RU2378202C2 - Method and device for saturating liquid with gas - Google Patents
Method and device for saturating liquid with gas Download PDFInfo
- Publication number
- RU2378202C2 RU2378202C2 RU2007110151/15A RU2007110151A RU2378202C2 RU 2378202 C2 RU2378202 C2 RU 2378202C2 RU 2007110151/15 A RU2007110151/15 A RU 2007110151/15A RU 2007110151 A RU2007110151 A RU 2007110151A RU 2378202 C2 RU2378202 C2 RU 2378202C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- electrolysis
- gas
- working electrode
- metal
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000009738 saturating Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 13
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims abstract 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims 2
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 claims 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 claims 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 20
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 20
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005276 aerator Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 229910000358 iron sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000010840 domestic wastewater Substances 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DKFCNIGGENJIJN-UHFFFAOYSA-L aluminum;iron(2+);sulfate Chemical compound [Al+3].[Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O DKFCNIGGENJIJN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000005501 phase interface Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000009372 pisciculture Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам и устройствам насыщения кислородом или водородом природных, сточных вод и промышленных растворов. Жидкость, насыщенная кислородом, предназначена для использования в аэрационных процессах и сооружениях различных технологий, а также при химической и биохимической очистке бытовых и промышленных сточных вод в различных отраслях промышленности.The invention relates to methods and devices for the saturation with oxygen or hydrogen of natural, waste water and industrial solutions. The oxygenated liquid is intended for use in aeration processes and structures of various technologies, as well as in the chemical and biochemical treatment of domestic and industrial wastewater in various industries.
Аэрационные процессы играют важную роль при подготовке питьевой воды, очистке сточных вод и, являясь базисным процессом многих технологий, в значительной мере влияют на эффективность, надежность и стоимость последних.Aeration processes play an important role in the preparation of drinking water, wastewater treatment and, being the basic process of many technologies, significantly affect the efficiency, reliability and cost of the latter.
Существующие способы аэрации основаны на принципах диспергации воды в воздухе или воздуха в воде и осуществляются при помощи аэраторов барботажного, разбрызгивающего и каскадного типов.Existing methods of aeration are based on the principles of dispersion of water in air or air in water and are carried out using aerators of bubble, spray and cascade types.
Недостатками существующих способов аэрации являются слаборазвитая поверхность раздела фаз, ведущая к замедлению массообменных процессов в системе «вода-воздух», либо использование отверстий малого диаметра, требующих решения проблем их обрастания и заиливания.The disadvantages of existing methods of aeration are the underdeveloped phase interface, leading to a slowdown in mass transfer processes in the water-air system, or the use of small diameter holes that require solving problems of their fouling and siltation.
Существует множество устройств для аэрации жидкостей, описанных в патентной литературе. Известно устройство для аэрации жидкости, содержащее приемную камеру, в которой размещена вертикальная стенка аэрации с отверстиями, аэрируемая жидкость направляется на указанную стенку. Верхняя часть основной колонны вертикального падающего потока предназначена для приема жидкости, поступающей через отверстия под действием силы тяжести, проходя через атмосферный воздух.There are many devices for aeration of liquids described in the patent literature. A device for aeration of a liquid is known, containing a receiving chamber in which a vertical aeration wall with holes is placed, the aerated liquid is directed to the specified wall. The upper part of the main column of the vertical incident flow is designed to receive fluid entering through the holes under the influence of gravity, passing through atmospheric air.
Основная колонна восходящего потока имеет размеры поперечного сечения больше размеров колонны падающего потока и расположена вокруг этой колонны. Верхняя часть колонны содержит средства вывода жидкости.The main column of the upward flow has a cross-sectional dimension larger than the dimensions of the falling flow column and is located around this column. The top of the column contains liquid withdrawal means.
Нижние части обеих колонн сообщаются между собой (см. FR №2363367, 1978. 05.05, В01F 5/00, 3/04 - аналог).The lower parts of both columns communicate with each other (see FR No. 2363367, 1978. 05.05, BF 5/00, 3/04 - analog).
