RU2247175C2 - Electrode, apparatus and method for electrolytic treatment of liquid, system for regenerating soil in situ and unit for performing reduction-oxidation reactions - Google Patents
Electrode, apparatus and method for electrolytic treatment of liquid, system for regenerating soil in situ and unit for performing reduction-oxidation reactions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2247175C2 RU2247175C2 RU2002102499A RU2002102499A RU2247175C2 RU 2247175 C2 RU2247175 C2 RU 2247175C2 RU 2002102499 A RU2002102499 A RU 2002102499A RU 2002102499 A RU2002102499 A RU 2002102499A RU 2247175 C2 RU2247175 C2 RU 2247175C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- housing
- liquid
- along
- electrode according
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 8
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 title claims 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 title abstract description 3
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 title abstract 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 4
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 abstract description 4
- 239000010865 sewage Substances 0.000 abstract description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 abstract 1
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 4
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000002458 infectious effect Effects 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000941 radioactive substance Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N dioxolead Chemical compound O=[Pb]=O YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 232Th Chemical compound [232Th] ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 1
- 238000006424 Flood reaction Methods 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000035622 drinking Effects 0.000 description 1
- 235000013601 eggs Nutrition 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000012857 radioactive material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical group 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 235000015170 shellfish Nutrition 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001864 tannin Polymers 0.000 description 1
- 239000001648 tannin Substances 0.000 description 1
- 235000018553 tannin Nutrition 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- DNYWZCXLKNTFFI-UHFFFAOYSA-N uranium Chemical compound [U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U] DNYWZCXLKNTFFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003403 water pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
- B09C1/08—Reclamation of contaminated soil chemically
- B09C1/085—Reclamation of contaminated soil chemically electrochemically, e.g. by electrokinetics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/46109—Electrodes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/46109—Electrodes
- C02F2001/46133—Electrodes characterised by the material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/46109—Electrodes
- C02F2001/46152—Electrodes characterised by the shape or form
- C02F2001/46157—Perforated or foraminous electrodes
- C02F2001/46161—Porous electrodes
-
- 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
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к электроду, выполненному из материала с низкой электропроводностью. Обычно такие электроды имеют форму удлиненного полого тела. Предпочтительно корпус такого электрода выполнен из достехиометрической окиси титана или подобного материала, причем в этом случае, вероятно, что в результате наиболее эффективного способа производства корпус получается пористым.The present invention relates to an electrode made of a material with low electrical conductivity. Typically, such electrodes are in the form of an elongated hollow body. Preferably, the housing of such an electrode is made of pre-stoichiometric titanium oxide or the like, in which case it is likely that the housing is made porous as a result of the most efficient production method.
Для иллюстрации было подсчитано, что при использовании трубчатого корпуса длиной 500 мм, с внешним диаметром 18 мм и толщиной стенок 3 мм, изготовленного из материала с объемным удельным сопротивлением 30 мОм·см, с электрическим подключением на одном конце, при силе тока 2,83 А (необходимой для получения плотности тока 100 А/м2 во всех точках вдоль длины электрода), между концами такого электрода происходит падение напряжения, составляющее, приблизительно, 750 мВ. Во многих случаях применения в электрохимических установках в результате такого падения напряжения на электроде могут появиться области, где потенциал будет недостаточным для выполнения предлагаемой функции. В случае электролитического процесса, работающего с низкой разностью потенциалов порядка 1-5 В между анодом и катодом (предпочтительная ситуация, поскольку при этом обычно снижаются затраты электроэнергии), нельзя гарантировать, что вся площадь поверхности электрода будет одинаково эффективно использоваться, или будет работать вообще. Это в особенности относится к таким электролитическим процессам, как обработка воды, в которых предпочтительно использовать электроды с достаточно высоким превышением потенциала газовыделения на их поверхности (такие как изготовленные из достехиометрической окиси титана, двуокиси свинца, двуокиси олова с присадками и т.д.). В этих случаях получаемая плотность тока может изменяться между концами такого электрода больше, чем на 50%.To illustrate, it was calculated that when using a tubular body 500 mm long, with an external diameter of 18 mm and a wall thickness of 3 mm, made of a material with a volume resistivity of 30 mOhm · cm, with an electrical connection at one end, at a current of 2.83 And (necessary to obtain a current density of 100 A / m 2 at all points along the length of the electrode), a voltage drop of approximately 750 mV occurs between the ends of such an electrode. In many cases of application in electrochemical plants, as a result of such a voltage drop on the electrode, regions may appear where the potential will be insufficient to perform the proposed function. In the case of an electrolytic process operating with a low potential difference of the order of 1-5 V between the anode and cathode (the preferred situation, since this usually reduces energy costs), it cannot be guaranteed that the entire surface area of the electrode will be used equally or work at all. This is especially true for electrolytic processes such as water treatment, in which it is preferable to use electrodes with a sufficiently high excess of the gas evolution potential on their surface (such as those made from pre-stoichiometric titanium oxide, lead dioxide, tin dioxide with additives, etc.). In these cases, the resulting current density may vary between the ends of such an electrode by more than 50%.
