Электролизер для очистки воды Советский патент 1993 года по МПК C02F1/463 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды. Электролизер содержит корпус-катод 1, с торцевыми крышками 2, к которым подсоединены патрубки подачи 3 и отвода 4 обрабатываемой воды. Внутри корпуса 1 размещена кассета 6 изтокопроводящего материала, подсоединенная к положительному полюсу источника тока. В полости кассеты 6 расположен анодно-растворимый материал 5, а сама кассета обтянута изолирующей диафрагмой 7 и закрыта торцевыми крышками 8. В корпусе 1 коаксиально установлена перфорированная токопроводящая перегородка 9 с диафрагмой 10, закрепленной на внутренней поверхности перегородки при помощи вкладышей 11, перегородка соединена с отрицательным полюсом источника тока. Кассета 6 размещена в полости дополнительной перегородки 9 и снабжена упорами 12 с перфорацией 13. В полости 14, образованной корпусом 1 и перегородкой 9, размещена металлическая стружка. Диафрагма 7 выполнена в виде рядов поперечных полос с чередующимися водопроницаемыми 18 и водонепроницаемыми 17 из диэлектрического материала участками пилообразной формы, причем длина полос и ширина различных участков диафрагмы в полосе выполнена переменной. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л С

V I -

15 К А

г.1

№ М

Изобретение относится к электрохимической очистке природных и сточных вод, в частности, к конструкции электролизера с засыпными электродами.

Цель изобретения - повышение эффективности очистки путем создания импульсного воздействия напряженности электрического поля на обрабатываемую воду с уменьшением этого воздействия по ходу движения воды в корпусе.

На фиг.1 изображен электролизер, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - фрагмент развертки поверхности кассеты с водопроницаемыми и водонепроницаемыми участками диафрагмы.

Электролизер содержит корпус-катод 1, выполненный из полого металлического цилиндра с торцовыми крышками 2, к которым подсоединены патрубки подачи 3 и отвода 4 обрабатываемой воды. Корпус 1 установлен горизонтально с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси при помощи привода (на чертежах не показан). Внутри корпуса размещена кассета 6 из токопрово- дящего материала, соединенная с положительным источником тока. В полости кассеты 6 расположен анодорастворимый материал 5 (например, стружечная загрузка), при этом кассета обтянута изолирующей диафрагмой 7 и закрыта торцовыми крышками 8. В корпусе 1 коаксиально установлена перфорированная токопро водящая цилиндрическая перегородка 9 с диафрагмой 10, закрепленной на внутренней поверхности перегородки при помощи вкладышей 11. Перегородка 9 соединена через корпус 1 с отрицательным полюсом источника тока. Кассета 6 размещена в полости дополнительной перегородки 9 и снабжена снаружи поперечными упорами 12 с перфорацией 13. В полости 14, образованной корпусом 1 и дополнительной перегородкой 9, размещена металлическая стружка 15, например, из амфотерного металла (алюминийсодержащая стружка и т.д.). При этом дополнительная перегородка 9 образует проточную камеру 16, соединенную с патрубками 3 и 4. Диафрагма 7 выполнена в виде рядов поперечных полос с чередующимися водопроницаемыми 18 и водонепроницаемыми 17 участками, площадь которых меняется по периметру кассеты 6. Водопроницаемые участки диафрагмы 18 смещены друг относительно друга по периметру кассеты 6. Длина поперечных полос и ширина водопроницаемых участков диафрагмы в полосе возрастет по мере приближения к патрубку отвода воды 4. Водонепроницаемые участки диафрагмы 17 выполнены из диэлектрического материала:

винипласта, поливинилхлорида и т.д. Водопроницаемые и водонепроницаемые участки диафрагмы имеют пилообразную форму. Электролизер работает следующим образом.

Сточная вода через патрубок 3 поступает в проточную камеру 16 и, двигаясь вдоль аппарата в межэлектродном зазоре между дополнительной перегородкой 9 и перфорированным барабаном 6 кассеты, отводится через патрубок 4.

