RU2157793C1 - Method of preparing disinfecting neutral anolite solution neutral anolite - Google Patents
Method of preparing disinfecting neutral anolite solution neutral anolite Download PDFInfo
- Publication number
- RU2157793C1 RU2157793C1 RU99102028A RU99102028A RU2157793C1 RU 2157793 C1 RU2157793 C1 RU 2157793C1 RU 99102028 A RU99102028 A RU 99102028A RU 99102028 A RU99102028 A RU 99102028A RU 2157793 C1 RU2157793 C1 RU 2157793C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- reactor
- anode chamber
- electrolyte
- electrochemical reactor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
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. The invention relates to the field of applied electrochemistry and can be used in all areas of technology that require the use of disinfectant solutions, in particular in medicine, in the food industry and others.
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]. Currently, in various fields of technology and, in particular, in the field of water treatment, water-based disinfectant solutions containing compounds of active chlorine obtained chemically are widely used [1].
Недостатками известных решений являются низкая дезинфицирующая способность, повышенные требования к технике безопасности, применение реагентов, иногда токсичных. The disadvantages of the known solutions are low disinfecting ability, increased safety requirements, the use of reagents, sometimes toxic.
Подобных недостатков лишены электрохимические методы получения таких растворов, позволяющие упростить процесс приготовления, сократить число реагентов. Such disadvantages are deprived of electrochemical methods for producing such solutions, which simplify the preparation process and reduce the number of reagents.
Наиболее близкими по технической сути и достигаемому результату являются способ и устройство для получения дезинфицирующего раствора путем электрохимической обработки растворов хлоридов щелочных металлов концентрацией до 5 г/л, полученных смешением питьевой воды с насыщенным раствором хлорида и протекающих последовательно через катодную и анодную камеры диафрагменного электрохимического реактора [2]. При обработке часть раствора, обработанного в катодной камере, выводится из процесса вместе с выделившимися электролизными газами, а раствор, выводимый из анодной камеры, является дезинфицирующим - нейтральным анолитом АНК. The closest in technical essence and the achieved result are a method and device for producing a disinfecting solution by electrochemical treatment of solutions of alkali metal chlorides with a concentration of up to 5 g / l, obtained by mixing drinking water with a saturated solution of chloride and flowing sequentially through the cathode and anode chambers of a diaphragm electrochemical reactor [ 2]. During processing, part of the solution treated in the cathode chamber is removed from the process together with the released electrolysis gases, and the solution discharged from the anode chamber is a disinfectant - neutral ANK anolyte.
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 регулятор расхода со входом в катодную камеру. Обработка осуществляется при однократном протоке обрабатываемого раствора снизу верх последовательно через катодную и анодную камеры. Вывод дезинфицирующего раствора - анолита нейтрального АНК осуществляется из анодной камеры. A device for producing these solutions comprises a reactor made of at least one electrochemical modular element, which is a compact diaphragm electrolyzer with vertical cylindrical electrodes and a cylindrical ceramic diaphragm that separates the interelectrode space into electrode chambers with an entrance at the bottom and an exit at the top of the reactor. The electrodes and diaphragm are coaxially mounted in dielectric bushings. In the device, the water supply line is equipped with a device for dispensing the reagent and is connected through the flow regulator to the entrance to the cathode chamber. Processing is carried out with a single flow of the treated solution from the bottom to the top sequentially through the cathode and anode chambers. The conclusion of the disinfecting solution - anolyte neutral ANK is carried out from the anode chamber.
Применение известного технического решения позволяет получить растворы со сравнительно высокой дезинфицирующей и стерилизующей способностью. The use of a known technical solution allows to obtain solutions with a relatively high disinfecting and sterilizing ability.
