Электрохимическая установка "мегус" для обработки водно- солевого раствора постоянным электрическим током

Электрохимическая установка "мегус" для обработки водно- солевого раствора постоянным электрическим током

Реферат

 

Использование: медицина, пищевая и другие отрасли промышленности, в частности получение дезинфицирующих, отбеливающих или консервирующих растворов путем обработки водно-солевого раствора постоянным электрическим током. Сущность изобретения: электрохимическая установка содержит электролизер с размещенным внутри его корпуса биполярным электродным комплектом П-образнойформы, монополярные электроды которого расположены в нижней части вертикальных секций биполярного электродного комплекта. Биполярный электродный комплект и каждая электролитическая ячейка защищена от утечек тока электронепроводящими перегородками. 5 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к конструкции установки для обработки водно-солевого раствора постоянным электрическим током, посредством которой можно оперативно получать на местах потребления дезинфицирующие, отбеливающие или консервирующие слабощелочные растворы активного хлора или активного брома.

Эти растворы также могут использоваться в медицинской практике и ветеринарии в качестве лекарственных средств антибактериального, противовирусного и детоксицирующего действия.

Известна электрохимическая установка для получения раствора активного хлора [1], содержащая блок управления с коммутационной арматурой и электроприборами для контроля за работой установки, силовой понижающий трансформатор и электролизер со смонтированными на боковой стенке его корпуса анодной и катодной токопроводящими плитами, которые расположены по вертикали на разном уровне, и к ним с наружной стороны корпуса прикреплены силовые полупроводниковые приборы, а со стороны, находящейся внутри корпуса электролизной камеры, прикреплены монополярные электроды биполярного электродного комплекса с параллельно расположенными по вертикали пластинчатыми электродами, образующими последовательно соединенные электролитические ячейки, смонтированные внутри электронепроводящего разъемного кожуха с окнами для поступления в ячейки обрабатываемого раствора и выхода образующихся при электролизе газов.

Один из недостатков этой электрохимической установки состоит в ограниченных возможностях изменения ее мощности: поскольку анодная и катодная токоподводящие плиты находятся на определенном расстоянии, изменять количество последовательно соединенных электролитических ячеек не представляется возможности.

Другой недостаток состоит в том, что при перемещении электролизных газов снизу вверх последовательно соединенные электролитические ячейки заполняются неравномерно. В связи с высоким газонаполнением расположенных сверху ячеек по сравнению с нижними возрастает удельный расход потребляемой электроэнергии.

Для подвода тока к верхней токоподводящей плите необходимо предусматривать дополнительный метраж медных шин, что усложняет конструкцию установки и увеличивает ее металлоемкость.

Известна также электрохимическая установка для получения раствора активного хлора, являющаяся ближайшим прототипом предложенной электрохимической установки [2]. Она содержит блок управления с коммутационной аппаратурой и электроприборами для контроля за работой установки, силовой понижающий трансформатор и электролизер со смонтированными на боковой стенке его корпуса анодной и катодной токоподводящими плитами, к каждой из которых с наружной стороны корпуса прикреплены силовые полупроводниковые приборы, а со стороны находящейся внутри корпуса электролизной камеры прикреплены отходящие книзу монополярные электроды биполярного электродного комплекта U-образной формы с параллельно расположенными по вертикали и горизонтали пластинчатыми электродами, образующими последовательно соединенные электролитические ячейки, при этом электродный комплект находится внутри электронепроводящего кожуха с окнами для протока обрабатываемого раствора и выхода образующихся при электролизе газов. Для уменьшения утечек тока, который должен протекать через раствор преимущественно в межэлектродных зазорах электролитических ячеек, между вертикальными секциями биполярного электродного комплекта и токоподводящими плитами размещена перегородка из электронепроводящего материала. Она прикреплена к боковой стенке электролизной камеры, отходит от ее днища и ее верхний конец расположен выше уровня токоподводящих плит.

