Очистка воды. Электрическая адсорбция. Работа в проводящих жидкостях.

on 02 September 2012.

 

Известно, что диполи втягиваются в область с наибольшим градиентом электрического поля.

Известно, что даже неполярные молекулы в электрическом поле поляризуются и становятся диполями.

Известно, что в жидкой среде некоторые вещества вытягиваются в линии от одного   электрода к другому. Например, частицы ликоподия в масле при помещении в электрическое поле. Ликоподий - это пыльца растений. Если использовать мелкодисперсную пыль, или грязь, или  твердые примеси, то эффект будет тот же.

В воздушной или газовой среде вокруг заряженных тел всегда будет наблюдаться подушка (зона) уплотненного газа. Механизм образования ее точно такой же, как и образования зоны адсорбированных газов у незаряженных веществ (адсорбентов). Если представить, что у адсорбента на поверхности есть множество микрозарядов, поля которых именно на поверхности выходят в окружающую среду, то аналогия становится очевидной.

Представим электрическую адсорбционную панель как две проводящие сетки, расположенные одна над другой. На сетки подано высокое постоянное напряжение. Для определенности на грани пробоя: в воздухе порядка 2 кВ на миллиметр. Между сетками образуется зона уплотненного газа. Давление газа  в этой подушке будет больше, чем в окружающей среде.

 

Кроме того, если опыт производится в смеси газов, то газы, имеющие большую поляризацию, молекулы которых лучшие диполи вытеснят из этой подушки другие составляющие.

Так можно обогащать (или обеднять) газовые смеси нужными компонентами).

Представляется возможным применить этот принцип в воде или других жидкостях для очистки от нежелательных примесей.

Для этого элементы сеток следует покрыть тонким слоем диэлектрика- изолятора. Это воспрепятствует пробою и короткому замыканию обкладок сеточного конденсатора. Сетка может быть вплавлена в полиэтилен, в керамику, в другие изоляторы. Сетка должна быть герметично запечатана, чтобы не контактировать с жидкостью. Возможно изготовление сеток из хорошо изолированного провода с многослойной изоляцией.

Что произойдет тогда, какие явления можно будет наблюдать в жидкости при подаче напряжения на сетки?

В жидкости есть ионы. Положительные ионы устремятся к отрицательному электроду-сетке, отрицательные ионы устремятся к положительному электроду. Но тока нет! Электрическая цепь разорвана – электроды создают электрическое поле между обкладками, но электроды изолированы. Вокруг сеток образуется объемный заряд ионов и дипольных молекул жидкости. Процесс тут же и затухнет.

А теперь предположим, что в жидкости есть примеси, частицы больше атомов и молекул. Пусть это будет взвесь ила, водорослей,  бактерий, пыли, ржавчины с труб и т.д. Они лучшие диполи, чем одиночные молекулы. Они вытеснят все худшие диполи из областей максимального поля. Они займут места между отдельными проводниками разных сеток – именно там максимальное поле. Демонстрационные опыты силовых линий электрического поля - частицы мельчайшего порошка (ликоподия) помещенные в жидкость выстраиваются в длинные цепочки, цепляясь друг за друга наведенными зарядами. (Правда, этот опыт проводится  в масле. Будет не меньший эффект, если и в проводящей жидкости -ведь изолятор, в котором находятся сетки не даст течь току).

Процесс этот не мгновенный.

Чем ниже температура жидкости, тем лучше – броуновское движение не будет разрушать движение этих частиц, которые находятся на грани макромира и микромира.

Чем выше напряжение, тем лучше.

Чем ближе сетки, тем лучше.

Сетки закреплены жестко, никаких движений.

Никаких струйных течений. Мы не знаем еще скорость адсорбции данных примесей при данном напряжении и данной температуре.

Когда процесс окончен, вытаскиваем сетки, снимаем напряжение, очищаем их, и они готовы к новому процессу.

Можно микронасосом удалять постоянно состав между обкладками.

Если скорость адсорбции ненужных примесей достаточно велика, то можно применять устройство в проточной воде. Конечно, рассчитав необходимую подачу жидкости на данные сетки (размер ячейки) с данным напряжением при данной температуре и данной площади сеток.

Применение в самых разнообразных технологических процессах возможно.

Но напрашивается как очевидный способ очистки питьевой воды (и воды для технологических нужд).

Какие преимущества электрической адсорбции?

Многократное, практически бесконечное число циклов. Практически бесконечный обрабатываемый объем жидкости.

Возможность управлять процессом изменением напряжения.

Возможность неограниченно наращивать активную площадь.

Ничтожное потребление энергии (раз нет тока, то электрическая схема всегда работает в режиме холостого хода, только это и будет определять потери).

Незначительная стоимость бытовых устройств.

Возможность глобального применения для водоемов.

Перспективы заманчивые…