СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРОВ АНОЛИТА, КАТОЛИТА, АНОЛИТА НЕЙТРАЛЬНОГО Российский патент 2023 года по МПК C02F1/461 

Способ получения раствора анолита - католита - анолита нейтрального относится к области прикладной электрохимии и может быть использован во всех областях техники, в которых требуется применение дезинфицирующих растворов, в частности в медицине, в пищевой промышленности и других, а также в области получения питьевой воды с антиоксидантными и оксидантными свойствами [B01J35/00, B01J37/00, C02F1/00, C02F9/00].

Из уровня техники известен СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ [AU2020367205 (A1) - 2022-03-31], представляющий собой процесс очистки сточных вод муниципальных очистных сооружений. Процесс включает: (а) добавление к вторичному или третичному стоку, подлежащему очистке, неорганической окисляющей соли металла и насыщение воды кислородом в течение времени, эффективного для окисления части загрязняющих веществ; (b) повышение рН воды на стадии окисления (а) для коагуляции взвешенных и коллоидных твердых веществ; (c) флокуляция загрязняющих веществ в воде со стадии (b) с использованием катионного флокулянта; (d) осветление и отделение осадка продукта от воды со стадии (c); и (e) подвергание воды со стадии (d) каталитическому окислению и каталитическому усовершенствованному окислению по меньшей мере в одном реакторе, со слоем для окисления остаточных неорганических загрязнителей и разложения органических загрязнителей, при этом разложение органических загрязнителей катализируется ионами металлов из добавленной неорганической окисляющей соли (а). Недостатком данного аналога является применение большого количества высокоактивной неорганической окисляющей соли, представляющей опасность для окружающей среды в высоких концентрациях и повышающей коррозионную активность.

Также из уровня техники известно СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО И ЖИВОТНОВОДСТВО, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД И МОРСКОЙ ВОДЫ ДО ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫХ ЗНАЧЕНИЙ, [KR20180029424 (A) - 2018-03-21], которое относится к экологически чистому водоочистному устройству для очистки подземных и морских вод в сельском хозяйстве и животноводстве. Экологически безопасное устройство для очистки воды способно очищать морскую воду, содержащую тяжелые металлы и чужеродные вещества, а также загрязненные сельскохозяйственные и животноводческие подземные воды до состояния очищенной воды, из которой может быть получена чистая соль. В частности, экологически чистое устройство для очистки воды по настоящему изобретению позволяет очищать загрязненные сельскохозяйственные и животноводческие подземные воды и морскую воду в функциональную воду с энергией дальнего инфракрасного излучения, так что очищенные сельскохозяйственные и животноводческие подземные воды и морская вода близки к минеральной воде, которая наполнен питательными компонентами, позволяя магнитной посуде, которая используется в качестве очистительного устройства для производства чистой воды путем очистки загрязненной воды, соединяться с внутренними частями множества очистительных фильтров в корпусе основного корпуса удобным и простым способом и выполнением относительно простого процесса очистки загрязненных сельскохозяйственных и животноводческих подземных вод с использованием устройства для очистки и стерилизации или подобного устройства, такого как установка с излучением в дальнем инфракрасном диапазоне и фильтр для стерилизации с УФ-излучением, установленный на периферийной линии очистки воды для выполнения процесса очистки воды, тем самым выполняя четкую фильтрацию и стерилизацию процессы, а также процесс намагничивания и процесс дальнего инфракрасного излучения. Недостатком данного аналога является применение фильтров, которые требуют постоянной замены из-за ограниченного ресурса. При этом, при повышении объема перерабатываемой воды снижается время эксплуатации фильтров, а также ухудшаются физические характеристики получаемых растворов.

