электрохимическое устройство

Формула изобретения

Электрохимическое устройство для получения раствора гипохлорита, включающее корпус с патрубком ввода воды, соединенным с поплавком-регулятором, установленным в приемной камере, электродную камеру с вертикально размещенными анодом и катодом, камеру сбора готового раствора гипохлорита, отличающееся тем, что устройство снабжено камерой для твердого хлорида, соединенной с камерой растворения последнего, между анодом и катодом размещен блок биполярных электродов, электродная камера соединена с камерой сбора готового раствора гипохлорита и приемной камерой, причем камера сбора готового гипохлорита, электродная камера и камера растворения хлорида размещены между камерой твердого хлорида и поплавком-регулятором, а камера сбора готового раствора гипохлорита соединена через насос-дозатор с линией обрабатываемой жидкости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к конструкциям аппаратов для получения гипохлорита натрия методом электрохимического разложения раствора хлорида щелочного металла. Гипохлориты щелочных металлов могут найти применение как отбеливающее средство для тканей, целлюлозы. Могут быть использованы как дезинфицирующее средство для обработки производственных и бытовых помещений, технологического оборудования. В системах водоподготовки гипохлориты используются как бактерицидные агенты, а в биохимических процессах последние выступают как антисептики.

В настоящее время известно множество электрохимических аппаратов для получения гипохлорита щелочного металла методом электрохимического разложения хлорида щелочного металла, ниже представлен уровень техники в настоящее время.

Известно электрохимическое устройство, включающее корпус, в котором размещены анод и катод, а также камера с твердым хлоридом щелочного металла. В верхнюю часть камеры подается вода, а снизу выводится насыщенный раствор соли, который подается в электролизер (пат. США N 4049531, кл.C 25 B 1/26, опубл.85 г).

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является электрохимическое устройство, включающее корпус, внутри которого установлена камера с поплавком, связанным с патрубком ввода воды, благодаря чему регулируется поток воды, подаваемой в устройство. Пройдя через патрубок, вода поступает в камеру, заполненную сорбентом. На сорбенте вода освобождается от солей жесткости, которые отрицательно влияют на мембранный электрохимический процесс. На дне устройства помещают твердый хлорид щелочного металла. Вода, попадая в это пространство, насыщается хлоридом и превращается в раствор хлорида щелочного металла. В том же пространстве размещена электрохимическая ячейка, состоящая из вертикально размещенных пластинчатых монополярных электродов, разделенных ионоселективной мембраной. Раствор хлорида щелочного металла подается только в анодное пространство, в катодное отделение подается вода, прошедшая очистку на сорбенте и лишь частично насыщенная раствором хлорида щелочного металла. В результате электрохимических реакций на аноде образуется элементарный хлор, а на катоде - гидроксид щелочного металла, которые поступают в камеру смещения и в этой камере, за счет химической реакции, образуется гипохлорит щелочного металла. Еще указанную камеру называют камерой сбора готового продукта. Полученный раствор является дезинфицирующим и стерилизующим (пат. США N 4500404, кл. C 25 B 1/34, опубл.85 г.).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, наличие сорбента в конструкции предопределяет его периодическую замену или его регенерацию, что приводит к удорожанию получаемой продукции, а также к ухудшению экологической обстановки за счет образования регенерационных растворов. Помимо этого наличие мембраны увеличивает затраты электроэнергии на проведение процесса, а подача воды в катодное пространство лишь частично насыщенной хлоридом из-за низкой электропроводности приводит к еще большим затратам электроэнергии. В данной конструкции нет возможности использовать дешевую поваренную соль технической квалификации, поскольку несмотря на сорбент, рассол недостаточно чист для проведения электролиза с мембраной, на ее поверхности могут быть отложения солей жесткости и гидроксидов тяжелых металлов. В устройстве не предусмотрена возможность дозирования дезинфицирующего раствора гипохлорита щелочного металла. На фигуре 1 представлено схематически предлагаемое изобретение. Устройство состоит из корпуса 1, снабженного патрубком ввода воды 2, соединенного через запорный кран 3 с линией подачи воды в устройство. Патрубок ввода воды 2 соединен с поплавком-регулятором 4, который обеспечивает подачу воды в определенных количествах в приемную камеру 5 устройства. При подъеме поплавка выше определенной отметки подача воды прекращается и возобновляется после того, как часть готового раствора гипохлорита будет подана потребителю. Электродная камера 6 содержит блок электродов 7, в блоке крайние электроды являются монополярными, а между ними размещены биполярные электроды, количество биполярных электродов выбирается в каждом случае разным и специалистам ясно, какое количество электродов должно быть выбрано в том или ином случае. Электродный блок может быть выполнен в виде электродной кассеты. В кассете выполняются пазы, в которые вставляются пластинчатые электроды или зажимы, благодаря которым крепятся электроды в кассете. Сама электродная кассета выполняется из диэлектрического материала. Электроды могут быть выполнены в виде цилиндров, конусов или иных конфигураций, связанных с телами вращения. Устройство содержит камеру растворения хлорида 8, связанную в камерой твердого хлорида 9. В стенке 10 выполнены элементы, благодаря которым происходит связь между камерой с твердым хлоридом и камерой 8 растворения хлорида. Указанные элементы могут быть рядом мелких отверстий, через которые просачивается вода в камеру с твердым хлоридом, могут быть прорези, сама стенка может быть выполнена из сетки, т.е. элементы которые связывают указанные две камеры могут быть самыми разными. Естественно, что суммарная площадь элементов, связывающих две указанные камеры должна быть достаточной, чтобы концентрация хлорида была достаточной для проведения электролиза с минимальными затратами. Электродная камера связана с камерой сбора готового раствора гипохлорита 11, которая через дозирующий насос 12 связана с линией обрабатываемой жидкости.

