ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ АКТИВАТОР ВОДЫ

Полезная модель относится к области прикладной электрохимии, в частности к портативным устройствам для электрохимической обработки воды с целью направленного изменения ее свойств и может быть использована широким кругом индивидуальных потребителей в бытовых условиях.
Электрохимическая активация как физико-химический процесс - это совокупность электрохимического и электрофизического воздействий на воду с содержащимися в ней ионами и молекулами растворенных веществ в области пространственного заряда у поверхности электрода. Окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) катодной воды может достигать -800 мВ. Таким образом, без каких-либо химических добавок, при сохранении полной биосовместимости вода превращается в эффективный антиоксидант и биостимулятор. ОВП анодной воды достигает +1000 мВ и она, напротив, становится сильным окислителем и обладает бактерицидным действием. (Бахир В.М. и др. Электрохимическая активация: история, состояние, перспективы. - М.: АМТН РФ, ВНИИИМТ, 1990).
Известны устройства для электрохимической активации воды содержащие корпус из диэлектрического материала, разделенный на две камеры, в камерах расположены анод и катод. (SU А.С. №1171428 А, C02F 1/46, 07.08.1985; RU Патент №2148029, C02F 1/461, С25В 13/00, 27.04.2000; RU Патент №2178773, C02F 1/46, 27.01.2002; RU Патент №2287491, C02F 1/46, 20.11.2006). Недостатком устройств является неудобство использования их в бытовых условиях, недостаточное качество обработки воды, повышенный расход электроэнергии, а также использование электродов, которые хоть и не значительно, но растворяются, загрязняя католит и анолит вредными примесями.
Известно устройство для электрохимической обработки воды и водных растворов (RU Патент №2204530, C02F 1/461, 20.05.2003). Устройство содержит корпус из диэлектрического материала с размещенным в нем блоком из двух электродов, изготовленных из титана, покрытого диоксидом рутения, между электродами расположена диафрагма, разделяющая межэлектродное пространство на катодную и анодную камеры, с каналами для раздельного отвода католита и анолита из камер. Электроды выполнены цилиндрическими, установлены коаксиально. Диафрагма расположена коаксиально электродам и выполнена цилиндрической из керамики на основе оксидов алюминия и циркония. На корпусе установлены быстроразъемные
гидравлические соединения и электрический разъем. Недостатками устройства являются сложность подключения и эксплуатации в бытовых условиях, а также высокая себестоимость аппарата, обусловленная большими затратами на изготовление. Данное устройство взято за прототип.
Задачей полезной модели является разработка портативного, с низкой себестоимостью, простого в подключении и обслуживании, безопасного аппарата для получения в бытовых условиях из водопроводной воды католита и анолита, обладающих метастабильными свойствами,
Технический результат, достигаемый в полезной модели, заключается в упрощении и удешевлении конструкции аппарата без ухудшения качества и степени активации католита и анолита.
Предлагаемый электрохимический активатор воды, как и прототип, содержит корпус из диэлектрического материала с размещенным в нем блоком из двух электродов, изготовленных из титана, покрытого диоксидом рутения, и диафрагмы, установленной между электродами и разделяющей межэлектродное пространство на катодную и анодную камеры, с каналами для раздельного отвода католита и анолита из камер.
В отличие от прототипа, на корпусе установлена трубка-ротаметр, подсоединенная к штуцеру входа воды, а диафрагма выполнена из трековой мембраны, защищенной с обеих сторон брезентом.
Наличие трубки-ротаметра позволяет контролировать общую производительность аппарата. Выполнение диафрагмы из трековой мембраны позволяет препятствовать смешению продуктов электродных реакций, и снизить энергозатраты на обработку воды, за счет низкого собственного электрического сопротивления.
С целью упрощения изготовления устройства блок электродов выполнен плоскопараллельным и стянут шпильками.
К штуцеру входа исходной воды подсоединен мембранный картридж, позволяющий доочистить исходную воду от механических примесей и железа.
Кроме того, каналы выхода католита и анолита снабжены специальными регулировочными винтами, позволяющими управлять производительностью аппарата раздельно по католиту и анолиту.
В дальнейшем суть предлагаемой полезной модели поясняется описанием схематического изображения электрохимического активатора на фиг.1 и примером конкретной работы.
Электрохимический активатор воды для получения активированных католита и анолита состоит из диафрагменного электролизера, представляющего собой блок из
прижимных плит 1, изготовленных из органического стекла. В плитах имеются каналы подвода водопроводной воды в рабочие катодную и анодную камеры и отвода католита и анолита. В плитах же выполнены углубления для размещения электродов (катода 2 и анода 3). Плиты сжаты шпильками 4 и герметично уплотняют электроды 2, 3 и рабочие камеры 5 с помещенной между ними диафрагмой 6, что устраняет непроизводительные утечки тока и обеспечивает двойную изоляцию опасного напряжения. Собранный блок электролизера помещен в корпус 7 из диэлектрического материала (например, полистирола). Водопроводная вода подается по силиконовой трубке 8 через мембранный картридж 9 изготовленный, например, из трековой мембраны. К штуцеру входа воды подсоединена трубка-ротаметр 10. Выходные каналы католита и анолита снабжены регулировочными винтами 11, которые пережимают силиконовую трубку и позволяют раздельно регулировать производительность по католиту и анолиту. Питание электрохимического активатора осуществляют от бытовой сети переменного тока 220 В через диод 12, кнопку с фиксатором 13 и предохранитель 14. К электродам питание подводится через токоподводы 15. О включении тока сигнализирует индикаторная лампочка 16. Вся электрическая схема размещена внутри корпуса 7, из которого выведен шнур с сетевой вилкой.
