RU2155719C1 - Способ получения дезинфицирующего раствора - анолита нейтрального - Google Patents
Способ получения дезинфицирующего раствора - анолита нейтрального Download PDFInfo
- Publication number
- RU2155719C1 RU2155719C1 RU98123922A RU98123922A RU2155719C1 RU 2155719 C1 RU2155719 C1 RU 2155719C1 RU 98123922 A RU98123922 A RU 98123922A RU 98123922 A RU98123922 A RU 98123922A RU 2155719 C1 RU2155719 C1 RU 2155719C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- electrolyte
- carried out
- circulation circuit
- reactor
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 title claims description 11
- 230000000249 desinfective effect Effects 0.000 title abstract description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 95
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims abstract description 27
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 claims abstract description 8
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 4
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 19
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 12
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 claims description 10
- 238000005188 flotation Methods 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 claims description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 9
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 5
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000029219 regulation of pH Effects 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YJZATOSJMRIRIW-UHFFFAOYSA-N [Ir]=O Chemical class [Ir]=O YJZATOSJMRIRIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical group 0.000 description 1
- 229910000457 iridium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035897 transcription Effects 0.000 description 1
- 238000013518 transcription Methods 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Изобретение может найти применение во всех областях техники, в которых требуется использование дезинфицирующих растворов, в частности в медицине, пищевой промышленности и других. Исходный раствор готовят смешением низкоминерализованного водного раствора или питьевой воды с высокоминерализованным водным раствором электролита. Полученный исходный раствор обрабатывают в анодной камере диафрагменного электрохимического реактора. Перед смешением высокоминерализованный раствор электролита обрабатывают в катодной камере того же реактора и обработку проводят в режиме циркуляции с использованием циркуляционного контура при поддержании значения pH электролита в циркуляционном контуре на уровне 12,5-13,5. На смешение подают часть высокоминерализованного электролита, отобранную из контура, и смешение ведут до достижения концентрации исходного раствора 0,3-5,0 г/л при поддержании объемного расхода потока исходного раствора через анодную камеру на уровне 100-500 от объемного расхода высокоминерализованного электролита, через катодную камеру до достижения значений pH анолита на уровне 7,2-8,2 и значения окислительно-восстановительного потенциала от плюс 250 до плюс 800 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения при поддержании разности давлений в анодной и катодной камерах реактора на уровне, обеспечивающем заполнение пор диафрагмы анолитом в пределах от 70 до 100% толщины диафрагмы. Разность давлений поддерживается либо за счет поддержания разрежения в катодной камере и циркуляционном контуре, либо при поддержании в анодной камере избыточного давления. Предусмотрены варианты поддержания перепада давления на диафрагме и проведения смешения и работы циркуляционного контура. Технический эффект - получение дезинфицирующих растворов с низкой коррозионной активностью, снижение энергозатрат, расход реагентов, сокращение объема сточных вод. 6 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.
Description
Изобретение относится к области прикладной электрохимии и может быть использовано во всех областях техники, в которых требуется применение дезинфицирующих растворов, в частности в медицине, в пищевой промышленности и других.
Предшествующий уровень техники
В настоящее время в различных областях техники и, в частности, в области водоподготовки широко применяются дезинфицирующие водные растворы, содержащие соединения активного хлора, полученные химическим путем [1].
В настоящее время в различных областях техники и, в частности, в области водоподготовки широко применяются дезинфицирующие водные растворы, содержащие соединения активного хлора, полученные химическим путем [1].
Недостатком известных решений является низкая дезинфицирующая способность, повышенные требования к технике безопасности, применение реагентов, иногда токсичных.
Подобных недостатков лишены электрохимические методы получения таких растворов, позволяющие упростить процесс приготовления, сократить число реагентов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ и устройство для получения дезинфицирующих и моющих растворов путем электрохимической обработки низкоконцентрированных растворов хлоридов щелочных металлов, полученных смешением питьевой воды с насыщенным раствором хлорида концентрацией 0,5-3 г/л и протекающих параллельными потоками через анодную и катодную камеры электрохимического реактора [2]. При этом, раствор, обработанный в анодной камере, является дезинфицирующим, а раствор, обработанный в катодной камере - моющим.
