Устройство для электрохимической обработки воды

 

Изобретение относится к области очистки воды электрохимическим способом и может быть использовано для получения очищенной воды. Устройство содержит электролизер с анодом и катодом, патрубки подвода и отвода воды, источник постоянного тока и узел электромагнитной обработки, соединенный с источником тока, питающего электролизер. Узел электромагнитной обработки установлен на патрубке подвода воды и включен в электрическую цепь питания электролизера последовательно, обеспечивая синхронное с изменением жесткости воды изменение напряженности электромагнитного поля. Технический эффект - обеспечение в зависимости от жесткости воды оптимальной напряженности магнитного поля и снижение энергозатрат. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области очистки воды электрохимическим способом и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для получения очищенной воды. Основные области применения - это пищевая, фармацевтическая промышленность, сельское, коммунальное хозяйство.

Известен электролизер для обработки воды [1], содержащий корпус с анодом и катодом, которые размещены в тканевых чехлах и соединены с источником постоянного тока.

Недостатком данного устройства является невысокая эффективность защиты электродов от отложений, которые образуются в процессе электролиза. Вследствие разложения солей жесткости под действием тока происходит образование отложений на чехлах электродов, таким образом забиваются поры ткани. При этом проницаемость мембраны для воды уменьшается, свежая вода не проникает к электродам, процесс электролиза ухудшается. По мере засорения защитных чехлов напряжение питания электролизера увеличивается, следовательно, возрастают непроизводительные энергозатраты, снижающие эффективность работы электролизера.

Известна установка подготовки питьевой воды [2], взятая в качестве прототипа. Установка содержит механический фильтр, источник постоянного тока, электролизер, состоящий из анодной и катодной камер, которые разделены наноселективной мембраной и соединены с патрубками трубопровода, а также кольцевой магнит, установленный концентрично на трубопровод, соединяющий камеры.

Недостатком данной установки является то, что величина напряженности магнитного поля постоянного магнита не изменяется в зависимости от содержания солей жесткости в исходной воде. Известно, что при изменении степени жесткости оптимальное значение напряженности магнитного поля изменяется. Зависимость эффективности магнитной обработки от напряженности магнитного поля имеет ярко выраженный максимум, отклонение от которого в большую или меньшую сторону снижает эффективность обработки воды до 40%.

Задачей изобретения является повышение эффективности защиты электродов электролизера путем создания зависимости интенсивности магнитной обработки от концентрации солей жесткости в воде.

Поставленная задача решается путем синхронного с изменением жесткости воды изменения напряженности электромагнитного поля за счет введения узла электромагнитной обработки воды, который выполнен в виде катушки электромагнита и соединен последовательно с источником постоянного тока электролизера.

Устройство для электрохимической обработки воды содержит электролизер, который имеет анод и катод, патрубки подвода и отвода воды, источник постоянного тока и узел электромагнитной обработки воды, соединенный с источником тока, питающего электролизер. Узел электромагнитной обработки охватывает поток воды, подаваемой в межэлектродное пространство электролизера, и установлен на патрубке подвода воды. Узел электромагнитной обработки включен в электрическую цепь питания электролизера последовательно и обеспечивает синхронное с изменением жесткости воды изменение напряженности электромагнитного поля. Узел электромагнитной обработки воды выполнен в виде катушки электромагнита.

При прохождении воды через узел электромагнитной обработки изменяются свойства воды. Присутствующие в воде железосодержащие соединения под воздействием электромагнитного поля укрупняются и приобретают способность сорбировать другие включения, они становятся центрами кристаллизации карбонатов, образующихся из гидрокарбонатов. При увеличении содержания солей жесткости интенсивность воздействия электромагнитного поля необходимо увеличивать с целью создания большого количества центров кристаллизации.

Для достижения эффекта синхронности изменения электромагнитного поля с изменением жесткости воды катушка электромагнита, установленная на подающем патрубке электролизера, включается в электрическую цепь постоянного тока питания электродов последовательно.