Через поры диафрагмы 7 анодная кассета с металлической стружечной загрузкой 5 выполняется сточной водой, а через поры

5 диафрагмы 10 заполняется этой водой также полость 14с алюминийсодержащей загрузкой 15. При наложении электрического тока происходит растворение стружечной загрузки 5 с образованием ионов материала

0 стружки, которые в результате концентрационной диффузии и напряженности электрического поля мигрируют в проточную камеру 16 через водопроницаемые участки диафрагмы 18. В полости анодной кассеты

5 происходит образование окислительной среды с низким рН, что приводит также к химической коррозии стружки вследствие повышения активной реакции католита. В катодной полости происходит подщелачи0 вание обрабатываемой жидкости, что приводит к образованию гидроксидов металла, которые через диафрагму 10 мигрируют в проточную камеру 16. В проточной камере ионы коагулируют в крупные хлопья, кото5 рые сорбируют загрязнения, находящиеся в воде.

Выполнение диафрагмы в виде рядов поперечных полос с чередующимися водопроницаемыми 18 и водонепроницаемыми

0 участками 17 из диэлектрического материала позволяет осуществлять периодическое импульсное воздействие напряженности электрического поля на обрабатываемую воду, проходящую в полости камеры 16, что

5 способствует интенсификации процесса коагуляции и флокуляции за счет резкого изменения напряженности электрического поля от макс, значения до нуля и в противоположном направлении с соответствующим

0 возникновением пондеромоторных сил, приводящих к неравновесному состоянию электрических сил на поверхности коагулируемых частиц. Возникновение таких неравновесных явлений приводит к более

5 интенсивному взаимодействию частиц. Увеличение длины полос и ширины водопроницаемых участков диафрагмы в полосе по мере приближения их к патрубку 4 снижает интенсивность обработки воды в этом направлении и позволяет дополнительно изменить напряженность поля по длине электролизера и, в свою очередь, интенсифицирует процесс электрокоагуляции коллоидных частиц и кристаллизации солей за счет возникновения вектора напряженности, перпендикулярного к градиенту напряженности поля, образующегося по длине окружности барабана.

Смещение участков диафрагмы 18 друг относительно друга способствует импульсному воздействию электрического поля на обрабатываемую воду по ходу ее движения в камере 14 и изменяет частоту напряженности эл. поля импульсов, воздействующих на дисперсную систему.

Изменение площади участков диафрагмы 17 и 18 по периметру кассеты создает импульсное электрическое поле в зоне каждого ряда этих полос и способствует созданию импульсов разной частоты. Выполнение участков диафрагмы 17 из диэлектрического водонепроницаемого материала позволяет снижать напряженность поля до нулевых значений в диэлектрическом зазоре (объем пространства между электродами, перекрытый участками диафрагмы из диэлектрического материала), тем самым обеспечивая импульсное воздействие электрического поля на дисперсную систему.

Все это интенсифицирует электрокоагуляцию коллоидных частиц и кристаллизацию солей в обрабатываемой воде.

Весь процесс обработки жидкости происходит при постоянном вращении электролизера. При вращении его корпуса 1 свободно размещенная кассета будет вращаться, перекачиваясь на упорах 12 по упругой поверхности вкладышей 11.

Стружка, перемещаясь внутри кассеты и в полости 14, выполняет роль абразива и очищает свою поверхность от пассивирующей пленки, что приводит к ее активной коррозии. Для создания свободного движения частиц стружки электролизера заполняется на 3/4 объема. При снижении количества стружки в кассете и полости 14,

они наполняются новой порцией соответствующей стружки.

Таким образом, предложенный электролизер повышает эффективность очистки путем создания импульсного воздействия напряженности электрического поля на обрабатываемую воду, с разной частотой и амплитудой с уменьшением этого воздействия по ходу движения воды в корпусе, что

позволяет интенсифицировать электрокоагуляцию коллоидных частиц и кристаллизацию солей и снизить эксплуатационные затраты на очистку воды и повысить ее качество.

Формула изобретения

отрицательным полюсом источника тока, размещенную в корпусе перфорированную цилиндрическую кассету с установленной на ее поверхности диафрагмой, заполненную стружкой и соединенную с положительным полюсом источника тока, перфорированную цилиндрическую перегородку с диафрагмой, патрубки подачи и отводы обрабатываемой воды, отличающийся тем, что, с целью повышения

эффективности очистки, диафрагма, расположенная на поверхности кассеты, выполнена в виде рядов поперечных полос с чередующимися водопроницаемыми и водонепроницаемыми участками пилообразной формы, площади которых меняются по периметру кассеты, причем водопроницаемые участки диафрагмы смещены относительно друг друга по периметру кассеты, а длина поперечных полос и ширина водопроницаемых участков диафрагмы в полосе возрастают по мере приближения к патрубку отвода воды.

V

П П

11 11

№

16

15

Фиг. I

фиг.З