RU2329335C2 - Способ получения дезинфицирующего средства и дезинфицирующее средство - Google Patents
Способ получения дезинфицирующего средства и дезинфицирующее средство Download PDFInfo
- Publication number
- RU2329335C2 RU2329335C2 RU2006130675/15A RU2006130675A RU2329335C2 RU 2329335 C2 RU2329335 C2 RU 2329335C2 RU 2006130675/15 A RU2006130675/15 A RU 2006130675/15A RU 2006130675 A RU2006130675 A RU 2006130675A RU 2329335 C2 RU2329335 C2 RU 2329335C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diaphragm
- disinfectant
- electrochemical
- cell
- anode
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 claims abstract description 14
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 12
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 62
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 22
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 15
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 13
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 claims description 12
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 9
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 claims description 7
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 abstract description 9
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 9
- -1 peroxide compounds Chemical class 0.000 abstract description 8
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 15
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 11
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 7
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 7
- 230000000249 desinfective effect Effects 0.000 description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 6
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 6
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 6
- 150000004965 peroxy acids Chemical class 0.000 description 6
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 5
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 5
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- ZNNZYHKDIALBAK-UHFFFAOYSA-M potassium thiocyanate Chemical compound [K+].[S-]C#N ZNNZYHKDIALBAK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229940116357 potassium thiocyanate Drugs 0.000 description 2
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical group [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- MWNQXXOSWHCCOZ-UHFFFAOYSA-L sodium;oxido carbonate Chemical compound [Na+].[O-]OC([O-])=O MWNQXXOSWHCCOZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 208000009043 Chemical Burns Diseases 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 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
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical class OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000002477 conductometry Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N dioxoiridium Chemical compound O=[Ir]=O HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UDYLZILYVRMCJW-UHFFFAOYSA-L disodium;oxido carbonate Chemical class [Na+].[Na+].[O-]OC([O-])=O UDYLZILYVRMCJW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000457 iridium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 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
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 231100000027 toxicology Toxicity 0.000 description 1
- 238000013518 transcription Methods 0.000 description 1
- 230000035897 transcription Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано во всех областях техники, в которых требуется применение дезинфицирующих растворов, в частности в медицине, пищевой промышленности и других. Способ получения дезинфицирующего средства включает подачу водного раствора карбоната щелочного металла в анодную камеру диафрагменной электрохимической ячейки с цилиндрическими коаксиальными электродами и коаксиальной керамической ультрафильтрационной диафрагмой, подачу в катодную камеру той же ячейки пресной воды и вывод дезинфицирующего средства из анодной камеры. Раствор карбоната щелочного металла и воду подают в анодную и катодную камеры ячейки противотоком. Процесс ведут при переносе тока через диафрагму преимущественно ионами щелочного металла. Дезинфицирующее средство, полученное обработкой водного раствора карбоната щелочного металла концентрацией 0,2-2 г/л в анодной камере электрохимической диафрагменной ячейки с коаксиальными электродами и коаксиальной ультрафильтрационной керамической диафрагмой, содержит пероксосоединения находящиеся в метастабильном состоянии и имеет pH 6-7. Изобретение позволяет получить эффективное дезинфицирующее средство, не содержащее хлора, в требуемом количестве на месте потребления при снижении затрат на его изготовление и использование. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Область применения
Изобретение относится к области прикладной электрохимии и может быть использовано во всех областях техники, в которых требуется применение дезинфицирующих растворов, в частности в медицине, в пищевой промышленности и других.
Предшествующий уровень техники
В настоящее время в медицине и в различных областях техники, и в частности в области водоподготовки, широко применяются дезинфицирующие водные растворы, содержащие неорганические соединения, в частности соединения активного хлора, полученные химическим путем [см., например, Л.А.Кульский и др. Технология очистки природных вод, Киев, Высшая школа, 1981, стр.22-25].
Недостатком известных решений является недостаточно высокая дезинфицирующая способность в присутствии органических загрязнений, высокая коррозионная активность, повышенные требования к технике безопасности, наличие большого количества балластных веществ в рабочем растворе.
