Способ получения дезинфицирующего средства и электролизер для его осуществления



Способ получения дезинфицирующего средства и электролизер для его осуществления
Способ получения дезинфицирующего средства и электролизер для его осуществления
Способ получения дезинфицирующего средства и электролизер для его осуществления

 

C25B1/26 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

Владельцы патента RU 2566747:

ВАЛЕРИЙ ИЛЬЧЕНКО (EE)
НИКОЛАЙ НАЙДА (EE)

Изобретение относится к способу получения дезинфицирующего средства из водного раствора NaCl с использованием диафрагменного электролизера. Способ характеризуется тем, что поток пресной воды в количестве 0,4%-0,8% от количества получаемого дезинфицирующего средства в пересчете на концентрацию 500 мг в литре соединений активного хлора направляют в катодную камеру, поток пресной воды в количестве 16%-20% от количества получаемого дезинфицирующего средства в пересчете на концентрацию 500 мг в литре соединений активного хлора направляют на смешение с NaCl и затем в анодную камеру, оставшийся поток пресной воды направляют внутрь трубчатого катода, поток пресной воды из внутренней полости катода направляют в продолжение анодной камеры в крышке-смесителе электролизера, поток из катодной камеры направляют на утилизацию, поток из анодной камеры в виде анолита направляют в продолжение анодной камеры этого же электролизера, концентрацию активного хлора в анолите понижают поступившей пресной водой до норм дезинфицирующего средства, и дезинфицирующее средство выводят из электролизера, водород из катодной камеры направляют на вытяжку. Также изобретение относится к электролизеру. Использование настоящего изобретения позволяет упростить способ получения дезинфицирующего средства и повысить производительность эффективной работы одного электролизера. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

 

Изобретение относится к электрохимической технологии производства дезинфицирующих средств с использованием диафрагменного электролизера.

Известно несколько способов получения дезинфицирующих средств из анодных продуктов электролиза водных растворов NaCl с использованием и без использования катодных продуктов электролиза для повышения рН дезинфицирующего раствора.

Так, в RU 2079575[1], RU 2297980[2], WO 2004/031077[3], US2004/0060815[4] описаны способы, в которых параллельно в анодную и катодную камеру подается электролит одинаковой концентрации - около 10 г/л. На выходе из электролизера анолит является готовым дезинфицирующим средством и некоторая регулировка рН анолита производится изменением соотношения между количеством анолита и католита. Недостатком этого способа являются, по мнению авторов, низкая эффективность использования соли для получения дезинфицирующего средства, так как в ряде технологий высокая минерализация дезинфицирующего средства приводит к критическому накоплению хлоридов, например, в сельскохозяйственном грунте, в водооборотных системах охлаждения, и т.п. В других технологиях, где используется большое количество, в среднем 200 куб. м в сутки, дезинфицирующего средства, например, в муниципальной водоподготовке и дезинфекции городских стоков, необходимость использовать более 2 тонн NaCl в сутки снижает привлекательность способа. Уменьшение минерализации дезинфицирующего средства путем пропорционального увеличения количества использованных электролизеров увеличивают стоимость способа и усложняет эксплуатацию оборудования. Общий расход NaCl на 1 г активного хлора составляет в этих способах более 12 г.

Другим существенным недостатком является необходимость рационального использования католита, на который используется от 5% до 50% воды и соли и который зачастую направляется на слив без применения.

Известен способ, описанный в RU2088539[5], RU2208589[6], в котором последовательно, сначала в катодную, затем из катодной в анодную камеру, подается электролит с концентрацией NaCl около 10 г/л. На выходе из электролизера анолит является готовым дезинфицирующим средством с рН около 9,0. Причем рН анолита можно при необходимости снизить, направив на утилизацию часть католита перед вводом его в анодную камеру. Недостатком этого способа является низкая эффективность использования NaCl - более 8 г на 1 г активного хлора.

Известен способ RU 2148027[7], WО 02/085795[8], в котором в анодную камеру подается электролит концентрации около 2,5 г/л, в катодную камеру поступает концентрированный 100-300 г/л электролит из циркуляционного контура. На выходе из электролизера анолит является готовым дезинфицирующим средством. На 1 г активного хлора используется около 7 г NaCl. Недостатком этого способа является необходимость использовать для организации движения и охлаждения электролита катодный циркуляционный контур, что сопряжено с увеличением количества узких мест, которые перекрываются катодными отложениями.

Известны способы получения дезинфицирующих средств, описанные в WО 2006/098660[9], где в анодную камеру подается электролит концентрацией до 2 г/л при однократном пропускании его через анодную камеру и до 1 г/л при многократном пропускании, в количестве, равном количеству получаемого дезинфицирующего средства без учета количества католита для корректировки рН. При этом через катодную камеру пропускается электролит из циркуляционного контура, пополняемого преимущественно частью электролита из анодной камеры, просачиваемого через диафрагму под воздействием созданной разницы в давлениях в анодной и катодной камерах. На выходе из последнего электролизера анолит является готовым продуктом. Эффективность этого способа составляет около 5,0 г NaCl на 1 г активного хлора, но необходимость в циркуляционном контуре и в регуляторе давления в анодной линии усложняют реализацию способа.

