Устройство для электрохимического обескислороживания воды Советский патент 1984 года по МПК C02F1/46 

o:i

о

do

Изобретение относится к очистке воды от растворенного кислорода и может быть использовано для приготовления подпиточной воды тепловых сетей, в системах водоснабжения и

др.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее корпус, разделенный электрически нейтральной диафрагмой на анодную и катодную камеры с размещенными в них соответственно пластинчатым анодом и катодом, выполненным в виде пакета металлических сеток. Катодная камера и катод разделены на. ряд параллельных каналов, так что поток обескислороживаемой воды делится,на отдельные более узкие потоки ЦИ.

В известном устройстве не может быть обеспечена достаточная степень обескислороживания воды (порядка 0,95-0,98) вследствие возрастания толтдины диффузионного слоя по.напралению движения воды, с соответствующим уменьшением потока диффузии кис лорода к катоду.

Целью изобретения является повышение степени обескислороживания воды.

Указанная цель достигается тем, что в.устройстве для электрохимического обескислороживания воды, содержащем ,корпус,.разделенный.диафрагмона анодную и. .катодную .камеры .с размщенными .в них соответственно пластинчатым анодом и катодом,.выполненным в виде пакета металлических сеток, катодная камера снабжена поперечными перегородками, установленными с шагом 1-1 , определяемым по формуле

34 ГоГ

0,9

+ 0,55 Ь

0,1Ь,

где о - ширина катодной камеры, см

Кроме того, перегородки имеют в поперечном сечении форму трапеции, обращенной меньшим основанием к диафрагме.

Такая конструкция обеспечивает чередование участков катода с ламинарным режимом потока и локальных . участков интенсивной кратковременной турбулизации в местах установки перегородок. Этим достигается периодическое выравнивание концентраций по сечению потока и уменьшение толщины диффузионного слоя. Трапецеидальная форма перегородок исключает образование застойных зон, которые препятствовали бы выходу пузырьков газов.

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство состоит из корпуса 1, разделенного на катодную 2 и анодную 3 камеры, диафрагмы 4 с большим гидравлическим сопротивлением, например из брезента.

Катодная камера 2 разделена продольными (вертикальными) перегородками 5 на параллельные каналы б. В каждом канале б катодной камеры 2 установлены поперечные перегородки 7,

шаг которых Ь (см) функционально связан с шириной Ь(см) каналов эмпирической формулой

+ 0,55 0,1Ь

При этом поперечные перегородки 7 имеют вид трапеции, основания которой параллельны направлению потока Между меньшим, основанием трапецеидальной перегородки 7 и диафрагмой 4 имеется зазор 8 для пропуска обрабатываемой- воды снизу вверх. Наклонные стенки трапецеидальных перегородок 7 обеспеч-ивают их эффективное омывание и вынос газовых пузырьков, которые могут образовываться в катодной камере, через зазор 8.

В каждом канале б катодной камеры расположены секции катода 9, (представляющие собой пакет параллельных плоских металлических сеток I10, расстояние между которыми фиксируется с помощью вертикальных дистан,ционных элементов 11, к.которым крепятся сетки 10.. . . .

Малорастворимый анод 12, например, из листа нержавеющей .стали.через электроизоляционные.прокладки 13 прижимается фланцами.анодной камеры 3 к камере 2 .с .помощью .болтовых соединений 14. Между секциями катода 9 и анодом 12 в электроизоляционных прокладках 13 зажата диафрагма 4.

Устройство имеет средство привода и равномерного распределения исходной воды в виде входного патрубка 15 и перфорированного коллектора 16. Средство для отвода обескислороженной воды аналогично средству для подвода воды .и состоит из выходного патрубка 17 и коллектора 18.

Секции катода 9 надежно электрически подсоединены к корпусу 1 с помощью разъемного соединения 19 и че рез корпус 1 подключены к отрицательному полюсу .источника 20 постоянного тока.

Анод 12 подключен к положительному полюсу источника 20 постоянного тока с помощью проводника, проходящего через штуцер 21 с уплотняющей крышкой.

Регулирование величины тока в

установке для обескислороживания

воды осуществляется с помощьк включенного в электрическую цепь регулировочного сопрбтивления 22. Устройство снабжено воздушником 23 для периодического удаления газообразных веществ из катодной камеры 2 перед пуском установки и при нару 1иениях режима эксплуатации. Вантуз 24 служит для сбора и удаления кислорода, образующегося в результате анодной реакции на аноде 12 и проходящего вантуз 24 через щель 25 в прокладке 13 и аноде 12.

Устройство работает следующим образом.

По патрубку 15 исходная вода поступает в устройство через коллектор 16 и поднимается вверх, омывая в ламинарном режиме секции катода 9 в каждом канале 6 катодной камеры 2 После каждой секции катода 9 обескислороживаемая вода омывает поперечные перегородки 7 и поступает в щель 8, в которой интенсивно турбулируется и направляется для дальнейшего обескислороживания в следующую секцию катода 9. На участках между перегородками 7 восстанавливается ламинарный режим потока со скоростями, обеспечивающими достаточное суммарное время контакта воды с катодом при эффективном функционироteaHHH всей его поверхности.

Обески-слороженная вода через выходной коллектор 18 и патрубок 17 . поступает к потребителю. При включенном через регулировочное сопротивление 22 источнике постоянного тока 20 в цепи между секциями катода 9, размещенными в отдельных каналах 6 катодной„камеры.2, и анодном .12.протекает .электричес.кий ток. . . .

В результате электрохимических реакций разложения воды, анионы или молекулы отдают на аноде 12 электроны, которые источником тока 20 подаются на обладающие большой удельной поверхностью секции сетчатого катода 9, расположенные в потоке обрабатываемой воды. С помощью регулировочного сопротивления 22 устанавливается режим работы, при котором на катодной поверхности про.текает электрохимическая реакция связывания растворенного кислороду

О-. + 4 е

4- 2Н20

40НКислород к катодной поверхности поступает за счет диффузии вследст- вие разности концентраций его в потоке обрабатываемой воды к на поверхности катода. Между анодом 12 и диафрагмой 4 образуется застойная зона электролита, неподвижность которой стабилизируется за счет того, что диафрагма выполняется из материала с большим гидравлическим сопротивлением, например из брезента. Эта застойная зона является диффузионным барьером, препятствующим значительному переходу образующегося на аноде 12 кислорода к поверхноти катода 9 и в обескислороженную воду. Выделившийся на аноде 12 газообразный кислород удаляется через щель 25 в вантуз 24.

Как показали испытания, для глубокого обескислороживания воды ширина каналов 6 в катодной камере 2 должна быть в пределах 100-200 мм.

Предлагаемая конструкция повышае степень обескислороживания воды.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ОБЕСКИСЛОРОЖИВАНИЯ ВОДЫ, содержащее корпус, разделенный диафрагмой на анодную и катодную камеры с размещенными в них соответственно пластинчатым анодом и катодом, выполненным в виде пакета металлических сеток, отличающеес я тем, что, с целью повышения степени обескислороживания, катод ная камера снабжена поперечными перегородками, установленными с шагом 1i , определяемым по формуле 34 0,9 + 0,55 b -0,1Ь, ТоТ где b - ширина катодной камеры, см. 2. Устройство ПОП.1, отлич ающеес я тем, что,перегородки имеют в поперечном сечении форму трапеции, обращенной меньшим основаО) нием к диафрагме.