Подобных недостатков лишены электрохимические методы получения таких растворов, позволяющие упростить процесс приготовления, сократить число реагентов.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является способ, реализованный в устройстве для получения дезинфицирующих и моющих растворов путем электрохимической обработки растворов хлоридов щелочных металлов концентрацией до 5 г/л, полученных смешением питьевой воды с насыщенным раствором хлорида щелочного металла. В известном способе раствор хлорида щелочного металла подается параллельными потоками в анодную и катодную камеры электрохимического реактора, и после обработки подается потребителю [см. Электрохимическая активация: история, состояние. Перспективы, М., Академия медико-технических наук РФ, изд. ВНИИИМТ, 1999, стр.36-38]. При этом раствор, обработанный в анодной камере, является дезинфицирующим, а раствор, обработанный в катодной камере, - моющим. Данный способ выбран авторами в качестве прототипа.
Применение известного технического решения позволяет получить растворы со сравнительно высокой дезинфицирующей и стерилизующей способностью.
Недостатком известного решения являются низкие значения pH полученного из анодной камеры раствора (анолита), что обусловливает его повышенную коррозионную активность, а также требует повышенных мер безопасности при использовании. Низкие значения pH анолита объясняются наличием растворенного хлора, который в свободном виде является токсичным веществом.
В настоящее время широко дискутируется вопрос о замене хлорсодержащих дезинфицирующих средств на иные, не содержащие хлора. Так, например, известно, что пероксосоединения, в частности пероксокарбонат натрия обладает дезинфицирующим, бактерицидным действием [см. Химическая энциклопедия, Москва, Издательство «Большая Российская Энциклопедия», 1992, т.3, стр.184].
Однако известный способ не может быть применен для получения дезинфицирующих растворов, не содержащих хлор, в частности для получения растворов пероксокарбонатов щелочных металлов.
Известно техническое решение, относящееся к области санитарии и являющееся дезинфицирующим средством. Известное решение используется для дезинфицирования медицинского оборудования, имеющего металлические части, и содержит низкомолекулярную перкислоту, стабилизатор перкислоты и ингибитор коррозии. Перкислота в известном дезинфицирующем средстве не находится в состоянии равновесия, а само средство получают путем смешения двух растворов, компоненты которых берут в определенных количественных соотношениях. Один из растворов включает низкомолекулярную перкислоту, а другой - ингибитор коррозии и стабилизатор пероксида, и/или стабилизатор перкислоты. Предложенное средство представляет собой двухмодульную композицию, при этом один модуль содержит первый водный раствор, включающий низшую алифатическую перкислоту, а другой модуль включает второй водный раствор, содержащий ингибитор коррозии и стабилизатор перекиси водорода, и/или стабилизатор перкислоты [патент РФ №2122434, А61L 2/16, 1998]. Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа для заявляемого дезинфицирующего средства. Применение известного средства, которое переводится в активную форму на месте потребления путем смешения двух модулей, позволяет устранить коррозию металлов на дезинфицируемом оборудовании.
Однако известное средство содержит значительное количество веществ, опасных для жизни и здоровья человека как в токсикологическом плане, так и в плане возможности вызывать химические ожоги. Его антимикробная активность понижена из-за большого содержания вспомогательных неактивных компонентов. Кроме того, сравнительно велики трудозатраты и затраты на обеспечение безопасности как при его изготовлении, перевозке, хранении, так и при использовании.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом использования настоящего изобретения является обеспечение возможности получения дезинфицирующих растворов, не содержащих хлор, а именно растворов пероксокарбонатов щелочных металлов, при использовании в качестве исходного раствора сильно разбавленного водного раствора карбоната или гидрокарбоната щелочного металла, а также обеспечение процесса получения таких растворов при комнатной температуре без применения специальных средств для регулирования температуры в процессе получения этих растворов.
Техническим результатом также является повышение эффективности дезинфицирующего средства, снижение затрат на его изготовление и использование при сохранении возможности получения его в требуемых количествах на месте потребления.
Указанный технический результат достигается тем, что способ электрохимического получения дезинфицирующего средства, включает подачу водного раствора неорганической соли в анодную камеру диафрагменной электрохимической ячейки с цилиндрическими коаксиальными электродами и коаксиальной керамической ультрафильтрационной диафрагмой, подачу в катодную камеру той же ячейки электролита и вывод дезинфицирующего средства из анодной камеры, при этом в качестве водного раствора неорганической соли используют раствор карбоната щелочного металла, в качестве электролита используют пресную воду, причем раствор карбоната и воду подают в анодную и катодную камеры ячейки противотоком, и процесс ведут при переносе тока через диафрагму преимущественно ионами щелочного металла.
