, ввод и вывод электродных камер ячейки расположены соответственно в ее нижней и верхней частях, узел подачи исходного раствора хлорида щелочного или щелочноземельного металла соединен с нижней частью циркуляционного контура камеры в такой его точке, гидростатическое давление заполненного контура которой является максимальным, и узел снабжен системой поддержания заданного давления в анодном циркуляционном контуре, циркуляционный анодный контур снабжен емкостью, которая расположена над ячейкой на расстоянии от вывода анодной камеры ячейки в пределах от 0,5 до 2,0 длины анодной камеры, причем объем емкости равен 20 100 объемов анодной камеры ячейки или суммарного объема анодных камер используемых ячеек, и в верхней своей части емкость снабжена устройством для поддержания постоянного уровня анолита в емкости, а также устройством для дозированного выпуска электролизных газов из емкости при сохранении постоянного давления в циркуляционном контуре анолита. Циркуляционный контур катодной камеры также снабжен емкостью, которая расположена между выводом катодной камеры и емкостью анодного циркуляционного контура, и имеет объем от 30 до 200 объемов катодной камеры электрохимической ячейки (или суммарного объема катодных камер нескольких ячеек), и снабжена устройством для отвода смеси жидких и газообразных продуктов из катодной камеры, выполненным в виде штуцера в верхней части емкости, которое соединено с газоотделителем. Установка также снабжена средствами для параллельного гидравлического соединения требуемого количества ячеек. The goal is achieved by the fact that in the installation for producing products of anodic oxidation of a chloride solution containing at least one electrochemical cell with a coaxial anode and cathode placed therein from an insoluble material during electrolysis, the interelectrode space between which is divided by a cylindrical ceramic diaphragm into electrode anode and cathode chambers , devices for supplying and outputting the treated solution from the chambers, connected to the circuits of the circulation of the solution in the chambers, devices for draining of electrolysis products, the cell is made of a vertical coaxial external cathode electrode, the inner electrode is an anode and a diaphragm made of ceramic based on a mixture of zirconium, aluminum and yttrium oxides, the input and output of the cell’s electrode chambers are located in its lower and upper parts, respectively, the feed a solution of chloride of an alkali or alkaline earth metal is connected to the bottom of the circulation circuit of the chamber at such a point, the hydrostatic pressure of the filled circuit of which is maximum and the unit is equipped with a system for maintaining a given pressure in the anode circulation loop, the circulation anode circuit is equipped with a capacitance that is located above the cell at a distance from the output of the anode chamber of the cell in the range from 0.5 to 2.0 of the length of the anode chamber, and the volume of the tank is 20 100 the volume of the anode chamber of the cell or the total volume of the anode chambers of the cells used, and in its upper part the tank is equipped with a device for maintaining a constant level of anolyte in the tank, as well as a device for dosed electrolysis znyh gases from the container while maintaining a constant pressure in the circulating anolyte circuit. The circulation circuit of the cathode chamber is also equipped with a container, which is located between the output of the cathode chamber and the capacity of the anode circulation circuit, and has a volume of 30 to 200 volumes of the cathode chamber of the electrochemical cell (or the total volume of the cathode chambers of several cells), and is equipped with a device for draining the mixture of liquid and gaseous products from the cathode chamber, made in the form of a fitting in the upper part of the tank, which is connected to the gas separator. The installation is also equipped with means for parallel hydraulic connection of the required number of cells.
Установка также может содержать смеситель, соединенный с помощью специальных линий с регулирующей арматурой с источником воды, а также с жидкостным выводом газоотделителя катодного контура и с устройством для дозированного выпуска газов из емкости анодного контура. The installation may also contain a mixer connected via special lines with control valves to a water source, as well as to the liquid outlet of the cathode circuit gas separator and to a device for dosed gas discharge from the anode circuit capacitance.
В ячейке анод выполнен в виде стержня, имеющего цилиндрическую среднюю часть и более тонкие цилиндрические концевые части, диаметр средней части анода определяется соотношением
2МЭР<D<4МЭР,
где D диаметр средней части анода, мм;
МЭР межэлектродное расстояние, мм,
а диаметр его концевых частей составляет не более чем 0,75 диаметра его средней части.In the cell, the anode is made in the form of a rod having a cylindrical middle part and thinner cylindrical end parts, the diameter of the middle part of the anode is determined by the ratio
2MER <D <4MER
where D is the diameter of the middle part of the anode, mm;
MER interelectrode distance, mm,
and the diameter of its end parts is not more than 0.75 of the diameter of its middle part.
Длина средней части анода больше длины катода не менее чем на величину 2МЭР. Величина межэлектродного расстояния предпочтительно составляет 2,8 3,3 мм. The length of the middle part of the anode is greater than the length of the cathode by at least 2MER. The interelectrode distance is preferably 2.8 to 3.3 mm.
Длина катода и длина ячейки выбирается исходя из конкретных требований и условий решаемой задачи и изменяется в пределах 150 240 мм. The length of the cathode and the length of the cell is selected based on the specific requirements and conditions of the problem and varies in the range of 150,240 mm.
Электродные материалы выбираются из числа известных, исходя из условий решаемой задачи и требований к конструкции устройства, в котором используются ячейки. В качестве анодных материалов могут использоваться титановые электроды с покрытием из смеси диоксида рутения и диоксида титана (ОРТА) или титановые электроды с покрытием из благородных металлов, с покрытиями из оксидов марганца, олова, кобальта. В качестве катодных материалов могут использоваться полированные титан, тантал или цирконий, покрытие пирографитом или стеклоуглерод и другие. Могут применяться титановые электроды с покрытием из платины или с платино-иридиевым покрытием, а также различные сочетания перечисленных материалов и другие, известные в прикладной электрохимии. Electrode materials are selected from among the known ones, based on the conditions of the problem being solved and the requirements for the design of the device in which the cells are used. As the anode materials, titanium electrodes coated with a mixture of ruthenium dioxide and titanium dioxide (ORTA) or titanium electrodes coated with noble metals, with coatings of manganese, tin, cobalt oxides can be used. As cathode materials, polished titanium, tantalum or zirconium, pyrographite coating or glassy carbon and others can be used. Can be used titanium electrodes coated with platinum or with a platinum-iridium coating, as well as various combinations of these materials and others known in applied electrochemistry.