Устройство для получения этих растворов содержит реактор, выполненный по крайней мере из одного электрохимического модульного элемента, представляющего собой компактный диафрагменный электролизер с вертикальными цилиндрическими электродами и цилиндрической керамической диафрагмой, разделяющей межэлектродное пространство на электродные камеры со входом в нижней и выходом в верхней частях реактора. Электроды и диафрагма коаксиально установлены в диэлектрических втулках. В устройстве линия подачи воды снабжена приспособлением для дозирования реагента и соединена через регуляторы расхода со входами электродных камер. Обработка осуществляется при однократном протоке обрабатываемого раствора снизу вверх параллельно через катодную и анодную камеры.
Применение известного технического решения позволяет получить растворы со сравнительно высокой дезинфицирующей и стерилизующей способностью.
Недостатком известного решения являются низкие значения pH полученных растворов, что приводит к их повышенной коррозионной активности, а также требует повышенных мер безопасности при их использовании. Кроме того, недостатками являются сравнительно высокий расход электроэнергии на получение дезинфицирующего раствора и одновременное получение в катодной камере сравнительно больших количеств моющих растворов, которые не всегда могут найти применение, и просто сбрасываются в дренаж, что приводит к перерасходу реагентов. Также недостатком известного решения является сравнительная сложность регулирования характеристик раствора, которые в основном определяются за счет изменения концентрации солевого раствора, подаваемого на обработку.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом использования настоящего изобретения является снижение коррозионной активности за счет увеличения pH дезинфицирующих растворов при сохранении их высокой дезинфицирующей и стерилизующей способности, снижение расхода электроэнергии на получение этих растворов, а также расширение функциональных возможностей технического решения за счет обеспечения возможности регулирования свойств получаемых растворов непосредственно во время электрохимической обработки, снижение эксплуатационных затрат.
Техническим результатом использования настоящего изобретения является снижение коррозионной активности за счет увеличения pH дезинфицирующих растворов при сохранении их высокой дезинфицирующей и стерилизующей способности, снижение расхода электроэнергии на получение этих растворов, а также расширение функциональных возможностей технического решения за счет обеспечения возможности регулирования свойств получаемых растворов непосредственно во время электрохимической обработки, снижение эксплуатационных затрат.
Указанный результат достигается тем, что в способе получения дезинфицирующего раствора - нейтрального анолита, обозначенного авторами как "Анолит АНК-Р", включающем приготовление исходного раствора смешением низкоминерализованного водного раствора или питьевой воды с высокоминерализованным водным раствором электролита и обработку полученного исходного раствора в анодной камере диафрагменного электрохимического реактора, перед смешением высокоминерализованный раствор электролита обрабатывают в катодной камере того же реактора. Обработку проводят в режиме циркуляции с использованием циркуляционного контура с дополнительной емкостью, при поддержании значения pH электролита в циркуляционном контуре на уровне 12,5 -13,5. Из контура отбирают часть высокоминерализованного электролита и подают на смешение. Смешение низкоминерализованного раствора (или питьевой воды) с обработанным в катодной камере высокоминерализованным раствором ведут до достижения концентрации получаемого исходного раствора 0,3 - 5,0 г/л.
Приготовление исходного раствора смешением низкоменирализованного водного раствора или питьевой воды с высокоминерализованным водным раствором электролита позволяет регулировать солесодержание исходного раствора в широких пределах, что расширяет функциональные возможности изобретения.
Подача на смешение высокоминерализованного раствора электролита, обработанного в катодной камере той же ячейки, позволяет снизить энергозатраты на проведение процесса. Обработку высокоминерализованного раствора электролита в катодной камере проводят в циркуляционном режиме, что обеспечивает максимальное использование электролита. Значения pH электролита в циркуляционном контуре поддерживают на уровне 12,5 - 13,5. Снижение pH ниже 12,5 не позволяет получить дезинфицирующий раствор с заданными характеристиками. Заданные значения pH регулируют путем изменения концентрации высокоминерализованного раствора электролита, а также за счет отвода части обработанного электролита из контура на смешение и/или сброс и подпитки контура свежим раствором.
Обработка высокоминерализованного электролита в катодной камере в циркуляционном режиме позволяет значительно снизить расход электроэнергии на проведение процесса за счет повышения электропроводности электролита в катодной камере.
Солесодержание полученного дезинфицирующего раствора сопоставимо с солесодержанием исходного раствора и поддерживается на уровне 0,3 - 5,0 г/л. При уменьшении солесодержания снижается стабильность дезинфицирующих свойств раствора, при увеличении - резко увеличивается коррозионная активность растворов, а также возникает необходимость в применении специальных методов очистки сточных вод после использования таких растворов.
Электрохимический реактор работает в режиме, при котором объемный расход потока исходного раствора через анодную камеру больше в 100- 500 раз по сравнению с объемным расходом подачи высокоминерализованного электролита в катодную камеру.
