Метод и технические средства активного контроля параметров электрохимического процесса обработки воды ионами серебра

• Автор: Щеников, Ярослав Алексеевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 163 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Современные способы и средства электрохимической обработки воды и методы их исследований

1.1. Способы и средства электрохимической обработки воды

1.2. Классификация ионаторов серебра

1.3. Выбор режима обработки воды электрическим током

1.4. Схемы замещения электрохимической ячейки и параметры их элементов

2. Схемотехническое и математическое моделирование электрохимической ячейки ионатора

2.1. Схемотехническая модель электрохимической ячейки

2.2. Математические модели процессов в электрохимической ячейке при постоянном токе
2.3. Математические модели процессов в электрохимической ячейке при импульсном токе
3. Анализ факторов, влияющих на точность получения заданной концентрации ионов серебра
3.1. Построение отсеивающего эксперимента для выявления наиболее значимых факторов
3.2. Построение и анализ регрессионной математической модели электрохимического растворения серебра
4. Разработка и реализация методов активного контроля параметров электрохимического процесса получения серебряной воды
4.1. Классификационный анализ и выбор контролируемых параметров и методов контроля
4.2. Метод активного контроля параметров электрохимического процесса на основе хронокондуктометрических измерений

5. Экспериментальные исследования и расчеты ионаторов серебра
5.1. Методика расчета основных режимов и элементов ионатора
5.2. Экспериментальные установки для серебрения воды
5.3. Макеты приборов и приборы для получения серебряной воды
Заключение
Список использованных источников
Приложение 1 Акт внедрения 000«МВС»
Приложение 2 Акт внедрения СПб КБ РАН
ВВЕДЕНИЕ
Интенсивные техногенные воздействия на природу вызвали значительное ухудшение химических и микробиологических показателей качества воды, которая становится непригодной для хозяйственных нужд и питья. Значения требуемых показателей качества воды заданы в нормативных документах (СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества." и ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая"). Улучшают эти показатели за счет водоподготовки (кондиционирования воды), которую осуществляют различными способами и, в частности, с помощью электрохимической обработки воды ионами металлов, в процессе реализации которой может происходить ее очистка и /или обеззараживание [1-6].
Готовят водные растворы металлов в электролизере (электрохимической ячейке с электродами), обрабатывая воду электрическим током, при протекании которого ионы металла анода переходят в жидкость. В случае, когда растворяется анод из таких металлов как серебро, золото, медь в обработанной воде возникает эффект обеззараживания. Наиболее распространенным является обеззараживание воды с помощью ионов серебра. В зависимости от концентрации ионов серебра эта вода находит следующее применение:
- для питья или для заполнения плавательных бассейнов как альтернатива хлорированию, фторированию и озонированию. Диапазон допустимых значений концентрации ионов серебра в этом случае составляет от 0,0025 до 0,5 мг/дм3. При этом дополнительное положительное свойство ионов серебра выражается в способности консервировать воду на срок 6... 12 месяцев без ухудшения ее органолептических и микробиологических показателей;
- для приготовления антисептических растворов, используемых для санитарной обработки помещений, медицинского оборудования, инструмента. Величина диапазона составляет 0,25...5 мг/дм3. Выгодно отличается от хлорирования отсутствием неприятного запаха;
- для приготовления высококонцентрированных лечебных препаратов широкого спектра действия. Указанный диапазон составляет от 1 до 50 мг/дм3.

В переменнотоковых эквивалентных схемах не учитывается наличие в электрохимической системе потенциалов электродов. Исследования и измерения на переменном токе в большинстве случаев позволяет пренебрегать погрешностью, вызванной наличием потенциалов электродов, моделируемых источником ЭДС. При моделировании процесса электролиза при постоянном и импульсном токах следует учитывать наличие источника, задающего уровень минимального перенапряжения, необходимого для протекания процесса растворения.
По этим причинам рассмотренные эквивалентные схемы замещения и методы нахождения параметров этих схем ограниченно применимы для электрохимических систем, работающих только на переменном токе с малыми амплитудами. Возникает необходимость разработки эквивалентных схем электрохимической ячейки и нахождения их параметров для моделирования процесса электролиза в ячейке, происходящего при протекании через нее постоянного или импульсного токов большой амплитуды (режим "большого сигнала") с целью дальнейшего анализа статического и динамического режимов, например, запуска ио-натора.
Рассмотренные методы определения параметров элементов, применяемых в схемах замещения, частично могут использоваться для аналогичных целей и в схемах замещения для постоянного и импульсного тока. Общим недостатком рассмотренных методов нахождения параметров эквивалентных схем является необходимость наличия априорного знания типа электрохимической реакции, происходящей в электрохимической ячейке с известной эквивалентной схемой.
Необходимость усложнения схем замещения электрохимической ячейки требует разработки специальных математических моделей. Они нужны для оценки динамических показателей процессов в ячейке и анализа характера изменения основных составляющих напряжения в статическом и динамическом режимах для случаев постоянного и импульсного токов.
Важным в исследовании электрохимических процессов является оценка влияния дестабилизирующих факторов на точность получения заданной концен-