Диафрагма электрохимической ячейки выполнена из керамики на основе оксидов циркония, алюминия и иттрия и может содержать добавки таких оксидов, как оксид ниобия, тантала, титана, гадолиния, гафния и др. В зависимости от требований к ячейке, ее диафрагма может быть выполнена ультра- или нанофильтрационной. Форма диафрагмы может быть различной. Так, диафрагма может быть выполнена таким образом, что одна поверхность диафрагмы (наружная или внутренняя) может быть выполнена цилиндрической, а другая (соответственно внутренняя или наружная) конусообразной с величиной конусности 1: (100 - 1000), при этом толщина стенок у одного торца составляет 0,4 0,5 мм, а у другого 0,7 0,8 мм, и диафрагма установлена в ячейке таким образом, что торец с более толстыми стенками обращен вниз. Наружная и внутренняя поверхности диафрагмы также могут быть выполнены в виде усеченных конусов с величиной конусности 1:(100 1000), причем конусы вершинами направлены в разные стороны и толщина стенок у одного торца составляет 0,4 0,5 мм, а у другого 0,7 0,8 мм, и диафрагма установлена в ячейке таким образом, что торец с более толстыми стенками обращен вниз, или внутренняя и наружная поверхности диафрагмы выполнены цилиндрическими, при этом толщина стенок составляет 0,4 0,7 мм. Отклонение же от геометрически правильной поверхности диафрагмы в любой точке ее поверхности составляет не более 0,1 мм. The diaphragm of the electrochemical cell is made of ceramics based on zirconium, aluminum and yttrium oxides and may contain additives of such oxides as niobium, tantalum, titanium, gadolinium, hafnium oxide, etc. Depending on the requirements for the cell, its diaphragm can be made ultra- or nanofiltration. The shape of the diaphragm may be different. So, the diaphragm can be made in such a way that one surface of the diaphragm (external or internal) can be made cylindrical, and the other (respectively internal or external) conical with a taper value of 1: (100 - 1000), while the wall thickness at one end is 0.4 0.5 mm, and the other 0.7 0.8 mm, and the diaphragm is installed in the cell so that the end with thicker walls is facing down. The outer and inner surfaces of the diaphragm can also be made in the form of truncated cones with a taper value of 1: (100 1000), and the cones with their vertices pointing in different directions and the wall thickness at one end is 0.4 0.5 mm and at the other 0. 7 0.8 mm, and the diaphragm is installed in the cell so that the end with the thicker walls is facing down, or the inner and outer surfaces of the diaphragm are cylindrical, while the wall thickness is 0.4 0.7 mm. The deviation from the geometrically correct surface of the diaphragm at any point on its surface is not more than 0.1 mm.
Анод может быть выполнен в виде одной сплошной детали или может быть выполнен полым внутри, составным из нескольких деталей, которые выполняются из одного или разных материалов и соединяются между собой при помощи различных методов (в зависимости от материала): сварка лучом лазера, вакуумная сварка, механическое соединение и т.п. The anode can be made in the form of one solid part or can be made hollow inside, made up of several parts, which are made of one or different materials and are interconnected using various methods (depending on the material): laser beam welding, vacuum welding, mechanical connection, etc.
Длина средней части анода с большим диаметром превышает длину катода на величину не менее, чем удвоенное межэлектродное расстояние, при этом анод установлен в ячейке симметрично относительно катода. The length of the middle part of the anode with a large diameter exceeds the length of the cathode by an amount not less than twice the interelectrode distance, while the anode is installed symmetrically in the cell relative to the cathode.
Данная совокупность признаков позволяет решить поставленную задачу и добиться достижения положительного результата. This set of features allows you to solve the problem and achieve a positive result.
Использование коаксиальных электродов и диафрагмы позволяет обеспечить оптимальный гидравлический режим и упростить сборку. Кроме того, применение коаксиальных электродов позволяет интенсифицировать целевой процесс, так как электролиз проводится при различных плотностях тока на катоде и аноде. The use of coaxial electrodes and a diaphragm allows for optimal hydraulic operation and simplified assembly. In addition, the use of coaxial electrodes makes it possible to intensify the target process, since electrolysis is carried out at different current densities at the cathode and anode.
Подача исходного раствора хлорида щелочного или щелочноземельного металла в нижнюю часть циркуляционного контура анодной камеры, в точке с максимальным гидростатическим давлением заполненного контура, позволяет производить подпитку ячейки раствором без нарушения установившегося режима циркуляции за счет газлифта, так как свежий раствор вводится в ту часть контура, где находится дегазированный раствор. Кроме того, незначительное снижение температуры при введении свежего раствора именно в нижней части также улучшает циркуляцию за счет температурного перепада. The supply of the initial solution of alkali or alkaline earth metal chloride to the lower part of the circulation circuit of the anode chamber, at the point with the maximum hydrostatic pressure of the filled circuit, allows the cell to be fed with the solution without violating the established circulation regime due to gas lift, since fresh solution is introduced into that part of the circuit where there is a degassed solution. In addition, a slight decrease in temperature with the introduction of a fresh solution in the lower part also improves circulation due to the temperature difference.
Циркуляционный анодный контур снабжен емкостью, которая расположена над ячейкой на расстоянии от выходного отверстия анодной камеры ячейки в пределах от 0,5 до 2,0 длины анодной камеры, причем объем жидкости равен 20 100 объемов анодной камеры ячейки или суммарного объема анодных камер используемых ячеек. Размещение емкости ниже и выполнение ее с меньшим объемом ухудшает условия циркуляции, так как появляется возможность увлечения с потоком газовых пузырьков электролизных газов, что снижает эффективность процесса электролиза, увеличивает энергозатраты на процесс. The circulation anode circuit is equipped with a container located above the cell at a distance from the outlet of the anode chamber of the cell in the range from 0.5 to 2.0 of the length of the anode chamber, the liquid volume being equal to 20 100 volumes of the anode chamber of the cell or the total volume of the anode chambers of the cells used. Placing the tank lower and executing it with a smaller volume worsens the circulation conditions, since it becomes possible to entrain electrolysis gases with the flow of gas bubbles, which reduces the efficiency of the electrolysis process and increases the energy consumption of the process.
Размещение емкости выше и увеличение объема сверх пределов, указанных в формуле, также ухудшает процесс циркуляции, так как увеличивается гидравлическое сопротивление системы и подъемной силы газонаполненного электролита недостаточно для его преодоления. Placing the tank above and increasing the volume beyond the limits indicated in the formula also worsens the circulation process, since the hydraulic resistance of the system increases and the lifting force of the gas-filled electrolyte is not enough to overcome it.
Для поддержания процесса электролиза в оптимальном режиме необходимо поддержание постоянного давления в анодной камере и, соответственно, в циркуляционном контуре анодной камеры. Для этого узел подачи раствора, приспособление для дозированного отбора части газообразных продуктов электролиза снабжены системами автоматического поддержания заданного давления в анодном циркуляционном контуре. Кроме того, в верхней части емкость анодного контура снабжена устройством для поддержания постоянного уровня анолита в емкости, что позволяет автоматизировать процесс работы ячейки, обеспечить автоматизированный подвод рассола, а также отвод газов. To maintain the electrolysis process in optimal mode, it is necessary to maintain a constant pressure in the anode chamber and, accordingly, in the circulation circuit of the anode chamber. For this, the solution supply unit, the device for dosed sampling of part of the gaseous products of electrolysis are equipped with systems for automatically maintaining a given pressure in the anode circulation circuit. In addition, in the upper part, the capacity of the anode circuit is equipped with a device for maintaining a constant level of anolyte in the tank, which allows automating the process of the cell, providing automated brine supply, as well as gas removal.
