УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ Российский патент 2015 года по МПК C02F1/46 C02F1/30 

Заявляемое устройство относится к устройствам для электрохимической очистки воды и водных растворов и может применяться в различных отраслях промышленности.

Известно устройство (патент РФ 36824-полезная модель, патент РФ 2043308, патент Франции 128405) для электрохимической обработки, омагничивания, фильтрации обрабатываемой жидкости и механического удаления из нее хлопьев коагулянта. Известно устройство электрохимической очистки воды, авторское свидетельство СССР 1165639, с применением пакета растворимых алюминиевых электродов, с периодическим изменением полярности одновременно в проточном и непроточном режиме. Эти устройства эффективно коагулируют примеси и удаляют их из жидкости, но они не осуществляют нейтрализацию свободных радикалов в жидкости и недостаточно производительны.

Известно устройство электрохимической очистки воды, патент РФ 2043308, в котором установлен пакет параллельных растворимых электродов и устройство для перемешивания токопроводящим предметом и фильтры для фильтрования после образования крупных хлопьев коагулянта. Это устройство повышает потребительские свойства воды, но оно не нейтрализует свободные радикалы и не осуществляет деионизацию воды и водных растворов.

Известны устройства и способы очистки и обеззараживания воды, в т.ч. вод промышленного сброса и водоснабжения с применением электрохимических процессов: электролитическая обработка, электрофлотация, электрофорез, электрокоагуляция [М.Г. Грановский и др. Электрообработка жидкости. Изд. Химия. Ленинград. 1976; патенты: Швейцария 400924, Англия 11193339, США 30101886 и 3340175; Вожов Л.Е. и др. Оздоровление сред электрическими методами. Труды ЛИСИ, №75. 1973], в которых для обработки жидкостей с применением постоянных и переменных электротоков смонтированы горизонтальные и/или вертикальные электроды, имеющие различные конфигурации: плоские, пирамидальные, сетчатые и др., и из различных материалов, и которыми создаются различные градиенты электрического поля, в основном в пределах 300 - 1500 кВ/м. При этом также в ряде этих устройств дополнительно установлены устройства для применения ультразвуковой и световой ультрафиолетовой обработки, продувки жидкости воздухом для превращения ионов металлов, выделившихся из растворимых металлических электродов, в твердые нерастворимые соединения. Эти устройства достаточно очищают и обеззараживают жидкости, но недостаточно снижают избыток свободных радикалов и слабо осуществляют деионизацию воды и водных растворов. Известно устройство для электрохимической обработки питьевой воды и водных растворов, патент на изобретение РФ 2398742 - прототип, которое оснащено блоком электропитания и управления, электродами, в т.ч. с растворимым анодом, блоком включения и выключения световой индикации и звуковой сигнализации. Это устройство более эффективно для очистки воды, чем другие известные устройства. Однако оно также, как и другие известные устройства, не эффективно для снижения содержание свободных радикалов в воде и водных растворах, а также недостаточно производительны.

Целью изобретения является устройство, которое не только осуществляет электрохимическую очистку, но и обеспечивает получение не менее чем одного из следующих технических результатов: повышение эффективности и производительности электрохимической очистки воды и водных растворов, а также снижает в них содержание свободных радикалов и уменьшает дефицит электронов - новый фактор риска для здоровья человека [Ю.А. Рахманин, академик РАМН и др. Новый фактор риска для здоровья человека - дефицит электронов в окружающей среде. ФГБУ «НИИ ЭЧ и ГОС им. А.Н. Сысина Минздравсоцразвития Poccuu. Stekhin - aa@mail.ru]

Поставленная цель и технический результат достигается тем, что устройство состоит из комплекса устройств и механизмов, за счет которых заявленное устройство воздействует на обрабатываемую жидкость большим количеством физических факторов, т.е. воздействует более комплексно, чем известные устройства, и состоит из следующего (фиг. 1-4, принципиальные схемы для пояснения конструкции и работы заявленного устройства):

- Одного или нескольких известных устройств 1 для электрохимической очистки воды или водных растворов с нерастворимыми или/и растворимыми электродами, например, по патентам РФ 2398742 или 2235057.

- Не менее чем одного выносного или встроенного в устройство электрохимической очистки генератора 3 электротока с частотой до 1,7×10¹⁵ Гц, расположенного с одной или разных сторон устройства и соединенного с не менее чем одним электродом 4, установленным внутри устройства и контактирующегося с залитой в него водой или водным раствором. Генератор 3 предназначен создавать единовременно на этом электроде 4 электрозаряд только минус или только плюс. Эти электроды могут быть дополнительно установленными и/или их функцию могут выполнять электроды, которые предназначены для осуществления процесса электрохимической очистки, потому что при электрохимической очистке всегда используется не менее двух разнозаряженных электродов, т.е. плюс и минус, которые до, после и во время прекращения процесса электрохимической очистки выключены и не имеют заряда. Поэтому нет проблем не менее чем на одном электроде создать заряд только плюс или только минус.