Основной недостаток установки-прототипа состоит в невысокой надежности работы. Этот недостаток обусловлен тем, что токоподводящие плиты со смонтированными с наружной стороны силовыми полупроводниковыми приборами расположены в верхней части боковой стенки корпуса электролизера, а электродный комплект U-образной формы расположен в электролизной камере ниже уровня токоподводящих плит.

Поскольку токоподводящие плиты расположены над электродным комплектом, выделяющиеся при электролизе газы (водород, кислород, хлор) перемещаются вверх в виде мелкодисперсного газожидкостного потока, который обтекает плиты, и они постепенно разрушаются вследствие кавитационной эрозии.

В связи с тем, что температура обрабатываемого раствора в процессе электролиза постепенно повышается и его верхние слои имеют более высокий градиент повышения температуры, жидкостное охлаждение токоподводящих плит со смонтированными с их наружной стороны силовыми полупроводниковыми приборами является недостаточно эффективным.

Другой недостаток расположения токоподводящих плит в верхней части корпуса электролизера состоит в необходимости контроля и поддержания уровня обрабатываемого раствора с обеспечением автоматического отключения напряжения электропитания при снижении уровня ниже допустимого: при снижении уровня обрабатываемого раствора ухудшается или прекращается жидкостное охлаждение токоподводящих плит, что может привести к перегреву или выходу из строя смонтированных на них силовых полупроводниковых приборов.

Еще один недостаток устройства-прототипа состоит в том, что в процессе электролиза напряжение постоянного тока имеет наивысшую величину в зоне расположения токоподводящих плит, которые смонтированы на небольшом расстоянии от поверхности обрабатываемого раствора. В связи с этим для обеспечения электробезопасности при работе необходимо предусматривать специальные технические средства, например обесточивать электродный комплект при открытии крышки электролизера.

Специальные технические средства для обеспечения электробезопасности при работе электрохимической установки усложняют ее электросхему и конструкцию, а в случае отказа блокировочной системы возникает опасность поражения обслуживающего персонала электрическим током.

В связи с утечками тока, протекающего через обрабатываемый раствор между анодной и катодной токоподводящими плитами, а также между анодными и катодными поверхностями разных электролитических ячеек биполярного электродного комплекта U-образной формы, повышается удельный расход электроэнергии, потребляемой при электролизе раствора.

Несмотря на то, что биполярный электродный комплект в устройстве-прототипе помещен внутри электронепроводящего разъемного кожуха П-образной формы, а между его вертикально расположенными секциями предусмотрена электронепроводящая перегородка, прикрепленная к боковой стенке электролизной камеры, ток протекает через раствор, огибая перегородку, а также между электродами разных электролитических ячеек, которые последовательно смонтированы в кожухе на близком расстоянии. Имеются также утечки тока, протекающего через раствор от анодной и катодной токоподводящей плиты соответственно к катодной и анодной поверхностям биполярных электродов ближайших электролитических ячеек.

Целью изобретения является повышение надежности и электробезопасности работы установки, а также снижение удельного расхода потребляемой электроэнергии.

Цель достигается тем, что в предложенной электрохимической установке токоподводящие плиты смонтированы ниже уровня размещенного над ними биполярного электродного комплекта, при этом секции его монополярных электродов с размещенными между ними электропроводящими распорными элементами смонтированы на горизонтально расположенных шпильках токоподводящих плит, а секции биполярных электродов с размещенными между ними электронепроводящими распорными элементами смонтированы на горизонтально расположенных шпильках электронепроводящего кожуха с одной или двумя продольными стенками и вертикально расположенной съемной крышкой фигурного сечения, которая отделяет в электролизной камере полость со смонтированными на боковой стенке токоподводящими плитами и размещенным над ними электродным комплектом.

