013774 Изобретение относится к области электрохимической обработки воды и водных растворов солей с целью изменения их окислительных, восстановительных и структурных свойств. Изобретение может быть использовано для очистки, обеззараживания и активации воды, получения моющих, дезинфицирующих, стерилизующих и консервирующих растворов, а также катодного умягчения воды. Известны различные виды устройств для электрохимической обработки воды, содержащие наружный цилиндрический электрод, внутри которого расположен внутренний электрод, где между электродами размещена полупроницаемая диафрагма, разделяющая электродное пространство на внутреннюю и внешнюю электродные камеры [заявка Японии № 1-104387, кл. С02F 1/46, 1989, Патент России № 2078737, кл. C02F 1/46, 1997]. Получению требуемого технического результата препятствуют ограниченные функциональные возможности устройств, не позволяющие получать растворы с заданным окислительно-восстановительным потенциалом в широком диапазоне и различными значениями рН. Известно устройство для электрохимической обработки воды или водных растворов, содержащее наружный электрод в виде полого цилиндра, внутри которого коаксиально расположен внутренний электрод цилиндрической формы, между электродами коаксиально размещена полупроницаемая диафрагма, разделяющая электродное пространство на внутреннюю и внешнюю электродные камеры, причем внутренняя электродная камера напрямую соединена каналом для подачи жидкости [Патент России № 2145940, кл. C02F 1/461, 2000]. Получению требуемого технического результата препятствуют ограниченные функциональные возможности устройства по организации гидродинамических потоков жидкости, не позволяющие получить высокие скорости потока обрабатываемой жидкости и требуемые значения минерализации, что существенно снижает долговечность изделия и качество получаемых растворов. Известно устройство для электрохимической обработки воды или водных растворов, содержащее наружный трубчатый электрод, внутри которого расположен внутренний электрод, между электродами размещена полупроницаемая диафрагма, разделяющая электродное пространство на внутреннюю и внешнюю электродные камеры, внешняя электродная камера через отверстия в боковой поверхности наружного цилиндрического электрода соединена с входными и выходными каналами, во внутреннем электроде выполнено по меньшей мере одно отверстие, соединяющее внутреннюю камеру с каналом для отвода жидкости [Патент России № 2132821, кл. C02F 1/46, 1999]. Получению требуемого технического результата препятствуют ограниченные возможности устройства, не позволяющие получать растворы с заданным окислительно-восстановительным потенциалом и рН в широком диапазоне, невысокая производительность, сложность монтажа и ремонта, короткий срок службы изделия. Наиболее близким по совокупности существенных признаков (прототипом) полезной модели является устройство для электрохимической обработки воды или водных растворов, содержащее наружный электрод в виде полого цилиндра, внутри которого коаксиально расположен внутренний электрод цилиндрической формы, между электродами коаксиально размещена полупроницаемая диафрагма, разделяющая электродное пространство на внутреннюю и внешнюю электродные камеры, и диэлектрические втулки, установленные на торцах внешнего электрода, на поверхность втулок выведены, соответственно, входной канал и выходной канал, сообщающиеся с внешней электродной камерой, внутренний электрод выполнен с отверстиями, соединяющими полость внутреннего электрода с внутренней электродной камерой [Патент России № 2176989, кл. C02F 1/461, 2001]. Получению требуемого технического результата препятствуют ограниченные возможности устройства, не позволяющие получать растворы с заданным окислительно-восстановительным потенциалом в широком диапазоне, невысокая производительность, сложность монтажа и ремонта. Заявляемое изобретение направлено на решение задачи создания устройства для электрохимической обработки воды или водных растворов с высокой производительностью, удобного в эксплуатации. Технический результат, получаемый при реализации заявляемого изобретения, выражается в увеличении производительности, расширении диапазона получаемых рН и окислительно-восстановительных потенциалов обработанной воды и