Известно устройство для аэрации жидкости. Оно относится к устройствам для насыщения жидкости кислородом воздуха и ее перемешивания, то есть к механическим аэраторам, предназначенным для использования в аэрационных сооружениях при биохимической очистке бытовых и промышленных сточных вод, и может быть применено в различных отраслях промышленности.A device for aeration of a liquid is known. It relates to devices for saturating a liquid with atmospheric oxygen and its mixing, that is, to mechanical aerators intended for use in aeration structures for biochemical treatment of domestic and industrial wastewater, and can be used in various industries.
Устройство для аэрации жидкости содержит ротор, выполненный полым и имеющий форму однополостного гиперболоида, обращенного вершиной вниз. При этом внешняя и внутренняя поверхности ротора снабжены спиралеобразными лопастями. Технический результат - интенсификация процесса аэрации жидкости за счет увеличения площади контакта жидкой и газовой фаз, которая обеспечивается при повышении равномерного распределения жидкости по сечению факела и при увеличении однородности и дисперсности распыла жидкости (см. RU №2147295, 2000, 04.10, C02F 3/14 - аналог).The device for aeration of the liquid contains a rotor made hollow and having the form of a one-sheeted hyperboloid facing downward. In this case, the outer and inner surfaces of the rotor are provided with spiral-shaped blades. The technical result is the intensification of the process of aeration of the liquid by increasing the contact area of the liquid and gas phases, which is ensured by increasing the uniform distribution of liquid over the cross section of the flame and by increasing the uniformity and dispersion of the liquid spray (see RU No. 2147295, 2000, 04.10,
Недостатками известных аэраторов является сложность конструкции, повышенная металлоемкость и низкая производительность.The disadvantages of the known aerators are the complexity of the design, increased metal consumption and low productivity.
Известный способ аэрации основан на искусственном дроблении и измельчении воздуха в воде или жидкости.The known method of aeration is based on artificial crushing and grinding of air in water or liquid.
Задачей изобретения является насыщение жидкости кислородом или водородом в условиях естественного процесса образования газов при атмосферном давлении.The objective of the invention is the saturation of the liquid with oxygen or hydrogen in a natural process of gas formation at atmospheric pressure.
Данная цель достигается насыщением жидких систем кислородом или водородом электролизом, при котором насыщение жидкости электролизными газами происходит на атомно-молекулярном уровне в момент их образования.This goal is achieved by saturating the liquid systems with oxygen or hydrogen by electrolysis, in which the saturation of the liquid with electrolysis gases occurs at the atomic-molecular level at the time of their formation.
Известен способ (прототип) очистки сточных вод от органических примесей, включающий электролитическую обработку, отличающуюся тем, что с целью повышения степени очистки стоки обрабатывают в электролизере с чередующимися растворимыми и нерастворимыми пластинчатыми электродами при скорости потока 0.2-150 м/ч, напряженности электрического поля 1.5-5 В/см и величине анодного потенциала 0,2-1,2 В. Обработку стоков осуществляют при плотности тока 0,002-0,05 А/см2 и объемной плотности тока 1-100А/Л (SU №600093, 1978.03.30, С02С 5/12).A known method (prototype) of wastewater treatment from organic impurities, including electrolytic treatment, characterized in that in order to increase the degree of purification, the effluents are treated in an electrolyzer with alternating soluble and insoluble plate electrodes at a flow velocity of 0.2-150 m / h, electric field strength 1.5 -5 V / cm and the value of the anode potential of 0.2-1.2 V. The treatment of effluents is carried out at a current density of 0.002-0.05 A / cm 2 and a bulk current density of 1-100 A / L (SU No. 600093, 1978.03.30 C02C 5/12).
