CH653376A5 - Produzione elettrolitica di ipoclorito da acqua di mare: metodo di pretrattamento dell'acqua di mare per migliorarne le caratteristiche chimico-fisiche. - Google Patents

Description

La presente invenzione risolve tutti questi problemi.

Il procedimento di elettrolisi oggetto di questa invenzione consiste nel disporre a monte delle celle elettrolitiche un reattore di opportune dimensioni nel quale vengono intimamente mescolate l'acqua di mare entrante e parte dell'ipoclorito uscente dalle celle.

L'invenzione relativa a questo nuovo procedimento può essere messa in pratica mediante l'apparecchiatura illustrata nella fig. 1. Questa apparecchiatura ha lo scopo di illustrare l'invenzione che non si intende comunque limitata a questo specifico modello.

Nel reattore A, costituito da un serbatoio di forma cilindrica, affluisce l'acqua di mare attraverso il bocchello 1 e nello stesso tempo affluisce, attrayerso il bocchello 2, l'ipoclorito prodotto dalle celle. I bocchelli 1 e 2 sono disposti alla sommità del serbatoio. Un tubo distributore 3 può essere utile per distribuire l'acqua di mare o l'ipoclorito nel caso che il reattore A abbia dimensioni abbastanza grandi. Un bocchello 4, disposto all'estremità inferiore del serbatoio, permette la fuoriuscita dell'acqua di mare trattata che, attraverso il tubo 5, raggiunge l'e-lettrolizzatore B entrando attraverso il bocchello 6. L'ipoclorito e l'idrogeno prodotto dall'elettrolizzatore escono assieme attraverso il bocchello 7. Una parte dell'ipoclorito viene inviata attraverso il tubo 10 al pretrattamento dell'acqua di mare ed una parte viene inviata attraverso il tubo 8 ad un separatore di fase C dal quale l'idrogeno viene inviato all'atmosfera attraverso il bocchello 9 e l'ipoclorito viene inviato all'utilizzazione attraverso il tubo 13.

L'invio dell'ipoclorito al reattore A avviene automaticamente e continuamente a causa della minor densità della miscela idrogeno-ipoclorito nella cella e nel tubo ascensionale 12 rispetto alla densità dell'acqua di mare nel serbatoio A. Una valvola di non ritorno 11 disposta nella tubazione 10 impedisce all'acqua di mare di passare dal serbatoio A al serbatoio C senza attraversare l'elettrolizzatore B.

Le reazioni chimiche che avvengono in questo reattore sono le seguenti:

- eliminazione dei bromuri

2 Br~~ + Cl2 -> 2Cr + Br2 (VIII)

- eliminazione dei ioduri

2 r~ + ci2 -> i2 + 2cr (ix)

- eliminazione dei solfuri

S= + Cl2 -> S + 2Cr (X)

In questo reattore, il cloro ossida praticamente in maniera completa i bromuri, ioduri e solfuri, eventuali sostanze organiche, contenuti nell'acqua di mare dando luogo a bromo, iodio e zolfo elementare che non recano alcun problema agli elettrodi. Le reazioni (Vili), (IX), (X) sono di tipo ionico ed avvengono rapidamente non appena vi è un mescolamento completo dell'acqua di mare con l'ipoclorito.

È stato trovato sperimentalmente che sono sufficienti tempi di stazionamento nel reattore di qualche decina di secondi dell'acqua di mare entrante con una piccola parte dell'ipoclorito uscente dalla cella per ottenere il risultato voluto. In pratica il bromo e lo iodio formatisi non rimangono sotto forma elementare ma reagiscono o col cloro dando composti interalogeni o con l'acqua dando luogo a ipoalogenuri. Nell'oggetto di questa invenzione viene utilizzato l'effetto ascensionale dell'idrogeno per trasferire nel reattore parte dell'ipoclorito prodotto. Perché si istauri un flusso adeguato di ipoclorito dal serbatoio C al serbatoio A è necessario che la cella e le tubaziooni presentino basse perdite di carico idrauliche. Pertanto, le tubazioni debbono essere abbastanza larghe e le celle devono presentare basse perdite di carico quando attraversate dall'acqua di mare. Una cella ideale per questo scopo è quella descritta nel brevetto (US Patent 4 032 426).

