RU2326054C1 - Установка для получения водного раствора оксидантов - Google Patents
Установка для получения водного раствора оксидантов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2326054C1 RU2326054C1 RU2006134465/15A RU2006134465A RU2326054C1 RU 2326054 C1 RU2326054 C1 RU 2326054C1 RU 2006134465/15 A RU2006134465/15 A RU 2006134465/15A RU 2006134465 A RU2006134465 A RU 2006134465A RU 2326054 C1 RU2326054 C1 RU 2326054C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- line
- fresh water
- solution
- input
- reactor
- Prior art date
Links
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 title claims abstract description 69
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 11
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 claims abstract description 47
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 91
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 48
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 37
- 238000005188 flotation Methods 0.000 claims description 26
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 15
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 5
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 7
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000006260 foam Substances 0.000 abstract description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003599 detergent Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 abstract 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 7
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 6
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 6
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 5
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 4
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 description 2
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000003330 sporicidal effect Effects 0.000 description 2
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- WGKMWBIFNQLOKM-UHFFFAOYSA-N [O].[Cl] Chemical compound [O].[Cl] WGKMWBIFNQLOKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 230000002421 anti-septic effect Effects 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 chlorine ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000000249 desinfective effect Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 150000002432 hydroperoxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам для электрохимического синтеза активированных водных растворов оксидантов. Установка содержит диафрагменный электрохимический реактор, электроды которого разделены мелкопористой диафрагмой на анодную и катодную камеры с входами и выходами, сепаратор для разделения газовой и жидкой фазы католита с входом в средней части и выходами в верхней и нижней частях. Выход катодной камеры реактора соединен с входом сепаратора. Установка также содержит линию подачи пресной воды, линию подачи концентрированного раствора хлорида щелочного металла, узел для смешивания пресной воды и концентрированного раствора хлорида щелочного металла, линию отвода водного раствора оксидантов и линию вывода в дренаж с установленным на ней регулировочным вентилем, соединенную с верхним выводом сепаратора. Сепаратор выполнен в виде флотационного реактора, объем которого составляет не менее двух объемов катодной камеры. Линия подачи пресной воды соединена с входом катодной камеры, а водоструйный насос установлен на линии подачи пресной воды перед входом катодной камеры, и всасывающая линия насоса соединена с нижним выходом флотационного реактора, а выход насоса соединен с входом катодной камеры. Фильтр, стабилизатор давления и датчик протока последовательно установлены на линии подачи пресной воды перед водоструйным насосом. Узел для смешивания пресной воды и концентрированного раствора хлорида щелочного металла выполнен с двумя входами и выходом, причем один вход соединен с линией подачи концентрированного раствора хлорида щелочного металла и на линии соединения установлен дозировочный насос. Второй вход узла для смешивания пресной воды и раствора хлорида соединен дополнительной линией с линией подачи пресной воды. Технический эффект - получение растворов оксидантов с усиленной антимикробной способностью, лучшими моющими свойствами, сниженной коррозионной активностью и большим сроком хранения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Область применения
Изобретение относится к области прикладной электрохимии, в частности к устройствам для электрохимического синтеза активированных водных растворов оксидантов, являющихся дезинфицирующими растворами, и может быть использовано для получения экологически чистых и безопасных для человека и теплокровных животных дезинфицирующих растворов, обладающих моющими свойствами, которые применяются для дезинфекции, предстерилизационной очистки и стерилизации изделий медицинского назначения в лечебно-профилактических учреждениях системы здравоохранения, в технологии производства фармацевтических препаратов, для дезинфекции и мойки различных объектов на предприятиях пищевой промышленности, коммунального хозяйства, в ветеринании и животноводстве, а также в качестве антисептического средства для обработки гнойных ран человека и животных.
Предшествующий уровень техники
В прикладной электрохимии известны различные установки для получения активированных растворов оксидантов с использованием проточных электрохимических реакторов в различных гидравлических схемах [см., например, «Электрохимическая активация: история, состояние, перспективы». - М.: ВНИИИМТ, 1999, стр.36-46].
Недостатком известных установок для получения активированных растворов оксидантов является низкий коэффициент использования соли, не превышающий 10-15%, в связи с чем дезинфицирующие растворы имеют в своем составе хлорид натрия в количестве большем, чем содержание функционально полезных оксидантов. Это приводит к усилению коррозионной активности растворов оксидантов. Антимикробная активность таких растворов быстро уменьшается во времени, что обусловлено ускорением взаимонейтрализации хлоркислородных и гидропероксидных соединений в растворе оксидантов в присутствии ионов исходного электролита, снижающих толщину защитных гидратных оболочек вокруг высокозаряженных метастабильных соединений оксидантов. Устранение этого недостатка приводит к усложнению схем установок, неоправданному расходу электроэнергии при одновременном уменьшении производительности и повышении затрат на эксплуатацию.
