Способ аэрации воды

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК 511 4 А О1 К 63/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ С8ИДЕТЕПЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3792617/28-13 (22) 21.09.84 (46) 07.10.86. Бюл. № 37 (72) В. Д. Гутыря, В. М. Караваев, Л. В. Секретова, А. Д. Семенов, В. В. Лебедев и А. M. Мордвинцев (53) 639.331.5 (088.8) (56) Антропов Л. И. Теоретическая электрохимия.— М.: Высшая школа, 1975, с. 451.

Авторское свидетельство СССР № 747820, кл. С 02 F 3/14, 1975.

„„Я0„„1261599 (54) (57) СПОСОБ АЭРАЦИИ ВОДЫ, включающий 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.

1261599

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 99,9О за счет исключения пассивации анода, что способствует обогащению воды кислородом и повышению эффективности аэрации, а также исключает разрушение 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 — 5Я. 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.

2Н20 — 4е — - 02+ 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 /и. 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 Зо/р возрастает напряжение на электродах вследствие их пассивации, что повышает расход электроэнергии. Увеличение содержания марганца в сплаве свыше 5О/р 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.

10 !

25 зо

Пример. В аквариум с прудовой водой объемом 60 л помещают два электрода из сплава титана с Зо 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 г/дм ч.

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. l.

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 — 5Я позволяет повысить выход кислорода и увеличивает срок службы электродов.

Испытывают также электроды из железа, никеля, графита и титана, а также из сплава титана с 3О-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 — 12Я и увеличивает срок службы электродов 3 раза.

1261599

Таблица 1

Время перепоПлот— ность

Примечания

Изменение сотока, A/ì люсовки, мин

3,1

50

1,55

60

3,2

2,02

3,2

2,10

90

2,10

3,3

60

3,4

2,97

90

2,83

3,5

60

2,89

3,6

75

2,76

3,6

30

3,10

3,7

120 2,64

60, 2,95

3,7

100

3,8

4,1

150

3,05

2,7

1,62

2,9

2,87

3,1

2,95

2,2

0,0064

0,0085

0,0244

1,58

14

2,4

2,64

2,7

2,79

Содержание марганца в сплаве, %

50 60

100 60

150 60

100 60

150 60 держания кислорода, мг/л

Напряжение на электродах, В

Скорость коррозии электрода г/дм".ч

0,0043

0,0069

0,0071

0,0079

0,0094

0,0099

0,0120

0,0122

0,0127

0,0146

0,0171

0,0385

0,0160

0,0?39

0,0499

Интенсивное выделение кислорода

Поверхность электродов матовая с коричневым оттенком без отслаивания отдельных участков.

При времени переполюсовки

120 мин наблюдается частичное отслаивание чешуек окиолов с поверхности электродов

Интенсивное выделение кислорода, наблюдается частичное отслоение чешуек окислов с поверхности электродов

Интенсивное выделение кислорода, наблюдается переход ионов марганца в растворе при длительном электролизе

1261599

Таблица 2

Плотность Изменение соПримечание

Материал электрода держания кислорода, мг/л тока, А7м г

Образуется бурый осадок, газовыделения нет

Желез о

40

Образуется белый осадок, газовыделения нет

Никель

40

Электролиз прекращается через

5-7 с

Титан

40

0,0142

0,0297

О., 71

Интенсивное газоГрафит

1,04

Сплав титана с 37.

3, 12

0,0095

70 марганца отслаивания отдельных участков

Составитель С. Филиппова

Редактор И. Николайчук Техред И. Верес Корректор Е. Рашко

Заказ 5253/2 Тираж 679 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж вЂ” 35. Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Скорость коррозии электрода, а г/дм ч

0,4038

0,7966

0,4926

0,9320 выделение смеси кислорода и двуокиси углерода, образуется черная взвесь, поверхность электрода нарушена

Интенсивное выделение кислорода, поверхность электродов матовая с коричневым оттенком без