Электрохимический активатор работает следующим образом. Входная силиконовая трубка 8 посредством переходника, также входящего в комплект прибора, подсоединяют к водопроводному крану. Кран постепенно приоткрывают, пока вода в трубке-ротаметре 10 не установится между двумя метками, фиксирующими производительность активатора. В это время, исходная водопроводная вода проходит через мембранный картридж 9, где доочищается от механических примесей и железа, и по каналам в прижимной плите 1 поступает в нижнюю часть рабочих камер 5, затем проходит вверх вдоль электродов и диафрагмы. По выходным каналам вода выходит из аппарата и льется в подставленные емкости (стаканы). Когда поток воды установлен по меткам трубки-ротаметра 10, вилку питания включают в сетевую розетку и нажимают кнопку «Вкл./Выкл.» 13. При этом загорается индикаторная лампочка 16 «Сеть», с этого момента вода в аппарате подвергается обработке. Для установления постоянного режима обработки следует выждать 2÷3 минуты, затем слить воду из подставленных емкостей и приступить к отбору католита и анолита. Посредством регулировочных винтов 11 устанавливают примерно равные скорости потоков католита и анолита.
В качестве примера рассмотрим работающий электрохимический активатор для получения активированных растворов католита и анолита из водопроводной воды производительностью по католиту 4÷5 л/час и по анолиту 3÷4 л/час. Потребляемая
2
мощность 60 Вт. Габариты 60×120×190 мм. Электроды изготовлены из титана, покрытого диоксидом рутения (ОРТА), а диафрагма из двух слоев брезента, между которыми проложена трековая мембрана. Рабочие площади электродов и мембраны одинаковы по величине и равны 33 см. Рабочие камеры изготовлены из полистирола толщиной 4 мм.
Исходная вода из водопроводного крана, имеющая окислительно-восстановительный потенциал (ОВП)+150÷+300 мВ и рН 7,0÷8,2, подается через мембранный картридж в электрохимический активатор. Входной поток воды устанавливают по красным меткам на трубке-ротаметре. Прибор включают посредством подключения сетевого шнура к розетке и нажатием кнопки «Вкл./Выкл.». Загорается индикаторная лампочка «Сеть». При помощи регулировочных винтов устанавливается расход католита 5 л/час, а анолита 4 л/час. Через 2 минуты после включения приемные емкости опустошаются, и начинается отбор активированных католита и анолита. В полученных католите и анолите измерялась кислотность (рН) посредством прибора рНер 2 и окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) посредством прибора HI 98201. Полученные значения рН и ОВП сведены в таблицу 1.
Таблица 1
Объект
Производительность, л/час
рН
ОВП, мВ
Водопроводная вода
9
7,6
+250
Католит
5
10,2
-360
Анолит
4
6,8
+720
Католит
4,5
10,6
-430
Анолит
4,5
7,0
+770
Католит
4
10,8
-520
Анолит
5
7,3
+840
Как видно из таблицы 1, при производительности по водопроводной воде 8÷10 л/час, ограниченной красными метками на трубке-ротаметре, судя по величине ОВП, без каких-либо химических добавок получаются высокоактивные католит и анолит. Так как, при электрохимической обработке воды в растворе образуются метастабильные радикалы с небольшим временем жизни, то католит и анолит со временем стремятся вернуться в исходное состояние. В таблице 2 представлена зависимость величины ОВП от времени выдержки после обработки.
Таблица 2
Время выдержки
ОВП католита, мВ
ОВП анолита, мВ
0
-580
+750
10 мин
-480
+755
20 мин
-400
+747
30 мин
-380
+740
1 час
-350
+732
1,5 часа
-300
+727+725
2 часа
-280
+725
2,5 часа
-270
+722
3 часа
-260
+718
4 часа
-240
+716
5 часов
-210
+714
6 часов
-190
+712
10 часов
-150
+709
15 часов
-95
+706
20 часов
-10
+700
24 часа
+85
+690
Как видно из таблицы 2 окислительные свойства анолита изменяются очень медленно. В течение суток ОВП анолита понизился незначительно. В то же время католит релаксирует очень быстро и через сутки его ОВП уходит в положительную область, т.е. восстановительные свойства католита исчезают. Сразу после обработки отрицательный ОВП католита резко снижается, что объясняется коротким временем жизни некоторых радикалов. В течение 30 минут отрицательный ОВП католита снижается почти в 2 раза, а дальнейшее изменение более плавное. Отсюда вывод католит желательно использовать свежий в течение 30 минут и, в крайнем случае, с выдержкой до 4÷5 часов. Анолит сохраняет свои свойства до 3 суток.
Предлагаемая полезная модель электрохимического активатора воды является эффективным, простым в изготовлении и обслуживании, сравнительно дешевым и безопасным в эксплуатации прибором для получения активированных растворов католита и анолита.