L'ipoclorito che viene inviato all'utilizzazione attraverso il degasatore C, attraverso il bocchello 12 ed il tubo 13.

In questo modo l'acqua di mare entra nel reattore A ed esce passando attraverso le tubazioni 5, 8 e 13 e le apparecchiature B e C liberamente senza che si debba ricorrere a strumenti per il controllo della portata, del livello, della pressione, ecc.

La fig. 2 è una sezione orizzontale dell'elettrolizzatore illustrato nella fig. 1 che mostra la disposizione degli elettrodi. L'inclinazione dell'elettrolizzatore facilita il disingaggio dell'idrogeno e migliora l'effetto di elevazione. Il raddrizzatore D

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(fig. 1) fornisce una corrente continua di polarità positiva agli anodi 14 e di polarità negativa ai catodi 15'. Gli altri elettrodi anch'essi formati da lamine disposte verticalmente vengono polarizzati in modo da assumere una polarità positiva anodica sulle due facce di una estremità (15 a) ed una polarità negativa catodica sulle due facce dell'estremità opposta (15 b).

Esempio 1

È stato utilizzato un impianto simile a quello descritto nella fig. 1. Il reattore aveva un diametro di 150 mm ed un'altezza di 1.6 m. L'elettrolizzatore era formato da 8 celle in serie. Gli elettrodi di titanio, di forma piana, spessore 1 mm, rivestiti nella zona anodica con un rivestimento di ossidi elettrocatalitico allo sviluppo di cloro, erano disposti verticalmente in un tubo del diametro di 50 mm e lungo 1 m. Ogni lamina elettrodica era lunga 200 mm ed alta 25 mm. Quattro lamine di titanio nudo collegate con il polo negativo di un raddrizzatore di corrente formavano la testata catodica, e tra questi catodi venivano inserite tre lamine anodiche in modo da formare una cella elettronica con un gap di 3 mm. Le tre lamine anodiche terminavano all'estremità opposta con una struttura di titanio nudo che fungeva da catodo della cella successiva.

Altre 25 lamine disposte opportunamente nel tubo completavano le otto celle, ciascuna delle quali aveva una dimensione elettrodica di 1.5 dm2.

L'elettrolizzatore veniva collegato ad un raddrizzatore capace di fornire 15 Amp. con la tensione di 40 Volts. Le tubazioni che collegavano l'elettrolizzatore al reattore avevano un diametro di 20 mm. Acqua di mare preparata sinteticamente veniva inviata in continuo al reattore con una portata variabile tra 0 e 150 1/h alla temperatura di 18°C. La cella veniva messa in funzione e si notava un flusso di acqua di mare clorata che passava dalla tubazione all'uscita dell'elettrolizzatore al reattore attraverso il tubo di collegamento in materiale plastico trasparente.

Si poteva verificare che questo flusso era tanto maggiore, quanto maggiore era l'intensità di corrente. A pieno carico e con portata di alimentazione minima al reattore questo flusso veniva misurato e risultava essere di circa 300 1 all'ora. Venivano s introdotte nell'acqua di mare sintetica di alimentazione al reattore alcune impurezze, come ad esempio solfuri, in ragione di alcuni ppm, e il sistema veniva fatto funzionare. Dopo parecchi giorni di funzionamento la superficie anodica era ancora perfettamente attiva e all'analisi non risultavano depositi di zolfo su-ìo gli elettrodi. In una seconda prova, facendo funzionare l'elettrolizzatore senza il reattore, direttamente alimentato all'acqua di mare impura di solfuri, si notava dopo un giorno di funzionamento una piccola patina biancastra sui bordi dell'anodo che all'analisi risultava essere zolfo elementare. Si notava inoltre un 15 leggero aumento della tensione della prima cella dell'elettrolizzatore.

Esempio 2

Utilizzando l'apparecchiatura descritta nell'esempio 1, il 20 reattore e la cella venivano riempiti con una soluzione di acqua di mare sintetica alla temperatura ambiente di 19°C.