Объем емкости циркуляционного контура катодной камеры существенно больше, так как объем выделяющегося в катодной камере газа больше и уменьшение его меньше тридцатикратного превышения или увеличение больше чем двухсоткратное превышение ухудшает циркуляцию раствора в контуре. Расположение емкости между выводом катодной камеры и емкостью анодного контура обеспечивает рациональное использование пространства при создании нормальных условий для работы установки. Из емкости катодного контура продукты выводятся в виде газожидкостной смеси, которая потом подается в газоотделитель. The capacity of the circulation circuit of the cathode chamber is much larger, since the volume of gas released in the cathode chamber is greater and a decrease of less than thirty-fold excess or an increase of more than two-hundred-fold excess worsens the circulation of the solution in the circuit. The location of the capacitance between the output of the cathode chamber and the capacity of the anode circuit provides a rational use of space while creating normal conditions for the operation of the installation. From the cathode circuit capacity, the products are discharged in the form of a gas-liquid mixture, which is then fed to the gas separator.
Снабжение установки специальным смесителем, соединенным с помощью регулирующей арматуры с жидкостным выводом газоотделителя катодного контура и с газовым выводом анодного контура и источником воды, позволяет получать продукцию не только в виде газа, но и/или в виде водных растворов окислителей, состав и характеристики которого определяются количественными потоками продуктов, подаваемых в смеситель. Кроме того, такая же схема может использоваться при обеззараживании или очистке загрязненных вод с использованием предложенной установки. В этом случае загрязненная вода подается в смеситель (на схеме обозначено как источник воды). Providing the installation with a special mixer connected via a control valve to the liquid outlet of the cathode loop gas separator and to the gas outlet of the anode loop and a water source allows us to obtain products not only in the form of gas, but also / or in the form of aqueous solutions of oxidizing agents, the composition and characteristics of which are determined quantitative flows of products supplied to the mixer. In addition, the same scheme can be used for disinfection or treatment of contaminated water using the proposed installation. In this case, contaminated water is supplied to the mixer (indicated on the diagram as a water source).
В ячейке анод выполнен в виде стержня переменного сечения и диаметр его средней части определяется соотношением: 2МЭР<D<4МЭР, где МЭР - межэлектродное расстояние, D диаметр средней части анода, а диаметр концевых частей электрода составляет не более 0,75 диаметра его средней части, чем обеспечивается оптимальная гидродинамика, а кроме того, такое выполнение позволяет упростить фиксацию электродов, используя различные конструкции приспособлений для фиксации элементов конструкции ячейки. Выбор средней части анода осуществляется в зависимости от условий решаемой задачи и от требуемого превышения анодной плотности тока над катодной. Увеличение диаметра анода свыше 4 МЭР приводит к увеличению материалоемкости конструкции, увеличению ее габаритов и веса, а также повышению энергозатрат. Снижение меньше чем 2 МЭР приводит к появлению возможных деформаций и усложняет задачу соблюдения соосности электродов, которая напрямую связана с ресурсом работы ячейки, так как несоблюдение соосности приводит к неравномерности межэлектродного расстояния по длине ячейки и создает условия для локальных деформаций и разрушения поверхности электродов. In the cell, the anode is made in the form of a rod of variable cross section and the diameter of its middle part is determined by the ratio: 2MER <D <4MER, where MER is the interelectrode distance, D is the diameter of the middle part of the anode, and the diameter of the end parts of the electrode is not more than 0.75 of the diameter of its middle part which ensures optimal hydrodynamics, and in addition, this embodiment allows to simplify the fixation of the electrodes using various designs of devices for fixing the structural elements of the cell. The choice of the middle part of the anode is carried out depending on the conditions of the problem being solved and on the required excess of the anode current density over the cathode. An increase in the diameter of the anode over 4 MER leads to an increase in the material consumption of the structure, an increase in its dimensions and weight, as well as an increase in energy consumption. A decrease of less than 2 MER leads to the appearance of possible deformations and complicates the task of maintaining the alignment of the electrodes, which is directly related to the life of the cell, since non-compliance with the alignment leads to uneven electrode spacing along the length of the cell and creates conditions for local deformations and destruction of the surface of the electrodes.
Анод может быть выполнен в виде сплошной, литой детали или в виде пустотелого цилиндра с прикрепленными на его концах деталями, обеспечивающими получение требуемой формы электрода. Способы соединения деталей могут быть различными и зависят от применяемых материалов. Могут использоваться как механические, так и другие виды соединений: сварка лучом лазера, вакуумная сварка, обеспечивающие прочность и надежную проводимость. Применение пустотелого анода не только уменьшает вес установки и снижает расход материалов, но и за счет изменения условий формирования поверхностного заряда электрода позволяет снизить расход энергии на электрохимический процесс. Кроме того, анод может выполнять функции стягивающей детали, так как на его концах может быть выполнена резьба для установки шайб и гаек, которые стягивают конструкцию ячейки и обеспечивают ее герметичность, а также фиксируют все элементы конструкции в заданном рабочем положении. The anode can be made in the form of a solid, cast part or in the form of a hollow cylinder with parts attached at its ends, providing the desired shape of the electrode. The methods for joining parts may vary and depend on the materials used. Both mechanical and other types of joints can be used: laser beam welding, vacuum welding, providing strength and reliable conductivity. The use of a hollow anode not only reduces the weight of the installation and reduces the consumption of materials, but also by changing the conditions for the formation of the surface charge of the electrode, it reduces the energy consumption for the electrochemical process. In addition, the anode can perform the functions of a tightening part, since at its ends a thread can be made to install washers and nuts, which tighten the cell structure and ensure its tightness, and also fix all structural elements in a given working position.
Диафрагма из керамики на основе смеси оксидов циркония, алюминия и иттрия обладает высокой устойчивостью к действию кислот и щелочей, агрессивных газов и имеет высокий срок службы, легко регенерируется. Введение различных добавок позволяет регулировать свойства поверхности диафрагмы и оказывать направленное воздействие на протекание электрохимического процесса. Таким образом, диафрагма может быть выполнена из различных материалов и выполнена ультрафильтрационной или нанофильтрационной в зависимости от условий решаемой задачи. The ceramic diaphragm based on a mixture of zirconium, aluminum and yttrium oxides is highly resistant to acids and alkalis, aggressive gases and has a high service life, is easily regenerated. The introduction of various additives allows you to adjust the surface properties of the diaphragm and have a directed effect on the course of the electrochemical process. Thus, the diaphragm can be made of various materials and made ultrafiltrational or nanofiltrational depending on the conditions of the problem being solved.
На условия работы ячейки также влияет форма диафрагмы и то, каким образом она установлена в ячейке относительно потока обрабатываемого раствора, протекающего через ячейку. The shape of the diaphragm and how it is installed in the cell relative to the flow of the treated solution flowing through the cell also influence the working conditions of the cell.
