ПЕРЕНОСНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОДЫ Российский патент 1997 года по МПК C02F1/46 

Изобретение относится к водоочистительным и водоподготовительным технологиям и может быть использовано для безреагентной электрохимической очистки и обеззараживания питьевой воды в периодическом режиме в бытовых условиях.

Известно переносное устройство для электрохимической обработки жидкости, содержащее цилиндрическую емкость с крышкой, приспособление для крепления конусообразной диафрагмы, выполненной в виде двух вставленных один в другой перфорированных стаканов, электроды и источник питания, при этом электроды выполнены цилиндрическими коаксиальными и закреплены на крышке, крышка выполнена с полостью, в которой размещен источник питания [1]
Известно устройство для очистки сточных вод, содержащее корпус с крышкой, вертикально установленные катоды и растворимые аноды, устройство для очистки поверхности анода, при этом аноды и катоды выполнены в виде коаксиально размещенных цилиндров, аноды установлены с возможностью вертикального перемещения и вращения вокруг собственной оси, в крышке корпуса выполнены отверстия, в которых установлены верхние части анодов и устройство для их очистки [2]
Недостатками известных устройств являются недостаточно высокое качество обработки питьевой воды и сложность их изготовления.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для очистки сточных вод, содержащее корпус, патрубок ввода и вывода, коаксиально расположенные электроды, выполненные в виде сужающихся книзу усеченных конусов, в центре днища каждого электрода, кроме верхнего, выполнено отверстие, в боковой части электродов также выполнены отверстия, ось которых образует угол с вертикальной осью аппарата, к верхнему электроду прикреплена обечайка, заполненная диэлектрической насадкой, токоподводы [3]
Недостатками известного устройства являются его массогабаритные размеры, что делает невозможным использование его в качестве бытового переносного устройства, и недостаточно высокое качество питьевой воды, полученной с его помощью.

Задачей предлагаемого технического решения является создание простого и надежного бытового устройства, обеспечивающего высокое качество обработки воды.

Поставленная задача решается тем, что устройство по варианту 1 содержит источник питания постоянного пульсирующего тока, соединенный посредством тоководов с вертикально расположенными электродами, выполненными в виде коаксиально размещенных цилиндров, установленными в корпусе, при этом наружный цилиндр выполняет функцию растворимого анода, а внутренний цилиндр выполняет функцию катода, на верхней и нижней частях корпуса размещены отверстия для подвода и отвода обрабатываемой воды.

Устройство по варианту 2 содержит источник питания постоянного пульсирующего тока, соединенный посредством тоководов с вертикально расположенными электродами, выполненными в виде коаксиально размещенных цилиндров, установленными в корпусе, при этом наружный цилиндр выполняет функцию растворимого анода и выполнен из прутка в виде цилиндрической спирали, а внутренний цилиндр выполняет функцию катода, на верхней и нижней частях корпуса размещены отверстия для подвода и отвода обрабатываемой воды.

Анод выполнен из алюминийсодержащего металла, например алюминия, сплава алюминия с магнием или кремнием, и других известных материалов.

Катод выполнен из электропроводного, стойкого к коррозии материала, например из стали, графита и других известных материалов.

Сравнение предлагаемых устройств с известным позволяет выявить следующие отличительные признаки:
источник питания постоянного пульсирующего тока;
вертикально расположенные электроды, выполненные в виде коаксиально размещенных цилиндров, при этом анод является наружным цилиндром;
выполнение анода по варианту 2 из прутка в виде цилиндрической спирали (змеевика);
выполнение патрубков подачи и отвода воды в виде отверстий, размещенных в днище и крышке корпуса.

Сравнительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии его критерию "Новизна".

В науке и технике известен прием электрохимической обработки воды с использованием вертикальных коаксиальных цилиндрического и стержневого электродов (заявка РФ N 93047142, кл. C 02 F 1/461, 1995). Известен прием выполнения контактной поверхности электрода с развитой поверхностью, например в виде гофр (патент РФ N 2042640, кл. C 02 F 1/46, 1995). Известен также прием выполнения каналов для отвода обработанной воды и отходящих газов на крышке корпуса (авт. св. СССР N 1038294, кл. C 02 F 1/46, 1983).

В источниках информации не обнаружено данных об известности заявляемой совокупности существенных признаков, обеспечивающих получение нового результата, а именно простой малогабаритной бытовой установки, обеспечивающей высокое качество питьевой воды. Кроме того, в устройстве по варианту 2 отличительным признаком предлагаемого решения является выполнение анода из прутка в виде цилиндрической спирали (змеевика). Этот признак в совокупности с остальными заявляемыми признаками обеспечивает повышение качества обработки воды. Сочетание источника питания постоянного пульсирующего тока, материала и формы выполнения электродов обеспечивает получение нового результата. Так, при наложении пульсирующего электрического поля форма выполнения анода обеспечивает получение электромагнитного поля с повышенной интенсивностью и определенной направленностью, обеспечивая условия комплексной физико-химической обработки, что в результате приводит к улучшению качества обработанной воды. Кроме того, форма выполнения анода позволяет получить высокую контактную поверхность при сохранении небольших массогабаритных характеристик устройства в целом. Компоновка анода и катода и форма корпуса позволяют обеспечить прохождение обрабатываемой воды без дополнительных конструктивных приспособлений. Кроме того, это позволяет снизить зашламление электродов, обеспечивая устойчивость работы устройства в течение длительного периода времени. Материал, из которого выполнены электроды, позволяет дополнительно повысить качество очистки воды за счет протекания в процессе обработки воды физико-химических процессов с образованием гелеобразных гидроксидов металлов, которые в свою очередь эффективно сорбируют загрязнения.

