УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОАКТИВИРОВАННОЙ ВОДЫ Российский патент 2016 года по МПК C02F1/46 

Изобретение относится к электрохимической обработке воды с целью регулирования ее кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств для использования в медицине, промышленности, микроэлектронике, лазерной технике и сельском хозяйстве.

Разбавленные водные растворы минеральных солей, к которым относятся также питьевая вода в результате воздействия на нее постоянным электрическим током, переходят в метастабильное состояние. При этом параметры и свойства подвергнутого воздействию электрического тока будут изменены тем больше, чем большее количество молекул обрабатываемого раствора вступает в физический контакт с поверхностью электрода.

Известен электроактиватор, содержащий корпус с патрубками подачи и отвода жидкости, систему электродов, подключенных к источнику постоянного тока и разделенных диафрагмой, при этом электроды выполнены в виде разнополосных шнеков, при этом лопасти каждого шнека подключены к одному из полюсов источника тока, а сами шнеки выполнены с равномерным шагом по длине, при этом лопасти одного шнека смещены относительно другого на половину шага, корпус выполнен из диэлектрического материала в виде двух спаренных между собой полуцилиндров, разделенных диафрагмой, а шнеки выполнены неподвижными цилиндрическими и размещены в полуцилиндрах горизонтально и параллельно друг другу, диафрагма выполнена в виде пористой мембраны, состоящей из разъемных секций (патент RU №2056362, МПК⁶ C02F 1/46).

К недостаткам электроактиватора относятся правосторонняя навивка шнеков, что отрицательно сказывается на биологической активности воды, наличие двух электродов и получение одновременно анолита и католита, что не всегда необходимо. Обычно требуется либо анолит, либо католит. Создание двух разнополярных потоков воды вызывает значительный расход электроэнергии. Кроме того, не обеспечивается достаточный контакт электродов с потоком воды, а это возможно в том случае, если электроды расположены коаксиально.

Известно устройство для электрохимической активации воды и водных растворов, включающее коаксиально расположенные положительно и отрицательно заряженные электроды, полупроницаемую диафрагму между ними, нижнюю и верхнюю коллекторные головки с гидравлическими каналами, стягиваемыми резьбовым соединением, при этом установленный вертикально и выполняющий функции корпуса отрицательно заряженный электрод имеет форму полого цилиндра с винтовой канавкой на внутренней поверхности, положительно заряженный электрод в виде стержня имеет винтовую канавку и резьбовые наконечники, шаг винтовой канавки на стержне выполнен равным шагу винтовой канавки отрицательно заряженного электрода, при этом разделенные цилиндрическим сепаратором из микропористой пластмассы выступы винтовой канавки стержня расположены напротив впадин винтовой канавки отрицательно заряженного электрода, а длина винтовой канавки положительного электрода меньше длины винтовой канавки отрицательного электрода (патент RU №2277070, МПК C02F 1/46).

К недостаткам устройства относятся повышенный расход электроэнергии на активацию воды, так как получают два потока - католит и анолит, и отсутствие возможности получения единого потока воды с заданным потенциалом.

Известен электроактиватор воды, включающий коаксиально расположенные электроды, полупроницаемую диафрагму между ними, при этом электроды установлены в диэлектрическом кожухе, выполняющем функцию корпуса, при этом наружный электрод представляет собой трубу из нержавеющей стали, стойкой к электрохимической коррозии, в трубе выполнено отверстие с диэлектрической втулкой для монтажа проводника подвода электрического потенциала к внутреннему электроду, внутренний электрод состоит из цилиндрического стержня с винтовой направляющей, имеющей левостороннюю навивку, а на входной части электроактиватора цилиндрический стержень имеет лопастной направляющий аппарат с полувинтовыми лопастями, имеющими левостороннюю направленность, входная и выходная части цилиндрического стержня выполнены коническими, наружный диаметр винтовой направляющей внутреннего электрода выполнен из условия возможности монтажа-демонтажа и размещения полупроницаемой диафрагмы, подвод электрического потенциала к наружному электроду выполнен с помощью шины, а к внутреннему электроду - с помощью проводника, устанавливаемого в резьбовое отверстие витка винтовой направляющей, подвод электрических потенциалов к электродам выполнен с помощью переключателя потенциалов, материал элементов внутреннего электрода - титан или нержавеющая сталь, стойкая к электрохимической коррозии (патент RU №2385841 С1, МПК C02F 1/46).

К недостаткам данного электроактиватора относятся недостаточное взаимодействие частиц потока воды с винтовой направляющей, так как поток при этом будет в основном ламинарным, а для большего контакта он должен быть вихревым. Кроме того, данная конструкция имеет недостаточно высокий коэффициент полезного действия.