Диафрагма может быть выполнена цилиндрической с толщиной стенок по всей длине 0,4 0,7 мм или одна поверхность диафрагмы выполнена цилиндрической, а другая конусообразной с величиной конусности 1:(100 1000), при этом толщина стенок у одного торца составляет 0,4 0,5 мм, а у другого 0,7 0,8 мм, и диафрагма установлена в ячейке таким образом, что торец с более толстыми стенками обращен вниз. Наружная и внутренняя поверхности диафрагмы также могут быть выполнены в виде усеченных конусов с величиной конусности 1:(100 1000), причем конусы вершинами направлены в разные стороны и толщина стенок у одного торца составляет 0,4 0,5 мм, а у другого 0,7 0,8 мм, и диафрагма установлена в ячейке таким образом, что торец с более толстыми стенками обращен вниз. The diaphragm can be made cylindrical with a wall thickness over the entire length of 0.4 0.7 mm or one surface of the diaphragm is made cylindrical and the other conical with a taper of 1: (100 1000), while the wall thickness at one end is 0.4 0 , 5 mm, while the other has 0.7 0.8 mm, and the diaphragm is installed in the cell so that the end with thicker walls is facing down. The outer and inner surfaces of the diaphragm can also be made in the form of truncated cones with a taper value of 1: (100 1000), and the cones with their vertices pointing in different directions and the wall thickness at one end is 0.4 0.5 mm and at the other 0. 7 0.8 mm, and the diaphragm is installed in the cell so that the end with the thicker walls is facing down.
Использование цилиндрических диафрагм позволяет упростить процесс монтажа ячеек при достижении высоких производственных показателей. The use of cylindrical diaphragms allows you to simplify the process of mounting cells while achieving high production performance.
Использование диафрагм, в которых одна или обе поверхности выполнены конусными, позволяет добиться постоянства параметров процесса по всей длине ячейки и увеличить таким образом полезное использование электроэнергии, так как с увеличением газосодержания по высоте камер ячейки при ее расширении несколько замедляется скорость движения раствора и количество электричества, проходящее через объем электролита остается сравнительно постоянным. Использование диафрагм с меньшей конусностью не дает нового результата по сравнению с цилиндрическими диафрагмами. При использовании диафрагм с большей конусностью нарушаются условия циркуляции растворов в камерах, и, кроме того, это приводит к необходимости изменять размеры устройства и увеличивать межэлектродное расстояние, что приводит к возрастанию энергозатрат на проведение процесса. К такому же результату приводит увеличение толщины стенок диафрагмы. Уменьшение же размеров толщины стенок диафрагмы, ниже указанных, увеличивают хрупкость диафрагмы, что влияет на срок службы и затрудняет процессы монтажа и демонтажа ячейки. Следует отметить, что точность изготовления диафрагм, в частности отклонение от геометрически правильной поверхности диафрагмы в любой точке ее поверхности должно составлять не более 0,05 мм. В противном случае изменяются условия образования двойного электрического слоя на поверхности диафрагмы и изменяется влияние этого слоя на сопротивление диафрагмы, что нарушает равномерность ее работы по поверхности и ведет к снижению качества обработки растворов. The use of diaphragms in which one or both surfaces are tapered allows to achieve constant process parameters along the entire length of the cell and thus increase the useful use of electricity, since with an increase in gas content along the height of the cell chambers, as the cell expands, the speed of the solution and the amount of electricity slow down somewhat passing through the volume of electrolyte remains relatively constant. The use of diaphragms with less tapering does not give a new result in comparison with cylindrical diaphragms. When using diaphragms with a greater taper, the circulation conditions of the solutions in the chambers are violated, and, in addition, this leads to the need to change the size of the device and increase the interelectrode distance, which leads to an increase in energy consumption for the process. An increase in the thickness of the walls of the diaphragm leads to the same result. Reducing the same dimensions of the thickness of the walls of the diaphragm below the indicated ones increases the fragility of the diaphragm, which affects the service life and complicates the process of mounting and dismounting the cell. It should be noted that the accuracy of the manufacture of the diaphragms, in particular the deviation from the geometrically correct surface of the diaphragm at any point on its surface should be no more than 0.05 mm. Otherwise, the conditions for the formation of a double electric layer on the surface of the diaphragm change and the effect of this layer on the resistance of the diaphragm changes, which violates the uniformity of its work on the surface and leads to a decrease in the quality of processing solutions.
Как уже отмечалось выше, существенным является ограничение размеров диаметра средней части анода соотношением: 2МЭР<D<4МЭР, где D диаметр средней части анода, мм, МЭР межэлектродное расстояние, мм. Межэлектродное расстояние предпочтительно составляет 2,8 3,3 мм. При уменьшении этого расстояния вредное влияние на протекание электрохимического процесса оказывают капиллярные эффекты, при увеличении возрастает расход электроэнергии, а при выполнении средней части внутреннего электрода с размерами, выходящими за пределы указанного соотношения, становится невозможным достижение режима самоорганизации массо- и энергообменных процессов, обеспечивающих стабильное протекание электрохимического процесса во времени. As already noted above, the limitation of the size of the diameter of the middle part of the anode is significant by the ratio: 2MER <D <4MER, where D is the diameter of the middle part of the anode, mm, MER interelectrode distance, mm. The interelectrode distance is preferably 2.8 to 3.3 mm. With a decrease in this distance, capillary effects have an adverse effect on the course of the electrochemical process, an increase in energy consumption increases, and when the middle part of the internal electrode with dimensions outside the specified ratio is fulfilled, it becomes impossible to achieve the self-organization of mass and energy exchange processes that ensure a stable course electrochemical process in time.
Кроме того, существенным является то, что длина средней части анода больше длины катода не менее чем на величину 2 МЭР. Такое выполнение позволяет избежать повышенного износа электродов в местах искривления поля, имеющих место на участках изменения диаметра или на участках, находящихся на уровне концов электродов. In addition, it is significant that the length of the middle part of the anode is greater than the length of the cathode by at least 2 MER. This embodiment avoids increased wear of the electrodes in places of curvature of the field, occurring in areas of changing diameter or in areas located at the level of the ends of the electrodes.
Предпочтительный размер длины катода 150 240 мм, что позволяет в зависимости от особенностей использования создавать устройства требуемой производительности и величины. The preferred length of the cathode is 150 to 240 mm, which makes it possible to create devices of the required capacity and size, depending on the particular use.
Средства для параллельного гидравлического соединения требуемого количества ячеек могут быть выполнены в виде коллекторов, имеющих подводящий (отводящий) осевой канал и радиальные каналы, обеспечивающие подвод (отвод) обрабатываемого раствора в камеры каждой ячейки, или другие конструкции. Например, могут быть использованы ячейки (патент России N 2042639, кл. C 02 F 1/46, 1992), а также средства для соединения нескольких ячеек для обеспечения требуемой производительности. Means for parallel hydraulic connection of the required number of cells can be made in the form of collectors having an inlet (outlet) axial channel and radial channels providing inlet (outlet) of the treated solution into the chambers of each cell, or other designs. For example, cells can be used (Russian patent N 2042639, class C 02 F 1/46, 1992), as well as means for connecting several cells to provide the required performance.
В прикладной электрохимии известно выполнение аппарата из отдельных ячеек [5]
Однако в известном решении используются ячейки с плоскопараллельными электродами сравнительно большой площади, что требует больших затрат для обеспечения постоянства межэлектродного расстояния и стабильности свойств диафрагмы по всей площади. В предложенном решении использование сравнительно небольших цилиндрических ячеек, обладающих высокой производительностью, уменьшает габариты установки и упрощает ее обслуживание.In applied electrochemistry, it is known that the apparatus is made of separate cells [5]
However, in the known solution, cells with plane-parallel electrodes of a relatively large area are used, which requires large expenditures to ensure the constancy of the interelectrode distance and stability of the properties of the diaphragm over the entire area. In the proposed solution, the use of relatively small cylindrical cells with high performance, reduces the dimensions of the installation and simplifies its maintenance.