Недостатком известного решения является сравнительно высокий расход электроэнергии на получение дезинфицирующего раствора и одновременное получение в катодной камере сравнительно больших количеств растворов, которые сбрасываются в дренаж, что приводит к перерасходу реагентов. Этот недостаток особенно становится заметен при значениях pH исходной воды порядка 8 - 9. Также недостатком известного решения является сравнительная сложность регулирования характеристик раствора, которые определяются за счет изменения концентрации солевого раствора, подаваемого на обработку и времени обработки, при этом время обработки определяется не только необходимостью достижения требуемой величины параметров, но и необходимостью устранения из раствора веществ, образовавшихся в катодной камере и являющихся балластными или даже разрушающими полезные компоненты раствора, что снижает функциональность известного решения. Также известное решение требует дополнительных затрат энергии на преодоление гидравлических сопротивлений обрабатываемому потоку. A disadvantage of the known solution is the relatively high energy consumption for obtaining a disinfectant solution and the simultaneous receipt in the cathode chamber of relatively large quantities of solutions that are discharged into the drain, which leads to an overrun of reagents. This disadvantage becomes especially noticeable at pH values of the source water of the order of 8 - 9. Another disadvantage of the known solution is the comparative complexity of controlling the characteristics of the solution, which are determined by changing the concentration of the saline supplied to the treatment and the processing time, while the processing time is determined not only by the need achieving the required parameter values, but also the need to eliminate substances from the solution that are formed in the cathode chamber and are ballast or even destroying the useful components of the solution, which reduces the functionality of the known solutions. Also, the known solution requires additional energy costs to overcome the hydraulic resistance of the processed stream.
Техническим результатом использования настоящего изобретения является 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. The technical result of the use of the present invention is to reduce the energy consumption for obtaining these solutions, as well as expanding the functionality of the technical solution by providing the ability to control the properties of the resulting solutions directly during electrochemical processing, reducing operating costs.
Указанный результат достигается тем, что в способе получения дезинфицирующего раствора - нейтрального анолита АНД, включающем приготовление исходного раствора смешением низкоминерализованного водного раствора или питьевой воды с высокоминерализованным водным раствором электролита и обработку полученного исходного раствора последовательно в катодной и анодной камерах основного диафрагменного электрохимического реактора, обработку исходного раствора в основном реакторе ведут при удельном расходе электричества 400 - 4000 Кл/л и после обработки раствор подается в анодную камеру дополнительного электрохимического реактора, и обработку в анодной камере дополнительного реактора ведут до достижения значения pH 6,8 - 7,8 и окислительно-восстановительного потенциала плюс 700 - плюс 1100 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения, а катодная камера дополнительного электрохимического реактора снабжена циркуляционным контуром вспомогательного электролита с емкостью, причем pH вспомогательного электролита, циркулирующего в катодной камере, поддерживают на уровне не менее 10, и обработку в дополнительном электрохимическом реакторе ведут при превышении давления в анодной камере по сравнению с катодной на 0,1 - 0,4 кгс/см2 (фиг. 1).The specified result is achieved by the fact that in the method for producing a disinfecting solution - neutral anolyte AND, comprising preparing the initial solution by mixing a low saline aqueous solution or drinking water with a highly saline aqueous electrolyte solution and treating the resulting stock solution sequentially in the cathode and anode chambers of the main diaphragm electrochemical reactor, processing the original the solution in the main reactor is carried out at a specific electricity consumption of 400 - 4000 C / l and after During processing, the solution is fed into the anode chamber of the additional electrochemical reactor, and processing in the anode chamber of the additional reactor is carried out until the pH value is 6.8 - 7.8 and the redox potential is plus 700 - plus 1100 mV relative to the silver chloride reference electrode, and the cathode chamber of the additional electrochemical the reactor is equipped with a circulation loop of the auxiliary electrolyte with a capacity, and the pH of the auxiliary electrolyte circulating in the cathode chamber is maintained at a level not less than
Приготовление исходного раствора смешением низкоминерализованного водного раствора или питьевой воды с высокоминерализованным водным раствором электролита позволяет регулировать солесодержание исходного раствора в широких пределах, что расширяет функциональные возможности изобретения. The preparation of the initial solution by mixing a low-mineralized aqueous solution or drinking water with a highly mineralized aqueous electrolyte solution allows you to adjust the salt content of the initial solution over a wide range, which extends the functionality of the invention.