Настоящее изобретение относится к способу получения электрического соединения с таким электродом, который решит эту проблему, в частности, имеющим корпус электрода, изготовленным из пористого материала.The present invention relates to a method for producing an electrical connection with an electrode that solves this problem, in particular, having an electrode housing made of a porous material.
Известен электрод, имеющий удлиненный, в основном, полый корпус, выполненный из пористого материала с относительно низкой электропроводностью, и средство соединения, содержащее удлиненный элемент, который подключен к источнику питания, причем средство соединения расположено внутри корпуса (см. патент US 4422917). Однако в известном электроде не обеспечивается равномерное распределение электрического тока от источника вдоль электрода, таким образом не вся площадь поверхности электрода одинаково эффективно используется.A known electrode having an elongated, mainly hollow body made of a porous material with a relatively low electrical conductivity, and a connecting means containing an elongated element that is connected to a power source, and the connecting means is located inside the housing (see patent US 4422917). However, in the known electrode, a uniform distribution of the electric current from the source along the electrode is not ensured, thus, not all of the electrode surface area is equally effectively used.
Технический результат от использования предложенного изобретения заключается в эффективности электролитической обработки жидкости, загрязненную отходами сточных вод, инфекционными и радиоактивными веществами, при минимальном напряжении вдоль длины электрода.The technical result from the use of the proposed invention is the efficiency of electrolytic treatment of a liquid contaminated with waste water, infectious and radioactive substances, with a minimum voltage along the length of the electrode.
Этот технический результат достигается за счет того, что средство соединения контактирует с поверхностью внутренней стенки корпуса в множестве отдельных друг от друга местоположениях вдоль длины корпуса, для практически равномерного распределения электрического тока, от источника питания вдоль электрода.This technical result is achieved due to the fact that the connection means is in contact with the surface of the inner wall of the housing in a plurality of locations that are separate from each other along the length of the housing, for almost uniform distribution of electric current from the power source along the electrode.
Электропроводный элемент имеет электрическую проводимость, по существу, более высокую (по меньшей мере, на 2 порядка выше), чем корпус электрода. В одной из форм средство соединения представляет собой проводник, скрученный в виде удлиненной пружины, форма которой создает механический контакт витков пружины с поверхностью внутренней стенки полого корпуса через равные интервалы. В другом варианте воплощения отдельные отрезки проводника подключены в местах, продольно разнесенных друг от друга, и каждый из них находится в контакте с внутренней стенкой корпуса.The conductive element has an electrical conductivity substantially higher (at least 2 orders of magnitude higher) than the electrode body. In one form, the connection means is a conductor twisted in the form of an elongated spring, the shape of which creates a mechanical contact of the coil of the spring with the surface of the inner wall of the hollow body at regular intervals. In another embodiment, individual segments of the conductor are connected in places longitudinally spaced from each other, and each of them is in contact with the inner wall of the housing.
Полый корпус может быть выполнен из материалов, выбранных в определенном диапазоне. Наиболее предпочтительно изготовлять корпус электрода из достехиометрической окиси титана в форме TiOx, где х - составляет от, приблизительно, 1,99 до, приблизительно, 1,7. Такой корпус является, в общем, пористым, поскольку большинство эффективных по стоимости процессов производства цилиндрического или полого корпуса из таких материалов приводят к получению пористой структуры. В нем могут присутствовать каталитические элементы. В предпочтительном варианте воплощения корпус электрода выполнен из достехиометрической окиси титана, и проводник электрода изготовлен из вентильного металла, благодаря чему получается долговечное электрическое соединение.The hollow body may be made of materials selected in a certain range. It is most preferable to fabricate the electrode housing from pre-stoichiometric titanium oxide in the form of TiO x , where x is from about 1.99 to about 1.7. Such a body is generally porous, since most cost-effective processes for producing a cylindrical or hollow body from such materials result in a porous structure. Catalytic elements may be present. In a preferred embodiment, the electrode housing is made of pre-stoichiometric titanium oxide, and the electrode conductor is made of valve metal, whereby a durable electrical connection is obtained.
