Електрокоагулятор

Електрокоагулятор, що вміщує корпус із діелектричного матеріалу з патрубками подачі та відведення очищуваної води, на дні корпуса розташований плоский катод, над яким розміщений із утворенням міжелектродної камери циліндричний анод, який відрізняється тим, що анод виконаний із щільно прилеглих один до одного вертикальних 37135 вання міжелектродної камери і анода продуктами електролізу та забрудненнями очищуваної води. Поставлене завдання досягається тим, що електрокоагулятор вміщує корпус із діелектричного матеріалу з патрубками подачі та відведення очищуваної води, на дні корпуса розташований плоский катод, над яким розміщений із утворенням міжелектродної камери циліндричний анод, згідно з даним винаходом, анод виконаний із щільно прилеглих один до одного вертикальних алюмінієвих стержнів, стягнути х у їх верхній частині металевим кільцем, розміщений співвісно щодо корпуса із зазором 5, встановлений з можливістю зворотно-поступального руху, а центральний стержень анода, що виступає над його верхньою кромкою, виконаний вигнутим, пристосований до анодного струмопідводу, приєднаний до крюка з електроізолюючою прокладкою вертикальної консолі, яку встановлено в стопорному пристрої, з'єднаному з кришкою, до того ж площа SK катода дорівнює площі SA поперечного перерізу анода, при цьому початкова висота міжелектродної камери h0=2-3 мм пов'язана із робочою глибиною шару води над катодом Н співвідношенням h0=(0,15-0,25)Н. Виготовлення анода із алюмінієвих стержнів створює можливість використання як анодного матеріалу широко розповсюдженого, недефіцитного алюмінієвого проводу, що суттєво спрощує і здешевлює конструкцію електрокоагулятора. Розміщення анода над катодом на мінімальній за конструктивними умовами початковій відстані h0=2-3 мм із можливістю зворотно-поступального руху анода дозволить експлуатувати електрокоагулятор з найменшими енерговитратами, а обмеження висоти шару води над катодом Н із співвідношенням h0=(0,15-0,25)Н забезпечить в умовах постійної витрати протоку води достатні швидкості для виведення із міжелектродної камери продуктів електролізу. Наявність електроізолюючої прокладки між струмопідводом та вертикальною консоллю гарантуватиме відсутність небезпеки непродуктивного витрачання електричної енергії через систему заземлення електрокоагулятора. Таким чином, всі конструктивні ознаки кожна окремо і їх нова сукупність та нові зв'язки між ними дозволяють досягти нового позитивного ефекту винаходу, що виражається в його універсальності, а саме - здешевленні конструкції, економії енерговитрат, підвищенні надійності та подовженні терміну служби електрокоагулятора. Винахід пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 - загальний вигляд вертикального перерізу електрокоагулятора; на фіг. 2 – поперечний переріз А А анода на фіг. 1; на фіг. 3 - стопорний пристрій із крюком консолі підвішування анода; на фіг. 4 міжелектродна камера. Електрокоагулятор включає діелектричний корпус 1 циліндричної форми діаметром DK, на дні якого із зазором s розташовано плоский круглий катод 2 діаметром D із катодним струмопідводом 3. В нижній частині корпуса 1 розміщені впускний 4 і випускний 5 патрубки подачі і відведення води, причому нижня кромка патрубка 5 розташована на висоті Н1 над катодом 2. Корпус 1 в своїй верхній частині забезпечений кришкою 6, по осі якої встановлений стопорний пристрій 7, в якому зафіксо вана вертикальна консоль 8 за допомогою ручки 9, що проходить крізь отвір із гвинтовою різьбою 10. Консоль 8 в нижній частині вигнута крюком з електроізолюючою прокладкою 11, до якого підвішено анод 12 діаметром D, виконаний із щільно прилеглих один до одного вертикальних алюмінієвих стержнів 13, стягнутих у їх вер хній частині металевим кільцем 14. Анод 12 розміщений співвісно щодо корпуса 1 із зазором s=(DК-D)/2 із можливістю зворотно-поступального руху, а центральний стержень 15 анода 12 виступає над верхньою кромкою останнього, виконаний вигнутим, приєднаний болтовим з'єднанням до анодного струмопідводу 16 і через електроізолюючу прокладку 11 пристосований до консолі 8. Нижні кінці стержнів 13 розміщені над катодом на початковій висоті h0=2-3 мм, утворюють з ним проточну міжелектродну камеру 17, причому площа SK поверхні катода 2 дорівнює площі SA поперечного перерізу торцевої поверхні 18 анода 12, висота Н робочого рівня води над катодом 2 дорівнює Н1+(3-5) мм, a h0=(0,15-0,25)Н. Електрокоагулятор працює таким чином. Оброблювана вода крізь патрубок 4 потрапляє до міжелектродної камери 17 корпусу 1, р ухаючись між торцевою поверхнею 