Обработка полученного исходного раствора последовательно в катодной и анодной камерах основного диафрагменного электрохимического реактора при удельном расходе электричества 400 - 4000 Кл/л позволяет проводить процесс таким образом, чтобы избежать разрушения образовавшихся биоцидных веществ за счет электромиграции между электродными камерами. При количестве электричества менее 400 кЛ/л количество образующихся реагентов недостаточно, а при превышении количества электричества более 4000 кЛ/л заметным становятся явления электропереноса. Кроме того, при обработке раствора в указанном диапазоне удельного количества электричества происходят образование в электродных камерах и насыщение раствора водородом и кислородом, которые находятся как в растворенном, так и в газообразном состоянии. Эти газы принимают участие в последующем электрохимическом преобразовании раствора и синтезе биоцидных его компонентов. При малом удельном количестве электричества, затрачиваемом во время обработки раствора в основном реакторе (менее 400 Кл/л), концентрация растворенных газов мала и соответственно биоцидных веществ с их участием образуется в дополнительном реакторе недостаточно для существенного увеличения биоцидности раствора анолита АНД. При удельном количестве электричества более 4000 Кл/л возрастает газонаполнение раствора, что приводит к повышенному расходу энергии. Processing the resulting stock solution sequentially in the cathode and anode chambers of the main diaphragm electrochemical reactor with a specific electricity consumption of 400 - 4000 C / l allows the process to be carried out in such a way as to avoid destruction of the formed biocidal substances due to electromigration between the electrode chambers. When the amount of electricity is less than 400 kL / l, the amount of reagents formed is not enough, and when the amount of electricity exceeds 4,000 kL / l, the phenomena of electric transport become noticeable. In addition, when the solution is treated in the specified range of the specific amount of electricity, the formation in the electrode chambers and the solution are saturated with hydrogen and oxygen, which are both in the dissolved and in the gaseous state. These gases take part in the subsequent electrochemical transformation of the solution and the synthesis of its biocidal components. With a small specific amount of electricity consumed during the processing of the solution in the main reactor (less than 400 C / l), the concentration of dissolved gases is small and, accordingly, biocidal substances with their participation are not formed in the additional reactor to significantly increase the biocidality of the anolyte solution of AND. With a specific amount of electricity of more than 4000 C / l, the gas filling of the solution increases, which leads to increased energy consumption.
После обработки в анодной камере основного реактора раствор подается в анодную камеру дополнительного электрохимического реактора, и обработку в анодной камере дополнительного реактора ведут до достижения значения pH 6,8 -7,8 и окислительно-восстановительного потенциала плюс 700 - плюс 1100 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения. After processing in the anode chamber of the main reactor, the solution is fed into the anode chamber of the additional electrochemical reactor, and processing in the anode chamber of the additional reactor is carried out until a pH of 6.8 -7.8 and the redox potential plus 700 - plus 1100 mV relative to the silver chloride reference electrode are reached .
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. The salt content of the obtained disinfectant solution is comparable to the salt content of the initial solution and is maintained at the level of 0.3 - 5.0 g / l. With a decrease in salt content, the stability of the disinfecting properties of the solution decreases, with an increase in the corrosivity of the solutions, the need for special methods for treating wastewater after using such solutions is sharply increased.
Обработку раствора в анодной камере дополнительного реактора ведут до достижения значения pH анолита 6,8-7,8 и значения окислительно-восстановительного потенциала от плюс 700 до плюс 1100 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения. The solution is treated in the anode chamber of the additional reactor until the anolyte pH is 6.8-7.8 and the redox potential is from plus 700 to plus 1100 mV relative to the silver chloride reference electrode.
Значения pH и окислительно-восстановительного потенциала определяются исходя из условий решаемой задачи. Но в общем случае следует отметить, что снижение pH ниже 6,8 и увеличение окислительно-восстановительного потенциала выше плюс 1100 мВ увеличивает коррозионную активность раствора и требует соблюдения повышенных мер безопасности при работе с раствором. Увеличение pH выше 7,8 и снижение окислительно-восстановительного потенциала ниже плюс 700 мВ снижает дезинфицирующую способность раствора. The pH and redox potential are determined based on the conditions of the problem being solved. But in the general case, it should be noted that lowering the pH below 6.8 and increasing the redox potential above plus 1100 mV increases the corrosivity of the solution and requires the observance of increased safety measures when working with the solution. Increasing the pH above 7.8 and lowering the redox potential below plus 700 mV reduces the disinfecting ability of the solution.
Катодная камера дополнительного электрохимического реактора снабжена циркуляционным контуром вспомогательного электролита с емкостью, причем pH вспомогательного электролита, циркулирующего в катодной камере, поддерживают на уровне не менее 10. The cathode chamber of the additional electrochemical reactor is equipped with a circulation loop of the auxiliary electrolyte with a capacity, and the pH of the auxiliary electrolyte circulating in the cathode chamber is maintained at a level of at least 10.
