BG62784B1 - Електрохимична клетка - Google Patents
Електрохимична клетка Download PDFInfo
- Publication number
- BG62784B1 BG62784B1 BG102122A BG10212297A BG62784B1 BG 62784 B1 BG62784 B1 BG 62784B1 BG 102122 A BG102122 A BG 102122A BG 10212297 A BG10212297 A BG 10212297A BG 62784 B1 BG62784 B1 BG 62784B1
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- electrode
- inner electrode
- diaphragm
- cell
- grooves
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 12
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 10
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 claims description 5
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 claims description 3
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 claims description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001938 gadolinium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims 1
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 14
- 239000002585 base Substances 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 9
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 5
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 4
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 4
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N dioxidochlorine(.) Chemical compound O=Cl=O OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004155 Chlorine dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 235000019398 chlorine dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229940075613 gadolinium oxide Drugs 0.000 description 1
- CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N gadolinium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Gd+3].[Gd+3] CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- HWLDNSXPUQTBOD-UHFFFAOYSA-N platinum-iridium alloy Chemical compound [Ir].[Pt] HWLDNSXPUQTBOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
- C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/467—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction
- C02F1/4672—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/46109—Electrodes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/4618—Devices therefor; Their operating or servicing for producing "ionised" acidic or basic water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/467—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction
- C02F1/4672—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation
- C02F1/4674—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation with halogen or compound of halogens, e.g. chlorine, bromine
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/46109—Electrodes
- C02F2001/46133—Electrodes characterised by the material
- C02F2001/46138—Electrodes comprising a substrate and a coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/46109—Electrodes
- C02F2001/46133—Electrodes characterised by the material
- C02F2001/46138—Electrodes comprising a substrate and a coating
- C02F2001/46142—Catalytic coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/46109—Electrodes
- C02F2001/46152—Electrodes characterised by the shape or form
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/4618—Devices therefor; Their operating or servicing for producing "ionised" acidic or basic water
- C02F2001/4619—Devices therefor; Their operating or servicing for producing "ionised" acidic or basic water only cathodic or alkaline water, e.g. for reducing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/002—Construction details of the apparatus
- C02F2201/003—Coaxial constructions, e.g. a cartridge located coaxially within another
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
- C02F2201/461—Electrolysis apparatus
- C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
- C02F2201/46115—Electrolytic cell with membranes or diaphragms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/04—Oxidation reduction potential [ORP]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/06—Controlling or monitoring parameters in water treatment pH
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/04—Disinfection
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Primary Cells (AREA)
Abstract
Електрохимичната клетка намира приложение за обработка на вода и/или водни разтвори. Тя включва вътрешен и външен електрод и керамична диафрагма. Вътрешният електрод има средна част и заострени краища от двете страни, при което диаметърът на всеки заострен край е не повече от 0,75 от диаметъра на средната част. Външният електрод е монтиран около вътрешния електрод в горен и долен диелектричен изолатор, а керамичната диафрагма е коаксиално разположена и монтирана в обособеното междуелектродно пространство в електродната камера на клетката. И външният, и вътрешният електрод са свързани с положителния и отрицателния полюс на източника на ток. Клетката включва още горна и долна диелектрична събирателна глава, всяка от които има аксиален канал и е разположена в изолаторни улеи, като е приспособена за завъртане в тях. Диафрагмата е закрепена посредством еластични набивки, разположени в улеитена изолаторите. Диаметърът на средната част на вътрешния електрод се определя от формулата 2М D 2М, в която: D е диаметърът на средната част на вътрешния електрод в mm и М е разстоянието между електродите в mm. Дължината на средната част на вътрешния електрод е или по-къса от дължината на външнияелектрод със стойност 2М, или е по-дълга от дължината на външния електрод със стойност не по-малко от 2М.
Description
Област на техниката
Изобретението се отнася до електрохимична клетка за обработване на вода и/или водни разтвори и може да бъде прилагана за електрохимично управляване на киселинноалкалните свойства, редоксипотенциала (ORP) и каталитичната активност на водата и/или водните разтвори, както и за електрохимично получаване на различни продукти с помощта на електролиза от водни разтвори.
Предшестващо състояние на техниката
В областта на електрохимичните производства се използват различни конструкции на електролизьори за обработване на вода и/или водни разтвори, както и за получаването на различни продукти. Така например са известни електролизьори с плоски електроди, пресовани върху диафрагмата (SU 882944) или електролизьори с коаксиално разположени цилиндрични електроди и керамична диафрагма между тях, виж JP 104387.
Модулните електролизьори са най-добрите, тъй като осигуряват получаването на нужната производителност с помощта на свързване един за друг на необходимия брой модули. Това понижава конструктивните и производствени разходи за електролизьорите, определящи се от необходимата производителност, и помага също така за обединяването на отделните части и намалява времето за монтаж и демонтаж на тези електролизьори.
Най-близко по конструкция и по постигнати резултати е едно устройство за обработване на вода, изпълнено на модулния принцип, използващо електрохимични клетки, които се състоят от коаксиални цилиндрични или под формата на пръти електроди и коаксиална ултрафилтрационна керамична диафрагма, изработена от материали, състоящи се в основата си от циркониев, алуминиев и итриев окиси (виж US 5 427 667). Тази най-близка по техническата си същност обработка на водата е избрана за прототип.
При прототипа пръчковидният електрод е изработен на секции и диаметърът на неговите заострени краища е 0,75 от диаметъра на средните му части. Това спомага за подобряване на хидравликата на процеса. Допълнително размерите на електродите и на диафрагмата са определени точно във формулата с цел взаимозаменяемост.