Наиболее близкой по технической сути и достигаемому результату является установка для получения водного раствора оксидантов, содержащая диафрагменный электрохимический реактор, электроды которого разделены мелкопористой диафрагмой на анодную и катодную камеры с входами и выходами, сепаратор для разделения газовой и жидкой фазы католита с входом в средней части и выходами в верхней и нижней частях, причем выход катодной камеры соединен с входом сепаратора. Установка также содержит линию подачи пресной воды, линию подачи концентрированного раствора хлорида щелочного металла, узел для смешивания пресной воды и концентрированного раствора хлорида щелочного металла, линию отвода водного раствора оксидантов и линию вывода в дренаж с установленным на ней регулировочным вентилем, соединенную с верхним выводом сепаратора [см. патент США №5628888, С25В 9/00, 1997]. В известной установке водный раствор оксидантов получают путем насыщения предварительно обработанного в катодной камере электрохимического реактора раствора хлорида натрия оксидантами. Насыщение ведут путем обработки раствора в анодной камере того же реактора. Это техническое решение выбрано в качестве прототипа.
В известной установке узел для смешивания пресной воды и концентрированного раствора хлорида щелочного металла соединен с линией подачи пресной воды и с линией подачи концентрированного раствора хлорида щелочного металла. После смешивания полученный исходный раствор поступает в катодную камеру реактора, где после обработки выводится в сепаратор для разделения жидкой и газовой фаз католита. Из верхней части сепаратора отбирается водород, то есть газовая фаза со шламом, который представляет собой выделившиеся в катодной камере нерастворимые гидроксиды тяжелых металлов. Из нижней части сепаратора отводится очищенный католит и поступает на обработку в анодную камеру, в которой раствор насыщается оксидантами-продуктами электродных реакций и окислительно-восстановительных реакций в объеме раствора. Полученный водный раствор окидантов из анодной камеры направляется потребителю.
Предусмотрено регулирование свойств получаемого раствора за счет возможности отбора из сепаратора части католита, то есть уменьшения объема обрабатываемого анолита по сравнению с объемом католита. Этот процесс регулируется вентилем, установленным на линии отвода в дренаж.
Известная установка, выполненная по модульному принципу, позволяет сравнительно легко собирать электрохимические системы (установки) большой производительности и получать продукты в виде электрохимически активированных растворов, имеющих сравнительно высокую концентрацию оксидантов при нейтральном, или близком к нему значении рН.
Недостатком установки является низкая степень преобразования используемого исходного электролита - хлорида щелочного металла, как правило, хлорида натрия. Это обусловлено технологической схемой получения раствора оксидантов и, соответственно, химизмом процесса. Перенос тока через диафрагму в известном решении осуществляется не только катионами, но и анионами, в частности ионами хлора. Это приводит к снижению выхода по току целевых продуктов. Кроме того, в конечном продукте - растворе оксидантов - содержится значительные количества хлорид-ионов, что приводит к понижению активности растворов и сокращению их срока годности.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом, достигаемым при использовании данного изобретения, является улучшение эффективности работы установки за счет повышения степени электрохимического преобразования хлорида натрия, за счет более глубокой очистки раствора оксидантов от ионов тяжелых металлов, а также обеспечение возможности получения растворов оксидантов с улучшенными функциональными свойствами - усиленной антимикробной способностью, лучшими моющими свойствами, сниженной коррозионной активностью, большим сроком хранения. Все эти новые качества раствора оксидантов обусловлены возможностью синтеза раствора с высокой концентрацией оксидантов при низкой общей минерализации раствора. Также достигается повышение надежности работы установки в стабильном режиме без необходимости контролирования большого числа параметров, а также увеличение промежутка времени между необходимыми технологическими процедурами промывки кислотой катодных камер с целью удаления катодных отложений, чем обеспечивается снижение трудозатрат на ее эксплуатацию.
Указанный технический результат достигается следующим исполнением установки.