Второй дополнительный отличительный признак предложенной электрохимической установки состоит в том, что продольные стенки электропроводящего разъемного кожуха и прикрепленный к ним биполярный электродный комплект имеют П-образную форму, при этом верхний конец одной из продольных стенок кожуха изогнут Г-образно, а электропроводящие распорные элементы, расположенные в зазорах между биполярными электродами, выполнены в виде распорных колец и/или пластинчатых перегородок четырех- или шестиугольной формы, которые разделяют последовательно соединенные электролитические ячейки по всей ширине и глубине межэлектродных зазоров.

Третий отличительный признак предложенной электрохимической установки состоит в том, что с внутренней стороны съемной крышки вертикально расположенного электронепроводящего кожуха имеется одна или несколько перегородок, которые расположены между анодной и катодной токоподводящими плитами и вертикальными секциями биполярных электродов электродного комплекта П-образной формы, причем нижний конец крышки расположен ниже уровня токоподводящих плит.

Четвертый дополнительный отличительный признак предложенной электрохимической установки состоит в том, что на поверхности токоподводящих плит, обращенные в сторону электролизной камеры и контактирующие со смонтированными на токоподводящих шпильках пластинчатыми монополярными электродами, а также с расположенными в зазорах между ними электропроводящими распорными элементами в виде колец, нанесено электропроводящее химически стойкое покрытие, а на остальные поверхности токоподводящих плит и цилиндрическую поверхность электропроводящих распорных колец нанесено электронепроводящее химически стойкое покрытие.

Перечисленные дополнительные отличительные признаки уменьшают утечки тока при электролизе раствора, в результате чего снижается удельный расход потребляемой электроэнергии.

Пятый дополнительный отличительный признак предложенной электрохимической установки состоит в том, что, с целью удобства технического обслуживания установки, электропроводящие распорные кольца, расположенные в зазорах между монополярными электродами, снабжены с одной или с двух сторон выступающими бортиками, которые входят в отверстия, предусмотренные в пластинчатых монополярных электродах.

На фиг. 1 показана принципиальная схема предложенной электрохимической установки; на фиг. 2 - продольный разрез корпуса электролизера со смонтированными на его боковой стенке анодной и катодной токоподводящими плитами, к которым снаружи корпуса электролизера прикреплены силовые полупроводниковые приборы, а со стороны находящейся в корпусе электролизной камеры прикреплены отходящие кверху монополярные электроды биполярного электродного комплекта, размещенного внутри электронепроводящего разъемного кожуха; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2 с расположенным в нем биполярным электродным комплектом П-образной формы, который подключен к анодной и катодной токоподводящим плитам и вместе с ними размещен внутри электронепроводящего разъемного кожуха; на фиг. 4 - вид спереди на корпус электролизера со снятой боковой крышкой, под которой находится силовой понижающий трансформатор, а также анодная и катодная токоподводящие плиты со смонтированными на их наружной стороне силовыми полупроводниковыми приборами; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 2, на котором схематично изображены в плане левая и правая секция биполярного электродного комплекта, смонтированного внутри электронепроводящего разъемного корпуса с крышкой фигурного сечения, причем последняя снабжена перегородкой, которая разделяет эти секции и прикрепленные к боковой стенке токоподводящие плиты; на фиг. 6 и 7 - два конструктивных варианта исполнения биполярного электродного комплекта, размещенного внутри электронепроводящего разъемного кожуха.

Предложенная установка (фиг. 1) содержит блок управления 1 с коммутационной аппаратурой и электроприборами для контроля за работой установки, силовой понижающий трансформатор 2 и электролизер 3, в прямоугольном корпусе которого расположена электролизная камера 4 (фиг. 2, 5). Корпус электролизера 3 выполнен из электронепроводящего химически стойкого полимерного материала или из металла, покрытого изнутри электронепроводящим химически стойким покрытием, например фторопластом. В нижней части одной из боковых стенок корпуса электролизера (фиг. 2-4, 6, 7) предусмотрены сквозные окна или проемы 5. К ним посредством герметизирующих эластичных прокладок 6 прикреплены анодная и катодная токоподводщие плиты 7, 8, которые для улучшения охлаждения могут быть снабжены ребрами.