В качестве водного раствора карбоната щелочного металла используют карбонат или гидрокарбонат натрия концентрацией 0,2-2 г/л.
Процесс ведут при превышении давления в анодной камере по сравнению с катодной на 0,1-0,5 атм.
Процесс ведут при поддержании скорости протока электролита в катодной камере (католита) в 2-5 раз больше, чем скорость протока электролита в анодной камере (анолита).
Процесс ведут с использованием 2-10 электрохимических ячеек при последовательном гидравлическом соединении анодных и катодных камер ячеек.
Технический результат достигается также тем, что полученное дезинфицирующее средство, которое содержит пероксосоединения, находящиеся в термодинамически неравновесном состоянии, получено обработкой водного раствора карбоната щелочного металла концентрацией 0,2-2 г/л в анодной камере электрохимической диафрагменной ячейки с коаксиальными электродами и коаксиальной ультрафильтрационной керамической диафрагмой, причем обработку ведут до достижения значений pH=6-7 и содержания оксидантов 20-300 мг/л.
То, что способ электрохимического получения дезинфицирующего средства осуществляют путем подачи водного раствора карбоната щелочного металла в анодную камеру диафрагменной электрохимической ячейки с цилиндрическими коаксиальными электродами и коаксиальной керамической ультрафильтрационной диафрагмой, при одновременной подаче в катодную камеру той же ячейки пресной воды, причем раствор карбоната и воду подают в анодную и катодную камеры ячейки противотоком, и процесс ведут при переносе тока через диафрагму преимущественно ионами щелочного металла, позволяет решить поставленную задачу и получить дезинфицирующий раствор, содержащий пероксосоединения.
Известно, что пероксокислоты и их соли получают анодным окислением соответствующих водных растворов простых солей [см. Химическая энциклопедия, Москва, Издательство «Большая Российская Энциклопедия», 1992, т.3, стр.491]. Однако отмечается, что процесс ведут при использовании концентрированных растворов карбонатов при пониженной температуре (до минус 25°С).
Подобные рекомендации основаны на том факте, что при нагревании пероксиды разлагаются [см. Химический энциклопедический словарь, М, «Советская энциклопедия», 1983, стр.434].
Известен способ получения пероксоугольной кислоты путем электролиза раствора, содержащего роданид калия при барботаже углекислого газа через раствор. Давление углекислого газа поддерживают на уровне 2-23 атм, и процесс ведут в бездиафрагменном электролизере при анодной плотности тока 0,05-0,5 А/кв.см [см. Авторское свидетельство СССР №1815262, С07С 407/00, 1993]. Хотя данный процесс и не требует пониженных температур, однако является трудоемким и требует расхода химических реагентов и затрат энергии на поддержание давления и барботаж углекислого газа. Кроме того, этот процесс осуществляют в бездиафрагменном электролизере, что требует дополнительных технологических операций по выделению целевого продукта и предотвращению потерь роданида калия.
Предложенное решение позволяет получить пероксокислоты анодным окислением из разбавленных растворов карбонатов щелочных металлов концентрацией 0,2-2 г/л при комнатной температуре, без применения специальных добавок в электролит и без барботажа углекислого газа, что свидетельствует о том, что известные рекомендации не были использованы в предложенном решении.
Проведение процесса путем переноса тока через диафрагму ионами натрия позволяет решить поставленную задачу, обеспечить образование пероксосоединений анодным окислением разбавленного раствора. Обеспечить перенос тока через диафрагму преимущественно ионами натрия возможно при подаче в катодную камеру пресной воды, то есть воды, содержащей незначительное количество растворенных примесей, а также путем повышения давления в анодной камере, которое будет подавлять проникновение гидроксид-ионов из катодной камеры, или регулировать концентрацию католита за счет его более быстрого протока в камере, или каким-либо другим способом.
При подаче католита противотоком, по сравнению с потоком анолита, достигается более полное удаление катионов щелочного металла из потока анолита, что невозможно получить при подаче католита прямотоком.
В качестве водного раствора карбоната щелочного металла используют карбонат натрия концентрацией 0,2 - 2 г/л. При снижении концентрации ниже 0,2 г/л невозможно получить растворы, обладающие необходимой окислительной активностью, а при превышении концентрации более 2 г/л существенно возрастают затраты электроэнергии и времени на удаление катионов металла из анолита и окисление карбонатных анионов.