По мере увеличения содержания солей жесткости электропроводность воды увеличивается, соответственно, увеличивается сила тока через катушку электромагнита, обеспечивая синхронное с ростом жесткости воды увеличение напряженности электромагнитного поля.

Вода после обработки ее электромагнитным полем попадает в межэлектродное пространство блока электродов. При прохождении электрического тока по электродам происходит электролиз воды и смещение кислотно-основного равновесия в приэлектродной зоне. В прикатодной зоне возрастает щелочность. Содержащиеся в воде кислые карбонаты кальция и магния, попадая в среду с повышенной щелочностью, разрушаются и преобразуются в средние карбонаты. Средние карбонаты нерастворимы, и момент их образования должен совмещаться с кристаллизацией на межфазной границе на твердой поверхности. Без предварительной обработки воды процесс кристаллизации протекает на поверхности электродов. В случае обработки потока воды в электромагнитном поле карбонаты кристаллизуются на поверхности укрупнившихся желесодержащих частиц - как на центрах кристаллизации. Таким образом, процесс кристаллизации протекает в приэлектродной зоне, в объеме раствора, а не на электродах.

При изменении величины концентрации солей жесткости в воде изменяется необходимое для ее умягчения удельное количество электричества, в частности с повышением концентрации солей жесткости необходимо пропускать ток большей величины и увеличить интенсивность магнитной обработки.

При снижении солесодержания электропроводность воды падает, и при неизменном напряжении питания уменьшается сила тока через электроды, а следовательно, и через катушку электромагнита, что обеспечивает оптимальное снижение напряженности электромагнитного тока, т.е. образуется соответственно меньшее число центров кристаллизации, и в результате снижение энергозатрат.

Таким образом, достигается автоматическое регулирование режима магнитной обработки воды при ее умягчении в зависимости от ее солесодержания.

На чертеже представлена структурная схема устройства для обработки воды.

Устройство содержит электролизер 1, в котором установлены электроды 2, соединенные с источником 3 постоянного тока. Узел 4 электромагнитной обработки выполнен в виде катушки электромагнита. Узел 4 содержит ограничивающее устройство 5, последовательно соединенное с источником 3 постоянного тока, и установлен на входном трубопроводе 6. Через выходной трубопровод 7 вода поступает к потребителю.

Устройство для электрохимической обработки работает следующим образом.

Вода подается в электролизер 1 через входной патрубок 6, на котором установлен узел электромагнитной обработки 4. На электроды 2 и электромагнитную катушку 4 подается напряжение от источника тока 3. Величина силы тока меняется в зависимости от жесткости воды. В воде, проходящей через узел электромагнитной обработки 4, образуются центры кристаллизации. Далее вода поступает в электролизер 1, где происходит структурно-энергетическая перестройка воды. Через выходной патрубок 7 вода с измененными физико-химическими свойствам поступает к потребителю.

Включение электролизера и узла магнитной обработки в цепь последовательно обеспечивает автоматическую регулировку силы тока, проходящего через узел электромагнитной обработки. В зависимости от жесткости воды обеспечивается оптимальная напряженность магнитного поля и снижаются энергозатраты.

Источники информации 1. Патент 2082677, МКИ С 02 F 1/461. "Электролизер для обработки воды".

2. Патент 2104959 С 02 F 1/46 "Способ и установка подготовки питьевой воды" - (прототип).

Формула изобретения

1. Устройство для электрохимической обработки воды, содержащее электролизер, включающий анод и катод, патрубки подвода и отвода воды, источник постоянного тока, и узел электромагнитной обработки, соединенный с источником тока, питающего электролизер, отличающееся тем, что узел электромагнитной обработки, охватывающий поток воды, подаваемой в межэлектродное пространство электролизера, установлен на патрубке подвода воды и включен в электрическую цепь питания электролизера последовательно, обеспечивая синхронное с изменением жесткости воды изменение напряженности электромагнитного поля.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел электромагнитной обработки выполнен в виде катушки электромагнита.

РИСУНКИ

Рисунок 1