В предлагаемом техническом решении совокупность заявляемых признаков позволяет получить компактную бытовую электрохимическую установку, позволяющую провести эффективную комплексную обработку питьевой воды.

Все вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "Изобретательный уровень".

Заявляемые варианты устройства решают одну и ту же задачу изобретения, обеспечивают получение одного технического результата. Заявляемые варианты связаны между собой единым изобретательским замыслом.

На фиг. 1 схематически изображено устройство для обработки воды по варианту 1, продольный разрез; на фиг. 2 схематически изображено устройство для обработки воды по варианту 2, продольный разрез.

Устройство содержит источник питания постоянного пульсирующего тока 1, тоководы 2, анод 3, катод 4, корпус 5, на верхней и нижней частях которого выполнены отверстия 6 для подвода и отвода воды.

Источник питания постоянного пульсирующего тока 1 помещен в корпус, выполненный из диэлектрического материала, и представляет собой полупериодный выпрямитель сетевой нагрузки. Тоководы 2 соединены с электродами и снабжены изолирующей оболочкой 7, образуя стойку, размещенную вдоль осевой линии анода 3. Катод выполнен из электропроводного, стойкого к коррозии материала, а анод из алюминийсодержащего материала, образуя гальваническую пару. Анод 3 имеет цилиндрическую форму. Внутри анода на стойках тоководов помещен цилиндрический катод 4. Анод и катод размещены в корпусе 5, на верхней и нижней частях которого выполнены отверстия 8 для подвода обрабатываемой воды и отвода обработанной воды и отходящих газов. Анод по варианту 2 выполнен из прутка в виде цилиндрической спирали (змеевика).

Устройства работают следующим образом.

Устройство помещают в придонную часть рабочего объема, заполненного обрабатываемой водой, и включают в сеть. Сетевой ток преобразуют посредством источника питания 1 в постоянный пульсирующий ток и подают по тоководам 2 на электроды 3 и 4. Обрабатываемая вода через отверстия 6 поступает в межэлектродное пространство и подвергается обработке. При протекании процесса обработки вода за счет действия физических сил в межэлектродном пространстве циркулирует в корпусе, обеспечивая проточный режим. Отходящие газы выходят через отверстия 6, размещенные в верхней части корпуса, и поступают в атмосферу. Образующиеся в процессе обработки гидроксиды металлов (алюминия, железа, магния и др.) сорбируют загрязнения, образуя на поверхности воды грязно-коричневую пену. Время обработки воды трехлитрового рабочего объема ориентировочно составляет 5 7 мин. При сильном загрязнении воды время обработки увеличивают. Окончание процесса обработки воды контролируют визуально по окончанию образования грязной пены. После проведения процесса обработки воду отстаивают или фильтруют известными способами.

Предлагаемые устройства могут быть изготовлены в промышленности известными способами.

Устройства обеспечивают комплексную электро-физико-химическую обработку воды, в результате которой из нее удаляются взвешенные частицы, тяжелые металлы, органические соединения, включая хлорорганические, нитраты и др. Генерируемая среда способствует выведению радионуклидов. Получаемая вода характеризуется прозрачностью, не имеет запаха, с приятным вкусом, не портиться при хранении в течение длительного периода времени (при выдерживании в закрытой стеклянной банке в течение 1 месяца и более не изменяла своих свойств).

Сравнительная характеристика питьевой воды до и после обработки при помощи предлагаемых устройств приведена в таблице.

Источники информации:
1. Патент РФ N 2040479, кл. C 02 F 1/46, 1995.

2. Авт. св. СССР N 812738, кл. C 02 F 1/46, 1981.

3. Авт. св. СССР N 865827, кл. C 02 F 1/46, 1981 прототип.

Использование: изобретение относится к водоочистительным и водоподготовительным технологиям и может быть использовано для безреагентной электрохимической очистки и обеззараживания питьевой воды в бытовых условиях. Сущность изобретения: устройство по варианту 1 содержит источник питания постоянного пульсирующего тока 1, соединенный посредством тоководов 2 с вертикально расположенными электродами 3 и 4, выполненными в виде коаксиально размещенных цилиндров, установленными в корпусе 5, при этом наружный цилиндр выполняет функцию растворимого анода 3, а внутренний цилиндр выполняет функцию катода 4, в верхней и нижней частях корпуса размещены отверстия 6 для подвода и отвода обрабатываемой воды. В устройстве по варианту 2 анод выполнен из прутка в виде цилиндрической спирали (змеевика). 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Переносное устройство для обработки воды, содержащее источник питания постоянного тока, соединенный посредством тоководов с электродами, размещенными в корпусе, отличающееся тем, что электроды выполнены вертикальными в виде коаксиально размещенных цилиндров, при этом наружный цилиндр выполняет функцию растворимого анода, а внутренний цилиндр выполняет функцию катода, в верхней и нижней частях корпуса размещены отверстия для подвода и отвода обрабатываемой воды, а источник питания постоянного тока выполнен пульсирующим. 2. Переносное устройство для обработки воды, содержащее источник питания постоянного тока, соединенный посредством тоководов с электродами, размещенными в корпусе, отличающееся тем, что электроды выполнены вертикальными в виде коаксиально размещенных цилиндров, при этом наружный цилиндр выполняет функцию растворимого анода и выполнен из прутка в виде цилиндрической спирали, а внутренний цилиндр выполняет функцию катода, в верхней и нижней частях корпуса размещены отверстия для подвода и отвода обрабатываемой воды, а источник питания постоянного тока выполнен пульсирующим. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что анод выполнен из алюминийсодержащего материала.