На фиг. 1 показана установка; на фиг.2 вариант выполнения установки, обеспечивающий получение как газообразной смеси, так и раствора окислителей путем растворения полученного газа в воде с возможным регулированием pH получаемого раствора за счет использования щелочи, полученной в катодной камере. Эта же схема может быть использована для очистки или обеззараживания загрязненной воды. In FIG. 1 shows the installation; figure 2 embodiment of the installation, providing both a gaseous mixture and a solution of oxidizing agents by dissolving the obtained gas in water with the possibility of adjusting the pH of the resulting solution through the use of alkali obtained in the cathode chamber. The same scheme can be used to clean or disinfect contaminated water.
Установка (фиг.1) содержит электрохимическую ячейку (или блок ячеек) 1, емкость анодного циркуляционного контура 2 с размещенным в ней датчиком уровня анолита (не показан), приспособление 3 для дозированного выпуска газообразной смеси окислителей с сохранением заданного давления в анодном контуре, емкость катодного циркуляционного контура 4 с приспособлением для выпуска избыточной газожидкостной смеси (не показано), насос дозатор рассола 5, соединенный с емкостью для исходного раствора хлорида щелочного или щелочноземельного металла 6 и с нижней частью анодного циркуляционного контура и газоотделитель 7, обеспечивающий отделение образовавшегося в катодной камере водорода от раствора щелочи католита. The installation (Fig. 1) contains an electrochemical cell (or a block of cells) 1, the capacity of the
При получении целевого продукта в качестве раствора, установка (фиг.2) дополнительно содержит смеситель 8, соединенный с источником обрабатываемой воды 9 и специальными трубопроводами с линией вывода газообразной смеси окислителей и с жидкостным выводом газоотделителя 7. На специальных трубопроводах установлены вентили 10, 11, 12 и 13. Источник 9 представляет собой или источник чистой воды (для получения растворов окислителей), или источник загрязненной воды (при необходимости использования установки для очистки или обеззараживания загрязненной воды). Upon receipt of the target product as a solution, the installation (Fig. 2) further comprises a
Установка работает следующим образом. Installation works as follows.
Катодный циркуляционный контур заполняется водой. Анодный насыщенным раствором хлорида щелочного или щелочноземельного металла. На электроды подается напряжение. После установления процесса в нижнюю часть циркуляционного контура анодной камеры электрохимической ячейки 1 непрерывно и очень медленно, с помощью насоса-дозатора 5, вводят из емкости 6 насыщенный раствор хлорида. Ввод осуществляют в нижней точке циркуляционного контура анодной камеры. Этот раствор циркулирует в анодной камере за счет газлифта: выделяющиеся на аноде газы хлор, диоксид хлора, озон, кислород увлекают за собой жидкость вверх, в емкость 2, где происходит отделение газа от жидкости. Газовая смесь удаляется из верхней части емкости 2 с помощью приспособления 3, обеспечивающего сохранение в системе заданного давления, а жидкость возвращается на вход в анодную камеру. Давление в анодной камере реактора выше, чем в катодной и находится в пределах 0,5 1,3 кгс/см2, что препятствует проникновению гидроксид-ионов из катодной камеры в анодную и тем самым ограничивает растворение выделяющегося на аноде хлора в воде. Ионы натрия под действием перепада давления и за счет электродиффузионного переноса проникают из анодной камеры через диафрагму в катодную камеру, увлекая за собой дополнительное количество воды. Таким образом, в катодной камере циркулирует за счет водородного газлифта концентрированный щелочной раствор (pH>13).The cathode circulation circuit is filled with water. Anode saturated solution of alkali or alkaline earth metal chloride. Voltage is applied to the electrodes. After the process has been established, a saturated chloride solution is introduced from the
Избыток этого раствора удаляется из верхней части емкости 4 катодного циркуляционного контура вместе с водородом и поступает в газоотделитель 7, из которого водород и полученная щелочь направляются на утилизацию. Excess of this solution is removed from the upper part of the
Расход соли (насыщенного солевого раствора) в реакторе установки минимален в пределах количества раствора, который фильтруется через диафрагму в катодную камеру. Степень разложения соли достигает 95% так как анодный процесс протекает в кислой среде под повышенным давлением. The consumption of salt (saturated saline) in the reactor of the installation is minimal within the amount of solution that is filtered through a diaphragm into the cathode chamber. The degree of salt decomposition reaches 95% since the anode process proceeds in an acidic environment under high pressure.
На электрохимическую ячейку полается напряжение, обеспечивающее протекание тока в пределах от 5 до 7 А. Ячейка работает при напряжении 3 4 В. A voltage is supplied to the electrochemical cell, providing a current flow in the range from 5 to 7 A. The cell operates at a voltage of 3 4 V.
Установки могут быть использованы для замены традиционных систем хлорирования воды на водоочистных станциях питьевого водоснабжения (вместо баллонов со сжиженным хлором), в системах обеззараживания воды в плавательных бассейнах, для обеззараживания бытовых, сельскохозяйственных и промышленных сточных вод. Installations can be used to replace traditional water chlorination systems at drinking water treatment plants (instead of cylinders with liquefied chlorine), in water disinfection systems in swimming pools, for disinfection of domestic, agricultural and industrial wastewater.
Установки могут быть использованы не только для синтеза газообразной смеси оксидантов, но также для получения дезинфицирующих растворов типа хлорной воды с содержанием оксидантов (преимущественно кислородсодержащих соединений хлора) в пределах от 100 до 1500 мг/л. Установка для получения таких растворов (фиг.2) дополнительно содержит смеситель 8 для растворения газообразной смеси оксидантов в водопроводной воде. The plants can be used not only for the synthesis of a gaseous mixture of oxidants, but also for the production of disinfectant solutions such as chlorine water with the content of oxidants (mainly oxygen-containing chlorine compounds) in the range from 100 to 1500 mg / l. Installation for such solutions (figure 2) further comprises a
Для получения биоцидного раствора газов из анодной камеры с помощью регулирующих вентилей 10 и 11, расположенных на специальных трубопроводах, подают газы в смеситель 8, куда из источника 9 поступает обработанная вода. В зависимости от количества вводимых газов (растворяемого в воде хлора, диоксида хлора), получаются растворы с pH в пределах 2,8 3,5 и ОВП от 100 до 1200 мВ при содержании оксидантов от 500 до 1300 мг/л. Минерализация таких растворов в сравнении с исходной водопроводной водой увеличивается незначительно
эквивалентно количеству растворенных газов.To obtain a biocidal gas solution from the anode chamber using the
equivalent to the amount of dissolved gases.
