RU2155719C1

RU2155719C1 - Method of preparing neutral anolyte as disinfecting solution

Info

Publication number: RU2155719C1
Application number: RU98123922A
Authority: RU
Inventors: В.М. Бахир; Ю.Г. Задорожний
Original assignee: Бахир Витольд Михайлович; Задорожний Юрий Георгиевич
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 2000-09-10

Abstract

FIELD: nonchemical water treatment processes. SUBSTANCE: starting solution is prepared by combining low-mineralized aqueous solution or drinking water with high-mineralized electrolyte solution. Then, starting solution is treated in anodic compartment of diaphragm electrochemical reactor. According to invention, high-mineralized electrolyte solution, prior to be combined with low-mineralized solution, is treated in cathodic compartment of the same reactor. Treatment is carried out in circulation mode inside circuit and pH of medium in the circuit is maintained between 12.5 and 13.5. Part of high-mineralized electrolyte withdrawn from circuit is used to be combined with low-mineralized solution in such proportions as to provide mineral concentration of starting solution within the range 0.3-5.0. Volume flow of starting solution through anodic compartment is 100 to 500 times that of high-mineralized electrolyte through cathodic compartment. Treatment is carried out until pH 7.2-8.2 and redox potential from +250 to +800 mV measured against silver chloride reference electrode are attained, while difference of pressures in anodic and cathodic compartments is maintained at a level ensuring filling of diaphragm pores by anolyte to the depth constituting 70 to 100% the thickness of diaphragm. Pressure difference is maintained either by maintaining reduced pressure in cathodic compartment and circuit or by maintaining overpressure in anodic compartment. Invention can be applied in all areas where disinfecting solutions are utilized. EFFECT: reduced corrosive activity of solution, reduced consumption of power and materials. 7 cl, 5 dwg, 1 tbl

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.

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].State of the art
Currently, in various fields of technology and, in particular, in the field of water treatment, disinfecting aqueous solutions containing compounds of active chlorine obtained chemically are widely used [1].

Недостатком известных решений является низкая дезинфицирующая способность, повышенные требования к технике безопасности, применение реагентов, иногда токсичных. A disadvantage of the known solutions is the 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 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. The closest in technical essence and the achieved result is a method and device for producing disinfecting and washing solutions by electrochemical treatment of low concentrated solutions of alkali metal chlorides obtained by mixing drinking water with a saturated solution of chloride concentration of 0.5-3 g / l and flowing in parallel flows through the anode and the cathode chamber of an electrochemical reactor [2]. Moreover, the solution treated in the anode chamber is a disinfectant, and the solution processed in the cathode chamber is a detergent.

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. 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 dosing the reagent and is connected via flow regulators to the inputs of the electrode chambers. Processing is carried out with a single flow of the treated solution from the bottom up in parallel through the cathode and anode chambers.

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 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. A disadvantage of the known solution is the low pH of the resulting solutions, which leads to their increased corrosion activity, and also requires increased safety measures when using them. In addition, the disadvantages are the relatively high energy consumption for obtaining a disinfectant solution and the simultaneous receipt in the cathode chamber of relatively large amounts of washing solutions, which cannot always be used, and are simply dumped into the drainage, which leads to an overuse of reagents. Another disadvantage of the known solution is the comparative complexity of regulating the characteristics of the solution, which are mainly determined by changing the concentration of saline supplied to the processing.

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.Disclosure of Invention
The technical result of using the present invention is to reduce corrosion activity by increasing the pH of disinfecting solutions while maintaining their high disinfecting and sterilizing ability, reducing 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, lower operating costs.

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. This result is achieved by the fact that in the method for producing a disinfecting solution - a neutral anolyte, designated by the authors as "Anolyte ANK-R", which includes preparing the initial solution by mixing a low saline aqueous solution or drinking water with a highly saline aqueous electrolyte solution and processing the resulting stock solution in the anode chamber of the diaphragm electrochemical reactor, before mixing the highly mineralized electrolyte solution is treated in the cathode chamber of the same reactor. The treatment is carried out in a circulation mode using a circulation circuit with an additional capacity, while maintaining the pH value of the electrolyte in the circulation circuit at a level of 12.5 -13.5. A portion of the highly mineralized electrolyte is taken from the circuit and mixed. Mixing a low-mineralized solution (or drinking water) with a highly-mineralized solution processed in the cathode chamber is carried out until the concentration of the resulting starting solution reaches 0.3 - 5.0 g / L.