Корпус, предпочтительно, имеет, по меньшей мере, 200 мм в длину и настоящее изобретение направлено на использование таких материалов, удельное объемное электрическое сопротивление которых выше, чем, приблизительно, 20 мOм·см. Если материал корпуса имеет более высокое удельное сопротивление, то настоящее изобретение применимо в случаях, когда длина корпуса составляет, по меньшей мере, 150 мм.The housing preferably has at least 200 mm in length and the present invention is directed to the use of such materials whose specific volumetric electrical resistance is higher than about 20 mOhm · cm. If the housing material has a higher resistivity, then the present invention is applicable in cases where the length of the housing is at least 150 mm.
Электрод в соответствии с настоящим изобретением используется во многих процессах, когда предпочтительно использовать цилиндрическую геометрию электрода, таких как обработка жидкостей для удаления загрязняющих веществ и восстановление загрязненной почвы на месте. В основном случае, загрязняющие воду вещества могут быть сгруппированы по следующим семи классам:The electrode in accordance with the present invention is used in many processes where it is preferable to use the cylindrical geometry of the electrode, such as treating liquids to remove contaminants and restoring contaminated soil in place. In the main case, water pollutants can be grouped into the following seven classes:
1. Сточные воды и другие отходы, обедненные кислородом.1. Wastewater and other oxygen depleted wastes.
2. Инфекционные вещества.2. Infectious substances.
3. Питательные вещества растений.3. Plant nutrients.
4. Экзотические органические химикаты.4. Exotic organic chemicals.
5. Неорганические минералы и химические соединения.5. Inorganic minerals and chemical compounds.
6. Отложения.6. Deposits.
7. Радиоактивные вещества.7. Radioactive substances.
Сточные воды и другие отходы, обедненные кислородом, обычно представляют собой углеродистые органические материалы, которые могут быть окислены биологически (или иногда химически) до двуокиси углерода и воды. Эти отходы могут быть проблематичными. Инфекционные вещества обычно присутствуют в сточных водах муниципалитетов, санаториев, дубильных и мясоперерабатывающих производств и кораблей. Этот тип загрязнения может привести к заболеваниям человека и животных, включая поголовье скота.Wastewater and other oxygen depleted wastes are typically carbonaceous organic materials that can be oxidized biologically (or sometimes chemically) to carbon dioxide and water. This waste can be problematic. Infectious substances are usually present in wastewater from municipalities, sanatoriums, tannins and meat processing plants and ships. This type of pollution can lead to diseases in humans and animals, including livestock.
Питательные вещества растений (например, азот и фосфор) могут стимулировать рост водных растений, которые мешают использованию воды, и последующее гниение которых приводит к образованию неприятного запаха и повышению количества загрязнений воды, обедненных кислородом.Plant nutrients (e.g. nitrogen and phosphorus) can stimulate the growth of aquatic plants, which interfere with the use of water, and subsequent decay of which leads to the formation of an unpleasant odor and an increase in the amount of water pollution depleted in oxygen.
Экзотические органические химикаты включают поверхностно-активные вещества, используемые в моющих средствах, пестицидах, различных промышленных продуктах и продуктах распада других органических веществ. Некоторые из этих веществ известны как токсичные для рыбы при очень низких концентрациях. Многие из этих соединений не могут непосредственно разлагаться биологическим способом.Exotic organic chemicals include surfactants used in detergents, pesticides, various industrial products, and the breakdown products of other organic substances. Some of these substances are known to be toxic to fish at very low concentrations. Many of these compounds cannot be directly decomposed biologically.