То, что обработку ведут при поддержании объемного расхода потока через анодную камеру на уровне, в 100 - 500 раз превышающем объемный расход подачи высокоминерализованного электролита в катодную камеру, обеспечивает оптимальные условия обработки исходного раствора в анодной камере. При менее, чем стократное превышение расхода исходного раствора через анодную камеру объемной подачи высокоминерализованного электролита в катодную камеру, биоцидные и моющие свойства анолита снижаются, при более, чем пятисоткратном превышении расхода исходного раствора через анодную камеру объемной подачи высокоминерализованного электролита в катодную камеру, резко возрастает чувствительность анолита к внешним воздействиям, что приводит к его дезактивации, а также возрастают энергозатраты на процесс.
Обработку исходного раствора в анодной камере реактора ведут до достижения значения pH анолита 7,2 - 8,2 и значения окислительно-восстановительного потенциала от плюс 250 до плюс 800 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения.
Значения pH и окислительно-восстановительного потенциала определяются исходя из условий решаемой задачи. Но в общем случае следует отметить, что снижение pH ниже 7,2 и увеличение окислительно- восстановительного потенциала выше плюс 800 мВ увеличивает коррозионную активность раствора и требует соблюдения повышенных мер безопасности при работе с раствором. Увеличение pH выше 8,2 и снижение окислительно-восстановительного потенциала ниже плюс 250 мВ снижает дезинфицирующую способность раствора.
При этом в реакторе поддерживают разность давлений в анодной и катодной камерах на уровне, обеспечивающем заполнение пор диафрагмы анолитом в пределах от 70 до 99% толщины диафрагмы.
Заполнение анолитом от 70 до 99% толщины диафрагмы позволяет предотвратить отложение гидроксидов в ее порах. Этот эффект становится заметен при заполнении 70% толщины диафрагмы и выше. Продавливание же анолита в катодную камеру приводит к ухудшению свойств получаемых растворов и увеличению энергозатрат.
Поддержание требуемой разности давлений может осуществляться как за счет поддержания в анодной камере реактора давления, превышающего близкое к атмосферному давлению в его катодной камере, так и за счет поддержания разрежения в катодной камере при давлении в анодной камере, близком к атмосферному (вакуумирование катодного циркуляционного контура).
При поддержании повышенного давления в анодной камере за счет вакуумирования циркуляционного контура его подпитку осуществляют подачей высокоминерализованного раствора электролита в нижнюю точку циркуляционного контура перед входом в катодную камеру, а отбор обработанного высокоминерализованного электролита на смешение - из верхней части емкости циркуляционного контура.
Значения pH в циркуляционном контуре поддерживают на заданном уровне за счет отбора части исходного раствора в виде газожидкостной смеси (см. фиг. 1).
При таком варианте осуществления способа достигается возможность снижения общей минерализации анолита АНК - Р без ухудшения его биоцидных свойств при пониженном содержании биоцидных веществ (использование эффекта увеличения метастабильности и, следовательно, биоцидности при уменьшении общей минерализации). Кроме того, уменьшается сброс католита (на 5-10%) и таким образом снижается объем жидкости, удаляемой в дренаж.
При подержании давления в анодной камере реактора, превышающем давление в его катодной камере за счет вакуумирования катодного контура, его подпитку также можно осуществлять подачей высокоминерализованного раствора электролита в нижнюю часть дополнительной емкости катодного циркуляционного контура. Отбор обработанного высокоминерализованного электролита на смешение осуществляют из верхней части дополнительной емкости циркуляционного контура, а приготовление исходного раствора ведут в сепараторе с одновременным отделение электролизных газов. Регулирование pH в циркуляционном контуре осуществляют за счет вывода части обработанного высокоминерализованного раствора электролита из нижней части дополнительной емкости (см. фиг. 2).
Этим достигается дополнительное значительное уменьшение расхода сбрасываемого католита на 90-95% за счет дозированного отбора (с контролем pH анолита на выходе) концентрированного католита из циркуляционной емкости.