Обработка вспомогательного электролита в катодной камере в циркуляционном режиме обеспечивает возможность сократить сброс электролита в дренаж и стабилизировать работу дополнительного реактора за счет поддержания постоянных характеристик вспомогательного электролита. Значения pH электролита в циркуляционном контуре поддерживают на уровне не менее 10. Снижение pH ниже 10 не позволяет получить дезинфицирующий раствор с заданными характеристиками. Заданные значения pH регулируют путем изменения концентрации раствора электролита за счет отвода части обработанного электролита из контура на сброс и подпитки контура свежим электролитом. Processing the auxiliary electrolyte in the cathode chamber in a circulating mode provides the opportunity to reduce the discharge of electrolyte into the drainage and stabilize the operation of the additional reactor by maintaining the constant characteristics of the auxiliary electrolyte. The pH value of the electrolyte in the circulation circuit is maintained at a level of at least 10. Lowering the pH below 10 does not allow to obtain a disinfectant solution with the desired characteristics. The set pH values are adjusted by changing the concentration of the electrolyte solution by removing part of the treated electrolyte from the circuit to the discharge and replenishing the circuit with fresh electrolyte.
В качестве вспомогательного электролита в циркуляционном контуре катодной камеры дополнительного реактора может быть использован исходный раствор (фиг. 1), что позволяет вести процесс при меньшем расходе энергии, однако с небольшим расходом исходного раствора хлорида. As an auxiliary electrolyte in the circulation circuit of the cathode chamber of the additional reactor, an initial solution can be used (Fig. 1), which allows the process to be carried out at a lower energy consumption, but with a small consumption of the initial chloride solution.
В качестве вспомогательного электролита может быть также использована питьевая вода, представляющая собой низкоминерализованный раствор электролитов (фиг. 2 и 3). В этом случае при обработке перед подачей обрабатываемого раствора в анодную камеру основного электрохимического реактора или перед подачей обрабатываемого раствора в анодную камеру дополнительного электрохимического реактора из раствора удаляют по крайней мере часть газообразного и растворенного водорода, а вывод нейтрального анолита АНД из анодной камеры дополнительного электрохимического реактора осуществляют через регулятор давления. Такую схему целесообразно применять для экономии солевого раствора, однако при этом несколько увеличивается затрачиваемая электроэнергия. As an auxiliary electrolyte can also be used drinking water, which is a low saline solution of electrolytes (Fig. 2 and 3). In this case, during the treatment, at least a part of the gaseous and dissolved hydrogen is removed from the solution before the treated solution is fed into the anode chamber of the main electrochemical reactor or before the treated solution is fed into the anode chamber of the additional electrochemical reactor, and the neutral anolyte AED is removed from the anode chamber of the additional electrochemical reactor through the pressure regulator. It is advisable to use such a scheme to save saline solution, but at the same time, the energy consumed increases somewhat.
Обработку в дополнительном электрохимическом реакторе ведут при превышении давления в анодной камере по сравнению с катодной на 0,1-0,4 кгс/см2 (а вывод нейтрального анолита АНД из анодной камеры дополнительного электрохимического реактора осуществляют через регулятор давления). Проведение процесса при таком давлении позволяет свести на нет негативное воздействие электромиграции ионов в дополнительном реакторе и целенаправленно изменять свойства получаемого нейтрального анолита. При давлении, меньшем 0,1 кгс/см2, миграция ионов из катодной камеры в анодную не может быть подавлена, а превышение давления свыше 0,4 кгс/см2 не приводит к новому результату, но увеличивает затраты на проведение процесса.Processing in an additional electrochemical reactor is carried out when the pressure in the anode chamber is 0.1-0.4 kgf / cm 2 compared to the cathode one (and the neutral anolyte AED is withdrawn from the anode chamber of the additional electrochemical reactor through a pressure regulator). Carrying out the process at this pressure makes it possible to negate the negative effects of ion electromigration in an additional reactor and to purposefully change the properties of the resulting neutral anolyte. At a pressure of less than 0.1 kgf / cm 2 , the migration of ions from the cathode chamber to the anode cannot be suppressed, and excess pressure above 0.4 kgf / cm 2 does not lead to a new result, but increases the cost of the process.
При приготовлении исходного раствора 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. In the preparation of the initial solution, a sodium chloride solution or a solution of a mixture of sodium chloride with inorganic and / or organic salts with a total salinity of 50 to 300 g / l is used as a highly mineralized electrolyte solution.
