СПОСОБ ЭЛЕКТРОАКТИВИРОВАНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ Российский патент 2005 года по МПК C02F1/46 

Изобретение относится к технологии обработки питьевой водопроводной воды и может быть использовано для получения электроактивированной воды.

Электроактивированная вода в последние годы находит все большее применении в сельском хозяйстве, медицине, промышленности, в т.ч. для получения моющих, дезинфицирующих средств.

Электроактивированную воду получают путем униполярной обработки ее в диафрагменном электролизере-активаторе в виде католита и анолита. В катодной камере получают щелочной католит с рН 8-12, в анодной - кислый анолит с рН 2-5. Кроме того, католит содержит наряду со щелочью вещества, обладающие восстановительными свойствами с окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП) -200...-900 мВ (относительно хлорсеребряного электрода сравнения = ХСЭ), а анолнт наряду с кислотами - вещества окислители с окислительно-восстановительным потенциалом +300...+1000 мВ (ХСЭ) [1].

Любая природная вода представляет собой разбавленный раствор неорганических соединений - катионов и анионов - и микропримеси органических загрязнений.

Питьевая водопроводная вода региона (р.Волга) содержит после водоочистных сооружений в основном ионы натрия, калия, кальция, магния, хлориды, сульфаты с общей минерализацией от 200 до 430 мг/л и общей жесткостью 2,8-3,2 мг-экв./л и примеси микроэлементов в пределах требований санитарных норм и правил [2]. Процесс электроактивирования проводят как в периодическом, так и непрерывном режиме.

Способ электроактивирования в периодическом режиме обладает рядом недостатков, в т.ч. неравномерностью свойств по высоте электродов [3].

Описан способ электроактивирования воды и водных растворов в проточном электролизере-активаторе [4], входящем в комплект установки типа СТЭЛ-МТ-1. Установка снабжена пластиковыми трубками с арматурой и сосудами для воды.

Электролизер выполнен из вертикальных коаксиально расположенных наружного цилиндрического, внутреннего стержневого электродов и между ними - керамической диафрагмы, которые установлены в нижней и верхней диэлектрических втулках, причем во втулках имеются каналы для подвода и отвода обрабатываемой воды со штуцерами, а также водоструйный насос для подачи воды с разделением их по электродным камерам. Устройство электролизера позволяет регулировать скорость протока в катодной, анодной камере и всасываемой жидкости из исходной емкости.

Поверхность наружного цилиндрического катода составляет 88 см², внутреннего анода 50 см².

Электролизер представляет собой типовой проточный электрохимический модуль ПЭМ различных модификаций. Общий электролизер может содержать несколько модулей типа ПЭМ в установках типа СТЭЛ, в частности в простейшем случае - установке СТЭЛ-МТ-1 включает один модуль ПЭМ.

На установке СТЭЛ-МТ-1 могут нарабатываться католит и анолит на основе водопроводной воды и водного раствора поваренной соли (в исходном растворе 5-10% масс. Nacl). При обработке водопроводной воды на установке с 6 модулями ПЭМ с общей минерализацией 220 мг/л, рН 7,3 окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП) +280 мВ (отн. ХСЭ) получены католит и анолит с показателями соответственно [4]:

 рНОВПкатолит11,3-800анолит3,3+1000

при соотношении скоростей протока католита к аналиту 3.4:1 и удельном расходе количества электричества 0,28 А·ч/л (1000 кул/л), удельном расходе электроэнергии 1,4 Вт·ч/л (из расчета на 1 л суммарно католита и анолита).

Недостатки процесса - относительно высокий удельный расход количества электричества и электроэнергии.

Технический результат - разработка способа электроактивирования воды с более низкими удельными расходами количества электричества и электроэнергии.

Это достигается тем, что в предлагаемом способе при заданном соотношении скоростей протока католита и анолита 0,94:1...1,50:1 и удельном расходе количества электричества 0,071...0,083 А-ч/л снижается удельный расход электроэнергии до 0,36-0,42 Вт·ч/л при сохранении качества активации по рН и ОВП.

При соотношении скоростей протока католита к анолиту 0,94:1...1,50:1 получают католит с рН 11,1...11,2 и ОВП - 671...-792 MB и анолит с рН 3,3...4,2, ОВП +861...+890 мВ(ХСЭ).

Пример 1. На установке СТЭЛ-МТ-1 подключают входной шланг к крану водопроводной воды, в сосуд исходной жидкости заливают водопроводную питьевую воду с общей минерализацией 300 мг/л, включают подачу воды, устанавливают скорость протока католита и анолита по 3,5 л/ч (соотношение 1:1), подают напряжение на выпрямитель и устанавливают силу тока на электролизер 0,5 А (плотность тока на аноде 0,01 А/см²) при напряжении 5 В, нарабатывают образцы католита, анолита, анализируют, получают следующие показатели:

 pНОВП, мВудельный расход:количества электричества, А·ч/лколичества электроэнергии Вт·ч/л     католит11,1-7920,0710,36анолит4,4+875

Результаты других опытов представлены в таблице.

№ п/пВид жидкостиСкорость протока, л/чСоотношение скоростей протока католит: анолитУд. расход количества электричества, А·ч/лУд.расход электроэнергии, Вт·ч/лрНОВП мВ (ХСЭ)2Католит3,20,94:10,0760,3811,2-788Анолит3,44,2+8613Католит3,61,50:10,0830,4211,1-671Анолит2,43,3+890

Таким образом, в предложенном способе снижаются удельные расходы количества электричества и электроэнергии.

Источники информации

1. Бахир В.М. Современные электрохимические системы для обеззараживания, очистки и активирования воды. М., ВНИИИМТ, 1999, с.17-21.

2. Химическая энциклопедия, том I, М., СЭ, 1988, с.394.

3. Пат. РФ № 2221753, 2002, МПК C 02 F ¹/₄₆.

4. Электрохимическая активация: очистка воды и получение полезных растворов, под ред. Бахира В.М., М., ВНИИИМТ, Изд. “Маркетинг Саппорт Сервисиз”, 2001, с.17.

Изобретение относится к технологии обработки воды централизованных систем питьевого водоснабжения и может быть использовано для получения электроактивированной воды. Способ включает униполярную обработку питьевой воды в проточном диафрагменном электролизере с раздельным ее вводом и выводом при заданном соотношении скоростей протока католита и анолита от 0,94:1 до 1,50:1 и пропускании удельного количества электричества в пределах 0,071-0,083 А·ч на 1 л католита и анолита. Технический эффект - снижение удельного расхода количества электричества и электроэнергии. 1 табл.

Способ электроактивирования питьевой воды путем униполярной обработки ее постоянным электрическим током в проточном диафрагменном электролизере с раздельным вводом в катодную и анодную камеры и выходом из них, отличающийся тем, что электрообработку проводят при заданном соотношении скоростей протока католита к анолиту в пределах 0,94:1÷1,50:1 и пропускании удельного количества электричества в пределах 0,071-0,083 ампер-часов на 1 литр католита и анолита.