Устройство для электрохимической обработки жидкости
Авторское свидетельство СССР № 1719316, 17.10.1986.
Бахир В.М., Спектор Л.Е., Задорожний Ю.Г., Лысенко Н.М., Рудинский Я.А.
Исследования показали, что в процессе электрохимического преобразования разбавленных растворов в проточных электрохимических реакторах, возникают значительные перепады давления на диафрагме и если она изготовлена из таких материалов, как бельтинг, брезент, хлорин, открытопористый полиэтилен, мипор, мипласт, нафион и другие полимерные материалы, деформация диафрагмы приводит к изменению конфигурации электродной камеры, что резко отрицательно сказывается на параметрах электрохимического воздействия. Было избрано направление совершенствования проточных диафрагменных электрохимических реакторов посредством создания жестких конструкций с керамическими диафрагмами. Испытывались электрохимические реакторы с керамическими диафрагмами из различных керамических материалов с внутренним диаметром от 20 до 150 мм, толщиной стенки от 2,5 до 6,0 мм и длиной от 200 до 450 мм. Экспериментальным путем были установлены оптимальные соотношения между диаметром анода и катода, шириной электродных камер (расстояние между поверхностью электрода и диафрагмой) и их длиной в указанных диапазонах размеров и при исследованных материалах электродов и диафрагмы.
Данное изобретение является ключевым, поскольку определило основное направление развития конструкций проточных диафрагменных электрохимических реакторов для униполярной обработки воды и разбавленных водных растворов электролитов в период с 1985 по 1989 годы. Предмет изобретения - диафрагменный проточный реактор в виде электрода-моноблока, со встроенными в его тело коаксиально установленными противоэлектродами и керамическими диафрагмами. Аноды в этих реакторах изготавливались из углерода с покрытием из диоксида марганца или из титана с оксиднорутениевым покрытием, катоды - из углерода (плотного графита), диафрагмы - из керамики на основе оксидов алюминия, позднее - из оксидно-циркониевой керамики. Площадь единичного анода была меньше площади катода на 25 - 40% и составляла 0,01 - 0,02 м2. Суммарная поверхность электродов в единичном реакторе достигала 1,0 м2. Данные реакторы, в отличие от ранее созданных, позволяли работать со значительным перепадом давления на диафрагме. В конструкциях этого периода значительно улучшены удельные технико-экономические параметры электрохимических реакторов при существенном уменьшении их веса и объема. Серийное производство подобных систем выявило их высокую эффективность и еще более расширило диапазон применения технологий электрохимической активации, охватив такие области, как, например, электронную промышленность, где в технологических процессах применяется деионизованная (дистиллированная) вода.
Этот тип электрохимического реактора не имел аналогов, и открывал собой третье поколение проточных диафрагменных реакторов с коаксиально размещенными электродами и диафрагмами. Он использовался во многих установках, которые производились серийно: ЭЛХА - 003, первые варианты установок “Редокс” для очистки диализаторов искусственной почки, первые варианты установок ЭХАТРОН для птицефабрик и ЭХАТРОН-К для осахаривания соломы, первые варианты установок ЭЛЬФ для пищевой промышленности и некоторые другие.
Применение керамических диафрагм решило много сложных вопросов, однако породило проблему электроосмоса, т.е. электроосмотического перетока жидкости через пористую гидрофильную диафрагму. Электроосмотические перетоки существенно усложняли конструирование электрохимических систем с замкнутым объемом медленно возобновляемого вспомогательного электролита.