Известен проточный электроактиватор воды, включающий коаксиально расположенные положительно и отрицательно заряженные электроды, полупроницаемую диафрагму между ними, при этом наружный электрод, выполняющий функцию корпуса, имеет форму полого цилиндра с присоединительными резьбовыми наконечниками, устанавливаемыми в резьбовых выточках подводящего и отводящего трубопроводов, а установленный внутри электрод состоит из стержня с лопастями, установленными по винтовой линии левосторонней направленности, при этом лопасти закреплены к стержню ступенчато, стержень электрода имеет входную коническую направляющую и сужающийся выходной конус, а установленный внутри электрод и полупроницаемая диафрагма размещены внутри наружного электрода с возможностью монтажа-демонтажа, в резьбовой выточке подводящего трубопровода установлены контактная и пружинная шайбы, имеющие электрический контакт с помощью пружинных амортизаторов с установленным внутри электродом, контактная шайба зафиксирована в резьбовой проточке с помощью стопорного болта и изолирована от наружного электрода диэлектрической прокладкой, а пружинная шайба зафиксирована в проточке контактной шайбы амортизаторами, подвод электрического потенциала к установленному внутри электроду осуществляется с помощью контактной и пружинной шайб через клемму, а к наружному электроду - через клемму, закрепленную на внешней поверхности наружного электрода, потенциал электродов может изменяться с помощью переключателя потенциалов, подводящий и отводящий трубопроводы выполнены из диэлектрического материала, а электроды - из нержавеющей стали, стойкой к электрохимической коррозии (патент RU №2385841 С1, МПК C02F 1/46).

К недостаткам данного проточного электроактиватора воды относятся недостаточное время контакта обрабатываемой воды с электродами, т.к. внутренний электрод выполнен лопастным, низкий коэффициент полезного действия.

Данный проточный электроактиватор воды принят нами в качестве ближайшего аналога.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - увеличение времени контакта с электродами и обеспечение большего количества молекул обрабатываемой воды, вступаемых в физический контакт с поверхностью электрода, повышение коэффициента полезного действия установки для получения электроактивированной воды.

Технический результат - повышение коэффициента полезного действия установки, повышение биологической активности обработанной воды.

Указанный технический результат достигается тем, что в заявленной установке для получения электроактивированной воды, включающей коаксиально расположенные положительно и отрицательно заряженные электроды, полупроницаемую диафрагму между ними, при этом наружный электрод, выполняющий функцию корпуса, имеет форму полого цилиндра с присоединительными резьбовыми наконечниками, устанавливаемыми в резьбовых выточках подводящего и отводящего трубопроводов, согласно изобретению установленный внутри электрод состоит из стержня с закрепленной на него наружной поверхности многозаходной винтовой канавки левосторонней направленности, при этом полупроницаемая диафрагма отделена от наружного электрода продольными ребрами с образованием пространства между полупроницаемой диафрагмой и наружным электродом, данное пространство соединено с подводящим трубопроводом и закрыто для отводящего трубопровода, стержень внутреннего электрода в верхней части имеет неразъемное соединение с поперечиной, приваренной к контактной шайбе и имеющей электрический контакт с клеммой, закрепленной с помощью резьбы в подводящем трубопроводе, установка оборудована переключателем потенциалов для изменения подводимого потенциала к клемме, закрепленной в подводящем трубопроводе и к клемме для подвода электрического потенциала к наружному электроду.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 показана установка для получения электроактивированных растворов воды, поперечный разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.

Установка для получения электроактивированных растворов воды включает подводящий трубопровод 1, который с помощью резьбы 2 соединен с наружным электродом 3. Наружный электрод 3 отделен диэлектрической шайбой 4 от контактной шайбы 5, имеющей электрический контакт с клеммой 6. Для подвода электрического потенциала к наружному электроду 3 предусмотрена клемма 7. Во внутренней полости электрода 3 установлена полупроницаемая диафрагма 8 из микропористой пластмассы. Внутри цилиндрической диафрагмы 8 установлен внутренний электрод 9, закрепленный на стержне 10 и представляющий собой закрепленную на стержень многозаходную винтовую канавку левосторонней направленности. Полупроницаемая диафрагма 8 зафиксирована в верхней части поперечиной 11, а в нижней части крышкой 12 отводящего трубопровода 13. Крышка 12 закреплена к наружному электроду 3 с помощью резьбы 14.

Полупроницаемая диафрагма 8 отделена от внутренней полости наружного электрода 3 продольными ребрами 15 с образованием пространства 16, которое соединено с подводящим трубопроводом 1 и закрыто крышкой 12 от отводящего трубопровода 13. Стержень 10 имеет неразъемное соединение (сварку) с поперечиной 11, которая приварена к контактной шайбе 5.

