АКТИВАТОР Российский патент 2001 года по МПК C02F1/46 

Изобретение относится к области обработки воды, в частности к устройствам для электрохимической обработки воды с целью ее очистки и регулирования кислотно-основных, окислительно-восстановительных свойств, каталитической и биологической активности.

Известен способ активации воды, который реализуется с помощью устройства, состоящего из электродов, диафрагмы, расположенной между ними, катодной и анодной зон [1].

Электрическое поле, создаваемое в анодной и катодной зонах устройства, характеризуется неравномерной напряженностью, убывающей от анода к катоду. При этом, изменение величины напряженности электрического поля реализуется в объеме диафрагмы и значения электродных потенциалов остаются неизменными по всей поверхности как катода, так и анода.

Недостатком известного устройства является низкая биологическая активность активированной воды.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для электролиза воды, состоящее из цилиндрического электролизера с коаксиально расположенными электродами (трубчатым анодом и стержневым катодом), вертикально установленными в диэлектрических втулках и диафрагмой между ними, разделяющей внутреннее пространство на катодную и анодную камеры [2].

В этом устройстве межэлектродное расстояние по всей его длине неизменно, и при фиксированной силе тока как катод, так и анод представляют собой эквипотенциальные поверхности. Из теоретической электрохимии известно, что на эквипотенциальной поверхности одно вещество участвует при электролизе преимущественно в том процессе, которому соответствует установившийся потенциал электрода. Все процессы, происходящие с участием этого вещества при потенциалах, предшествующих установившемуся, являются вариантами промежуточных стадий, ведущих к постадийному получению конечного продукта, характерного для установившегося потенциала.

Недостатком известного устройства является получение ограниченного количества видов биологически активных неравновесных частиц, ионов гидроксила в катодной зоне и ионов водорода (или гидроксония) в анодной зоне, потенциал которых соответствует установившемуся в данный момент на электроде значению. Это не позволяет получить высокую биологическую активность воды при активации ее в данном устройстве.

Задача изобретения - повышение биологической активности воды путем увеличения количества видов активных частиц в сопоставимых концентрацях в воде после ее активации.

Это достигается тем, что активатор, содержащий как минимум два электрода и диафрагму, расположенную между ними, в поперечном сечении поверхности электродов образуют разноудаленные участки, при этом отношение максимального межэлектродного расстояния к минимальному находится в пределах от 1,5 до 10, кроме того, первый электрод в поперечном сечении имеет форму окружности, второй электрод, расположенный внутри первого, в поперечном сечении имеет форму звезды.

Величины плотностей тока, соответствующие поляризации катода и анода до потенциала, отвечающего протеканию первых и вторых из возможных процессов образования активных частиц в начале поляризационных кривых, а также до потенциалов более удаленных их участков, которым соответствуют потенциалы процессов, предшествующих образованию газообразных водорода и кислорода, приведены в таблице,
где D_I - ток поляризации до потенциала первого из возможных процессов на электродах; D_II - ток поляризации до потенциала второго из возможных процессов; D_кон. - ток поляризации до потенциала процесса, предшествующего процессам газовыделения; K_min - отношение D_II к D₁; K_max - отношение D_кон. к D₁.

Из таблицы видно, что для образования на катоде хотя бы двух различных частиц, необходимо, чтобы K_min составляло 1,5.

Для образования максимально возможного числа видов частиц на аноде, K_max должно составлять 10. Соответственно, с учетом электросопротивления воды, для получения любого набора неравновесных частиц отношение максимального межэлектродного расстояния к минимальному выбирается в пределах от 1,5 до 10,0.

Предлагаемое устройство содержит продольные участки электродов с различными потенциалами, что позволяет получить в одном потоке воды образование различных видов неравновесных частиц.

Например, предлагаемое устройство может быть выполнено в виде электролизера с кооксиально расположенными электродами и диафрагмой. При этом форма поперечного сечения внутреннего электрода включает ряд чередующихся прямых, симметрично наклоненных к радиальным линиям сечения и образующих правильный многоугольник в виде звезды, включающей, например, 5 лучей.

В результате, при протекании через устройство электрического тока с учетом сопротивления воды, значение электродного потенциала вдоль вершин внутреннего электрода будет выше величины электродного потенциала вдоль его впадин. Изменение величины потенциала поляризации между этими крайними значениями близко к линейному закону.