Процесс ведут при превышении давления в анодной камере по сравнению с катодной на 0,1-0,5 атм. Оптимальную разность давлений определяют исходя из концентрации раствора карбоната и параметров электролиза. При давлении менее 0,1 атм не удается подавить противоток гидроксид-ионов из катодной камеры, что приводит к прекращению процесса окисления карбонатных ионов. При давлении более 0,5 атм происходит удаление через диафрагму из потока анолита не только катионов щелочного металла, но также и карбонатных ионов, что снижает выход по току пероксосоединений.
Возможно проведение процесса при поддержании скорости протока электролита в катодной камере в 2-5 раз больше, чем скорость протока электролита в анодной камере. При скорости протока меньшей нижнего предела указанного соотношения не удается обеспечить перенос тока через диафрагму преимущественно ионами натрия, а при превышении скорости более чем в 5 раз существенно возрастает гидравлический градиент напора в катодных камерах, что приводит к нарушению режима одинакового перепада давления на диафрагме электрохимического реактора.
Процесс ведут с использованием 2-10 электрохимических ячеек при последовательном гидравлическом соединении анодных и катодных камер ячеек.
Это позволяет увеличить производительность и повысить качество получаемого продукта. При использовании более чем 10 ячеек возрастает сложность определения и поддержания оптимального перепада давления между анодными и катодными камерами в ячейках, так как значительно увеличивается гидравлическое сопротивление катодной камеры реактора, представленной несколькими последовательно включенными камерами электрохимических ячеек.
Полученное согласно изобретению дезинфицирующее средство содержит пероксосоединения, находящиеся в метастабильном состоянии, что обеспечивает его высокую окислительную активность. То, что это средство получено обработкой водного раствора карбоната щелочного металла концентрацией 0,2-2 г/л в анодной камере электрохимической диафрагменной ячейки с коаксиальными электродами и коаксиальной ультрафильтрационной керамической диафрагмой, позволяет исключить из состава средства стабилизаторы и прочие балластные ингредиенты, которые являются обязательными добавками при получении наиболее близкого по химическому составу действующих веществ средства химическим путем и которые снижают его эффективность, одновременно увеличивая коррозионную способность. Кроме того, получение средства электрохимическим путем в компактной установке позволяет с незначительными трудозатратами обеспечивать его наличие в любой нужный момент в любом нужном количестве непосредственно на месте потребления.
Известно, что растворы карбоната щелочного металла имеют повышенное значение pH (от 9 до 11). То, что электрохимическую обработку обработку ведут до достижения значений pH=6-7 и содержания оксидантов 20-300 мг/л, обеспечивает при получении необходимой степени окислительной активности широкие функциональные возможности по применению средства, так как оно, обладая нейтральным значением pH, не имеет повышенной коррозионной активности.
Краткое описание фигур чертежей
Способ реализуется с помощью установки, схема которой представлена на чертеже.
Установка для получения дезинфицирующего раствора пероксосоединений - анолита «Перокс» - состоит из диафрагменного проточного электрохимического реактора 1, представляющего собой либо единичный диафрагменный проточный электрохимический модульный элемент ПЭМ, в английской транскрипции - FEM, либо блок этих элементов из 2-10 штук. Межэлектродное пространство каждой ячейки разделено диафрагмой 2 на анодные 3 и катодные 4 камеры. Камеры ячеек соединены гидравлически последовательно. Установка содержит емкость электролита - раствора карбоната щелочного металла 5, которая через дозирующее устройство 6 соединена с гидравлической линией 7. Линия 7 соединена с входом анодной камеры 3, а выход анодной камеры 3 соединен с линией 8 вывода анолита «Перокс», на которой установлен регулятор давления «до себя» 9. Установка содержит гидравлическую линию 10, соединенную с входом катодной камеры 4. Выход катодной камеры 4 соединен с линией 11 вывода католита. К установке подключена линия подачи пресной воды с вентилем 12, на которой установлены фильтр 13, регулятор расхода 14 и датчик протока 15. Линия подачи пресной воды соединена с линиями 7 и 10 подачи растворов в анодную 3 и катодную 4 камеры.
Установка работает следующим образом.