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. 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.

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. The mixing of a highly mineralized electrolyte solution, processed in the cathode chamber of the same cell, reduces energy consumption for the process. Processing highly mineralized electrolyte solution in the cathode chamber is carried out in a circulating mode, which ensures maximum use of the electrolyte. The pH of the electrolyte in the circulation circuit is maintained at a level of 12.5 - 13.5. Lowering the pH below 12.5 does not allow to obtain a disinfectant solution with the desired characteristics. The set pH values are adjusted by changing the concentration of the highly mineralized electrolyte solution, as well as by removing part of the treated electrolyte from the circuit to mix and / or discharge and recharge the circuit with fresh solution.

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. Processing highly mineralized electrolyte in the cathode chamber in a circulating mode can significantly reduce the energy consumption for the process by increasing the conductivity of the electrolyte in the cathode chamber.

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.

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. The electrochemical reactor operates in a mode in which the volumetric flow rate of the feed of the initial solution through the anode chamber is 100–500 times greater than the volumetric flow rate of supplying a highly mineralized electrolyte to the cathode chamber.

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. The fact that the treatment is carried out while maintaining the volumetric flow rate through the anode chamber at a level 100 to 500 times higher than the volumetric flow rate of supplying highly mineralized electrolyte to the cathode chamber provides optimal conditions for processing the initial solution in the anode chamber. With less than a hundred-fold excess of the flow rate of the initial solution through the anode chamber of the volumetric supply of highly mineralized electrolyte to the cathode chamber, the biocidal and washing properties of the anolyte decrease, with more than five hundred times the flow rate of the initial solution through the anode chamber of the volumetric supply of highly mineralized electrolyte into the cathode chamber, the sensitivity increases sharply anolyte to external influences, which leads to its deactivation, as well as increased energy consumption for the process.

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. The initial solution is treated in the anode chamber of the reactor until the pH of the anolyte reaches 7.2 - 8.2 and the value of the redox potential is from plus 250 to plus 800 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 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. 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 7.2 and increasing the redox potential above plus 800 mV increases the corrosivity of the solution and requires the observance of increased safety measures when working with the solution. Increasing the pH above 8.2 and reducing the redox potential below plus 250 mV reduces the disinfecting ability of the solution.

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. At the same time, the pressure difference in the anode and cathode chambers is maintained in the reactor at a level that ensures filling the pores of the diaphragm with anolyte in the range from 70 to 99% of the thickness of the diaphragm.

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. Anolyte filling from 70 to 99% of the thickness of the diaphragm helps prevent the deposition of hydroxides in its pores. This effect becomes noticeable when filling 70% of the thickness of the diaphragm and above. The pushing of the anolyte into the cathode chamber leads to a deterioration in the properties of the resulting solutions and an increase in energy consumption.

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). Maintaining the required pressure difference can be carried out both by maintaining a pressure in the anode chamber of the reactor that exceeds close to atmospheric pressure in its cathode chamber, and by maintaining a vacuum in the cathode chamber at a pressure close to atmospheric pressure (evacuation of the cathode circulation loop) .

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. While maintaining the increased pressure in the anode chamber due to the evacuation of the circulation circuit, it is fed by supplying a highly mineralized electrolyte solution to the lower point of the circulation circuit before entering the cathode chamber, and the processed highly mineralized electrolyte is mixed for mixing from the upper part of the capacity of the circulation circuit.

Значения pH в циркуляционном контуре поддерживают на заданном уровне за счет отбора части исходного раствора в виде газожидкостной смеси (см. фиг. 1). The pH values in the circulation circuit are maintained at a predetermined level by taking part of the initial solution in the form of a gas-liquid mixture (see Fig. 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. With this embodiment of the method, it is possible to reduce the total mineralization of the anolyte ANK-P without deteriorating its biocidal properties with a reduced content of biocidal substances (using the effect of increasing metastability and, therefore, biocidal with decreasing total mineralization). In addition, the discharge of catholyte is reduced (by 5-10%) and thus the volume of fluid removed into the drainage is reduced.