Установка для получения водного раствора оксидантов, содержит диафрагменный электрохимический реактор, электроды которого разделены мелкопористой диафрагмой на анодную и катодную камеры с входами и выходами, сепаратор для разделения газовой и жидкой фазы католита с входом в средней части и выходами в верхней и нижней частях. Выход катодной камеры реактора соединен с входом сепаратора. Установка также содержит линию подачи пресной воды, линию подачи концентрированного раствора хлорида щелочного металла, узел для смешивания пресной воды и концентрированного раствора хлорида щелочного металла, линию отвода водного раствора оксидантов и линию вывода в дренаж с установленным на ней регулировочным вентилем, соединенную с верхним выводом сепаратора. В установке сепаратор для разделения жидкой и газовой фазы католита выполнен в виде флотационного реактора, объем которого составляет не менее двух объемов катодной камеры реактора с одним или двумя выходами в нижней части. Установка дополнительно содержит стабилизатор давления с фильтром, датчик протока, водоструйный насос с напорным и всасывающими входами и выходом, дозировочный насос, приспособление для смешивания раствора оксидантов с католитом, оптический индикатор расхода раствора оксидантов и регулировочные вентили. Линия подачи пресной воды соединена с входом катодной камеры, а водоструйный насос установлен на линии подачи пресной воды перед входом катодной камеры, и всасывающая линия насоса соединена с нижним выходом флотационного реактора, а выход насоса соединен с входом катодной камеры. Фильтр, стабилизатор давления и датчик протока последовательно установлены на линии подачи пресной воды перед водоструйным насосом. Узел для смешивания пресной воды и концентрированного раствора хлорида щелочного металла выполнен с двумя входами и выходом, причем один вход соединен с линией подачи концентрированого раствора хлорида щелочного металла и на линии соединения установлен дозировочный насос. Второй вход узла для смешивания пресной воды и раствора хлорида соединен дополнительной линией с линией подачи пресной воды, причем дополнительная линия соединена с линией подачи пресной воды на участке после стабилизатора давления перед напорным входом водоструйного насоса и на дополнительной линии установлен регулировочный вентиль. Выход узла для смешения пресной воды и концентрированного раствора хлорида щелочного металла соединен с входом анодной камеры. Приспособление для смешивания раствора оксидантов с католитом выполнено с двумя входами и выходом, при этом выход соединен с линией отвода водного раствора оксидантов, а входы соединены соответственно с нижним выходом флотационного реактора и с выходом анодной камеры. Оптический индикатор установлен на линии, соединяющей выход анодной камеры и вход приспособления для смешивания раствора оксидантов с католитом.
Электрохимический реактор может быть выполнен из одной или нескольких электрохимических ячеек, соединенных гидравлически параллельно. Ячейки содержат цилиндрические, коаксиально установленные электроды, пространство между которыми разделено коаксиальной мелкопористой диафрагмой из керамики, на основе модифицированного оксида циркония, при этом объем флотационного реактора установки не менее чем в два раза больше суммарного объема катодных камер ячеек.
Такое выполнение установки позволяет получить заявленный технический результат.
Выполнение сепаратора для разделения жидкой и газовой фазы католита в виде флотационного реактора, объем которого составляет не менее двух объемов катодной камеры реактора, позволяет повысить степень очистки обработанной в катодной камере воды от ионов тяжелых металлов, что снижает минерализацию раствора и повышает срок храненияn продукта - электрохимически активированного раствора оксидантов. Выполнение флотационного реактора с объемом, меньшим чем двухкратный объем катодной камеры, не позволяет обеспечить необходимую степень очистки, так как не обеспечивает необходимое время флотации. Верхний предел определяется конструктивными особенностями установки в зависимости от условий решаемой задачи. Нецелесообразно увеличивать объем флотационного реактора свыше семикратного объема катодной камеры, так как это нарушит гидравлический режим работы системы и необоснованно увеличит материалоемкость установки.
Флотационный реактор может быть выполнен с одним или двумя выходами в нижней части. Выбор исполнения флотационного реактора определяется рациональностью конструктивного исполнения установки в зависимости от необходимой производительности.
Установка дополнительно содержит ряд узлов: стабилизатор давления с фильтром, датчик протока, водоструйный насос с напорным и всасывающими входами и выходом, дозировочный насос, приспособление для смешивания раствора оксидантов с католитом, оптический индикатор расхода раствора оксидантов и регулировочные вентили.
Их включение в гидравлическую схему установки позволяет решить поставленную задачу.
В установке линия подачи пресной воды соединена с входом катодной камеры. Это позволяет целенаправленно влиять на процессы, связанные с переносом тока в реакторе через диафрагму и повысить выход по току целевых продуктов, так как в катодную камеру в процессе работы не поступают хлорид-ионы, как в установке по прототипу.