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. Such a solution is not scarce and does not require special safety measures. The total mineralization of the solution is 50 - 300 g / l. With a decrease in concentration below 50 g / l, energy costs and volumes of processed solutions increase. Increasing the concentration above 300 g / l does not give a new result, but requires special conditions for the preparation of such solutions, which unreasonably increases the cost of the process.
В основном и дополнительном электрохимических реакторах целесообразно использовать ультрафильтрационную или нанофильтрационную диафрагму из керамики, например из керамики на основе оксида циркония. Диафрагма может быть выполнена из керамики на основе оксида циркония с добавками оксидов алюминия и иттрия. In the main and additional electrochemical reactors, it is advisable to use an ultrafiltration or nanofiltration diaphragm made of ceramic, for example, ceramic based on zirconium oxide. The diaphragm can be made of ceramic based on zirconium oxide with the addition of aluminum and yttrium oxides.
Керамические диафрагмы не изменяют свои характеристики при перепаде давления и в процессе обработки, что обеспечивает стабильность параметров обработки. Ceramic diaphragms do not change their characteristics during differential pressure and during processing, which ensures the stability of processing parameters.
Состав керамики выбирают исходя из условий решаемой задачи, но следует отметить, что керамика на основе оксида циркония или керамика на основе оксида циркония с добавками оксидов алюминия и иттрия обладает оптимальным сочетанием характеристик для решения поставленных задач. The composition of ceramics is selected based on the conditions of the problem being solved, but it should be noted that ceramics based on zirconium oxide or ceramics based on zirconium oxide with the addition of aluminum and yttrium oxides have an optimal combination of characteristics to solve the problems posed.
При осуществлении способа целесообразно использовать проточные электрохимические реакторы, описанные в патенте РФ N 2078737 или патенте США N 5635040. 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. When implementing the method, it is advisable to use flow-through electrochemical reactors described in RF patent N 2078737 or US patent N 5635040. These reactors are compact diaphragm electrolyzers made of vertical cylindrical and rod electrodes coaxially mounted in dielectric bushings, a ceramic diaphragm also coaxially mounted in bushings between the electrodes and separating the interelectrode space into the electrode chambers, the chambers having an entrance to the bottom and an exit to the top henna parts of the cell. The electrolyzers are made on a modular basis, which allows you to implement a method with a given performance.
Способ реализуется с помощью установок, схемы которых представлены на фиг. 1-3. The method is implemented using installations, the schemes of which are presented in FIG. 1-3.
Установка для получения анолита нейтрального - АНД (фиг. 1) состоит из основного 1 и дополнительного 2 диафрагменных проточных электрохимических реакторов, представляющих собой либо единичный диафрагменный элемент проточный электрохимический модульный, либо блок этих элементов, соединенных гидравлически параллельно; емкости вспомогательного электролита 3, водоструйного насоса 4, регулируемого вентиля 5, линии подачи низкоминерализованного раствора (или питьевой воды) 6, линии подачи высокоминерализованного раствора 7, смесителя 8, регулятора давления 9, линии отвода в дренаж 10 и линии отвода нейтрального анолита АНД 11. Также установка содержит линию 12 перетока из катодной камеры основного реактора 1 в его анодную камеру и линию перетока 13 из анодной камеры основного реактора 1 в анодную камеру дополнительного реактора 2. Кроме того, установка может содержать сепаратор для отделения жидкости от газа 14, который может быть установлен на линии 12 (фиг. 2) или на линии 13 (фиг. 3). The apparatus for producing neutral anolyte - AED (Fig. 1) consists of a primary 1 and additional 2 diaphragm flow-through electrochemical reactors, which are either a single diaphragm flow-through electrochemical module or a block of these elements connected hydraulically in parallel; capacity of
Установка работает следующим образом. Installation works as follows.