Известна электролизная ячейка (прототип) без диафрагмы, состоящая из горизонтальных и параллельно последовательно один за другим расположенных анодов и катодов, отличающаяся тем, что электроды выполнены с отверстиями, причем все аноды и катоды связаны между собой (ДЕ №2305589, 1980. 01.30, С25В 9/00, 1/26).Known electrolysis cell (prototype) without a diaphragm, consisting of horizontal and parallel arranged successively anodes and cathodes, characterized in that the electrodes are made with holes, and all anodes and cathodes are interconnected (DE No. 2305589, 1980. 01.30, C25B 9/00, 1/26).
Известна электролизная ячейка (прототип), используемая для обработки воды, содержащей хлор-ион, которая содержит катод, выполненный в виде трубы, внутри которой расположен трубчатый анод. Катод может быть выполнен из коррозионно-стойкого материала, например титана, некоторых видов нержавеющей стали. В качестве конструкционного материала для анода применяется платина.Known electrolysis cell (prototype) used to treat water containing chlorine ion, which contains a cathode made in the form of a pipe, inside of which is a tubular anode. The cathode can be made of a corrosion-resistant material, such as titanium, some types of stainless steel. Platinum is used as a structural material for the anode.
При движении воды через электролизную ячейку, в пространстве между электродами под действием электрического тока происходит образование хлор газа, который используется для обеззараживания воды (US №3718540, 1973.02.27).When water moves through the electrolysis cell, chlorine gas is formed in the space between the electrodes under the influence of electric current, which is used to disinfect water (US No. 3718540, 1973.02.27).
В электролизерах известных конструкций электролизные газы - кислород и водород - образуются в эквивалентных количествах, поэтому они не могут быть использованы в качестве аэраторов.In electrolyzers of known designs, electrolysis gases - oxygen and hydrogen - are formed in equivalent quantities, so they cannot be used as aerators.
Новый способ насыщения жидкости газом осуществляется в электролизере, отличающемся от устройств известных конструкций. Предлагаемое устройство имеет прямоугольный или цилиндрический корпус, патрубки входа и выхода жидкой фазы, рабочий электрод, выполненный в виде пластин или цилиндров, равномерно расположенных внутри корпуса по всему объему, вспомогательный электрод в виде металлического стержня. Основной рабочий электрод выполнен из единого перфорированного или сетчатого металла с развитой поверхностью в 1-2 или более слоев электродной сетки, скрепленных зажимами из электропроводного материала, вспомогательный электрод - металлический стержень с зажимами из изоляционного материала.A new method of saturating a liquid with gas is carried out in an electrolyzer different from devices of known designs. The proposed device has a rectangular or cylindrical body, nozzles for the inlet and outlet of the liquid phase, a working electrode made in the form of plates or cylinders uniformly located inside the body throughout the volume, an auxiliary electrode in the form of a metal rod. The main working electrode is made of a single perforated or mesh metal with a developed surface of 1-2 or more layers of electrode mesh fastened with clamps of conductive material, the auxiliary electrode is a metal rod with clamps of insulating material.
Пластинчатые электроды помещены в прямоугольный корпус, цилиндрические электроды - в корпус колонного типа.Plate electrodes are placed in a rectangular case, cylindrical electrodes in a column-type case.
Стержневые электроды равномерно расположены по всему объему устройства, внутри каждого цилиндра и вне его.The rod electrodes are uniformly located throughout the volume of the device, inside each cylinder and outside it.
Вода или жидкость поступает в нижнюю часть электролизера, движется вверх и выходит из выходного патрубка.Water or liquid enters the lower part of the cell, moves up and out of the outlet pipe.
Развитая поверхность рабочего электрода контактирует со всей жидкой фазой, процесс сопровождается бурным образованием электролизного газа и насыщением жидкости.The developed surface of the working electrode is in contact with the entire liquid phase, the process is accompanied by rapid formation of electrolysis gas and saturation of the liquid.
На стержневых электродах, ввиду малой поверхности и высокого перенапряжения, газы выделяются с малой скоростью в незначительных количествах, чтобы предотвратить попадание газа, выделяющегося на стержневых электродах, в раствор; поверхность их покрывают диафрагмой.On the rod electrodes, due to the small surface and high overvoltage, gases are released at low speed in small quantities in order to prevent the gas released on the rod electrodes from entering the solution; their surface is covered with a diaphragm.
