способ получения жидкого средства для очистки воды

Формула изобретения

1. Способ получения жидкого средства для очистки воды, включающий электролиз водного раствора хлорида натрия в электролизере с неразделенными катодным и анодным пространствами, отличающийся тем, что электролиз осуществляют с использованием анода, изготовленного из алюминия или из сплавов алюминия.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что электролиз осуществляют с использованием катода, изготовленного из алюминия или из сплавов алюминия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электрохимии, а именно к электрохимическим способам получения жидких средств для очистки воды.

Известны электрохимические способы получения продуктов, предназначенных для очистки воды от загрязнений путем электролиза водных растворов хлоридов щелочных металлов.

Так, известны способы получения водного раствора гипохлорита натрия, широко применяемого для обеззараживания воды, которые осуществляют путем проведения электролиза водного раствора хлорида натрия в электролизере с неразделенными катодным и анодным пространствами.

В указанных способах используются аноды, изготовленные из материалов, не подверженных анодному растворению. На практике чаще всего используются композиционные аноды, состоящие из титановой основы, на которую нанесен активный слой, в частности, диоксид рутения (OPT-аноды).

Известен способ получения жидкого средства для очистки воды - раствора гипохлорита натрия [RU 2153540], выбранный в качестве ближайшего аналога.

Данный способ включает электролиз водного раствора хлорида натрия в электролизере с неразделенными катодным и анодным пространствами, в котором используют OPT-анод. При этом в рассматриваемом способе предусмотрены меры для уменьшения анодного растворения материала указанного электрода, такие как изменение полярности тока на электродах в ходе электролиза и введение в раствор электролита добавки, ингибирующей процесс разрушения активного покрытия электрода.

Средство, полученное по данному способу, обладает свойством обеззараживания воды, однако не обладает способностью коагулировать присутствующие в воде загрязнения.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей получаемого по заявляемому способу средства для очистки воды.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения жидкого средства для очистки воды, включающем электролиз водного раствора хлорида натрия в электролизере с неразделенными катодным и анодным пространствами, согласно изобретению электролиз осуществляют с использованием анода, изготовленного из алюминия или из сплавов алюминия.

В частном случае выполнения изобретения электролиз осуществляют с использованием катода, изготовленного из алюминия или из сплавов алюминия.

Принципиальным отличием заявляемого изобретения является то, что при проведении электролиза водного раствора хлорида натрия в электролизере с неразделенными катодным и анодным пространствами используют анод, изготовленный из алюминия или его сплавов.

При этом могут быть использованы катоды, изготовленные, в частности, из стали, титана, графита, OPT-катоды, которые традиционно применяются в процессах электролиза водного раствора хлорида натрия в электролизере с неразделенными анодным и катодным пространствами.

В результате электролиза получают жидкое средство, которое, как показали экспериментальные исследования, обладает способностью коагулировать присутствующие в воде загрязнения, такие как жиры, масла, нефтепродукты, а также обладает обеззараживающим действием в отношении микробных загрязнений воды.

Указанный коагулирующий эффект обусловлен присутствием в полученном жидком средстве соединений, образующихся при анодном растворении алюминия в ходе электролиза водного раствора хлорида натрия, таких как гидроксид алюминия и оксихлориды алюминия разной основности, которые являются хорошими коагулянтами. Обеззараживающие свойства получаемому средству придают присутствующие в нем кислородсодержащие соединения хлора, в частности, гипохлорит натрия.

Концентрация хлорида натрия в электролите в заявляемом способе может лежать в широких пределах, при этом максимальное значение концентрации соответствует величине предельной растворимости хлорида натрия в воде. На практике преимущественно используют водный раствор хлорида натрия с концентрацией 5-150 г/л.

Таким образом, техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемого изобретения, является расширение функциональных возможностей получаемого по заявляемому способу средства для очистки воды.

Преимуществом заявляемого способа также является то, что для его осуществления требуются относительно малые токи и напряжения, что обеспечивает экономичность способа.

В случае, когда электролиз осуществляют с использованием катода, изготовленного из алюминия или из сплавов алюминия, возможно осуществлять операцию реверсирования тока на электродах, что позволяет повысить равномерность износа электродов и увеличить срок службы электродов в качестве источников ионов алюминия.