Известен способ получения водных растворов продуктов анодного окисления раствора хлоридов, используемых в процессах очистки и обеззараживания воды, описанный в RU 2088693[10], в котором в анодную камеру поступает электролит в виде концентрированного, до 300 г/л, раствора NaCl из анодного циркуляционного контура, а в катодную поступает электролит пресной воды из катодного циркуляционного контура. Анодный продукт, получаемый в виде газообразного, преимущественно, хлора, отводится за пределы электролизера, где он может смешиваться с частью католита и растворяется в пресной воде до необходимых концентраций. Способ высокоэффективен, расход соли около 3 г на грамм, но обладает недостатками в виде сложных циркуляционных контуров, регуляторов давления, повышенных требований к герметичности соединений и химической стойкости материалов, контактирующих с газообразным хлором.

Существует способ получения водного раствора оксидантов, описанный в RU 2322397[11], в котором, как и в предыдущем примере, в анодной камере обрабатывается концентрированный электролит с получением, преимущественно, газообразного хлора, а в катодную камеру поступает пресная вода, которая после обработки в катодной камере подается на смешивание с газообразным хлором вне электролизера.

Присутствие газообразного хлора высокой концентрации ограничивает область его безопасного применения.

В связи с тем, что настоящая работа предусматривает самое широкое использование предлагаемого способа изготовления дезинфицирующих средств в месте их применения: в лечебно-профилактических учреждениях, на предприятиях по изготовлению мясных, молочных, кормовых и других продуктов, на фермах, в плавательных бассейнах, в муниципальных предприятиях водоподготовки и т.д., в качестве прототипа выбран способ получения дезинфицирующих средств изложенный в, WО 2006/098660, пример 2, фиг.2.

В способе по прототипу через анодную камеру проходит водный раствор NaCl с концентрацией 0,2-2,0 г/л, который на выходе из анодной камеры и из электролизера имеет концентрацию активного хлора рабочего раствора. Через катодную камеру проходит электролит, просочившийся из анодной камеры через диафрагму. Существенными признаками, совпадающими у способа-прототипа и заявляемого способа, являются медленное обновление электролита катодной камеры и применение пресной воды в качестве исходного электролита катодной камеры.

Недостатком способа-прототипа является необходимость поддерживать повышенное давление в анодной камере для организации достаточного протока электролита в катодную камеру, особенно в условиях создающихся катодных отложений на поверхности диафрагмы со стороны анода. Другим недостатком этого способа является необходимость увеличения рН выходящего из анодной камеры кислого из-за повышенного давления анолита до нейтрального 5,5-7,5 при помощи католита. Католит дозируется из дополнительного устройства в виде сепаратора.

Общей причиной недостатков изложенных способов является ограниченность конструкций используемых электролизеров, их малая производительность, что вынуждает в целях повышения эффективности способов применять дополнительные устройства для циркуляции концентрированных электролитов, для их охлаждения, для повышения рН дезинфицирующих средств до нейтрального 5,5-7,5.

Подробное описание цилиндрических проточных диафрагменных электролизеров, участвовавших в большинстве описанных выше способов, приведено в RU 2350692[12]. Самый большой из них способен производить около 25 г активного хлора в час, поэтому использование указанных электролизеров в массовых технологиях, требующих более 150 г/час активного хлора, затруднено.

Также известен двухкамерный коаксиальный электролизер по ЕЕ 200700021[13], способный производить до 150 г активного хлора в час, основными элементами которого являются трубчатые катод, диафрагма и анод. Катод занимает внутреннее положение, диафрагма расположена между катодом и анодом, наружным электродом является анод, снабженный снаружи гидроэлектроизолирующим покрытием красного цвета. Анод, катод и диафрагма размещены коаксиально с использованием верхней и нижней крышки, придающих движению электролита направление «по спирали», в крышках созданы продолжения анодных камер таких размеров, чтобы при входе-выходе электролита анод не попадал в область повышенной коррозийности на границе раздела жидкой и газообразной фаз. Недостатком этого электролизера является недостаточная производительность - до 150 г активного хлора в час и необходимость использования в эффективных процессах внешних циркуляционных, охладительных и смесительных устройств.

В качестве прототипа выбран цилиндрический диафрагменный электролизер со сборным анодом и сборной диафрагмой US 2009266709[14], основные детали которого: трубчатый катод, (внутренний электрод), диафрагма, анод (наружный электрод), снабженный гидроэлектроизолирующим покрытием красного цвета, при этом и диафрагма, и анод, каждый по отдельности собраны продольно соосно при помощи муфт, в теле которых имеются каналы для движения электролита от одной части анода к другой. Коаксиальность электродов и диафрагмы обеспечивают нижняя и верхняя крышки, у которых направление каналов входа и выхода придает движению электролита вдоль электродов спиральное направление. Верхняя крышка имеет дополнительное отверстие для вывода котодных газов. Электролизер способен производить в долговременном режиме до 600 г активного хлора в час. Недостатком этого электролизера является необходимость использования в эффективных процессах внешние циркуляционные, охладительные и смесительные устройства.