Veniva alimentata quindi al reattore una soluzione di acqua di mare sintetica contenente 25 g/1 di cloruro di sodio alla temperatura di 4°C. Il flusso di salamoia entrante era di 10 1/h. 25 La temperatura del reattore si abbassava e, dopo circa 4 ore, si portava a 7°C. A questo punto l'elettrolizzatore veniva alimentato con una corrente di 15 Amp. e si verificava una tensione di 38,5 Volts; si istaurava inoltre una rapida circolazione al reattore dell'ipoclorito prodotto. La temperatura di alimen-30 tazione all'elettrolizzatore, all'uscita del reattore aumentava lentamente e dopo circa quattro ore si portava alla temperatura di equilibrio di 10°C. Tale temperatura aumentava fino a 12°C per portate inferiori a 10 1/h. Con portate di 10 1/h si otteneva una concentrazione di cloro all'uscita dell'elettrolizzatore di

35 8 g/I.

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2 fogli disegni

Claims (4)

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1. Procedimento di produzione di ipoclorito mediante elettrolisi dell'acqua dì mare caratterizzato dal fatto che l'acqua di mare, prima di essere inviata alle celle elettrolitiche, viene mescolata, in un reattore disposto a monte delle celle stesse, con almeno una parte della soluzione di ipoclorito prodotto, essendo detta parte in quantità sufficiente ad ossidare in maniera sostanziale i bromuri, gli ioduri e i solfuri, contenuti nell'acqua di mare, a Bromo, Iodio e Zolfo elementare.

2 CI" -» Cl2 + 2e (I)

al catodo la generazione di idrogeno e la formazione di ioni idrossidi

4H2O + 4e 40H + H2 (II)

la interazione diretta tra cloro e idrossido che genera l'ipoclorito

Cl2 + OH- -» H+ + CIO- (III)

L'ipoclorito prodotto ha un'azione specifica ossidante e sterilizzante ed ha il vantaggio di trasformarsi in cloruro sia a contatto con sostanze organiche sia spontaneamente, per effetto della luce, del calore, di ioni facilmente ossidabili non lasciando quindi nell'acqua trattata residui nocivi. Purtroppo all'anodo la reazione (I) non è la sola che può aver luogo; infatti, specialmente quando la concentrazione dei cloruri è bassa, si possono avere reazioni competitive che coinvolgono altri anioni normalmente presenti nell'acqua di mare. In particolare, oltre allo sviluppo di cloro, saranno favorite all'anodo quelle reazioni che coinvolgono anioni aventi potenziali di ossido-riduzione inferiori a quelli del cloro.

In particolare le reazioni competitive allo sviluppo di cloro saranno:

- lo sviluppo di ossigeno

40H~~ -» 02 + 2H20 + 4e (IV)

- lo sviluppo di bromo da bromuri

2Br~ -> Br2 + 2e (V)

- lo sviluppo di iodio da ioduri

21" 12 + 2e (VI)

- la formazione di zolfo da solfuri

S- -» S + e (VII)

La reazione (IV) avviene ad un potenziale molto vicino a quello della reazione (I) ed è responsabile sia dalla diminuzione del rendimento del processo sia del deterioramento degli anodi, deterioramento che è vistoso nel caso che come anodo venga utilizzata grafite o carbone e meno drammatico nel caso vengano utilizzati ossidi catalitici di metalli nobili depositati su titanio.

La reazione (V) avviene per la presenza di bromuri la cui concentrazione media nell'acqua di mare è di circa 65 ppm («CRC Handbook of Chemistry and Physics, F-203, 58th édition»). Anche se questa concentrazione è bassa la reazione di scarica anodica dei bromuri è molto favorita a causa del più basso potenziale elettrodico della reazione (V) (1,06 Volt), rispetto a quello della reazione (I) (1,36 Volt).

La stessa cosa avviene per la reazione (VI), anche se la concentrazione dello ioduro nell'acqua di mare è abbastanza bassa (0,05 - 0,1 ppm), il suo potenziale di scarica di +0,54 rende la reazione (V) estremamente favorita.