Способ осуществляют следующим образом.

Для получения целевого продукта проводят электролиз водного раствора хлорида натрия в электролизере с неразделенными анодным и катодным пространствами. При этом используют анод, изготовленный из алюминия или его сплавов, а в качестве катода используют ОРТ-катод, катод, изготовленный из стали, титана, графита или из алюминия его сплавов.

Электролиз осуществляют в электролизере периодического действия или в проточном электролизере непрерывного действия.

В качестве электролита на практике используют водный раствор хлорида натрия с концентрацией 5-150 г/л.

Процесс электролиза ведут при величине тока 5-10 A и величине напряжения 3-5 B.

В результате электролиза получают жидкое средство, представляющее собой водный раствор, содержащий смесь образующихся в результате электрохимических реакций соединений алюминия, таких как гидроксид алюминия, оксихлороды алюминия разной основности, кислородсодержащих соединений хлора, таких как гипохлорит натрия, а также остатков непрореагировавшего хлорида натрия.

Указанное средство обладает коагулирующим и обеззараживающим действием и может применяться для очистки питьевой и сточной воды.

Как показали исследования, средство, полученное по заявляемому способу, сохраняет свои очищающие свойства в течение нескольких суток.

Для усиления обеззараживающего и коагулирующего действия жидкого средства в исходный электролит может быть введена добавка гипохлорита натрия или добавка гипохлорита натрия может быть введена в раствор, полученный после проведения электролиза. Доза добавляемого гипохлорита подбирается в зависимости от степени загрязнения очищаемой воды и на практике составляет величину, обеспечивающую общее содержание гипохлорита натрия в жидком средстве от 0,1 до 15 мг/л.

Заявляемый способ может быть осуществлен с помощью компактной электролизной установки, размещаемой в зоне проведения работ по очистке воды.

В заявляемом способе можно использовать в качестве электролита растворенный в очищаемой воде хлорид натрия. В таком случае при образовании средства, получаемого по заявляемому способу, происходит очищение воды в ходе электролизного процесса.

В случае использования в заявляемом способе катода, изготовленного из алюминия или его сплавов, в процессе электролиза можно осуществлять реверсирование тока на электродах с периодичностью от 15 мин до 24 часов.

Возможность реализации способа показана в примерах конкретного выполнения.

Пример 1.

Проводили электролиз водного раствора хлорида натрия с концентрацией 20 г/л. Процесс осуществляли в проточном электролизере непрерывного действия с неразделенными анодным и катодным пространствами.

В качестве анода и катода использовали пластины, имеющие линейные размеры 10×10 см, изготовленные из алюминия. Процесс электролиза проводили при величине тока 3 A и при напряжении 5 B в течение 48 часов.

В ходе электролиза осуществляли реверсирование тока на электродах с периодичностью 1 час.

С помощью полученного в результате электролиза жидкого средства осуществляли очистку сточной воды от нефтепродуктов. Средство использовали в количестве 10 г на 100 л очищаемой воды. В результате очистки содержание нефтепродуктов в воде до величины 0,01 мг/л.

Пример 2.

Проводили электролиз водного раствора хлорида натрия с концентрацией 30 г/л. Процесс осуществляли в проточном электролизере непрерывного действия с неразделенными анодным и катодным пространствами.

В качестве анода и катода использовали пластины, имеющие линейные размеры 10×10 см, изготовленные из алюминия. Процесс электролиза проводили при величине тока 2A и при напряжении 3B в течение 48 часов.

В ходе электролиза осуществляли реверсирование тока на электродах с периодичностью 1 час.

После окончания электролиза в полученное в результате электролиза жидкое средство добавили гипохлорит натрия в количестве, обеспечивающем его концентрацию в средстве 1 мг/л.

С помощью полученного в результате электролиза жидкого средства осуществляли очистку сточной воды от механических и микробных загрязнений. Средство использовали в количестве 10 г на 100 л очищаемой воды. В результате очистки получили воду с допустимыми показателями по мутности и степени микробного загрязнения.