Для получения на рабочем электроде кислорода и насыщения им жидкой фазы рабочий электрод подключается к положительному полюсу источника тока, а стержневой электрод - к отрицательному. Для насыщения жидкой фазы водородом рабочий электрод подключается к отрицательному полюсу источника тока, стержневой электрод - к положительному полюсу.To obtain oxygen at the working electrode and saturate the liquid phase with it, the working electrode is connected to the positive pole of the current source, and the rod electrode to the negative. To saturate the liquid phase with hydrogen, the working electrode is connected to the negative pole of the current source, the rod electrode to the positive pole.
Электролиз проводится при напряжении 3-10В и более, силе тока 0.1-10А/Л и более.Electrolysis is carried out at a voltage of 3-10V or more, a current strength of 0.1-10A / L or more.
Параметры электролиза определяются конструкцией и производительностью электролизера и необходимой скоростью насыщения жидкости электролизным газом.The electrolysis parameters are determined by the design and performance of the electrolyzer and the required rate of saturation of the liquid with electrolysis gas.
Элементами новизны изобретения являются:The novelty elements of the invention are:
- новый способ насыщения газом жидких систем;- A new way to saturate gas with liquid systems;
- конструкция электролизера, позволяющего получать электролизом воды один электролизный газ - кислород или водород;- the design of the electrolyzer, which allows one electrolysis gas to be obtained by electrolysis of water - oxygen or hydrogen;
- выполнение рабочего электрода с развитой поверхностью, которая повышает контакт жидкой и газовой фаз и способствует насыщению жидкой фазы электролизным газом;- the implementation of the working electrode with a developed surface, which increases the contact of the liquid and gas phases and contributes to the saturation of the liquid phase with electrolysis gas;
- равномерное размещение в электролизере стержневых электродов с диафрагмой или без нее с высоким перенапряжением по водороду при аэрации кислорода;- uniform placement in the electrolyzer of rod electrodes with or without a diaphragm with high overvoltage along hydrogen during oxygen aeration;
- ведение электролиза при низком напряжении 3-10В и более и объемной плотности тока 0.1-10А/Л и более в зависимости от производительности электролизера.- conducting electrolysis at a low voltage of 3-10V or more and a bulk current density of 0.1-10A / L or more, depending on the performance of the cell.
Предлагаемое изобретение решает вопросы создания и промышленного внедрения высокопроизводительного способа и устройства насыщения газом жидких систем.The present invention solves the creation and industrial implementation of a high-performance method and device for gas saturation of liquid systems.
На чертеже представлена схема устройства насыщения газом жидкости, выполненного в виде колонны, состоящей из корпуса 1, в которую помещены рабочий электрод 2 с развитой электродной поверхностью, изготовленный из единого металла в виде сетчатых цилиндрических электродов, сложенных в два слоя, стержневые электроды 3. Они могут быть выполнены с диафрагмой или без нее. Корпус имеет патрубки входа 5 и выхода 4 жидкой фазы, крепление электродов 6. Питание цилиндрических электродов электротоком проводят через позицию 7, стержневых электродов 8. Выход газов при электролизе проводят через воздушник 9.The drawing shows a diagram of a device for gas saturation of a liquid, made in the form of a column consisting of a
Пример.Example.
Экспериментально проведено сравнение процессов насыщения жидкости воздухом и электролизными газами на примере окисления кислородом раствора сульфата двухвалентного железа с содержанием железа 2 г/л.An experimental comparison was made of the processes of saturation of a liquid with air and electrolysis gases using the example of oxygen oxidation of a solution of ferrous sulfate with an iron content of 2 g / l.
