Способ получения электрохимического гипохлорита натрия



Способ получения электрохимического гипохлорита натрия
Способ получения электрохимического гипохлорита натрия
Способ получения электрохимического гипохлорита натрия

 

C25B1/18 - 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 2616622:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова" (RU)

Изобретение относится к способу получения электрохимического гипохлорита натрия, включающему получение водного раствора хлорида натрия путем смешивания воды с солью в определенной концентрации и электролиз. Способ характеризуется тем, что перед электролизом воду или водо-солевой раствор подвергают электрогидравлическому удару воздействием разрядного импульса высокого напряжения. Использование предлагаемого способа позволяет повысить выход продуктов электролиза и реакционную способность гипохлорита натрия. 2 пр., 1 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к технологии получения электрохимического гипохлорита натрия, который обладая более сильным окислительным действием, используется в здравоохранении и сельском хозяйстве для дезинфекции и стерилизации, а также в промышленном органическом синтезе для получения различных соединений.

Известен способ получения гипохлорита натрия (NaCl) путем пропускания газообразного хлора (Cl2) через насыщенный раствор едкого натра (NaOH) [Губер Ф., Шмайсер М, Шенк П.В., Фехер Ф., Штойдель Р., Клемент Р. Руководство по неорганическому синтезу: в 6 томах // Перевод с немецкого / Под редакцией Г. Брауэра. - М.: Мир, 1985. - Т. 2. - С. 355-356].

Недостатком известного способа является неустойчивость соединения в свободном состоянии, большой уровень загрязнений хлорорганикой, характерный резкий запах и высокие коррозионные свойства.

Известен способ получения гипохлорита натрия, состоящего из смеси активных ионов натрия и оксидов хлора, образующихся при электролизе водного раствора хлорида натрия. При этом ионы оксидов хлора (ClO-), взаимодействуя с ионами натрия (Na+), образуют гипохлорит и продукты электролиза, которые свободно смешиваются в электрохимическом процессе [Гипохлориты // Химическая энциклопедия / Главный редактор И.Л. Кнунянц. - М.: Советская энциклопедия, 1988. - Т. 1. - С. 1121-1122].

К недостатку способа можно отнести низкую экономическую эффективность и большие затраты энергоресурсов при невысоком выходе целевого продукта.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является способ проведения электролиза солевого раствора, к которому добавляют жидкий агент (гипохлорит натрия) с последующим электролизом, что позволяет снизить расход водного раствора соли и электроэнергии [Климов М.В., Климова И.Г. Способ проведения электролиза водного раствора соли, патент №2361966, МПК А61L С25В, опубл. 20.07.2009 г., бюл. №20].

К недостатку известного способа следует отнести низкое качество водоподготовки и невозможность получения гипохлорита с высокой концентрацией активного хлора в растворе.

Это вызвано тем, что процесс активации связан только с получением озоно-воздушной смеси, путем создания электрического поля в воздушной среде между электродами напряжением 80-100 кВ, которая вызывает гибель микроорганизмов, окисление примесных включений и облегчает процесс очистки. Однако известный процесс не приводит к структурным изменениям воды.

Сущность поставленной задачи заключается в разработке и апробации ранее не известной технологии, обеспечивающей повышение выхода продуктов электролиза и реакционной способности гипохлорита натрия путем структурной перестройки как молекул воды, так и хлорида натрия.

Технический результат в способе получения электрохимического гипохлорита натрия достигается путем предварительной обработки воды или смеси воды с хлорсодержащими солями импульсным высоковольтным разрядом (7-10 кВ), основанным на электрогидравлическом эффекте, с последующим электролизом.

Известное техническое решение по использованию высоковольтного импульсного воздействия (напряженностью поля 20000 В/см в течение одной секунды) для очистки воды от бактерий, вирусов и паразитов [US 8524080 В1] оказывает активирующее воздействие только благодаря поляризации и ионизации жидкой среды при наложении электрического поля, а устройство для активации воды [RU 94044925 А1] включает процесс озонирования и получение ионов кислорода за счет обработки воздуха высоковольтными импульсными разрядами. Представленные технические решения оказывают только активирующее воздействие на воду и не способны влиять на структурные изменения воды и растворов.