При прототипа пръчковидните и цилиндрични електроди, както и диафрагмата, са фиксирани в специални тръбни изолатори с канали, по които водата, подлежаща на обработка, се подава за захранване и отвежда впоследствие от електродното пространство около пръчковидния електрод. Има канали върху страничната повърхност на цилиндричния електрод, в неговата горна и долна част, за захранване и отвеждане на обработваната вода от камерата около цилиндричния електрод. Водата се обработва при преминаването й през клетъчните камери от долния до горния край на клетката.
Устройствата, осигуряващи необходимата производителност, са окомплектовани с определен брой клетки чрез специални колектори, които са изработени или под формата на монолитен детайл, или специално разделени на блокове от клетки и снабдени със свързващи и уплътняващи елементи. Начинът на свързване на електродите с полюсите на източника на ток зависи от конкретното приложение.
При прототипа се обработват ефективно вода или водни разтвори при ниска консумация на енергия. Прототипът е достатъчно прост за приложение, монтиране и демонтиране.
Описаното устройство, обаче, има и някои недостатъци. Специалните колектори увеличават размерите на устройството, увеличават неговото хидравлично съпротивление, което изисква използването на по-мощни помпи. Това изисква голям брой уплътнителни и свързващи елементи. Прототипът не може да работи ефективно при различен поляритет на електродите, свързан с техните конструктивни особености. В случаите, когато пръчковидният електрод работи като анод, покритието пада бързо на местата на прехода от средната част към заострените краища (не се включват отворите, чиято повърхност е малка). Цялата останала повърхност на прехода е в областта на цилиндричните електроди и е определена от интензивното влияние на високия интензитет на електрическото поле (концентриране на полето в местата с променяща се форма). Не е възможно да се контролира газозапълването на обработвания разтвор при прототипа. Ус2 тройството от прототипа създава затруднения и при изработването му, тъй като е необходимо стриктното спазване на коаксиалност за всички детайли и диафрагмата. При монтирането на фиксиращата система за пръчковидния електрод има затруднения, дължащи се на коаксиалното вдлъбване върху вътрешната повърхност на изолиращите канали и разполагането на уплътнителите в тях.
Техническа същност на изобретението и предимства
Електрохимичната клетка за обработване на вода и/или водни разтвори съгласно изобретението се състои от: вертикални цилиндрични коаксиални елементи, такива като вътрешен електрод от различни части, (диаметърът на крайните части на който е не повече от 0,75 от диаметъра на средната му част), външен електрод и коаксиална керамична диафрагма (изработена от материали на базата на циркониеви окиси с добавки от алуминиеви и итриеви окиси), която диафрагма разделя междуелектродното пространство в електродната камера. Електродите са изработени от материали, неразтворими в процеса на електролизата. Външният електрод е разположен в долния и горния уплътнител. Върху горният край на горните и долни уплътнения има улеи, а клетката притежава горни и долни събирателни глави с аксиален канал. Главите са разположени в каналите на уплътненията с възможност за завъртане. Диафрагмата е затегната посредством еластични набивки, разположени в улеите на уплътненията. Диаметърът на средната част на вътрешния електрод се определя от следната формула:
2М < D < 4М, в която: D = диаметърът на средната част на вътрешния електрод в mm, и
М » разстоянието между електродите в mm
В зависимост от вида и поляритета на електродите, дължината на средната част на вътрешния електрод може да бъде по-малка от дължината на външния електрод и да има стойност 2М, или по-голяма от дължината на външния електрод със стойност не по-малка от 2М. Предпочитаното разстояние между електродите е 2,8 - 3,3 mm. Вътрешните елек троди са затегнати в главите посредством еластични набивки, разположени в аксиалните канали на главата. Предназначението на каналите в горните и долните глави и в горните и долните уплътнения е да подвежда и отвежда обработваната вода и/или разтвор към вътрешните и външните електродни камери. Каналите достигат страничните повърхности и притежават отвори. Дължината на външния електрод може да варира от 50 mm до 240 mm в зависимост от нуждите.
Материалите за изготвяне на електродите могат да бъдат избрани от съществуващия избор в момента и изборът зависи от условията и изискванията за конструкцията на устройството. Тъй като смяната на поляритета на електродите не е препоръчителна, като аноди могат да се използват титанови електроди, покрити с титанов окис и рутениев окис, или титанови електроди, покрити с благородни метали, или манганов окис, или калаен окис, или кобалтов окис. Като катод могат да се използват оксидиран титан, тантал или цирконий, покрити с пиролизен графит или стъкло или други покрития. Ако смяната на поляритета на електродите се препоръчва, могат да се използват титанови електроди, покрити с платина или платинаиридий. Възможно е да се използват различни комбинации от материалите, изброени по-горе, или други материали, известни от електрохимичната практика.
Диафрагмата за електрохимичната клетка е изработена от керамичен материал на база циркониев, итриев и алуминиев окиси, като може да съдържа и добавки като ниобиев окис, танталов окис, титанов окис, гадолиниев окис, хафниев окис и други. В зависимост от конкретното приложение, диафрагмата може да бъде изработена като ултрафилтрационна, микрофилтрационна или нанофилтрационна. Формата на диафрагмата може да бъде различна. Тя може да бъде пресечен конус с размери 1 : (100 —1000) и предпочитана дебелина на стените - до 0,4 mm - 0,8 mm за цялата дължина на диафрагмата. Диафрагмата може да бъде разположена или насочена с голямата си основа надолу, или с голямата си основа нагоре.