Устройство работает следующим образом. В камеру 9 твердого хлорида помещают твердый хлорид натрия, через запорный кран 3 подают воду в патрубок ввода воды и далее вода поступает в приемную камеру 5 с поплавком-регулятором 4. Через систему элементов, связывающих все камеры, вода поступает в камеру растворения хлорида 8. Омывая слой твердой соли - хлорида натрия, вода растворяет последний и превращается в раствор хлорида натрия, который поступает в электродную камеру. На монополярные электроды подают напряжение и начинается процесс электролиза. На катоде и на катодных сторонах биполярных электродов образуется раствор гидроксида натрия, на аноде и на анодных сторонах биполярных электродов образуется хлор, поскольку между электродами отсутствует диафрагма или мембрана, то образующийся хлор сразу вступает во взаимодействие с гидроксидом натрия с образованием раствора гипохлорита натрия, являющимся отличным дезинфицирующим раствором. Строго говоря, образующийся раствор не является лишь раствором гипохлорита, в нем присутствуют различные пероксидные соединения. Условия проведения электролиза исключают выделение газообразного хлора в окружающую среду. Готовый раствор собирается в камере сбора продукта и через дозирующий раствор подается в линию обрабатывающей жидкости. Благодаря использованию дозирующего насоса 12 в линию будет подаваться то количество гипохлорита, которое необходимо для обеззараживания воды. Поскольку исходная вода может содержать различное количество микроорганизмов, неорганических и/или органических компонентов, то и количество дозируемого гипохлорита будет зависеть от их исходного содержания в воде. Бактерицидный эффект растворов гипохлорита натрия, полученного электролизом, выше чем у других дезинфектантов, действующим началом которых является хлор. Они обладают более сильным окислительным действием, чем завозимые на объекты реагенты, приготовленные химическим, а не электрохимическим методом из-за более высокого содержания хлорноватистой кислоты. Твердые хлорирующие агенты подвержены самопроизвольному разложению при хранении, кроме того, они содержат значительное количество балластных веществ, которые не участвуют в процессе обеззараживания, но за которые приходится платить потребителю. При создании рабочих запасов жидкого хлора на складах возникает опасность не только для рабочих складов, но и для населения, проживающего вблизи таких складов. Требуются значительные капитальные вложения и эксплуатационные затраты для обеспечения безопасной работы при использовании хлора, а также на приобретение и содержание оборудования для ликвидации аварийных ситуаций. Предложенное устройство может работать как в непрерывном, так и в периодическом режиме. Если потребителю нужно приготовить раствор для однократного использования, например, для санации водопровода жилого дома, гостиницы и т.п., то можно использовать таймер для включения установки на строго заданное время. После определенного времени электролиза в устройстве образуется раствор с высокой концентрацией гипохлорита, который можно разбавить водой до необходимого уровня, можно вести электролиз то количество времени, которое обеспечивает получение небольшого количества гипохлорита с определенной концентрацией. Устройство используется в бассейнах, если воду бассейна пропускать через замкнутый трубопровод и через дозирующий насос впрыскивать в воду определенное количество дезинфицирующего раствора, то вода в бассейне всегда будет пригодной для плавания и отвечать существующим санитарным нормам.