Способ аэрации воды

(51) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯн двторСК 0 ММ СвйдятельСтв ек 5. Ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(54) (57) СПОСОБ АЭРАЦИИ ВОДЫ, включающий размещение электродов и проведение электролиза воды с получением кислорода, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода кислорода и увеличения срока службы электродов, для электролиза используют электроды из сплава титана с марганцем с содержанием марганца в сплаве 3 в 5, при этом электролиз ведут при плотности тока 60 - 80 А/м", периодически через 60 - 90 мин, производя смену полярности электродов.1Изобретение относится к промышленному рыбоводству и может быть использовано для обогащения кислородом воды (аэрации) в рыбохозяйственных водоемах, в производственных и экспериментальных установках, а также в очистных сооружениях.Целью изобретения является повышение выхода кислорода и увеличение срока службы электродов.Способ обеспечивает выход кислорода по току 99,9 Я за счет исключения пассивации анода, что способствует обогащению воды кислородом и повышению эффективности аэрации, а также исключает разрушение и растворение электродов, увеличивая срок их службы в 3 раза.Способ осуществляется следующим образом.При снижении кислорода в воде ниже рыбоводной нормы в водоем помещают два электрода из сплава марганца с содержанием марганца 3 - 5 Я. Электроды соединяют с источником постоянного тока и подают на них ток плотностью 60 - 80 А/м. Каждые 60 - 90 мин осуществляют смену полярности электродов с помощью автоматического переключающего устройства. Среднее напряжение на электродах 3 - 4 В.При включении электрического тока на аноде протекает электроокисление воды с образованием кислорода.2 НгО - 4 е -Ог+ 4 Н+.Электролитический кислород, обладая по вышенной растворимостью в воде за счет его высокого парциального давления и большой дисперсности, насыщает воду до оптимальной концентрации. По достижении необходимого содержания кислорода в воде ток отключают. Электролиз периодически 1 ювторяют при падении концентрации кислорода ниже допустимой.Электролиз на электродах из сплава тита на с марганцем при плотности тока 60 - 80 А/м обеспечивает выход кислорода по току 99/о. При плотности тока менее 60 А/м снижается эффективность аэрации в результате. уменьшения интенсивности выделения кислорода, При плотности тока более 80 А/м возрастает скорость коррозии электродов, что уменьшает срок их службы.При содержании марганца в сплаве менее Зо/, возрастает напряжение на электродах вследствие их пассивации, что повышает расход электроэнергии. Увеличение содержания марганца в сплаве свыше 5/о приво. дит к росту скорости растворения поверхностного слоя электрода.При смене полярности более чем через 90 мин образующаяся на электродах пленка окислов теряет прочность сцепления с металлом электрода и происходит разрушение анода, Переполюсовка полярности через время меньшее 60 мин нецелесообразна вследствие усложнения технического обслуживания схем электроаэрации. 5 О 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 Пример. В аквариум с прудовой водойобъемом 60 л помещают два электрода изсплава титана с ЗЯ марганца. Поверхностькаждого электрода 15 см, расстояние между электродами 0,5 см. В аквариум помещают сеголетки толстолобика.При снижении содержания кислорода вводе ниже оптимального уровня начинаютаэрировать воду, пропуская ток через электроды, плотность тока 70 А/м, напряжениетока 3, 4 В. Каждые 75 мин осуществляютсмену полярности электродов с помощьюавтоматического переключателя. Наблюдаютинтенсивное выделение кислорода, При насыщении воды кислородом до рыбоводнойнормы прекращают подачу тока,До начала воздействия тока и после егоокончания (через 6 ч) определяют содержание кислорода в воде по методу Винклераи коррозию электродов весовым методом.