Неорганические материалы и химические соединения, в общем, присутствуют в воде муниципальных учреждений и в промышленных сточных водах, а также в городских стоках. Эти загрязняющие вещества наносят вред рыбе и другим формам водной жизни или приводят к их гибели, а также могут сделать воду непригодной для питья или промышленного использования. Яркий пример представляет собой наличие в воде ртути. Другой пример представляет загрязнение солью, используемой для удаления льда с дорог зимой в условиях северного, холодного климата.Inorganic materials and chemical compounds are generally present in municipal water and industrial wastewater, as well as in urban sewage. These pollutants harm or kill fish and other forms of aquatic life, and can also make water unsuitable for drinking or industrial use. A striking example is the presence of mercury in water. Another example is salt pollution, used to remove ice from roads in winter in northern, cold climates.
Отложения представляют собой частицы почвы и минералов, вымываемые с земли при бурях и наводнениях, с пахотных земель, незащищенных лесных почв, вытоптанных скотом пастбищ, карьеров, дорог и с расчищенных городских грунтов. Отложения заполняют сточные канавы и резервуары; усиливают эрозию гидротурбин и насосного оборудования, снижают количество солнечного света, поступающего к водным растениям; засоряют водяные фильтры; и покрывают наносами места нереста рыб, икру и места кормежки, снижая, таким образом, популяции рыб и моллюсков.Deposits are particles of soil and minerals washed away from the earth during storms and floods, from arable land, unprotected forest soils trampled by cattle pastures, quarries, roads and from cleared urban soils. Deposits fill gutters and tanks; increase erosion of hydraulic turbines and pumping equipment, reduce the amount of sunlight entering aquatic plants; clogged water filters; and cover sediments of fish spawning sites, eggs and feeding places, thus reducing fish and shellfish populations.
Радиоактивные вещества обычно попадают в водную среду из отходов разработки месторождений урана и тория, а также отходов их рафинирования; из атомных электростанций и в результате промышленного, медицинского, научного использования радиоактивных материалов.Radioactive substances usually enter the aquatic environment from waste from the development of uranium and thorium deposits, as well as waste from their refining; from nuclear power plants and as a result of industrial, medical, scientific use of radioactive materials.
В другом аспекте настоящее изобретение направлено на устройство, предназначенное для использования при электролитической обработке жидкости, включающее камеру, содержащую обрабатываемую жидкость, анод и катод, по меньшей мере, один из которых представляет собой электрод, в соответствии с настоящим описанием, и источник электрического тока.In another aspect, the present invention is directed to a device for use in the electrolytic treatment of a liquid, comprising a chamber containing the liquid to be treated, an anode and a cathode, at least one of which is an electrode, in accordance with the present description, and an electric current source.
Настоящее изобретение, очевидно, особенно эффективно для обработки воды или водной среды. В этом случае электрический ток пропускают между анодом и катодом через небольшой зазор, через который проходит вода. Благодаря структуре электрода, в соответствии с настоящим изобретением, можно гарантировать, что заранее определенный минимум напряжения, например, 3 В будет присутствовать вдоль всей длины электрода.The present invention is obviously particularly effective for treating water or an aqueous medium. In this case, an electric current is passed between the anode and cathode through a small gap through which water passes. Due to the structure of the electrode in accordance with the present invention, it can be guaranteed that a predetermined minimum voltage, for example 3 V, will be present along the entire length of the electrode.
Электроды, изготовленные из достехиометрической окиси титана, имеют высокое превышение потенциала газовыделения, то есть напряжения, необходимого для получения заметного тока из-за низкой каталитической активности поверхности, для расщепления воды на водород и гидроксильные радикалы. Этот уровень превышает 1 В, если только поверхность не будет катализирована, так что эффективная движущая сила для тока составляет по большей части приблизительно 2 В (если общее напряжение составляет 3 В, как указано выше) вблизи к разъему и 1,25 В на другом конце из-за падения напряжения вдоль электрода, изготовленного без использования настоящего изобретения, в условиях, описанных выше.The electrodes made of pre-stoichiometric titanium oxide have a high excess of gas evolution potential, i.e. the voltage required to produce a noticeable current due to the low catalytic activity of the surface, for the splitting of water into hydrogen and hydroxyl radicals. This level exceeds 1 V unless the surface is catalyzed, so that the effective driving force for the current is for the most part approximately 2 V (if the total voltage is 3 V, as indicated above) close to the connector and 1.25 V at the other end due to a voltage drop along an electrode manufactured without using the present invention, under the conditions described above.