Външната (или вътрешната) повърхност на диафрагмата може също така да бъде изработена като цилиндър, като другата повърхност - вътрешна (съответно външна) остава под формата на пресечен конус с размери 1 :
(100 - 1000). В този случай дебелината на стената на единия край е 0,4 mm - 0,5 mm, а на другия край - съответно 0,7 mm - 0,8 mm. Диафрагмата е разположена в клетката по такъв начин, че краят с по-дебелата стена е насочен или надолу, или нагоре.
Външната и вътрешна повърхност на диафрагмата могат също така да бъдат изработени като пресечени конуси с размери 1 : (100 1000). Освен това върховете на конусите са разположени на противоположния край на диафрагмата и дебелината на стените в единия край е 0,4 mm - 0,5 mm, а в другия край - 0,7 - 0,8 mm. Диафрагмата е разположена в клетката по такъв начин, че краят с по-дебелата стена е обърнат или надолу, или нагоре.
Външната и вътрешната повърхност на диафрагмата може също така да бъде изготвена като цилиндър с дебелина на стената 0,4 mm 0,7 mm. Отклонението от правилната геометрична повърхност не би трябвало да превишава 0,05 mm във всяка отделна част на повърхността. Вътрешният електрод е изработен или монолитно, или е кух отвътре. Вътрешният електрод може да включва няколко елемента, изработени от един или повече различни материали, които елементи са свързани, като се използват различни методи (в зависимост от материала) като лазерно заваряване, вакуумно заваряване, механично свързване и други. Върху заострения край на вътрешния електрод се нарязва резба с цел напасване на главата посредством манипулиращи шайби и гайки.
Могат да бъдат използвани различни комбинации от размерите на вътрешните електроди в зависимост от последователността на свързване на електродите с полюсите на източника на ток. Например ако външният електрод е свързан с отрицателния полюс на източника на ток и вътрешният електрод е свързан с положителния полюс на източника на ток, дължината на средната част на вътрешния електрод превишава дължината на външния електрод със стойност не по-малка от 2М и вътрешният електрод е разположен в клетката симетрично на външния електрод. Ако външният електрод е свързан с положителния полюс на източника на ток и вътрешният електрод е свързан с отрицателния полюс на източника на ток, тогава дължината на средната част на вътрешния електрод е равна или по-малка от дължината на външния електрод и е със стойност 2М, а вътрешният електрод е разположен в клетката симетрично на външния електрод.
За да се осъществи стриктна коаксиалност на електродите в клетката, може да се използват различни начини за свързване на вътрешния електрод към аксиалните водещи канали в зависимост от размерите на електродите.
Когато дължината на вътрешния електрод превишава дължината на външния електрод достатъчно, аксиалният водещ канал е продължен в променящата част и в средната част на вътрешния електрод, при което големият диаметър формира свързващи улеи с аксиалните канали на главите, в които са разположени еластичните набивки. Ако средната част на вътрешния електрод формира свързващ улей с аксиалните канали на горната и долната глави, тогава еластичните набивки са разположени в жлебовете на средната част на вътрешния електрод. Ако вътрешният електрод е свързан чрез заострените си краища, диаметърът на аксиалния водещ канал е равен на диаметъра на заострените краища на вътрешния електрод; еластични набивки са разположени в жлебове върху заострените краища на вътрешния електрод; или аксиални водещи канали с диаметър, равен на диаметъра на заострените краища на вътрешните електроди с удължение в горните краища; еластични набивки са разположени в това удължение. Допълнително клетката има фиксиращи диелектрични изолатори, които също са разположени в това удължение.
Тези подобрения водят до една по-добре функционираща и усъвършенствана клетка. Използването на коаксиално разположени електроди и диафрагма и инсталирането им в диелектрични изолатори и глави позволява прилагането на оптимален хидравличен режим и опростяването на монтирането на клетката. Не е необходимо да се пробиват дупки във външните цилиндрични електроди, което опростява монтажа на клетката. Тъй като е възможно да се извъртат главите и да се нагажда изходната позиция, могат да се окомплектоват заедно няколко клетки компактно в едно устройство.
Описание на фигурите
На фигура 1 е показано напречно сече ние на електрохимична клетка съгласно изобретението.
На фигура 2 - един вариант на конструкция за свързване на вътрешния електрод в събирателните глави на електрохимичната клетка съгласно изобретението.
На фигура 3 - втори вариант на конструкция за свързване на вътрешния електрод в събирателните глави.
На фигура 4 - трети вариант на конструкция за свързване на вътрешния електрод в събирателните глави.
На фигура 5 - четвърти вариант на конструкция за свързване на вътрешния електрод в събирателните глави.
На фигура 6 - първи вариант на конструкция на диафрагма, прилагана в електрохимична клетка съгласно изобретението.
На фигура 7 - втори вариант на конструкция на диафрагма, прилагана в електрохимична клетка съгласно изобретението.
На фигура 8 - трети вариант на конструкция на диафрагма, прилагана в електрохимична клетка съгласно изобретението.
На фигура 9 - четвърти вариант на конструкция на диафрагма, прилагана в електрохимична клетка съгласно изобретението.
На фигура 10 - пети вариант на конструкция на диафрагма, прилагана в електрохимична клетка съгласно изобретението.
На фигура 11 - шести вариант на конструкция на диафрагма, прилагане в електрохимична клетка съгласно изобретението.
На фигура 12 - седми вариант на конструкция на диафрагма, прилагана в електрохимична клетка съгласно изобретението.
На фигура 13 - осми вариант на конструкция на диафрагма, прилагана в електрохимична клетка съгласно изобретението.