Химическое окисление проводилось в стакане объемом 1 л. Раствор сульфата железа барботировался воздухом при температуре 20°С и расходе воздуха 24.4 л/минChemical oxidation was carried out in a 1 liter glass. The solution of iron sulfate was sparged with air at a temperature of 20 ° C and an air flow rate of 24.4 l / min
Из опытов оказалось, что для окисления сульфата железа на 95% требуется 240 мин. Исходный рН=5.0, конечный рН=3.0.From experiments it turned out that for oxidation of iron sulfate at 95%, 240 minutes are required. Initial pH = 5.0, final pH = 3.0.
Электрохимическое окисление раствора сульфата железа проводилось в электролизере с полезным объемом 1 л с двумя цилиндрическими электродами диаметром 95 мм и 30 мм, выполненными из единого сетчатого материала из нержавеющей стали марки 12×18Н10Т высотой 165 мм. В электролизере установлены 5 стержневых электродов диаметром 5 мм, один по центру, 4 - между цилиндрическими электродами высотой 165 мм. Электролиз проводился в статических условиях при температуре 20°С, напряжении 4 В, силе тока 1,2А, с отбором пробы через 5 минут и 10 минут, расходе электроэнергии 0.4 Вт·ч/л и 0,8 Вт·ч/л или 0.4 кВт·ч/м3 или 0,8 кВт·ч/м3. Исходный рН=5.0, конечный рН=5.2.The electrochemical oxidation of the iron sulfate solution was carried out in an electrolyzer with a useful volume of 1 l with two cylindrical electrodes with a diameter of 95 mm and 30 mm, made of a single mesh material of stainless steel grade 12 × 18Н10Т with a height of 165 mm. Five rod electrodes with a diameter of 5 mm are installed in the electrolyzer, one in the center, 4 between 165 mm high cylindrical electrodes. The electrolysis was carried out under static conditions at a temperature of 20 ° C, a voltage of 4 V, a current strength of 1.2 A, with sampling after 5 minutes and 10 minutes, an electric power consumption of 0.4 W · h / l and 0.8 W · h / l or 0.4 kW · h / m 3 or 0.8 kW · h / m 3 . Initial pH = 5.0, final pH = 5.2.
Экспериментальные данные таблицы показывают, что электроокисление железа (II) в растворе сульфата железа (II) в 20-25 раз эффективнее химического окисления железа (II) кислородом воздуха. Следовательно, процесс аэрации жидкостей на атомно-молекулярном уровне в несколько десятков раз эффективнее процесса аэрации жидкостей воздухом.The experimental data of the table show that the electrooxidation of iron (II) in a solution of iron (II) sulfate is 20-25 times more effective than the chemical oxidation of iron (II) with atmospheric oxygen. Therefore, the process of aeration of liquids at the atomic-molecular level is several tens of times more effective than the process of aeration of liquids with air.
По технологическим параметрам электролизера, приведенным в заявке, можно составить рабочую документацию для изготовления и испытания электролизера.According to the technological parameters of the electrolyzer, given in the application, you can draw up working documentation for the manufacture and testing of the electrolyzer.
Электролиз речной воды.Electrolysis of river water.
Проведен электролиз речной воды в лабораторном электролизере полезным объемом 1 л с двумя цилиндрическими рабочими электродами диаметром 95 мм и 35 мм, выполненными из единого сетчатого материала из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т высотой 165 мм. В электролизере установлены 5 стержневых вспомогательных электродов диаметром 5 мм, высотой 165 мм, один - по центру, 4 - между цилиндрическими электродами.The electrolysis of river water was carried out in a laboratory electrolyzer with a useful volume of 1 liter with two cylindrical working electrodes with a diameter of 95 mm and 35 mm made of a single mesh material from stainless steel grade 12X18H10T with a height of 165 mm. In the electrolyzer there are 5 rod auxiliary electrodes with a diameter of 5 mm, a height of 165 mm, one in the center, 4 between the cylindrical electrodes.
Опыты по аэрации воды кислородом проводились в динамических условиях при различных расходах воды и различном напряжении.The experiments on aeration of water with oxygen were carried out in dynamic conditions at various water flow rates and various voltages.
