Совершенствование технологических параметров установок получения электролитического гипохлорита натрия для обеззараживания воды

• Автор: Кудрявцев, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 05.23.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 162 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1. Обеззараживание воды хлорированием на объектах

водопод готовки.

1.1 Современное состояние обеззараживания воды хлорированием.

1.2 Современные сведения о получении электролитического гипохлорита натрия.

1.3 Постановка задачи

Выводы по главе 1

2. Методы экспериментальных исследований и применяемое оборудование.

2.1 Направление исследований.

2.2 Схемы экспериментальных установок

2.3 Методики проведения экспериментов
2.4 Методика расчета основных техникоэкономических показателей электролиза
2.5 Методика статистической обработки опытных данных для построения математических моделей электролиза
Выводы по главе 2
3. Результаты экспериментальных исследований.
3.1 Непроточный электролиз растворов хлоридов
3.1.1 Влияние продолжительности электролиза и концентрации растворов хлоридов на температуру, электролита и напряжение на электролизере
3.1.2 Влияние продолжительности электролиза и концентрации растворов хлоридов на содержание активного хлора.
3.2 Проточный электролиз растворов хлоридов
3.2.1 Влияние расхода и концентрации растворов хлоридов на температуру, электролита и напряжение на электролизере
3.2.2 Влияние расхода и концентрации растворов хлоридов на содержание активного хлора.
3.3 Электролиз растворов хлоридов с использованием методов, уменьшающих образование отложений на катоде.
3.3.1 Влияние интервалов реверса электрического тока на непроточный электролиз.
3.3.2 Влияние интервалов реверса электрического тока на проточный электролиз.
3.3.3 Исследование методов декарбонизации воды
3.3.4 Влияние декарбонизации исходной воды на непроточный и проточный электролиз
3.4 Исследование количества и качественного состава газов, образующихся при электролизе растворов хлоридов.
Выводы по главе 3.
4. Анализ результатов экспериментальных исследований.
4.1 Статистическая обработка результатов экспериментальных исследований и построение математических моделей электролиза.
4.2 Особенности образования активного хлора при непроточном и проточном электролизе.
4.3 Особенности электролиза растворов хлоридов при использовании методов, уменьшающих образование отложений
на катоде
4.3.1 Влияние реверса электрического тока на параметры электролиза.
4.3.2 Влияние декарбонизации воды на параметры электролиза.
4.4 Анализ результатов исследований по учету электролизных
4.5 Рекомендации по совершенствованию технологических параметров установок получения электролитического гипохлорита натрия для обеззараживания воды.
Выводы но главе 4
5. Разработка технологической схемы установки получения
электролитического гипохлорига натрия и ее экологоэкоиомическос
обоснование.
Выводы по главе 5
Заключение
Основные выводы по работе.
Список использованных источников


При вдыхании воздуха с концентрацией хлора 1,8 гм3 происходит потеря сознания, а при концентрации его в воздухе 3,0 гм3 вызывает смерть . В последние годы в России постоянно совершенствуется нормативная база в области промышленной безопасности, ужесточающая требования к условиям производства, хранения, транспортирования и применения хлора . Поэтому для допуска к работе с хлором необходима специальная подготовка обслуживающего персонала . При возрастающем, потреблении хлора в практике водоподготовки возникает комплекс проблем по соблюдению максимально возможной безопасности , , . Так, радиус опасной зоны для складов жидкого хлора должен составлять не менее м, в пределах которых не допускается располагать объекты жилищного, культурнобытового назначения и максимально ограничивается промышленное строительство . Перед руководителями предприятий водопроводноканализационного хозяйства постоянно стоят вопросы безопасной эксплуатации хлорных объектов, безаварийной транспортировки, погрузки, разгрузки и хранения хлора, своевременного освидетельствования оборудования, организации газоспасательной службы, взаимодействия со структурами Ростехнадзора, ГО и ЧС. Также известен метод обработки воды газообразным хлором, получаемым непосредственно на объектах водоподготовки путем мембранного электролиза концентрированных рассолов ЫаС1 4, . Данный метод основан на эжекционном введении в обрабатываемую воду газообразного хлора, образующегося в анодной камере мембранного электролизера. Отмечается, что ионообменные мембраны в условиях электролиза быстро теряют эластичность и становятся хрупкими, применение диафрагмы из пористой керамики или окисноциркониевых материалов, имеющей толщину более 4 мм, приводит к высоким удельным затратам электроэнергии, достигающим 0 кВтч на 1 кг активного хлора . Применение такого метода также осложняется необходимостью умягчения воды и использования поваренной соли марки Экстра для предотвращения отложений солей жесткости на мембранах, существенно снижающих выход хлора по току и увеличивающих расход электроэнергии. Кроме того, процесс мембранного электролиза сопровождается образованием в катодной камере побочного продукта в виде щелочи ЫаОН, в количестве, равном объему использованного солевого раствора, что требует решения вопроса утилизации этого токсичного отхода , . Использование взамен газообразного хлора порошкообразных хлорной извести и гипохлорита кальция является технически более простым и безопасным способом обеззараживания воды. Сухие реагенты растворяют в воде до требуемой концентрации и дозируют в обрабатываемую воду. Как известно, содержание активного хлора в хлорной извести составляет , а в гипохлорите кальция , то есть более половины массы данных реагентов фактически является балластом 4, 6, . К прочим недостаткам использования этих реагентов относятся быстрая потеря активности, а также их значительная стоимость 4, 6, . Другим хлорсодержащим реагентом, обладающим высокой бактерицидной и вирулицидной активностью пролонгированного действия, является диоксид хлора ОСЬ 1, 4, 6, , . Диоксид хлора является высокотоксичным соединением, ПДК в воздухе рабочей зоны 0,1 мгм3 1 класс опасности. Обладает раздражающими свойствами, поражает щитовидную железу, верхние и нижние отделы дыхательных путей, вызывает острые токсикозы . Диоксид хлора, в отличие от хлора, не вступает в реакции замещения с примесями воды, не образует хлороргаиических соединений и может использоваться при высоких значениях воды и в присутствии аммиака 4, . Поскольку диоксид хлора является неустойчивым газом, его получают на месте потребления в виде водного раствора из хлора или соляной кислоты и раствора хлорита нафия , . Хлорит натрия в настоящее время не производится в России и поставляется изза рубежа, что обуславливает высокую стоимость получаемого диоксида хлора, который в раз дороже хлора 4, 6, , . Однако основным недостатком применения диоксида хлора при обработке питьевой воды является образование побочных продуктов хлоритов и в небольших концентрациях хлоратов, относящихся к метгемоглобинообразователям 1, , , , , , .