Детайлно описание на предпочитаните изпълнения
Позовавайки се на фиг. 1, електрохимичната клетка, съгласно изобретението, включва коаксиално разположени външен цилиндричен електрод 1, вътрешен електрод 2 и керамична диафрагма 3, разположена между тях. Външният електрод 1 е закрепен здраво и херметично в долния диелектричен изолатор 4 и горния диелектричен изолатор 5, всеки от които притежава канали за подаване на обра ботваната вода и/или водни разтвори и съответно такива за отвеждане от камерите на външните електроди. Каналите достигат до страничната повърхност на изолаторите и са осигурени съединителни муфи. Долната диелектрична събирателна глава 6 и горната диелектрична събирателна глава 7 притежават канали за захранване с обработваната вода и/или разтвори и съответно такива за отвеждане от камерата на външния електрод 2. Диелектричните глави 6 и 7 са свързани с диелектричните изолатори 4 и 5 посредством свързващи улеи. Водещите канали достигат също до страничната повърхност и са осигурени съединителни муфи. Предвидени са също така и аксиални канали в диелектричните събирателни глави 6 и 7. Заострените краища на вътрешния електрод 2 влизат в аксиалните канали. Диафрагмата 3 е плътно закрепена в диелектричните събирателни глави 6 и 7 посредством набивки 8 и 9 съответно, които са разположени в свързващите улеи между изолаторите и главите. Вътрешният електрод 2 е закрепен плътно към главите 6 и 7 посредством еластични набивки 10 и 11. Предвидена е резба върху заострените краища на вътрешния електрод, към които се свързват уплътнители 12 и 13 и муфи 14 и 15. Монтирането и уплътняването на клетката се постига чрез свързване с болтове, муфи 14 и 15 и уплътнители 12 и 13 на изолаторите и главите в едно цяло с горния край на външния електрод 1 след определяне положението на главата.
Разположението и видът на еластичните набивки 10 и 11 се определят от конструкцията на вътрешния електрод. Когато средната част на вътрешния електрод 2 и аксиалния канал на главата 7 образуват свързващ улей /фиг. 2/, уплътнението lie поместено в свързващия улей, т.е. когато вътрешният електрод 2 и аксиалният канал променят своя диаметър. В този случай уплътнението се натоварва равномерно, което намалява риска от деформация. Уплътнението 10 е разположено по подобен начин в главата 6.
Когато средната част на вътрешния електрод 2 и аксиалния канал на главата 7 образуват свързващ улей в местата на свързващите диаметри, горната част на електрода 2 е снабден с уплътнителни жлебове 11 /фиг. 3/. Вътрешният електрод 2 е комбинация от кух цилиндър 17 и плътен заострен край 18, както е показано на фиг. 3.
Ако диаметърът на аксиалния канал на главата 7 е равен на диаметъра на заострените краища на вътрешния електрод 2, уплътнителните жлебове 11 могат да бъдат разположени върху крайните части на електрода /фиг. 4/; или аксиалният водещ канал е по-широк в горния край за разполагане на уплътнението 11 и допълнителните уплътнения 16 /фиг. 6/.
Вътрешният електрод е изработен от няколко части. Диаметърът на горните краища на електрода е не повече от 0,75 от диаметъра на средната част на електрода. Това съотношение осигурява оптимални хидродинамични характеристики и надеждно свързване на електрода в главите по различни начини на инсталиране на еластични набивки. Вътрешният електрод може да бъде изработен под формата или на плътен или на кух цилиндър с плътни заострени краища, за да се осигурява подходящо оформяне на електрода. Начините за свързване на отделните части могат да бъдат различни в зависимост от използвания материал. За осигуряване на дълготрайност и надеждна проводимост могат да бъдат използвани механично свързване или други видове свързване, като вакуумно заваряване или лазерно заваряване. Използването на кух електрод не само намалява теглото на устройството и спестява материали, но също така позволява пряко въздействие върху електрохимичния процес, причинен от променливите условия за формиране на натоварването на повърхността на електродите. Освен това един вътрешен електрод играе ролята на свързващ детайл, когато съществува резба върху заострените му краища за монтиране на уплътнители и муфи, което свързва клетката и осигурява херметично уплътнение, както и фиксиране на главите в определената работна позиция.
Диафрагмата е изработена от керамични материали на базата на циркониев окис с добавки от алуминиев окис и итриев окис, като тя притежава висока киселиноустойчивост, алкалоустойчивост и устойчивост на агресивни газове, дълготрайност и лесно регенериране. Различни добавки позволяват регулирането на характеристиките на повърхността на диафрагмата и имат пряко влияние върху електрохимичните процеси, които са особено важни, когато електрохимичната клетка се използва за получаване на някои специални продукти. Диафрагмата може да бъде изработена от различни материали или като ултрафилтрационна, микрофилтрационна, или като нанофилтрационна, в зависимост от проблема, който трябва да решава.
Формата на диафрагмата, както и начинът на разполагането й определят работните условия на клетката по отношение на обработвания воден поток. Диафрагмата може да е с различна форма. ‘
Както е показано на фигури 6 и 7, диафрагмата 3 може да бъде под формата на пресечен конус с конусно съотношение 1 : (100
- 1000) и еднаква дебелина на стените от 0,4 mm до 0,8 mm по цялата дължина; в клетката може да се разположи или с голямата си основа надолу (фиг. 6), или с голямата си основа нагоре (фиг. 7).
Както е показано на фиг. 8 и 9, външната повърхност на диафрагмата 3 може да бъде изпълнена като цилиндър, а вътрешната повърхност на диафрагмата - като конус с конусно съотношение 1 : (100 - 1000) или с голямата си основа надолу (фиг. 8), или с голямата си основа нагоре (фиг. 9). Обратният вариант е показан на фиг. 10 и 11, където вътрешната повърхност на диафрагмата 3 е изпълнена като цилиндър, а външната повърхност на диафрагмата - като конус с конусно съотношение 1 : (100 - 1000) с голямата си основа надолу (фиг. 10), или с голямата си основа нагоре (фиг. 11). И в двата случая дебелината на стената в единия край е от 0.4 mm до 0,5 mm, а дебелината на стената в другия край е от 0,7 mm до 0,8 mm, а диафрагмата е разположена в клетката по такъв начин, че краят с по-дебелата стена да е обърнат нагоре или надолу.