Результаты опытов представлены в табл.2, 3, 4.The results of the experiments are presented in tables 2, 3, 4.
Определение кислорода проводилось по методу Винклера иодометрическим способом. Концентрация кислорода в речной воде изменилась в зависимости от параметров электролиза - напряжения и силы тока - и от расхода речной воды.The determination of oxygen was carried out according to the Winkler method by the iodometric method. The oxygen concentration in the river water changed depending on the electrolysis parameters - voltage and current strength - and on the flow of river water.
При напряжении 4 В, силе тока 138 мА, расходе воды 4.8 л/ч концентрация кислорода равна 8.6 мг/л. Повышение напряжения до 9 В, силы тока 525 мА, концентрация кислорода повысилась при расходе воды 5 л/ч до 31.3 мг/л, при расходе воды 7.5 л/ч до 21.0 мг/л, при расходе воды 3.75 л/ч до 41.8 мг/л. Расход электроэнергии находится в пределах 0.061-1.200 Вт·ч/л.At a voltage of 4 V, a current strength of 138 mA, a water flow rate of 4.8 l / h, the oxygen concentration is 8.6 mg / l. An increase in voltage to 9 V, current strength of 525 mA, oxygen concentration increased at a flow rate of 5 l / h to 31.3 mg / l, at a flow rate of 7.5 l / h to 21.0 mg / l, at a flow rate of 3.75 l / h to 41.8 mg / l The power consumption is in the range of 0.061-1.200 W · h / l.
Из описания патента SU 1261599 А1, 07.10.1986 известно, что при напряжении 4 В, плотности тока 70 А/м2 концентрация кислорода в воде равна 2.83-2.97 мг/л, что в 3-14 раз меньше концентрации кислорода в речной воде при электролизе заявленным способом. Расход электроэнергии по патенту равен на 7.5 мл воды 2.2 Вт·ч/л или 294 Вт·ч/л, что несопоставимо с расходом электроэнергии на электролиз речной воды заявленным способом.From the description of the patent SU 1261599 A1, 10/07/1986 it is known that at a voltage of 4 V, current density of 70 A / m 2 , the oxygen concentration in water is 2.83-2.97 mg / l, which is 3-14 times less than the oxygen concentration in river water at electrolysis of the claimed method. The electricity consumption according to the patent is equal to 7.5 ml of water 2.2 W · h / l or 294 W · h / l, which is not comparable with the electricity consumption for electrolysis of river water by the claimed method.
Результаты экспериментальных данных электролиза речной воды заявленным способом убедительно показывают преимущества заявленного изобретения.The results of experimental data on the electrolysis of river water by the claimed method convincingly show the advantages of the claimed invention.
В процессе электролиза речной воды происходит очистка ее от загрязнений, которые в виде шламов поднимаются на поверхность воды, под воздействием кислорода шламы обезвоживаются, хорошо удерживаются на поверхности воды и не влияют на процесс электролиза речной воды.In the process of electrolysis of river water, it is purified from contaminants that, in the form of sludge, rise to the surface of the water, under the influence of oxygen, sludge are dehydrated, are well retained on the surface of the water and do not affect the process of electrolysis of river water.
Чистая аэрированная кислородом вода может быть применена для проведения многих технологических процессов.Pure oxygen aerated water can be used for many technological processes.
Способ и устройство электролиза жидких систем по заявке рекомендуется для аэрации воды кислородом в рыбохозяйственных производственных установках и очистных сооружениях промышленного рыбоводства.The method and device for the electrolysis of liquid systems upon application is recommended for aeration of water with oxygen in fishery production plants and treatment facilities for industrial fish farming.
Предлагаемое изобретение решает вопросы замены малоэффективных способов аэрации водных систем высокоэффективным способом аэрации электролизом с полной автоматизацией процесса.The present invention solves the issues of replacing ineffective methods of aeration of water systems with a highly efficient method of aeration by electrolysis with full automation of the process.