водно-солевых растворов, повышения надежности работы устройства, увеличения срока эксплуатации, снижение трудозатрат при монтаже и ремонте устройства, снижение энергопотребления при работе устройства, повышение компактности устройства. Технический результат, получаемый при реализации заявляемого изобретения, выражается в увеличении производительности, расширении диапазона получаемых рН и окислительно-восстановительных потенциала ОВП (редокс-потенциала) обработанной воды и водно-солевых растворов, а именно обеззараженной и активированной питьевой воды, дезинфицирующих, стерилизующих и моющих растворов, повышения надежности работы устройства, увеличения срока эксплуатации, снижение трудозатрат при монтаже и ремонте устройства, снижение энергопотребления при работе устройства, увеличении сроков сохранения свойств получаемых дезинфицирующих, стерилизующих и моющих растворов. Для достижения вышеуказанного технического результата в устройстве для электрохимической обработки воды или водных растворов, содержащем наружный электрод в виде полого цилиндра, внутри которого коаксиально расположен внутренний полый электрод цилиндрической формы, полупроницае-1- 013774 мая диафрагма, коаксиально размещенная между электродами с разделением электродного пространства на внутреннюю и внешнюю электродные камеры, и диэлектрические втулки, установленные на торцах внешнего электрода, где на поверхность втулок выведены, соответственно, входной канал и выходной канал, сообщающиеся с внешней электродной камерой, где внутренний электрод выполнен с отверстиями, соединяющими полость внутреннего электрода с внутренней электродной камерой, внутри внутреннего электрода размещают по меньшей мере одну непроницаемую или слабопроницаемую перегородку. Перегородка, размещенная внутри внутреннего электрода, делит полость внутреннего электрода на две части, изменяя гидродинамические потоки и изменяя скорость протекания жидкости и, соответственно, время обработки жидкости во внутренней камере устройства. За счет изменения гидродинамических потоков увеличивается производительность, расширятся диапазон получаемых рН и окислительновосстановительных потенциала ОВП (редокс-потенциала) обработанной воды или растворов, увеличиваются сроки сохранения свойств получаемых дезинфицирующих, стерилизующих и моющих растворов. За счет конструктивного выполнения повышается надежность работы устройства, увеличивается срок эксплуатации, также снижаются трудозатраты при монтаже и ремонте устройства. В частном случае выполнения изобретения в устройстве для электрохимической обработки воды или водных растворов перегородка размещена во внутренней полости внутреннего электрода с разделением объёма внутреннего электрода на две неравные части: входную и выходную, причем выходная часть внутреннего электрода меньше, чем входная часть. В частном случае выполнения изобретения в устройстве для электрохимической обработки воды или водных растворов перегородка размещена во внутренней полости внутреннего электрода с разделением внутреннего электрода на две равные части: входную и выходную, причем выходная часть внутреннего электрода равна входной части. В частном случае выполнения изобретения в устройстве для электрохимической обработки воды или водных растворов перегородка размещена во внутренней полости внутреннего электрода с разделением объёма внутреннего электрода на две части: входную и выходную, причем в выходной части внутреннего электрода выполнено одно выходное отверстие, а во входной части внутреннего электрода выполнено входное отверстие. В частном случае выполнения изобретения во входной части внутреннего электрода дополнительно выполнена группа по меньшей мере из двух отверстий, причем расстояние между отверстиями в группе отверстий меньше, чем между входным отверстием и первым отверстием в указанной группе отверстий. В частном случае выполнения изобретения во входной части внутреннего электрода дополнительно выполнена группа отверстий, причем оси отверстий, входящих в указанную группу, расположены по винтовой линии по боковой поверхности электрода или на прямой, образующей внешнюю цилиндрическую поверхность электрода. В частном случае выполнения изобретения устройство для электрохимической обработки воды или водных растворов снабжено креплениями диафрагмы, установленными на торцах диэлектрических втулок. В частном случае выполнения изобретения в устройстве для электрохимической обработки воды или водных растворов на торцах внутреннего электрода установлены втулки, осевые отверстия которых образуют входной и выходной каналы. В частном случае выполнения изобретения в устройстве для электрохимической обработки воды или водных растворов внутренний электрод является анодом, а наружный электрод является катодом. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично представлено устройство для электрохимической обработки воды или водных растворов; на фиг. 2 схематично представлены потоки обрабатываемой жидкости при одном из вариантов обработки жидкости; на фиг. 3 схематично представлены потоки обрабатываемой жидкости при втором варианте обработки жидкости. Устройство для электрохимической обработки воды или водных растворов содержит наружный электрод 1 виде полого цилиндра, внутри которого расположен внутренний электрод 2, между электродами размещена полупроницаемая диафрагма 3, разделяющая электродное пространство на внутреннюю 4 и внешнюю 5 электродные камеры (фиг. 1). Диэлектрические втулки 6 и 7 установлены на торцах внешнего электрода 1. На поверхность втулок выведены, соответственно, входной канал 8 и выходной канал 9, сообщающиеся с внешней электродной камерой 5. Внутренний электрод 2 выполнен с отверстиями 10-12, соединяющими полость внутреннего электрода с внутренней электродной камерой 4. Внутри внутреннего электрода размещена по меньшей мере одна перегородка (заглушка) 13. Перегородка разделяет полость внутреннего электрода 2 на две части - входную 14 и выходную 15. В некоторых случаях выполнения выходная часть внутреннего электрода 15 меньше, чем входная часть 14. Входная часть 14 и выходная часть 15 внутреннего электрода в некоторых вариантах выполнения могут быть равны. В некоторых примерах выполнения в выходной части внутреннего электрода 15 выполнено одно -2- 013774 выходное отверстие 12, а во входной части 14 внутреннего электрода выполнено входное отверстие 10. Во входной части внутреннего электрода 14 может быть выполнена группа отверстий 11, причем расстояние между отверстиями 11 в группе отверстий меньше, чем между входным отверстием 10 первым отверстием 11 в указанной группе отверстий. В некоторых вариантах выполнения оси отверстий 11 расположены по винтовой линии по боковой поверхности электрода или на прямой, образующей внешнюю цилиндрическую поверхность электрода. Устройство снабжено креплениями диафрагмы 16 и 17, установленными на торцах диэлектрических втулок 6 и 7 соответственно. На торцах внутреннего электрода 2 установлены втулки 18 и 19, осевые отверстия которых образуют входной 20 и выходной 21 каналы. Между втулкой 19 и креплением диафрагмы 17 размещен контакт 22 для присоединения внутреннего электрода 2 к блоку питания. Наружный электрод 1 соединяется с блоком питания при помощи скобы из упругого металла с контактом, которая надевается на внешнюю поверхность наружного электрода. Электроды 1, 2 и диафрагма 3 закреплены неподвижно, герметично и строго коаксиально при помощи втулок 16, 17 из диэлектрического материала, при помощи втулок 18 и 19 и эластичных уплотнительных колец 23, 24, 25, 26 и 27. В зависимости от функционального использования внутренний электрод может являться катодом, а наружный электрод - анодом и наоборот, внутренняя электродная камера может быть рабочей, а внешняя электродная камера - вспомогательной и наоборот. Устройство работает следующим образом. В зависимости от того, раствор с какими свойствами и параметрами необходимо получать, применяются различные варианты гидравлических схем. Первый вариант обработки жидкости. Обрабатываемая жидкость или соляной раствор под напором по входному каналу 20 поступает во входную часть 14 внутренней полости внутреннего электрода 2 (фиг. 2). Проходя через внутреннюю полость внутреннего электрода, часть жидкости через отверстия 10-11 сразу попадает во внутреннюю электродную камеру 4. Другая часть жидкости упирается в перегородку 13, в результате во внутренней полости внутреннего электрода 2 создаётся избыточное давление и жидкость с ещё большим давлением устремляется через отверстия 11 во внутреннюю электродную камеру 