Предлагаемое техническое решение по взаимодействию импульсного разряда с водой сопровождается как разрушением структуры воды (свободной и связанной), так и образованием в зоне разряда анионов ОН-, которые интенсивно переходят в перекись водорода, в свою очередь распадающуюся на Н2O и О, что вызывает энергичное окисление примесных загрязнений и уничтожение микроорганизмов. Использование в процессе обработки водо-солевого раствора электрогидравлического эффекта приводит к интенсивному диспергированию и более полному растворению натриевой соли, что существенно усиливает активирующее воздействие и оказывает влияние на характер изменения концентрации раствора. Присутствие в свободной воде и электролите значительного количества различных ионов, способных проводить электричество, высокая гомогенность приводят к изменению режима электролиза (отсутствию пульсаций тока) и получению гипохлорита с высокой реакционной способностью. Все это вызвано более глубоким разложением, образованием большего количества активных частиц и, в частности, сиглетного кислорода, обладающего высоким окислительным действием.

Пример 1

Для повышения выхода продуктов электролиза воду в количестве 1 л подвергают обработке высоковольтным разрядом 8 кВ, количеством импульсов 5, смешивают с хлоридом натрия 60 г, а затем осуществляют электролиз в течение 12 мин при токе 7 А.

Пример 2

Для повышения выхода продуктов электролиза, и увеличения активности гипохлорита, раствор хлористого натрия (1 л. Н2O и 60 г. NaCl) подвергают высоковольтной обработке разрядом 8 кВ, количеством импульсов - 5, а затем осуществляют электролиз (ток 7 А, время 12 мин).

Высоковольтный разряд способствует переходу молекул воды и компонентов раствора в электронно-возбужденное состояние с образованием активных частиц, обеспечивающих инициирование химических превращений в процессе электролиза, а за счет воздействия положительно заряженных ионов и отрицательно заряженных ионов, обеспечивается более высокая степень окисления воды. Электрогидравлический удар в процессе обработки воды и раствора приводит к структурным преобразованиям и изменению энергетического состояние хлора и его производных элементов.

На фиг.1, показано ослабление пучка света при его распространении в растворе, характеризующееся коэффициентом экстинкции, в результате электрогидравлического воздействия импульсных разрядов на раствор поваренной соли и последующего электролиза, где 1 - раствор поваренной соли (75 г. NaCl в 1 литре Н2O); 2 - раствор поваренной соли, подвергнутый высоковольтной обработке (N=8 кВ, количество импульсов n=5); 3 - вода, подвергнутая высоковольтной обработке (N=8 кВ, количество импульсов n=5) перед растворением поваренной соли; Т - коэффициент экстинкции.

Это связано с изменением структуры воды и упорядоченностью распределения тонкодисперсного порошка в узлах сетки водородных связей за счет наноуровневого воздействия.

На основании полученных результатов можно сделать заключение, что под влиянием разрядного импульса высокого напряжения наблюдается образование структурных конформаций, определяющих растворяющую способность соли при подготовке водо-солевого раствора. Таким образом, используя предлагаемое техническое решение, удается увеличить растворимость соли и обеспечить гомогенизацию раствора.

Потребность в разработке высоких технологий возрастает и изучение фундаментальных свойств растворов не возможно без использования новых методов. При изучении водных сред применялся «амплитудный» метод «Транс-резонансной КВЧ/СВЧ радиоспектрометрии». В таблице представлены экспериментальные результаты, которые демонстрируют характерные изменения гипохлорита натрия к внешнему высоковольтному воздействию благодаря феноменальной чувствительности воды. Воздействие транс-резонансным ЭМ полем указывает на изменение интенсивности вторичных СВЧ радиооткликов (СВЧ «люминесценции») и энтропии гипохлорита, полученного по предлагаемому способу.