В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к способу электролитической обработки жидкости с помощью описанного устройства, включая подачу тока от источника питания на электрод с низкой проводимостью при обеспечении плотности тока более чем 10 A/м2 для внешней поверхности анода, благодаря чему может быть достигнуто изменение напряжения между любыми двумя точками электрода меньше, чем 200 мВ.In yet another aspect, the present invention relates to a method for electrolytically treating a liquid using the apparatus described, including supplying current from a power source to a low conductivity electrode while providing a current density of more than 10 A / m 2 for the outer surface of the anode, whereby a change can be achieved the voltage between any two points of the electrode is less than 200 mV.
Для лучшего понимания настоящего изобретения оно будет описано ниже на примере со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:For a better understanding of the present invention, it will be described below by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:
Фигура 1 изображает схему, представляющую электрохимическую ячейку для обработки воды;Figure 1 depicts a diagram representing an electrochemical cell for water treatment;
Фигура 2 изображает увеличенный вид с частичным разрезом одного из вариантов воплощения, схематично изображенного на фигуре 1,Figure 2 depicts an enlarged view in partial section of one of the variants of embodiment schematically depicted in figure 1,
Фигура 3 изображает другой вариант воплощения изобретения.Figure 3 depicts another embodiment of the invention.
Система обработки воды содержит ячейку, при использовании которой обрабатываемая вода подводится в кольцевое пространство 2 между двумя электродами с удлиненным трубчатым корпусом, с небольшим кольцевым зазором между ними. Длина каждого электрода обычно составляет 500 мм и они подключены к соответствующим полюсам источника 4 постоянного напряжения так, что один электрод представляет собой катод 5 и другой (на чертеже внутренний электрод) представляет собой анод 6. Внутренний электрод обычно имеет внешний диаметр 18 мм, и кольцевой зазор обычно составляет 2 мм. Когда ток проходит через электроды, происходит электролитическая реакция, такая как обработка воды для удаления загрязнителей. Вода проходит в кольцевом зазоре между электродами. Обычно электрическое подключение подводят к одному из концов внутреннего электрода, и на электроды подают ток порядка 2,83 А. Если внутренний электрод изготовлен из трубки из достехиометрической окиси титана с толщиной стенки 3 мм и удельным объемным сопротивлением порядка 30 мОм·см, без использования настоящего изобретения, падение напряжения составляет приблизительно 750 мВ вдоль длины внутреннего электрода, так, что потенциал ячейки на одном конце будет составлять, приблизительно, 3 В, а на другом 2,25 В.The water treatment system contains a cell, when used, the treated water is supplied into the annular space 2 between two electrodes with an elongated tubular body, with a small annular gap between them. The length of each electrode is usually 500 mm and they are connected to the corresponding poles of a constant voltage source 4 so that one electrode is a cathode 5 and the other (in the drawing, an internal electrode) is an anode 6. The inner electrode usually has an external diameter of 18 mm, and a ring the clearance is usually 2 mm. When current flows through the electrodes, an electrolytic reaction occurs, such as treating water to remove contaminants. Water flows in the annular gap between the electrodes. Typically, an electrical connection is applied to one end of the inner electrode, and a current of about 2.83 A is applied to the electrodes. If the inner electrode is made of a tube made of pre-stoichiometric titanium oxide with a wall thickness of 3 mm and a specific volume resistance of about 30 mOhm · cm, without using this of the invention, the voltage drop is approximately 750 mV along the length of the inner electrode, so that the cell potential at one end will be approximately 3 V and at the other 2.25 V.
В соответствии с настоящим изобретением, анод 6 на фигуре 1 содержит удлиненную трубку 10, выполненную из достехиометрической окиси титана, путем формовки выдавливанием или с использованием подобных процессов. Трубка имеет приблизительно 500 мм в длину, внутренний диаметр 12 мм и внешний диаметр 18 мм, то есть толщина стенки составляет приблизительно 3 мм.In accordance with the present invention, the anode 6 of FIG. 1 comprises an
В соответствии с одним из вариантов воплощения настоящего изобретения и как показано на фигуре 2, линия подачи тока представляет собой отрезок пружины из проволоки из титана, который проходит вдоль внутреннего канала трубки. Один конец средства соединения 11, выполненного в виде проволоки, соединен с источником 4 питания, другой конец может быть закрыт колпачком. Витки пружины входят в механический контакт с внутренней стенкой трубы в отделенных друг от друга местах L, благодаря чему подача тока распределяется, в основном, равномерно вдоль длины трубки. В результате напряжение ячейки будет, по существу, одинаковым вдоль всей длины ячейки и, следовательно, ячейка по всей длине будет эффективно выполнять свою электрохимическую функцию, такую как уничтожение микроорганизмов, окисление и/или восстановление' загрязнителей.In accordance with one embodiment of the present invention, and as shown in FIG. 2, the current supply line is a piece of titanium wire spring that extends along the inner channel of the tube. One end of the means of connection 11, made in the form of a wire, is connected to a power source 4, the other end may be closed by a cap. The coil of the spring comes into mechanical contact with the inner wall of the pipe in places L separated from each other, due to which the current supply is distributed mainly uniformly along the length of the tube. As a result, the voltage of the cell will be essentially the same along the entire length of the cell and, therefore, the cell along its entire length will effectively perform its electrochemical function, such as the destruction of microorganisms, oxidation and / or reduction of 'pollutants.
