АППАРАТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОАКТИВИРОВАННЫХ ЖИДКОСТЕЙ

Полезная модель относится к области химической технологии, в частности к устройствам для электрохимической обработки воды и/или водных растворов, и может быть использовано в процессах, связанных с электрохимическим регулированием кислотно-основных, окислительно-восстановительных свойств и каталитической активности воды и/или водных растворов, а также в процессах электрохимического получения различных химических продуктов путем электролиза водных растворов, в частности, смеси оксидантов при электролизе водного раствора хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов.
Известна электрохимическая модульная ячейка [Патент РФ №2176989 МПК С25В 1/46 (2001.01)]. Электрохимическая модульная ячейка для обработки водных растворов содержит вертикальные коаксиальные цилиндрические внутренний полый и внешний электроды, нижнюю и верхнюю диэлектрические втулки, по оси которых выполнены отверстия, а на поверхности втулок выведены соответственно входной и выходной каналы, сообщающиеся с камерой внешнего электрода. В ячейке выполнена диафрагма из керамики, коаксиально установленная между электродами и разделяющая межэлектродное пространство на электродные камеры. Внутренний полый электрод выполнен с перфорационными отверстиями. Входной и выходной патрубки камеры внутреннего электрода установлены соответственно на нижнем и верхнем торцах внутреннего полого электрода и сообщаются с его полостью.
Этот аппарат имеет следующие недостатки:
В процессе электрохимической обработки воды и/или водного раствора идет образование молекулярного хлор, водорода и оксидантов, что отрицательно влияет на дальнейшее использовании жидкости для предварительной обработки растительного сырья, для улучшения выхода экстрактивных веществ. Не предусматривается отвод газовой фазы из аппарата, что при работе на повышенных мощностях может быть взрывоопасно.
Наиболее близким из известных аналогов является аппарат для получения электроактивированных жидкостей [Патент РФ №76920 МПК С25В 1/46 (2006.01)]. Аппарат содержит внешний цилиндрический электрод и три внутренних стержневых электрода, внешнюю и внутреннюю коаксиально расположенные диафрагмы, которые делят межэлектродное пространство на электродные камеры, в нижней части аппарата выполнен патрубок для подачи воды в аппарат, переливная труба, поддерживающая уровень жидкости и выводит ее из аппарата, патрубок для слива католита, патрубок для слива анолита, в верхней части аппарата расположены штуцеры для отвода газовой фазы.
Недостатком данной установки является то, что качество полученной электроактивированной жидкости напрямую зависит от состава подаваемой воды, наличия в ней солей жесткости и металлов, а также заполнение электролизера осуществляется через промежуточную зону, через которую идет заполнение всего электролизера, что приводит к образованию различных побочных продуктов.
Задачей полезной модели является разработка аппарата для получения электроактивированных жидкостей, обеспечивающего получение жидкостей заданного состава и свойства.
Техническим результатом является обеспечение получения электорактивированных жидкостей с заданным значением pH.
Технический результат достигается тем, что аппарат для получения электроактивированной жидкости состоит из внутренних цилиндрических электродов и внешнего металлического, коаксиально расположенной диафрагмы, разделяющей межэлектродное пространство на электродные камеры, для отвода обрабатываемых растворов установлены выходные патрубки. Аппарат дополнительно снабжен патрубками для подвода деминерализованной воды в катодную и анодную зону, патрубком для подвода водного раствора натрия хлорида, расположенном в промежуточной зоне аппарата, патрубком для отвода непрореагировавшего водного раствора натрия хлорида.
Аппарат для получения электроактивированных жидкостей содержит патрубки для подвода деминерализованной воды во внутреннюю и внешнюю зону аппарата, что позволяет регулировать скорость подачи и время пребывания деминерализованной воды в катодной и анодной зоне, а в зависимости от времени пребывания анолита и католита во внутренней и внеших зонах аппарата меняется их значение pH. Аппарат содержит патрубки для подвода водного раствора натрия хлорида и отвода непрореагировавшего водного раствора натрия хлорида, что обеспечивает свободное удаление непрореагировавшего водного раствора натрия хлорида вместе с побочными продуктами, образование которых идет в процессе электролиза, тем самым не оказывая влияния на изменение значений pH католита и анолита.