Новый способ позволяет исключить расход воздуха, сократить производственные площади, значительно снизить металлоемкость оборудования.The new method allows to eliminate air consumption, reduce production areas, significantly reduce the metal consumption of equipment.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007110151/15A RU2378202C2 (en) | 2007-03-19 | 2007-03-19 | Method and device for saturating liquid with gas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007110151/15A RU2378202C2 (en) | 2007-03-19 | 2007-03-19 | Method and device for saturating liquid with gas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007110151A RU2007110151A (en) | 2008-09-27 |
| RU2378202C2 true RU2378202C2 (en) | 2010-01-10 |
Family
ID=39928584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007110151/15A RU2378202C2 (en) | 2007-03-19 | 2007-03-19 | Method and device for saturating liquid with gas |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2378202C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2583092C1 (en) * | 2014-11-12 | 2016-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Soft drink based on potato concentrate enriched with oxygen |
| RU181096U1 (en) * | 2017-11-29 | 2018-07-04 | Рубен Даниэльевич Меджлумян | DEVICE FOR HYDROGEN WATER ENRICHMENT |
-
2007
- 2007-03-19 RU RU2007110151/15A patent/RU2378202C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2583092C1 (en) * | 2014-11-12 | 2016-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Soft drink based on potato concentrate enriched with oxygen |
| RU181096U1 (en) * | 2017-11-29 | 2018-07-04 | Рубен Даниэльевич Меджлумян | DEVICE FOR HYDROGEN WATER ENRICHMENT |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007110151A (en) | 2008-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102936072B (en) | Nano-catalysis, electrolysis, flocculation and air-floatation device | |
| JP5881727B2 (en) | Carbon bed electrolyzer for waste liquid treatment and its process | |
| CN102774932A (en) | Method for removing COD (chemical oxygen demand) and ammonia nitrogen from wastewater by using titanium-base lead peroxide composite electrode | |
| US10294130B2 (en) | Construction of devices for purification and disinfection of waste water with electrical current | |
| CN205603403U (en) | Advanced treatment unit of nitrogenous heterocyclic compound chemical industry tail water and electricity chemical oxidation unit thereof | |
| CN102633325B (en) | Novel nanometer catalytic electrolysis device | |
| CN105600880A (en) | Advanced treatment device for nitrogen-containing heterocyclic ring compound chemical tail water and combination technology thereof | |
| US8641886B2 (en) | Method, system and device for treatment of water | |
| CN1898162B (en) | Electrolytic cell for treating contaminated water | |
| CN202519115U (en) | Nano-catalysis, electrolysis, flocculation and air-floatation device | |
| KR100319022B1 (en) | Wastewater Treatment System Using Electrolytic Injury Method | |
| CN107473492A (en) | Multiple physical field strengthens oxidation Decomposition purifier and its contamination governing method | |
| RU2378202C2 (en) | Method and device for saturating liquid with gas | |
| CN101863535B (en) | Method for deep treatment of pharmaceutical waste water | |
| KR102377141B1 (en) | Micro-Nano-bubble Generator | |
| RU2322394C1 (en) | Device for processing drinking water | |
| RU2323165C1 (en) | Biochemical waste water treatment process | |
| CN202519073U (en) | Novel nanometer catalytic electrolysis device | |
| CN104291512B (en) | Electromagnetism catalysis oxidation oil-field flooding and sewage-treatment plant | |
| JP4237582B2 (en) | Surplus sludge reduction device and method | |
| RU2038323C1 (en) | Equipment for purification and disinfection of water | |
| CN205241294U (en) | Get rid of ammonia nitrogen, inferior nitre nitrogen and COD's device in mariculture waste water | |
| CN204162562U (en) | The oil-field flooding of electromagnetism catalyzed oxidation and waste disposal plant | |
| CN222250179U (en) | A reaction device for removing antimonate from water by hydrogen autotrophic with multiple sensing electrodes in series | |
| RU2322395C1 (en) | Device for processing drinking water |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090320 |