У токоподводящих плит 7, 8 имеются перпендикулярно расположенные глухие втулки или приливы 9 (фиг. 6, 7). В них предусмотрены крепежные резьбовые отверстия, в которые с наружной стороны корпуса электролизера 3 ввернуты силовые полупроводниковые приборы 10, а со стороны, расположенной в корпусе электролизной камеры 4, смонтированы две токоподводящие шпильки 11. Токоподводящие плиты 7, 8 прикреплены к боковой стенке корпуса электролизера 3 посредством шпилек с навернутыми на них гайками или посредством стандартных крепежных болтов 12: изображенные на фиг. 6 и 7 шайбы и гайки для крепления токоподводящих плит 7, 8 позициями не обозначены.

Поскольку к токоподводящим плитам 7, 8 с наружной стороны прикреплены встроенные силовые полупроводниковые приборы 10, требующие при работе охлаждения, плиты целесообразно выполнить из материала, обладающего высокой электро- и теплопроводностью, например из алюминия или алюминиевых сплавов литьевых марок.

Для обеспечения высокой химической и коррозионной стойкости на токоподводящие поверхности плит 7, 8, а также шпилек 11, контактирующих с монополярными электродами, нанесено электропроводящее химически стойкое покрытие, например нитридом титана, а для уменьшения утечки тока на остальные поверхности токоподводящих плит, обращенные в сторону электролизной камеры 4, нанесено электронепроводящее химически стойкое покрытие, например керамическое или полимерное. Нитрид титана наносят методом ионоплазменного напыления. Керамическое покрытие алюминия или алюминиевых сплавов наносят методом микродугового оксидирования, а полимерное покрытие, например, защитной пленкой из фторопласта или полиэтилена наносят общеизвестным методом напыления.

К горизонтально расположенным токоподводящим шпилькам 11 подключены монополярные электроды 13, 14 биполярного электродного комплекта.

Последний состоит из параллельно расположенных рядов монополярных электродов 13, 14 и биполярных электродов 15 (фиг. 2, 6, 7). При этом электроды 13 положительной полярности являются анодами, электроды 14 отрицательной полярности - катодами, а у биполярных электродов 15 один конец является анодом, а другой - катодом. Электроды 13, 14, 15 соосно установлены по вертикали и горизонтали (фиг. 3, 6, 7) с взаимным перекрытием анодных и катодных поверхностей, образующих последовательно соединенные электролитические ячейки 16, размещенные внутри вертикально расположенного электронепроводящего разъемного кожуха с одной или двумя продольными стенками 17, 18 П-образной формы и съемной крышкой 19 фигурного сечения (фиг. 5), которая образует в электролизной камере обособленную полость с расположенными на боковой стенке токоподводящими плитами 7, 8 и смонтированным над ними электродным комплектом П-образной формы (фиг. 6, 7).

Пластинчатые электроды 13, 14, 15 биполярного электродного комплекта прикреплены к одной или двум продольным стенкам 17, 18 кожуха посредством горизонтально расположенных шпилек 20, распорных колец 21 и гаек 22 из электронепроводящего материала, при этом шпильки 20 выполнены заодно с продольной стенкой 17 (фиг. 6) или их резьбовые концы проходят через отверстия, предусмотренные в двух продольных стенках 17 и 18 П-образной формы (фиг. 7).