Както е показано на фиг. 12 и 13, и външната и вътрешната повърхност на диафрагмата 3 могат да бъдат изпълнени като пресечен конус с конусно съотношение 1 : (100
- 1000). При този вариант върховете на конусите са насочени в противоположни страни и дебелините на стените са такива, че в единия край са 0,4 - 0,5 mm, а в другия край - 0,7 0.8 mm. Диафрагмата е разположена в клетката така, че краят с по-дебелата стена да е обърнат надолу (фиг. 12) или нагоре (фиг. 13). При използването на диафрагма с пониско конусно съотношение не се получават по-различни резултати в сравнение с използването на цилиндрична диафрагма. Когато се използва диафрагма с по-голямо конусно съотношение, както и при такава с увеличена дебелина на стената, е необходимо да се променят размерите на клетката и да се увеличи междуелекродното пространство, което причинява повишаване на енергийните разходи за електрохимичния процес. Дебелина на стените, по-ниска от споменатата по-горе, увеличава крехкостта на диафрагмата и намалява продължителността на нейния живот, затруднявайки с това монтажа и демонтажа на клетката. Възможно е регулирането на електрохимичния процес, като се използват диафрагми с различни профили. Например диафрагмата е разположена в клетката по такъв начин, че напречното сечение на камерите се увеличава от долния към горния край на клетката за процеси с високо газоотделяне. Обратно, диафрагмата е разположена в клетката по такъв начин, че напречното сечение на камерите намалява отдолу нагоре с цел да се увеличи газозапълването в горната част на клетката и да се намали интензивността на електрохимичното третиране на разтвора в тази част на клетката. Когато се използва диафрагма, която осигурява различен профил само за една камера (едната повърхност е конус, а другата цилиндър), това допуска разлика в обема на отделяния газ в двете камери по време на процеса. Такива диафрагми (както и диафрагмите, при които и вътрешните и външните повърхности са конуси и горните части на конусите са насочени в различни посоки) могат да бъдат използвани за различно качество и съдържание на разтворите, третирани в електродните камери на клетката.
Вътрешната и външната повърхност на диафрагмата могат да бъдат изработени като два цилиндъра с дебелина на стените от 0,4 mm до 0,7 mm. Този тип диафрагма е много ефективен за третиране на много разредени разтвори. Отклонение от геометрически правилната повърхност на диафрагмата се допуска не повече от 0,05 mm за всяка част от повърхността. Условията за създаване на двоен електрически слой върху повърхността на диафрагмата се променят и влиянието на двойния електрически слой върху устойчивостта на диафрагмата се променя също, причинявайки ниско качество на обработването на разтворите, предизвикано от неравномерната работа на цялата повърхност.
Диафрагмата е закрепена с помощта на електрически набивки, които са разположени в изолационни жлебове, улеснявайки монтирането на клетката и осигурявайки коаксиалност.
Същественото е, че коригиране на диаметъра на средната част на вътрешния електрод се осъществява посредством зависимостта:
2М < D < 4М, където:
D = диаметър на средната част на вътрешния електрод в mm и
М = междуелектродно разстояние в mm. Междуелектродното разстояние трябва да бъде от 2,8 mm до 3,3 mm. Когато се намалява разстоянието, капилярният ефект намалява ефективността на електрохимичния процес. При увеличаване на разстоянието, консумацията на енергия също се увеличава и не е възможно да се извърши самоосъществяващ се процес на масообмен и обмен на енергия.
Много важно е също така дължината на средната част на вътрешния електрод да бъде или по-къса от дължините на външния електрод - със стойност 2М, или да бъде по-дълга от външния електрод - със стойност не по-малка от 2М. Дължината на външния електрод може да варира от 50 до 240 mm, като по този начин осигурява оптималното газозапълване на обработваната течност при различни работни условия на клетката.
Взаимозависимостта на измеренията на вътрешния и външния електрод се определя от поляритета на електродите. Ако вътрешния електрод е свързан с отрицателния полюс на източника на ток, тогава дължината на средната част на вътрешния електрод превишава дължината на външния електрод със стойност не по-малка от 2М. Ако външният електрод е свързан с положителния полюс на източника на ток и вътрешният електрод е свързан с отрицателния полюс на източника на ток, тогава дължината на средната част на вътрешния електрод е равна или по-малка от дължината на външния електрод със стойност 2М. Вътрешният електрод е разположен в клетката симетрично на външния електрод при всички случаи. Такава една конструкция предот вратява износването на електродното покритие на местата с висок интензитет на електрическото поле (концентриране на полето в местата на промяна на формата или в краищата на електродите) . Прецизното закрепване на вътрешните електроди е важно за ефективната работа на клетката. Закрепването на вътрешния електрод в главите с помощта на еластични набивки, разположени в аксиалните водещи канали, осигурява стриктна коаксиалност и свързаното с това лесно окомплектоване на клетката. Конструкцията на клетката може да бъде различна, за да се удовлетворят изискванията за коаксиалност. Така например, когато дължината на средната част на вътрешния електрод превишава дължината на външния електрод, вътрешният електрод трябва да бъде достатъчно дълъг, за да образува свързващи улеи с аксиалните водещи канали. Еластичните набивки са разположени в свързващите улеи. Аксиалните канали в главата се състоят от няколко части. Това осигурява коаксиалност и предотвратява деформации в еластичните набивки. В други случаи средната част на вътрешния електрод образува свързващи улеи с аксиалните канали на горната и долната глави и тогава еластичните набивки са разположени в жлебове на средната част на вътрешния електрод. Тази конструкция осигурява лесен монтаж. Ако закрепването на вътрешния електрод в главите се осигурява с помощта на уплътнителите на заострените му краища (когато средната част е по-малка от дължината на външния електрод, или средната част е по-дълга, но не достига разположението на главите), тогава диаметърът на аксиалния водещ канал е равен на диаметъра на заострените краища на вътрешния електрод, а еластичните набивки са разположени в жлебове, които са издълбани в повърхността на заострените краища на вътрешния електрод, разположени в аксиалните водещи канали. В други случаи диаметърът на аксиалните водещи канали е равен на диаметъра на заострените краища на вътрешния електрод и аксиалните канали са по-широки в края на главата с цел разполагане на еластичните набивки и допълнителните фиксиращи диелектрични изолатори.