Катод может иметь такую же форму, что и анод, или может иметь стандартную конструкцию.The cathode may have the same shape as the anode, or may have a standard design.
В варианте воплощения, изображенном на фигуре 3, витки пружины заменены последовательностью отдельных соединителей в средстве соединения 12, расположенных на некотором расстоянии друг от друга вдоль длины трубки.In the embodiment shown in FIG. 3, the coil of the spring is replaced by a sequence of individual connectors in the coupling means 12 located at some distance from each other along the length of the tube.
Настоящее изобретение не ограничивается представленным вариантом воплощения. Устройство обработки воды может содержать набор ячеек и включать другие виды обработки. Электрод необязательно должен иметь круглое сечение. Хотя настоящее изобретение было описано по отношению к обработке воды, такой электрод может использоваться в любой ситуации, когда необходимо использовать удлиненный электрод. Такие варианты применения включают восстановление почвы на месте и реакции электрохимического синтеза, например, в окислительно-восстановительной системе.The present invention is not limited to the present embodiment. The water treatment device may include a set of cells and include other types of treatment. The electrode does not have to be circular. Although the present invention has been described with respect to water treatment, such an electrode can be used in any situation where it is necessary to use an elongated electrode. Such applications include in situ soil recovery and electrochemical synthesis reactions, for example, in a redox system.
Claims (12)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9915420.5 | 1999-07-01 | ||
| GB9915420A GB9915420D0 (en) | 1999-07-01 | 1999-07-01 | Electrode |
| GB9917015.1 | 1999-07-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002102499A RU2002102499A (en) | 2003-08-27 |
| RU2247175C2 true RU2247175C2 (en) | 2005-02-27 |
Family
ID=10856443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002102499A RU2247175C2 (en) | 1999-07-01 | 2000-07-03 | Electrode, apparatus and method for electrolytic treatment of liquid, system for regenerating soil in situ and unit for performing reduction-oxidation reactions |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101135057B (en) |
| GB (2) | GB9915420D0 (en) |
| RU (1) | RU2247175C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2538106C2 (en) * | 2013-03-04 | 2015-01-10 | Юрий Константинович Курчаков | Electrolyser-neutraliser of dissociated contaminations |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2511266C1 (en) * | 2012-10-30 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" | Device for cleaning agricultural soil from pesticides |
| CN103046071B (en) * | 2012-12-13 | 2015-02-18 | 苏州市启扬商贸有限公司 | Ion membrane electrolysis unit tank |
| CN104451795B (en) * | 2014-10-23 | 2017-07-28 | 贵州红林机械有限公司 | A kind of electrodeposited chromium device for step-like inner hole part |
| BR112019010219A2 (en) * | 2016-11-22 | 2019-08-27 | Asahi Chemical Ind | electrolysis electrode, method for producing the electrolysis electrode, and electrolyser. |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2113718A (en) * | 1982-01-26 | 1983-08-10 | Imi Marston Ltd | Electrolytic cell |
| US4410410A (en) * | 1981-03-30 | 1983-10-18 | The Dow Chemical Company | Internally supported electrode |
| US4422917A (en) * | 1980-09-10 | 1983-12-27 | Imi Marston Limited | Electrode material, electrode and electrochemical cell |
| RU2125122C1 (en) * | 1998-02-06 | 1999-01-20 | Исаков Донат Анатольевич, Иоссель Юрий Яковлевич, Казаров Григорий Семенович, Липатов Валерий Васильевич, Носков Кирилл Анатольевич | Device for cleaning soil from organic contaminants |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2863819A (en) * | 1955-08-25 | 1958-12-09 | Herman S Preiser | Insoluble trailing anode for cathodic protection of ships |