18 анода 12 та поверхнею катода 2, відводиться через патрубок 5. При підведенні електричної напруги до катодного 3 і анодного 16 струмопідводів на поверхні катода 2, торцевій поверхні аноду 12 та в міжелектродній камері 17 мають місце електрохімічні процеси. На катоді 2 відбуваються реакції виділення газових пухирців водню, відновлення катіонів води та органічних і неорганічних домішок. Можливим є також явище катодної пасивації, пов'язаної з утворенням мінеральних і органічних плівок, що погано проводять електричний струм. На торцевій поверхні 18 анода 12 відбувається виділення газових пухирців кисню і хлору та анодне розчинення алюмінію з утворенням гідроксиду Аl(ОН)3 . В проточній міжелектродній камері 17 гідроксид алюмінію формує пластівці, на яких сорбуються забруднення. Утворені конгломерати "пластівці - забруднення" виносяться із коагулятора через випускний патрубок 5 на подальші технологічні етапи обробки (на кресленнях не показані). Кількість алюмінію, яка розчиняється при електролізі, визначається за законами Фарадея і залежить від сили струму тривалості електролізу, атомної маси металу (для алюмінію 27), сталої Фарадея (26,8 А·год), ви ходу металу за стр умом, валентності (для алюмінію 3). Швидкість спрацювання анода 12 за довжиною Dh, см/діб розраховується залежно від щільності струму i, м А/см 2, питомої маси металу (для алюмінію 2700 кг/м 3), теоретичної питомої витрати електроенергії для розчинення одиниці маси металу (згідно з [1], при проходженні 26,8 А·год електроенергії розчинюється 8,99 г алюмінію). При рекомендованій щільності струму i=20-50 мА/см 2 Dh становить 0,06-0,15 см/діб. Для практично використовуваних в електрокоагуляції плоских алюмінієвих анодів товщиною 1 см тривалість їх спрацьовування Т1 діб до втрати механічної міцності при мінімальній товщині 1,5 мм становить: Т1=(1,0 см - 0,15 см)/Dh см/діб=5,7-14,3 2 37135 діб, а ступінь корисного витрачання матеріалу такого плоского анода К1 K1 = коагулятора (на кресленнях не показана). Подача електричного струму на анод 12 здійснюється за допомогою болтового з'єднання через струмопідвод 16, що розташований вище рівня води, тобто за межами електрохімічного розчинення анода, і призводить до поступового спрацьовування стержнів 13 анода 12 за довжиною. За 1 тиждень безперервної роботи анод 12 спрацьовується на 0,41,0 см. Наприкінці кожного тижня завдяки існуючому зазору шириною 5 між корпусом 1 та анодом 12 виконують операції по зворотно-поступальному спусканню останнього на довжину, що відповідає початковій висоті міжелектродної камери 17 h0=2-3 мм. Для цього знімають зовнішню електронапругу із струмопідводів 3 та 16, припиняють подачу води через патрубок 4, консоль 8 звільняють від фіксації ручкою 9 в стопорі 7, центральний стержень 15 анода 12 опускають на відповідну довжину, після чого консоль 8 фіксують ручкою 9 в робочому положенні в стопорі 7. Операції по зворотнопоступальному переміщенню анода 12 можуть здійснюватись як ручним способом, так і автоматично з використанням елементів програмованого керування (на кресленнях не показані). Джерела інформації 1. Кульский ЛО.А., Строкач П.П., Слипченко В.А., Сайгак Е.И. Очистка воды электрокоагуляцией. – К.: Будивэльнык, 1978. – 112 с. 2. А.с. № 1787949 МПК С02F1/46. 10 мм - 1,5 мм 100% = 85 % 10 мм За даним винаходом початкова довжина L0 анода12 обмежена лише з експлуатаційної точки зору і практично може дорівнювати 40-50 см, а найменша кінцева довжина анода 12 після спрацьовування складається із ширини В кільця 14 (810 мм) та остаточної неспрацьованої довжини L анода 12, де L=5-8 мм. Тривалість спрацювання Т2 нової конструкції анода 12 буде дорівнювати: Т2=(L0-В-L)/Dh=250-800 діб, а ступінь корисного витрачання матеріалу анода 12: K2 = L0 - B - L L0 100% = 85,5 ...97,4% При запуску електрокоагулятора в роботу анод 12 за допомогою розміщеного в кришці 6 стопора 7, консолі 8 з електроізолюючою прокладкою 11 та ручки 9 встановлюють над катодом 2 на рівень, що забезпечує початкову висоту міжелектродної камери 17 ho=2-3 мм, а робоча глибина шару води Н над катодом 2 пов'язана з h 0 співвідношенням h0=(0,15-0,25)Н. При h0=2-3 мм швидкість води в міжелектродній камері 17 знаходиться в межах 0,9-1,5 м/с, що забезпечує виведення із останньої продуктів електролізу та забруднень води. Наявність електроізолюючої прокладки 11 між струмопідводом 16 та вертикальною консоллю 8 запобігає непродуктивному витрачанню електричної енергії через систему заземлення електро Фіг. 1 3 37135 Фіг. 2 Фіг. 3 Фіг. 4 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4