Аппарат для получения моюще-дезинфицирующего раствора

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ АППАРАТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МОЮЩЕ-ДЕЗИНФИЦИРУЮЩЕГО РАСТВОРА(73) Патентообладатель Григорьев Дмитрий Алексеевич(57) 1. Аппарат для получения моюще-дезинфицирующего раствора, содержащий диафрагменный электролизер, включающий катод, анод и ионопроницаемую диафрагму, разделяющую пространство между катодом и анодом на имеющие жидкостные выходы катодную и анодную камеры, и емкость для приготовления исходного раствора, имеющую жидкостные вход и выход, отличающийся тем, что электролизер дополнительно снабжен второй ионопроницаемой диафрагмой, которая образует вместе с первой ионопроницаемой диафрагмой междиафрагменное пространство, жидкостный выход которого находится в верхней части электролизера, а жидкостный вход расположен в нижней части электролизера, жидкостным насосом, вход которого связан с внутренней полостью емкости для приготовления исходного раствора в верхней ее части, а выход является жидкостным выходом емкости и соединен с входом упомянутого междиафрагменного пространства, поплавковой камерой, размещенной в верхней части электролизера, содержащей игольчатый клапан с поплавком, причем ее внутренний объем и газовый выход являются соответственно газовым объемом и газовым выходом катодной камеры, гидравлическим затвором, установленным на патрубке жидкостного выхода катодной камеры, Фиг. 1 4016 1 насадкой из керамического мелкопористого материала, установленной в нижней части анодной камеры, газовым компрессором, входом связанным с газовым выходом поплавковой камеры, а выходом - с внутренней полостью упомянутой насадки, газовым выходом анодной камеры, соединенным с атмосферой, патрубком жидкостного выхода анодной камеры, выход которого расположен на уровне, определяемом рабочим уровнем раствора в анодной камере жидкостные выход анодной и вход катодной камер расположены в нижней части электролизера, жидкостные вход анодной и выход катодной камер расположены в верхней его части,анод выполнен из титана со слоем пористого электрохимически стойкого материала, а емкость для исходного раствора выполнена с двойным нижним основанием с жидкостным входом, расположенным в нижней стенке, и отверстиями для прохождения жидкости в верхней стенке, при этом жидкостный вход основания является жидкостным входом емкости и соединен с выходом междиафрагменного пространства электролизера, и снабжена двумя теплообменниками, входы которых соединены через вентили с водопроводом, а выходы - с патрубками жидкостных входов катодной и анодной камер электролизера, и устройством для автоматического поддержания уровня исходного раствора, вход которого также соединен с водопроводом. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что в качестве пористого электрохимически стойкого материала используют электролитически осажденную губчатую платину. 3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что в качестве исходного раствора используют раствор ,2 О 4 или других солей, а также их смесей, применяемых как удобрения. Изобретение относится к устройствам для получения моюще-дезинфицирующих растворов, которые производятся электрохимическим методом из растворов солей (, КС, 24 и др.) и могут быть использованы для промывки и дезинфекции технологического оборудования ферм и комплексов, в частности доильного оборудования и оборудования для первичной обработки молока. Известна электролизная установка ЭДР-01 1, предназначенная для получения дезинфицирующего раствора поваренной или кормовой соли и выполненная в виде бездиафрагменного электролизера. Недостатком известного устройства является низкий коэффициент использования исходной соли, невозможность получения растворов с кислотными и щелочными свойствами, низкая концентрация действующего вещества в получаемых растворах и, как следствие, - низкая эффективность. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому аппарату для получения моющедезинфицирующих растворов является выбранное в качестве прототипа устройство для реализации способа получения моющего и стерилизующего раствора для очистки и подготовки биофильтров к повторному использованию 2, снабженное двумя диафрагменными электролизерами, каждый из которых содержит нерастворимые электроды и ионопроницаемую диафрагму, разделяющую пространство между катодом и анодом на имеющие жидкостные входы и выходы катодную и анодную камеры, причем жидкостные входы камер расположены в нижней части, а жидкостные выходы - в верхней части электролизеров, и емкостью для исходного раствора, содержащей газоотделительный клапан, а также расположенные в верхней части емкости два жидкостных входа и расположенные в нижней части емкости два жидкостных выхода, причем первые жидкостные вход и выход емкости соединены соответственно с жидкостными выходом и входом катодной(вспомогательной) камеры первого электролизера, а вторые жидкостные вход и выход емкости соединены соответственно с жидкостными выходом и входом анодной (вспомогательной) камеры второго электролизера, образуя два циркуляционных контура. Устройство обеспечивает электролитическую обработку воды, которая подается в анодную (основную) камеру первого электролизера и в катодную (основную) камеру второго электролизера, при этом во вспомогательные камеры первого и второго электролизеров подается вспомогательный электролит, циркулирующий по упомянутым контурам за счет конвективного потока. В результате в анодной (основной) камере первого электролизера образуется содержащий различные кислоты стерилизующий раствор, а в катодной(основной) камере второго электролизера образуется щелочной моющий раствор. Недостатком известного устройства является неэффективное использование химической и тепловой энергии, которая теряется в результате охлаждения вспомогательного раствора, а также вследствие взаимной 4016 1 нейтрализации активных компонентов и выхода электролизных газов, образующихся во вспомогательных камерах электролизеров. Задачей изобретения является повышение эффективности устройства за счет уменьшения потерь химической и тепловой энергии, а также за счет уменьшения экологического вреда, снижения затрат на утилизацию и обеспечения возможности дальнейшего использования отходов промывки и дезинфекции. Решение указанной задачи достигается за счет того, что в аппарате для получения моющедезинфицирующего раствора, содержащем диафрагменный электролизер, включающий катод, анод и ионопроницаемую диафрагму, разделяющую пространство между катодом и анодом на имеющие жидкостные выходы катодную и анодную камеры, и емкость для приготовления исходного раствора, имеющую жидкостные вход и выход, электролизер дополнительно снабжен второй ионопроницаемой диафрагмой, которая образует вместе с первой ионопроницаемой диафрагмой междиафрагменное пространство, жидкостный выход которого находится в верхней части электролизера, а жидкостный вход расположен в нижней части электролизера, жидкостным насосом, вход которого связан с внутренней полостью емкости для приготовления исходного раствора в верхней его части, а выход является жидкостным выходом емкостей и соединен с входом упомянутого междиафрагменного пространства, поплавковой камерой, размещенной в верхней части электролизера, содержащей игольчатый клапан с поплавком, причем ее внутренний объем и газовый выход являются соответственно газовым объемом и газовым выходом катодной камеры, гидравлическим затвором, установленным на патрубке жидкостного выхода катодной камеры, насадкой из керамического мелкопористого материала, установленной в нижней части анодной камеры, газовым компрессором, входом связанным с газовым выходом поплавковой камеры, а выходом - с внутренней полостью упомянутой насадки, газовым выходом анодной камеры, соединенным с атмосферой, патрубком жидкостного выхода анодной камеры, выход которого расположен на уровне, определяемом рабочим уровнем раствора в анодной камере жидкостные выход анодной и вход катодной камер расположены в нижней части электролизера, жидкостные вход анодной и выход катодной расположены в верхней его части, анод выполнен из титана со слоем пористого электрохимически стойкого материала, а емкость для исходного раствора выполнена с двойным нижним основанием с жидкостным входом, расположенным в нижней стенке, и отверстиями для прохождения жидкости к верхней стенке, при этом жидкостный вход основания является жидкостным входом емкости и соединен с