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). When maintaining the pressure in the anode chamber of the reactor exceeding the pressure in its cathode chamber due to the evacuation of the cathode circuit, it can also be replenished by supplying a highly mineralized electrolyte solution to the lower part of the additional capacity of the cathode circulation circuit. The selection of the processed highly mineralized electrolyte for mixing is carried out from the upper part of the additional capacity of the circulation circuit, and the initial solution is prepared in a separator with the simultaneous separation of electrolysis gases. The pH regulation in the circulation circuit is carried out by removing part of the treated highly mineralized electrolyte solution from the lower part of the additional tank (see Fig. 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. This achieves an additional significant reduction in the discharge of catholyte discharged by 90-95% due to the dosed selection (with control of the pH of the anolyte at the outlet) of concentrated catholyte from the circulation tank.

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. The process can be carried out by creating excess pressure in the anode chamber compared to the cathode circulation loop. Excessive pressure is created, for example, by means of a pump installed in front of the entrance to the anode chamber (see Fig. 3). In this case, the circulation circuit is fed by supplying a highly mineralized electrolyte solution to the lower part of the additional capacity of the circulation circuit, the processed high-mineralized electrolyte is selected for mixing from the upper part of the additional capacity of the circulation circuit, and the initial solution is prepared in a sealed mixer. The pH regulation in the circulation circuit is carried out by taking part of the initial solution in the form of a gas-liquid mixture from a sealed flotation reactor installed in front of the entrance to the anode chamber. Due to the fact that the pressure in the anode chamber is increased compared to the cathode, the ANK-P neutral anolyte is removed from the anode chamber through a pressure regulator.

Такую организацию процесса целесообразно применять в условиях недостаточного напора исходной воды, т.е. при наличии затруднений в создании вакуума при помощи водоструйного насоса. It is advisable to use such an organization of the process in conditions of insufficient pressure of the source water, i.e. if there is difficulty in creating a vacuum using a water-jet pump.

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. Also, when the process is carried out with a pressure in the anode chamber of the reactor higher than the pressure in its cathode chamber due to maintaining excessive pressure in the anode chamber, the circulation circuit is fed by supplying a highly mineralized electrolyte solution to the lower part of the additional capacity of the circulation circuit, and selection of the processed highly mineralized electrolyte for mixing carried out from the bottom of the additional capacity of the circulation circuit. To prepare the initial solution using a mixer. In front of the mixer, a pressure pump is installed (see. Fig. 4), with which help maintain the pressure in the anode chamber and the mixer. The ratios of the flows through the chambers are controlled by the dosed selection of catholyte from the cathode circulation circuit. The obtained neutral anolyte ANK-P is removed from the anode chamber through a pressure regulator. Maintaining pH values in the circulation circuit is carried out by draining part of the treated highly mineralized electrolyte solution from the upper part of the additional tank.

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. It is also possible to carry out the process while maintaining excess pressure in the anode chamber of the reactor and feeding the circulating circuit by supplying a highly mineralized electrolyte solution to the lower part of the additional capacity of the circulating circuit, selecting treated highly mineralized electrolyte for mixing from the lower part of the additional capacity of the circulating circuit, and preparing the initial solution in the mixer, before with which a booster pump is installed, which creates excess pressure in the mixer and the anode chamber (see Fig. 5). The ANK-R neutral anolyte is removed from the anode chamber through a pressure regulator, and the pH values in the circulation circuit are maintained by removing part of the treated highly mineralized electrolyte solution from the lower part of the additional tank while removing hydrogen from the upper part of the additional tank.

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. These options allow you to automate the process as much as possible due to the possibility of tying a single system of automatic control of all pumps used in the implementation of the method. The system is configured to maintain the optimal (preset) pH value of the ANK anolyte - R.

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. In all cases, the regulation of the flow ratios through the anode and cathode chambers of the reactor is carried out by controlling the mixing process and the process of maintaining the pH in the circulation circuit.

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. As a highly mineralized electrolyte 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 can be used.

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.