Задачей изобретения является получение в электролизере дезинфицирующих средств из анодных продуктов диафрагменного электролиза раствора NaCl, с использованием соли в количестве 3-7 г на 1 г активного хлора, с производительностью одного электролизера до 600 г активного хлора в час при упрощении гидравлической схемы процессов аналогичной эффективности по использованию соли и при повышении их надежности и безопасности.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в заявляемом способе получения дезинфицирующего средства, включающем электролиз раствора NaCl в анодной камере электролизера, предусмотрены следующие отличия: в катодную камеру подают электролит на основе пресной воды в количестве от 0,4% до 0,8% от количества получаемого дезинфицирующего средства, создавая тем самым высокую электрическую проводимость катодной камеры без дополнительного расхода NaCl. Католит выводят из обращения сразу же по выходу из электролизера. Осуществляют высокую конверсию NaCl в активный хлор, не создавая превышение давления в анодной камере, а при помощи увеличения времени нахождения электролита в анодной камере за счет уменьшения протока через анодную камеру до 16%-20% от количества получаемого дезинфицирующего средства. При этом под количеством дезинфицирующего средства надо принимать количество дезинфицирующего средства с содержанием 500 мг соединений активного хлора в литре. То есть, если производят, например, 720 г в час соединений активного хлора в виде 600 л/час дезинфицирующего средства с концентрацией соединений активного хлора 1200 мг в 1 литре, то для расчетов потоков по анодной и катодной камерах количество дезинфицирующего средства принимают не 600 л/час, а

600 × 1200 = 1440 л / ч а с . 500

При производстве тех же 720 г в час, но в виде 800 л/час с концентрацией 900 мг в 1 литре, для расчетов принимают те же

800 × 900 = 1440 л / ч а с . 500

И в первом и во втором случае поток по катодной камере устанавливают в количестве от 0,4% до 0,8% от 1440 л/час, или от 4,5 л/час до 9,0 л/час, а поток по анодной камере устанавливают в количестве от 16% до 20% от 1440 л/час, или от 230 л/час до 288 л/час.

Анолит в анодной камере достигает концентрации активного хлора, безопасной для применяемых материалов электролизера, и до выхода из электролизера доведен до концентрации, рекомендованной для безопасного использования персоналом в качестве дезинфицирующего средства. Применен высокопроизводительный электролизер, обеспечивающий охлаждение малых количеств протекающих электролитов и доведение концентрации анолита до концентрации дезинфицирующего средства.

Диафрагменный электролизер, содержащий коаксиально расположенные анод, диафрагму и катод, анод - наружный электрод, трубчатый катод - внутренний, монолитные крышки с вводами для электролитов и с выводами для продуктов электролиза. При этом верхняя крышка имеет два выхода из катодной камеры - один для католита, а более высоко расположенный - для катодных газов. Электролизер отличается тем, что трубчатый катод с обеих сторон имеет герметичные крышки. Нижняя крышка катода имеет отверстие для ввода пресной воды, верхняя крышка катода имеет отверстие для ее вывода. Электрические клеммы катода присоединены к нему сварным швом, верхняя крышка электролизера имеет отверстие для входа в продолжение объема анодной камеры на той же грани крышки, что и у отверстия выхода дезинфицирующего средства.

Сущность предложенного способа заключается в следующем:

получение дезинфицирующего средства осуществлено из раствора NaCl, протекающего через анодную камеру в количестве от 16% до 20% от количества получаемого дезинфицирующего средства пересчитанного на концентрацию соединений активного хлора 500 мг в литре, в это время через катодную камеру протекает электролит в количестве 0,4%-0,8% от количества дезинфицирующего средства пересчитанного на концентрацию соединений активного хлора 500 мг в литре. При этом оставшееся количество пресной воды течет по внутреннему пространству внутреннего катода, охлаждая через цилиндрическую поверхность катода электролит катодной камеры, и далее через отверстие для выхода пресной воды из катода течет через отверстие входа в крышку-смеситель электролизера. Образовавшийся в анодной камере анолит поднимается из прианодного объема в объем продолжения анодной камеры в крышке-смесителя электролизера, где смешивается с потоком поступившей воды и в виде готового к использованию дезинфицирующего средства выходит из электролизера. Католит стекает на утилизацию, водород отводится на вытяжку.

Основными отличиями предложенного электролизера являются: внутренний трубчатый охлаждаемый катод с крышками и отверстиями в них для входа и выхода пресной воды, верхняя крышка-смеситель с отверстием для входа пресной воды в продолжение анодной камеры.