Изменение содержания кислорода составляет 3,12 мг/л, скорость коррозии электродов 0,0095 г/дм ч.Проводят аэрацию воды при различныхрежимах электролиза в зависимости от плотности тока, времени смены полярности электродов (переполюсовка), и содержания марганца в сплаве.Результаты определений даны в табл. 1.Данные, приведенные в табл. 1, подтверждают правильность выбора режимов осуществления способа, поскольку именно плотность тока 60 - 80 А/м, время переполюсовки 60 - 90 мин и наличие марганца всплаве 3 - 5 Я позволяет повысить выходкислорода и увеличивает срок службы электродов.Испытывают также электроды из железа,никеля, графита и титана, а также из сплава титана с ЗЯ-ным содержанием марганца.Результаты испытаний приведены в табл 2.Как показали результаты испытаний, приприменении в качестве электродов неблагородных металлов, в частности железа иникеля, при электролизе воды они растворяются без выделения кислорода. На электродах из титана процесс электролиза прекращается через 5 - 7 с вследствие пассивации титана, На графитовых электродахпроисходит интенсивное газовыделение смесикислорода и углекислого газа.Под действием атомарного кислорода,образующегося в процессе электролиза впорах анода, происходит частичное окисление графита (угля) с образованием двуокисиуглерода. Это уменьшает выход кислородапо току, атакже приводит к нарушениюмеханической прочности отдельных зеренграфита и осыпанию их с электрода, врезультате чего электроды разрушаются, авода загрязняется взвесью графита.Использование предлагаемого способааэрации обеспечивает повышение ее эффективности в 3 раза в результате увеличениявыхода кислорода по току на 10 - 12 Я иувеличивает срок службы электродов 3 раза.126599 Таблица 1 ВремяперепоПлот- ность Примечания Изменение сотока,А/м люсовки3,1 60 1,55 60 60 3,2 2,02 60 3,2 2,10 60 90 2,10 3,3 70 60 3,4 2,97 70 90 2,83 80 60 2,89 3,6 80 7 г 2,76 3,6 80 30 3,10 3,7 80 120 2,64 60, 2,95 3,7 100 3,8 60 4,1 150 3,05 2,7 1,62 2,9 2,87 3,1 2,95 2,2 0,0064 0,0085 0,0244 60 1,58 50 14 2,4 2,64 14 2,7 14 2,79 Содержаниемарганцав сплаве,% 50 60 100 60 150 60 100 60 150 60 держаниякислорода,мг/л Напряжение на электродах, В Скоростькоррозииэлектродаг/дм ч 0,0043 0,0069 0,0071 0,0079 0,0094 0,0099 0,0120 0,0122 0,0127 0,0146 0,0171 0,0385 0,0160 0,0239 0,0499 Интенсивноевыделениекислорода Поверхностьэлектродовматовая с коричневым оттенком без отслаивания отдельныхучастков.При временипереполюсовки120 мин наблюдаетсячастичноеотслаиваниечешуек окиолов с поверхности электродов Интенсивное выделение кислорода, наблюдается частичное отслоение чешуек окисловс поверхностиэлектродов Интенсивное выделение кислорода, наблюдается переход ионов марганцав растворе придлительном электролизе1261599 Таблица 2 Плотность Изменение соПримечание Материалэлектрода держания кислорода, мг/л тока, А/м 2 40 Образуется бурыйосадок, газовыделения нет Желез о 70 40 Образуется белыйосадок, газовыделения нет Никель 70 40 Электролиз прекращается через5-7 с Титан 70 40 0,0142 0,0297 071 Интенсивное газоГрафит 1,04 70 Сплав титана с ЗХ 3, 12 0,0095 70 марганца отслаивания отдельных участков Составитель С. Филиппова Редактор И. Николайчук Техред И. Верес Корректор Е. Рашко Заказ 5253/2 Тираж б 9 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1 3035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Скоростькоррозииэлектрода,аг/дм ч 0,4038 0,7966 0,4926 0,9320 выделение смесикислорода и двуокиси углерода,образуется чернаявзвесь, поверхностьэлектрода нарушена Интенсивное выделение кислорода, поверхность электродов матовая с коричневым оттенком без