Наиболее близким по технической сущности является УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕЗИНФИЦИРОВАННОЙ ВОДЫ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ, [ES2426016 (A1) - 2013-10-18]. Изобретение относится к устройствам для получения дезинфицирующих и обеззараженных вод путем электрохимической активации водных растворов. Устройство включает электрохимическую ячейку для обработки водного раствора хлорида натрия, который поступает через входной патрубок и подвергается воздействию электрического тока, разделяющего его на католитный поток, содержащий положительные ионы, выходящие из католитической камеры ячейки через выход католита и поток обеззараживающего анолита, с отрицательными ионами, выходящий из анолитической камеры через выход анолита. Католитическая и анолитическая камеры разделены полупроницаемой мембраной, проницаемой для ионов. Одна из ячеек включает наружную трубу для рециркуляции католита к входу анолитической камеры для рециркуляции фракции католита.

Основной технической проблемой аналогов и прототипа является зависимость дезинфицирующих свойств раствора от его минерализации, таким образом, что, чем выше минерализация раствора, тем выше его дезинфицирующие свойства. Данная проблема существенно снижет область применения заявленного решения и требует наличия высокоминерализованного раствора в качестве исходного сырья для получения дезинфицированного раствора.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Технический результат изобретения заключается в получении дезинфицирующих растворов из растворов с низкой начальной минерализацией с повышенными дезинфицирующими свойствами.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что в способе получения раствора анолит-католита-анолита нейтрального исходный раствор поступает в реактор на плоских электродах без разделительной мембраны, где в катодной камере реактора раствор подвергается воздействию электрического тока, отличающийся тем, что раствор подвергается воздействию электрического тока в режиме циркуляции с использованием циркуляционного контура при поддержании значения pH электролита в циркуляционном контуре, далее раствор поступает в обработку в реакторы на коаксиально расположенных электродах с разделительной мембраной, где последовательной циркуляцией в реакторах реализуют синтез окончательного раствора.

В частности, при использовании исходного раствора с концентрацией солей от 0 до 0,3 грамма на литр получают антиоксидантный и оксидантный окончательный раствор.

В частности, при использовании исходного раствора с концентрацией очищенной соли хлорида натрия от 1 до 3 грамм на литр получают дезинфицирующий окончательный раствор.

Краткое описание чертежей.

На фиг.1 показана схема получения дезинфицирующего раствора.

На фигуре обозначено: 1 - подготовка компонентов раствора, 2 - обработка ультрафиолетом, 3 - обработка постоянными магнитами, 4 - обработка в реакторе на плоских электродах без разделительной мембраны, 5 - обработка в реакторе на коаксильно расположенных электродах с разделительной мембраной, 6 - вывод дезинфицирующего раствора, 7 - вывод отходов.

Осуществление изобретения

Способ получения раствора анолит-католита-анолита нейтрального содержит несколько последовательных этапов, осуществляемых по следующей схеме (см.фиг.1). На первом этапе проводят подготовку компонентов раствора 1. Получение воды с антиоксидантными и оксидантными свойствами возможно при концентрации солей от 0 до 0,3 грамма на литр в исходном растворе. Для приготовления растворов для дезинфекции используем очищенную соль NaCl 1-3 грамм на литр получаемого раствора. На втором этапе полученный раствор проходит обработку ультрафиолетом 2, мощностью 0,1 Ватт на литр/час. Мощность 0,1 Ватт на литр/час выявлена экспериментально, как достаточная для эффективной обработки проходящего объема раствора. На третьем этапе раствор поступает на обработку постоянными магнитами 3, при плотности магнитного поля 120 гаусс на литр/час. Плотность магнитного поля 120 гаусс на литр/час, также выявлена экспериментально, как достаточная для эффективной обработки проходящего объема раствора. На четвертом этапе полученный раствор поступает в реактор на плоских электродах без разделительной мембраны 4, где в катодной камере реактора проводят обработку в режиме циркуляции, с использованием циркуляционного контура при поддержании значения pH электролита в циркуляционном контуре. Далее, на пятом этапе, раствор поступает в обработку в реакторы на коаксильно расположенных электродах с разделительной мембраной 5, где последовательной циркуляцией из реактора в реактор проводят синтез окончательного раствора.