Для повышения pH полученного раствора с помощью регулирующих вентилей 12 и 13 вводят необходимое количество католита из газоотделителя 7 в смеситель 8 (до или после ввода смеси газов). Если добавлять в воду весь католит, полученный в установке, то pH биоцидного раствора может достигать 7,0 7,5. To increase the pH of the resulting solution using the
Во всех примерах, если это не оговорено особо, использовалась ультрафильтрационная диафрагма из керамики состава, мас. оксид циркония 60; оксид алюминия 27; оксид иттрия 3. In all examples, unless otherwise specified, an ultrafiltration diaphragm made of ceramic composition was used, wt.
Установки использовались для электрохимического синтеза газообразной смеси оксидантов из водного раствора хлорида натрия. Основными компонентами газообразной смеси оксидантов являлись молекулярный хлор, диоксид хлора, озон и кислород, которые находились в соотношении 70:20:5:5% соответственно. Указанное соотношение зависит от режима работы установки и может изменяться в широких пределах. The plants were used for the electrochemical synthesis of a gaseous mixture of oxidants from an aqueous solution of sodium chloride. The main components of the gaseous mixture of oxidants were molecular chlorine, chlorine dioxide, ozone and oxygen, which were in a ratio of 70: 20: 5: 5%, respectively. The indicated ratio depends on the operating mode of the installation and can vary widely.
Пример 1. В процессе использовалась установка, содержащая одну ячейку, внешний электрод катод выполнен из полированного титана. Внутренний электрод анод выполнен из титана с покрытием диоксидами рутения и титана (ОРТА). Длина катода 150 мм. Межэлектродное расстояние составляет 2,9 мм. Диаметр средней части анода 9,0 мм, а длина средней части 156 мм. Диафрагма выполнена цилиндрической с толщиной стенок по всей длине 0,5 мм. Example 1. In the process, a unit containing one cell was used, the external electrode cathode made of polished titanium. The inner electrode anode is made of titanium coated with ruthenium and titanium dioxide (ORTA). The length of the cathode is 150 mm. The interelectrode distance is 2.9 mm. The diameter of the middle part of the anode is 9.0 mm, and the length of the middle part is 156 mm. The diaphragm is made cylindrical with a wall thickness over the entire length of 0.5 mm.
Анодный циркуляционный контур содержал емкость 100 мл, установленную над ячейкой на высоте 250 мм от уровня выхода анодной камеры. Под емкостью размещалась емкость катодного циркуляционного контура объемом 200 мл. The anode circulation circuit contained a capacity of 100 ml installed above the cell at a height of 250 mm from the output level of the anode chamber. Under the capacity was placed the capacity of the cathodic circulation loop with a volume of 200 ml.
После заполнения катодного контура водой, а анодного рассолом на электроды подавалось напряжение 3,5 В, обеспечивающее протекание тока 8 А. После установления процесса циркуляции в нижнюю точку анодного циркуляционного контура вводили раствор хлорида натрия с концентрацией 300 г/л. Было получено 3,3 л газа, содержащего 60% Cl2, 35% ClO2, 3% O3 и 2% O2, а также 3,4 л водорода и 60 мл раствора щелочи с pH 14 и общей минерализацией 240 г/л. Выход по току для анодных газов составил 97%
Пример 2. Процесс вели в условиях примера 1, но использовалась ячейка, катод которой выполнен из стеклоуглерода, анод ОРТА. Длина катода 240 мм, длина средней части анода 250 мм, а диаметр средней части 10 мм. Межэлектродное расстояние составляло 3 мм. Диафрагма выполнена таким образом, что наружная поверхность диафрагмы цилиндрическая, а внутренняя - конусообразная с величиной конусности 1: 500, при этом толщина стенок у верхнего торца составляла 0,5 мм, а у нижнего 0,8 мм. Катодная камера ячейки имела постоянное сечение по высоте, а анодная переменное, с расширением вверх. При подаче раствора хлорида натрия с концентрацией 300 г/л со скоростью 1 мл/мин, установка имела следующие показатели: часовая производительность по смеси анодных газов 3,6 л при токе 8,2 А и напряжении 3,3 В. Выход по току анодных газов составил 97,2%
Пример 3. Процесс вели в условиях примера 2, но наружная и внутренняя поверхности диафрагмы ячейки выполнены конусообразными с величиной конусности 1:600 с толщиной стенок у верхнего торца 0,4 мм, а у нижнего 0,7 мм. Объем емкости анодного контура 70 мл, а катодного 130 мл, при этом анодная емкость установлена на высоте 220 мм от выхода анодной камеры.After filling the cathode circuit with water, and the anode brine, a voltage of 3.5 V was applied to the electrodes, providing a current of 8 A. After the circulation process was established, a solution of sodium chloride with a concentration of 300 g / L was introduced into the lower point of the anode circulation circuit. Received 3.3 l of gas containing 60% Cl 2 , 35% ClO 2 , 3% O 3 and 2% O 2 , as well as 3.4 l of hydrogen and 60 ml of alkali solution with a pH of 14 and a total salinity of 240 g / l The current efficiency for anode gases was 97%
Example 2. The process was conducted under the conditions of example 1, but a cell was used, the cathode of which is made of glassy carbon, an anode of ORTA. The length of the cathode is 240 mm, the length of the middle part of the anode is 250 mm, and the diameter of the middle part is 10 mm. The interelectrode distance was 3 mm. The diaphragm is made in such a way that the outer surface of the diaphragm is cylindrical, and the inner one is conical with a taper of 1: 500, while the wall thickness at the upper end was 0.5 mm, and at the lower 0.8 mm. The cathode chamber of the cell had a constant cross-section along the height, and the anode variable, with the expansion up. When applying a solution of sodium chloride with a concentration of 300 g / l at a speed of 1 ml / min, the installation had the following indicators: hourly productivity for a mixture of anode gases of 3.6 l at a current of 8.2 A and a voltage of 3.3 V. Anode current output gases amounted to 97.2%
Example 3. The process was conducted under the conditions of example 2, but the outer and inner surfaces of the diaphragm of the cell are made conical with a taper of 1: 600 with a wall thickness of 0.4 mm at the upper end and 0.7 mm at the lower end. The capacity of the anode circuit is 70 ml, and the cathode is 130 ml, while the anode capacity is installed at a height of 220 mm from the outlet of the anode chamber.
Установка имела следующие показатели: производительность по оксидантам 10 г/ч; удельный расход электроэнергии на синтез оксидантов 1,3 Вт•ч/г. The installation had the following indicators: performance on oxidants 10 g / h; the specific energy consumption for the synthesis of oxidants is 1.3 W • h / g.
Данные по использованию установок с различным числом ячеек, в которых использовались цилиндрические диафрагмы, а длина катода составляла 200 мм, при этом межэлектродное расстояние равнялось 3,0 мм, а диаметр средней части анода был равен 8,0 мм, представлены в таблице. Data on the use of installations with a different number of cells in which cylindrical diaphragms were used and the cathode length was 200 mm, while the interelectrode distance was 3.0 mm and the diameter of the middle part of the anode was 8.0 mm, are presented in the table.
