МОДУЛЬ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ ВОДЫ

Полезная модель относится к техническим средствам для электрохимической активации воды с обеспечением ее окислительно-восстановительных свойств и повышения биологической ценности.
Известен модуль для обработки воды, содержащий корпус, разделенный диафрагмой на анодную и катодную камеры с размещенными в них перфорированными электродами, прижатыми к диафрагме, при этом поверхность электродов, обращенная к диафрагме, покрыта электроизоляционным материалом, а перфорация электродов соосна (SU №882944, C02F 1/46, 1979).
Недостатки известного устройства - низкая производительность, отсутствие возможности получения непрерывного потока воды, а также регулирования расхода воды с отрицательным и положительным потенциалами.
Известен также модуль электрохимической активации воды, вертикально ориентированные, параллельные друг другу анод катод в межэлектродном пространстве которых размещена диафрагма, разделяющая его на две электродные камеры, снабженные патрубками для раздельного подвода воды и отвода, соответственно католита и анолита, источник тока, соединенный с электродами, закрепленными неподвижно и герметично в электродных камерах (RU №2252920, C02F 1/46, 2005).
Недостатком известного решения является невозможность получения активированной воды не являющейся ни анолитом ни католитом.
Задача, на решение которой направлена полезная модель - расширение ассортимента получаемых жидкостей.
Технический результат - обеспечение возможности получения не только анолита и католита, но и активированной воды, с регулируемым pH.
Указанный технический результат достигается тем, что модуль электрохимической активации воды, вертикально ориентированные, параллельные друг другу анод катод в межэлектродном пространстве которых размещена диафрагма, разделяющая его на две электродные камеры, снабженные патрубками для раздельного подвода воды и отвода, соответственно католита и анолита, источник тока, соединенный с электродами, закрепленными неподвижно и герметично в электродных камерах, отличается тем, что патрубок для отвода анолита и патрубок для отвода католита снабжены средствами отбора и накопления этих жидкостей, причем выпускные отверстия патрубков открыты в полость накопительной камеры, снабженной средством отбора из нее активированной воды, мешалкой и выполненной с возможностью измерения pH, кроме того, патрубки для отвода воды размещены в нижнем торце корпуса, а патрубки для подвода воды размещены в верхнем торце корпуса и подключены на выход фильтра механической очистки, выполненный с возможностью измерения pH. Кроме того, устройство снабжено корпусом, выполненным разъемным, содержащим выполненные из диэлектрического материала обечайку и съемные торцовые герметичные крышки, через одну из которых пропущены электроды, при этом, диафрагма выполнена в виде вертикальной перегородки, размещенной в диаметральной плоскости корпуса. Кроме того, диафрагма выполнена из эластичного пористого материала, например, нетканого полотна и закреплена в жесткой прямоугольной рамке, зафиксированной в пазах обечайки корпуса и пробок, снабженных буртиками, внешний диаметр которых соответствует внутренним диаметрам герметических крышек. Кроме того, диафрагма выполнена в виде пластины из пористой керамики, зафиксированной в пазах корпуса и герметичных крышек, снабженных уплотнениями. Кроме того, приемные отверстия патрубков для отвода воды размещены на расстоянии от поверхности пробки, превышающем три диаметра патрубка.
Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов подтверждает его соответствие критерию «новизна».
При этом совокупность существенных признаков полезной модели обеспечивает решение поставленной технической задачи - расширение ассортимента получаемых жидкостей.
На ФИГ.1 оказан продольный разрез модуля электрохимической активации воды; на ФИГ.2 показан его разрез А-А.
На чертежах показаны корпус устройства, выполненный разъемным и содержащий выполненные из диэлектрического материала обечайку 1 (торцам которой придана цилиндрическая форма, а середина уплощена) и съемные торцовые герметичные крышки 2, через одну из которых (на чертеже - верхнюю) пропущены плоские электроды (анод 3 и катод 4),при этом в полости корпуса в межэлектродном пространстве электродов размещена диафрагма 5, разделяющая полость корпуса на две электродные камеры 6 и 7, снабженные патрубками 8 и 9 для раздельного подвода воды и патрубками 10 и 11 для отвода, соответственно католита и анолита, кроме того показан источник тока 12, соединенный с электродами 3 и 4. Патрубки 8 и 9 для раздельного подвода воды размещены у верхнего конца корпуса и подключены на выход фильтра механической очистки 13, выполненного с возможностью измерения pH. Для этого, распределительный коллектор 14 фильтра 13 выполнен с возможностью установки в нем датчика электронного pH-тестера известной конструкции. Кроме того, патрубки 10 и 11 для отвода, соответственно, католита и анолита размещены у нижнего конца корпуса и снабжены средствами отбора и накопления этих жидкостей (отводами 15 и 16, выпускные отверстия которых сообщены с емкостями 17 и 18 для, хранения соответственно, католита и анолита, оборудованными кранами 19 известной конструкции). При этом, выпускные отверстия патрубков 10 и 11 открыты в полость накопительной камеры 20, снабженной средством отбора из нее активированной воды (краном 21), мешалкой 22 и выполненной с возможностью установки в нем датчика электронного pH-тестера известной конструкции.
