РЕАКТОР МАГНИТНО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТЕЙ

Полезная модель относится к реактору магнитно-плазменной обработки жидкостей и может быть использована в процессах водоочистки, питьевого и технического водоснабжения, очистки сточных вод, окисления ионов редкоземельных металлов.
-6
-3
Известно устройство, реализующее 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 No 2136600, кл. C02F 1/46, C02F 7/00, 1999).
Недостатком установки является сложность устройства в сочетании с малой производительностью, а также необходимостью предварительного диспергирования жидкой среды перед электроразрядной обработкой.
Наиболее близким по техническому решению является полезная модель устройства, обеспечивающего обработку жидкости барьерным разрядом с размещенным внутри формирователя пленочного потока жидкости блока постоянных магнитов в форме колец (Патент РФ на полезную модель №188655 от 07.12.2018 г.).
К недостаткам относятся низкая устойчивость элементов устройства к внешнему воздействию и высоким температурам из-за хрупкости материала центрального электрода, а также недостаточная эффективность обеззараживания воды от условно-патогенных микроорганизмов и окисления ионов редкоземельных металлов.
Кроме того, устройство не пригодно для промышленного использования, так как в конструкции не предусмотрен коллектор, собирающий и выводящий из реактора обработанную жидкость. Данное устройство выбрано за прототип.
Технической задачей предлагаемого устройства является достижение устойчивости элементов устройства к внешнему воздействию и высоким температурам и повышение эффективности обеззараживания воды от условно-патогенных микроорганизмов, и окисления ионов редкоземельных металлов, что позволяет использовать реактор магнитно-плазменной обработки жидкостей в промышленности.
Поставленная техническая задача достигается следующим образом:
- установлен внутренний электрод, имеющий полую конструкцию для осуществления протока охлаждающего электролита, и, выполненный из металла, на внешнюю поверхность которого нанесен термостойкий диэлектрический полимерный материал;
- в формирователь пленочного потока жидкости установлен штуцер ввода газа-окислителя;
- установлен коллектор, осуществляющий сбор и вывод обработанной жидкости;
- в коллектор встроен штуцер вывода газа-окислителя.
На фиг. 1 изображен реактор магнитно-плазменной обработки жидкостей: 1 - электрод внешний цилиндрический; 2 - электрод внутренний, заполненный электролитом, выполненный из металла, на внешнюю поверхность которого нанесен термостойкий диэлектрический полимерный материал; 3 - блок постоянных магнитов; 4 - пленка обрабатываемой жидкости; 5 - формирователь пленочного потока жидкости; 6 - коллектор для сбора обрабатываемой жидкости; 7 - штуцер ввода обрабатываемой жидкости; 8 - штуцер вывода обработанной жидкости; 9 - штуцер ввода охлаждающего электролита; 10 - штуцер вывода охлаждающего электролита; 11 - штуцер вывода газа-окислителя; 12 - штуцер ввода газа-окислителя.
Обрабатываемый раствор поступает в реактор через штуцер (7) и проходит через блок постоянных магнитов (3), расположенный внутри формирователя пленочного потока жидкости (5), подвергаясь магнитной обработке при напряженности магнитного поля 75-80 кА/м. Далее тонкая пленка обрабатываемой жидкости (4) стекает по внутренней поверхности корпуса реактора, являющегося внешним электродом (1). Барьерный разряд возбуждается между внутренним электродом, заполненным электролитом, выполненным из металла, на внешнюю поверхность которого нанесен термостойкий диэлектрический полимерный материал (2), и поверхностью пленки жидкости (4). Кроме тонкой пленки жидкости через межэлектродное пространство проходит газ-окислитель, подаваемый через штуцер ввода газа (12) и выводящий через штуцер вывода газа (11). С целью отведения тепла из зоны возбуждения разряда внутри металлического электрода, выполненного из металла, на внешнюю поверхность которого нанесен полимерный материал (2), предусмотрен проток охлаждающего электролита, вводимого через штуцер ввода электролита (9) и выводимого через штуцер вывода электролита (10). Обработанная жидкость собирается в коллекторе (6) и далее выводится из реактора через штуцер вывода обработанной жидкости (8).
Как показали лабораторные исследования, в результате магнитной обработки происходит изменение величины окислительно-восстановительного потенциала раствора, что свидетельствует о протекании окислительно-восстановительных процессов в обрабатываемой жидкости.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
4
Пример 1. В 5 л модельного раствора содержалось 5⋅10 КОЕ/мл дрожжевых клеток Saccharomyces cerevisiae и растворенная соль нитрата церия(III) с концентрацией ионов церия 108 мг/л. Порядок снижения исходной концентрации дрожжевых клеток в течение 10 минут обработки в магнитно-плазменном реакторе показан в таблице 1. Порядок изменения концентрации ионов Се(III) в течение 10 минут обработки модельного раствора в реакторе магнитно-плазменной обработки жидкостей показан в таблице 2.
4
Пример 2. В 5 л модельного раствора содержалось 1⋅10 КОЕ/мл сенной палочки Bacillus subtilis, относящейся к классу грамположительных микроорганизмов и растворенная соль нитрата церия(III) с концентрацией ионов церия 108 мг/л. Порядок снижения исходной концентрации сенной палочки в течение 10 минут обработки в магнитно-плазменном реакторе показан в таблице 1. Порядок изменения концентрации ионов Се(III) в течение 10 минут обработки модельного раствора в реакторе магнитно-плазменной обработки жидкостей показан в таблице 2.
6
Пример 3. В 5 л модельного раствора содержалось 7⋅10 КОЕ/мл кишечной палочки Escherichia coli, относящейся к классу грамотрицательных микроорганизмов и растворенная соль нитрата церия(III) с концентрацией ионов церия 108 мг/л. Порядок снижения исходной концентрации кишечной палочки в течение 10 минут обработки в магнитно-плазменном реакторе показан в таблице 1. Порядок изменения концентрации ионов Се(III) в течение 10 минут обработки модельного раствора в магнитно-плазменном реакторе показан в таблице 2.
Таким образом, предлагаемая конструкция устройства обеспечивает устойчивость элементов устройства к внешнему воздействию и высоким температурам и повышение эффективности обеззараживания воды от условно-патогенных микроорганизмов, и окисления ионов редкоземельных металлов, что позволяет использовать реактор магнитно-плазменной обработки жидкостей в промышленности.