Процесс можно осуществлять при создании избыточного давления в анодной камере по сравнению с катодным циркуляционным контуром. Избыточное давление создается, например, с помощью насоса, установленного перед входом в анодную камеру (см. фиг. 3). При этом подпитку циркуляционного контура осуществляют путем подачи высокоминерализованного раствора электролита в нижнюю часть дополнительной емкости циркуляционного контура, отбор обработанного высокоминерализованного электролита на смешение осуществляют из верхней части дополнительной емкости циркуляционного контура и приготовление исходного раствора ведут в герметичном смесителе. Регулирование pH в циркуляционном контуре осуществляют за счет отбора части исходного раствора в виде газожидкостной смеси из герметичного флотационного реактора, установленного перед входом в анодную камеру. В связи с тем, что давление в анодной камере повышено, по сравнению с катодной, отвод нейтрального анолита АНК - Р из анодной камеры осуществляют через регулятор давления.
Такую организацию процесса целесообразно применять в условиях недостаточного напора исходной воды, т.е. при наличии затруднений в создании вакуума при помощи водоструйного насоса.
Также при осуществлении процесса с давлением в анодной камере реактора большим, чем давление в его катодной камере за счет поддержания в анодной камере избыточного давления, подпитку циркуляционного контура осуществляют путем подачи высокоминерализованного раствора электролита в нижнюю часть дополнительной емкости циркуляционного контура, отбор обработанного высокоминерализованного электролита на смешение осуществляют из нижней части дополнительной емкости циркуляционного контура. Для приготовления исходного раствора используют смеситель. Перед смесителем устанавливают напорный насос (см. фиг. 4), с помощью которого и поддерживают давление в анодной камере и смесителе. Соотношения потоков через камеры регулируют за счет дозированного отбора католита из катодного циркуляционного контура. Отвод полученного нейтрального анолита АНК - Р из анодной камеры осуществляют через регулятор давления. Поддержание значений pH в циркуляционном контуре осуществляют за счет отвода части обработанного высокоминерализованного раствора электролита из верхней части дополнительной емкости.
Также возможно осуществление процесса при поддержании избыточного давления в анодной камере реактора и подпитке циркуляционного контура путем подачи высокоминерализованного раствора электролита в нижнюю часть дополнительной емкости циркуляционного контура, отборе обработанного высокоминерализованного электролита на смешение из нижней части дополнительной емкости циркуляционного контура и приготовлении исходного раствора в смесителе, перед которым установлен подпорный насос, создающий избыточное давление в смесителе и анодной камере (см. фиг. 5). Отвод нейтрального анолита АНК - Р из анодной камеры осуществляют через регулятор давления, а поддержание значений pH в циркуляционном контуре осуществляют за счет отвода части обработанного высокоминерализованного раствора электролита из нижней части дополнительной емкости с одновременным удалением водорода из верхней части дополнительной емкости.
Указанные варианты позволяют максимально автоматизировать процесс за счет возможности обвязки единой системой автоматического контроля всех насосов, применяемых при реализации способа. Система настроена на поддержание оптимального (заданного) значения pH анолита АНК - Р.
Во всех случаях регулирование соотношений протока через анодную и катодную камеры реактора осуществляют за счет управления процессом смешения и процессом поддержания pH в циркуляционном контуре.
В качестве высокоминерализованного раствора электролита может быть использован раствор хлорида натрия или раствор смеси хлорида натрия с неорганическими и/или органическими солями общей минерализацией 50 - 300 г/л.
Такой раствор не является дефицитным и не требует специальных мер по технике безопасности. Общая минерализация раствора - 50 - 300 г/л. При снижении концентрации ниже 50 г/л увеличиваются энергозатраты и объемы перерабатываемых растворов. Повышение концентрации свыше 300 г/л не дает нового результата, но требует специальных условий подготовки таких растворов, что неоправданно увеличивает стоимость процесса.
При обработке в электрохимической ячейке целесообразно использовать ультрафильтрационную или нанофильтрационную диафрагму из керамики. Керамические диафрагмы не изменяют свои характеристики при перепаде давления и в процессе обработки, что обеспечивает стабильность параметров обработки.
Состав керамики выбирают исходя из условий решаемой задачи, предпочтительно использование керамики на основе оксида циркония или керамики на основе оксида циркония с добавками оксидов алюминия и иттрия, которые обладают оптимальным сочетанием характеристик.
При осуществлении способа целесообразно использовать проточные электрохимические реакторы, описанные в патенте РФ N 2078737 или патенте США N 5, 635, 040. Эти реакторы представляют собой компактные диафрагменные электролизеры, выполненные из вертикальных цилиндрического и стержневого электродов, коаксиально установленных в диэлектрических втулках керамической диафрагмы, также коаксиально установленной во втулках между электродами и разделяющей межэлектродное пространство на электродные камеры, причем камеры имеют вход в нижней и выход в верхней частях ячейки. Электролизеры выполнены по модульному принципу, что позволяет реализовать способ с обеспечением заданной производительности.
