Спосіб електрохімічного знезараження води

Реферат: Спосіб електрохімічного знезараження води включає її обробку в анодній та катодній камері діафрагмового електролізера, при цьому анодна камера працює у проточному режимі, а катодна камера працює у непроточному режимі. UA 111278 U (54) СПОСІБ ЕЛЕКТРОХІМІЧНОГО ЗНЕЗАРАЖЕННЯ ВОДИ UA 111278 U UA 111278 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до способів електрохімічного знезараження води і може бути використана для знешкодження біологічних забруднень в питній воді, очищених промислових та побутових стічних водах підприємств та населених пунктів. Відомий спосіб обробки води гіпохлоритом натрію, що включає електроліз у бездіафрагмовому електролізері розчину, що містить хлористий натрій, отримання гіпохлориту натрію та наступне дозування суміші хлористого натрію та гіпохлориту натрію у природну або стічну воду для окислення бактеріальних забруднень [1]. Недоліком даного способу є те, що для електролізу використовується розчин хлористого 3 натрію концентрацією не менше 150-200 мг/дм , із якого утворюється та корисно використовується близько 10-15 % гіпохлориту натрію. Інша кількість солі уводиться у воду у вигляді баластних іонів, підвищуючи тим самим загальну мінералізацію водної фази, що є несприятливим для живих організмів і довкілля, та підвищує вартість знезараження. Відомий спосіб електрохімічної обробки води дезінфектантами шляхом прямого електролізу, який полягає у її протіканні через бездіафрагмовий електролізер з нерозчинними анодами, в якому під дією постійного електричного струму на анодах протікає розряд іонів хлору з виділенням газоподібних хлору та кисню, які розчиняються у воді і окислюють бактеріологічні забруднення [2]. Недоліком даного способу є значна енергоємність процесу окислення. Це пояснюються тим, що під час електрохімічної обробки води на катоді виділяється газоподібний водень, який є відновником і нейтралізує частину газоподібного хлору та кисню, як окисників бактеріальних забруднень. Крім цього, для такого способу необхідна наявність у воді деякої мінімальної концентрації хлоридів, нижче якої процес електрохімічного знезараження стає неефективним. Найбільш близьким до технічного рішення, що пропонується, є спосіб отримання дезінфікуючого розчину шляхом обробки води або розчинів хлористого натрію у діафрагмовому електролізері з нерозчинними анодами [3]. У цьому способі вода подається паралельним потоками у катодну та анодну камери діафрагмового електролізера. Основна кількість води протікає у анодній камері, де за рахунок виділення на аноді газоподібного хлору та кисню протікає процес окислення бактеріальних забруднень. Ефективність процесу знезараження води у такому способі значно вища, оскільки вода (католіт) з прикатодної камери, де на катоді виділяється газоподібний водень, не змішується з водою (анолітом) з анодної камери, внаслідок чого не протікає небажаний процес нейтралізації окисників хлору і кисню відновником воднем. Недоліком даного способу є те, що при електролізі в аноліті за рахунок виділення кисню утворюються водневі іони, які призводять до підкислення обробленої води, що є негативним з точки зору її споживання. Крім цього в катодній камері при виділенні водню утворюються гідроксильні іони, які значно підлужують католіт, який скидається у каналізацію і надалі не використовується. Для нейтралізації кислих властивостей аноліту та лужних властивостей католіту необхідно використовувати додаткові реагенти, що значно знижує технологічну та економічну доцільність застосування даного способу. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності процесу електрохімічного знезараження води. Поставлена задача вирішується тим, що у способі електрохімічного знезараження води, який включає її обробку в анодній та катодній камері діафрагмового електролізера, анодна камера працює у проточному режимі, а катодна камера працює у непроточному режимі. При цьому в діафрагмовому електролізері як діафрагму використано пористий інертний матеріал, а як анод застосовано нерозчинний матеріал. Оскільки анодна камера діафрагмового електролізера працює у проточному режимі, то через неї проходить весь потік оброблюваної води, яка повністю знезаражується за рахунок хлору та кисню, що виділяються на