По линии подачи пресной воды последняя поступает по линиям 7 и 10 на входы анодной 3 и катодной 4 камер. С помощью дозирующего устройства 6 раствор карбоната щелочного металла концентрацией 0,2-2 г/л подается на обработку в анодную камеру 3. С помощью регулятора давления 9 устанавливается необходимый перепад давления на диафрагме 2, с помощью регулятора расхода устанавляваются протоки католита и анолита, при этом контакты датчика протока замыкаются и на электроды реактора 1 подается напряжение от источника тока (на рисунке не показан).
Перепад давления на диафрагме поддерживают на уровне 0,1-0,5 атм. На катоде протекает реакция восстановления воды:
2Н2О+2е→H2+2OН-.
По мере продвижения воды в катодной камере концентрация гидроксида натрия в ней увеличивается в результате электромиграции ионов натрия из анодной камеры через диафрагму в катодную камеру. В анодной камере на начальном этапе протока раствора карбоната натрия имеют место реакции образования пероксокарбонатов натрия в соответствии с суммарными электрохимическими реакциями:
2Na2CO3+10Н2О→2HOC(O)OOC(O)ONa+2NaOH+O2+8H2;
2Nа2СО3+6Н2O→2HOC(О)OONa+2NaOH+4H2+CO2.
По мере дальнейшего продвижения карбонатного раствора в анодной камере и снижения pH среды происходит обеднение его ионами натрия и карбонаты превращаются в гидрокарбонаты, которые также подвергаются окислению по следующим суммарным реакциям:
2NaHCO3+2H2O→HOC(О)OOC(О)ONa+NaOH+2H2+1/2О2;
2NaHCО3+H2O→HOC(О)OONa+NaOH+H2+CO2.
При дальнейшем снижении pH в анодной камере и приближении его к pH=7 следующим этапом анодного окисления растворов пероксокарбонатов натрия является превращение пероксокарбонатных солей в соответствующие кислоты - надугольную (НОС(О)ООС(О)ОН) и мононадугольную (НОС(О)ООН):
HOC(О)OOC(О)ONa+Н2О→НОС(О)ООС(О)ОН+NaOH;
HOC(О)OONa+H2О→НОС(О)ООН+NaOH.
Получаемый раствор - анолит «Перокс» - обладает следующими характеристиками: содержание мононадугольной и надугольной кислот - от 20 до 300 мг/л, окислительно-восстановительный потенциал - в пределах от +500 до +800 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения, общая концентрация растворенных электролитов - от 0,2 до 2,0 г/л.
Варианты конкретного осуществления
Изобретение иллюстрируется следующими примерами, которые, однако, не исчерпывают всех возможных вариантов осуществления способа.
Во всех примерах использовался электрохимический реактор по патенту РФ №2078737 с коаксиально установленными цилиндрическим и стрежневым электродами и коаксиально же установленной между ними керамической ультрафильтрационной диафрагмой из керамики на основе смеси оксидов циркония, алюминия и иттрия, толщиной 0,7 мм. В качестве электродов использовались титан с покрытием из оксида иридия (анод) и титан с пироуглеродным покрытием (катод). Длина активных участков электродов реактора равняется 200 мм, а объемы электродных камер составляют 10 мл - катодной камеры и 7 мл - анодной.
Эффективность получаемого в анодной камере дезинфицирующего раствора - анолита «Перокс» - оценивалась по следующим параметрам:
- водородный показатель (pH);
- окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), измеряемый относительно хлорсеребряного электрода сравнения, мВ;
- окислительная способность, эквивалентная содержанию активного хлора (Сох), мг/л, определенная методом йодометрического титрования;
- минерализация анолита (Cs), г/л, определенная методом кондуктометрии.
Пример 1. Для реализации способа использовалась установка, схема которой приведена на чертеже. Реактор установки содержал 8 электрохимических ячеек, анодные и катодные камеры которых были соединены гидравлически последовательно.