В результате совокупного применения отличий в предлагаемых способе и электролизере получение дезинфицирующего средства по заявляемому способу происходит с эффективным использованием соли от 3,0 г до 7,0 г NaCl на производство 1 г активного хлора поскольку то же количество NaCl в электролите проходит по той же анодной камере за время в 5-6 раз более продолжительное и успевает более полно конверсироваться в активный хлор. Процесс полностью безопасен для персонала и окружающей среды, так как электролизер работает не под давлением, а продукт электролиза - анолит, произведенный в результате электрохимических реакций, описанных известными формулами [Elektrochemische Kinetik von Dr Klaus J. Vetter, 1961, Springer-Verlag, §7] - жидкость с содержанием активного хлора до 3,0 г/л, т.е. в концентрации, безопасной для материалов уплотнений и электролизера в целом, и представляет собой соединения активного хлора, основным действующим компонентом которых является хлорноватистая кислота (НСLO). До выхода из электролизера концентрация анолита доведена до концентрации дезинфицирующего средства, разрешенной для безопасного применения персоналом. Охлаждение электролита катодной камеры позволяет уменьшить его количество до приобретения им высокой электрической проводимости за счет миграции через диафрагму ионов натрия, и исключить из процесса циркуляцию католита по охлаждающим контурам. Исключение циркуляционного контура повышает надежность гидравлической схемы и позволяет убрать устройства для создания превышение давления в анодной линии. Равновесное давление в электродных камерах приводит к приобретению анолитом нейтрального рН и исключению из процесса узла смешения анолита с католитом. Применение заявляемых электролизеров позволяет использовать заявляемый способ с высокой производительностью и уменьшением затрат на обслуживание в связи с эффективным использованием соли, упрощением конструкции, повышением надежности процесса и относительным уменьшением количества электролизеров, одновременно работающих у потребителя. Снижение минерализации дезинфицирующего средства расширяет сферу его применения.

Изобретение позволяет существенно упростить и удешевить процесс получение дезинфекционных средств, увеличить объем их производства с одновременным упрощением технического обслуживания систем для их производства, расширить область применения экологичной дезинфекции.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлена гидравлическая схема способа и электролизер 10 для его осуществления, на фиг.2 представлен охлаждаемый катод 20 и на фиг.3 - крышка-смеситель 30.

На фиг.1 показано, что гидравлическая схема способа состоит из нескольких потоков: поток 1 пресной воды, который идет на вход 21 нижней крышки 22 катода 20, далее вода проходит по внутреннему пространству катода 20 до верхней крышки 23 катода 20 и через выход 24 потоком 2 на вход 31 крышки-смесителя 30; поток 3 отделяется от потока 1 (или от потока 2 - здесь не показан), идет на смеситель 38 с NaCl, к которому потоком 4 поступает концентрат NaCl, смешивается с ним, затем потоком 5 в виде электролита анодной камеры поступает на вход 41 нижней крышки 40 электролизера, электролит проходит вдоль поверхности анода 50, из одной анодной камеры в последующую проходит каналами 61 в теле соединительной муфты 60, в виде анолита переходит в продолжение 32 анодной камеры в крышке-смесителе 30 электролизера, смешивается с потоком 2, идущим по направлению канавки 33 вдоль всей окружности продолжения 32 и через выход 34 потоком 6 в виде дезинфицирующего средства уходит потребителю; заполнение катодной камеры через вход 42 нижней крышки 40 электролизера происходит по вариантам, которые используются исходя из технической целесообразности при выборе электролита катодной камеры: если электролитом служит пресная вода, то целесообразно ответвление 71 от потока 1 (или от потока 2 - здесь не показан), если электролитом для катодной камеры служит электролит анодной камеры, то целесообразно ответвление 72 от потока 5, электролиты специального состава и назначения подают автономным потоком 73; из выхода 35 крышки-смесителя 30 выходит поток 8 католита на утилизацию; из выхода 36 на вытяжку выходит водород. На фиг.2 показан катод 20, особенностью которого является то, что он изготовлен в виде полой трубы 25, оснащен герметичными крышками 22 и 23 с отверстием 21 и 24 для входа и выхода воды, оснащен электрическими клеммами 26. На фиг.3 показана крышка-смеситель 30, для наглядности она изображена частично собранной с анодом 50 и диафрагмой 80. В крышке-смесителе 30 устроен ввод 31 для пресной воды, который размещен с выходом 34 на одной грани 38 крышки, направление канала 37 входного отверстия 31 соответствует направлению спирального движения электролита в анодной камере, для облегчения смешивания анолита с водой устроена направляющая канавка 33 вдоль всей окружности цилиндрического продолжения анодной камеры. Продольная ось канавки 33 и центры отверстий 31 и 34 расположены на одной высоте.

Возможность осуществления заявляемого способа показана в следующими примерами. В примере 1 показаны результаты способа [2], выполненного на электролизере [14], у которого геометрические параметры электродных камер, материалы диафрагмы, анода, катода и анодного покрытия одинаковые с заявляемым электролизером, примененным в примерах 2, 3, 4, 5. Результаты примера 1 по способу [2] приняты как базовые для сравнения с результатами других примеров в связи с тем, что способ [2] широко распространен, безопасен, воспроизводим и внешне похож на заявляемый способ поскольку из электролизера истекают готовый дезинфицирующий раствор и католит, в анодную и катодную камеры входят электролиты без предварительной электрохимической обработки, способ осуществляется без привлечения внешних устройств в виде циркуляционных контуров, вспомогательных электролизеров и регуляторов давления в электродных камерах. Результаты по всем примерам сведены в таблице 1.