Для подтверждения технического результата были проведены эксперименты, которые показали что при подачи 1%-го раствора натрия хлорида рН католита меняется от 7,5 до 13,5, а pH анолита - от 6,5 до 2,5. Величина pH регулируется временем пребывания жидкости в катодной и анодной зонах.
Таблица 1 - Изменение величины анолита и католита
Время, мин
Водородный показатель анолита, pH
Водородный показатель каталита, pH
0
6,50
7,50
15
6,35
8,00
30
6,28
8,50
45
6,15
9,00
60
6,00
9,25
75
5,85
9,35
90
5,35
9,50
105
5,15
9,80
120
5,00
10,00
135
4,75
10,25
150
4,25
10,50
165
4,00
10,75
180
3,85
11,00
195
3,70
11,30
210
3,55
11,65
225
3,25
12,00
240
3,15
12,25
255
3,00
12,65
270
2,85
13,00
285
2,65
13,35
300
2,50
13,50
Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле полезной модели, позволяет достичь желаемый технический результат.
На фиг.1 изображен общий вид аппарата для получения электроактивированных жидкостей.
Аппарат для получения элекроактивированных жидкостей содержит внешний метеллический пластинчатый электрод 1 и три внутренних графитовых электрода 2, внешнюю 3 и внутреннюю 4 коаксиально расположенные диафрагмы, которые делят межэлектродное пространство на электродные камеры, в нижней части аппарата выполнены патрубки 5,6 для подачи диминерализованной воды в аппарат, патрубок 7 для подачи водного раствора натрия хлорида в промежуточную зону аппарата, патрубок 8 для отвода анолита, патрубок 9 для отвода католита, патрубок 10 предназначен для отвода непрореагировавшего водного раствора натрия хлорида, в верхней части аппарата расположены патрубки 11, 12 для отвода газовой фазы.
Работает аппарат для получения электроактивированных жидкостей следующим образом. В нижнюю часть аппарата в катодную зону через патрубок 5 и в анодную зону через патрубок 6 подается деминерализованная вода. В аппарате заполняется все внутреннее пространство жидкой фазой до уровня патрубков 8, 9, 10. После подачи напряжения в камере внешнего электрода под действием электрического поля скапливаются положительно-заряженные ионы (католит), а в камере у внутренних стержневых электродов - отрицательно-заряженные ионы (анолит). В процессе электролиза образуются побочные продукты реакции: иона натрия, хлора, молекулярный хлор, водород, оксиданты. Отвод ионов и оксидантов осуществляется через камеру между диарагмами 3, 4, которая является проточной, что обеспечивает свободное удаление газовой фазы через патрубки 11, 12. Патрубок 11 служит для удаления из аппарата молекулярного хлора, а патрубок 12 - молекулярного водорода. Отвод анолита идет через патрубок 8, отвод католита - через патрубок 9. Избыточные ионы, содержащиеся в водном растворе натрия хлорида, удаляются из аппарата вместе с непрореагировавшим раствором натрия хлорида через патрубок 10.
+
-
Концентрация ионов Na, Сl регулируется скоростью прокачки солевого раствора. Значение pH анолита и католита регулируются временем пребывания в катодной и анодной зонах аппарата.
Таким образом, регулируя время пребывания деминерализованной жидкости в катодной и анодной зоне аппарата, возможно получение электроактивированной жидкости с заданным значением pH.
Установка позволяет получить электроактивированные жидкости с заданными свойствами и составом, а также с минимальным содержанием газовой фазы и использовать, полученные жидкости в косметической и пищевой промышленности.