способ получения дезинфицирующего раствора - нейтрального анолита

Формула изобретения

Способ получения дезинфицирующего раствора - нейтрального анолита - путем электрохимической обработки исходного раствора в анодной камере проточного диафрагменного электролизера, отличающийся тем, что в качестве исходного раствора используют питьевую водопроводную воду и обработку проводят при соотношении скоростей протока анолита и католита (14-15,5):1 и удельном расходе количества электричества 0,094-0,178 ампер-часов на 1 л анолита с получением готового продукта следующего качества: минерализация 208-241 мг/л, pH 6,0-7,4, ОВП +735 ÷ +805 мВ, суммарное содержание оксидантов в пересчете на активный хлор 40-50 мг/л.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии водоподготовки, а именно к способам получения дезинфицирующих растворов, которые могут быть использованы для дезинфекции оборудования в пищевой промышленности, животноводстве, медицине и других отраслях народного хозяйства.

Известны способы получения дезинфицирующих растворов, содержащих соединения активного хлора, синтезированного химическим путем, в основном взаимодействием хлора с растворами щелочей [1]. Недостатками способов является применение токсичных реагентов, повышенное требование к технике безопасности и стойкости материалов. Наиболее близким по технической сущности является способ получения дезинфицирующего раствора - нейтрального анолита электрохимической обработкой (электрохимической активацией) в диафрагменном электролизере растворов поваренной соли (хлорида натрия) концентрацией в анолите 6-9 г/л [2].

Нейтральный анолит получают на установке типа СТЭЛ (например СТЭЛ-МТ-1 и других моделей), выпускаемой НПО «Экран» (г.Москва). Установка включает в себя электролизер (реактор) с водоструйным насосом, источник постоянного тока, сосуды для исходного раствора хлорида, водопроводной воды, шлангов подачи и выдачи растворов с регуляторами.

Порядок работы установки включает следующие операции:

- надевают насадку с фильтром на водопроводный кран;

- готовят 5-10%-ный водный раствор хлорида натрия и заливают в сосуд;

- шланг всасывающей линии переносят в сосуд при закрытом кране всаса;

- шланги «Выход А» (выход анолита), «Выход К» (выход католита) переносят в раковину слива;

- плавно открывают водопроводный кран до появления жидкости из шлангов «Выход А» и «Выход К»;

- зажимом 5 устанавливают капельный режим отекания жидкости из шланга «Выход К»;

- включают источник тока в сеть, ручку регулятора ставят в крайне правое положение;

- плавно открывают кран подачи раствора хлорида натрия и, регулируя подачу, устанавливают рабочий ток 5-6,5А и скорость расхода анолита 14...20 г/л, католита - 1...3 г/л;

- спустя 1-2 мин шланг «Выход А» переносят в сосуд анолита;

- нарабатывают нейтральный анолит с pH 6-7 и содержанием активного хлора 0,03-0,05%.

Электролизер представляет собой вертикальный аппарат - проточный электрохимический модуль ПЭМ, содержащий цилиндрический и стержневой электроды и керамическую диафрагму, расположенные коаксиально и закрепленные в верхней и нижней втулках с подкладками и штуцерами и водоструйный насос для подачи и отвода растворов [3]. Выход католита и анолита - вверху аппарата.

Катод и анод изготовлены их стойких в условиях электролиза растворов хлорида натрия материалов, например, катод - из титана, анод - из титана, покрытого оксидами титана и рутения.

Избыточное количество активного хлора в отработанном анолите нейтрализуют перед сбросом в канализацию.

Недостатки процесса:

- относительная сложность технологии, связанная с приготовлением раствора хлорида натрия;

- необходимость утилизации отработанного раствора нейтрального анолита, содержащего избыток активного хлора, что ухудшает экологическую безопасность процесса при работе с ним.

Технический результат - упрощение технологии, повышение экологической безопасности процесса.

Указанная задача достигается, тем, что на описанной установке типа СТЭЛ, например СТЭЛ-МТ-1, с проточным электролизером в качестве исходного раствора используют питьевую водопроводную воду, которая должна соответствовать санитарным нормам и правилам (СанПиН 2.1.4.1074-01), в соответствии с которыми, например, pH 6-9, минерализация - до 1000 мг/л, общая жесткость - до 7 мг-экв/л, содержание сульфатов - не более 500 мг/л, хлоридов - не более 350 мг/л.