Следовательно, потенциалу образования каждой из неравновесных частиц будет соответствовать свой участок электродной поверхности, на котором возможно образование только этого сорта частиц, исключающее конкуренцию со стороны частиц, образующихся при других величинах потенциалов. При ламинарном характере водного потока в зоне активации концентрации всех частиц в воде на выходе из устройства будут сопоставимы, а биологическая активность воды возрастет.

Поскольку расстояние от анода до катода изменяется по контуру профиля поперечного сечения с регулярной периодичностью, то и величины потенциалов поляризации участков наружного электрода по его сечению будет характеризоваться регулярной эволюцией его значений, обеспечивая накопление сопоставимых количеств неравновесных частиц различных видов также и в приэлектродном пространстве наружного электрода.

При электрохимической обработке в этих условиях в воде будут содержаться максимальное количество сортов неравновесных частиц в сопоставимых концентрациях. Это резко повышает биологическую активность воды.

Подбор сочетания межэлектродных расстояний и формы электродов позволит получать активированную воду с заданными свойствами.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен главный вид активатора, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Активатор содержит коаксиально расположенные цилиндрический электрод 1 и стержневой электрод 2. Между электродами 1 и 2 установлена керамическая диафрагма 3, которая разделяет внутреннее пространство на катодную камеру 4 и анодную камеру 5. Электроды 1, 2 и диафрагма 3 жестко и герметично взаимно закреплены при помощи втулок 6, 7 из диэлектрического материала. На втулках 6 и 7 расположены соответственно входы 8, 9 и выходы 10, 11 электродных камер 4 и 5. Электроды 1 и 2 подключены к источнику постоянного тока, который условно не показан.

Форма поперечного сечения стержневого электрода 2 включает ряд чередующихся прямых, симметрично наклоненных к радиальным линиям сечения и образующих правильный многоугольник в виде звезды, число лучей ее может быть равно 4-6, при этом радиальное расстояние от внутренней поверхности цилиндрического электрода 1 до наиболее удаленного участка стержневого электрода (впадины) 2 втрое больше расстояния от внутренней поверхности цилиндрического электрода 1 до наиболее близкого к нему участка стержневого электрода (вершины) 2.

Активатор работает следующим образом.

Исходная обрабатываемая вода по линиям подвода раздельно подается в анодную 5 и катодную 4 камеры, где, соприкасаясь с поверхностями электродов 1 и 2, подвергается воздействию электрического поля. При этом происходит неравновесное изменение структуры воды. После проведения электрохимической обработки анолит через отверстие 10, а католит через отверстие 11 выводятся из устройства.

Электрохимическая обработка воды производится во время ее однократного протока в катодной и анодной камерах активатора.

Предлагаемый активатор обеспечивает получение воды с высокой биологической активностью за счет повышения количества сортов неравновесных частиц в сопоставимых концентрациях.

Источники информации
1. Патент N 2129530, "Способ активации воды", C 02 F 1/46, 1/461.

2. Заявка Японии N 1104387, "Устройство для электролиза воды", C 02 F 1/46, 1/48, 1989 г. (прототип).

Изобретение относится к устройствам для электрохимической обработки воды. Устройство содержит два электрода и диафрагму, установленную между электродами и разделяющую межэлектродное пространство на электродные камеры, и каналы для раздельного отвода обработанной воды из камер. Электроды выполняют со сложным профилем в поперечном сечении, создающим участки с различными межэлектродными расстояниями, при это отношение максимального межэлектродного расстояния к минимальному находится в пределах 1,5-10,0. Активатор позволяет получать воду с повышенной биологической активностью. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Активатор, содержащий как минимум два электрода и диафрагму, расположенную между ними и разделяющую внутреннее пространство на катодную и анодную камеры, каждая из которых имеет отдельный выход, отличающийся тем, что в поперечном сечении поверхности электродов образуют участки с различными межэлектродными расстояниями, при этом отношение максимального межэлектродного расстояния к минимальному находится в пределах 1,5 - 10,0. 2. Активатор по п.1, отличающийся тем, что первый электрод в поперечном сечении имеет форму окружности, второй электрод, расположенный внутри первого, в поперечном сечении имеет форму звезды.