Способы получения гипохлорита натрия на месте потребления
Альтернативные технологии обеззараживания воды вызывают возрастающий интерес со стороны специалистов и исследователей. Одной из наиболее актуальных на данный момент областью для изучения являются электрохимические способы получения хлоркислородных соединений на месте потребления, в том числе и гипохлорит натрия.
Многочисленные литературные источники и научные разработки подтверждают данные о том, что гипохлориты являются более эффективными окислителями и антисептиками в сравнении с жидким хлором, традиционно использующимся для обеззараживания воды. Гипохлориты, в том числе и гипохлорит натрия, получают в результате электролиза растворов щелочных металлов.
В состав растворов, образованных при электролизе, входит активный хлор, хотя в микроколичествах проявляются и другие окислители. На данный момент нет достоверной информации о выявлении каких-либо окислителей в растворах, полученных путем электрохимических реакций, кроме хлора. Сложность аналитического определения других окислителей связана с высокой концентрацией активного хлора в растворе. Наиболее действенной мерой измерения «активности» полученного раствора принято считать концентрацию активного хлора.
Все оборудование для генерации хлорсодержащих растворов через электрохимические реакции делится на две группы: с разделением межэлектродного пространства мембраной (диафрагмой) и без него.
Рис. 1. Принципиальная схема получения газообразного хлора электролизом
Рис. 2. Принципиальная схема получения гипохлорита натрия электролизом
Одним из методов получения хлорсодержащих растворов, часто применяемых на водопроводно-канализационных объектах, стал электролиз без диафрагмы. В этом случае при электролизе хлоридных растворов не происходит разделение электродных продуктов. Такой способ позволяет получить гипохлорит натрия из раствора хлорида натрия, то есть минерализованной или морской воды. Как видно из технологической схемы, безмембранное производство гипохлорита натрия гораздо проще, чем газообразного хлора мембранным методом. В упрощенной технологии, и соответственно менее затратной эксплуатации оборудования, заключается основное преимущество использования гипохлорита натрия для обеззараживания воды.
Ниже подана химическая формула получения гипохлорита натрия из его хлорида, описывающая суммарную реакцию и не учитывающая побочных реакций и потерь:
(1) 2NaCI + H2O = NaCIO + NaCI + H2
Гипохлорит натрия и особенности его получения изучены достаточно полно. Эффективность метода зависит от двух факторов: параметров электролиза и материала электродов. Такие установки не имеют недостатков, характерных для электролиза с использованием диафрагмы. При образовании гипохлорита натрия отсутствует стадия газообразного хлора и не генерируются побочные продукты (щелочи), которые требуют утилизации.
При бездиафрагменной технологии можно получить гипохлорит натрия из поваренной соли более низкого качества, что снижает финансовые затраты по сравнению с мембранным электролизом. Поскольку существует большой выбор конструктивных решений, можно создавать высокопроизводительные аппараты за счет смешанного и биполярного подключения электродов. Хотя принципиальная технологическая схема практически не отличается, гипохлорит натрия производят на различных электролизных установках. При этом в качестве сырья могут выступать как растворы поваренной соли, так и природные рассолы или морская вода. Также это оборудование отличается широким диапазоном производительности. Так, крупные установки по получению гипохлорита натрия могут давать более ста килограммов активного хлора в час, а небольшие — несколько десятков граммов.
Заинтересованность специалистов этой технологией вызвана простотой самого электрохимического процесса получения активного хлора и сравнительно низкой ценой.
Являясь эффективным средством обеззараживания воды, гипохлорит натрия исследуют в таких основных направлениях как: уменьшение удельного расхода поваренной соли или аналогичного сырья, снижения потребления энергоресурсов, одновременное повышение долговечности электродов и снижение их стоимости.
Группа компаний «Промтехвод» серийно выпускает установки производства гипохлорита натрия непрерывного действия, начиная с 1992 года. В основном это оборудование типа «ЭП» и «ЭП-10», но различной производительности. На сегодняшний день такая техника активно используется более чем в 40 городах Украины и ближнего зарубежья.
На станции «Коллекторная» г. Киева также ведутся комплексные производственные испытания хлораторной (электролизной) установки нового поколения "ЭП-10-12". Они сконструированы на основе хорошо зарекомендовавших себя установок типа "ЭП-10".
Бездиафрагменные электролизные установки гипохлорита натрия демонстрируют более высокую эффективность, безопасность и надежность обеззараживания оборотных, природных и сточных вод. Также гипохлорит натрия, полученный посредством использования электролизного оборудования без диафрагмы, требует меньших расходов по сравнению с «мембранным» электролизом, товарным гипохлоритом натрия и жидким хлором.