Sia la reazione di formazione di bromo che quella di formazione di iodio, sebbene non riducano il rendimento del pro5

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2. Procedimento di cui alla rivendicazione 1 in cui il rapporto tra la quantità di acqua di mare e la quantità di ipoclorito inviate al reattore è regolata in modo da portare la temperatura dell'elettrolita all'ingresso delle celle elettrolitiche a valori superiori a 9,6°C.

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RIVENDICAZIONI

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cesso, essendo il loro potere sterilizzante comparabile a quello del cloro, hanno un effetto estremamente dannoso sulla struttura anodica. Infatti la struttura anodica attualmente utilizzata è costituita da un metallo valvola (in pratica titanio) rivestito di una miscela di metalli nobili o ossidi, catalitici alla scarica del cloro. Il metallo valvola resiste nelle condizioni anodiche della cella per le sue peculiarità di formare un film di ossidi protettivi capace di prevenire la dissoluzione anodica del metallo anche a tensioni di parecchi Volts. In presenza di una soluzione acquosa di cloruri il potenziale di rottura di questo film varia tra 9 e 12 Volts, dipendendo dalla temperatura, dalla concentrazione del sale, dal pH, ecc. La struttura anodica è quindi stabile nelle condizioni di elettrolisi di una soluzione acquosa diluita di cloruro di sodio in cui il potenziale anodico applicato all'elettrodo non supera il potenziale di rottura. In genere si opera a potenziali anodici di qualche Volts. Qualora siano presenti nella soluzione anche piccole quantità di bromuri o ioduri, questi anioni tendono a scaricarsi prima dei cloruri riducendo notevolmente il potenziale di rottura del film anodico e dando luogo a notevoli problemi di corrosione del titanio.

È noto infatti che, nel processo elettrochimico di produzione di cloro gassoso da cloruro di sodio, la presenza anche in tracce di bromuri o ioduri nella salamoia di alimentazione alle celle elettrolitiche, porta ad una rapida distruzione degli anodi di titanio attivato. Pertanto, nella produzione di cloro gassoso da cloruro sodico, non viene mai utilizzato sale contenente bromuri o ioduri.

Altri metalli valvola (tantalio, tungsteno, ecc.), che hanno potenziali di rottura superiori a quelli del titanio, potrebbero essere utilizzati con salamoie contenenti bromuri e ioduri ma il loro costo è proibitivo e la disponibilità limitata.

Altre impurezze possono essere presenti nell'acqua di mare, non perché tipiche della composizione degli oceani, ma perché vengono ad essere introdotte nelle acque costiere da scarichi civili o industriali. È tipico infatti il caso in cui l'acqua di mare contiene solfuri derivati essenzialmente da processi di degradazione biologica nella depurazione delle fogne. Il solfuro in questo caso, avendo un potenziale di ossidazione anodica di + 0,508 V, si scarica all'anodo prima del cloruro dando in genere luogo alla formazione di zolfo. Le reazioni sono molto complesse e probabilmente si ha una parziale formazione anodica di specie ossidate che, trasferite al catodo dal flusso dell'acqua di mare che attraversa la cella, danno luogo alla formazione di zolfo catodico. È noto infatti che elettrolizzando soluzioni saline contenenti solfuri si possono ottenere, a seconda delle condizioni, depositi di zolfo sia anodici che catodici. Questi depositi polarizzano gli elettrodi disattivandoli e dando luogo a fenomeni di corrosione. Vari metodi sono stati suggeriti nel passato per ridurre il problema, ad esempio l'utilizzo di densità di corrente catodica elevate in modo che l'idrogeno sviluppandosi in grande quantità, riduca lo zolfo a solfuro, ma senza successo.

Qualora vengano usate varie celle in serie rispetto al flusso di acqua di mare tutti i problemi sopra menzionati risultano più evidenti nelle prime celle della serie in cui gli elettrodi vengono danneggiati per primi. Man mano che l'acqua di mare procede di cella in cella la situazione migliora sia perché una buona parte delle impurezze, ad esempio solfuri, calcio, magnesio, ecc., si depositano sugli elettrodi della prima cella, sia perché il cloro prodotto ossida in buona parte gli anioni del tipo bromuri, ioduri, e solfuri.