4. Заполняя внутреннюю электродную камеру 4, жидкость или раствор через выходное отверстие 12 попадает в выходную часть 15 внутренней полости внутреннего электрода. Далее через выходной канал 21 обработанный раствор направляется на входной канал 8 втулки 6 в наружную электродную камеру 5. Пройдя по наружной электродной камере 5 жидкость через выходной канал 9 выходит из наружной электродной камеры 5 и подаётся во входной канал 20, под напором по входному каналу 20 поступает во входную часть 14 внутренней полости внутреннего электрода 2 (фиг. 2). Проходя через внутреннюю полость внутреннего электрода, часть жидкости через отверстия 10-11 сразу попадает во внутреннюю электродную камеру 4. Другая часть жидкости упирается в перегородку 13, в результате во внутренней полости внутреннего электрода 2 создаётся избыточное давление и жидкость с ещё большим давлением устремляется через отверстия 11 во внутреннюю электродную камеру 4. Заполняя внутреннюю электродную камеру 4, жидкость или раствор через выходное отверстие 12 попадает в выходную часть 15 внутренней полости внутреннего электрода 2, на электроды подается напряжение таким образом, что электрод 2 является анодом, а электрод 1 катодом. Под давлением раствор через полупроницаемую диафрагму 3 поступает во внешнюю электродную камеру 5, а далее через выходной канал 21 обработанный раствор отбирается для потребителей. Варианты полярности электродов могут быть различными: внешний электрод - катод, а внутренний - анод, и наоборот, внешний электрод - анод, а внутренний - катод. Другой вариант обработки жидкости. Обрабатываемая жидкость или соляной раствор под напором по входному каналу 20 поступает во входную часть 14 внутренней полости внутреннего электрода 2 и по входному каналу 8 поступает в наружную камеру 5 внешнего электрода 1 (фиг. 3). Проходя через внутреннюю полость внутреннего электрода, часть жидкости через отверстия 10-11 сразу попадает во внутреннюю электродную камеру 4. Другая часть жидкости упирается в перегородку 13, в результате во внутренней полости внутреннего электрода 2 создаётся избыточное давление и жидкость с ещё большим давлением устремляется через отверстия 11 во внутреннюю электродную камеру 4. Заполняя внутреннюю электродную камеру 4, жидкость или раствор через выходное отверстие 12 попадает в выходную часть 15 внутренней полости внутреннего электрода 2, а далее через выходной канал 21 часть обработанного раствора отбирается для потребителей, а другая часть раствора направляется на выходной канал 8 втулки 6. На электроды подается напряжение таким образом, что электрод 2 является анодом, а электрод 1 - катодом. Под давлением раствор через полупроницаемую диафрагму 3 поступает во внешнюю электродную камеру 5 и отбирается для потребителей через канал 9. Варианты полярности электродов могут быть различными: внешний электрод - катод, а внутренний анод, и наоборот, внешний электрод - анод, а внутренний - катод. В зависимости от того, какого свойства раствор необходимо получать, в устройство подается вода и/или различные солевые растворы. Канал 20 предназначен для подачи обрабатываемой воды или солевого раствора. Канал 21 предна-3- 013774 значен для отвода обработанной жидкости. Канал 9 предназначен для отвода католита или солевого раствора. Для получения католита в канал 20 подаётся раствор хлорида натрия или других растворов солей и/или вода, через отверстия 10-11 раствор поступает во внутреннюю электродную камеру 4. На электроды подается напряжение таким образом, что электрод 2 является анодом, а электрод 1 - катодом. Под давлением раствор через полупроницаемую диафрагму 3 поступает во внешнюю электродную камеру 5. В процессе работы устройства образуются два противоположно заряженных потока ионов на внешней и внутренней поверхностях диафрагмы 3, между потоками возникает разность потенциалов, заряженные потоки увеличивают напряженность электрического поля в диафрагме на 35-50 В/см2, в результате повышается подвижность ионов в порах диафрагмы и снижается электрическое сопротивление устройства. В результате образуется электроактивированный раствор жидкости (акваэха®), который выводится по каналу 9, и раствор католит, который выводится по каналу 21. Варианты полярности электродов могут быть различными: внешний