Пресная вода поступала по линиям 7 и 10 на входы анодной 3 и катодной 4 камер. С помощью дозирующего устройства 6 раствор карбоната натрия концентрацией 10 г/л из емкости 5 поступал в линию 7 и смешивался с подаваемой пресной водой. Полученный исходный раствор карбоната натрия концентрацией 0,3 г/л подавался на обработку в анодную камеру 3 со скоростью 20 литров в час. С помощью регулятора расхода 14 устанавлилась скорость протока католита 40 литров в час. С помощью регулятора давления 9 устанавливался перепад давления на диафрагме 2 в 0,2 атм. На электроды реактора 1 подавалось напряжение 35 В, при котором через реактор протекал ток силой 20 А. В процессе обработки по линии 8 выводился раствор - анолит «Перокс», а по линии 11 - католит. Содержание оксидантов в анолите «Перокс» составляло 20-30 мг/л, при колебаниях ОВП в пределах +500...+600 мВ, значений pH от 6,2 до 6,7, при минерализации анолита от 0,20 до 0,28 г/л.
Пример 2. Способ осуществляли в условиях примера 1, однако в катодную камеру реактора подавался исходный раствор карбоната натрия концентрацией 2 г/л со скоростью 20 л/ч. С помощью регулятора расхода 14 устанавлилась скорость протока католита 40 литров в час. С помощью регулятора давления 9 устанавливался перепад давления на диафрагме 2 в 0,5 атм. На электроды реактора 1 подавалось напряжение 20 В, при котором через реактор протекал ток силой 50 А. В процессе обработки по линии 8 выводился раствор - анолит «Перокс», а по линии 11 - католит. Содержание оксидантов в анолите «Перокс» составляло 230-250 мг/л, при колебаниях ОВП в пределах +700...+800 мВ, значений pH от 6,5 до 7,1, при минерализации анолита от 1,85 до 1,95 г/л.
Пример 3. Для реализации способа использовалась установка, реактор которой содержал 8 электрохимических ячеек, анодные и катодные камеры которых были соединены гидравлически последовательно.
Пресная вода поступала по линиям 7 и 10 на входы анодной 3 и катодной 4 камер. С помощью дозирующего устройства 6 раствор карбоната натрия концентрацией 10 г/л из емкости 5 поступал в линию 7 и смешивался с подаваемой пресной водой. Полученный исходный раствор карбоната натрия концентрацией 0,3 г/л подавался на обработку в анодную камеру 3 со скоростью 20 литров в час. С помощью регулятора расхода 14 устанавлилась скорость протока католита 100 литров в час. С помощью регулятора давления 9 устанавливался перепад давления на диафрагме 2 в 0,2 атм. На электроды реактора 1 подавалось напряжение 42 В, при котором через реактор протекал ток силой 20 А. В процессе обработки по линии 8 выводился раствор - анолит «Перокс», а по линии 11 - католит. Содержание оксидантов в анолите «Перокс» составляло 35-40 мг/л, при колебаниях ОВП в пределах +580...+700 мВ, значений pH от 6,3 до 6,8, при минерализации анолита от 0,22 до 0,28 г/л.
Пример 4. Для реализации способа использовалась установка, схема которой приведена на чертеже. Реактор установки содержал 8 электрохимических ячеек, анодные и катодные камеры которых были соединены гидравлически последовательно.
Пресная вода поступала по линиям 7 и 10 на входы анодной 3 и катодной 4 камер. С помощью дозирующего устройства 6 раствор карбоната натрия концентрацией 10 г/л из емкости 5 поступал в линию 7 и смешивался с подаваемой пресной водой. Полученный исходный раствор карбоната натрия концентрацией 2 г/л подавался на обработку в анодную камеру 3 со скоростью 20 литров в час. С помощью регулятора расхода 14 устанавлилась скорость протока католита 100 литров в час. С помощью регулятора давления 9 устанавливался перепад давления на диафрагме 2 в 0,5 атм. На электроды реактора 1 подавалось напряжение 26 В, при котором через реактор протекал ток силой 48 А. В процессе обработки по линии 8 выводился раствор - анолит «Перокс», а по линии 11 - католит. Содержание оксидантов в анолите «Перокс» составляло 280-320 мг/л, при колебаниях ОВП в пределах +750...+830 мВ, значений pH от 6,4 до 7,0, при минерализации анолита от 1,5 до 1,8 г/л.
Промышленная применимость
Как следует из представленных данных, изобретение позволяет получить дезинфицирующие растворы, не содержащие активный хлор, а именно растворы пероксокарбонатов щелочных металлов, при сохранении низкого расхода электроэнергии на получение этих растворов, и обеспечить процесс получения таких растворов при комнатной температуре без применения специальных средств регулирования температуры и добавок вспомогательных химических реагентов в процессе получения этих растворов.