В приведенном для сравнения примере 1 весь поток используемой воды смешивается с NaCl до концентрации 12 г/литр и разделяется на 2 потока, один, 520 л/час, входит в катодную камеру, другой, 680 л/час, входит в анодную камеру, соотношение между количеством католита и анолита соответствует диапазону из [2]-76,5%. Дезинфицирующее средство в количестве 680 л/час, содержание активного хлора 850 мг/л, рН 2,4, ORP 1180, произведено с использованием 24,8 г NaCl на 1 г активного хлора, температура выходящих растворов превышает температуру исходной воды на 26-30°С.

В примере 2 показан результат получения дезинфицирующего средства в минимальных значениях заявленного диапазона величины протока через катодную и через анодную камеры. Пресная вода от внешнего источника по линии 1 поступает в количестве 1204 л/час (100%) на вход 21 в крышка 22 катода 20 во внутреннюю полость катода, охлаждает катод и, соответственно, электролит катодной камеры, после охлаждения катода пресная вода из выхода 24 крышки 23 по линии 2 поступает через входное отверстие 31 в продолжение 32 анодной камеры крышки-смесителя 30. Перед входом 31 на участке линии или 1, или 2, непринципиально, в зависимости от конструкции прибора, от потока пресной воды отделяются два потока: по линии 71 (линии 72 и 73 в этом варианте отсутствуют) на вход в катодную камеру поступает пресная вода в количестве 4,8 л/час (0,4%), по линии 3 пресная вода в количестве 200 л/час (16,6%) поступает в смеситель 38 с NaCl, смеситель работает любым известным способом, далее по линии 5 в виде электролита с концентрацией 10 г NaCl в 1 литре поступает во вход 41 нижней крышки 40 электролизера 10, проходит вдоль анода 50, перемещаясь в виде анолита из одной в другую последовательную анодную камеру по каналам 61 в теле соединительной муфты 60, поступает в виде анолита с концентрацией активного хлора 3 г/л в продолжение 32 анодной камеры крышки-смесителя 30. В крышке-смесителе 30 анолит приобретает рекомендованную концентрацию и в виде дезинфицирующего средства поступает потребителю. Католит через выход 35 по линии 8 поступает на утилизацию. Водород через выход 36 поступает на вытяжку. Дезинфицирующее средство в количестве 1200 л/час, содержание активного хлора 510 мг/л, рН 7,25, ORP 890 мВ, произведено с использованием 3,33 г NaCl на 1 г активного хлора, температура выходящих растворов превышает температуру входящей воды на 6-17°С.

В примере 3 получен дезинфицирующий раствор при протекании жидкостей по тому же пути, что и в примере 2, но в максимальных указанных значениях заявленного диапазона величины протока через катодную и анодную камеры, а именно: 0,8%, т.е. 10 л/час, через катодную и 20,0%, т.е. 280 л/час, через анодную. Дезинфицирующее средство в количестве 1360 л/час, содержание активного хлора 505 мг/л, рН 7,27, ORP 860 мВ, произведено с использованием 6,9 г NaCl на 1 г активного хлора, температура выходящих растворов превышают температуру входящей воды на 5-15°С.

В примере 4 предоставлены результаты варианта, при котором во вход 42 поступает электролит по линии 72, которая ответвлена от линии 5 (линии 71 и 73 в этом варианте отсутствуют) в количестве 12 л/час (1%), другие жидкости текут по тому же пути, что и в примере 2. В анодную обработку поступают 240 л/час (20%) электролита, и анодный, и катодный электролиты имеют концентрацию 11,7 г NaCl в 1 литре. Дезинфицирующее средство в количестве 1200 л/час, содержание активного хлора 500 мг в 1 литре, рН 6,2, ORP 920 мВ, произведено с использованием 4,9 г NaCl на 1 г активного хлора, температура выходящих растворов превышает температуру входящей воды на 7-18°С.

Рабочее название дезинфицирующего средства, произведенного по заявленному способу с использованием пресной воды в качестве электролита катодной камеры, определено авторами как ANW-anolyte-neutral-water based, а с использованием в качестве электролита катодной камеры того же раствора, что и для анодной камеры, определено как ANS-anolyte-neutral-salt based.

Для дополнительного подтверждения обоснованности заявляемого диапазона концентрации электролита катодной камеры приведен пример 5. В примере 5 по линии 73 (линии 71 и 72 в этом варианте отсутствуют) в катодную камеру идет электролит с концентрацией 300 г NaCl в 1 литре, остальные жидкости идут также, что и в примере 2. Дезинфицирующее средство в количестве 1228 л/час, при протоке 200 л/час через анодную и 10,0 л/час через катодную камеры, содержание активного хлора 545 мг/л, рН 3,4, ORP 1160 мВ, произведено с использованием 22,4 г NaCl на 1 г активного хлора, температура выходящих растворов превышает температуру входящей воды на 4-15°С.

Анализ результатов примеров реализации способа говорит о том, что повышение протока через катодную и анодную камеры того же электролизера, а также повышение концентрации NaCl в электролите катодной камеры не противоречат возможности осуществления способа и подтверждают, что оптимальные результаты с точки зрения эффективности и доступности достигаются в заявленных диапазонах величины протоков через катодную и анодную камеры и в заявленном диапазоне концентрации электролитов, вводимых в катодную и анодную камеры.