электрод - катод, а внутренний - анод, и наоборот, внешний электрод - анод, а внутренний - катод, соответственно католит может выходить из канала 9 и электроактивированный раствор жидкости (акваэха®) может выходить из канала 21. Для получения дезинфицирующих растворов возможен вариант, когда по каналу 20 подается вода, которая поступает во внутреннюю электродную камеру. По каналу 8 подается 30% раствор хлорида натрия, который циркулирует в полости внешней электродной камеры 5 с использованием канала 9 для слива данного раствора в емкость с солевым раствором, которая затем используется в качестве источника раствора для подачи его обратно в устройство по каналу 8. Вода, проходя через внутреннюю электродную камеру 4, выводится по каналу 21 в виде акваэха®. Варианты полярности электродов могут быть различными: внешний электрод - катод, а внутренний анод, и наоборот, внешний электрод - анод, а внутренний - катод. Благодаря возможности смены полярности электродов не возникает проблем с катодными отложениями и отложениями солей на мембране, что является значительным преимуществом для повышения надежности и долговечности устройства. Катодные отложения, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации, удаляют с помощью изменения полярности электродов, что обеспечивает простоту обслуживания устройства в процессе эксплуатации. Выполнение внутреннего электрода в 2 в виде полого цилиндра с боковыми отверстиями, просверленными по всей его длине, и использование внутренней электродной камеры 4 в качестве канала для подачи жидкости позволяет задействовать внутреннюю и внешнюю поверхности электрода полностью в электрохимическом процессе, что резко увеличивает производительность установки, при этом достигается экономия материала электродов. Это позволяет расширить диапазон характеристик обработанной воды и/или растворов. Диафрагма, размещенная между анодом и катодом, вносит основной вклад в электрическое сопротивление устройства. Эффективное использование поверхности диафрагмы позволяет снизить электрическое сопротивление и, следовательно, сделать установку менее энергоемкой. Меняя диафрагмы с различной проницаемостью, можно получать растворы с различными значениями рН и окислительновосстановительного потенциала. Наличие непроницаемой или слабопроницаемой перегородки 13 во внутренней полости внутреннего электрода изменяет гидродинамику потока обрабатываемой жидкости, образуя завихрения для турбулентного перемешивания в объеме, что обеспечивает высокую степень перемешивания воды в камерах, что позволяет обеспечить обработку всех микрообъёмов воды в диффузной части двойного электрического слоя на границе раздела фаз ″электрод-электролит″. В отличие от аналога, где возможно прохождение части жидкости без обработки, вся обрабатываемая жидкость попадает во внутреннюю электродную камеру, что увеличивает производительность обработки. Конструкция устройства позволяет снизить число спрягаемых и уплотняемых деталей и, следовательно, повышается надежность устройства. Монтаж и ремонт устройства осуществляется очень просто. На наружный электрод 1 с обоих концов надеваются втулки 6 и 7, затем в наружный электрод 1 вставляется диафрагма 3 с надетыми на неё уплотнительными кольцами 23 и 24. В пазы втулок 6 и 7 вставляются уплотнительные кольца 25 и 26. Затем вставляется внутренний электрод 2. На верхнюю часть внутреннего электрода надевается контакт 22, затем поверх контакта 22 на верхнюю часть внутреннего электрода надевается уплотнительное кольцо 27. После этого на верхнюю и нижнюю части внутреннего электрода навинчиваются втулки 18 и 19 до упора так, чтобы была обеспечена герметичность соединений устройства. В последнюю очередь на наружный электрод 1 вставляется упругая скоба с контактом для соединения наружного электрода 1 с блоком питания. Пример выполнения устройства. Диаметр внутренней поверхности внешнего электрода составляет 16 мм. Диаметр рабочей части внутреннего электрода составляет 8 и 5 мм соответственно, так как во внутреннем электроде задействованы внутренняя и внешняя поверхность электрода. Межэлектродное расстояние 4 мм. Данные диаметры обеспечивают оптимальные условия контакта каждого объема протекающего раствора или воды с по-4- 013774 верхностью диафрагмы. Диафрагма выполнена