выходом междиафрагменного пространства электролизера, и снабжена двумя теплообменниками,входы которых соединены через вентили с водопроводом, а выходы - с патрубками жидкостных входов катодной и анодной камер электролизера, и устройством для автоматического поддержания уровня исходного раствора, вход которого также соединен с водопроводом, а также за счет того, что в качестве пористого электрохимически стойкого покрытия используют электролитически осажденную губчатую платину, а в качестве исходного раствора используют раствор , К 2 О 4 или других солей, а также их смесей, применяемых как удобрения. На фиг. 1 представлена схема аппарата для получения моюще-дезинфицирующих растворов. На фиг. 2 представлен вариант реализации газового компрессора. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый аппарат отличается измененной конструкцией электролизера, который дополнительно снабжен второй ионопроницаемой диафрагмой, поплавковой камерой с поплавком и клапаном, насадкой из керамического мелкопористого материала, газовым компрессором, жидкостным затвором и патрубком жидкостного выхода анодной камеры, измененной конструкцией емкости для исходного раствора, которая дополнительно снабжена двумя теплообменниками, двойным нижним основанием, устройством для поддержания уровня и жидкостным насосом, а также возможностью использовать в качестве пористого электрохимически стойкого покрытия электролитически осажденную губчатую платину, а в качестве вспомогательного электролита растворов , К 2 О 4 или других солей, а также их смесей, применяемых как удобрения. Аппарат для получения моюще-дезинфицирующего раствора (фиг. 1) содержит диафрагменный электролизер 1, включающий катод 2, титановый анод 3, имеющий на своей поверхности слой 4 электролитически осажденной губчатой платины или другого пористого электрохимически стойкого материала, и две ионопроницаемые диафрагмы 5, разделяющие пространство между анодом и катодом на имеющие жидкостные входы и выходы анодную 6, катодную 7 камеры и междиафрагменное пространство 8, жидкостный насос 9,вход которого связан с внутренней полостью емкости для приготовления исходного раствора в верхней ее части, а выход является жидкостным выходом емкости и соединен с входом упомянутого междиафрагменного пространства, поплавковой камерой 10, размещенной в верхней части электролизера, содержащей игольчатый клапан 11 с поплавком 12, причем ее внутренний объем и газовый выход являются соответственно газовым объемом и газовым выходом катодной камеры, гидравлическим затвором 13, установленным на патрубке жидкостного выхода катодной камеры, насадкой 14 из керамического мелкопористого материала,установленной в нижней части анодной камеры, газовым компрессором 15, входом связанным с газовым выходом поплавковой камеры, а выходом - с внутренней полостью упомянутой насадки, газовым выходом 16 анодной камеры, соединенным с атмосферой, патрубком 17 жидкостного выхода анодной камеры, выход 3 4016 1 которого расположен на уровне, определяемом рабочим уровнем раствора в анодной камере жидкостные выход анодной и вход катодной камер, а также вход междиафрагменного пространства расположены в нижней части электролизера, а жидкостные вход анодной, выход катодной камер и выход междиафрагменного пространства - в верхней его части, емкость 18 для исходного раствора, которая имеет жидкостные вход и выход, соединяющие ее с междиафрагменным пространством электролизера в замкнутый циркуляционный контур, и выполнена с двойным нижним основанием 19 с жидкостным входом в нижней стенке и отверстиями для прохода жидкости в верхней стенке, при этом жидкостный вход основания является жидкостным входом емкости и соединен с выходом междиафрагменного пространства электролизера, и снабжена двумя теплообменниками 20, входы которых соединены через вентили с водопроводом, а выходы - с патрубками жидкостных входов анодной и катодной камер электролизера, и устройством 21 для автоматического поддержания уровня исходного раствора, входом связанным с водопроводом. Аппарат работает следующим образом. Вода из водопровода поступает в емкость 18 для исходного раствора и заполняет ее до уровня, определяемого устройством 21 для его поддержания. Исходная соль в необходимом