Изобретение позволяет упростить конструкции установки и обеспечить получение газообразных продуктов электролиза водного раствора хлорида щелочного и щелочноземельного металла с высоким выходом по току при сравнительно низком расходе электроэнергии, а также повысить ресурс работы установки и обеспечивает создание установок различной производительности за счет компоновки требуемого количества ячеек с минимальными затратами времени и пространства. The invention allows to simplify the design of the installation and to ensure the production of gaseous products of electrolysis of an aqueous solution of an alkali and alkaline earth metal chloride with high current efficiency at a relatively low energy consumption, as well as to increase the life of the installation and provides the creation of plants of various capacities due to the layout of the required number of cells with minimal cost time and space.
Кроме того, установка позволяет получать продукт как в виде газовой смеси оксидантов, так и в виде водных растворов различной концентрации, так и одновременное получение в виде газа и раствора. In addition, the installation allows you to get the product both in the form of a gas mixture of oxidants, and in the form of aqueous solutions of various concentrations, and the simultaneous receipt in the form of gas and solution.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 669764, кл. C 25 B 1/46, 1976.Sources of information
1. USSR author's certificate N 669764, cl. C 25 B 1/46, 1976.
2. Авторское свидетельство СССР N 1823884, кл. C 25 B 1/46, 1988. 2. USSR author's certificate N 1823884, cl. C 25 B 1/46, 1988.
3. Патент СССР N 43585, кл. C 25 B 9/00, 1940. 3. USSR patent N 43585, cl. C 25 B 9/00, 1940.
4. Фиошин М.Я. и Смирнова М.Г. Электрохимические системы в синтезе химических продуктов. М. Химия, 1985, 63-77, 161-168. 4. Fioshin M.Ya. and Smirnova M.G. Electrochemical systems in the synthesis of chemical products. M. Chemistry, 1985, 63-77, 161-168.
5. Авторское свидетельство СССР N 886755, кл. C 25 B 9/00, 1977. 5. Copyright certificate of the USSR N 886755, cl. C 25 B 9/00, 1977.
Claims (12)
2МЭР < D < МЭР,
где D диаметр средней части анода, мм;
МЭР межэлектродное расстояние, мм,
и высота средней части анода больше высоты катода не менее чем на величину 2МЭР.5. Installation according to paragraphs. 1 to 4, characterized in that the anode is made in the form of a rod, and the diameter of its end parts is not more than 0.75 of the diameter of its middle part, the diameter of the middle part of the anode is determined by the ratio
2 MER <D <MER,
where D is the diameter of the middle part of the anode, mm;
MER interelectrode distance, mm,
and the height of the middle part of the anode is greater than the height of the cathode by at least 2MER.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU9696102410A RU2088693C1 (en) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | Installation for preparing products of anode oxidation of alkali and alkali-earth metal chloride solution |
| PCT/RU1997/000276 WO1999011840A1 (en) | 1996-02-09 | 1997-09-02 | Apparatus for obtaining the anodic oxidation products of a solution of alkaline or alkaline-earth metal chlorides |
| AU42274/97A AU4227497A (en) | 1996-02-09 | 1997-09-02 | Apparatus for obtaining the anodic oxidation products of a solution of alkaline or alkaline-earth metal chlorides |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU9696102410A RU2088693C1 (en) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | Installation for preparing products of anode oxidation of alkali and alkali-earth metal chloride solution |
| PCT/RU1997/000276 WO1999011840A1 (en) | 1996-02-09 | 1997-09-02 | Apparatus for obtaining the anodic oxidation products of a solution of alkaline or alkaline-earth metal chlorides |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2088693C1 true RU2088693C1 (en) | 1997-08-27 |
| RU96102410A RU96102410A (en) | 1998-04-10 |
Family
ID=26653698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU9696102410A RU2088693C1 (en) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | Installation for preparing products of anode oxidation of alkali and alkali-earth metal chloride solution |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU4227497A (en) |
| RU (1) | RU2088693C1 (en) |
| WO (1) | WO1999011840A1 (en) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999011840A1 (en) * | 1996-02-09 | 1999-03-11 | Vitold Mikhalovich Bakhir | Apparatus for obtaining the anodic oxidation products of a solution of alkaline or alkaline-earth metal chlorides |
| RU2145940C1 (en) * | 1998-10-29 | 2000-02-27 | Бахир Витольд Михайлович | Flow-through electrochemical modular member for treatment of liquid |
| RU2176989C1 (en) * | 2000-11-01 | 2001-12-20 | Бахир Витольд Михайлович | 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 |
| RU2270885C1 (en) * | 2004-10-01 | 2006-02-27 | Витольд Михайлович Бахир | Plant for production of anode oxidation products of solution of chlorides of alkali or alkali-earth metals |
| RU2277512C1 (en) * | 2005-02-21 | 2006-06-10 | Государственное учреждение Волгоградский научно-исследовательский технологический институт мясомолочного скотоводства и переработки продукции животноводства Россельхозакадемии (ГУ ВНИТИ ММС и ППЖ Россельхозакадемии) | Method of production of the disinfecting solution - the neutral anolyte |
| RU2321681C1 (en) * | 2006-08-25 | 2008-04-10 | Витольд Михайлович Бахир | Electrochemical method for producing anode oxidation products of alkali metal chloride solution |
| RU2322397C1 (en) * | 2006-08-25 | 2008-04-20 | Витольд Михайлович Бахир | Device for producing water solution of oxidants |
| WO2010064946A1 (en) * | 2008-12-03 | 2010-06-10 | Bakhir Vitold M | Electrochemical modular cell for processing electrolyte solutions |
| RU2408541C2 (en) * | 2009-02-06 | 2011-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Специализированное строительное объединение "Водоавтоматика" | Method of effluents treatment |
| US8568574B2 (en) | 2010-09-09 | 2013-10-29 | Valeri Iltsenko | Method and electrolyser for disinfectant production |
| RU2521971C2 (en) * | 2009-05-30 | 2014-07-10 | Мессер Груп Гмбх | Electrolysis method of water solutions of hydrogen chloride or alkali metal chloride in electrolysis unit, and plant for implementation of this method |
| RU2605751C1 (en) * | 2015-12-30 | 2016-12-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Лаборатория Инновационных Технологий" | Electrolytic cell |
| RU2614450C1 (en) * | 2016-05-06 | 2017-03-28 | Константин Юрьевич Комоликов | Electrochemical module cell for treatment of electrolyte solutions |
| RU2637506C1 (en) * | 2016-12-30 | 2017-12-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Аква-Раут" | Installation for electrochemical decomposition of aqueous solutions of chlorides |
| RU2701022C1 (en) * | 2019-01-09 | 2019-09-24 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Device for separation of gas fractions from oil-containing water |