Водата се обработва докато преминава през клетъчните камери отдолу нагоре. Обработваната вода и/или разтвор преминава избирателно през електродните камери.
Изобретението може да бъде илюстрирано с помощта на следващите примери, които не изчерпват всички възможности на изобретението.
Ако не е отбелязано нещо различно, при всички примери се използва ултрафилтрационна керамична диафрагма със състав: циркониев окис - 60 % мас., алуминиев окис - 27 % мас. и итриев окис - 3 % мас.
Примерни изпълнения
Пример 1
Клетка за дезинфекция на водата. Външният електрод е свързан с отрицателния полюс на източника на ток и е изработен от оксидиран титан. Вътрешният електрод е изработен от титан, покрит с манганов окис, и е свързан с положителния полюс на източника на ток. Дължината на външния електрод е 80 mm. Разстоянието между електродите е 2,9 mm. Диаметърът на средната част на вътрешния електрод е 9 mm; дължината на средната част е 86 mm. Диафрагмата е цилиндър с дебелина на стените 0,5 mm по цялата му дължина. Минерализацията на обработваната вода е 0,5 g/I. Количеството на микроорганизмите в третираната вода е 105 колонии в 1 ml. Минерализацията на водата остава същата след третирането, но микроорганизмите се отстраняват.
Изводи: За предпочитане е да се използва клетка с оразмеряване, близко до минималните размери (както се препоръчва във формулата) за стерилизиране на вода в портативни устройства.
Пример 2
Клетка за получаване на дезинфектант. Външният електрод е свързан с отрицателния полюс на източника на енергия и е изработен от въглеродно стъкло. Вътрешният електрод е изработен от титан, покрит с рутениев окис, и е свързан с положителния полюс на източника на ток. Дължината на външния електрод е 240 mm. Дължината на средната част на вътрешния електрод е 250 mm. Диаметърът на средната част е 10 mm. Разстоянието между електродите е 3 mm. Диафрагмата е цилиндър с дебелина на стените 0,6 mm.
Обработваният разтвор е натриев хлорид с концентрация 2 g/Ι. Скоростта на потока на третирания разтвор е 30 Ι/h през анодната камера и 5 Ι/h през катодната камера. Като резултат се получават два разтвора със следните параметри:
- анодна камера изход (анолит): pH 6,0, ORP = +800 mV
- катодна камера изход (католит): pH 8,6, ORP = -600 mV
- разход на енергия - 0,95 kWh/m3
Пример 3
Технология за получаване на дезинфектанти с помощта на клетката, работеща при същите условия, както в пример 2, но диафрагмата е пресечен конус с конусни параметри 1 : 500 и дебелина на стената 0,7 mm, оставаща постоянна по цялата й дължина. Диафрагмата е разположена с голямата си основа нагоре. След приключване на процеса се получава анолит с pH = 5,5 и ORP - +900 mV и католит с pH = 8,0 и ORP - -550 mV.
Когато диафрагмата е разположена с голямата си основа надолу, се получава анолит с pH ш 6,3 и ORP = +650 mV и католит с pH = 9,1 и ORP =-730 mV.
Пример 4
Технология за получаване на дезинфектанти и промивни разтвори с помощта на клетката, работеща при същите условия, както в пример 2, но външната повърхност на диафрагмата е цилиндър, а вътрешната повърхност на диафрагмата е конус с дебелина на стената в горния край 0,5 mm и в долния край - 0,8 mm. Широчината на катодната камера е постоянна в цялата клетка, но анодната камера е по-широка в горния край. Резултатите от обработката са следните:
- за анолита: pH = 5,6, ORP · +900 mV
- за католита: pH = 8,7, ORP = -780 mV Пример 5
Клетка за получаване на хлор (смес от окислители, които са главно хлор и кислород) чрез електролиза на разтвор на натриев хлорид. Външният електрод е изработен от титан, покрит с рутениев окис, и е свързан с положителния полюс на източника на ток. Вътрешният електрод (катодът) е изработен от титан, покрит с пиролизен графит. Дължината на външния електрод е 240 mm. Дължината на средната част на вътрешния електрод е 230 mm. Диаметърът на средната част е 11 mm. Разстоянието между електродите е 3,1 mm. Диафрагмата е цилиндър с дебелина на стените 0,6 mm. Воден разтвор на натриев хлорид с концентрация 300 g/Ι се въвежда и обработва в анодната камера на клетката. Водопроводна вода с минерализация 0,5 g/Ι се въвежда и обработва в катодната камера. Водата и разтворите се обработват по време на преминаването им през камерите на клетката отдолу нагоре. В резултат се получават 10 1 газ. Газът съдържа в %: хлор 70, хлорен диоксид 20, кислород 7 и останалото (смес) 3. Степента на превръщане на хлорида е около 30 % след преминаването му през клетката.