Водоструйный насос установлен на линии подачи пресной воды перед входом катодной камеры, и всасывающая линия насоса соединена с нижним выходом флотационного реактора, а выход насоса соединен с входом катодной камеры. Такое соединение позволяет повысить электропроводность католита, образующегося из подаваемой в катодную камеру воды, за счет электромиграционного поступления ионов натрия из анодной камеры через диафрагму.
Фильтр, стабилизатор давления и датчик протока последовательно установлены на линии подачи пресной воды перед водоструйным насосом. Фильтр необходим для очистки поступающей воды от взвешенных примесей. Стабилизатор давления позволяет обеспечить необходимый гидравлический режим и постоянство давления во всех узлах установки. Датчик протока позволяет обеспечить безаварийный режим работы установки в переходные периоды (пуск, остановка), при неожиданном изменении протока воды, а также позволяет осуществлять подключение установки к автоматизированной гидравлической системе с накопительной емкостью раствора оксидантов.
Узел для смешивания пресной воды и концентрированного раствора хлорида щелочного металла выполнен с двумя входами и выходом. Один вход соединен с линией подачи концентрированного раствора хлорида щелочного металла и на линии соединения установлен дозировочный насос. Второй вход соединен дополнительной линией с линией подачи пресной воды, причем дополнительная линия соединена с линией подачи пресной воды на участке после стабилизатора давления перед напорным входом водоструйного насоса и на дополнительной линии установлен регулировочный вентиль. Выход узла для смешивания пресной воды и концентрированного раствора хлорида щелочного металла соединен с входом анодной камеры.
Такое выполнение позволяет получать раствор, питающий анодную камеру, со стабильными, заданными характеристиками. В поток пресной воды со стабилизированным давлением с помощью дозировочного насоса подается необходимое количество концентрированного раствора хлорида щелочного металла. Регулировочный вентиль позволяет регулировать протекающий объем пресной воды таким образом, чтобы обеспечить необходимый расход раствора через анодную камеру.
Приспособление для смешивания раствора оксидантов с католитом выполнено с двумя входами и выходом. Выход соединен с линией отвода водного раствора оксидантов, а входы соединены соответственно с нижним выходом флотационного реактора (или с одним из нижних выходов этого реактора) и с выходом анодной камеры. Оптический индикатор установлен на линии, соединяющей выход анодной камеры и вход приспособления для смешивания раствора оксидантов с католитом.
Раствор оксидантов получают смешиванием очищенного католита и продуктов окисления из анодной камеры. Это позволяет получить раствор с минимальной минерализацией, насыщенный растворенным водородом, не содержащий ионов солей жесткости и тяжелых металлов, при этом обладающий высокой активностью. Оптический индикатор позволяет по внешнему виду характера протока газо-жидкостной среды контролировать процесс путем регулировки расхода раствора через анодную камеру.
В установке для получения водного раствора оксидантов электрохимический реактор может быть выполнен из одной или нескольких электрохимических ячеек, соединенных гидравлически параллельно. Целесообразно использовать ячейки, которые содержат цилиндрические, коаксиально установленные электроды, пространство между которыми разделено коаксиальной мелкопористой диафрагмой из керамики, на основе модифицированного оксида циркония. В таких ячейках исключаются застойные зоны и обеспечивается эффективная обработка растворов. Керамические диафрагмы являются стойкими, не изменяют своих характеристик в процессе электролиза, что позволяет поддерживать процесс в стационарном режиме. При выполнении реактора из нескольких ячеек объем флотационного реактора установки не менее чем в два раза больше суммарного объема катодных камер ячеек.
Краткое описание чертежей
Установка схематично изображена на фиг.1 и 2.
Установка для получения раствора оксидантов (фиг.1) содержит электрохимический реактор 1, выполненный из одной или нескольких электрохимических модульных ячеек, соединенных параллельно. Электрохимические ячейки разделены диафрагмой 2 на анодную 3 и катодную 4 камеры. Установка содержит флотационный реактор 5 для разделения газовой и жидкой фазы католита, с входом 6 в средней части и выходами 7, 8 и 9, расположенными в верхней и нижней частях флотационного реактора 5 (установка может быть выполнена с одним выходом в нижней части - см. фиг.2). Выход катодной камеры 4 соединен с входом 6 флотационного реактора. Установка содержит линию подачи пресной воды 10, линию подачи концентрированного раствора хлорида щелочного металла 11, узел для смешивания пресной воды и концентрированного раствора хлорида щелочного металла 12, линию отвода водного раствора оксидантов 13 и линию вывода в дренаж 14 с установленным на ней регулировочным вентилем 15.