- Не менее чем одного привода для вибрации или/и вращения электродов или/и магнитов, вмонтированных в устройство, которые особенно необходимы для электрохимической очистки воды в больших емкостях и/или вязких растворов.

Из уровня техники устройств электрохимической очистки воды и водных растворов не выявлены решения, имеющие комплекс вышеперечисленных признаков и технических результатов, совпадающих с отличительными признаками и техническими результатами заявляемого устройства. Поэтому, по мнению авторов, заявленное устройство соответствует уровню изобретения.

В примерах 1-4 приведены различные варианты заявленного устройства из множества возможных других вариантов, а также дано описание их работы. На фиг. 1-4 приведены для пояснения принципиальные схемы различных вариантов работы заявленного устройства.

Пример 1, фиг. 1.

Устройство состоит их следующего:

- Не менее чем одного известного устройства 1 с комплектом электродов 4 для электрохимической очистки, например, по патентам на изобретения 36824 (полезная модель) и 2398742, включающего в себя источник 2 электропитания и управления, комплект электродов 4 (с растворимым анодом, содержащим алюминий), создающих электроток для электрохимической очистки с напряжением 12-36 В и с частотой колебания 3-12 Гц; емкость для 6,0 литров воды или водного раствора; устройство для удаления шлама и фильтрации воды; воронку с магнитом 1500 Э.

- Не менее чем одного выносного, установленного с одной стороны устройства электрохимической очистки генератора 3 электротока с частотой до 1,7×10¹⁵ Гц, соединенного с не менее чем одним электродом 4 с возможностью создания на нем заряда только плюс или только минус. Частота назначается в зависимости от конкретной поставленной задачи.

Устройство при очистке воды, засоренной дисперсными нерастворимыми частицами органики и патогенными микроорганизмами, работает следующим образом.

Через воронку, содержащую в центре магнит с отверстием, в емкость для воды заливается 6 литров воды и на электроды 4, в том числе с растворимым анодом, источником 2 питания и управления подается постоянный ток и происходит процесс электрохимической очистки. После созревания хлопьев коагулянта электроды 4 отключаются от электропитания, а хлопья коагулянта всплывают и удаляются (см. патент 2398742 или 36824). Затем для нейтрализации в воде избытка ионов алюминия, которые выделяются из анода во время электрохимической очистки, в работу включается генератор электротока 3, который создает на не менее чем одном электроде 4 отрицательный заряд.

С отрицательно заряженного электрода электроны стекают в воду и там, в дальнейшем, нейтрализуют ионы алюминия и другие ионы. При этом может использоваться не только не менее чем один электрод 4, применяемый для электрохимической очистки, но и не менее чем один самостоятельный электрод (на фиг. 2 условно показан 1 такой электрод).

В итоге достигается технический результат: очистка воды, нейтрализация свободных радикалов и снижение дефицита электронов в воде.

Пример 2, фиг. 2.

Такое же устройство, как в примере 1, и оно работает так же, как по примеру 1, но в отличие от него обработка в нем осуществляется в большей, чем в примере 1, емкости 0,5 м куб. и сильно загрязненных патогенными микроорганизмами бытовых стоков (т.е. водных растворов), содержащих растворимые и нерастворимые компоненты; в устройстве с разных сторон смонтированы выносные два генератора 3, соединенные с самостоятельными электродами 4. При этом генератор 3 включается в работу до начала процесса электрохимической очистки. С помощью генератора 3 на электродах 4 создается отрицательный заряд. С электродов 4 электроны стекают в водный раствор в виде электротока с частотой до 1,7×10¹⁵ Гц. Движущиеся заряды (электроны), как известно, возбуждают электромагнитное поле, колеблющееся также с частотой до 1,7×10¹⁵ Гц (зона ультрафиолетового коротковолнового излучения), что приводит к гибели части патогенных микроорганизмов [Пирцхалава Т.Г. Экспериментальное обоснование эффективности резонансно-частотных программ на микроорганизмы и паразитов с применением аппаратов «ИМЕДИС». Тезисы и доклады X Международной конференции «Теоретические и клинические аспекты применения биорезонансной и мультирезонансной терапии», часть I. ИМЕДИС. Москва. 2004; стр. 361-367].