Изобретение позволяет получить эффективное дезинфицирующее средство - анолит «Перокс» - при снижении затрат на его изготовление и использование при сохранении возможности получения его в требуемых количествах на месте потребления.
Claims (6)
1. Способ электрохимического получения дезинфицирующего средства, включающий подачу водного раствора неорганической соли в анодную камеру диафрагменной электрохимической ячейки с цилиндрическими коаксиальными электродами и коаксиальной керамической ультрафильтрационной диафрагмой, подачу в катодную камеру той же ячейки вспомогательного электролита и вывод дезинфицирующего средства из анодной камеры, отличающийся тем, что в качестве водного раствора неорганической соли используют раствор карбоната щелочного металла, в качестве вспомогательного электролита используют пресную воду, причем водный раствор карбоната и воду подают в анодную и катодную камеры ячейки противотоком и процесс ведут при переносе тока через диафрагму преимущественно ионами щелочного металла.
2. Способ электрохимического получения дезинфицирующего средства по п.1, отличающийся тем, что в качестве водного раствора карбоната щелочного металла используют карбонат натрия концентрацией 0,2-2 г/л.
3. Способ электрохимического получения дезинфицирующего средства по п.1, отличающийся тем, что процесс ведут при превышении давления в анодной камере по сравнению с катодной на 0,1-0,5 атм.
4. Способ электрохимического получения дезинфицирующего средства по п.1, отличающийся тем, что процесс ведут при поддержании скорости протока электролита в катодной камере в 2-5 раз больше, чем скорость протока электролита в анодной камере.
5. Способ электрохимического получения дезинфицирующего средства по п.1, отличающийся тем, что процесс ведут с использованием 2-10 электрохимических ячеек при последовательном гидравлическом соединении анодных и катодных камер ячеек.
6. Дезинфицирующее средство, содержащее пероксосоединения, находящиеся в метастабильном состоянии, отличающееся тем, что оно получено обработкой водного раствора карбоната щелочного металла концентрацией 0,2-2 г/л в анодной камере электрохимической диафрагменной ячейки с коаксиальными электродами и коаксиальной ультрафильтрационной керамической диафрагмой, причем обработку ведут до достижения значений pH 6-7.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006130675/15A RU2329335C2 (ru) | 2006-08-25 | 2006-08-25 | Способ получения дезинфицирующего средства и дезинфицирующее средство |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006130675/15A RU2329335C2 (ru) | 2006-08-25 | 2006-08-25 | Способ получения дезинфицирующего средства и дезинфицирующее средство |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006130675A RU2006130675A (ru) | 2008-02-27 |
| RU2329335C2 true RU2329335C2 (ru) | 2008-07-20 |
Family
ID=39278712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006130675/15A RU2329335C2 (ru) | 2006-08-25 | 2006-08-25 | Способ получения дезинфицирующего средства и дезинфицирующее средство |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2329335C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220371933A1 (en) * | 2021-05-19 | 2022-11-24 | Blue Safety Gmbh | Method for purification of water and water purification system |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1589697A1 (ru) * | 1988-09-29 | 1994-10-15 | Дагестанский Государственный Университет Им.В.И.Ленина | Пероксомонокарбоновая кислота в качестве отбеливающего и дезинфицирующего средства и способ ее получения |
| RU2078737C1 (ru) * | 1994-05-26 | 1997-05-10 | Витольд Михайлович Бахир | Устройство для электрохимической обработки воды |
| GB2316090A (en) * | 1996-09-26 | 1998-02-18 | Julian Bryson | Metod and apparatus for producing a sterilising solution |
| RU2122434C1 (ru) * | 1991-10-17 | 1998-11-27 | Солвей Интерокс Лимитед | Дезинфицирующая композиция, используемая для дезинфицирования медицинского оборудования, имеющего металлические части |