Установка также содержит стабилизатор давления 16 с фильтром 17, датчик протока 18, водоструйный насос 19 с напорным и всасывающими входами и выходом, дозировочный насос 20, приспособление для смешивания раствора оксидантов с католитом 21, оптический индикатор расхода раствора оксидантов 22, дополнительную гидравлическую линию 23 и регулировочные вентили 24 и 25.
Установка работает следующим образом.
Катодная 4 камера, а также флотационный реактор 5 заполняются по линии 10 пресной водой. С помощью стабилизатора давления 16 и регулятора расхода 18 устанавливают требуемое давление и расход пресной воды в системе. По линии 11 с помощью дозировочного насоса 20 в узел смешивания 12 подают раствор хлорида щелочного металла, а также по дополнительной линии 23 в узел смешивания подается пресная вода. С помощью регулировочного вентиля 24 устанавливается расход поступающей на смешение воды и, следовательно, общий расход раствора, поступающего в анодную камеру 3 реактора 1. Расход устанавливается таким образом, что объем протекающего раствора в анодной камере приблизительно в 10 раз меньше, чем объем раствора, протекающего в катодной камере за одинаковое время. На электроды реактора 1 подают напряжение, включают водоструйный насос 19, открыв вентиль 25. С помощью этого же вентиля 25 регулируют подачу католита из флотационного реактора 5 в пресную воду, поступающую в катодную камеру 4.
При проведении процесса электролиза в анодной 3 и в катодной 4 камерах на электродах выделяются электролизные газы. Полученный в анодной камере 3 раствор оксидантов в виде газожидкостной смеси с пенообразной структурой поступает в приспособление 21 для смешивания католита и раствора оксидантов. Оптический индикатор 22 позволяет контролировать процесс и регулировать соотношение потоков в электродных камерах в зависимости от условий решаемой задачи.
В катодную камеру 4 при проведении процесса электролиза через мелкопористую диафрагму поступают ионы щелочного металла и на катоде выделяется элетролизный газ - преимущественно водород. Католит в виде газожидкостной смеси поступает на вход 6 флотационного реактора 5, из верхней части которого через выход 7 по линии 14 выводится газ и увлеченный им шлам, образовавшийся в результате увеличения значения рН католита в процессе электролиза. В зависимости от расхода по линии 14 с помощью регулировочного вентиля 15 может быть выведена из процесса обработки и часть католита.
Очищенный католит выводится из флотационного реактора через выходы 8 и 9. Католит, выведенный через выход 8, подается в приспособление для смешивания католита и раствора оксидантов 21, а католит, выведенный из выхода 9, подается во всасывающую линию насоса 19.
В случае, если флотационный реактор 5 выполнен с одним выходом, то этот выход соединяется и с насосом 19 и с приспособлением для смешивания 21 (см. фиг.2)
Полученный продукт - водный раствор оксидантов выводится по линии 13 и подается потребителю.
При работе установки необходимо контролировать следующие параметры: силу тока и напряжение на электрохимическом реакторе, поддерживая при этом постоянный расход воды. Уменьшение силы тока и/или увеличение напряжения на электродах электрохимического реактора свидетельствует о необходимости увеличить подачу солевого раствора дозировочным насосом или о необходимости увеличить концентрацию исходного солевого раствора при сохранении неизменной подачи дозировочного насоса, либо о необходимости удалить катодные отложения из электрохимического реактора промывкой раствором кислоты.
Варианты осуществления изобретения
Изобретение иллюстрируется следующими примерами, которые, однако, не исчерпывают всех возможностей реализации изобретения.
Во всех примерах использовался реактор, содержащий четыре ячейки ПЭМ-3 (элемент проточный электрохимический модульный, модель 3), изготовленные по патенту США №5,635,040; C02F 1/461, 03.06.97), анод и катод каждой из которых установлены с межэлектродным расстоянием 3 мм. Внешний диаметр анода элемента ПЭМ-3 составляет 8 мм, внутренний диаметр катода равен 14 мм, длина катода равняется 200 мм, толщина стенок диафрагмы составляет 0,6 мм. В элементе ПЭМ-3 установлена ультрафильтрационная диафрагма из керамики на основе оксида циркония с добавками оксидов алюминия и иттрия.
Флотационный реактор установки был выполнен объемом 80 мл, что составляло 2 суммарных объема катодных камер.
