Способ электрохимической обработки воды и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к технике водоподготовки и служит для умягчения воды. Водную среду сначала обрабатывают в переменном электрическом поле пропусканием водной среды через дополнительные нерастворимые сетчатые электроды, а затем в постоянном электрическом поле, создаваемом основными электродами. Устройство состоит из корпуса с основными нерастворимыми электродами, системой подачи постоянного тока с входным штуцером и выходным штуцером. Дополнительные сетчатые электроды установлены между входным штуцером и основными электродами и подключены к системе подачи переменного тока промышленной частоты. Способ и устройство позволяют исключить отложения солей жесткости на поверхности основных электродов и сократить межремонтный период. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике водоподготовки и служит для обработки воды электролизом с целью ее умягчения.

Известен способ защиты от накипеобразования поверхностей труб, теплообменников и емкостей в водных средах, заключающийся в пропускании водной среды через два поля, вначале через переменное электрическое поле высокой частоты, а затем через постоянное магнитное поле (1).

Однако данный способ требует применения специальных устройств питания, т. е. достаточно неэкономичен со стороны использования технических средств. Необходимо также отметить недостаточную однородность обработанной водной среды.

Известен способ обезжелезивания воды, принятый в качестве прототипа, заключающийся в пропускании водной среды между нерастворимыми электродами через постоянное электрическое поле и наложенное на него, переменное электрическое поле (2).

Известно устройство для электрохимической обработки воды, принятое в качестве прототипа, содержащее корпус, нерастворимые электроды, систему подачи постоянного тока и патрубки для подвода и отвода воды (3).

Описанные способ и устройство позволяют повысить степень очистки воды при определенной плотности тока, однако они не позволяют исключить интенсивное отложение солей жесткости на электродах ввиду того, что кристаллизация карбонатов проходит прямо на поверхности электродов, в результате чего сокращается межремонтный период работы устройства.

Задачей заявляемого изобретения является создание способа для электрохимической обработки воды и устройства для его осуществления, повышающих степень защиты непосредственно электродов от солей жесткости путем кристаллообразования карбонатов в объеме раствора до начала контакта с поверхностью электродов.

Поставленная задача решается тем, что электрохимическая обработка воды, заключающаяся в пропускании водной среды между нерастворимыми электродами, воздействии на нее постоянного и переменного электрических полей, проводится последовательно, сначала в переменном электрическом поле с пропусканием водной среды через дополнительные электроды сетчатой формы, а затем в постоянном электрическом поле, создаваемом основными электродами; а в устройство для электрохимической обработки воды, содержащее корпус, нерастворимые электроды, систему подачи постоянного тока, систему подачи переменного тока, патрубки для подвода и отвода воды, дополнительно введены электроды, установленные между патрубком подачи воды и основными нерастворимыми электродами и подключенные к системе подачи переменного тока, при этом дополнительные электроды выполнены в виде сетки и расположены перпендикулярно первым электродам.

В описанном способе на водную среду первоначально воздействуют переменным электрическим полем промышленной частоты. Это приводит к изменению строения гидратной оболочки и ионной сферы существующих в растворе ионов карбонатов и гидрокарбонатов. В результате чего кристаллообразование карбонатов протекает в объеме раствора до начала контакта с поверхностью основных электродов, при этом соли жесткости, растворенные в воде, теряют свою способность отлагаться на поверхности электродов. Применение электрического поля промышленной частоты позволяет упростить схему электрического питания.

В устройстве для реализации предлагаемого способа электроды, создающие переменное электрическое поле, расположены вне зоны электролиза. Это позволяет осуществлять образование кристаллов солей до вступления их в контакт с нерастворимыми электродами, обеспечивающими процесс электролиза, и, тем самым, значительно замедлить процесс отложения карбонатов на их поверхность. Для более равномерного воздействия на весь поток водной среды электроды, подключенные к сети переменного тока, выполнены в виде сетки и расположены перпендикулярно электродам, подключенным к сети постоянного тока.

Замедление процесса наслоения на поверхности электродов отложений карбонатов, которые приводят к увеличению электрического сопротивления в цепи питания электролизера и перегреву электродов, позволяет увеличить межремонтный период работы устройства и приводит к сокращению энергозатрат.

На чертеже представлена общая схема устройства для осуществления способа электрохимической обработки воды.

Устройство состоит из корпуса 1 с основными нерастворимыми электродами 2, на которые подается постоянный электрический ток по системе подачи 3, с нижним входным штуцером 4 и верхним выходным штуцером 5.

Два дополнительно введенных параллельных сетчатых электрода 6 установлены по сечению корпуса 1 электролизера, между входным штуцером 4 и блоком электродов 2, и подключены к сети 7 переменного тока промышленной частоты.

Процесс электрохимической обработки (умягчения) воды идет следующим образом.

Поступающая в корпус 1 вода предварительно подвергается воздействию переменного электрического поля, создаваемого с помощью дополнительных сетчатых электродов 6, установленных горизонтально по всему сечению корпуса 1. В результате соли жесткости, растворенные в воде, теряют способность отлагаться на катодной поверхности блока электродов 2 и не пассивируют ее. Образующиеся в процессе электролиза карбонаты коагулируют в объеме раствора и выносятся его током.

Напряжение питания основных нерастворимых электродов 2-30 В, плотность тока при этом составляет 1 А/дм². Напряжение питания сетчатых электродов - 10 В, переменный ток подается с частотой 50 Гц. Вода пропускалась через проточный электролизер со скоростью 1 л/мин в течение 3 ч, при этом отложения солей на катодной поверхности блока электродов отсутствуют.

Таким образом, предложенные способ и устройство для электрохимической обработки воды позволяют исключить отложения солей жесткости на основных электродах и значительно увеличить межремонтный период работы устройства.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР 1579907, МПК C 02 F 01/48, "Способ защиты от накипеобразования поверхностей труб, теплообменников и емкостей в водных средах", опубликовано 23.07.90 г., Бюл. 27.

2. Авторское свидетельство СССР 1006385, МПК C 02 F 01/46, "Способ обезжелезивания воды", опубликовано 23.03.83 г., Бюл. 11.

3. Патент 2148026, МПК C 02 F 01/46, "Способ уменьшения жесткости воды", опубликован 27.04.2000 г.

Формула изобретения

1. Способ электрохимической обработки воды, заключающийся в пропускании водной среды между нерастворимыми электродами, воздействии на нее постоянного и переменного электрических полей, отличающийся тем, что обработку ведут последовательно, сначала в переменном электрическом поле, с пропусканием водной среды через дополнительные электроды сетчатой формы, а затем в постоянном электрическом поле, создаваемом основными электродами.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку ведут в переменном поле промышленной частоты.

3. Устройство для электрохимической обработки воды, содержащее корпус, нерастворимые электроды, систему подачи постоянного тока, патрубки для подвода и отвода воды, отличающееся тем, что в устройство введены дополнительные электроды, установленные между патрубком подачи воды и основными электродами и подключенные к системе подачи переменного тока.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что дополнительные электроды выполнены в виде сетки.

5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что дополнительные электроды расположены перпендикулярно основным электродам.

6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что дополнительные электроды подключены к сети переменного тока промышленной частоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1