Верхний конец продольной стенки 17 изогнут Г-образно, при этом между горизонтально или наклонно расположенной поверхностью Г-образно изогнутого конца и торцовыми поверхностями горизонтально расположенных биполярных электродов 15 предусмотрен зазор для выхода электролизных газов из верхних электролитических ячеек П-образного электродного комплекта (фиг. 2, 3, 6, 7). Между биполярными электродами 15 по всей ширине и глубине межэлектродных зазоров могут быть установлены электронепроводящие пластинчатые перегородки 23 четырех или шестиугольной формы (фиг. 2, 3, 6, 7). Они разделяют последовательно соединенные электролитические ячейки 16 (фиг. 5), что способствует уменьшению утечек тока при электролизе раствора. Четырех или шестиугольная форма перегородок 23 обусловлена лучшими условиями циркуляции обрабатываемого раствора и образующихся при электролизе газов, а также удаления солей жесткости, которые откладываются на катодных поверхностях электродов 14 и 15.

Поскольку электролитические ячейки 16 биполярного электродного комплекта П-образной формы прикреплены к одной или двум продольным стенкам 17, 18 кожуха, а снизу, сбоков и сверху ячейки 16 по всему периметру открыты, через эти открытые поверхности или окна 24 обрабатываемый раствор поступает в электролитические ячейки 16 и, смешиваясь с образующимися электролизными газами, циркулирует снизу вверх в виде газожидкостного потока с возможностью удаления газов через верхние открытые поверхности или окна 25 (фиг. 2, 3, 6, 7).

Нижние концы монополярных электродов 13, 14 с размещенными в зазорах между ними электропроводящими распорными элементами в виде колец 26 закреплены гайками 27 на горизонтально расположенных токоподводящих шпильках 11, которые предусмотрены у токоподводящих плит 7, 8. Кольца 26 снабжены с одной или двух сторон выступающими бортиками, которые входят в отверстия, предусмотренные в пластинчатых монополярных электродах 13, 14. Эти бортики фиксируют кольца 26, препятствуя их выпаданию при установке или снятии электродного комплекта, закрепленного на токоподводящих шпильках 11 (фиг. 6, 7).

Для уменьшения утечки тока на цилиндрическую поверхность распорных колец 26 и наружную поверхность гаек 27 должно быть нанесено электронепроводящее покрытие или гайки 27 должны быть выполнены из электронепроводящего материала, а кольца 26 снаружи покрыты фторопластом или полиэтиленом, нанесенным методом напыления.

Для уменьшения утечки тока наряду с перечисленными конструктивными особенностями с внутренней стороны съемной электронепроводящей крышки 19 фигурного сечения предусмотрены одна или несколько перегородок 28, которые расположены между анодной и катодной токоподводящими плитами 7, 8 и вертикальными секциями биполярных электродов 15 П-образного электродного комплекта, причем перегородки отходят от нижнего конца крышки 19, который расположен ниже уровня токоподводящих плит 7, 8, а ее верхний конец расположен с зазором, например 2-5 мм, по отношению к нижнему торцу горизонтально размещенной секции биполярных электродов 15.

Крышка 19 закреплена гайками 22 на верхних горизонтально расположенных шпильках 20, которые предусмотрены в электронепроводящем кожухе биполярного электродного комплекта. При необходимости крышка 19 и прикрепленный к продольным стенкам кожуха электродный комплект можно легко снять, например, при осмотре или промывке электродного комплекта, а также его очистке от солей жесткости.

Потребляемую электролизером мощность, силу и плотность тока при необходимости можно изменять в широком диапазоне. С этой целью предусмотрена возможность монтажа разного количества последовательно соединенных электролитических ячеек 16 в составе быстросъемного электродного комплекта П-образной формы, например от 4 до 6, а также изменения электродного расстояния, например, от 1,5 до 5 мм, за счет установки между монополярными и биполярными электродами распорных колец 21, 26, а также пластинчатых перегородок 23 разной толщины, при этом анодную и катодную плотность тока можно изменять за счет разного количества параллельно расположенных рядов монополярных и биполярных электродов 13, 14, 15 в составе электролитических ячеек 16.

Для слива раствора из электродной камеры 4 в ее днище имеется сливной патрубок или кран с надетым на него эластичным шлангом 29. Верхний конец шланга 29 закреплен в держателе 30 (фиг. 2-4), который смонтирован в верхней части корпуса электролизера 3.