Пример. Установка для получения водного раствора оксидантов была собрана по схеме, приведенной на фиг.1
После заполнения установки пресной водой осуществлялась подача пресной воды с постоянным расходом 35 л/час. Через анодные камеры установки осуществляли проток воды с помощью вентиля 24 около 4 литров в час. Эта вода разбавляла солевой раствор концентрацией 200 г/л, подаваемый дозировочным насосом 20 в устройство для смешивания 12, до концентрации 10 г/л, после чего этот раствор с расходом около 4 литров в час подавался в анодные камеры реактора, что визуально контролировалось по оптическому индикатору скорости протока газо-жидкостной смеси оксидантов.
Подачу электропитания на реактор установки осуществляли таким образом, что суммарный ток, протекающий между электродами, составлял величину 40 А при напряжении 15 вольт и полностью открытом вентиле 25. При закрытом вентиле 25 величина напряжения на электродах увеличивалась до 44 вольт, что свидетельствовало о важности эффекта подачи части католита на вход катодной камеры реактора.
После выхода на режим (в течение 2 минут) установка проработала непрерывно в течение 30 часов (3 дня по 10 часов) при токе 40 ампер и напряжении 15 вольт, при этом было получено 1200 литров раствора оксидантов. Солесодержание водного раствора оксидантов составляло 1,2 г/л, окислительная активность, определенная по количеству оксидантов составляла 700 мг/л при рН, равном 7,0-7,1 ед. рН. Спороцидная активность раствора оксидантов сохранялась в течение 8 дней, время для стерилизации стоматологических инструментов, контаминированных музейным штаммом стафилококка золотистого, составляло 1 минуту в начале срока хранения и 4 минуты на восьмой день хранения.
По сравнению с известными техническими решениями аналогичное значение концентрации оксидантов возможно получить только в случае, если общее солесодержание раствора оксидантов не менее 5 граммов в 1 литре.
По сравнению с прототипом установка не требовала регулировки в процессе работы в течение 30 часов, в то время как установка по прототипу нуждалась в корректировке режима работы 12 раз за то же время при одной промывке катодной камеры реактора раствором соляной кислоты концентрацией 5%. Раствор, производимый установкой по прототипу, имел общую минерализацию 4,2-4,5 г/л при концентрации оксидантов 450-500 мг/л и рН в пределах 5,7-7,8 ед. рН. Сила тока в установке-прототипе составляла 43-45 ампер при напряжении от 25 до 27 вольт. Спороцидная активность раствора оксидантов, произведенного на установке - прототипе, сохранялась в течение 5 дней, время для стерилизации стоматологических инструментов, контаминированных музейным штаммом стафилококка золотистого, составляло 3 минуты в начале срока хранения и 12 минут на пятый день хранения.
Промышленная применимость
Изобретение позволяет повысить эффективности работы установки за счет повышения степени электрохимического преобразования хлорида натрия за счет более глубокой очистки раствора оксидантов от ионов тяжелых металлов, за счет удлинения ресурса работы анодных покрытий электрохимического реактора, за счет увеличения промежутка времени между необходимыми технологическими процедурами промывки кислотой катодных камер с целью удаления катодных отложений, а также обеспечивает возможность получения растворов оксидантов с улучшенными функциональными свойствами - усиленной антимикробной способностью, лучшими моющими свойствами, сниженной коррозионной активностью, большим сроком хранения. Также обеспечивается возможность разбавления раствора оксидантов водой при пропорциональном изменении активности, возможностью ввода различных химических добавок, улучшающих функциональные свойства. Также достигается повышение надежности работы установки в стабильном режиме без необходимости контролирования большого числа параметров и обеспечивается снижение трудозатрат на ее эксплуатацию.