В каждом реакторе на коаксильно расположенных электродах 5, анод выполнен из титана с покрытием рутения и иридия, диаметр анода 20 мм, катод выполнен из титана, диаметр катода 30 мм, мембрана выполнена из смеси оксида алюминия и циркония с определенным размером пор, диаметр разделительной мембраны 25 мм. При этом длина рабочей части реактора 250 мм. Разность давлений в анодной и катодной камерах реактора установлена на уровне, обеспечивающем заполнение пор диафрагмы мембраны анолитом в пределах от 70 до 100% толщины диафрагмы, разность давлений обеспечена либо за счет поддержания разрежения в катодной камере и циркуляционном контуре, либо при поддержании в анодной камере избыточного давления.

В ходе проведенных исследований было выявлено, что при реализации заявленного способа, после последовательного прохода через три реактора на коаксильно расположенных электродах с разделительной мембраной 5 синтезируются:

1. Анолит с характеристиками от PH1 до PH4 и окислительно-восстановительном потенциале от +850 до + 1200 и по хлору PPM 150-1000,

2. Католит с характеристиками от PH8 до PH12 и окислительно-восстановительном потенциале от -850 до -1200,

3. Анолит нейтральный с характеристиками от PH6,5 до PH8,5 и окислительно-восстановительном потенциале от +700 до + 950 и по хлору PPM 150-500.

На завершающем шестом этапе проводят вывод дезинфицирующего раствора 6 и вывод католита 7 из контура реакторов на коаксильно расположенных электродах с разделительной мембраной 5.

Изобретение используют следующим образом

На первом этапе подготавливается низкоминерализованный водный раствор или питьевая вода с концентрацией солей от 0 до 0,3 грамма на литр на этапе подготовки компонентов раствора 1. Для приготовления растворов для дезинфекции используем очищенную соль хлорид натрия (NaCl) 1-3 грамм на литр получаемого раствора. На втором этапе полученный исходный раствор последовательно пропускают через блок ультрафиолетовой обработки 2. На третьем этапе раствор проходит блок обработки постоянными магнитами 3. Подготовка посредством постоянных магнитов и ультрафиолетового излучения. На четвертом этапе раствор поступает в блок обработки в реакторе на плоских электродах без разделительной мембраны 4. На пятом этапе раствор поступает на обработку в реакторы на коаксильно расположенных электродах с разделительной мембраной 5. Циркулируя через мембраны между анодными и катодными камерами реакторов на коаксильно расположенных электродах с разделительной мембраной 5 раствор приобретает дезинфицирующие свойства без использования дополнительной минерализации, поскольку в растворе повышается плотность анионов и катионов. На шестом этапе проводят вывод дезинфицирующего раствора 6 и вывод католита 7 из контура реакторов на коаксильно расположенных электродах с разделительной мембраной 5.

При использовании данного способа получения средств дезинфекции, мы имеем раствор, который на 25-50% активней по сравнении с существующими аналогами.

Технический результат изобретения заключается в получении дезинфицирующих растворов из растворов с низкой начальной минерализацией, достигается за счет того, что первоначально раствор поступает в реактор на плоских электродах без разделительной мембраны где происходит предварительное разделение заряженных частиц находящихся в растворе за счет воздействия электрического тока в режиме циркуляции, с использованием циркуляционного контура при поддержании значения pH электролита в циркуляционном контуре. Далее при помощи мембраны, находящейся в геометрическом центре реактора, происходит разделение на анионы и катионы, которые формируются в соответствующих камерах реакторах, из этих камер они передаются в аналогичную камеру следующего реактора, таким образом происходит постепенное увеличение концентрации одинаково заряженных ионов. За счет того, что при реализации заявленного способа используется несколько последовательно расположенных реакторов на коаксиально расположенных электродах в них происходит постепенное накопление одинаково заряженных ионов и, соответственно, увеличивается их концентрация в растворе, за счет чего происходит повышение дезинфицирующих свойств раствора. При этом наличие реакторов на коаксиально расположенных электродах позволяет осуществлять циркуляцию раствора внутри реактора и создать скопление одинаково заряженных ионов в соответствующих камерах реактора.