Побочным полезным результатом способа является снижение электропотребления на производство 1 г активного хлора во всех примерах по сравнению со способом [2] с учетом потерь на трансформацию и выпрямление в 2,1-2,4 раза.

Таблица 1
№п/п Наименование показателя Ед. изм. Примеры
1 2 3 4 5
1 Количество дезинфицирующего средства л/час 680 1200 1357 1200 1228
2 Количество католита л/час 520 4,8 10 12 10
3 Расход воды из водопровода л/час 1200 1205 1367 1212 1228
4 Проток через анодную камеру л/час 680 200 280 240 200
5 NaCl в католите г/л 12,0 - - 11,7 300
6 NaCl в анодной камере г/л 12,0 10 16,9 11,7 61,0
7 Дезинфицирующее средство рН ед 2,4 7,25 7,27 6,2 3,4
ORP мВ 1180 890 860 920 1160
Содержание активного хлора тг/л 850 510 505 500 545
8 Расход NaCl всего г/час 14400 2000 4720 2952 15000
9 Производительность по активному хлору г/час 580 612 684 600 668
10 Расход NaCl на активный хлор г/г 24,8 3,33 6,9 4,92 22,4
11 Напряжение на электролизере В 20,9 10,4 11,8 10,4 10,6
12 Ток А 600 640 640 600 600
13 Температура: Исходная вода t°C 22,4 21,5 23,6 21,2 25,0
Католит t°C 52,0 27,0 29,2 28,0 29,2
Дезинфицирующее средство t°C 48,0 38,0 39,2 39,0 38,6

1. Способ получения дезинфицирующего средства из водного раствора NaCl с использованием диафрагменного электролизера, отличающийся тем, что поток пресной воды в количестве 0,4%-0,8% от количества получаемого дезинфицирующего средства в пересчете на концентрацию 500 мг в литре соединений активного хлора направляют в катодную камеру, поток пресной воды в количестве 16%-20% от количества получаемого дезинфицирующего средства в пересчете на концентрацию 500 мг в литре соединений активного хлора направляют на смешение с NaCl и затем в анодную камеру, оставшийся поток пресной воды направляют внутрь трубчатого катода, поток пресной воды из внутренней полости катода направляют в продолжение анодной камеры в крышке-смесителе электролизера, поток из катодной камеры направляют на утилизацию, поток из анодной камеры в виде анолита направляют в продолжение анодной камеры этого же электролизера, концентрацию активного хлора в анолите понижают поступившей пресной водой до норм дезинфицирующего средства и дезинфицирующее средство выводят из электролизера, водород из катодной камеры направляют на вытяжку.

2. Способ получения дезинфицирующего средства по п.1, отличающийся тем, что поток в катодную камеру ответвляют от потока в анодную камеру после смесителя с NaCl.

3. Способ получения дезинфицирующего средства по п.1, отличающийся тем, что поток в катодную камеру направляют по автономной линии.

4. Электролизер для получения дезинфицирующего средства, цилиндрический, проточный, диафрагменный, содержащий непрерывный трубчатый катод как внутренний электрод, анод как наружный электрод, диафрагму, размещенную между катодом и анодом, монолитные нижнюю и верхнюю крышки с тангенциально расположенными отверстиями для входа электролитов и выхода продуктов электролиза, и верхняя, и нижняя крышки имеют сквозные осевые отверстия для размещения катода, верхняя крышка содержит продолжение анодной камеры и отверстие для выхода водорода, расположенное выше отверстия для выхода католита, отличающийся тем, что катод оснащен в своем нижнем конце крышкой с отверстием для входа пресной воды в свое внутреннее пустотелое пространство, а в своем верхнем конце оснащен крышкой с отверстием для выхода пресной воды, в верхней крышке электролизера устроено отверстие для входа в продолжение анодной камеры, отверстие расположено на одной грани с отверстием выхода из продолжения анодной камеры верхней крышки.

5. Электролизер для получения дезинфицирующего средства по п.4, отличающийся тем, что анод собирают из секций, последовательно и соосно соединяя их между собой, диафрагму собирают из секций, последовательно и соосно соединяя их между собой, секции анода и диафрагмы соединяют последовательно, соосно и коаксиально муфтами, имеющими в своем теле каналы для протока электролита от одной секции анода к другой.

6. Электролизер для получения дезинфицирующего средства по п.4 или 5, отличающийся тем, что отверстие для входа в продолжение анодной камеры верхней крышки электролизера расположено на одной высоте с отверстием выхода из продолжения анодной камеры верхней крышки.

7. Электролизер для получения дезинфицирующего средства по п.4 или 5, отличающийся тем, что в продолжении анодной камеры верхней крышки электролизера по всей окружности ее цилиндрической части делают канавку на одной высоте с отверстиями входа и выхода анодной камеры.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к технологии изготовления нетканых диафрагменных материалов на основе волокон полимера с внедренными по поверхности частицами гидрофильного наполнителя для электролизеров воды с щелочным электролитом.