Claims (2)
1. Установка для получения водного раствора оксидантов, содержащая диафрагменный электрохимический реактор, электроды которого разделены мелкопористой диафрагмой на анодную и катодную камеры с входами и выходами, сепаратор для разделения газовой и жидкой фазы католита с входом в средней части и выходами в верхней и нижней частях, причем выход катодной камеры соединен с входом сепаратора, линию подачи пресной воды, линию подачи концентрированного раствора хлорида щелочного металла, узел для смешивания пресной воды и концентрированного раствора хлорида щелочного металла, линию отвода водного раствора оксидантов и линию вывода в дренаж с установленным на ней регулировочным вентилем, соединенную с верхним выводом сепаратора, отличающаяся тем, что сепаратор для разделения жидкой и газовой фазы католита выполнен в виде флотационного реактора, объем которого составляет не менее двух объемов катодной камеры реактора с одним или двумя выходами в нижней части и установка дополнительно содержит стабилизатор давления с фильтром, датчик протока, водоструйный насос с напорным и всасывающими входами и выходом, дозировочный насос, приспособление для смешивания раствора оксидантов с католитом, оптический индикатор расхода раствора оксидантов и регулировочные вентили, причем линия подачи пресной воды соединена с входом катодной камеры, водоструйный насос установлен на линии подачи пресной воды перед входом катодной камеры, и всасывающая линия насоса соединена с нижним выходом флотационного реактора, а выход насоса соединен с входом катодной камеры, фильтр, стабилизатор давления и датчик протока последовательно установлены на линии подачи пресной воды перед водоструйным насосом, узел для смешивания пресной воды и концентрированного раствора хлорида щелочного металла выполнен с двумя входами и выходом, причем один вход соединен с линией подачи концентрированого раствора хлорида щелочного металла и на линии соединения установлен дозировочный насос, второй вход соединен дополнительной линией с линией подачи пресной воды, причем дополнительная линия соединена с линией подачи пресной воды на участке после стабилизатора давления перед напорным входом водоструйного насоса, и на дополнительной линии установлен регулировочный вентиль, выход узла для смешения пресной воды и концентрированного раствора хлорида щелочного металла соединен с входом анодной камеры, приспособление для смешения раствора оксидантов с католитом выполнено с двумя входами и выходом, при этом выход соединен с линией отвода водного раствора оксидантов, а входы соединены, соответственно, с нижним выходом флотационного реактора и с выходом анодной камеры, а оптический индикатор установлен на линии, соединяющей выход анодной камеры и вход приспособления для смешивания раствора оксидантов с католитом.
2. Установка для получения водного раствора оксидантов по п.1, отличающаяся тем, что электрохимический реактор выполнен из одной или нескольких электрохимических ячеек, соединенных гидравлически параллельно, и ячейки содержат цилиндрические, коаксиально установленные электроды, пространство между которыми разделено коаксиальной мелкопористой диафрагмой из керамики на основе модифицированного оксида циркония, при этом объем флотационного реактора установки не менее чем в два раза больше суммарного объема катодных камер ячеек.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006134465/15A RU2326054C1 (ru) | 2006-09-29 | 2006-09-29 | Установка для получения водного раствора оксидантов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006134465/15A RU2326054C1 (ru) | 2006-09-29 | 2006-09-29 | Установка для получения водного раствора оксидантов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006134465A RU2006134465A (ru) | 2008-04-10 |
| RU2326054C1 true RU2326054C1 (ru) | 2008-06-10 |
Family
ID=39581305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006134465/15A RU2326054C1 (ru) | 2006-09-29 | 2006-09-29 | Установка для получения водного раствора оксидантов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2326054C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2521971C2 (ru) * | 2009-05-30 | 2014-07-10 | Мессер Груп Гмбх | Способ электролиза водных растворов хлористого водорода или хлорида щелочного металла в электролизере и установка для реализации данного способа |
| RU2769053C2 (ru) * | 2017-08-25 | 2022-03-28 | Блю Сейфти Гмбх | Устройство для получения продуктов электролиза раствора хлорида щелочного металла |
| RU2769053C9 (ru) * | 2017-08-25 | 2022-07-07 | Блю Сейфти Гмбх | Устройство для получения продуктов электролиза из раствора хлорида щелочного металла |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5628888A (en) * | 1996-03-28 | 1997-05-13 | Rscecat, Usa, Inc. | Apparatus for electrochemical treatment of water and/or water solutions |