Высокоминерализованный раствор по линии 7 с помощью насоса 4 поступает в смеситель 8, в котором смешивается с питьевой водой (низкоминерализованным раствором), поступающей по линии 6 (фиг. 1). Полученный в смесителе рабочий раствор подается в катодную камеру основного реактора 1, а также через регулировочный вентиль 5 заполняет циркуляционный контур и емкость 3 дополнительного реактора 2. The highly mineralized solution along
Из катодной камеры основного реактора 1 раствор по линии 12 поступает в анодную камеру реактора 1, а после выхода из нее по линии 13 подается в анодную камеру дополнительного реактора 2 и, после обработки в этой камере по линии 11 через регулятор давления 9 нейтральный анолит АНД подается потребителю. From the cathode chamber of the
В катодной камере основного реактора 1 преимущественно протекают следующие реакции:
2H2O+Na++2e--->NaOH+H2+OH-;
2H2O+2e--->H2+2OH-
В анодной камере основного реактора 1, в которую поступает раствор, обработанный в катодной камере того же реактора вместе с растворенным и газообразным водородом, имеют место следующие основные реакции:
2Cl- - 2e ---> Cl2;
Cl2 + H2O ---> HClO + HCi;
HCl + NaOH ---> NaCl + H2O;
2H2O - 4e ---> 4H+ + O2;
H+ + OH- ---> H2O;
HCl + OH- ---> Cl- + H2O
Основным биоцидным соединением, образующимся в анодной камере основного реактора 1 при подаче в него всего потока жидких и газообразных продуктов из катодной камеры в условиях практически одинакового давления в электродных камерах реактора, является гипохлорит - ион.The following reactions mainly proceed in the cathode chamber of the main reactor 1:
2H 2 O + Na + + 2e ---> NaOH + H 2 + OH - ;
2H 2 O + 2e ---> H 2 + 2OH -
The following main reactions take place in the anode chamber of the
2Cl - - 2e ---> Cl 2 ;
Cl 2 + H 2 O ---> HClO + HCi;
HCl + NaOH ---> NaCl + H 2 O;
2H 2 O - 4e ---> 4H + + O 2 ;
H + + OH - ---> H 2 O;
HCl + OH - ---> Cl - + H 2 O
The main biocidal compound formed in the anode chamber of the
Из анодной камеры основного реактора 1 весь поток жидкости с растворенными кислородом и водородом, а также вместе с газообразным водородом и кислородом поступает в анодную камеру дополнительного реактора 2, давление в которой больше давления в катодной камере (циркуляционном контуре) реактора 2 на величину от 0,1 до 0,4 кгс/см2.From the anode chamber of the
В анодной камере реактора 2 в условиях постоянного удаления части ионов натрия из анодной камеры через диафрагму в катодную камеру, что происходит благодаря двум силам, действующим однонаправлено - перепаду давления на диафрагме и электрофоретическому переносу, имеют место следующие реакции:
2Cl- - 2e ---> Cl2
2H2O - 4e ---> 4H+ + O2
HCl + OH- ---> Cl- + H2O
В катодной камере дополнительного реактора 2 основной реакцией является образование гидроксида натрия и выделения водорода:
2H2O+2Na++2e--->2NaOH+H2
Это обусловлено высокой концентрацией ионов натрия, проникающих в катодный циркуляционный контур - вместе с частью воды, составляющей гидратные оболочки ионов натрия. Раствор в катодной камере обрабатывается в циркуляционном режиме за счет газлифта, поэтому его pH превышает 10. При увеличении pH свыше 12 часть раствора из контура выводится по линии 10 в дренаж и в контур подается свежий исходный раствор.In the anode chamber of
2Cl - - 2e ---> Cl 2
2H 2 O - 4e ---> 4H + + O 2
HCl + OH - ---> Cl - + H 2 O
In the cathode chamber of the
2H 2 O + 2Na + + 2e ---> 2NaOH + H 2
This is due to the high concentration of sodium ions penetrating the cathode circulation loop - together with part of the water that makes up the hydration shells of sodium ions. The solution in the cathode chamber is processed in a circulating mode due to gas lift, therefore, its pH exceeds 10. With an increase in pH above 12, part of the solution from the circuit is discharged through
В процессе обработки исходного раствора в основном реакторе при перетоке из катодной камеры в анодную на линии 12 может быть установлен сепаратор 14 для разделения жидкости и газа (фиг. 2). В результате, в анодную камеру подается раствор только с растворенными газами, но без пузырьков газа, что позволяет изменять химический состав получаемого анолита АНД (увеличивать выход озона и пероксидных соединений). In the process of processing the initial solution in the main reactor during flow from the cathode chamber to the anode on
Если сепаратор 14 размещен на линии 13 (фиг. 3), то биоцидные вещества получаемого анолита АНД преимущественно представлены кислородными соединениями хлора. If the
Варианты конкретного осуществления
Изобретение иллюстрируется следующими примерами, которые однако не исчерпывают всех возможных вариантов осуществления способа.Options for specific implementation
The invention is illustrated by the following examples, which, however, do not exhaust all possible embodiments of the method.
