Способ аэрации воды Советский патент 1986 года по МПК A01K63/04 

ГчЭ

5

СП

(П со Изобретение относится к промышленному рыбоводству и может быть использовано для обогащения кислородом воды (аэрации) в рыбохозяйственных водоемах, в производственных и экспериментальных установках, а также в очистных сооружениях. Целью изобретения является повышение выхода кислорода и увеличение срока службы электродов. Способ обеспечивает выход кислорода по току 99,9% за счет исключения пассивации анода, что способствует обогащению воды кислородом и повыщению эффективности аэрации, а также исключает разрущение и растворение электродов, увеличивая срок их службы в 3 раза. Способ осуществляется следующим образом. При снижении кислорода в воде ниже рыбоводной нормы в водоем помещают два электрода из сплава марганца с содержанием марганца 3-5%. Электроды соединяют с источником постоянного тока и подают на них ток плотностью 60-80 А/м. Каждые 60-90 мин осуществляют смену полярности электродов с помощью автоматического переключающего устройства. Среднее напряжение на электродах 3-4 В. При включении электрического тока на аноде протекает электроокисление воды с образованием кислорода. 2Н2О - 4ё О2+ 4Н+ Электролитический кислород, обладая по вышенной растворимостью в воде за счет его высокого парциального давления и большой дисперсности, насыщает воду до оптимальной концентрации. По достижении необходимого содержания кислорода в воде ток отключают. Электролиз периодически повторяют при падении концентрации кислорода ниже допустимой. Электролиз на электродах из сплава тита на с марганцем при плотности тока 60- 80 А/м обеспечивает выход кислорода по току 99%. При плотности тока менее 60 А/м снижается эффективность аэрации в результате, уменьшения интенсивности выделения кислорода. При плотности тока более 80 А/м возрастает скорость коррозии электродов, что уменьшает срок их службы. При содержании марганца в сплаве менее 3% возрастает напряжение на электродах вследствие их пассивации, что повышает расход электроэнергии. Увеличение содержании марганца в сплаве свыше 5% приводит к росту скорости растворения поверхностного слоя электрода. При смене полярности более чем через 90 мин образующаяся на электродах пленка окислов теряет прочность сцепления с металлом электрода и происходит разрушение анода. Переполюсовка полярности через время меньшее 60 мин нецелесообразна вследствие усложнения технического обслуживания схем электроаэрации. Пример. В аквариум с прудовой водой объемом 60 л помещают два электрода из сплава титана с 3% марганца. Поверхность каждого электрода 15 см, расстояние между электродами 0,5 см. В аквариум помещают сеголетки толстолобика. При снижении содержания кислорода в воде ниже оптимального уровня начинают аэрировать воду, пропуская ток через электроды, плотность тока 70 А/м, напряжение тока 3, 4 В. Каждые 75 мин осуществляют смену полярности электродов с помощью автоматического переключателя. Наблюдают интенсивное выделение кислорода. При насыщении воды кислородом до рыбоводной нормы прекращают подачу тока. До начала воздействия тока и после его окончания (через 6 ч) определяют содержание кислорода в воде по методу Винклера и коррозию электродов весовым методом. Изменение содержания кислорода составляет 3,12 мг/л, скорость коррозии электродов 0,0095 . Проводят аэрацию воды при различных режимах электролиза в зависимости от плотности тока, времени смены полярности электродов (переполюсовка), и содержания марганца в сплаве. Результаты определений даны в табл. 1. Данные, приведенные в табл. 1, подтверждают правильность выбора режимов осуществления способа, поскольку именно плотность тока 60-80 А/м время переполюсовки 60-90 мин и наличие марганца в сплаве 3-5% позволяет повысить выход кислорода и увеличивает срок службы электродов. Испытывают также электроды из железа, никеля, графита и титана, а также из сплава титана с 3%-ным содержанием марганца. Результаты испытаний приведены в табл 2. Как показали результаты испытаний, при применении в качестве электродов неблагородных металлов, в частности железа и никеля, при электролизе воды они растворяются без выделения кислорода. На электродах из титана процесс электролиза прекращается через 5-7 с вследствие пассивации титана. На графитовых электродах происходит интенсивное газовыделение смеси кислорода и углекислого газа. Под действием атомарного кислорода, образующегося в процессе электролиза в порах анода, происходит частичное окисление графита (угля) с образованием двуокиси углерода. Это уменьшает выход кислорода по току, а также приводит к нарушению механической прочности отдельных зерен графита и осыпанию их с электрода, в результате чего электроды разрушаются, а вода загрязняется взвесью графита. Использование предлагаемого способа аэрации обеспечивает повышение ее эффективности в 3 раза в результате увеличения выхода кислорода по току на 10-12% и увеличивает срок службы электродов 3 раза.

Таблица 1

Таблица 2

СПОСОБ АЭРАЦИИ ВОДЫ, включаюш,ий размещение электродов и проведение электролиза воды с получением кислорода, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода кислорода и увеличения срока службы электродов, для электролиза используют электроды из сплава титана с марганцем с содержанием марганца в сплаве 3-5%, при этом электролиз ведут при плотности тока 60-80 А/м, периодически через 60-90 мин, производя смену полярности электродов.

40 70 40 70 40 70 40 70

0,71 1,04

3,12

70

Образуется бурый

осадок, газовьщеления нет

Образуется бельш

осадок, газовыделения нет

Электролиз прекращается через 5-7 с

Интенсивное газовыделение смеси

кислорода и двуокиси углерода, образуется черная взвесь,поверхность электрода нарушена

Интенсивное выделение кислорода, поверхность электродов матовая с коричневым оттенком без отслаивания отдельных участков