Изобретение относится к технологии получения йодата калия и найдет применение в химической, фармацевтической и пищевой промышленности при изготовлении йодсодержащих соединений. Способ получения йодата калия включает непрерывное электрохимическое окисление йодида калия до йодата калия с массовой концентрацией йодида калия 55-85 кг/м3 и йодата калия 70-170 кг/м3 в присутствии бихромата калия с массовой концентрацией до 2 кг/м3 на окислительном рутениево-титановом аноде при анодной плотности тока не более 2000 А/м2 в растворе при температуре 60-80°C, кристаллизацию йодата калия путем непрерывного отбора части электролита, его охлаждение до температуры окружающей среды и отделение кристаллов йодата калия от маточного раствора, отделенный от кристаллов маточный раствор укрепляется по йодиду калия и возвращается в электролизер. .
Изобретение относится к способу изготовления электродно-диафрагменного блока для щелочного электролизера воды, включающему приготовление формующего раствора диафрагмы, нанесение формующего раствора на подложку, изготовление диафрагмы методом фазовой инверсии и формирование электродно-диафрагменного блока прижатием электродов с двух сторон диафрагмы.

Изобретение относится к аноду для выделения хлора при электролизе из водного раствора. Анод имеет сформированный на проводящей подложке каталитический слой, содержащий аморфный оксид рутения и аморфный оксид тантала.

Изобретение относится к батарее твердооксидных электролитических элементов (SOEC), изготовляемой способом, который включает следующие стадии: (a) формирование первого блока батареи элементов путем чередования по меньшей мере одной соединительной пластины и по меньшей мере одного узла элемента, причем каждый узел элемента содержит первый электрод, второй электрод и электролит, расположенный между этими электродами, а также обеспечение стеклянного уплотнителя между соединительной пластиной и каждым узлом элемента, причем стеклянный уплотнитель имеет следующий состав: от 50 до 70 мас.% SiO2, от 0 до 20 мас.% Аl2О3, от 10 до 50 мас.% СаО, от 0 до 10 мас.% МgО, от 0 до 2 мас.% (Na2O+K2O), от 0 до 10 мас.% В2O3 и от 0 до 5 мас.% функциональных элементов, выбранных из TiO2, ZrO2, F2, P2O5, МоО3, Fе2O3, MnO2, La-Sr-Mn-O перовскита (LSM) и их комбинаций; (b) превращение указанного первого блока батареи элементов во второй блок со стеклянным уплотнителем толщиной от 5 до 100 мкм путем нагревания указанного первого блока до температуры 500°C или выше и воздействия на батарею элементов давлением нагрузки от 2 до 20 кг/см2; (c) превращение указанного второго блока в конечный блок батареи твердооксидных электролитических элементов путем охлаждения второго блока батареи, полученного на стадии (b), до температуры ниже, чем на стадии (b), при этом стеклянный уплотнитель на стадии (a) представляет собой лист стекловолокон.

Изобретение относится к способу эксплуатации твердополимерного электролизера воды, включающему подачу в него постоянного напряжения питания и реакционной воды, нагрев твердополимерного электролизера и реакционной воды до рабочей температуры, соответствующей заданному значению тока электролиза с контролем текущих значений тока электролиза и температуры, фиксацию рабочей температуры твердополимерного электролизера воды, обеспечивающей заданное значение тока электролиза, и последующее разложение воды при данной температуре и токе электролиза на водород и кислород.
Изобретение относится к электрохимическому способу получения ацетиленидов меди. При этом ацетилениды общей формулы R-C≡C-Cu, где R-алкил (C6-C8), арил получают путем электролиза раствора, состоящего из алкина общей формулы R-C≡CH, где R-алкил (C6-C8), арил, безводной соли щелочноземельного металла общей формулы MX2, где M=Mg, Ca; X=Cl, Br, J и биполярного апротонного растворителя (N, N-диметилформамид, Н, N-диметилацетамид) в мольном отношении алкин : MX2 : растворитель - 1:3:15 на медных электродах и контролируемом потенциале Е=2,4 В.

Изобретение относится к электролизно-водному генератору для получения смеси водорода и кислорода электролизом воды при газопламенной обработке материалов, биполярный или монополярно-биполярный, содержащий корпус с электролитом, погруженный в электролит блок дистанцированных друг от друга электродов с отверстиями для прохода водородно-кислородной смеси и электролита и проводники для подвода тока к электродам.

Изобретение относится к способу производства углеводородов из диоксида углерода и воды, в котором обеспечивают первый реакционный сосуд, содержащий положительный электрод и жидкую электролитическую среду, включающую воду и ионизирующий материал; обеспечивают второй реакционный сосуд, содержащий отрицательный электрод и жидкую электролитическую среду, включающую смесь воды и диоксида углерода; соединяют первый и второй реакционные сосуды средством связи в виде жидкой электролитической среды; прилагают постоянный электрический ток к положительному электроду и отрицательному электроду, обеспечивая образование углеводородов на отрицательном электроде в реакционном сосуде и кислорода на положительном электроде в реакционном сосуде, причем реакционные сосуды работают при давлении более 5,1 атм и при разных температурах.