На изхода на катодната камера се получава натриев хидроксид с pH = 13. Този разтвор може да се използва при други електрохимични производства. Примерите доказват, че клетката може да бъде ефективно използвана при получаването на хлор.
Изобретението опростява конструкцията на клетката, прави възможно разполагането на желания брой клетки на по-малко пространство, опростява фиксиращата система за елементите на клетката, осигурява висока благонадеждност и удължава живота на клетката, което се дължи на елиминиране на влиянието на деформираното електрическо поле в пространството между електродите, разширява функционалните възможности на клетката, като дава възможност за регулиране на газозапълването на електролита по време на електрохимичния процес. Клетката може ефективно да бъде използвана за пречистване и дезинфекция на вода, за получаване на разтвори със зададени характеристики и за получаване на продукти чрез електролиза на водни разтвори.
Claims (18)
1. Електрохимична клетка за обработване на вода и/или водни разтвори, състояща се от вертикален цилиндричен вътрешен електрод, състоящ се от средна част и заострени краища от двете страни, диаметърът на които е не поголям от 0,75 от диаметъра на средната част; вертикален цилиндричен външен електрод, обхващащ вътрешния електрод и коаксиално разположена керамична диафрагма, изработена от основен състав, съдържащ циркониев, алуминиев и итриев окис, монтирана в обособеното междуелектродно пространство в електродната камера на клетката, характеризираща се с това, че електродите са изработени от материал, който е неразтворим в процеса на електролизата, като вътрешният електрод е монтиран в долен и горен диелектричен изолатор, поради което всеки от тях е снабден с улеи на съответния си край, вътрешният и външният електрод са свързани съответно с положителния и отрицателния полюс на източника на ток, клетката е снабдена с горна свързваща глава и долна свързваща глава, всяка от които притежава аксиален канал, като всяка свързваща глава е разположена в изолаторни улеи и е приспособена за завъртане в тях, а диафрагмата е закрепена посредством еластични набивки, монтирани в улеите на изолаторите, при което диаметърът на средната част на вътрешния електрод се определя по формулата:
2М < D < 4М, в която
D е диаметърът на средната част на вътрешния електрод в mm, и
М е разстоянието между електродите в mm, като освен това дължината на средната част на вътрешния електрод е или по-къса от дължината на външния електрод и е със стойност 2М, или е по-дълга от дължината на външния електрод и е със стойност не по-малка от 2М, вътрешният електрод е закрепен в свързващите глави посредством еластични набивки, разположени в аксиалните водещи канали и долната и горната глава и долният и горният изолатор са снабдени с канали за захранване на, и съответно за отвеждане от камерите на вътрешния и външния електроди с обработваната вода и/или обработвания разтвор.
2. Клетка съгласно претенция 1, при която дължината на външния електрод е от 50 до 240 mm и разстоянието между електродите е от 2,8 до 3,3 mm.
3. Клетка съгласно претенции 1 и 2, характеризираща се с това, че изолаторите и водещите канали достигат до страничната повърхност и са осигурени със съединителни муфи.
4. Клетка съгласно претенции от 1 до 3, характеризираща се с това, че диафрагмата е изработена от керамичен материал, който освен циркониев, алуминиев и итриев окис съдържа и добавки от ниобиев, танталов, титанов, гадолиниев и хафниев окис.
5. Клетка съгласно претенции от 1 до 4, характеризираща се с това, че диафрагмата притежава или ултрафилтрационни, или микро филтрационни, или нанофилтрационни свойства.
6. Клетка съгласно претенции от 1 до 5, характеризираща се с това, че диафрагмата е изработена под формата на пресечен конус с конусни параметри 1 : (100 - 1000) и равномерна дебелина на стените по цялата му дължина от 0,4 до 0,8 mm, като е разположена в клетката или с голямата си основа надолу, или с голямата си основа нагоре.
7. Клетка съгласно претенции от 1 до 5, характеризираща се с това, че външната повърхност на диафрагмата е изработена като цилиндър, а вътрешната повърхност - като конус с конусни параметри 1 : (100 - 1000); дебелината на единия му край е 0,4 до 0,5 mm, а дебелината на другия - 0,7 до 0,8 mm; диафрагмата е разположена в клетката по такъв начин, че краят с по-дебелите стени е обърнат или нагоре или надолу.
8. Клетка съгласно претенции от 1 до 5, характеризираща се с това, че и вътрешната и външната повърхност на диафрагмата са изработени под формата на пресечен конус с конусни параметри 1 : (100- 1000); върховете на конусите са разположени на противоположни посоки; дебелината на стената на единия край е от 0,4 до 0,5 mm, а на другия край - от 0,7 до 0,8 mm; диафрагмата е инсталирана в клетката по такъв начин, че краят с подебелите стени е обърнат нагоре или надолу.
9. Клетка съгласно претенции от 1 до 5, характеризираща се с това, че и вътрешната и външната повърхност на диафрагмата са изработени под формата на цилиндър с дебелина на стените от 0,4 до 0,7 mm.
10. Клетка съгласно претенции от 1 до
9, характеризираща се с това, че отклонението от геометрично правилната повърхност е не по-голямо от 0,05 mm във всяко място от цялата дължина на диафрагмата.
11. Клетка съгласно претенции от 1 до
10, характеризираща се с това, че вътрешният електрод е или плътен, или кух.
12. Клетка съгласно претенции от 1 до
11, характеризираща се с това, че върху заострените краища на вътрешния електрод има резба, а за закрепване се използват притискащи уплътнители и гайки.