Во всех примерах использовался электрохимический реактор по патенту РФ N 2078737 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 ячейки составляла 200 мм, а объемы электродных камер - 10 мл - катодной камеры и 7 мл анодной. In all examples, we used an electrochemical reactor according to RF patent N 2078737 with coaxially mounted cylindrical and rod electrodes and a ceramic ultrafiltration diaphragm made of ceramic coaxially mounted between them based on a mixture of zirconium, aluminum and yttrium oxides (60, 37 and 3 wt.%, Respectively) and 0.7 mm thick. The electrodes used were titanium coated from a mixture of ruthenium and iridium oxides (anode) and titanium with a pyrocarbon coating (cathode). The cell length was 200 mm, and the volumes of the electrode chambers — 10 ml — of the cathode chamber and 7 ml of the anode chamber.
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 (Cox), мг/л,
- общее солесодержание (Co), г/л,
Также замеряется удельный расход электроэнергии на получение дезинфицирующего раствора.The effectiveness of the disinfectant solution obtained in the anode chamber is evaluated by the following parameters:
- hydrogen indicator (pH),
- redox potential (ORP), measured relative to the silver chloride reference electrode, mV,
- oxidizing ability equivalent to the content of active chlorine (C ox ), mg / l,
- total salt content (C o ), g / l,
The specific energy consumption for obtaining a disinfectant solution is also measured.
Данные приведены в таблице. The data are given in the table.
По сравнению с известным решением, как следует из представленных данных, изобретение позволяет получить дезинфицирующие растворы со значениями pH, которые обеспечивают низкую коррозионную активность при повышении биоцидной активности растворов, снизить энергозатраты, эксплутационные затраты за счет снижения расхода реагентов и снижения на 5-10 об.% сточных вод. Кроме того, использование изобретения позволяет расширить функциональные возможности процесса за счет возможности регулирования в процессе обработки состава получаемых растворов. Compared with the known solution, as follows from the presented data, the invention allows to obtain disinfectant solutions with pH values that provide low corrosion activity while increasing the biocidal activity of solutions, reduce energy costs, operating costs by reducing the consumption of reagents and reducing by 5-10 vol. % Wastewater. In addition, the use of the invention allows to expand the functionality of the process due to the possibility of regulation during processing of the composition of the resulting solutions.
Источники информации
1. Л. А. Кульский и др. Технология очистки природных вод. Киев, Высшая школа, 1981, стр. 22-25.Sources of information
1. L. A. Kulsky et al. Technology of natural water treatment. Kiev, Higher School, 1981, pp. 22-25.
2. Патент России N 2088539, C 02 F 1/46, 1997 (прототип). 2. Patent of Russia N 2088539, C 02
Claims (8)
дополнительном электрохимическом реакторе ведут при превышении давления в анодной камере по сравнению с катодной на 0,1 - 0,4 кгс/см2.1. A method of obtaining a disinfectant solution - neutral anolyte, comprising preparing a stock solution by mixing a low saline aqueous solution or drinking water with a highly saline aqueous electrolyte solution and treating the resulting stock solution sequentially in the cathode and anode chambers of the main diaphragm electrochemical reactor, characterized in that the stock solution is processed in the main reactor is driven at a specific electricity consumption of 400-4000 C / l; after processing, the solution is supplied I go into the anode chamber of the additional electrochemical reactor, and the processing in the anode chamber of the additional reactor is carried out until a pH of 6.8 - 7.8 and the redox potential plus 700 - plus 1100 mV relative to the silver chloride reference electrode are reached, the cathode chamber of the additional electrochemical reactor is equipped with a circulation auxiliary electrolyte circuit with a capacity, moreover, the pH of the auxiliary electrolyte circulating in the cathode chamber is maintained at a level of at least 10, and processing in
an additional electrochemical reactor is conducted when the pressure in the anode chamber is higher than the cathode by 0.1 - 0.4 kgf / cm 2 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99102028A RU2157793C1 (en) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | Method of preparing disinfecting neutral anolite solution neutral anolite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99102028A RU2157793C1 (en) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | Method of preparing disinfecting neutral anolite solution neutral anolite |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2157793C1 true RU2157793C1 (en) | 2000-10-20 |
Family