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. When processing in an electrochemical cell, it is advisable to use a ceramic ultrafiltration or nanofiltration diaphragm. 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, предпочтительно использование керамики на основе оксида циркония или керамики на основе оксида циркония с добавками оксидов алюминия и иттрия, которые обладают оптимальным сочетанием характеристик. The composition of the ceramics is selected based on the conditions of the problem being solved, it is preferable to use ceramics based on zirconium oxide or ceramics based on zirconium oxide with additives of aluminum and yttrium oxides, which have an optimal combination of characteristics.

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. When implementing the method, it is advisable to use flow-through electrochemical reactors described in RF patent N 2078737 or US patent N 5, 635, 040. These reactors are compact diaphragm electrolyzers made of vertical cylindrical and rod electrodes coaxially mounted in dielectric bushings of a ceramic diaphragm, also coaxially mounted in the bushings between the electrodes and dividing the interelectrode space into the electrode chambers, the chambers having an entrance to the bottom and an exit to rhney parts of the cell. The electrolyzers are made on a modular basis, which allows you to implement a method with a given performance.

Краткое описание фигур чертежей
Способ реализуется с помощью установок, схемы которых представлены на фиг.1-5.Brief Description of the Drawings
The method is implemented using installations, schemes of which are presented in figures 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. Installation for producing anolyte neutral ANK-R (Fig. 1) consists of a diaphragm flow-through electrochemical reactor 1, which is either a single diaphragm flow-through electrochemical modular element (TEM or in English transcription - FEM), or a block of these elements connected hydraulically in parallel, tanks auxiliary electrolyte 2, flotation reactor 3 ,; water-jet pump 4, adjustable valves 5 and 6, as well as hydraulic lines connecting these devices. The cathode chamber of the reactor 1 is connected by hydraulic lines to the capacity of the auxiliary electrolyte 2 and is thus included in a closed circulation circuit for the auxiliary electrolyte. The exit from this circulation loop is located in the upper part of the tank 2 and is connected to the inlet to the water-jet pump 4, which can create a vacuum in the suction line in the range from minus 0.4 to minus 0.6 atmospheres due to the tap water flowing in it. The entrance to the cathode circulation loop is located in / or in front of the entrance to the cathode chamber of the reactor or the lower part of the tank 2 (Fig. 2-5) and is connected to the concentrated salt solution vessel (more than 50-300 g / l) through valve 5. Exit of the water-jet pump 4 is connected to the inlet to a sealed (pressurized) flotation reactor 3. The output of the sludge (liquid and gaseous products) of the reactor 3 is located in its upper part and is equipped with a control valve 6. The outlet for the purified liquid is located in the lower part of the flotation reactor and is connected to the input of the anode compartment of an electrochemical reactor 1. Yield anode reactor chamber 1 is free and is intended for selection of the final product - ANK-type anolyte - P for cleaning, disinfection and sterilization of medical equipment.

Вместо флотационного реактора установка может содержать сепаратор для отделения газа от жидкости 7, а также насосы 8, 9 и 10 (фиг.2). Instead of a flotation reactor, the installation may include a separator for separating gas from liquid 7, as well as pumps 8, 9 and 10 (figure 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. The installation may contain a mixer 11, and at the outlet of the anode chamber a pressure regulator 12 can be located (Figs. 3-5). The installation also contains a supply line of low-mineralized solution 13, a line for the removal of the neutral anolyte ANK-P 14 and a drain line for drainage 15.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

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. The highly mineralized solution from the reservoir (Fig. 1) is supplied through the control valve 5 to the cathode chamber of the reactor 1 and fills the circulation circuit and vessel 2. The low-mineralized solution or drinking water from the source (not shown in the diagram) along line 13 through the water-jet pump 4 and the flotation reactor 3 enters and leaves the anode chamber. After filling the anode and cathode loops, voltage is applied to the electrodes of the reactor and processing of the solution in the circulation loop begins. A low-mineralized solution is pumped through the anode chamber, which is then temporarily discharged into the drain through line 14. After the solution reaches the required characteristics in the circulation circuit of the cathode chamber, the solution enters the pump 4 from the tank of the circulation circuit in a vacuum line, where it is mixed with low-mineralized solution or drinking water supplied along line 13 and onward to flotation reactor 3, where the mixing of the low saline solution with the highly saline processed in the circulating ohm circuit of the cathode chamber. From flotation reactor 3 using an adjustable valve 6 is the removal of gaseous hydrogen from the mixture, as well as the removal of part of the initial solution in the form of a gas-liquid mixture. After the initial solution begins to enter the anode chamber for processing, line 14 is disconnected from the drainage and the solution processed in the anode chamber is sent through line 14 to a container (not shown in the diagram) or directly to the consumer. During operation, the circulation circuit is replenished with fresh highly mineralized solution, and a vacuum is maintained in the circuit itself, which ensures filling with anolyte from 70 to 99% of the thickness of the diaphragm.