Краткое описание фигур чертежей
Способ реализуется с помощью установок, схемы которых представлены на фиг.1-5.
Способ реализуется с помощью установок, схемы которых представлены на фиг.1-5.
Установка для получения анолита нейтрального АНК - Р (фиг.1) состоит из диафрагменного проточного электрохимического реактора 1, представляющего собой либо единичный диафрагменный проточный электрохимический модульный элемент (ПЭМ или в английской транскрипции - FЕМ), либо блок этих элементов, соединенных гидравлически параллельно, емкости вспомогательного электролита 2, флотационного реактора 3,; водоструйного насоса 4, вентилей регулируемых 5 и 6, а также гидравлических линий, соединяющих эти устройства. Катодная камера реактора 1 соединена гидравлическими линиями с емкостью вспомогательного электролита 2 и таким образом включена в замкнутый циркуляционный контур для вспомогательного электролита. Выход из этого циркуляционного контура находится в верхней части емкости 2 и соединен со входом в водоструйный насос 4, который может создавать вакуум во всасывающей линии в пределах от минус 0,4 до минус 0,6 атмосфер за счет протекающей в нем водопроводной воды. Вход в катодный циркуляционный контур находится в/или перед входом в катодную камеру реактора или нижней части емкости 2 (фиг. 2-5) и соединен с сосудом концентрированного солевого раствора (более 50-300 г/л) через вентиль 5. Выход водоструйного насоса 4 соединен со входом в герметичный (работающий под избыточным давлением) флотационный реактор 3. Выход флотошлама (жидких и газообразных продуктов) реактора 3 размещен в верхней его части и снабжен регулировочным вентилем 6. Выход для очищенной жидкости размещен в нижней части флотационного реактора и соединен со входом в анодную камеру электрохимического реактора 1. Выход анодной камеры реактора 1 является свободным и предназначен для отбора конечного продукта - анолита типа АНК - Р для мойки, дезинфекции и стерилизации изделий медицинской техники.
Вместо флотационного реактора установка может содержать сепаратор для отделения газа от жидкости 7, а также насосы 8, 9 и 10 (фиг.2).
Установка может содержать смеситель 11, а на выходе из анодной камеры может быть расположен регулятор давления 12 (фиг. 3 - 5). Установка также содержит линии подачи низкоминерализованного раствора 13, линию отвода нейтрального анолита АНК -Р 14 и линию слива в дренаж 15.
Установка работает следующим образом.
Высокоминерализованный раствор из резервуара (фиг. 1) подается через регулировочный вентиль 5 в катодную камеру реактора 1 и заполняет циркуляционный контур и емкость 2. Низкоминерализованный раствор или питьевая вода от источника (на схеме не показан) по линии 13 через водоструйный насос 4 и флотационный реактор 3 поступает в анодную камеру и выводится из нее. После заполнения анодного и катодного контуров на электроды реактора подается напряжение и начинается обработка раствора в циркуляционном контуре. Через анодную камеру прокачивается низкоминерализованный раствор, который затем временно сбрасывается в дренаж по линии 14. После достижения раствором в циркуляционном контуре катодной камеры требуемых характеристик раствор из емкости циркуляционного контура по вакуумной линии поступает в насос 4, где смешивается с низкоминерализованным раствором или питьевой водой, поступающей по линии 13 и далее во флотационный реактор 3, где завершается смешение низкоминерализованного раствора с высокоминерализованным, обработанным в циркуляционном контуре катодной камеры. Из флотационного реактора 3 с помощью регулируемого вентиля 6 происходит удаление газообразного водорода из смеси, а также отвод части исходного раствора в виде газожидкостной смеси. После того как исходный раствор начинает поступать на обработку в анодную камеру, линия 14 отсоединяется от дренажа и раствор, обработанный в анодной камере, по линии 14 направляется в емкость (на схеме не показана) или непосредственно потребителю. Во время работы происходит подпитка циркуляционного контура свежим высокоминерализованным раствором, а в самом контуре поддерживается разрежение, обеспечивающее заполнение анолитом от 70 до 99% толщины диафрагмы.
Отделение водорода может осуществляться в сепараторе 7, при этом из емкости 2 с помощью регулируемого насоса 10 производится отвод части обработанного высокоминерализованного раствора из циркуляционного контура в дренаж (фиг.2).
