Совершенствование технологии производства обеззараживающего реагента - гипохлорита натрия электролизом морской воды : на примере Черного моря

• Автор: Пчельников, Игорь Викторович
• Шифр специальности: 05.23.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 155 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПОЛУЧЕНИЕ ГИПОХЛОРИТА НАТРИЯ, ЭЛЕКТРОЛИЗОМ ХЛОРИДНЫХ РАСТВОРОВ
1.1 Способы получения гипохлорита натрия
1.2 Растворы хлоридов, применяемые для получения гипохлорита натрия
1.3 Цели и задачи исследования
ВЫВОДЫ ПО ПЕРВОЙ ГЛАВЕ
2. МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ, ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
2.1 Направление исследований
2.2 Объект исследований
2.3 Схемы экспериментальных установок
2.4 Методики проведения экспериментов
2.5 Методика расчетов основных параметров электролиза
2.6 Методика статистической обработки опытных данных для построения математических моделей электролиза
ВЫВОДЫ ПО ВТОРОЙ ГЛАВЕ
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Электролиз морской воды в циркуляционном режиме
3.1.1 Влияние времени электролиза и плотности тока на концентрацию активного хлора, напряжение, pH и температуру электролита
3.2 Электролиз морской воды в проточном режиме
3.2.1 Влияние расхода и плотности тока на концентрацию активного хлора, напряжение, pH и температуру электролита
3.2.2 Влияние температуры морской воды, её расхода и плотности тока на концентрацию активного хлора и напряжение
3.3 Исследования катодных осадков
3.4 Оценка коррозионных и электрохимических свойств оксидных покрытий анодов
3.4.1 Оценка коррозионных свойств оксидных покрытий анодов
3.4.2 Оценка оксидных покрытий анодов для производства ГХН
3.5 Оптимизация технологического процесса производства ГХН
3.6 Производственные испытания
ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ
4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Результаты статистической обработки экспериментальных исследований..
4.2 Особенности электролиза морской воды
4.3 Закономерности электролиза морской воды в циркуляционном и проточном режимах
4.3.1 Циркуляционный режим электролиза
4.3.2 Проточный режим электролиза
4.4 Влияние температуры морской воды на проточный электролиз..
4.5 Особенности образования осадка на катоде при электролизе морской воды в проточном режиме
4.6 Рекомендации по выбору технологических параметров электролиза морской воды
4.7 Производственные испытания
4.8 Выбор анодов для электролиза морской воды
ВЫВОДЫ ПО ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ
5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ГИПОХЛОРИТА НАТРИЯ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ МОРСКОЙ ВОДЫ И ЕЕ
ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
ВЫВОДЫ ПО ПЯТОЙ ГЛАВЕ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Традиционно санитарно-эпидемиологическая безопасность воды обеспечивается хлорированием, которое продолжает оставаться самым распространенным в мире способом её обеззараживания в силу своей санитарно-гигиенической надежности, пролонгированное бактерицидного действия, относительной простоты и экономичности.
При обеззараживании воды хлором крайне опасным остаются его транспортирование и хранение многотонных запасов на водоочистных станциях, многие из которых уже оказались в зоне плотной городской жилой застройки. Высокая токсичность сжиженного хлора, усиленная высокой концентрацией реагента, послужили основанием для многочисленных поисков его замены безопасными реагентами.
К числу альтернативных хлору реагентов, широко применяемых для обеззараживания воды, прежде всего, относится электрохимический гипохлорит натрия (ГХН). Благодаря высокой антибактериальной активности и широкому спектру действия на различные микроорганизмы доля ГХН на рынке дезинфицирующих средств продолжает увеличиваться и остается второй по объему применения после хлора.
Для производства ГХН необходимы многотоннажные поставки поваренной соли, её складирование и хранение. С учетом последних событий на Украине, основного поставщика соли в Европейскую часть РФ, становится актуальным вопрос замены поваренной соли другими хлоридсодержащими растворами.
Перспективным направлением развития технологии получения электрохимического гипохлорита натрия является использование природных минерализованных хлоридных вод, воды морей и океанов, которые позволят отказаться от искусственного приготовления хлоридсодержащих солевых растворов. Диссертация посвящена научному обоснованию, накоплению и анализу новых фактических результатов, обобщению имеющихся в литературе данных и, на их основе, разработке и внедрению в практику обеззараживания питьевых и сточных вод технологий и установок для производства

морской воды в сравнении с установкой, работающей в проточном режиме.
Производственная установка (рис. 2.4), представляет собой рамную, мобильную конструкцию со смонтированным на ней оборудованием. Установка выполнена из коррозионно устойчивых материалов: нержавеющей стали, ПВХ, силикона и т.д.
Рисунок 2.5. Принципиальная схема производственной электролизной установки циркуляционного типа (а) и её графическое представление (б): 1 - бак-накопитель гипохлорита; 2 - датчик температуры; 3 - дренаж; 4 - циркуляционный насос; 5 -расходомер; 6 - краны отбора проб; 7 - блок питания и управления; 8 -электролизная ячейка; 9 - электроды
На рисунке 2.5 представлена схема и сборка производственной электролизной установки, состоящей из следующих частей:
- электролизной ячейки прямоугольной формы (8), выполненной из поливинилхлорида (ПВХ), объемом 760 см3. В качестве электродов (9) использовали ОИРТА, состоящие из 5 слоев 1г и Яи с закладкой по массе по 50 % и 5 финишных слоев Ли с закладкой по массе 100 %. В качестве катода - титан. Размер электродов - 100x200 мм, площади анода и катода одинаковы и равны по 0,02 м2, толщина 1 мм, межэлектродное расстояние 4 мм. Расположение электродов вертикальное. В корпусе ячейки имеются три штуцера: два для входа и выхода раствора, один для удаления водорода;