| US5635040A (en) * | 1996-03-11 | 1997-06-03 | Rscecat, Usa, Inc. | Electrochemical cell |
| RU2141453C1 (ru) * | 1995-06-30 | 1999-11-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Лаборатория электрохимической технологии" | Устройство для электрохимической обработки воды и водных растворов |
| RU2176989C1 (ru) * | 2000-11-01 | 2001-12-20 | Бахир Витольд Михайлович | Электрохимическая модульная ячейка для обработки водных растворов, установка для получения продуктов анодного окисления раствора хлоридов щелочных или щелочноземельных металлов |
| RU2270885C1 (ru) * | 2004-10-01 | 2006-02-27 | Витольд Михайлович Бахир | Установка для получения продуктов анодного окисления раствора хлоридов щелочных или щелочноземельных металлов |
-
2006
- 2006-09-29 RU RU2006134465/15A patent/RU2326054C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2141453C1 (ru) * | 1995-06-30 | 1999-11-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Лаборатория электрохимической технологии" | Устройство для электрохимической обработки воды и водных растворов |
| US5635040A (en) * | 1996-03-11 | 1997-06-03 | Rscecat, Usa, Inc. | Electrochemical cell |
| US5628888A (en) * | 1996-03-28 | 1997-05-13 | Rscecat, Usa, Inc. | Apparatus for electrochemical treatment of water and/or water solutions |
| RU2176989C1 (ru) * | 2000-11-01 | 2001-12-20 | Бахир Витольд Михайлович | Электрохимическая модульная ячейка для обработки водных растворов, установка для получения продуктов анодного окисления раствора хлоридов щелочных или щелочноземельных металлов |
| RU2270885C1 (ru) * | 2004-10-01 | 2006-02-27 | Витольд Михайлович Бахир | Установка для получения продуктов анодного окисления раствора хлоридов щелочных или щелочноземельных металлов |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2521971C2 (ru) * | 2009-05-30 | 2014-07-10 | Мессер Груп Гмбх | Способ электролиза водных растворов хлористого водорода или хлорида щелочного металла в электролизере и установка для реализации данного способа |
| RU2769053C2 (ru) * | 2017-08-25 | 2022-03-28 | Блю Сейфти Гмбх | Устройство для получения продуктов электролиза раствора хлорида щелочного металла |
| US11306402B2 (en) * | 2017-08-25 | 2022-04-19 | Blue Safety Gmbh | Device for obtaining electrolysis products from an alkali metal chloride solution |
| RU2769053C9 (ru) * | 2017-08-25 | 2022-07-07 | Блю Сейфти Гмбх | Устройство для получения продуктов электролиза из раствора хлорида щелочного металла |
| RU2835726C1 (ru) * | 2024-03-25 | 2025-03-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Эмеральд экотехнологии" | Способ и установка для получения продуктов электролиза из раствора хлоридов щелочных металлов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006134465A (ru) | 2008-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5985110A (en) | Apparatus for electrochemical treatment of water and/or water solutions | |
| US5628888A (en) | Apparatus for electrochemical treatment of water and/or water solutions | |
| US5871623A (en) | Apparatus for electrochemical treatment of water and/or water solutions | |
| US20100310672A1 (en) | Disinfectant based on aqueous; hypochlorous acid (hoci)-containing solutions; method for the production thereof and use thereof | |
| JP3716042B2 (ja) | 酸性水の製造方法及び電解槽 | |
| RU2088539C1 (ru) | Устройство для получения моющих и дезинфицирующих растворов | |
| RU2148027C1 (ru) | Способ получения дезинфицирующего раствора - нейтрального анолита анд | |
| RU2326054C1 (ru) | Установка для получения водного раствора оксидантов | |
| KR100460022B1 (ko) | 순환여과식 양식장의 암모니아성 질소제거 및 살균장치 | |
| JP2011235208A (ja) | 電解水製造装置及びこれを用いる電解水の製造方法 | |
| JP3870482B2 (ja) | 水浄化装置 | |
| RU2090517C1 (ru) | Способ очистки природных вод | |
| RU2322397C1 (ru) | Установка для получения водного раствора оксидантов | |
| JPH0938655A (ja) | オゾンを含有する電解次亜塩素酸殺菌水並びにその製造方法及び装置 | |
| RU2329197C1 (ru) | Способ получения электрохимически активированного дезинфицирующего раствора и установка для его осуществления | |
| JP4726821B2 (ja) | 殺菌消毒用洗浄液の調製方法 | |
| US20130277230A1 (en) | Water cleaning and sanitising apparatus | |
| RU2155719C1 (ru) | Способ получения дезинфицирующего раствора - анолита нейтрального | |
| KR200392719Y1 (ko) | 식품용 살균수 제조장치 | |
| JPH06206074A (ja) | 殺菌水の製造方法及び装置 | |
| RU2277512C1 (ru) | Способ получения дезинфицирующего раствора - нейтрального анолита | |
| RU2835726C1 (ru) | Способ и установка для получения продуктов электролиза из раствора хлоридов щелочных металлов | |
| RU2351546C2 (ru) | Способ снижения окислительно-восстановительного потенциала воды | |
| CN102971262A (zh) | 电化学活化的水基溶液及该溶液的用途 | |
| UA67977U (ru) | Способ получения дезинфицирующего раствора - анолита |