При поддержании в анодной камере избыточного давления, превышающего давление в катодной камере, исходный раствор получают в смесителе 11, а на линии 14 устанавливают регулятор давления "до себя" 12 (фиг. 3-5).
Перепад давления на диафрагме поддерживают на уровне 0,4 - 0,6 атм.
В процессе обработки на электродах и в объеме растворов в камерах протекают следующие химические реакции:
у катода основной реакцией является образование гидроксида натрия и выделения водорода:
2H2O+2Na++2e--->2NaOH+H2
это обусловлено высокой концентрацией солевого раствора, заполняющего катодный циркуляционный контур;
у анода на начальном участке движения анолита в анодной камере происходят следующие реакции:
В дальнейшем, после удаления части ионов натрия из анодной камеры через диафрагму в катодную камеру, что постоянно имеет место в процессе работы электрохимического реактора благодаря двум силам, действующим однонаправленно - перепаду давления на диафрагме и электрофоретическому действию электрического поля в межэлектродном пространстве, имеют место следующие реакции:
Варианты конкретного осуществления
Изобретение иллюстрируется следующими примерами, которые однако не исчерпывают всех возможных вариантов осуществления способа.
у катода основной реакцией является образование гидроксида натрия и выделения водорода:
2H2O+2Na++2e--->2NaOH+H2
это обусловлено высокой концентрацией солевого раствора, заполняющего катодный циркуляционный контур;
у анода на начальном участке движения анолита в анодной камере происходят следующие реакции:
В дальнейшем, после удаления части ионов натрия из анодной камеры через диафрагму в катодную камеру, что постоянно имеет место в процессе работы электрохимического реактора благодаря двум силам, действующим однонаправленно - перепаду давления на диафрагме и электрофоретическому действию электрического поля в межэлектродном пространстве, имеют место следующие реакции:
Варианты конкретного осуществления
Изобретение иллюстрируется следующими примерами, которые однако не исчерпывают всех возможных вариантов осуществления способа.
Во всех примерах использовался электрохимический реактор по патенту РФ N 207 8737 с коаксиально установленными цилиндрическим и стрежневым электродами и коаксиально же установленной между ними керамической ультрафильтрационной диафрагмой из керамики на основе смеси окислов циркония, алюминия и иттрия (соответственно 60, 37 и 3% мас.) и толщиной 0,7 мм. В качестве электродов использовались титан с покрытием из смеси оксидов рутения и иридия (анод) и титан с пироуглеродным покрытием (катод). Длина активных участков электродов реактора равняется 200 мм, а объемы электродных камер составляют 10 мл катодной камеры и 7 мл анодной.
Эффективность получаемого в анодной камере дезинфицирующего раствора оценивается по следующим параметрам:
- водородный показатель (pH),
- окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), измеряемый относительно хлорсеребряного электрода сравнения, мВ,
- окислительная способность, эквивалентная содержанию активного хлора (Сох), мг/л,
- общее солесодержание (Со), г/л.
- водородный показатель (pH),
- окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), измеряемый относительно хлорсеребряного электрода сравнения, мВ,
- окислительная способность, эквивалентная содержанию активного хлора (Сох), мг/л,
- общее солесодержание (Со), г/л.
Также замеряется удельный расход электроэнергии на получение дезинфицирующего раствора.
Данные приведены в таблице.
Промышленная применимость
По сравнению с известным решением, как следует из представленных данных, изобретение позволяет получить дезинфицирующие растворы с такими значениями pH, которые обеспечивают низкую коррозионную активность, снизить энергозатраты, расход реагентов, а также сократить объемы сточных вод. Кроме того, использование изобретения позволяет упростить процесс, расширить его функциональные возможности за счет возможности устранить или значительно замедлить процесс образования осадка на диафрагме, что позволяет поддерживать параметры дезинфицирующего раствора на заданном уровне сколь угодно долго и облегчает автоматизацию и управление процессом.
По сравнению с известным решением, как следует из представленных данных, изобретение позволяет получить дезинфицирующие растворы с такими значениями pH, которые обеспечивают низкую коррозионную активность, снизить энергозатраты, расход реагентов, а также сократить объемы сточных вод. Кроме того, использование изобретения позволяет упростить процесс, расширить его функциональные возможности за счет возможности устранить или значительно замедлить процесс образования осадка на диафрагме, что позволяет поддерживать параметры дезинфицирующего раствора на заданном уровне сколь угодно долго и облегчает автоматизацию и управление процессом.
Источники информации
1. Л. А. Кульский и др. "Технология очистки природных вод", Киев, Высшая школа, 1981, стр. 22-25.