количестве засыпается в емкость для вспомогательного электролита и оседает на верхней стенке двойного нижнего основания 19. Жидкостный насос 9 откачивает воду из емкости для исходного раствора и подает ее в междиафрагменное пространство 8 электролизера 1. Пройдя через междиафрагменное пространство, вода поступает в двойное нижнее основание и выходит из него через отверстия в верхней стенке в виде множества мелких струек, перемешиваясь с осевшей на этой стенке солью. В результате в емкости для исходного раствора постоянно образуется концентрат исходного раствора, циркулирующий по замкнутому контуру, включающему в себя емкость для вспомогательного электролита и междиафрагменное пространство электролизера. Вода из водопровода поступает через теплообменники 20 в анодную 6 и катодную 7 камеры электролизера и заполняет их. При подаче напряжения питания от источника постоянного тока ( - на анод 3 - - на катод 2) происходит электролитическая обработка воды и исходного раствора, обеспечивающая выход из междиафрагменного пространства ионов С-, 4- в анодную камеру, и ионов К в катодную камеру электролизера. В результате взаимодействия образующихся у анода ионов водорода, свободного активного хлора и сульфат анионов в анодной камере образуются кислоты (Н, Н 2 О 4 и др.), а в катодной камере в результате взаимодействия ионов металла и образующихся у катода гидроксид ионов образуется щелочь (КОН). Полученный в анодной камере раствор (далее анолит) удаляется из электролизера через патрубок 17 жидкостного выхода анодной камеры, а раствор, полученный в катодной камере (далее католит),удаляется через поплавковую камеру 10 и газовый затвор 13. Компрессор 15 через игольчатый клапан 11 отсасывает образующийся у катода в ходе электролиза и накапливающийся в поплавковой камере водород и подает его во внутреннюю полость насадки 14 из мелкопористого керамического материала, создавая в ней избыточное давление, за счет которого водород выходит из насадки в виде множества мелких пузырьков и,поднимаясь в непосредственной близости от поверхности анода, растворяется частично в его пористом покрытии 4, а частично в анолите. Под действием электрического поля, а также каталитических свойств платины водород распадается на атомы, в результате на поверхности соприкосновения анода с раствором происходит образование ионов водорода и дополнительного количества кислоты. Нерастворившиеся электролизные газы удаляются из анолита через газовый выход 16, соединенный с атмосферой вне помещения. Нагревающийся в ходе электролиза и циркулирующий по контуру вспомогательный электролит через теплообменники отдает тепло воде, поступающей в катодную и анодную камеры электролизера. Привод компрессора 15 (фиг. 2) реализован следующим образом. Отсасывание водорода из поплавковой камеры 10 через игольчатый клапан 11 и впускной клапан 22 компрессора происходит при движении диафрагмы 23 вверх, которое обеспечивается за счет сжатия пружины 24, снабженной механизмом 25 для регулирования ее натяжения. Нагнетание водорода через выпускной клапан 26 компрессора во внутреннюю полость насадки происходит за счет движения диафрагмы вниз, которое обеспечивается воздействием на коромысло 27 магнитного поля, создаваемого электромагнитом 28. Такой принцип работы возможен благодаря наличию диода 29 в электрической цепи электромагнита, который обеспечивает питание последнего асимметричным переменным током. Когда весь имеющийся в наличии водород будет откачен из поплавковой камеры, уровень католита поднимется и клапан с поплавком перекроет запорный клапан, предотвращая попадание жидкости в компрессор. Гидравлический затвор 13 исключает возможность попадания в поплавковую камеру атмосферного воздуха. В качестве жидкостного насоса может быть использован плунжерный или диафрагменный насос. Испытания действующего макета заявляемого аппарата подтвердили возможность получения высокоэффективных моющих и дезинфицирующих растворов (анолита и католита). В качестве объекта для промывки и дезинфекции была выбрана доильная установка УДА-16 Елочка, смонтированная в специальном доильном зале. Санитарная обработка молочного оборудования осуществлялась путем последовательного проведения следующих операций удаление молока