В верхней части корпуса электролизера 3 также смонтирована откидная крышка 31, закрывающая электролизную камеру 4. Электролизная камера имеет прямоугольную форму или она может быть круглой с плоскими поверхностями или выступами во внутренней полости.

На боковой стенке электролизной камеры с токоподводящими плитами 7, 8 предусмотрен воздуховод 32 со съемной боковой крышкой 33. В верхней части воздуховода 32 предусмотрен колпак 34, подсоединяемый к вытяжной вентиляционной системе. Воздуховод 32 сообщается с электролизной камерой 4 посредством окна 35 (фиг. 2).

На фиг. 2, 4 показано, что силовой понижающий трансформатор 2 расположен внутри воздуховода 32 напротив боковой крышки 33 и размещен на подставке. Такое расположение силового понижающего трансформатора 2 позволяет до минимума уменьшить длину шинопроводов 36, посредством которых он соединен с силовыми полупроводниковыми приборами 10, а также использовать принудительно циркулирующий в воздуховоде воздух для охлаждения трансформатора и силовых полупроводниковых приборов 10. Возможен также вариант расположения трансформатора 2 на подставке или в тумбе 37, на которой установлен электролизер 3, изображенный на фиг. 1.

Предложенная электрохимическая установка работает следующим образом.

При поднятой откидной крышке 31 в электролизную камеру 4 заливают исходный водно-солевой раствор, например 30 л 1-5%-ного водного раствора натрия хлорида. При работе установки переменный ток протекает в обмотках силового понижающего трансформатора 2 и через шинопроводы 36 подается на силовые полупроводниковые приборы 10. При прохождении переменного тока через силовые полупроводниковые приборы он преобразуется в постоянный ток. Поскольку силовые полупроводниковые приборы 10 вмонтированы в анодную и катодную токоподводящие плиты 7, 8 с горизонтально расположенными шпильками 11, а на последних смонтированы монополярные электроды 13, 14, постоянный ток через эти токоподводящие элементы и обрабатываемый раствор подается на биполярные электроды 15 П-образного электродного комплекта с последовательно соединенными электролитическими ячейками 16, которые находятся в обособленной полости, отделенной от остального объема электролизной камеры 4 посредством съемной крышки 19 П-образного сечения. В межэлектродных зазорах электролитических ячеек 16 раствор подвергается электролизу, в процессе которого он циркулирует снизу вверх с потоком образующихся при электролизе газов: раствор поступает в электролитические ячейки через предусмотренные снизу и боковые окна 23, а газожидкостный поток через верхние окна 24 поступает в смесительную полость электролизной камеры, которая является смежной с обособленной электролизной полостью.

В процессе электролиза на электродах 13, 14, 15 электролитических ячеек и в растворе проходят электрохимические реакции, в результате которых образуются анодные и катодные продукты электролиза в виде элементарного хлора, водорода, кислорода и гидроксида ОН^- в сочетании с целевыми хлоркислородными соединениями. Они содержатся в растворе активного хлора в виде гипохлорит-иона СlО^-, хлорноватистой кислоты НСlО и монооксида хлора Сl₂О. Некоторое количество образовавшихся гипохлорит-ионов СlО^- распадаются с образованием токсичных хлорат-ионов СlО₃^-, присутствие которых в полученном растворе активного хлора нежелательно. Поэтому электролиз проводят с учетом допустимой концентрации хлоратов в получаемом растворе активного хлора. Образующиеся при электролизе газы частично растворяются в обрабатываемом водно-солевом растворе, а нерастворившиеся газы выделяются из него в окружающую газовоздушную среду.