Mentre nel processo di produzione di cloro da salamoia è facile potere utilizzare un sale puro o abbastanza semplice purificare la salamoia inviata alle celle, dati i piccoli volumi di soluzione in gioco, nel caso dell'acqua di mare, un processo di purificazione non potrebbe essere economico, dato il grande volume di acqua di mare inviato alle celle di elettrolisi e date le alte concentrazioni di impurezze. È da notare che, nella tecnologia di produzione d'ipoclorito dall'acqua di mare, per ogni m3 di soluzione inviata al circuito delle celle vengono prodotti da 1 a 5 kg di cloro mentre nel processo di produzione di cloro da salamoia per ogni m3 di salamoia alimentata vengono prodotti da 110 a 180 kg di cloro. Quindi negli impianti di elettrolisi di acqua di mare in genere ci si accontenta di una vita elettrodica limitata o di una manutenzione più frequente delle celle (lavaggi, ecc.) ed addirittura di non applicare il metodo elettrolitico quando la composizione dell'acqua di mare presenta impurezze del tipo sopra riportate.

Un altro problema inerente al processo di elettrolisi dell'acqua di mare, specialmente nelle regioni nordiche, è la bassa temperatura dell'acqua. Si sa che quando la temperatura scende al di sotto di 10°C avviene un rapido deterioramento degli anodi. Il meccanismo di questo fenomeno non è completamente conosciuto, l'ipotesi più valida include la formazione di uno strato solido insolubile di idrato di cloro (CI2. 8H2O - punto di fusione 9,6°C) sull'anodo. Questo strato passiva l'elettrodo dando luogo a corrosione. Nessuna soluzione è stata trovata per risolvere questo problema. Riscaldare l'acqua di mare con una sorgente di calore prima dell'invio alle celle elettrolitiche non è economicamente conveniente sia per le grandi quantità di acqua di mare utilizzate sia per il costo delle apparecchiature che devono essere adatte all'ambiente corrosivo marino. In molte regioni nordiche la temperatura del mare scende al di sotto dei 10°C per più di sei mesi all'anno. Durante questo periodo o non si pratica la clorazione dell'acqua, o si riduce drasticamente la densità di corrente elettrodica in modo da ritardare i fenomeni corrosivi. A temperature inferiori a 4°C il problema diventa drammatico e l'elettroclorazione non viene più usata anche se una certa quantità di cloro è necessaria non tanto per prevenire la crescita di organismi, che alle basse temperature è notevolmente ridotta, ma soprattutto per modificare il potenziale redox dell'acqua di mare in modo da prevenire corrosioni negli scambiatori di calore.

È stato sorprendemente trovato che, disponendo un reattore opportunamente dimensionato a monte delle celle di elettrolisi dell'acqua di mare è possibile eliminare o sostanzialmente ridurre i problemi e gli inconvenienti precedentemente descritti, dovuti alla presenza di impurezze nell'acqua di mare o alla sua bassa temperatura. In questo reattore viene mescolata e fatta reagire una parte dell'ipoclorito uscente dalle celle elettrolitiche con l'acqua di mare entrante nel sistema. Nella presente invenzione l'invio dell'ipoclorito viene effettuato senza l'uso di organi meccanici ma esclusivamente utilizzando l'effetto ascensionale dell'idrogeno che si sviluppa nelle celle stesse. La soluzione uscente dalle celle contiene una quantità di cloro variabile tra 1 e 6 g/1 ed è capace di ossidare le impurezze (Br—, I-, S=, ecc.) che determinano i problemi sopra descritti. Essendo queste im purezze in generale presenti in percentuali molto basse (dell'ordine di qualche ppm) è sufficiente inviare al reattore una quantità limitata di ipoclorito per ottenere il risultato desiderato. Inoltre, considerando che l'acqua di mare che attraversa le celle elettrolitiche subisce un aumento di temperatura dovuto al calore che si sviluppa sia per l'irreversibilità delle reazioni elettrolitiche, sia per l'effetto «Joules» nei conduttori di prima e seconda specie, sia per il calore sviluppato dalla reazione chimica (III), è possibile, mescolando nel reattore l'ipoclorito caldo uscente dall'elettrolizzatore con l'acqua di mare entrante, ottenere un aumento della temperatura tale da evitare gli inconvenienti sopra descritti.