Таким образом, структурное и резонансно-волновое состояние стабилизированного гипохлорита натрия, полученного из раствора, подвергнутого электрогидравлическому удару аналогично состоянию стабилизированного дистиллята воды, а роль ионов соли хлористого натрия сводится к ассоциации части фрактальных кластеров и, как следствие, уменьшению их концентрации и, соответственно, снижению интенсивности СВЧ «люминесценции».

На фиг. 2 представлена зависимость изменения концентрации активного хлора при получении маточного раствора гипохлорита натрия в обработанной и необработанной воде и последующего разбавления (5 мг) в питьевой воде, где 1 - вода, не обработанная высоковольтным электрическим разрядом; 2 - вода, обработанная высоковольтным электрическим разрядом.

Полученный электролизом гипохлорит натрия в воде, активированной высоковольтным разрядом, отличается меньшим содержанием активного хлора в маточном растворе (50 мг/л) по сравнению с гипохлоритом, полученным из воды, не прошедшей обработки (100 мг/л) (фиг. 2). При традиционном способе электролиза поваренной соли наблюдается высокая концентрация насыщения. Это связано с тем, что в необработанной воде происходит неполная диссоциация раствора хлорноватистой кислоты, свидетельствующая о слишком малом количестве распавшихся в процессе реакции продуктов электролиза. При высоковольтной обработке гидратация ионов является одной из главных причин электролитической диссоциации в водном растворе, вызывая изменение макроскопических свойств растворителя (воды) с образованием новых пар ионов и сложных агрегатов.

В процессе растворения маточного раствора гипохлорита натрия водой до рабочих концентраций, наглядно видно, что гипохлорит, полученный из активированной воды, обладает более высокой химической активностью. Это обусловлено реакциями возбужденных молекул, которые, неся в себе избыточную энергию, вызывают размножение активных частиц, в ходе реакции химического превращения разбавляемого продукта. Благодаря механизму энергетического разветвления цепей в химической реакции, при разбавлении водой, наблюдается значительное повышение концентрации активного хлора до определенного максимального значения за счет молекул продуктов, несущих на себе избыточную энергию. Использование изобретения открывает возможность получать концентрированный гипохлорит с меньшим уровнем загрязнения и увеличенным выходом целевого продукта. В конечном итоге предлагаемая технология позволяет экономить энергию и наиболее эффективно использовать соль.

Способ получения электрохимического гипохлорита натрия, включающий получение водного раствора хлорида натрия путем смешивания воды с солью в определенной концентрации и электролиз, характеризующийся тем, что перед электролизом воду или водо-солевой раствор подвергают электрогидравлическому удару воздействием разрядного импульса высокого напряжения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двум вариантам устройства генерирования водорода, а также способу использования устройства. Устройство по одному из вариантов включает в себя: анод; катод; корпус, имеющий внутреннюю полость и по меньшей мере одно отверстие; цилиндрическую металлическую гильзу, введенную скольжением и размещенную во внутренней полости, металлическая гильза имеет по меньшей мере одно отверстие, выровненное с по меньшей мере одним отверстием корпуса; перфорированную стенку внутри внутренней полости возле ее конца, электрически соединенную с анодом или катодом и отделяющую концевую часть внутренней полости от основной части внутренней полости; и по меньшей мере одну электропроводящую клемму, выступающую наружу из внутренней полости через выровненные отверстия гильзы и корпуса и находящуюся в электрическом контакте с анодом; и воду в корпусе, непрерывно проходящую из основной части внутренней полости через перфорированную стенку в концевую часть внутренней полости.

Изобретение относится к способу получения высокодисперсной алюмоциркониевой оксидной системы. Способ включает анодное растворение металлического алюминия в растворе хлорида натрия с концентрацией 29±0,5 г/л в коаксиальном электролизере с отличающимися на два и более порядка площадями электродов при анодной плотности тока 20-160 А/м2 в присутствии ионов циркония в количестве, обеспечивающем содержание оксида циркония в образующемся осадке от 5 до 20 мас.%, выдерживание полученного осадка в маточном растворе в течение не менее 48 часов, фильтрацию и сушку осадка.