из системы и перевод оборудования доильной установки в режим промывки ополаскивание проточной теплой водой (15 мин) 4 4016 1 промывка католитом, полученным на испытуемой установке (20 мин) промывка проточной теплой водой (15 мин) дезинфекция анолитом, полученным на испытуемой установке (20 мин) заключительное ополаскивание. Все операции проводились в соответствии с инструкцией по эксплуатации доильной установки УДА-16 Елочка. Смывы с рабочих поверхностей молочного оборудования брались в труднодоступных для моющего раствора местах (внутренняя поверхность головки сосковой резины, внутренняя поверхность коллектора,штуцеров, молочных патрубков и шлангов). Полученные пробы были представлены для анализа в ветеринарную лабораторию через час после их снятия. Определение общей бактериальной обсемененности показало, что рост колоний бактерий отсутствует. При определении коллититра бактерий группы кишечной палочки не обнаружено. Коллититр выше 1. Санитарное состояние оборудования после мойки и дезинфекции признано хорошим. В ходе испытаний было установлено, что моющие свойства католита обеспечиваются его щелочностью,благодаря которой он обладает способностью к гидролизу и пептизации молочного жира, а также растворению белка. Омыление жиров приводит к повышению смачиваемости растворов и образованию устойчивых эмульсий. Благодаря щелочности католит проявляет и дезинфицирующие свойства. Активный хлор анолита вступает в непосредственное взаимодействие с белками микробной клетки, что в свою очередь обусловливает выход защитных комплексов (кальция и дипиколиновой кислоты), отвечающих за ее дремлющее состояние, оголение и инактивацию ферментных групп. Хорошие дезинфицирующие свойства анолита обусловлены также тем, что бактерицидная способность хлора усиливается в кислой среде. Кроме того, активных хлор в получаемом анолите в большей части присутствует в связанном виде. В результате снижается его выход в газовую фазу, уменьшаются потери химической энергии и снижается экологическая и технологическая вредность получаемых растворов. Благодаря высокой кислотности анолит, полученный на заявляемом аппарате, обладает хорошими эмульгирующими свойствами, а также оказался способным эффективно отделять от поверхностей оборудования молочный камень и другие длительные солевые отложения. Использование в качестве исходного сырья , К 2 О 4 или других солей, а также их смесей, применяемых как удобрения, позволяет существенно облегчить процесс утилизации отходов промывки и дезинфекции, которая может быть реализована путем их простого перемешивания. В результате взаимодействия кислоты анолита и щелочи католита происходит восстановление исходных солейС 2 2422422. В результате регенерации исходной соли свободный активный хлор переходит в связное и неактивное состояние и уже не может вступать в реакцию с фенолами, содержащимися в навозокомпостах, с образованием вредных веществ. При этом навозокомпосты, куда в большинстве случаев попадают отходы промывки и дезинфекции, не только не загрязняются вредными веществами, но и обогащаются калием. Данный факт имеет важное значение для сельскохозяйственных предприятий с животноводческой специализацией и не имеющих специального оборудования для утилизации отходов производства. Таким образом, применение заявляемого аппарата позволит получать высокоэффективные моющие и дезинфицирующие растворы для нужд сельскохозяйственных предприятий, при этом за счет сохранения значительного количества тепловой и химической энергии повышается качество получаемых растворов, снижается общая энергоемкость процесса и экологическая вредность технологии. Источники информации 1. Санитарные нормы и правила по уходу за доильными установками и молочной посудой, контролю их санитарного состояния и качества молока Утв. Гос. агропром. ком. СССР 29.09.86. - М. Агропромиздат,1987. - 24 с. 2. Пат. 2033807 , МКИ А 612/02, С 021/46. Способ получения моющего и стерилизующего раствора для очистки и подготовки биофильтров к повторному использованию / М.В. Бахир, В.Г. Веденко, И.Л. Лир. и др. -4816564/26 Заявл. 19.04.90 Опубл. 30.04.95. // Офиц. патент, бюл. РФ по патентам и товарным знакам. - 1995. -12. - С. 116. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 6