ГЕНЕРАТОР НЕРАВНОВЕСНОЙ ПЛАЗМЫ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ ВОДЫ

Полезная модель относится к генератору неравновесной плазмой обезжелезивания воды с дополнительным газоподведением и может быть использована в процессах водоочистки, питьевого и технического водоснабжения, обезжелезивания и обеззараживания воды.
-6
-3
Известно устройство реактора, включающее обработку жидкости барьерным разрядом в реакторе, состоящем из корпуса, в верхней части которого размещен узел создания водогазовой смеси, электродной системы, расположенной под узлом создания водогазовой смеси, и узла отвода водогазовой смеси, размещенного под электродной системой. Узел создания водогазовой смеси включает аэратор, эжектор, патрубки подвода воды и отвода воздуха и газов. К электродной системе подключен генератор высоковольтных импульсов. Обработку воды осуществляют барьерными разрядами при длительности положительных и/или отрицательных высокочастотных импульсов не более 0,5⋅10 с и отношении амплитуды импульсного напряжения к расстоянию между электродами в пределах (2-10)⋅10 В/мм (патент РФ №2136600, кл. C02F 1/46, C02F 7/00, 1999).
Недостатком установки является громоздкость оборудования и сложность в управлении материальными потоками в сочетании с малой производительностью, ввиду необходимости предварительной подготовки обрабатываемой жидкости путем ее диспергирования.
Наиболее близким по техническому решению является полезная модель генератора неравновесной плазмы, в котором возможно применение неравновесной плазмы для проведения различных технологических операций синтеза веществ или для создания эффективных источников излучения, заряженных ионов или радикалов (Патент РФ на полезную модель №86415, кл. A23L3, 2009).
Недостатками устройства являются отсутствие систем ввода газ-окислителя и охлаждения внутреннего электрода, а также невозможность одновременного обеззараживания и окисления ионов железа (II). Данное устройство выбрано за прототип.
Технической задачей и результатом, на решение которых направлено заявляемое устройство является обеспечение одновременного обеззараживания и окисления ионов железа (II), приводящего к снижению концентрации ионов железа (II) в обрабатываемой воде, а также повышение срока службы электродов.
Технический результат достигается тем, что используется генератор неравновесной плазмы с возможностью формирования быстрого пленочного потока жидкости за счет центробежных сил на внутренней поверхности внешнего цилиндра коаксиальной газоразрядной камеры, с образованием между внешним и внутренним электродами плазмы. Новым, согласно предложенной полезной модели, является то, что в формирователь пленочного потока жидкости установлен штуцер ввода газа-окислителя, внутренний электрод заменен на перфорированный электрод.
Предлагаемая полезная модель устройства иллюстрируется схемой генератора неравновесной плазмы обезжелезивания воды, представленного на фиг. 1: 1 - электрод внешний; 2 - внутренний перфорированный газоохлаждаемый электрод; 3 - пленка жидкости; 4 - газоразрядная камера; 5 - формирователь пленочного потока жидкости; 6 - штуцер ввода жидкости; 7 - штуцер ввода газа.
Устройство работает следующим образом. Обрабатываемый раствор поступает в реактор через штуцер ввода обрабатываемой жидкости (6) и попадает в формирователь пленочного потока жидкости (5). Далее тонкая пленка обрабатываемой жидкости (3) стекает по внутренней поверхности корпуса реактора, являющегося внешним электродом (1). Неравновесная плазма возбуждается в газоразрядной камере (4) между внутренним перфорированным электродом (2), охлаждаемым газом, ввод которого осуществляется через штуцер ввода газа (7), и поверхностью пленки жидкости (3). Данное техническое решение приводит к формированию газового потока, охлаждающего перфорированный электрод. Под действием неравновесной плазмы происходит ионизация и перенос компонентов газа в обрабатываемую жидкость, что приводит к переводу ионов железа (II), находящихся в растворе, в малорастворимые соединения железа (III) и одновременному обеззараживанию.
Предлагаемая полезная модель устройства иллюстрируется следующими примерами.
5
4
Пример 1. В 5 л модельного раствора содержалось 1⋅10 КОЕ/мл дрожжевых клеток Saccharomyces cerevisiae. Исходное значение концентрации ионов железа (II), обусловленное присутствием FeSO в растворе, составляло 50 мг/л. Порядок снижения исходной концентрации дрожжевых клеток в течение 10 минут обработки в генераторе неравновесной плазмы обезжелезивания воды показан в таблице 1. Изменение концентрации ионов железа (II) через 10 минут обработки раствора в генераторе неравновесной плазмы обезжелезивания воды показан в таблице 2.
5
4
Пример 2. В 5 л модельного раствора содержалось 1⋅10 КОЕ/мл кишечной палочки Escherichia coli, относящейся к классу грамотрицательных микроорганизмов. Исходное значение концентрации ионов железа (II), обусловленное присутствием FeSO в растворе, составляло 100 мг/л. Порядок снижения исходной концентрации кишечной палочки в течение 10 минут обработки в генераторе неравновесной плазмы обезжелезивания воды показан в таблице 1. Изменение концентрации ионов железа (II) через 10 минут обработки раствора в генераторе неравновесной плазмы обезжелезивания воды показан в таблице 2.
5
4
Пример 3. В 5 л модельного раствора содержалось 7⋅10 КОЕ/мл сенной палочки Bacillus subtilis, относящейся к классу грамположительных микроорганизмов Исходное значение концентрации ионов железа(II), обусловленное присутствием FeSO в растворе, составляло 500 мг/л. Порядок снижения исходной концентрации сенной палочки в течение 10 минут обработки в генераторе неравновесной плазмы обезжелезивания воды показан в таблице 1. Изменение концентрации ионов железа(II) через 10 минут обработки раствора в генераторе неравновесной плазмы обезжелезивания воды показан в таблице 2.
Таким образом, предлагаемая конструкция устройства обеспечивает одновременное обеззараживание и окисление ионов железа(II), что приводит к снижению концентрации ионов железа(II) в обрабатываемой воде, а также повышение срока службы электродов за счет охлаждения перфорированного электрода газовым потоком.