УДК 628.166
Пчельников И. В., Нгуен Тхи Туан Зьеп
Исследование оптимального режима электролиза при получении гипохлорита натрия из средиземноморской воды
Аннотация
Представлено теоретическое обоснование, а также результаты исследования по разработке технологии получения низкоконцентрированного гипохлорита натрия прямым электролизом воды Средиземного моря для биоцидной обработки охлаждающего контура атомных и тепловых электростанций. Определены оптимальные технологические параметры протекания процесса. Изучены методы предотвращения образования катодных отложений. Установлено, что при электролизе морской воды с анодной плотностью тока 1000 А/м2 возможно достичь максимальной концентрации по активному хлору – 7,9 г/дм3, при 600 А/м2 – до 6,8 г/дм3 на оксидных иридиево-рутениево-титановых анодах. Выход хлора по току при этом находится в пределах 10%. Показано, что выход хлора по току и удельные затраты электроэнергии на 1 кг вырабатываемого активного хлора достигают своих оптимальных значений (85–90% и 3–3,5 кВт·ч/кг) при концентрации активного хлора в электролизном продукте 2 ± 0,2 г/дм3. Это определяет технологическую и экономическую целесообразность получения гипохлорита натрия из морской (океанской) воды.
Ключевые слова
обеззараживание , декарбонизация , низкоконцентрированный гипохлорит натрия , бездиафрагменный электролиз , ингибирование , кислотная промывка , электролиз воды Средиземного моря
|
УДК 628.166:661.418
DOI 10.35776/VST.2024.02.08
Пчельников И. В., Пчельникова А. С., Каберская Д. В., Кузьменко Л. В.
Производство гипохлорита натрия электролизом подземной воды
Аннотация
Рассмотрена возможность использования подземных вод для получения обеззараживающего реагента – гипохлорита натрия. Применение природных вод, содержащих хлориды, позволяет отказаться от покупки поваренной соли, что снижает стоимость готового продукта до 40%. Однако из-за существенного различия в составе природных вод, особенно в концентрации хлорид-ионов, электролиз минерализованной воды может протекать в неэффективной зоне с большим расходом электроэнергии и низким выходом активного хлора. На территории Муниципального предприятия «Азовводоканал» (г. Азов Ростовской области) расположена электролизная станция производительностью 500 кг/сут по активному хлору. Сырьем для производства гипохлорита натрия является минерализованная подземная вода. В работе устанавливали оптимальные условия электролиза подземной воды с целью определения максимального выхода хлора по току при минимальных затратах электроэнергии. Исследования проводили на постоянном электрическом токе в проточном режиме работы при плотности тока 10, 50, 100, 200, 500, 800 и 1000 А/м2, исходной температуре раствора 18–22°С. Рабочие площади анода и катода составляли по 0,0022 м2. Диапазон исследуемых расходов варьировали от 0,36 до 4,8 л/ч, что соответствовало времени электролиза 3,5–0,26 мин. Величина рН при электролизе находилась в пределах от 8,8 до 9,5. В результате проведенных исследований были получены зависимости, характеризующие параметры прямого электролиза подземной минерализованной воды.
Ключевые слова
обеззараживание воды , бездиафрагменный электролиз , низкоконцентрированный гипохлорит натрия , прямой электролиз подземной воды
|
УДК 628.166.094.3:661.418
DOI 10.35776/VST.2023.06.01
Фесенко Л. Н., Пчельников И. В., Пчельникова А. С.
Прямой электролиз подземной воды в условиях производства
Аннотация
Представлены результаты производственных испытаний проточных электролизеров, работающих в режиме прямого электролиза природной поверхностной воды. В процессе электролиза из хлоридов, содержащихся в исходной воде, синтезируется гипохлорит натрия, которым обеззараживается очищаемая вода. Электролизеры входят в состав станции водоподготовки. Блочно-модульная станция водоподготовки «Криница-45» производительностью 45 м3/сут эксплуатируется с 2020 г. Проточные электролизеры используются для обеззараживания сырой воды (первичное обеззараживание) и питьевой воды (вторичное обеззараживание) прямым электролизом, работают с реверсом тока в автоматическом режиме. Оксидное покрытие электродов – ОИРТА (оксидно-иридиево-рутениево-титановый анод) с добавлением тантала. В ходе исследований определены технологические параметры работы электролизеров. Плотность тока изменяли от 25 до 75 А/м2, определяли концентрацию активного хлора, фиксировали изменение напряжения на клеммах электролизера. Измерения проводили каждые две недели в течение последних трех лет. Оптимальной с точки зрения эффективности является плотность тока 40–50 А/м2, при которой достигается выход хлора по току 10–12% и концентрация активного хлора 2–2,8 мг/дм3. Применение реверсирования тока (время переполюсовки +1 час и –1 час) позволило эксплуатировать проточный электролизер на природной воде с общей жесткостью около 9–11 мг-экв/дм3 без использования соляной кислоты для периодической промывки электродов.
Ключевые слова
обеззараживание воды , бездиафрагменный электролиз , низкоконцентрированный гипохлорит натрия , прямой электролиз поверхностной воды
|
УДК 628.166:661.418
DOI 10.35776/VST.2024.02.07
Фесенко Л. Н., Пчельников И. В., Игнатенко С. И., Скрябин А. Ю., Каберская Д. В., Заичко Д. А.
Технико-экономический анализ и исследование кислотной промывки катодов электролизера растворами соляной и сульфаминовой кислот
Аннотация
Опыт эксплуатации электролизных установок показывает, что основная проблема надежности их работы связана с образованием на поверхности катодов нерастворимых соединений – CaCO3, CaSO4, Mg(OH)2, что приводит к нештатному режиму электролиза, перегреву и короблению электродной системы, разрушению оксидного покрытия анодов, резкому снижению производительности установки и др. Наибольшее влияние на образование солей жидкости и гипса при электролизе солевых растворов оказывает химический состав воды, что связано с наличием присутствующих в воде ионов Ca2+, Mg2+, HCO-3, SO4 и растворенного CO2. Применяемый на практике метод удаления карбонатных отложений путем периодической промывки электродной системы 3–5%-ным раствором соляной кислоты не всегда экономически оправдан, особенно для водоисточников, характеризующихся повышенной карбонатной жесткостью. Представлено технико-экономическое сравнение двух методов кислотной промывки электродных пластин электролизного аппарата растворами соляной и сульфаминовой кислот при растворении в них наработанного осадка, образующегося при получении гипохлорита натрия из 3%-го раствора хлорида натрия. При относительно невысоком превышении стоимости 1 л 5%-ной сульфаминовой кислоты (6,9 руб/л) над 5%-ной соляной (5,36 руб/л) стоимость одной промывки сульфаминовой кислотой (2,9 руб.) в 6 раз выше стоимости одной промывки соляной кислотой (0,48 руб.), что связано с разными возможностями повторного использования кислот для очередной промывки электролизного аппарата. То есть, если 5%-ную соляную кислоту (HCl) возможно использовать 11,1 раза до ее нейтрализации, то 5%-ную сульфаминовую (NH2SO3H) – только 2,4 раза, или в 11,1/2,4 = 4,6 раза меньше, что и определяет очевидное экономическое предпочтение соляной кислоты перед сульфаминовой.
Ключевые слова
обеззараживание воды , бездиафрагменный электролиз , кислотная промывка , низкоконцентрированный гипохлорит натрия
|
|