ID=20215386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99102028A RU2157793C1 (en) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | Method of preparing disinfecting neutral anolite solution neutral anolite |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2157793C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011120702A1 (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | Aseca Ag | Electrolysis cell and system and process for production of an electrochemically activated solution by electrolysis |
| WO2011120699A1 (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | Aseca Ag | Installation and method for producing an electrochemically activated solution |
| WO2011120701A1 (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | Aseca Ag | Electrochemically activated water-based solution and use of the solution |
| EP2422792A1 (en) * | 2010-08-26 | 2012-02-29 | Caliopa AG | Electrochemically activated aqueous solution and use of the solution |
| EP2450313A1 (en) * | 2010-11-09 | 2012-05-09 | Caliopa AG | Method for producing an electrochemically activated solution by means of electrolysis |
-
1999
- 1999-02-01 RU RU99102028A patent/RU2157793C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Кульский А.А. и др. Технология очистки природных вод. - Киев: Высшая школа, 1981, с.22 - 25. * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011120702A1 (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | Aseca Ag | Electrolysis cell and system and process for production of an electrochemically activated solution by electrolysis |
| WO2011120699A1 (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | Aseca Ag | Installation and method for producing an electrochemically activated solution |
| WO2011120703A1 (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | Aseca Ag | Method for room disinfection and nebulization device |
| WO2011120701A1 (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | Aseca Ag | Electrochemically activated water-based solution and use of the solution |
| EP2422792A1 (en) * | 2010-08-26 | 2012-02-29 | Caliopa AG | Electrochemically activated aqueous solution and use of the solution |
| EP2450313A1 (en) * | 2010-11-09 | 2012-05-09 | Caliopa AG | Method for producing an electrochemically activated solution by means of electrolysis |
| WO2012062461A1 (en) * | 2010-11-09 | 2012-05-18 | Caliopa Ag | Method for generating an electrochemically activated solution by electrolysis |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5628888A (en) | Apparatus for electrochemical treatment of water and/or water solutions | |
| US5871623A (en) | Apparatus for electrochemical treatment of water and/or water solutions | |
| US5985110A (en) | Apparatus for electrochemical treatment of water and/or water solutions | |
| JP3716042B2 (en) | Acid water production method and electrolytic cell | |
| JP3428998B2 (en) | Electrolyzer producing mixed oxidant gas | |
| JP3913923B2 (en) | Water treatment method and water treatment apparatus | |
| US5938916A (en) | Electrolytic treatment of aqueous salt solutions | |
| WO2015178063A1 (en) | Electrolyzed water-manufacturing apparatus and electrolyzed water-manufacturing method using same | |
| RU2142917C1 (en) | Method and device for electrochemical treatment of water | |
| JP4929430B2 (en) | Electrolyzed water production apparatus and electrolyzed water production method | |
| WO1998050309A1 (en) | Apparatus for electrochemical treatment of water and/or water solutions | |
| US5366605A (en) | Water disinfecting apparatus and process | |
| RU2157793C1 (en) | Method of preparing disinfecting neutral anolite solution neutral anolite | |
| RU2176989C1 (en) | Electrochemical module cell for treatment of aqueous solutions, plant for production of products of anodic oxidation of solution of alkaline or alkaline-earth metal chlorides | |
| RU2088693C1 (en) | Installation for preparing products of anode oxidation of alkali and alkali-earth metal chloride solution | |
| RU2148027C1 (en) | Method of preparing disinfecting solution in the form of neutral anodic liquor | |
| RU2329197C1 (en) | Method of obtaining electrochemical activated disinfecting solution and device for implementing method | |
| RU2088539C1 (en) | Apparatus for producing detergent and disinfecting solutions | |
| RU2155719C1 (en) | Method of preparing neutral anolyte as disinfecting solution | |
| JPH0428438B2 (en) | ||
| WO1998012144A1 (en) | Electrolytic treatment of aqueous salt solutions | |
| RU2329335C2 (en) | Method of disinfectant preparation and disinfectant | |
| JP2605642B2 (en) | Electrolytic ionic water generating apparatus and electrolytic ionic water generating method | |
| KR100956872B1 (en) | High Efficient method for manufacturing of aqueous chlorine dioxide using un-divided electrochemical cell | |
| RU2207983C2 (en) | Method and apparatus for producing disinfecting solutions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070202 |