Способ электроактивирования питьевой воды
Владельцы патента RU 2252919:
ГУ Волгоградский научно-исследовательский технологический институт мясо-молочного скотоводства и переработки продукции животноводства Российской академии сельскохозяйственных наук (RU)
Изобретение относится к технологии обработки воды централизованных систем питьевого водоснабжения и может быть использовано для получения электроактивированной воды. Способ включает униполярную обработку питьевой воды в проточном диафрагменном электролизере с раздельным ее вводом и выводом при заданном соотношении скоростей протока католита и анолита от 0,94:1 до 1,50:1 и пропускании удельного количества электричества в пределах 0,071-0,083 А·ч на 1 л католита и анолита. Технический эффект - снижение удельного расхода количества электричества и электроэнергии. 1 табл.
Изобретение относится к технологии обработки питьевой водопроводной воды и может быть использовано для получения электроактивированной воды.
Электроактивированная вода в последние годы находит все большее применении в сельском хозяйстве, медицине, промышленности, в т.ч. для получения моющих, дезинфицирующих средств.
Электроактивированную воду получают путем униполярной обработки ее в диафрагменном электролизере-активаторе в виде католита и анолита. В катодной камере получают щелочной католит с рН 8-12, в анодной - кислый анолит с рН 2-5. Кроме того, католит содержит наряду со щелочью вещества, обладающие восстановительными свойствами с окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП) -200...-900 мВ (относительно хлорсеребряного электрода сравнения = ХСЭ), а анолнт наряду с кислотами - вещества окислители с окислительно-восстановительным потенциалом +300...+1000 мВ (ХСЭ) [1].
Любая природная вода представляет собой разбавленный раствор неорганических соединений - катионов и анионов - и микропримеси органических загрязнений.
Питьевая водопроводная вода региона (р.Волга) содержит после водоочистных сооружений в основном ионы натрия, калия, кальция, магния, хлориды, сульфаты с общей минерализацией от 200 до 430 мг/л и общей жесткостью 2,8-3,2 мг-экв./л и примеси микроэлементов в пределах требований санитарных норм и правил [2]. Процесс электроактивирования проводят как в периодическом, так и непрерывном режиме.
Способ электроактивирования в периодическом режиме обладает рядом недостатков, в т.ч. неравномерностью свойств по высоте электродов [3].
Описан способ электроактивирования воды и водных растворов в проточном электролизере-активаторе [4], входящем в комплект установки типа СТЭЛ-МТ-1. Установка снабжена пластиковыми трубками с арматурой и сосудами для воды.
Электролизер выполнен из вертикальных коаксиально расположенных наружного цилиндрического, внутреннего стержневого электродов и между ними - керамической диафрагмы, которые установлены в нижней и верхней диэлектрических втулках, причем во втулках имеются каналы для подвода и отвода обрабатываемой воды со штуцерами, а также водоструйный насос для подачи воды с разделением их по электродным камерам. Устройство электролизера позволяет регулировать скорость протока в катодной, анодной камере и всасываемой жидкости из исходной емкости.
Поверхность наружного цилиндрического катода составляет 88 см2, внутреннего анода 50 см2.
Электролизер представляет собой типовой проточный электрохимический модуль ПЭМ различных модификаций. Общий электролизер может содержать несколько модулей типа ПЭМ в установках типа СТЭЛ, в частности в простейшем случае - установке СТЭЛ-МТ-1 включает один модуль ПЭМ.
На установке СТЭЛ-МТ-1 могут нарабатываться католит и анолит на основе водопроводной воды и водного раствора поваренной соли (в исходном растворе 5-10% масс. Nacl). При обработке водопроводной воды на установке с 6 модулями ПЭМ с общей минерализацией 220 мг/л, рН 7,3 окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП) +280 мВ (отн. ХСЭ) получены католит и анолит с показателями соответственно [4]:
| рН | ОВП | |
| католит | 11,3 | -800 |
| анолит | 3,3 | +1000 |
при соотношении скоростей протока католита к аналиту 3.4:1 и удельном расходе количества электричества 0,28 А·ч/л (1000 кул/л), удельном расходе электроэнергии 1,4 Вт·ч/л (из расчета на 1 л суммарно католита и анолита).
Недостатки процесса - относительно высокий удельный расход количества электричества и электроэнергии.
Технический результат - разработка способа электроактивирования воды с более низкими удельными расходами количества электричества и электроэнергии.
Это достигается тем, что в предлагаемом способе при заданном соотношении скоростей протока католита и анолита 0,94:1...1,50:1 и удельном расходе количества электричества 0,071...0,083 А-ч/л снижается удельный расход электроэнергии до 0,36-0,42 Вт·ч/л при сохранении качества активации по рН и ОВП.
При соотношении скоростей протока католита к анолиту 0,94:1...1,50:1 получают католит с рН 11,1...11,2 и ОВП - 671...-792 MB и анолит с рН 3,3...4,2, ОВП +861...+890 мВ(ХСЭ).
Пример 1. На установке СТЭЛ-МТ-1 подключают входной шланг к крану водопроводной воды, в сосуд исходной жидкости заливают водопроводную питьевую воду с общей минерализацией 300 мг/л, включают подачу воды, устанавливают скорость протока католита и анолита по 3,5 л/ч (соотношение 1:1), подают напряжение на выпрямитель и устанавливают силу тока на электролизер 0,5 А (плотность тока на аноде 0,01 А/см2) при напряжении 5 В, нарабатывают образцы католита, анолита, анализируют, получают следующие показатели:
| pН | ОВП, мВ | удельный расход: | ||
| количества электричества, А·ч/л | количества электроэнергии Вт·ч/л | |||
| католит | 11,1 | -792 | 0,071 | 0,36 |
| анолит | 4,4 | +875 |
Результаты других опытов представлены в таблице.
| № п/п | Вид жидкости | Скорость протока, л/ч | Соотношение скоростей протока католит: анолит | Уд. расход количества электричества, А·ч/л | Уд.расход электроэнергии, Вт·ч/л | рН | ОВП мВ (ХСЭ) |
| 2 | Католит | 3,2 | 0,94:1 | 0,076 | 0,38 | 11,2 | -788 |
| Анолит | 3,4 | 4,2 | +861 | ||||
| 3 | Католит | 3,6 | 1,50:1 | 0,083 | 0,42 | 11,1 | -671 |
| Анолит | 2,4 | 3,3 | +890 |
Таким образом, в предложенном способе снижаются удельные расходы количества электричества и электроэнергии.
Источники информации
1. Бахир В.М. Современные электрохимические системы для обеззараживания, очистки и активирования воды. М., ВНИИИМТ, 1999, с.17-21.
2. Химическая энциклопедия, том I, М., СЭ, 1988, с.394.
3. Пат. РФ № 2221753, 2002, МПК C 02 F 1/46.
4. Электрохимическая активация: очистка воды и получение полезных растворов, под ред. Бахира В.М., М., ВНИИИМТ, Изд. “Маркетинг Саппорт Сервисиз”, 2001, с.17.
Способ электроактивирования питьевой воды путем униполярной обработки ее постоянным электрическим током в проточном диафрагменном электролизере с раздельным вводом в катодную и анодную камеры и выходом из них, отличающийся тем, что электрообработку проводят при заданном соотношении скоростей протока католита к анолиту в пределах 0,94:1÷1,50:1 и пропускании удельного количества электричества в пределах 0,071-0,083 ампер-часов на 1 литр католита и анолита.