нерозчинному аноді. Так як катодна камера на початку процесу заповнюється водою і надалі працює у непроточному режимі, то гідроксильні аніони, які утворюються в катодній камері, накопичуються в католіті і далі під дією електричного струму переносяться у анодну камеру через пористу діафрагму і нейтралізують утворені в ній водневі іони. Це дозволяє попередити шкідливе підкислення аноліту і забезпечити високу ефективність процесу електрохімічного знезараження води та унеможливити скид з катодної камери електролізера побічного лужного розчину. Даний спосіб здійснюється таким чином. Вода подається в анодну камеру діафрагмового електролізера, відділену від катодної камери пористою діафрагмою. Одночасно вода через пори діафрагми заповнює катодну камеру. Під дією постійного електричного струму на нерозчинному аноді протікає розряд іонів хлору та молекул води з виділенням газоподібних хлору та кисню, які, розчиняючись у воді, окислюють бактеріальні забруднення. Внаслідок 1 UA 111278 U 5 10 15 20 25 30 35 виділення кисню в аноліті утворюються водневі іони. Оброблена вода відводиться з анодної камери. Оскільки з катодної камери вода не відводиться, то вона працює у непроточному режимі. Під час знаходження води у катодній камері на катоді протікає розряд молекул води з утворенням газоподібного водню та гідроксильних іонів, які накопичуються у католіті. Оскільки катодна камера працює у непроточному режимі, то під дією електричного струму утворені водневі іони через пористу діафрагму переносяться в анодну камеру, де нейтралізують гідроксильні іони. Цим самим забезпечується незмінність величини рН обробленої води в анодній камері, що забезпечує високу ефективність процесу окислення бактеріальних забруднень при наявності нейтрального середовища, а також виключається скид з катодної камери концентрованих лужних розчинів та застосування реагентів для регулювання рН аноліту і католіту. Таким чином, запропоноване технічне рішення має суттєві відмінності від відомих способів електрохімічного знезараження води. Так, у запропонованому способі анодна камера діафрагмового електролізера, де протікає весь об'єм обробленої води і відбувається знезараження бактеріальних забруднень, працює у проточному режимі. Катодна камера працює у непроточному режимі, що дозволяє за рахунок утворених в ній гідроксильних іонів, які переносяться в анодну камеру, забезпечити нейтралізацію водневих іонів, що утворюються в анодній камері. В підсумку запропонований спосіб дозволяє одержати новий якісний результат підвищити ефективність електрохімічного знезараження води і уникнути застосування реагентів для нейтралізації кислих та лужних властивостей обробленої води. Крім цього, запропонований спосіб має ряд технологічних переваг перед відомими способами електрохімічного знезараження води, оскільки відпадає потреба в транспортуванні і зберіганні небезпечних реагентів для окислення забруднень та регулювання рН обробленої води, а також спрощується обслуговування обладнання та регулювання процесу електрохімічної обробки води, яке полягає тільки в зміні сили струму для отримання необхідного ефекту знезараження. Джерела інформації: 1. Патент РФ № 2100483. Способ обработки води гипохлоритом натрия и проточный электролизер для получения гипохлорита натрия. Автори Кібірєв Д.I., Поживілко К.С, Нікіфоров Г.І. Опубліковано 12.27.1997. 2. Патент РФ № 2500625. Способ электрохимической обработки воды дезинфектантами. Автори Бражкін B.C., Купріков Н.П., Журавков О.А. Опубліковано 10.12.2013. 3. Патент РФ № 2208589. Способ получения дезинфицирующего раствора и устройство для его осуществления. Автори Бахір В.Μ., Задорожний Ю.Г., Панічева С.А. Опубліковано 20.07.2003. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 1. Спосіб електрохімічного знезараження води, що включає її обробку в анодній та катодній камері діафрагмового електролізера, при цьому анодна камера працює у проточному режимі, а катодна камера працює у непроточному режимі. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як діафрагму в діафрагмовому електролізері використано пористий інертний матеріал. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як анод діафрагмового електролізера використано нерозчинний матеріал. Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2