из керамики. Возможно изготовление диафрагмы и из других устойчивых к воздействию агрессивных сред материалов. Диафрагма может иметь различную толщину и проницаемость в зависимости от свойства растворов, которые необходимо получить. Катод устройства изготавливается из нержавеющей стали, титана, стеклоуглерода, электропроводящих и кислотостойких материалов, платины, ниобия. Катод покрывается платиной, иридием, окислами рутения, кобальта и других материалов. Анод изготавливается из титана, ниобия, платины, тантала, графита и покрывается платиной, иридием, окислами рутения или других металлов. Непроницаемая перегородка 13 может быть выполнена из металла, пластика, инертных композитных материалов. Слабопроницаемая перегородка 13 может быть выполнена из металла, из керамики или из пластика, в которых выполнены отверстия. С использованием устройства возможно получение растворов со значениями рН от 3 до 11 и окислительно-восстановительного потенциала от -950 до +1200 мВ. В таблице представлены сравнительные характеристики заявляемого устройства и выпускаемых в настоящее время аналогов. Параметры и характеристики устройств для электрохимической обработки воды Данные таблицы наглядно показывают более высокие характеристики заявляемого устройства по сравнению с аналогами. Согласно примерам, изложенным в патенте России № 2145940, объемная скорость потока обрабатываемой жидкости составляет 5,5 см3/с, напряжение 7-20 В, сила тока от 5 до 10 А, достигаемая минерализация 0,27-0,7/г/л. Характеристики заявляемого устройства: объемная скорость потока 3-12 см3/с, сила тока 1,5-30 А, напряжение 30-120 В, минерализация 0,1-5 г/л. Работа устройства согласно изобретению производится с объемной скоростью потока, превышающей скорость потока, указанную в патенте России № 2145940. Сравнение показателей объемной скорости потока и минерализации позволяет говорить о достижении более высоких технических результатов, чем в устройствах аналогах. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для электрохимической обработки воды или водных растворов, содержащее наружный электрод в форме полого цилиндра, внутри которого коаксиально расположен внутренний электрод в форме полого цилиндра, между электродами коаксиально размещена полупроницаемая диафрагма, разделяющая электродное пространство на внутреннюю и внешнюю электродные камеры, и втулки, установленные на торцах внешнего электрода, на поверхность втулок выведены, соответственно, входной канал и выходной канал, сообщающиеся с внешней электродной камерой, внутренний электрод выполнен с отверстиями, соединяющими полость внутреннего электрода с внутренней электродной камерой, и входным и выходным отверстиями на торцах, отличающееся тем, что внутри внутреннего электрода размещена по меньшей мере одна непроницаемая или слабопроницаемая перегородка. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что перегородка размещена во внутренней полости внутреннего электрода с разделением внутреннего электрода на две неравные части: входную и выходную, причем выходная часть внутреннего электрода меньше, чем входная часть. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что во входной части внутреннего электрода дополнительно выполнена группа по меньшей мере из двух отверстий, причем расстояние между отверстиями в группе отверстий меньше, чем между входным отверстием и первым отверстием в указанной группе отверстий, а в выходной части внутреннего электрода дополнительно выполнено по меньшей мере одно отверстие. 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что во входной части внутреннего электрода дополнительно выполнена группа отверстий, причем их оси расположены по винтовой линии по боковой поверхности электрода или на прямой, образующей внешнюю цилиндрическую поверхность электрода. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что снабжено креплениями диафрагмы, установленными на торцах диэлектрических втулок. -5- 013774 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на торцах внутреннего электрода установлены втулки, совмещенные, соответственно, с входным и выходным отверстиями, причем осевые отверстия втулок образуют входной и выходной каналы. Фиг. 1 Фиг. 2 -6- 013774 Фиг. 3 Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2 -7-