Также реализация заявленного способа позволяет:

- использовать в качестве исходных - растворы с низкой начальной минерализацией;

- снизить расход электроэнергии на получение этих растворов;

- расширить функциональные возможности технического решения за счет обеспечения возможности регулирования свойств получаемых растворов непосредственно во время электрохимической обработки;

- снизить эксплуатационные затраты.

Примеры достижения технического результата

Способ получения растворов анолита, католита, анолита нейтрального был реализован в виде установки. На фиг. 2 показан общий вид на установку по производству дезинфицирующего раствора.

Заявителем был реализован заявленный способ в виде установки, который подтвердил технический результат. При использовании установки для производства растворов для дезинфекции, мы используем исходный раствор, который на 75-100% имеет более низкую минерализацию, получая при этом, на выходе окончательный раствор со схожими характеристиками по его активности.

Изобретение относится к способу получения растворов анолита, католита, анолита нейтрального. Способ характеризуется тем, что исходный раствор обрабатывают ультрафиолетом мощностью 0,1 Вт на л/ч, далее исходный раствор обрабатывают постоянными магнитами, при плотности магнитного поля 120 Гс на л/ч, далее исходный раствор подают в реактор на плоских электродах без разделительной мембраны, где в катодной камере реактора раствор подвергают воздействию электрического тока в режиме циркуляции с использованием циркуляционного контура при поддержании значения pH электролита в циркуляционном контуре, далее раствор подают в реакторы на коаксиально расположенных электродах с разделительной мембраной, при этом в каждом реакторе на коаксильно расположенных электродах анод имеет диаметр 20 мм, катод выполнен из титана, диаметр катода 30 мм, разделительная мембрана имеет диаметр 25 мм и выполнена из смеси оксида алюминия и циркония, при этом длина рабочей части реактора на коаксиально расположенных электродах составляет 250 мм, в реакторах на коаксиально расположенных электродах с разделительной мембраной последовательной циркуляцией реализуют синтез окончательного раствора. Технический результат изобретения заключается в получении дезинфицирующих растворов из растворов с низкой начальной минерализацией с повышенными дезинфицирующими свойствами. 2 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Способ получения растворов анолита, католита, анолита нейтрального, характеризующийся тем, что исходный раствор обрабатывают ультрафиолетом мощностью 0,1 Вт на л/ч, далее исходный раствор обрабатывают постоянными магнитами, при плотности магнитного поля 120 Гс на л/ч, далее исходный раствор подают в реактор на плоских электродах без разделительной мембраны, где в катодной камере реактора раствор подвергают воздействию электрического тока в режиме циркуляции с использованием циркуляционного контура при поддержании значения pH электролита в циркуляционном контуре, далее раствор подают в реакторы на коаксиально расположенных электродах с разделительной мембраной, при этом в каждом реакторе на коаксильно расположенных электродах анод имеет диаметр 20 мм, катод выполнен из титана, диаметр катода 30 мм, разделительная мембрана имеет диаметр 25 мм и выполнена из смеси оксида алюминия и циркония, при этом длина рабочей части реактора на коаксиально расположенных электродах составляет 250 мм, в реакторах на коаксиально расположенных электродах с разделительной мембраной последовательной циркуляцией реализуют синтез окончательного раствора.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при использовании исходного раствора с концентрацией солей от 0 до 0,3 г/л получают антиоксидантный окончательный раствор.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при использовании исходного раствора с концентрацией очищенной соли хлорида натрия от 1 до 3 г/л получают дезинфицирующий окончательный раствор.