| RU2148027C1 (ru) * | 1999-02-01 | 2000-04-27 | Бахир Витольд Михайлович | Способ получения дезинфицирующего раствора - нейтрального анолита анд |
| RU2181791C2 (ru) * | 1998-07-23 | 2002-04-27 | Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова | Способ получения пероксодикарбоната калия |
-
2006
- 2006-08-25 RU RU2006130675/15A patent/RU2329335C2/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1589697A1 (ru) * | 1988-09-29 | 1994-10-15 | Дагестанский Государственный Университет Им.В.И.Ленина | Пероксомонокарбоновая кислота в качестве отбеливающего и дезинфицирующего средства и способ ее получения |
| RU2122434C1 (ru) * | 1991-10-17 | 1998-11-27 | Солвей Интерокс Лимитед | Дезинфицирующая композиция, используемая для дезинфицирования медицинского оборудования, имеющего металлические части |
| RU2078737C1 (ru) * | 1994-05-26 | 1997-05-10 | Витольд Михайлович Бахир | Устройство для электрохимической обработки воды |
| GB2316090A (en) * | 1996-09-26 | 1998-02-18 | Julian Bryson | Metod and apparatus for producing a sterilising solution |
| RU2181791C2 (ru) * | 1998-07-23 | 2002-04-27 | Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова | Способ получения пероксодикарбоната калия |
| RU2148027C1 (ru) * | 1999-02-01 | 2000-04-27 | Бахир Витольд Михайлович | Способ получения дезинфицирующего раствора - нейтрального анолита анд |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БАХИР В.М. Электрохимическая активация: история, состояние, перспективы. - М.: ВНИИИМТ, Академия медико-технических наук РФ, 1999, с.36-45. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220371933A1 (en) * | 2021-05-19 | 2022-11-24 | Blue Safety Gmbh | Method for purification of water and water purification system |
| US12054413B2 (en) * | 2021-05-19 | 2024-08-06 | Blue Safety Gmbh | Method for purification of water and water purification system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006130675A (ru) | 2008-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20240034648A1 (en) | Half-cell electrochemical configurations for self-cleaning electrochlorination devices | |
| Hernlem | Electrolytic destruction of urea in dilute chloride solution using DSA electrodes in a recycled batch cell | |
| JP3716042B2 (ja) | 酸性水の製造方法及び電解槽 | |
| US5938916A (en) | Electrolytic treatment of aqueous salt solutions | |
| US20100310672A1 (en) | Disinfectant based on aqueous; hypochlorous acid (hoci)-containing solutions; method for the production thereof and use thereof | |
| KR0142607B1 (ko) | 전해 활성수 생성 및 반도체 기판의 웨트 처리 | |
| JPS58224189A (ja) | 塩素ガス発生器および発生方法 | |
| RU2350692C1 (ru) | Электрохимическая модульная ячейка для обработки растворов электролитов | |
| JP2005058848A (ja) | 洗浄・消毒・創傷治癒に用いられる水の製造方法、その製造装置、及び洗浄・消毒・創傷治癒に用いられる水 | |
| WO2010064946A1 (ru) | Электрохимическая модульная ячейка для обработки растворов электролитов | |
| Pillai et al. | Studies on process parameters for chlorine dioxide production using IrO2 anode in an un-divided electrochemical cell | |
| JP2004267956A (ja) | 混合電解水の製造方法 | |
| Rodriguez-Peña et al. | Is ozone production able to explain the good performance of CabECO® technology in wastewater treatment? | |
| JPS6039757B2 (ja) | 塩酸の電解方法 | |
| PL160948B1 (pl) | Sposób wytwarzania dwutlenku chloru i wodorotlenku sodowego PL PL | |
| RU2148027C1 (ru) | Способ получения дезинфицирующего раствора - нейтрального анолита анд | |
| EP0243846A2 (en) | Process and apparatus for the disinfection of water | |
| CN106630113A (zh) | 一种氨氮废水的脱氮方法和微生物脱盐池 | |
| RU2157793C1 (ru) | Способ получения дезинфицирующего раствора - нейтрального анолита | |
| RU2329335C2 (ru) | Способ получения дезинфицирующего средства и дезинфицирующее средство | |
| RU2329197C1 (ru) | Способ получения электрохимически активированного дезинфицирующего раствора и установка для его осуществления | |
| KR20170099615A (ko) | 고농도 질산성 질소 함유 폐수에 대한 전기화학적 폐수처리방법 및 폐수처리장치 | |
| JP2009279532A (ja) | 二酸化塩素による水処理方法及び装置 | |
| WO1998012144A1 (en) | Electrolytic treatment of aqueous salt solutions | |
| JP2892120B2 (ja) | 電解による次亜塩素酸含有殺菌水の製造方法 |