13. Клетка съгласно претенции от 1 до
12, характеризираща се с това, че външният електрод е свързан с отрицателния полюс на източника на ток, вътрешният електрод е свързан с положителния полюс на източника на ток, при което вътрешният електрод е конструиран така, че дължината на средната му част превишава дължината на външния електрод със стойност, не по-малка от удвоеното разстояние между електродите, а вътрешният електрод е разположен в клетката симетрично на външния.
14. Клетка съгласно претенции от 1 до 13, характеризираща се с това, че външният електрод е свързан с положителния полюс на източника на ток, вътрешният електрод е свързан с отрицателния полюс на източника на ток, при което вътрешният електрод е разположен така, че дължината на средната му част е по-малка от дължината на външния електрод със стойност, равна на удвоеното разстояние между електродите, а вътрешният електрод е разположен в клетката симетрично на външния.
15. Клетка съгласно претенции от 1 до 13, характеризираща се с това, че аксиалният водещ канал има променливо сечение, като средното сечение на вътрешния електрод формира свързващи улеи с аксиалните водещи канали, а еластичните набивки са разположени в свързващите улеи.
16. Клетка съгласно претенции от 1 до 13, характеризираща се с това, че аксиалният водещ канал има променливо сечение, при което средната част на вътрешния електрод формира свързващи улеи с аксиалните водещи канали и средното сечение на вътрешния електрод 5 формира свързващи улеи с аксиалните водещи канали, а повърхността на вътрешния електрод е снабдена с жлебове в долната и горната част на неговото средно сечение, като в жлебовете са разположени еластични набивки.
10
17. Клетка съгласно претенции от 1 до
14, характеризираща се с това, че диаметърът на аксиалния водещ канал е равен на диаметъра на заострените краища на вътрешния електрод, а заострените краища на вътрешния електрод 15 имат жлебове върху повърхността си, като в жлебовете са разположени еластични набивки.
18. Клетка съгласно претенции от 1 до
14 или 17, характеризираща се с това, че диаметърът на аксиалните водещи канали е 20 равен на диаметъра на заострените краища на вътрешния електрод и аксиалните водещи канали са по-широки в края на главата, като еластичните набивки са разположени в тези разширения, а клетката е снабдена с 25 диелектрични изолатори, които също са разположени в тези разширения и са съответно закрепени.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN96195527A CN1190948A (zh) | 1996-03-11 | 1996-04-18 | 电化作用单元 |
| PCT/RU1996/000092 WO1997038942A1 (en) | 1996-03-11 | 1996-04-18 | Electrochemical cell |
| OA70165A OA10551A (en) | 1996-03-11 | 1997-12-18 | Electrochemical cell |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG102122A BG102122A (bg) | 1998-08-31 |
| BG62784B1 true BG62784B1 (bg) | 2000-07-31 |
Family
ID=33436839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG102122A BG62784B1 (bg) | 1996-04-18 | 1997-12-17 | Електрохимична клетка |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | ATE195496T1 (bg) |
| BG (1) | BG62784B1 (bg) |
| DE (1) | DE69609841T2 (bg) |
| DK (1) | DK0842122T3 (bg) |
-
1996
- 1996-04-18 DE DE69609841T patent/DE69609841T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-04-18 AT AT96914478T patent/ATE195496T1/de active
- 1996-04-18 DK DK96914478T patent/DK0842122T3/da active
-
1997
- 1997-12-17 BG BG102122A patent/BG62784B1/bg unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DK0842122T3 (da) | 2000-11-06 |
| DE69609841T2 (de) | 2000-12-21 |
| ATE195496T1 (de) | 2000-09-15 |
| DE69609841D1 (de) | 2000-09-21 |
| BG102122A (bg) | 1998-08-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5635040A (en) | Electrochemical cell | |
| US5783052A (en) | Electrochemical cell | |
| US7691249B2 (en) | Method and apparatus for making electrolyzed water | |
| US5427667A (en) | Apparatus for electrochemical treatment of water | |
| RU2040477C1 (ru) | Устройство для обеззараживания и очистки воды | |
| RU2038322C1 (ru) | Устройство для электрохимической обработки воды | |
| EP3239360B1 (en) | Pipe-type electrolysis cell | |
| KR20190026597A (ko) | 고농도의 미산성 전해수 생성 방법 및 장치 | |
| EA013774B1 (ru) | Устройство для электрохимической обработки воды или водных растворов | |
| RU2297981C1 (ru) | Устройство для электрохимической обработки воды или водных растворов | |
| RU2145940C1 (ru) | Проточный электрохимический модульный элемент "пэм-4" для обработки жидкости | |
| RU2605084C1 (ru) | Электролизер с неподвижными электродами для электрохимической очистки сточных вод и получения нескольких неорганических перекисных соединений | |
| RU2078737C1 (ru) | Устройство для электрохимической обработки воды | |
| BG62784B1 (bg) | Електрохимична клетка | |
| RU2038323C1 (ru) | Устройство для очистки и обеззараживания воды | |
| CA2224941C (en) | Electrochemical cell | |
| KR100397883B1 (ko) | 전기화학전지 | |
| RU51613U1 (ru) | Устройство для электрохимической обработки воды или водных растворов | |
| AU723896B2 (en) | Electrochemical cell | |
| RU2063932C1 (ru) | Устройство для электрохимической обработки жидкости | |
| CN222204883U (zh) | 苯系物废水处理装置 | |
| NZ308243A (en) | Electrochemical cell | |
| RU2586560C2 (ru) | Электрохимический реактор | |
| JP2000500068A (ja) | 化学電池 | |
| RU3600U1 (ru) | Устройство для электрохимической обработки воды |