Изобретение относится к способу получения перфтор-3-метоксипропионилфторида, который является исходным продуктом получения перфтор-3-метоксипропилвинилового эфира (мономера М-60МП), обеспечивающего его сополимерам - фторкаучукам повышенную морозостойкость за счет снижения их температуры стеклования.

Изобретение относится к электрохимической модульной ячейке для обработки растворов электролитов, содержащей герметичный корпус, в котором расположены цилиндрические, вертикально установленные, коаксиально расположенные по отношению друг к другу противоэлектроды, отделенные друг от друга посредством коаксиальной им микропористой диафрагмы.

Изобретение относится к области углехимии, к технологии извлечения углеводородов из каменного угля и может быть использовано при производстве электродов для электролизного алюминиевого производства.

Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Устройство для получения гидроксида алюминия содержит емкость для электролита.

Изобретение относится к электролизеру, содержащему корпус, в котором установлены титановый катод, выполненный из нескольких перфорированных пластин, вместе образующих круговой цилиндр с вертикальными проемами между смежными пластинами, нерастворимый анод в виде изогнутых пластин, вместе образующих круговой цилиндр, расположенный коаксиально по отношению к титановому катоду, а также пористая керамическая цилиндрическая диафрагма из корунда или стабилизированного диоксида циркония диаметром 350-500 мм, разделяющая катодное и анодное пространства.

Изобретение относится к электролизеру с неподвижными электродами для электрохимической очистки сточных вод и получения нескольких неорганических перекисных соединений, содержащему коаксиально установленные катод и анод цилиндрической формы, разделенные ионоселективной мембраной.

Изобретение относится к очистителю, который разделяет газы, полученные в электролитическом генераторе из загрязнителей электролита, а также электролитическому генератору, содержащему такой очиститель, и способу газоочистки.

Настоящее изобретение относится к ячейке для расщепления воды, имеющей по меньшей мере один электрод, содержащий пористую мембрану, причем пористая мембрана является по меньшей мере частично гидрофобной, и газ, получаемый по меньшей мере на одном электроде, диффундирует из ячейки через пористую мембрану.

Изобретение относится к области технологии неорганических веществ, в частности к утилизации загрязненного шламом белого фосфора. Способ осуществляется путем окисления белого фосфора кислородом до пятиокиси фосфора с последующей ее гидратацией, причем загрязненный шламом белый фосфор помещают в реакционную камеру трехкамерного электролизера, на электроды подают постоянный электрический ток, образующийся в результате электролиза воды кислород окисляет белый фосфор до пятиокиси фосфора, поглощаемой водой до образования фосфорной кислоты, при этом шлам откладывается в анодной камере электролизера, после полного окисления фосфора электролизер автоматически отключается от электрической сети. Технический результат заключается в утилизации загрязненного шламом фосфора, а также в получении фосфорной кислоты в одном аппарате и предотвращении потерь пятиокиси фосфора с выбросами в атмосферу. 1 ил., 2 пр.

Изобретение относится к способам очистки сырой нефти, содержащей меркаптаны и серосодержащие примеси, включающим контактирование сырой нефти с очищающим раствором, содержащим раствор гипохлорита, в течение 30 с – 2 мин, при которых меркаптановая сера окисляется и превращается по меньшей мере в одну оксокислоту серы или ее соль, образуя на выходе очищенную сырую нефть, содержащую менее 50 ч/млн меркаптановой серы и остаточные хлориды. Очищенная сырая нефть, содержащая остаточные хлориды, приводится в контакт с каустическим раствором с молярным соотношением каустика к хлориду от 0,1:1 до 50:1, образуя облагороженную сырую нефть, содержащую менее 50 ч/млн хлоридов. В одном варианте осуществления отработанный очищающий раствор рециркулируют для образования регенерированного потока гипохлорита для использования в очищающем растворе. Технический результат - понижения концентрации меркаптанов в сырой нефти. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил., 6 табл., 21 пр.
Наверх