1. Л. А. Кульский и др. "Технология очистки природных вод", Киев, Высшая школа, 1981, стр. 22-25.
2. Патент России No 2038322, С 02 F 1/46, 1992 (прототип).
Claims (7)
1. Способ получения дезинфицирующего раствора - нейтрального анолита, включающий приготовление исходного раствора смешением низкоминерализованного водного раствора или питьевой воды с высокоминерализованным водным раствором электролита и обработку полученного исходного раствора в анодной камере диафрагменного электрохимического реактора, отличающийся тем, что перед смешением высокоминерализованный раствор электролита обрабатывают в катодной камере того же реактора, причем обработку проводят в режиме циркуляции с использованием циркуляционного контура с дополнительной емкостью при поддержании значения pH электролита в циркуляционном контуре на уровне 12,5 - 13,5, на смешение подают часть высокоминерализованного электролита, отобранную из контура, и смешение ведут до достижения концентрации исходного раствора 0,3 - 5,0 г/л при поддержании объемного расхода потока исходного раствора через анодную камеру на уровне 100 - 500 от объемной подачи высокоминерализованного электролита в катодную камеру, до достижения значений pH анолита на уровне 7,2 - 8,2 и значения окислительно-восстановительного потенциала от плюс 250 до плюс 800 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения при поддержании разности давлений в анодной и катодной камерах реактора на уровне, обеспечивающем заполнение пор диафрагмы анолитом в пределах от 70 до 99% толщины диафрагмы.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс осуществляют при поддержании давления в анодной камере реактора, превышающем давление в его катодной камере за счет создания разрежения в катодной камере и циркуляционном контуре, пропитку циркуляционного контура осуществляют подачей высокоминерализованного раствора электролита в нижнюю точку контура перед входом в катодную камеру, отбор обработанного высокоминерализованного электролита на смешение осуществляют из верхней части дополнительной емкости циркуляционного контура, а регулирование pH в циркуляционном контуре катодной камеры реактора осуществляют за счет отбора части исходного раствора в виде газожидкостной смеси.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс осуществляют при поддержании давления в анодной камере реактора, превышающем давление в его катодной камере за счет создания разрежения в катодной камере и циркуляционном контуре, подпитку циркуляционного контура осуществляют подачей высокоминерализованного раствора электролита в нижнюю часть дополнительной емкости циркуляционного контура, отбор обработанного высокоминерализованного электролита на смешение осуществляют из верхней части дополнительной емкости циркуляционного контура, приготовление исходного раствора ведут в сепараторе с одновременным отделением электролизных газов, а регулирование pH в циркуляционном контуре катодной камеры реактора осуществляют за счет вывода части обработанного высокоминерализованного раствора электролита из нижней части дополнительной емкости.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс осуществляют при поддержании давления в анодной камере реактора, превышающем давление в его катодной камере за счет создания избыточного давления в анодной камере, например, с помощью напорного насоса, расположенного перед входом в анодную камеру реактора, подпитку циркуляционного контура осуществляют путем подачи высокоминерализованного раствора электролита в нижнюю часть дополнительной емкости циркуляционного контура, отбор обработанного высокоминерализованного электролита на смешение осуществляют из верхней части дополнительной емкости циркуляционного контура и приготовление исходного раствора ведут в герметичном смесителе, поддержание pH в циркуляционном контуре катодной камеры реактора осуществляют за счет отбора части исходного раствора в виде газожидкостной смеси из герметичного флотационного реактора, установленного перед входом в анодную камеру, а отвод нейтрального анолита из анодной камеры осуществляют через регулятор давления.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс осуществляют при поддержании давления в анодной камере реактора, превышающем давление в его катодной камере за счет создания избыточного давления в анодной камере, например, с помощью напорного насоса, расположенного перед смесителем, подпитку циркуляционного контура осуществляют путем подачи высокоминерализованного раствора электролита в нижнюю часть дополнительной емкости циркуляционного контура, отбор обработанного высокоминерализованного электролита на смешение осуществляют из нижней части дополнительной емкости циркуляционного контура, приготовление исходного раствора ведут в смесителе, отвод нейтрального анолита из анодной камеры осуществляют через регулятор давления, а поддержание значений pH в циркуляционном контуре катодной камеры реактора осуществляют за счет отвода части обработанного высокоминерализованного раствора электролита из верхней части дополнительной емкости.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс осуществляют при поддержании давления в анодной камере реактора, превышающем давление в его катодной камере, за счет создания избыточного давления в анодной камере, например, с помощью подпорного насоса, расположенного перед смесителем, подпитку циркуляционного контура осуществляют путем подачи высокоминерализованного раствора электролита в нижнюю часть дополнительной емкости циркуляционного контура, отбор обработанного высокоминерализованного электролита на смешение осуществляют из нижней части дополнительной емкости циркуляционного контура, приготовление исходного раствора ведут в смесителе, отвод нейтрального анолита из анодной камеры осуществляют через регулятор давления, а поддержание значений pH в циркуляционном контуре катодной камеры реактора осуществляют за счет отвода части обработанного высокоминерализованного раствора электролита из нижней части дополнительной емкости с одновременным удалением водорода из верхней части дополнительной емкости.