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). Hydrogen separation can be carried out in a separator 7, while part of the treated highly mineralized solution is removed from the tank 2 using an adjustable pump 10 from the circulation circuit to the drainage (Fig. 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). When maintaining in the anode chamber an excess pressure exceeding the pressure in the cathode chamber, the initial solution is obtained in the mixer 11, and the pressure regulator "to itself" 12 is installed on line 14 (Fig. 3-5).

Перепад давления на диафрагме поддерживают на уровне 0,4 - 0,6 атм. The pressure drop across the diaphragm is maintained at a level of 0.4 - 0.6 atm.

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.In the process of processing on the electrodes and in the volume of solutions in the chambers, the following chemical reactions proceed:
at the cathode, the main reaction is the formation of sodium hydroxide and hydrogen evolution:
2H ₂ O + 2Na ⁺ + 2e ---> 2NaOH + H ₂
this is due to the high concentration of saline filling the cathodic circulation circuit;
the following reactions occur at the anode at the initial site of anolyte movement in the anode chamber:

In the future, after the removal of part of the sodium ions from the anode chamber through the diaphragm to the cathode chamber, which constantly takes place during the operation of the electrochemical reactor due to two forces acting unidirectionally - the pressure drop across the diaphragm and the electrophoretic effect of the electric field in the interelectrode space, the following reactions take place :

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 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. In all examples, an electrochemical reactor was used according to RF patent N 207 8737 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 a thickness of 0.7 mm. The electrodes used were titanium coated from a mixture of ruthenium and iridium oxides (anode) and titanium with a pyrocarbon coating (cathode). The length of the active sections of the reactor electrodes is 200 mm, and the volumes of the electrode chambers are 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 (С_ох), мг/л,
- общее солесодержание (С_о), г/л.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 _oh ), mg / l,
- total salt content (C _about ), g / l.

Также замеряется удельный расход электроэнергии на получение дезинфицирующего раствора. The specific energy consumption for obtaining a disinfectant solution is also measured.

Данные приведены в таблице. The data are given in the table.

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.Industrial applicability
Compared with the known solution, as follows from the data presented, the invention allows to obtain disinfectant solutions with pH values that provide low corrosion activity, reduce energy consumption, reagent consumption, and also reduce wastewater volumes. In addition, the use of the invention allows to simplify the process, expand its functionality due to the ability to eliminate or significantly slow down the process of sedimentation on the diaphragm, which allows you to maintain the parameters of the disinfectant solution at a given level for any length of time and facilitates automation and process control.

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 and others. "Technology of purification of natural waters", Kiev, Higher School, 1981, pp. 22-25.

2. Патент России No 2038322, С 02 F 1/46, 1992 (прототип). 2. Patent of Russia No 2038322, С 02 F 1/46, 1992 (prototype).

Claims

1. A method of producing 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 in the anode chamber of a diaphragm electrochemical reactor, characterized in that the mixture is saline electrolyte is treated in a cathode before mixing the chamber of the same reactor, and the processing is carried out in a circulation mode using circulation circuit with an additional capacity while maintaining the pH value of the electrolyte in the circulation circuit at the level of 12.5 - 13.5, part of the highly mineralized electrolyte taken from the circuit is mixed, and the mixture is mixed until the initial solution concentration reaches 0.3 - 5.0 g / l while maintaining the volumetric flow rate of the feed of the initial solution through the anode chamber at a level of 100-500 from the volumetric supply of a highly mineralized electrolyte to the cathode chamber, until the pH of the anolyte reaches a level of 7.2-8.2 and the oxidation tanovitelnogo potential from + 250 to + 800 mV vs. silver chloride reference electrode, while maintaining the pressure difference in the anode and cathode chambers of the reactor at a level ensuring the filling anolyte pore aperture in the range from 70 to 99% of the diaphragm thickness.