Установка для получения электроактивированных растворов воды работает следующим образом. Для получения анолита воды, имеющей положительно заряженный потенциал, к клемме 6 подводится положительный потенциал от источника постоянного тока, а к клемме 7 - отрицательный потенциал, и включается проточная вода. При этом поток воды поступает во внутреннюю полость электрода 3, взаимодействует с многозаходной винтовой канавкой электрода 9, приобретает вращательное движение левосторонней направленности. При этом воде, протекающей во впадине винтовой канавки, передается положительный потенциал. Электроны от электрода 9 через полупроницаемую диафрагму 8 и жидкость, находящуюся в пространстве 16, поступают к наружному электроду 3.

Поток воды, вытекающий из отводящего патрубка 13, будет иметь положительный окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), при этом уменьшается величина водородного показателя рН. Вода с повышенным положительным ОВП и пониженным рН. Анолит может использоваться в медицине для обеззараживания инструментов и помещений операционных, в сельском хозяйстве анолит может использоваться для уничтожения болезнетворных микробов и вредителей вместо протравливания семян ядохимикатами.

Для получения католита - воды, имеющей отрицательно заряженный потенциал, к клемме 6 подводится отрицательный потенциал от источника постоянного тока, а к клемме 7 - положительный потенциал и включается проточная вода. При этом поток воды поступает во внутреннюю полость электрода 3 и в канавки электрода 9. Протекая по канавкам электрода 9, поток приобретает вращательное движение левосторонней направленности, при этом обеспечивается достаточно длительный контакт потока с отрицательно заряженным электродом и вода приобретает отрицательный окислительно-восстановительный потенциал (ОВП). Электроны от наружного электрода 3, через прослойку воды в пространстве 16 и полупроницаемую диафрагму 8, будут поступать к электроду 9 и обеспечивать постоянный отрицательный ОВП потоку воды, протекающему по канавкам электрода 9.

Экспериментально установлено, что обработка семян сельскохозяйственных растений католитом повышает их полевую всхожесть, энергию роста и урожайность. Широкое применение электроактивированной воды находится и в медицине для лечения многих заболеваний.

Изобретение относится к электрохимической обработке воды с целью регулирования ее кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств для использования в медицине, промышленности, микроэлектронике, лазерной технике и сельском хозяйстве. Установка для получения электроактивированных растворов воды включает коаксиально расположенные положительно и отрицательно заряженные электроды, полупроницаемую диафрагму между ними, при этом наружный электрод, выполняющий функцию корпуса, имеет форму полого цилиндра с присоединительными резьбовыми наконечниками, устанавливаемыми в резьбовых выточках подводящего и отводящего трубопроводов. Установленный внутри электрод состоит из стержня с закрепленной на нем наружной поверхности многозаходной винтовой канавки левосторонней направленности, при этом полупроницаемая диафрагма отделена от наружного электрода продольными ребрами с образованием пространства между полупроницаемой диафрагмой и наружным электродом, данное пространство соединено с подводящим трубопроводом и закрыто для отводящего трубопровода. Стержень внутреннего электрода в верхней части имеет неразъемное соединение с поперечиной, приваренной к контактной шайбе и имеющей электрический контакт с клеммой, закрепленной с помощью резьбы в подводящем трубопроводе. Установка оборудована переключателем потенциалов для изменения подводимого потенциала к наружной клемме, закрепленной на наружной поверхности, и внутренней клемме. Технический результат - увеличение времени контакта воды с электродами, повышение коэффициента полезного действия установки. 2 ил.

Установка для получения электроактивированной воды, включающая коаксиально расположенные положительно и отрицательно заряженные электроды, полупроницаемую диафрагму между ними, при этом наружный электрод имеет форму полого цилиндра с присоединительными резьбовыми наконечниками, устанавливаемыми в резьбовых выточках подводящего и отводящего трубопроводов, отличающаяся тем, что установленный внутри электрод состоит из стержня с закрепленной на его наружной поверхности многозаходной винтовой канавкой левосторонней направленности, при этом полупроницаемая диафрагма отделена от наружного электрода продольными ребрами с образованием пространства между полупроницаемой диафрагмой и наружным электродом, данное пространство соединено с подводящим трубопроводом и закрыто для отводящего трубопровода, стержень внутреннего электрода в верхней части имеет неразъемное соединение с поперечиной, приваренной к контактной шайбе и имеющей электрический контакт с клеммой, закрепленной с помощью резьбы в подводящем трубопроводе, при этом установка оборудована переключателем потенциалов для изменения подводимого потенциала к клемме, закрепленной в подводящем трубопроводе, и к клемме для подвода электрического потенциала к наружному электроду.