Приемные отверстия патрубков для отвода католита и анолита «подняты» над поверхностью пробки 25, на величину трех диаметров патрубка.
Диафрагма 5 выполнена из эластичного пористого материала, например, нетканого полотна по ТУ 17 РСФСР 62-11262-86 состава: 70% полипропилена, 30% полиэфира) и закреплена в жесткой прямоугольной рамке 23, зафиксированной в пазах 24 обечайки корпуса и пробок 25, составных элементов (как и эластичные уплотнения 26) герметичных крышек 2. Как вариант, диафрагма может быть выполнена в виде пластины из пористой керамики, зафиксированной в пазах 24 обечайки 1 корпуса и пробок 25.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Обрабатываемая вода поступает через патрубок 8 в электродную камеру 6, а через патрубок 9 - в электродную камеру 7. В электродных камерах вода имеет поступательное движение. При подаче постоянного напряжения на электроды 3 и 4 происходит электролиз воды и обработанная вода отводится из электродной камеры 6 через патрубок 11, а из электродной камеры 7 - через патрубок 10.
+
-
Под действием электрического тока на аноде 3 происходит разряд молекул воды с образованием H и газообразного кислорода. На катоде 4 происходит разряд молекул воды с образованием ионов OH и газообразного водорода. В результате - в анодной камере 6 получают анолит с pH 2,6-4,7 и окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП), равным +(50-1200) мВ, а в катодной камере 7 - католит с pH 8-12 и ОВП в пределах -(50-1200) мВ.
Процесс электроактивации воды, характеризующийся поступлением электронов из воды у анода 3, сопровождается целой серией многочисленных электрохимических реакций, на поверхности катода 4 и анода 3, в результате которых образуются новые вещества (в т.ч. и с участием растворенных в воде примесей), изменяется вся система межмолекулярных взаимодействий.
В результате образования хорошо растворимых гидроксидов натрия и калия и повышения вследствие этого pH происходит сдвиг углекислотного равновесия с образованием труднорастворимых карбонатов кальция и магния из находящихся обычно в исходной воде растворимых соединений этих металлов (гидрокарбонатов, хлоридов, сульфатов).
В процессе катодной обработки вода приобретает щелочную реакцию за счет превращения некоторой части растворенных солей в гидроксиды. Ее окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) резко понижается, уменьшается поверхностное натяжение, снижается содержание растворенных кислорода, азота, возрастает концентрация водорода, свободных гидроксильных групп, уменьшается электропроводность, изменяется структура не только гидратных оболочек ионов, но и свободного объема воды.
На основе теоретических и экспериментальных исследований установлено, что природа ОВП в первую очередь обусловлена квантово-механическими характеристиками атомов элементарной электрохимической системы («электрод-раствор»), особенностями ее электронной структуры, которыми определяются ионизационные потенциалы элементов. Электронные структуры атомов и ионов в значительной мере определяют также характер и энергетику процессов гидратации ионов (см. В.М. Бахир и др. Электрохимическая активация: история, состояние, перспективы. Под ред. Д.т.н. проф. Бахира В.М. - М.: АМТН РФ, ВНИИИМТ, 1999. - С.10-14).
По результатам теоретического обоснования физико-химических и технологических процессов электрохимической активации воды, в которых участвуют электронные структуры атомов и ионов, можно отметить, что по размерам атома (0,3 нм) и кластеров воды (несколько нм) технологии производства и использования электрохимически активированной воды относятся к классу нанотехнологий.
Таким образом, предлагаемый модуль позволяет повысить производительность процесса электрохимической активации и качество активированной воды за счет обеспечения ее оптимальных окислительно-восстановительных потенциалов.
Последующее смешивание анолита и католита в полости накопительной камеры 20 позволяет, за счет их взаимной нейтрализации получить активированную воду, не обладающую выраженными свойствами анолита (католита). При этом использование электронного pH-тестера позволяет варьировать характеристиками получаемой воды, за счет соответствующего регулирования расходов католита и анолита по патрубкам 10 и 11.