7. Способ по пп.1 - 6, отличающийся тем, что в качестве высокоминерализованного раствора электролита используют раствор хлорида натрия или раствор смеси хлорида натрия с неорганическими и/или органическими солями общей минерализацией 50 - 300 г/л.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98123922A RU2155719C1 (ru) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | Способ получения дезинфицирующего раствора - анолита нейтрального |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98123922A RU2155719C1 (ru) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | Способ получения дезинфицирующего раствора - анолита нейтрального |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2155719C1 true RU2155719C1 (ru) | 2000-09-10 |
Family
ID=20214146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98123922A RU2155719C1 (ru) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | Способ получения дезинфицирующего раствора - анолита нейтрального |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2155719C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006098660A1 (fr) * | 2005-03-17 | 2006-09-21 | Vitold Mikhalovich Bakhir | Procede pour reduire l'activite corrosive des solutions aqueuses chlorees et produit desinfectant |
-
1998
- 1998-12-25 RU RU98123922A patent/RU2155719C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006098660A1 (fr) * | 2005-03-17 | 2006-09-21 | Vitold Mikhalovich Bakhir | Procede pour reduire l'activite corrosive des solutions aqueuses chlorees et produit desinfectant |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5985110A (en) | Apparatus for electrochemical treatment of water and/or water solutions | |
| US5628888A (en) | Apparatus for electrochemical treatment of water and/or water solutions | |
| US5871623A (en) | Apparatus for electrochemical treatment of water and/or water solutions | |
| JP3428998B2 (ja) | 混合酸化剤ガスを生成する電解槽 | |
| JP3716042B2 (ja) | 酸性水の製造方法及び電解槽 | |
| US6004439A (en) | Apparatus for obtaining products by anode oxidation of dissolved chlorides of alkaline or alkaline-earth metals | |
| RU2142917C1 (ru) | Способ и устройство для электрохимической обработки воды | |
| WO2008130016A1 (ja) | 電解水の製造装置、電解水の製造方法および電解水 | |
| WO1998050309A1 (en) | Apparatus for electrochemical treatment of water and/or water solutions | |
| JP7026985B2 (ja) | 酸化剤水溶液の合成のための電気化学システム | |
| US5366605A (en) | Water disinfecting apparatus and process | |
| RU2176989C1 (ru) | Электрохимическая модульная ячейка для обработки водных растворов, установка для получения продуктов анодного окисления раствора хлоридов щелочных или щелочноземельных металлов | |
| JP7054554B2 (ja) | アルカリ金属塩化物溶液から電解生成物を得るためのデバイス | |
| JP2020531686A5 (ru) | ||
| RU2322397C1 (ru) | Установка для получения водного раствора оксидантов | |
| RU2088693C1 (ru) | Установка для получения продуктов анодного оксиления раствора хлоридов щелочных или щелочно-земельных металлов | |
| RU2148027C1 (ru) | Способ получения дезинфицирующего раствора - нейтрального анолита анд | |
| RU2157793C1 (ru) | Способ получения дезинфицирующего раствора - нейтрального анолита | |
| RU2329197C1 (ru) | Способ получения электрохимически активированного дезинфицирующего раствора и установка для его осуществления | |
| RU2155719C1 (ru) | Способ получения дезинфицирующего раствора - анолита нейтрального | |
| RU2088539C1 (ru) | Устройство для получения моющих и дезинфицирующих растворов | |
| JP4685838B2 (ja) | 電解水の製造装置、電解水の製造方法および電解水 | |
| JP4685830B2 (ja) | 電解水の製造装置、電解水の製造方法および電解水 | |
| JP3973508B2 (ja) | 水処理装置 | |
| RU2207983C2 (ru) | Способ получения дезинфицирующих растворов и установка для его осуществления |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071226 |