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.