| RU2802009C1 (en) * | 2022-07-27 | 2023-08-22 | Иван Викторович Резаев | Method for obtaining solutions of anolyte, catholyte, neutral anolyte |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3984303A (en) * | 1975-07-02 | 1976-10-05 | Diamond Shamrock Corporation | Membrane electrolytic cell with concentric electrodes |
| DE2649649C2 (en) * | 1976-10-29 | 1982-03-25 | Hans Einhell Gmbh, 8380 Landau | Electrolysis cell for the treatment of aqueous solutions |
| DE2658382C3 (en) * | 1976-12-23 | 1980-02-14 | Hoechst Ag, 6000 Frankfurt | Electrolysis cell for the production of hexafluoropropene epoxide |
| SU1082866A1 (en) * | 1982-09-07 | 1984-03-30 | Институт ядерной энергетики АН БССР | Electrolytic cell |
| RU2088693C1 (en) * | 1996-02-09 | 1997-08-27 | Витольд Михайлович Бахир | Installation for preparing products of anode oxidation of alkali and alkali-earth metal chloride solution |
-
1996
- 1996-02-09 RU RU9696102410A patent/RU2088693C1/en not_active IP Right Cessation
-
1997
- 1997-09-02 WO PCT/RU1997/000276 patent/WO1999011840A1/en not_active Ceased
- 1997-09-02 AU AU42274/97A patent/AU4227497A/en not_active Abandoned
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Патент СССР N 43585, кл. C 25 B 9/00, 1940. * |
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999011840A1 (en) * | 1996-02-09 | 1999-03-11 | Vitold Mikhalovich Bakhir | Apparatus for obtaining the anodic oxidation products of a solution of alkaline or alkaline-earth metal chlorides |
| RU2145940C1 (en) * | 1998-10-29 | 2000-02-27 | Бахир Витольд Михайлович | Flow-through electrochemical modular member for treatment of liquid |
| RU2176989C1 (en) * | 2000-11-01 | 2001-12-20 | Бахир Витольд Михайлович | 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 |
| US7897023B2 (en) | 2004-10-01 | 2011-03-01 | Vitold Mikhailovich Bakhir | Device for producing anodic oxidaton products of an alkali or alkali-earth metal chloride solution |
| RU2270885C1 (en) * | 2004-10-01 | 2006-02-27 | Витольд Михайлович Бахир | Plant for production of anode oxidation products of solution of chlorides of alkali or alkali-earth metals |
| WO2006038831A1 (en) * | 2004-10-01 | 2006-04-13 | Vitold Mikhalovich Bakhir | Device for producing anodic oxidation products of analkali or alkali-earth metal chloride solution |
| RU2277512C1 (en) * | 2005-02-21 | 2006-06-10 | Государственное учреждение Волгоградский научно-исследовательский технологический институт мясомолочного скотоводства и переработки продукции животноводства Россельхозакадемии (ГУ ВНИТИ ММС и ППЖ Россельхозакадемии) | Method of production of the disinfecting solution - the neutral anolyte |
| RU2321681C1 (en) * | 2006-08-25 | 2008-04-10 | Витольд Михайлович Бахир | Electrochemical method for producing anode oxidation products of alkali metal chloride solution |
| RU2322397C1 (en) * | 2006-08-25 | 2008-04-20 | Витольд Михайлович Бахир | Device for producing water solution of oxidants |
| US8961750B2 (en) | 2008-12-03 | 2015-02-24 | Vitold Mikhailovich Bakhir | Electrochemical modular cell for processing electrolyte solutions |
| WO2010064946A1 (en) * | 2008-12-03 | 2010-06-10 | Bakhir Vitold M | Electrochemical modular cell for processing electrolyte solutions |
| GB2479286A (en) * | 2008-12-03 | 2011-10-05 | Bakhir Vitold M | Electrochemical modular cell for processing electrolyte solutions |
| GB2479286B (en) * | 2008-12-03 | 2013-09-18 | Bakhir Vitold M | Electrochemical modular cell for processing electrolyte solutions |
| RU2408541C2 (en) * | 2009-02-06 | 2011-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Специализированное строительное объединение "Водоавтоматика" | Method of effluents treatment |
| RU2521971C2 (en) * | 2009-05-30 | 2014-07-10 | Мессер Груп Гмбх | Electrolysis method of water solutions of hydrogen chloride or alkali metal chloride in electrolysis unit, and plant for implementation of this method |
| US8568574B2 (en) | 2010-09-09 | 2013-10-29 | Valeri Iltsenko | Method and electrolyser for disinfectant production |
| US9340883B2 (en) | 2010-09-09 | 2016-05-17 | Valeri Iltsenko | Method and electrolyser for disinfectant production |
| RU2605751C1 (en) * | 2015-12-30 | 2016-12-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Лаборатория Инновационных Технологий" | Electrolytic cell |
| RU2614450C1 (en) * | 2016-05-06 | 2017-03-28 | Константин Юрьевич Комоликов | Electrochemical module cell for treatment of electrolyte solutions |
| RU2637506C1 (en) * | 2016-12-30 | 2017-12-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Аква-Раут" | Installation for electrochemical decomposition of aqueous solutions of chlorides |
| RU2701022C1 (en) * | 2019-01-09 | 2019-09-24 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Device for separation of gas fractions from oil-containing water |
| RU2802009C1 (en) * | 2022-07-27 | 2023-08-22 | Иван Викторович Резаев | Method for obtaining solutions of anolyte, catholyte, neutral anolyte |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU4227497A (en) | 1999-03-22 |
| WO1999011840A1 (en) | 1999-03-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2088693C1 (en) | Installation for preparing products of anode oxidation of alkali and alkali-earth metal chloride solution | |
| KR100351311B1 (en) | Electrolyzer producing mixed oxidant gas | |
| JP3716042B2 (en) | Acid water production method and electrolytic cell | |
| US4804449A (en) | Electrolytic cell | |
| US7691249B2 (en) | Method and apparatus for making electrolyzed water | |
| 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 | |
| US4596648A (en) | Continuous electrolytic gas generator | |
| US6004439A (en) | Apparatus for obtaining products by anode oxidation of dissolved chlorides of alkaline or alkaline-earth metals | |
| RU2088539C1 (en) | Apparatus for producing detergent and disinfecting solutions | |
| EA013774B1 (en) | Device for the electrochemical treatment of the water and the water solutions | |
| JP2020531686A5 (en) | ||
| RU2148027C1 (en) | Method of preparing disinfecting solution in the form of neutral anodic liquor | |
| KR100533706B1 (en) | manufacturing apparatus of electrolyzed-reduced water | |
| RU2157793C1 (en) | Method of preparing disinfecting neutral anolite solution neutral anolite | |
| RU2100483C1 (en) | Process of water treatment with sodium hypochlorite and flow electrolyzer to produce sodium hypochlorite | |
| RU2145940C1 (en) | Flow-through electrochemical modular member for treatment of liquid | |
| RU2516150C2 (en) | Installation for obtaining products of anode oxidation of solutions of alkali or alkali-earth metal chlorides | |
| RU2729184C1 (en) | Electrochemical reactor and apparatus for electrochemical synthesis of a mixture of oxidants | |
| JP3677078B2 (en) | Method and apparatus for producing hydrogen peroxide water | |
| RU2155719C1 (en) | Method of preparing neutral anolyte as disinfecting solution | |
| RU2207983C2 (en) | Method and apparatus for producing disinfecting solutions | |
| RU2090519C1 (en) | Plant for producing liquid chlorination agent | |
| RU2079575C1 (en) | Apparatus for production of washing and disinfection solution | |
| RU2076847C1 (en) | Equipment to produce washing and disinfecting solutions | |
| JP3893693B2 (en) | Electrolyzed water production equipment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070210 |