Раствор оксидантов
Особая запатентованная конструкция электрохимических реакторов, состоящих из проточных электрохимических модульных элементов ПЭМ-7, и принципиально новая технология синтеза раствора электрохимически активированной смеси оксидантов - ионселективный электролиз с диафрагмой, позволяют получать уникальный по своей эффективности и свойствам раствор смеси оксидантов, незаменимый при обеззараживании питьевой воды, воды плавательных бассейнов, сточных вод, используемый, в том числе, в технологических процессах в пищевой промышленности и других отраслях.
В установках АКВАХЛОР получают электрохимически активированную смесь оксидантов - метастабильную влажную газообразную смесь оксидантов, представленную хлором (95%), диоксидом хлора (3%), озоном (1,5%), гидропероксидными соединениями (перекись водорода, синглетный кислород, супероксидные радикалы), содержащимися в микрокапельках влаги (0,2 – 0,5%), и получаемую в анодных камерах компактных проточных модульных элементов ПЭМ-7 c оксидно-циркониевыми керамическими диафрагмами под давлением от 0,8 до 1,2 кг/см2 .
Раствор электрохимически активированной смеси оксидантов - метастабильный раствор с рН от 2,0 до 3,5, получаемый путем смешивания в эжекторном смесителе установок АКВАХЛОР воды и влажной газообразной смеси оксидантов, и представленный, в основном, хлорноватистой кислотой и молекулярным хлором. В течение небольшого времени после получения (до 1 часа) в водном растворе смеси оксидантов присутствуют озон, атомарный кислород, диоксид хлора в соотношениях, пропорциональных количественному составу газообразной смеси оксидантов, а также очень малое количество гидропероксидных соединений, содержащихся в микрокапельках влаги газообразной смеси оксидантов.
Реализованный в установках АКВАХЛОР новый технологический процесс, ионселективный электролиз с диафрагмой, обеспечивает полное разделение исходного солевого раствора с концентрацией от 180 до 250 г/л в модульных реакторах ПЭМ-7 за один цикл обработки (без возврата на регенерацию анолита, без вымораживания соли из католита и без возврата соли в процесс, без добавки кислоты в анодный контур, без высококачественной очистки солевого раствора и т.д.) на влажную смесь газообразных оксидантов (хлор, диоксид хлора, озон) и раствор гидроксида натрия концентрацией 150 – 170 г/л при степени конверсии соли от 98 до 99,5 % и затратах электроэнергии в пределах 2 – 3 кВт/ч на килограмм газообразной смеси оксидантов. Эти показатели являются весьма близкими к теоретически возможным, поэтому установки АКВАХЛОР не имеют конкурентов среди известных электрохимических систем и технологий.
Из каждого килограмма расходуемой соли исходного водного раствора хлорида натрия концентрацией 200 - 250 г/л производится не менее 0,5 кг смеси оксидантов. При этом одновременно образуется приблизительно 0,7 кг гидроксида натрия (NaOH) в виде раствора концентрацией 150 – 170 г/л и 17,5 грамм водорода, который по специальному шлангу отводится за пределы помещения, где смонтирована установка АКВАХЛОР.
В электрохимическом реакторе установок АКВАХЛОР основной является реакция выделения молекулярного хлора в анодной камере и образования гидроксида натрия в катодной камере:
NaCl + H2O – e —› NaOH + 0,5 H2 + 0,5 Cl2
Одновременно, с меньшим выходом по току протекают реакции синтеза диоксида хлора непосредственно из солевого раствора, а также из соляной кислоты, которая образуется при растворении молекулярного хлора в прианодной среде (Cl2 + H2O ‹—› HClO + HCl):
2NaCl + 6H2O – 10e —› 2ClO2 + 2NaOH + 5 H2 ; HCl + 2H2O - 5e —› ClO2 + 5 H+ .
Кроме того, в анодной камере происходит образование озона за счет прямого разложения воды и за счет окисления выделяющегося кислорода:
3H2O - 6e —› O3 + 6H+ ; 2H2O - 4e —› 4H+ + O2 ; откуда
O2 + Н2O - 2e —› O3 + 2 Н+ .
С малым выходом по току протекают реакции образования соединений активного кислорода:
H2O - 2e —› 2H+ + O• ; Н2О - е —› HO• + Н+ ; 2H2O - 3e —› HO2 + 3H+ .
Раствор смеси оксидантов, вырабатываемый установками АКВАХЛОР, является более эффективным антимикробным и окислительным реагентом, чем растворы моновеществ в воде, которые образуются при растворении в воде только хлора, только диоксида хлора или только озона, поскольку химические реакции с его использованием подчиняются закономерностям синергизма, а наличие малого количества более мощных окислителей, чем хлор, предотвращает образование тригалометанов при обработке воды, содержащей большое количество гумусовых соединений.
В связи с этим местным органам и учреждениям Государственной санитарно-эпидемиологической службы рекомендуется периодически производить уточнение необходимой для обеззараживания воды суммарной концентрации оксидантов в обрабатываемой воде в сторону ее снижения в сравнении с существующими нормативами.
Суммарную концентрацию оксидантов в растворе, вырабатываемом установками АКВАХЛОР, следует определять с помощью любого из методов:
- титриметрический метод определения суммарной концентрации сильных окислителей, выраженной в эквиваленте концентрации "активного хлора";
- фотометрический экспресс-метод определения суммарной концентрации сильных окислителей, выраженной в эквиваленте концентрации "активного хлора".
Концентрацию оксидантов в обеззараживаемой воде следует определять в соответствии со стандартными методиками, предусмотренными и утвержденными в установленном порядке соответствующими нормативными документами.
