Спосіб очищення водних розчинів електроерозійною коагуляцією

Спосіб очищення водних розчинів електроерозійною коагуляцією, що включає операції про 3 20621 ргію в оптичному діапазоні із спектром до ультрафіолетової області, яка згубно впливає на біологічні об'єкти у воді. Одночасно виникають могутні ультразвукові ударні хвилі. Ультразвукові ударні хвилі, що виникають під час схлопування мікропузирів, приводять до акустичної коагуляції, яка значно підвищує інтенсивність очищення. Механізм цього процесу полягає в тому, що при розповсюдженні в рідині ультразвукових хвиль виникають сили, під дією яких зважені у воді частинки зближуються, що сприяє їх злипанню. При дії на металеві гранули електричними імпульсами між гранулами виникають іскрові розряди. При цьому, за рахунок електричної ерозії, відбувається утворення коагулянтів у водному розчині. Коагулянти сорбувають на собі іони важких металів і органічні сполуки. Іскрові розряди ще більше посилюють кавітацію, що виникла при гальмуванні вихрового ламінарної о потоку рідини на металевих гранулах. В якості установки для здійснення пропонованого способу може бути використана традиційна установка для електроерозійного легування [як приклад: А.Л.Лившиц, И.С.Рогачев, М.Ш.Отто. Генераторы импульсов. М., "Энергия", 1970, с.213.]. Спосіб здійснюють таким чином. В розрядну циліндрову камеру, виготовлену з діелектричного матеріалу, завантажують металеві гранули (наприклад, сталеві), які розміщують на її днищі переважно на виддалі від центру камери біля її стінки. Під гранулами встановлені електроди. В циліндровій стінці камери біля її дна виконані отвори для виходу очищеної води. Електроди розташовані біля циліндрової стінки в секціях, розділених ізоляційними ребрами-перегородками і підключені до генератора імпульсів. Металеві гранули завантажують в такій кількості, щоб при вихровому р усі рідини вони розташовувалися вище за ребра-перегородки і забезпечували проходження електричного струму між електродами. В розрядну камеру зверху вниз прокачують водний розчин, який підлягає очищенню. Водний розчин приводять у вихровий рух, наприклад, за допомогою гідроциклону. Цим досягається велика швидкість рідини при збереженні ламінарності потоку. При вихровому русі вдається отримати велику кінетичну енергію ламінарного потоку рідини. Вихровий рух рідини виносить металеві гранули до стінки розрядної камери в зону, де встановлені електроди і ребра-перегородки. При гальмуванні рідини на металевих гранулах виникає кавітація за рахунок переходу ламінарного руху рідини в турбулентний. За ра хунок стрибків гідравлічного тиску і гідравлічних ударів в рідині виникають ультразвукові хвилі. Кавітація розповсюджується на весь об'єм рідини в зоні розташування металевих гранул. Накопичена кінетична енергія рідини, що р ухається, вивільняється в зоні металевих гранул. При цьому в зоні розташування металевих гранул виникає велика кількість кавітаційних пузирів, які під час свого схлопування виділяють енергію, що руйн ує сторонні включення у воді. Кавітація супроводжується сонолюмінесценцією. При кавітації ультразвукова хвиля у фазі 4 розрідження викликає велику напруженість в рідині, що приводить до локального розриву суцільного середовища і створення в ній пузирів, заповнених водяною парою і розчиненими у воді газами. Через півперіоду, під дією стискаючого ефекту ультразвука і сил поверхневого натягнення, ці пузирі схлопуються. У цей момент з пузирів вириваються спалахи сонолюмінесцентного випромінювання. Випромінює світло хмарка плазми, яка запалюється в центрі пузиря, що схлопується. Швидкість розриву п узиря рівна 1-1.5км/сек. Надзвуковий рух породжує могутні ударні хвилі в рідині. Після того, як ударна хвиля досягне центру пузиря, вона відбиваєтья, і починає розповсюджуватися назовні. В результаті через дану точку речовини в пузирях ударна хвиля проходить двічі, при цьому відбувається збільшення температури. Температура плазми при сонолюмінесценції складає десятки тисяч градусів. Спектр випромінювання при сонолюмінесценції суцільний, що росте в ультрафіолетову область. При такій високій температурі відбувається активний піроліз речовин, що знаходяться у воді, утворюються оксиди і гідрооксиди металу у всьому об'ємі рідини. Ударні хвилі і ультрафіолетове випромінювання приводить до загибелі бактерій, що знаходяться в рідині. Очищена вода ви ходить через отвори в циліндровій стінці камери біля її дна безперервним потоком. На електроди подають електричні імпульси. Під час проходження імпульсів струму через ланцюжки, утворені металевими гранулами, по ланцюгах, що огинають ребра-перегородки, між окремими гранулами і електродами виникають електричні розряди. При цьому за рахунок електричної ерозії відбувається утворення коагулянтів у водному розчині. В каналах розряду температура досягає 10тис. градусів за Цельсієм. При такій температурі також відбувається піроліз речовин, що знаходяться у воді, утворюються оксиди і гідрооксиди того металу, гранули якого завантажені в розрядну камеру. Ці оксиди і гідрооксиди є коагулянтами, які сорбють на собі іони важких металів, органічні сполуки та інше. Під дією електричних розрядів в рідкому середовищі розвиваються значні гідродинамічні сили і виникають ультразвукові хвилі, які ще більше посилюють кавітацію і сонолюмінесценцію, що виникла при гальмуванні вихрового потоку рідини. Крім того, під дією ультразвукових хвиль відбувається акустична коагуляція, суть якої полягає в тому, що при розповсюдженні в рідині ультразвукових хвиль виникають сили, які зближують зважені у воді частики, що сприяє їх злипанню і, як наслідок, сприяють очищенню водних розчинів. Таким чином, дія електричних розрядів на металеві гранули і приведення водного розчину у вихровий рух при збереженні ламінарного потоку, загальмовування його на шарі гранул приводять до кавітації і сонолюмінесценції у великому об'ємі рідини в зоні розташування металевих гранул, що підвищує ефективність очищення води від бактерій і важких металів і дозволяє проводити очищення в проточній воді. 5 Комп’ютерна в ерстка М. Ломалова 20621 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601