Поскольку газообразный элементарный хлор является токсичным, а водород - взрывоопасным, эти образовавшиеся при электролизе газы принудительно удаляются из электролизной камеры 4: они поступают через окно 35 в воздуховод 32 и принудительно отсасываются из него посредством вытяжной вентиляционной системы, подключенной к вытяжному колпаку 34. При этом они смешиваются с потоком атмосферного воздуха, в результате чего их концентрация уменьшается до допустимой величины.

Следует отметить, что поток циркулирующего в воздуховоде 32 воздуха рационально используется для охлаждения силового понижающего трансформатора 2 и силовых полупроводниковых приборов 10. Силовые полупроводниковые приборы дополнительно охлаждаются в результате тепло-массообменных процессов, которые протекают в токоподводящих плитах 7, 8 при их непосредственном контакте с обрабатываемым в электролизной камере раствором.

В результате контакта нагретых токоподводящих плит 7, 8 с обрабатываемым раствором в первую очередь нагреваются те объемы раствора, которые находятся внутри вертикальных каналов, образованных боковыми стенками и перегородками 28 крышки 19, а также продольными стенками 17, 18 разъемного кожуха.

Поскольку в этих вертикальных каналах расположены последовательно соединенные электролитические ячейки 16 биполярного электродного комплекта, за счет повышения температуры обрабатываемого раствора и его циркуляции снизу вверх в межэлектродных зазорах, где протекают электрохимические реакции, повышается выход по току продуктов электролиза.

Другое преимущество расположения токоподводящих плит 7, 8 ниже уровня смонтированного над ними электродного комплекта состоит в том, что они не подвергаются газожидкостной эрозии, что повышает надежность работы электрохимической установки, а низкое напряжение на поверхности обрабатываемого раствора, обусловленное малой величиной напряжения на электродах 15 одной из электролитических ячеек 16 горизонтально расположенной секции биполярного электродного комплекта, обеспечивает 100% электробезопасность при работе.

Третье важное преимущество предложенной электрохимической установки состоит в том, что за счет разделения электролитических ячеек 16 биполярного электродного комплекта электронепроводящими пластинчатыми перегородками 23, а анодной и катодной токоподводящих плит 7, 8 одной или двумя перегородками 28 электронепроводящей крышки 19 и изоляции контактирующих с раствором наружных поверхностей токоподводящих плит 7, 8, распорных колец 26 и гаек 27 путем нанесения на них электронепроводящего покрытия, утечки тока при электролизе снижаются до минимума, вследствие чего уменьшается удельный расход потребляемой электроэнергии.

При работе электролизной установки продолжительность цикла электролиза можно задавать и регулировать посредством реле времени, а силу тока и/или напряжение на электродах следует контролировать по амперметру и вольтметру.

В случае превышения допустимой силы тока на электродах или при коротком замыкании между электродами, например, при отложении солей жесткости, а также в цепи электропитания, автоматический выключатель или тепловое реле магнитного пускателя автоматически отключают электрохимическую установку от электросети. Перечисленная коммутационная аппаратура и электроприборы могут быть предусмотрены в электросхеме и смонтированы в блоке управления 1 электрохимической установкой.

Полученный раствор активного хлора с перечисленными хлоркислородными соединениями сливают из электролизной камеры 4 через сливной патрубок или кран с надетым на него эластичным шлангом 29.

Конструкция предложенной электрохимической установки является сравнительно простой и малогабаритной. Она надежна в работе, электробезопасна и более экономична по сравнению с установкой-прототипом. Испытания изготовленного опытного образца подтвердили перечисленные преимущества предложенной электрохимической установки.

Например, при напряжении постоянного тока на токоподводящих плитах 24 В напряжение на свободной поверхности обрабатываемого раствора не превышает 4 В при его электролизе с использованием биполярного электродного комплекта П-образной формы с шестью последовательно соединенными электролитическими ячейками.

При этом расход потребляемой электроэнергии не превышает 407 кВтч на 1 кг активного хлора с учетом питания электролизера от однофазной сети переменного тока напряжением 220 В частоты 50 Гц.