| US4033849A (en) * | 1975-05-09 | 1977-07-05 | Diamond Shamrock Corporation | Electrode and apparatus for forming the same |
| US4154667A (en) * | 1978-01-03 | 1979-05-15 | Diamond Shamrock Corporation | Method of converting box anodes to expandable anodes |
| US4388162A (en) * | 1982-02-08 | 1983-06-14 | Institute Of Gas Technology | Continuous flow electrochemical cell and process |
| US4486288A (en) * | 1982-03-11 | 1984-12-04 | Linder Bjoern H | Oxide anode for use in impressed current cathodic corrosion protection |
| US4710644A (en) * | 1985-10-30 | 1987-12-01 | Corrpro Companies, Inc. | Replaceable deep anode system |
| DE3541845C1 (en) * | 1985-11-27 | 1987-01-08 | Heraeus Elektroden | Tubular electrode for electrolytic processes |
| AT390274B (en) * | 1988-03-15 | 1990-04-10 | Steininger Karl Heinz | ELECTRODE |
| US5584975A (en) * | 1995-06-15 | 1996-12-17 | Eltech Systems Corporation | Tubular electrode with removable conductive core |
| GB2309978A (en) * | 1996-02-09 | 1997-08-13 | Atraverda Ltd | Titanium suboxide electrode; cathodic protection |
-
1999
- 1999-07-01 GB GB9915420A patent/GB9915420D0/en not_active Ceased
- 1999-07-20 GB GB9917015A patent/GB2351739B/en not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-07-03 RU RU2002102499A patent/RU2247175C2/en not_active IP Right Cessation
- 2000-07-03 CN CN2007100917608A patent/CN101135057B/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4422917A (en) * | 1980-09-10 | 1983-12-27 | Imi Marston Limited | Electrode material, electrode and electrochemical cell |
| US4410410A (en) * | 1981-03-30 | 1983-10-18 | The Dow Chemical Company | Internally supported electrode |
| GB2113718A (en) * | 1982-01-26 | 1983-08-10 | Imi Marston Ltd | Electrolytic cell |
| RU2125122C1 (en) * | 1998-02-06 | 1999-01-20 | Исаков Донат Анатольевич, Иоссель Юрий Яковлевич, Казаров Григорий Семенович, Липатов Валерий Васильевич, Носков Кирилл Анатольевич | Device for cleaning soil from organic contaminants |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2538106C2 (en) * | 2013-03-04 | 2015-01-10 | Юрий Константинович Курчаков | Electrolyser-neutraliser of dissociated contaminations |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101135057A (en) | 2008-03-05 |
| GB9915420D0 (en) | 1999-09-01 |
| HK1120294A1 (en) | 2009-03-27 |
| GB9917015D0 (en) | 1999-09-22 |
| GB2351739A (en) | 2001-01-10 |
| GB2351739B (en) | 2004-01-21 |
| CN101135057B (en) | 2012-02-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6998031B1 (en) | Electrode | |
| US6802956B2 (en) | Electrolytic treatment of aqueous media | |
| DE60129594T2 (en) | DEVICE FOR CLEANING WATER CONTAINING SOLVED ORGANIC SUBSTANCES AND TRACKS OF HARMFUL SUBSTANCES | |
| WO1996038384A1 (en) | Method and apparatus for removing nitrates from water | |
| KR100918555B1 (en) | Nitrogen treatment method and nitrogen treatment device | |
| RU2247175C2 (en) | Electrode, apparatus and method for electrolytic treatment of liquid, system for regenerating soil in situ and unit for performing reduction-oxidation reactions | |
| US5439567A (en) | Process for treatment of a fluid and apparatus therefor | |
| KR100386958B1 (en) | Water purifying device | |
| US20120037512A1 (en) | Electrodes for electrolysis of water | |
| RU2160715C2 (en) | Method and device for cleaning liquids | |
| HK1120294B (en) | Electrode | |
| CN110395858B (en) | Electrocatalytic experimental device for downstream subsurface flow constructed wetland | |
| JP4035463B2 (en) | Water purification equipment in water ecosystem | |
| KR200204978Y1 (en) | Water purifying device | |
| HK1207359B (en) | Method and plant for the reduction of the concentration of pollutants and/or valuable elements in the water |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120704 |