2. The method according to claim 1, characterized in that the process is carried out while maintaining the pressure in the anode chamber of the reactor exceeding the pressure in its cathode chamber by creating a vacuum in the cathode chamber and the circulation loop, the circulation loop is impregnated by supplying a highly mineralized electrolyte solution to the lower point circuit before entering the cathode chamber, the selection of the processed highly mineralized electrolyte for mixing is carried out from the upper part of the additional capacity of the circulation circuit, and The pH in the circulation circuit of the cathode chamber of the reactor is adjusted by taking part of the initial solution in the form of a gas – liquid mixture.

3. The method according to claim 1, characterized in that the process is carried out while maintaining the pressure in the anode chamber of the reactor exceeding the pressure in its cathode chamber by creating a vacuum in the cathode chamber and the circulation circuit, feeding the circulation circuit by supplying a highly mineralized electrolyte solution to the lower part additional capacity of the circulation circuit, the selection of the processed highly mineralized electrolyte for mixing is carried out from the upper part of the additional capacity of the circulation circuit, The initial solution is prepared in a separator with the simultaneous separation of electrolysis gases, and the pH in the circulation circuit of the cathode chamber of the reactor is controlled by removing part of the processed highly mineralized electrolyte solution from the lower part of the additional tank.

4. The method according to claim 1, characterized in that the process is carried out while maintaining the pressure in the anode chamber of the reactor exceeding the pressure in its cathode chamber by creating excess pressure in the anode chamber, for example, by means of a pressure pump located in front of the entrance to the anode chamber reactor, the feed of the circulation circuit is carried out by supplying a highly mineralized electrolyte solution to the lower part of the additional capacity of the circulation circuit, the selection of the processed highly mineralized electrolyte is mixed e is carried out from the upper part of the additional capacity of the circulation loop and the preparation of the initial solution is carried out in a sealed mixer, maintaining the pH in the circulation circuit of the cathode chamber of the reactor is carried out by taking part of the initial solution in the form of a gas-liquid mixture from a sealed flotation reactor installed before entering the anode chamber, and neutral anolyte is removed from the anode chamber through a pressure regulator.

5. The method according to claim 1, characterized in that the process is carried out while maintaining the pressure in the anode chamber of the reactor exceeding the pressure in its cathode chamber by creating overpressure in the anode chamber, for example, by means of a pressure pump located in front of the mixer, feeding the circulation the circuit is carried out by supplying a highly mineralized electrolyte solution to the lower part of the additional capacity of the circulation circuit, the selection of the processed highly mineralized electrolyte for mixing is carried out from the bottom parts of the additional capacity of the circulation circuit, the initial solution is prepared in the mixer, the neutral anolyte is removed from the anode chamber through a pressure regulator, and the pH values are maintained in the circulation circuit of the reactor cathode chamber by draining part of the treated highly mineralized electrolyte solution from the upper part of the additional capacity.

6. The method according to claim 1, characterized in that the process is carried out while maintaining pressure in the anode chamber of the reactor exceeding the pressure in its cathode chamber, by creating excess pressure in the anode chamber, for example, using a booster pump located in front of the mixer the circulation circuit is carried out by supplying a highly mineralized electrolyte solution to the lower part of the additional capacity of the circulation circuit, the selection of the processed highly mineralized electrolyte for mixing is carried out from the bottom part of the additional capacity of the circulation circuit, the preparation of the initial solution is carried out in the mixer, the neutral anolyte is removed from the anode chamber through a pressure regulator, and the pH values are maintained in the circulation circuit of the cathode chamber of the reactor by removing part of the treated highly mineralized electrolyte solution from the lower part of the additional capacity with simultaneous removal of hydrogen from the upper part of the additional tank.

7. The method according to claims 1 to 6, characterized in that as a highly mineralized electrolyte 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.