ЭЛЕКТРОФЛОТАТОР Российский патент 1998 года по МПК C02F1/465 

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к электрохимическому разделению грубодисперсных суспензий.

Известен электрофлотатор, позволяющий разделять суспензии на фракции, содержащий электрод отрицательного потенциала (катод), выполненный в виде сетки и размещенный над электродом положительного потенциала (анодом) в форме пластины (Матов Б. М. Флотация в пищевой промышленности. М. Пищевая промышленность. 1976. 167 с.).

Недостатком вышеописанной конструкции является совместное прохождение пузырьков различных газов через суспензию. Проведенные нами исследования показали наличие поверхностного заряда у пузырьков, выделяющихся на электродах газов отрицательного у водорода и положительного у кислорода. Была выдвинута гипотеза о том, что заряд пузырька играет важную роль в процессе флотации (Пастухов О.Е. Гребенник В.И. Влияние электрического поля на процесс разделения птичьего помета на фракции в электрофлотационных аппаратах // Механизация процессов кормопроизводства и переработки продукции: Сб. науч. тр. / Ставроп. СХИ. Ставрополь, 1992, с. 23 26). Учитывая данное положение, смешивание пузырьков различных газов приводит к их электростатическому взаимодействию, нейтрализации заряда и, как следствие, низкой эффективности флотации.

Известна конструкция электрофлотатора, свободная от данного недостатка. В ней выделяющиеся пузырьки кислорода отводятся из межэлектродного пространства, для чего катод и анод разделены токопроводящей диафрагмой и расположены под некоторым углом к горизонту (авт.св. СССР N 145215, кл. B 03 C 5/00).

Существенным недостатком данного варианта является то, что выделяющийся на аноде кислород не участвует в процессе флотации, являясь побочным продуктом, что значительно увеличивает затраты энергии на разделение суспензии на фракции.

Наиболее близким к предлагаемому электрофлотатору является аппарат для отделения биомассы от жидкости, содержащий электроды с положительным и отрицательным потенциалом, причем электроды с одноименным потенциалом установлены в ряд через один (авт.св. СССР N 467982, кл. C 12 B 1/26).

Недостатком данной схемы также является смешивание пузырьков различных газов.

Цель изобретения повышение эффективности и уменьшение энергоемкости процесса электрофлотационного разделения суспензий на фракции.

Поставленная цель достигается тем, что в электрофлотаторе, содержащем емкость с размещенными в ней поочередно анодами и катодами, устройство для сбора пены, емкость снабжена вертикальными перегородками из электроизоляционного материала, верхние торцы которых расположены на уровне стенок емкости, а нижние у верхней части анодов и катодов, разделяющими емкость на анодные и катодные секции по числу электродов, при этом соотношение объемов анодной и катодной секции равно 1 2.

Достижение цели изобретения обеспечивается тем, что применение рядного расположения электродов с размещением их в индивидуальных секциях позволит использовать в процессе флотации оба выделяющихся газа, то есть минимизировать энергозатраты процесса и в то же время исключить электростатическое взаимодействие пузырьков разноименных газов и нейтрализацию их поверхностного заряда, то есть увеличить эффективность разделения.

Предлагаемый электрофлотатор изображен на чертеже.

Он содержит емкость 1, оборудованную устройством 2 для сбора пены. На дне емкости 1 в горизонтальной плоскости установлены аноды 3 и катоды 4, чередуя друг друга. Емкость 1 разделена на секции выполненными из электроизоляционного материала перегородками 5, верхние торцы которых расположены на уровне стенок емкости 1, а нижние торцы у верхней части анодов 3 и катодов 4 и не препятствуют прохождению электрического тока между ними.

электрофлотатор работает следующим образом. Емкость 1 заполняется необходимой суспензией. Электроды 3 и 4 включаются в сеть постоянного тока. В процессе электролиза на них образуются пузырьки кислорода и водорода, всплывающие на поверхность суспензии под действием силы Архимеда. Благодаря пластинам 5 пузырьки различных газов не взаимодействуют друг с другом, сохраняя полученный во время образования заряд. Во время движения на поверхность суспензии за счет электростатических сил они, образуя с частицами твердой фракции суспензии флотокомплекс, выносят последние на ее поверхность в пену, снимаемую устройством 2.

Известно, что в результате электролиза водорода по объему выделяется в два раза больше, чем кислорода (Флеров В.Н. Сборник задач по прикладной электрохимии. М. Высшая школа, 1967, 291 с.). Установлено также, что эффективность флотации зависит от концентрации пузырьков электролизных газов в единице объема суспензии (Матов Б.М. Флотация в пищевой промышленности. М. Пищевая промышленность, 1976, 167 с.). Исходя из основных законов электролиза, концентрация пузырьков газа в системе находится в прямой зависимости от плотности тока в электрофлотаторе, что, в свою очередь, определяет энергозатраты процесса флотации.

Поэтому концентрация пузырьков кислорода в анодной секции независимо от плотности газа в электрофлотаторе будет в два раза меньше концентрации пузырьков водорода в катодной секции при равенстве объемов указанных секций, следовательно, эффективность процесса флотации в анодной секции будет ниже, чем в катодной, что уменьшит общую эффективность разделения.

Если же анодные и катодные секции выполнить в соотношении объемов 1 2, концентрации пузырьков в обоих секциях будут равными. Определив оптимальный уровень плотности тока в электрофлотаторе, можно добиться максимальной эффективности флотации при минимальных энергозатратах.

В отличие от прототипа предлагаемый электрофлотатор содержит перегородки, выполненные из электроизоляционного материала, что исключает электростатическое взаимодействие пузырьков выделяющихся газов между собой. Перегородки устанавливаются от верхней части анодов и катодов, то есть они не изолируют электроды друг от друга, разделяя лишь зону флотации. Деление последней производится по соотношению объемов анодных и катодных секций 1 2, что также является отличительным признаком нашего устройства.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает рядом новых качеств, позволяющих сократить энергозатраты на процесс электрофлотационного разделения суспензий за счет использования обоих газов и увеличить эффективность флотации за счет сохранения поверхностного электрического заряда пузырьков этих газов и равномерного их распределения по объему флотатора.

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к электрохимическому разделению грубодисперсных суспензий. Устройство содержит емкость 1, оборудованную устройством 2 для сбора пены. На дне емкости 1 в горизонтальной плоскости установлены аноды 3 и катоды 4, чередуя друг друга. Емкость 1 разделена на секции выполненными из электроизоляционного материала перегородками, верхние торцы которых расположены на уровне стенок емкости, а нижние торцы - у верхней части анодов 3 и катодов 4 и не препятствуют прохождению электрического тока между ними. 1 ил.

Электрофлотатор, содержащий емкость с размещенными в ней поочередно анодами и катодами, устройство для сбора пены, отличающийся тем, что емкость снабжена вертикальными перегородками из электроизоляционного материала, верхние торцы которых расположены на уровне стенок емкости, а нижние торцы у верхней части анодов и катодов, разделяющими емкость на анодные и катодные секции по числу электродов, при этом соотношение объемов анодной и катодной секций 1 2 соответственно.