Устройство для электрохимической обработки водных растворов

Полезная модель относится к электрохимической обработке водных растворов, используемых, например, в качестве средств регулирования окислительно-восстановительных свойств, а также технологических водных растворов, применяемых в сельскохозяйственном производстве.
Известно устройство для электрохимической обработки жидкости, содержащее диэлектрический корпус, разделенный диафрагмой на анодную и катодную камеры с размещенными в них, соответственно, анодом и катодом, подключенными к источнику постоянного тока, при этом электродные камеры соединены переточным каналом, вход которого расположен в катодной камере у ее дна вблизи диафрагмы, а выход выполнен в анодной камере у верхнего края электрода, причем в канале у его концов установлены сетчатые электроды, соединенные с дополнительным источником постоянного тока так, что сетчатый электрод у входа канала является катодом, а у выхода - анодом, и отрицательный полюс дополнительного источника тока соединен с положительным полюсом основного, а переточный канал выполнен в корпусе устройства [Авторское свидетельство №1634643, М. кл. 5 C02F 1/46, 15.03.1991].
Недостатками данного устройства являются ограниченная площадь контакта электродов с обрабатываемой жидкостью, значительное расстояние между катодом и анодом, приводящее к повышенному расходу электроэнергии.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство для электрохимической обработки воды, включающее корпус, разделенный полупроницаемой цилиндрической обечайкой на камеры с размещенными в них анодом и катодом, катод выполнен из стержней круглого сечения из легированной стали, соединенных токопроводом, установленных по периметру камеры, состоящей из перфорированного каркаса, на внутренней стенке которого закреплена полупроницаемая цилиндрическая обечайка из микропористой пластмассы, в камере размещен анод из стержневых электродов из легированной стали, соединенных с общим токопроводом [Патент №2281916 C1 МПК C02F 1/46, 20.08.2006].
Недостатками данного устройства являются сложность изготовления, высокий расход электроэнергии, низкое качество, анодной и катодной фракций
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является снижение расхода электроэнергии, повышение качества анодной и катодной фракций, простота изготовления.
Технический результат достигается тем, что устройство для электрохимической обработки водных растворов, включающее корпус, разделенный полупроницаемой обечайкой на камеры с размещенными в них анодом и катодом, выполненных из стержней круглого сечения, соединенных токопроводом, корпус выполнен прямоугольной формы, в нижней части которого выполнены отводы, на которых установлены краны для слива анодной и катодной фракций, объем камеры с размещенным в ней анодом относится к объему камеры с размещенным в ней катодом как 1:4, стержни анода и катода выполнены из графита диаметром 10…15 мм, расположены прямолинейно с расстоянием между ними А=30…40 мм, анод и катод размещены вертикально в соответствующих камерах на равноудаленном расстоянии Б=20…40 мм от полупроницаемой обечайки, на токопровод анода и катода подается напряжение постоянного тока от диодного моста.
Соотношение объемов камер с размещенным анодом и катодом выполненное в соотношении 1:4, позволяет получить необходимое количество анодной и катодной фракции высокого качества для применения в сельскохозяйственном производстве.
Отводы, выполненные в нижней части корпуса, позволяют осуществлять слив готовых анодной и катодной фракций через сливные краны без перемешивания, что повышает их качество.
Изготовление стержней анода и катода из графита диаметром 10…15 мм, расположенных прямолинейно с расстоянием между ними 30…40 мм, позволяет увеличить площадь контакта с обрабатываемым водным раствором и получить анодную и катодную фракцию высокого качества.
Расстояние между графитовыми стержнями анода и катода в 30…40 мм, расстояние между анодом и катодом позволяет рационально использовать рабочую поверхность графитовых стержней, участвующую в обмене ионами между анодом и катодом. В случае расположения элементов с меньшим расстоянием возможно возникновение короткого замыкания, а при большем - замедляется процесс электролиза или он пропадает.
Диодный мост способствует стабильному протеканию процесса электролиза и снижает затраты электроэнергии.
Корпус, выполненный прямоугольной формы, упрощает изготовление устройства.
Полезная модель поясняется чертежами где на фиг. 1 изображено устройство для электрохимической обработки водных растворов, на фиг. 2 - то же, вид в плане.
Устройство для электрохимической обработки водных растворов состоит из прямоугольного корпуса 1, выполненного из стойкого к электрохимической коррозии материала. В нижней части корпуса, выполнены отводы 2, на которых установлены краны 3 для слива анодной и катодной фракций. Корпус разделен полупроницаемой обечайкой 4, изготовленной из диэлектрического материала, на камеры с размещенными в одной из них анодом 5, в другой - катодом 6. Анод 5 и катод 6 выполнены из графитовых стержней 7 круглого сечения диаметром 10…15 мм. Стержни анода и катода расположены прямолинейно, в одну линию, с расстоянием между ними 30…40 мм и соединены между собой токопроводом 8. Анод 5 и катод 6 установлены вертикально в соответствующих камерах, так, что стержни расположены на равноудаленном расстоянии 20…40 мм от полупроницаемой обечайки 4. Токопроводы 8 анода и катода соединены с диодным мостом 9, от которого подается напряжение постоянного тока.
Устройство для электрохимической обработки водных растворов работает следующим образом. В камеры устройства заливают водный раствор поваренной соли NaCl, например, в объеме 125 л. Далее осуществляется пуск устройства подачей постоянного электрического тока от диодного моста 9 на токопроводы 8 анода 5 и катода 6. Под воздействием постоянного электрического тока, например, в течение 1 часа на аноде 5 и катоде 6 происходит процесс электролиза с образованием анодной и катодной фракций, например, соответственно 25 и 100 л. Слив готовых фракций осуществляется через отводы 7, которые расположены в нижней части камер, открытием сливных кранов 8.
Заявляемая полезная модель устройство для электрохимической обработки водных растворов позволяет получить анодную и катодную фракции высокого качества, вследствие выполнения анода и катода из графитовых стержней круглого сечения, расход электроэнергии снижается на 20%, из-за подачи напряжения постоянного тока от диодного моста.
Опытный образец устройства был изготовлен и апробирован в лаборатории кафедры агроинженерии ФГБОУ ВО Омский ГАУ. Испытания показали простоту изготовления предлагаемого устройства, повышение качества получаемой анодной и катодной фракции на 30%, снижение расхода электроэнергии на 20%.
Полученную анодную и катодную фракцию можно использовать в сельскохозяйственном производстве, например для промывки доильного оборудования, холодильных установок, резервуаров-охладителей, также для промывки оборудования для сепарирования, очистки и пастеризации молока, протравливания семян, консервирования кормов, а также в пищевой промышленности, например, в сыроделии, в медицине, например для обработки медицинских инструментов.