Scopo principale della presente invenzione è un nuovo metodo per migliorare «in situ» le caratteristiche chimiche dell'acqua di mare che viene inviata ad un impianto di clorazione elettronica.

Altro scopo dell'invenzione è quello di aumentare la temperatura dell'acqua di mare entrante nelle celle elettrolitiche utilizzando il calore sviluppato nelle celle stesse.

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3. Procedimento di cui alle rivendicazioni 1 e 2 caratterizzato dal fatto che l'alimentazione al reattore della soluzione di ipoclorito avviene per l'effetto ascensionale dovuto all'idrogeno prodotto.

4. Procedimento di cui alle rivendicazioni 1, 2 e 3 in cui il rapporto tra le quantità di acqua di mare e di soluzione di ipoclorito inviate al reattore varia tra 0,1 e 10.

5. Procedimento di cui alla rivendicazione 1, nel quale la velocità di reazione nel reattore fra l'ipoclorito e l'acqua di mare viene migliorata da un sistema di distribuzione di almeno uno dei due fluidi.

6. Procedimento di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il tempo di sosta nel reattore nell'acqua di mare e della soluzione di-ipoclorito è compreso tra 10 e 60 secondi, e preferibilmente tra 20 e 40 secondi.

7. Procedimento di cui alle rivendicazioni 1 e 2, in cui la temperatura dell'acqua di mare che deve essere elettrolizzata viene innalzata utilizzando parte del calore sviluppato dalle reazioni e dai fenomeni irreversibili del processo di elettrolisi mediante il miscelamento, a monte delle celle elettrolitiche, dell'acqua di mare entrante, con parte della soluzione di ipoclorito prodotto.

8. Apparecchiatura per eseguire il procedimento secondo la rivendicazione 3, comprendente un reattore (A, fig. 1) in cui viene inviata l'acqua di mare, costruito di materiale isolante e disposto a monte delle celle elettrolitiche, una o più celle elettrolitiche disposte elettricamente in serie (B, fig. 1) ed idraulicamente in parallelo, un separatore di idrogeno all'uscita delle celle (C, fig. 1), una connessione idraulica che collega il tubo di uscita dalle celle elettrolitiche con il reattore (10, fig. 1), mezzi per inviare l'acqua di mare al reattore (1, fig. 1), mezzi per eliminare l'idrogeno prodotto (9, fig. 1), mezzi per inviare l'ipoclorito prodotto all'utilizzazione (13, Fig. 1), mezzi per fornire corrente continua alla serie di celle elettrolitiche (D,

fig. 1).

9. Apparecchiatura di cui alla rivendicazione 8 in cui le celle elettrolitiche sono costituite da un recipiente di materiale isolante contenente: una serie di catodi di titanio (15, Fig. 2), a forma di lamina rettangolare, sistemati verticalmente e collegati con il polo negativo di un raddrizzatore di corrente, una serie di elettrodi bipolari, anch'essi a forma di lamina rettangolare, sistemati verticalmente e in cui ogni lamina ha una estremità ricoperta da un rivestimento elettrocatalitico allo sviluppo di cloro, detti elettrodi disposti in modo che l'estremità ricoperta (15a, fig. 2) si interponga tra le estremità non ricoperte degli elettrodi della cella adiacente, una serie di lamine di titanio rivestito (14, fig. 2) disposte verticalmente in modo da completare l'ultima cella e collegate con il polo positivo del raddrizzatore di corrente, detto recipiente avente in una estremità inferiore mezzi per l'ingresso dell'acqua di mare trattata (6, fig. 1) e nell'estremità opposta superiore mezzi per l'uscita dei prodotti liquidi e gassosi dell'elettrolisi (7, fig. 1), tale recipiente disposto con il suo asse inclinato in modo da favorire l'uscita dei prodotti gassosi dell'elettrolisi.