В предложенном способе используют питьевую водопроводную воду со следующими усредненными основными показателями качества: pH 7-8, общая жесткость - 3,2-3,8 мг-экв/л, содержание, мг/л: натрия - 15,7; калия - 2; кальция - 39; магния - 9,4; хлориды - 42; сульфаты - 45; окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) (относительно хлорсеребряного электрода сравнена) +250 - +280 мВ.

Электрообработку проводят при соотношении скоростей протока анолита и католита (14-15,5):1, удельном расходе количества электричества 0,094-0,178 Ампер-часов на 1 л анолита с получением дезинфицирующего раствора - нейтрального анолита следующего качества: pH 6,0-7,4; минерализация - 208-241 мг/л; ОВП +735 - +805 мВ; содержание оксидантов (суммарно) - 40-50 мг/л в пересчете на активный хлор.

Порядок осуществления процесса по технологической схеме (см. схему):

- надевают насадку с фильтром 4 на водопроводный кран 3;

- шланг всасывающей линии переносят в сосуд 8 с питьевой водой;

- шланги «Выход А» (выход анолита) и «Выход К» (выход католита) переносят в раковину слива;

- плавно открывают водопроводный кран 3 до появления жидкости из шлангов «Выход А» и «Выход К», электролизера 1;

- зажимом 5 устанавливают режим отекания жидкости из шланга «Выход К» 0,2-0,4 л/ч, из шланга «Выход А» - 2,8-6,2 л/ч с открыванием крана 7 подачи исходной воды из сосуда 8 с насадкой 6;

- включают источник постоянного тока 2 в сеть и ручкой регулирования устанавливают силу тока 0,5-0,6А;

- нарабатывают нейтральный анолит в сосуд 9, католит - в сосуд 10.

Пример 1. На описанной установке с исходной питьевой водой, имеющей минерализацию 284 мг/л, pH 7,7, ОВП 254 мВ, проводят электрообработку при силе тока 0,6А, температуре 1-16°, со скоростью протока католита 0,4 л/ч, анолита - 6,2 л/ч (соотношение скоростей протока анолита и католита 15,5:1), удельном расходе количества электричества 0,094А ч/л получают нейтральный анолит следующего качества: минерализация 241 мг/л, pH 7,4, ОВП +735 мВ, содержание оксидантов 40 мг/л.

Пример 2. На установке по примеру 1 с исходной водой, имеющей минерализацию 290 мг/л, pH 8,0, ОВП 270 мВ, проводят электрообработку при силе тока 0,5А, температуре 18-19°, со скоростью протока анолита 2,8 л/ч, католита - 0,2 л/ч (соотношение 14:1), удельным расходом количества электричества 0,178А ч/л, получают нейтральный анолит следующего качества: минерализация 208 мг/л, pH 6,0, ОВП +805 мВ, содержание оксидантов 50 мг/л.

При использовании других электролизеров и установок осуществляют электрообработку при предложенных плотностях тока, соотношениях скоростей протока анолита и католита и удельном расходе количества электричества. Изменение пределов скоростей протока анолита и католита, их соотношения, удельных расходов количества электричества приводит к ухудшению качества нейтрального анолита. На аноде и в анодной зоне электролизера, согласно анализам качества, протекают следующие реакции:

2Cl^--2е Cl₂

2H₂O-4e O₂+4H⁺

2SO^2- ₄-2e S₂O^2- ₈

2СО ^2- ₃-2е С₂O^2- ₆

HClO ClO^-+H⁺

Cl^-+2Н ₂О-5е ClO₂+4H⁺

O₂+H ₂O-2e O₃+2H⁺

В прототипе при относительно высоком содержании хлоридов (6-9 г/л) преимущественно образуются хлорсодержащие оксиданты, в предложенном способе наряду с хлорсодержащими образуются разнообразные кислородсодержащие оксиданты, что усиливает активность анолита. Кроме того, в известном способе сбрасывают в канализацию балластный отход электроактивации - католит в количестве 11,8% от количества анолита, а в предложенном способе - 6,6%.

Таким образом, предложенный способ позволяет упростить технологию, повысить экологическую безопасность процесса, расширить виды оксид антов в готовом продукте.

Источники информации

1. Кульский Л.А. и др. Технология очистки природных вод. - Киев: Высшая школа, 1981. - С.22-25.

2. Установка СТЭЛ-МТ-1. Руководство оператора (с режимно-технологической картой). - М.: НПО «Экран», 1992. - 8 с.

3. Бахир В.И. Современные технические электрохимические системы для обеззараживания, очистки и активирования воды. - М.: ВНИИМТ, 1999-84 с.