Электроактиваторы и технические требования к ним

Основой технологии активации водных растворов является электролиз, основные принципы которые были исследованы в начале XIX-го века [61]. Первый электролизер был описан [62]. Последующее развитие электрохимии и создание новых материалов значительно улучшили конструкцию электролизных систем. В это же время появились первые упоминания об электроактивированных водных растворах, что стало революционным событием в области прикладной электрохимии. Позже открытие бактерицидного эффекта электроактивированных водных растворов и возросшие за последние 20 лет экономические и экологические требования в индустрии вызвали значительный рост числа научных разработок и публикаций в этой области исследований [6, 11, 15, 23, 27, 30].

Возросшее число научных публикаций по разработке электроактивирующих систем привело к необходимости систематизации типов электроактивационных процессов и устройств. В основном используемые устройства и технические условия электроактивационных систем отличаются друг от друга по способам обработки водных растворов. Существуют периодические и непрерывные системы [17, 18]. Установки, работающие в непрерывном проточном режиме, наиболее часто применяют в технологических линиях. Также этот тип электроактивирующих устройств производится промышленностью для удовлетворения личных потребностей населения и в целях качественного питьевого водоснабжения [37].

Электроактивирующие устройства, работающие в замкнутом режиме, применяются, в основном, в лабораториях при получении больших объемов воды для экспериментальных исследований. Электроактивационные системы производят электроактивированные растворы с определенными физико-химическими и биологическими свойствами. Их преимущественно используют для получения электроактивированных растворов с окислительными свойствами (анолит). Для этого целевой раствор обрабатывается в анодной части электроактиватора. Универсальность технологии электроактивации позволяет в катодной части при этом получать раствор с восстановительными свойствами (католит). В таких случаях проектируемое устройство состоит из двух отсеков, которые делятся на две части (анодные и катодные секции) мембраной.

Электроактивирующие устройства, работающие в замкнутом режиме, применяются, в основном, в лабораториях при получении больших объемов воды для экспериментальных исследований. Электроактивационные системы производят электроактивированные растворы с определенными физико-химическими и биологическими свойствами. Их преимущественно используют для получения электроактивированных растворов с окислительными свойствами (анолит). Для этого целевой раствор обрабатывается в анодной части электроактиватора. Универсальность технологии электроактивации позволяет в катодной части при этом получать раствор с восстановительными свойствами (католит). В таких случаях проектируемое устройство состоит из двух отсеков, которые делятся на две части (анодные и катодные секции) мембраной.

Однако существует процессы электроактивации, где разделение мембраной не требуется. В этом случае электроактиваторы состоят из двух электролизеров: в одном из них анолит и католит разделяются мембраной, в другом — нет. Исходя из этой особенности, электроактивирующие системы могут быть содержать обратимые (анод и катод при переключении полярности напряжения меняются электролизной функцией), так и с необратимыми электродами. Кроме того, разработаны системы электроактивации с электрохимически инертными электродами (анод и катод) [32].

Для материала электрода независимо от его конструкции необходим ряд общих требований: (a) материал, используемый для изготовления электрода, должен иметь хорошую электропроводность, высокую каталитическую активность и селективность для целевой электрохимической реакции; (b) для долгосрочного использования материал электрода должен обладать достаточной механической и химической прочностью; c) он должен иметь низкую стоимость (d); расположение электродов в камере и их форма должны обеспечивать равномерное распределение плотности электрического тока; (e) для использования в пищевой промышленности электрод должен быть химически инертным и нерастворимым в продуктах электролиза [39].