L'elettrolisi dell'acqua di mare è comunemente usata per la produzione diretta di ipoclorito utilizzando celle di elettrolisi. Questo procedimento è particolarmente utile quando l'acqua di mare viene impiegata come acqua di raffreddamento nelle centrali elettriche e negli impianti chimici situati lungo le coste. Tuttavia il processo di elettrolisi presenta molti problemi connessi alla presenza di impurezze nell'acqua di mare. Infatti la composizione tipica dell'acqua di mare comprende, oltre al cloruro di sodio, che è la materia prima per la formazione di ipoclorito, altri ioni che interferiscono con il processo elettrochimico di formazioni di ipoclorito.

Le reazioni fondamentali, che avvengono nell'acqua di mare al passaggio di una corrente elettrica continua e che danno luogo alla formazione di ipoclorito, sono le seguenti:

all'anodo la produzione di cloro

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Altro scopo dell'invenzione è di prolungare la vita degli elettrodi; specialmente quella delle prime celle elettrolitiche, qualora vengano usate varie celle in serie mediante un pretrattamento dell'acqua di mare.

Altro scopo dell'invenzione è quello di ossidare in un reattore predisposto a monte delle celle gli anioni ossidabili (Br~, I-, S=)

presenti nell'acqua di mare in modo da proteggere gli elettrodi.

Altri scopi dell'invenzione saranno evidenziati nella descrizione che segue.

Descrizione dettagliata dell'invenzione

La produzione di ipoclorito «in situ» utilizzando direttamente acqua di mare è diventata sempre più popolare per la sua economicità e per la sua semplicità di realizzazione e di funzionamento. Con questo metodo i problemi connessi alla pericoli-sità del trasporto di cloro gassoso e connessi al costo di trasporto di soluzioni diluite di ipoclorito, che per la loro instabilità possono essere difficilmente conservate, vengono interamente risolti. Lo sviluppo tecnologico di elettrodi dimensionalmente stabili ha reso possibile la realizzazione di varie celle elettrolitiche adatte a questo scopo (US patent 4 248 690, US patent 4 124 480).

Tuttavia l'unico problema che sembra rimanere ancora da risolvere e che impedisce di rendere gli impianti completamente automatici ed esenti da costose manutenzioni è quello connesso alle impurezze contenute nell'acqua di mare e alla sua bassa temperatura che riduce la vita degli elettrodi. Purtroppo l'acqua di mare contiene sostanze disciolte quali bromuri e ioduri che abbassano notevolmente il potenziale di rottura del film protettivo degli anodi di titanio al di sotto di quello utilizzato nelle celle per la scarica del cloro dando luogo a fenomeni di corrosione. Inoltre la presenza di solfuri, che è tipica delle acque costiere nelle quali affluiscono scarichi di impianti di depurazione civili, crea sugli elettrodi dei depositi passivanti che portano ad una loro distruzione rapida. Anche se la concentrazione dei solfuri è in generale molto bassa, vi è un fenomeno di accumulo del deposito di zolfo sugli elettrodi che diventa notevole considerando la grande quantità di acqua di mare utilizzata nell'elettrolisi. Infatti è pratica comune ottenere soluzioni contenenti 1 o 2 g/1 di cloro alla uscita dell'elettrolizzatore. Concentrazioni più alte di cloro, e quindi diminuzioni del flusso dell'acqua di mare entrante, non sono economicamente possibili a causa della diminuzione del rendimento del processo all'aumentare della concentrazione di ipoclorito. Questo fenomeno di diminuzione del rendimento è principalmente dovuto alla riduzione catodica dell'acido ipocloroso e dell'ipoclorito, riduzione che è tanto maggiore quanto maggiore è la concentrazione di cloro.

Pertanto, quantità tipiche di acqua di mare inviate alle celle elettrolitiche sono di 1 m3/kg di cloro prodotto. Inoltre nelle aree in cui l'acqua di mare raggiunge nel periodo invernale temperature inferiori a 10°C i problemi di passivazione degli anodi rendono il processo praticamente inutilizzabile o rendono la vita degli anodi limitata. Riscaldare l'acqua di mare mediante una sorgente di calore esterna è estremamente costoso sia per le grandi quantità di calore in gioco, sia per il costo degli scambiatori di calore da utilizzare che devono resistere alle condizioni corrosive dell'acqua di mare.