При работе электролизера от трехфазной сети электропитания удельный расход потребляемой электроэнергии не превышает 4,1 кВтч/кг. Температура 5% раствора натрия хлорида по истечению 60-минутного цикла электролиза не превышает 40^оС при его исходной температуре 18-20^оС, а выход активного хлора по току составляет 60-65%.

Габаритные размеры электролизера производительностью 150-180 г активного хлора в час с электролизной камерой вместимостью 30 л и силовым понижающим трансформатором мощностью 1 кВт на напряжение однофазного тока 220/26,5 В - не превышает 450х350х1200 мм, а его масса без блока управления не более 25 кг.

Простая, высокоэкономичная, электробезопасная, малогабаритная и надежно работающая конструкция предложенной электрохимической установки обусловливает широкую сферу ее практического использования, в том числе в промышленных и бытовых условиях: в учреждениях здравоохранения, предприятиях торговли и общественного питания, в молочных и животноводческих фермах, плавательных бассейнах и т.д.

Установка может эксплуатироваться персоналом любой квалификации, проста в техническом обслуживании и ремонте. В этой установке можно проводить электролиз морской воды, а также 1-5% раствора хлоридов или бромидов щелочных металлов для получения раствора активного хлора или активного брома концентрацией от 4,5 до 7 г/л при рН 8,5-9,0.

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА "МЕГУС" ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОДНО-СОЛЕВОГО РАСТВОРА ПОСТОЯННЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ.

1. Электрохимическая установка для обработки водно-солевого раствора постоянным электрическим током, содержащая электролизер с размещенным в нем биполярным электродным комплектом с одной горизонтальной и двумя вертикальными секциями, закрепленным на токоподводящих плитах, перегородку из электронепроводящего материала, размещенную между токоподводящими плитами и вертикальными секциями электродного комплекта, отличающаяся тем, что биполярный электродный комплект имеет П-образную форму и его монополярные электроды расположены в нижней части вертикальных секций электродного комплекта.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что биполярный электродный комплект размещен в электронепроводящем кожухе с одной или двумя несущими продольными вертикальными стенками, при этом верхний конец одной стенки имеет Г-образную форму, а в зазорах между моно- и биполярными электродами расположены электронепроводящие распорные кольца и/или пластинчатые перегородки, причем последние установлены между электролитическими ячейками, образованными пластинами электродного комплекта, и разделяют последовательно соединенные электроды по всей ширине и глубине межэлектродных зазоров.

3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что токоподводящие плиты и вертикальные секции биполярного электродного комплекта, закрепленного на одной или двух стенках электронепроводящего кожуха, отделены от внутренней полости электролизера посредством съемной крышки фигурного сечения с одной или несколькими вертикальными перегородками, верхние концы которых примыкают к биполярным электродам горизонтальной секции, причем нижний конец крышки расположен ниже уровня токоподводящих плит.

4. Установка по пп. 1 - 3, отличающаяся тем, что токоподводящие плиты выполнены из материала, обладающего высокой тепло- и электропроводностью и с одной стороны снабжены перпендикулярно расположенными шпильками, а с другой - глухими резьбовыми отверстиями для крепления силовых полупроводниковых приборов.

5. Установка по пп. 2 - 4, отличающаяся тем, что на поверхности токоподводящих плит, обращенной в сторону электролизной камеры и контактирующей со смонтированными на токоподводящих шпильках монополярными электродами, а также на расположенных в зазоре между ними электропроводящих распорных элементах в виде колец нанесено электропроводящее химически стойкое покрытие, а на остальные поверхности токоподводящих плит - электронепроводящее химически стойкое покрытие.

6. Установка по пп. 1, 2 и 5, отличающаяся тем, что электропроводящие распорные кольца, расположенные в зазорах между монополярными электродами, снабжены с одной или двух сторон выступающими бортиками, а монополярные электроды - отверстиями, ответными выступающим бортикам распорных колец.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7