устройство для получения гипохлорита щелочного металла

Формула изобретения

Электрохимическое устройство для получения раствора гипохлорита, включающее корпус с приемной камерой, электродную камеру с блоком электродов, камеру для твердого хлорида, камеру сбора готового раствора гипохлорита, соединенную с электродной камерой, отличающееся тем, что корпус разделен перегородкой на две части, одна часть является камерой для твердого хлорида, которая соединена с приемной камерой, устройство снабжено перистальтическим насосом с двумя линиями и единой управляющей системой, причем одна линия размещена на линии ввода воды, а вторая - на линии вывода раствора гипохлорита.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к конструкциям аппаратов для получения гипохлорита щелочного металла методом электрохимического разложения раствора хлорида щелочного металла.

Гипохлориты щелочных металлов могут найти применение как отбеливающее средство для тканей, целлюлозы. Могут быть использованы как дезинфицирующее средствo 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. Hиже 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 через разбавитель подается в электролизер (пат. США N 4049531, кл. С 25 В 1/26, 20.09.1977).

Известно электрохимическое устройство для получения гипохлорита щелочного металла, 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 смешения, 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. С 25 В 1/34, 19.02.1985).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции. Hаличие 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 ее 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.

Наиболее близким аналогом заявленного устройства является 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, причем устройство снабжено камерой для твердого хлорида, соединенного 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 для твердого хлорида и поплавком-регулятором, а камера сбора готового раствора гипохлорита соединена через насос-дозатор с линией обрабатываемой жидкости (пат. РФ N 2119555, кл. С 25 В 1/34 опубл. 27.09.98).

Недостатком изеестного устройства является ненадежность работы поплавка - регулятора из-за того, что в приемную камеру поступает вода из водопровода, давление в водопроводе может колебаться в зависимости от времени суток и времени года. Кроме того, из-за такой подачи воды резко возрастает неоправданный расход твердого хлорида натрия в камере растворения хлорида натрия.

Техническим результатом заявленного технического изобретения является повышение надежности работы устройства и сокращение расхода твердого хлорида натрия.

Указанный технический результат достигается в электрохимическом устройстве для получения раствора гипохлорита, включающем корпус с патрубком ввода воды, установленным в приемной камере, электродную камеру с блоком электродов, камеру для твердого хлорида, камеру сбора готового раствора гипохлорита, соединенную с электродной камерой, причем корпус разделен перегородкой на две части, одна часть является камерой для твердого хлорида, которая соединена с приемной камерой, устройство снабжено перистальтическим насосом с двумя линиями и единой управляющей системой, причем одна линия размещена на линии ввода воды, а вторая на линии вывода раствора гипохлорита.

На чертеже представлено заявленное электрохимическое устройство. Оно состоит из корпуса 1, внутри которого размещена перегородка 2. Устройство содержит камеру для твердого хлорида 3, приемную камеру 4, электродную камеру 5, блок электродов 6, камеру сбора готового раствора гипохлорита 7, перистальтический насос с двумя линиями 8; регулятор подачи воды 9 в линии перистальтического насоса, регулятор подачи гипохлорита 10 во второй линии перистальтического насоса; вентиль 11 на линии подачи воды в устройство, линию 12 подачи воды, линию 13 вывода раствора гипохлорита и обратный клапан 14 на линии 13.

В предложенном устройстве используется перистальтический насос с единой системой управления, благодаря этому можно очень точно регулировать давление в линии 12 подачи воды и в линии 13 вывода раствора гипохлорита. Если использовать два насоса и разместить их на линии подачи воды и вывода гипохлорита, то точность регулирования не будет такой, как при использовании перистальтического насоса с единой системой управления, поэтому использование именно такого насоса позволяет отказаться от поплавка-регулятора, который является ненадежным элементом в известной конструкции. В предложенной конструкции четыре камеры, а не пять, как в известной. Иная компоновка камер в корпусе устройства позволила отказаться от камеры растворения соли, а сочетание перистальтического насоса и предложенной компоновки позволило объединить приемную камеру с камерой растворения твердого хлорида. В предложенном устройстве растворение хлорида идет непосредственно в приемной камере.

Предложенное устройство работает следующим образом. Перистальтический насос 8 имеет единый вал, благодаря которому осуществляется подача воды и вывод гипохлорита. Открывают вентиль 11, и вода подается под определенным давлением в устройство по линии 12 в камеру 4 через патрубок 15. Приемная камера 4 соединена с камерой 3 для твердого хлорида. Соединение может быть осуществлено благодаря отверстиям в перегородке 2, причем отверстия должны быть выполнены такого диаметра, чтобы гранулы твердого хлорида не проваливались бы через них, или это может быть большое отверстие, в котором размещена водопроницаемая диафрагма, или любое иное приспособление, которое удовлетворяет указанным требованиям. Вода, поступая в камеру 4, начинает растворять твердый хлорид, образуется раствор хлорида, который поступает в электродную камеру 5, где протекает процесс электролиза. Блок электродов 6 может состоять из монополярных электродов или в нем будут и биполярные электроды. Возможны различные варианты. 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, являющегося 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 готового раствора гипохлорита и по линии 13 через регулятор подачи гипохлорита перистальтического насоса подается потребителю. 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 разложению при длительном хранении, что в предложенном устройстве исключено.

Таким образом, заявленное устройство является более надежным и более простым по сравнению с известным.