Затем, после гибели микроорганизмов, устройством 1 осуществляется электрохимическая очистка воды с применением нерастворимых и растворимых электродов, аналогично, как и в примере №1. Такое устройство обладает повышенной производительностью электрохимической очистки вследствие нижеследующего:

Известно, что бактериальная клетка ведет себя как амфотерный электролит за счет аминокислот, входящих в состав бактериального белка. Поэтому диссоциация определенных групп в белковой структуре позволяет каждой белковой частице проявлять себя в качестве кислоты и в качестве основания. При диссоциации карбоксильной группы происходит образование протонов водорода, белок приобретает кислый характер, и в электрическом поле бактерия движется к аноду. В свою очередь, аминогруппа (-NH₂), присоединяя протоны водорода, придает белку щелочной характер и обуславливает передвижение бактерии к катоду. Кроме этого, известно, что вокруг бактерии образуется двойной электрический слой и в процессе электролитической очистки бактерии перезаряжаются в результате изменения показателя pH окружающей их жидкой среды. В результате этого происходит засорение электродов, снижается скорость процесса электрохимической очистки, что приводит к необходимости чистки электродов: барботажем воздуха или/и периодическим изменением знаков зарядов на электродах, или/и применением средств для механической очистки [М.Г. Грановский и др. Электрообработка жидкостей. Изд. «Химия», Ленинградское отделение. 1976. Ленинград; под. редакцией д.т.н. И.С.Лаврова (книга предназначена для научных и научно-технических работников различных отраслей промышленности, стр. 49-55].

В итоге достигается заявленный технический результат: повышение производительности и качества, в том числе повышение степени очистки от микроорганизмов, электрохимической очистки воды или водных растворов.

Пример 3, фиг. 3.

Заявленное устройство такое же устройство, и оно работает также, как и в примере 1 или 2, но вместо емкости 6,0 литров или 0,5 м куб. воды применена еще большая емкость 5 м куб. для воды или водных растворов; установлены с разных сторон два генератора 3, создающих электроток с частотой до 1,7×10¹⁵ Гц и два электрода 4, соединенных с генераторами 4 (в зависимости от требуемого качества очистки, объема емкости и степени загрязнения воды или водных растворов количество генераторов или/и электродов может быть больше двух).

Очистку в этом устройстве вязких сильно загрязненных водных растворов, например бытовых стоков жилых домов или стоков животноводческих ферм, осуществляют аналогично, как в примерах 1 и 2, но в конце процесса электрохимической очистки применяют создание на электродах 4 электрического заряда только минус или только плюс. За счет этого происходит эффективная деионизация водного раствора и улучшается его качество в виде снижения в нем содержания свободных радикалов и ионрадикалов.

Пример 4, фиг. 4.

Заявленное устройство такое же по конструкции и работает так же, как и устройство по одному из примеров 1, 2, 3, но для электрохимической очистки сильно загрязненных воды и водных растворов дополнительно в устройстве установлен не менее чем один привод для вибрации или/и вращения не менее чем одного электрода 4, соединенного с встроенным в устройство генератором 3 или/и магнита 5. На фиг. 4 все вышеупомянутое показано условно в одном экземпляре.

За счет нарастания конвекционных потоков воды или водных растворов вследствие вибрации или/и вращения уменьшается засорение электродов, повышается скорость электрохимической обработки, особенно вязких и сильно загрязненных водных растворов и воды, что, в свою очередь, повышает качество и производительность очистки, а также повышает эффективность нейтрализации свободных радикалов и более эффективно снижает дефицит электронов за счет их более равномерного и интенсивного распределения в воде или водных растворах.

Изобретение относится к устройствам для электрохимической очистки воды. Устройство содержит одно или несколько устройств для электрохимической очистки воды с нерастворимыми или растворимыми электродами, один или несколько магнитов, источник электропитания и управления. Устройство дополнительно оснащено одним или несколькими встроенными или выносными генераторами электротока с частотой до 1,7×10¹⁵ Гц, расположенными с одной или разных сторон устройства для электрохимической очистки воды, при этом не менее чем один генератор электротока и вмонтированный в устройство магнит выполнены с возможностью вибрирования и/или вращения. Устройство дополнительно снабжено электродами, выполненными с возможностью создания на них заряда одного знака, только плюс или только минус. Технический результат - повышение качества очистки воды, снижение содержания в ней свободных радикалов. 4 ил., 4 пр.

Устройство для электрохимической очистки воды, содержащее одно или несколько устройств для электрохимической очистки воды с нерастворимыми или растворимыми электродами, один или несколько магнитов, источник электропитания и управления, отличающееся тем, что устройство дополнительно оснащено одним или несколькими встроенными или выносными генераторами электротока с частотой до 1,7×10¹⁵ Гц, расположенными с одной или разных сторон устройства для электрохимической очистки воды, при этом не менее чем один генератор электротока и вмонтированный в устройство магнит выполнены с возможностью вибрирования и/или вращения, устройство дополнительно снабжено электродами, выполненными с возможностью создания на них заряда одного знака, только плюс или только минус.