Спосіб очищення водних розчинів електроерозійною коагуляцією

Спосіб очищення водних розчинів електроерозійною коагуляцією, що включає пропускання водного розчину через шар металевих гранул, розміщених в розрядній камері, дію на металеві 3 20622 на металеві гранули діють електричними імпульсами, що мають швидкість наростання струму не менше 105 А/с, фіксують резонансну частоту ультразвукових хвиль у водному розчині в розрядній камері і діють на водний розчин в розрядній камері ультразвуковими коливаннями від зовнішнього джерела на резонансній частоті. Авторами експериментальне знайдена оптимальна швидкість наростання струму електричних імпульсів. Так, наприклад, при швидкості наростання струму електричних імпульсів менше ніж 105 А/с процеси сорбції і коагуляції протікають дуже поволі. Це пов'язано з тим, що при малій швидкості наростання струму електричних імпульсів у водному розчині в розрядній камері не створюються умови виникнення могутніх ударних хвиль і не виникає кавітація. При швидкості наростання струму більше 105 А/с процеси сорбції і коагуляції протікають дуже активно. При великій швидкості наростання струму електричних імпульсів у водному розчині виникає кавітація, яка приводить до появи в рідині великої кількості кавітаційних мікропузирів, які при схлопуванні випромінюють в рідину електромагнітну енергію в оптичному діапазоні із спектром до ультрафіолетової області, яка згубно впливає на біологічні об'єкти у воді. Одночасно виникають могутні ударні ультразвукові хвилі. Могутні ударні хвилі, що виникають при схлопуванні мікропузирів, руйнують сторонні включення у воді і згубно діють на бактерії. Тому в пропонованому способі діють на металеві гранули електричними імпульсами, які мають швидкість наростання струму не менше 105 А/с. Дія на водний розчин в зоні розташування металевих гранул ультразвуковими коливаннями від зовнішнього джерела на резонансній частоті ще більше посилює кавітацію і поширює її на великий об'єм рідини, що підвищує е фективність очищення водного розчину, яке залишається високим навіть при великій швидкості пропускання водного розчину через шар металевих гранул. Крім того, під дією ультразвукових хвиль відбувається акустична коагуляція, яка значно підвищує інтенсивність очищення. Ме ханізм 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. 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.], а також електроакустичний перетворювач і генератор ультразвукових імпульсів [як приклад: Ультразвуковые преобразователи. Под ред. Е. Кикучи, М., 1972.- 320с.]. Спосіб здійснюють таким чином. В розрядну камеру, виготовлену з діелектричного матеріалу, завантажують металеві гранули (наприклад, сталеві), які розміщують рівномірним шаром на її днищі, де встановлені електроди. Електроди підключені до генератора імпульсів. В розрядну камеру поступає водний розчин, який підлягає очищенню. На електроди подають електричні імпульси, що мають швидкість наростання струму 4 не менше 105 А/с. Під час проходження імпульсів струму через ланцюжки, утворені металевими гранулами, 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 10 тис. градусів. При такій температурі 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 сорбують на собі іони важких металів, органічні сполуки і ін. Під дією електричних розрядів в рідкому середовищі розвиваються значні гідродинамічні сили і виникають ультразвукові хвилі, які приводять до кавітації. Для посилення кавітації на водний розчин діють ультразвуковими коливаннями за допомогою електроакустичного перетворювача, на який подають імпульси від генератора ультразвукових імпульсів. Дію ультразвуковими коливаннями на рідину від зовнішнього джерела здійснюють на резонансній частоті, яка виникає від імпульсних розрядів при швидкості наростання імпульсного струму більше 105 А/с. При кавітації виникає велика кількість кавітаційних пузирів, які при схлопуванні виділяють енергію, що руйн ує сторонні включення у воді. Кавітація супроводжується сонолюмінесценцією. При кавітації ультразвукова хвиля у фазі розрідження викликає велику напруженність в рідині, що приводить до локального розриву суцільного середовища і створення в ній пузиря, заповненого водяною парою і розчиненими у воді газами. Через півперіоду під дією стискаючого ефекту ультразвука і сил поверхневого натягнення цей пузир схлопується. У цей момент з пузиря виривається спалах сонолюмінесценпюго випромінювання. Випромінює світло хмарка плазми, яка запалюється в центрі пузиря, що схлопується. Швидкість схлопування пузиря рівна 1-1,5 км/сек. Надзвуковий рух породжує могутні ударні хвилі в рідині. Після того, як ударна хвиля досягне центру, вона відбивається і починає розповсюджуватися назовні. В результаті, через дану точку речовини ударна хвиля проходить двічі, при цьому буде відбуватись 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. Під дією ультразвукових хвиль відбувається акустична коагуляція, суть якої полягає в тому, що при розповсюдженні в рідині ультразвукових хвиль виникають сили, зближуючі зважені у воді частинки, що сприяє їх злипанню і, як наслідок, сприяє очищенню водних розчинів. Таким чином, сумісна дія імпульсних розрядів при швидкості наростання імпульсного струму більше 105 А/с і ультразвукових коливань від зовнішнього джерела на резонансній частоті приводять 5 20622 до кавітації і сонолюмінесценції у великому об'ємі рідини в зоні розташування металевих гранул, що підвищує ефективність очищення води від бакте Комп’ютерна в ерстка Д. Шев ерун 6 рій і важких металів і дозволяє проводити очищення в проточній воді. 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