Изобретение относится к технологии получения серосодержащих органических соединений, в частности к синтезу метансульфокислоты. Метансульфокислота используется в качестве катализатора реакций нитрования, ацилирования, этерификации и полимеризации олефинов.

Изобретение относится к устройствам для доочистки питьевой воды. Водоочиститель для получения талой питьевой воды включает зону подачи воды, зону замораживания с морозильной камерой 1 и зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с отделяющим лед элементом, разделительные патрубки для вывода талой питьевой воды.

Изобретение относится к мобильным системам для обработки воды и сточных вод посредством деионизации. Система обработки текучих сред включает мобильное устройство; систему транспортировки, соединенную с мобильным устройством, содержащую: пару разнесенных друг от друга, по существу параллельных рельсов; один или более фиксирующих элементов, имеющих блокирующие устройства, которые зацепляются с частями рельсов; одну или более емкостей для обработки, присоединенную к раме, содержащей опорную систему, причем емкости для обработки присоединены с возможностью снятия к системе транспортировки и закреплены посредством одного или более фиксирующих элементов, дополнительно зацепляющих раму или опорную систему, каждая емкость для обработки содержит материал для обработки, расположенный внутри емкости для обработки, по меньшей мере один вход для текучей среды и по меньшей мере один выход для текучей среды; входную трубу, которая принимает текучую среду, которая должна обрабатываться, причем входная труба находится в сообщении по текучей среде с входом для текучей среды на емкости для обработки; и выходную трубу в сообщении по текучей среде с выходом для текучей среды на емкости для обработки, причем выходная труба принимает обработанную текучую среду из емкости для обработки через выход для текучей среды.

Изобретение предназначено для межфазного электрохимического перераспределения ионов в дисперсных системах и может быть использовано на предприятиях металлургической, машиностроительной, нефтяной, химической промышленности, на различных природных водных объектах.

Изобретение относится к установке и способу сгущения суспензии, в частности содержащей минералы суспензии. Сгущение суспензии осуществляют в устройстве, которое содержит опорную конструкцию с модулями, которые включают: электрофоретическую ячейку с по меньшей мере одним электрически подключенным катодом и по меньшей мере одним электрически подключенным вращающимся анодным диском, смежные с каждой анодной поверхностью разделительные блоки для приема материала осадка, включающие приемник и поршень, при этом борта приемника выполнены такого размера, чтобы действовать как скребковые фланцы, предназначенные для снятия твердого материала или осадка с анодов, а поршень предназначен для выталкивания собранного материала или осадка из приемника, средства поворота анодов, циркуляции суспензии в электрофоретическую ячейку и из нее и подачи напряжения на электроды.

Изобретение относится к устройству для дезинфицирующей обработки текучей среды путем воздействия на текучую среду ультрафиолетовым светом. Устройство содержит реактор (10), имеющий внутреннее пространство (11), в котором размещено средство (20) излучения ультрафиолетового света, впуск (12) для впускания текучей среды во внутреннее пространство (11) и выпуск для выпускания текучей среды из внутреннего пространства.

Изобретение относится к способу использования водонагревателя, выполненного с возможностью нагревания водной жидкости, причем водонагреватель содержит нагревательный элемент для нагревания водной жидкости.

Изобретение может быть использовано в аналитической химии железа, а именно для концентрирования железа (III) из воды и водных растворов и количественного определения железа (III) в концентрате.

Изобретение относится к области разделения смесей жидкостей с различной температурой кипения, составляющих многокомпонентную смесь. Наиболее предпочтительная область применения - получение пресной воды из водного солевого раствора, например, морских и минерализованных вод и промышленных стоков.

Изобретение относится к способу и системе для непрерывной очистки отработанной воды и/или технической воды. В отработанную воду дозируют перуксусную кислоту, измеряют поток отработанной воды и окислительно-восстановительный потенциал, измеряют концентрацию перуксусной кислоты ниже по потоку от дозирования.

Изобретение относится к устройствам для получения механических колебаний с использованием электромагнитизма и может быть использовано в различных технологических процессах для обработки жидкостей и растворов путем виброструйного магнитного воздействия, сопровождаемого изменением свойств жидкостей и растворов.

Группа изобретений относится к устройству для осуществления процесса очистки жидкости и к агрегату для очистки жидкости, включающему данное устройство. Устройство (1) содержит сборку из первого контейнера (10) и второго контейнера (20) для размещения и содержания жидкости. В первом контейнере (10) расположены средства (11) для осуществления очищающего воздействия на жидкость путем испускания ультрафиолетового излучения, а второй контейнер (20) выполнен с возможностью размещения жидкости, перетекающей из первого контейнера (10). Между первым контейнером (10) и вторым контейнером (20) имеется канал (15) для жидкости. Также устройство содержит средства (16) для закрывания/открывания, связанные с каналом (15) для жидкости между первым контейнером (10) и вторым контейнером (20) и выполненные с возможностью перехода в различные состояния, включая состояние, в котором канал (15) для жидкости закрыт, и состояние, в котором канал (15) для жидкости открыт. Причем средства (16) для закрывания/открывания расположены в нижней части первого контейнера (10). Технический результат заключается в обеспечении возможности эффективной обработки больших количеств жидкости. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 12 ил.
Наверх