Способ получения гипохлорита

 

Изобретение относится к электролитическому получению хлоркислородных соединений, в частности к способу получения гипохлоритов из растворов щелочных и щелочноземельных металлов, и может быть использовано для получения окислителей, применяемых в качестве дезинфицирующих растворов. Гипохлорит получают электролизом растворов хлоридов. Процесс электролиза ведут при плотности тока 0,1-1,5 А/дм², и в качестве электролита используют раствор природного бишофита плотностью 1,3 г/см³, с содержанием ионов хлора 340,8 г/л, ионов брома 5,6 г/л. Технический эффект - повышение выхода по току гипохлорита при одновременном увеличении его биологической активности за счет увеличения концентрации хлоридов в растворе электролита. 4 табл.

Изобретение относится к электролитическому получению хлоркислородных соединений, в частности к способу получения гипохлоритов из растворов щелочных и щелочноземельных металлов, и может быть использовано для получения окислителей, применяемых качестве дезинфицирующих растворов в лечебно-профилактических учреждениях, домах отдыха, санаториях, предприятиях общественного питания и коммунального хозяйства, школах, детских садах, плавательных бассейнах, станциях водоснабжения и т. п.

Известны методы получения гипохлорита путем электролиза растворов хлоридов, где в качестве исходного рассола используются растворы хлористого натрия или природные электролиты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ получения гипохлорита натрия путем электролиза раствора хлористого натрия на безнапорной электролизной установке непроточного типа ЭН-1 [Технические указания по эксплуатации электролизных установок непроточного типа производительностью 1, 5, 25 и 100 кг в сутки активного хлора. Отдел научно-технической информации АКХ, М., 1975, - прототип].

Недостатком данного способа является то, что процесс получения гипохлорита путем электролиза раствора хлористого натрия осуществляется с низким выходом по току, а сам гипохлорит имеет невысокую биологическую активность.

Техническая задача - повышение выхода по току гипохлорита при одновременном увеличении его биологической активности за счет увеличения концентрации хлоридов в растворе электролита.

Решение технической задачи достигается тем, что при получении гипохлорита, включающем электролиз растворов хлоридов, процесс электролиза ведут при плотности тока 0,1-1,5 А/дм², и в качестве электролита используют раствор природного бишофита плотностью 1,3 г/см³, с содержанием ионов хлора 340,8 г/л, ионов брома 5,6 г/л.

При электролизе раствора природного бишофита (MgCl₂· 6H₂O) на аноде происходит разряд ионов хлора и брома:

Выделяющийся хлор растворяется в электролите с образованием хлорноватистой, бромноватистой, хлористо- и бромистоводородных кислот:

Сl₂+Н₂O-НСlO+НСl

Вr₂+Н₂O=НВrO+НВr

На катоде происходит восстановление молекул воды с выделением водорода:

Атомы водорода после восстановления на катоде выделяются из раствора в виде газа, оставшиеся ионы ОН^- образуют возле катода с ионами Mg²⁺ щелочь.

Вследствие перемешивания анолита с католитом происходит взаимодействие хлорноватистой и бромноватистой кислот со щелочью с образованием гипохлорита и гипобромита магния:

2HClO+Mg(OH)₂=Mg(ClO)₂+2H₂O

2HBrO+Mg(OH)₂=Mg(BrO)₂+2H₂O

Увеличение выхода по току гипохлорита обеспечивается за счет наличия высокой концентрации хлоридов в растворе природного бишофита. Это объясняется тем, что с повышением концентрации хлоридов улучшается соотношение потенциалов выделения хлора и кислорода, благоприятствующее разряду ионов хлора и подавлению разряда ионов кислорода, что приводит к увеличению концентрации гипохлорита в готовом продукте, а следовательно, и увеличению выхода его по току, одновременно за счет присутствия в составе ионов брома, при электролитическом окислении раствора природного бишофита, образуются гипохлорит и гипобромит магния, взаимное действие этих окислителей усиливает биологическую активность конечного дезинфицирующего продукта, что и является новым техническим эффектом заявляемого способа.

По предварительной оценке ВНИИгалургии общие запасы бишофита только Волгоградского месторождения составляют 250 млрд. тонн. Залежи природного бишофита в Нижнем Поволжье практически целиком (до 98%) сложены мономинералом - бишофитом (MgCl₂· 6H₂O). Природным хлоридам магния, как правило, сопутствуют его бромиды. Содержание брома в бишофите даже при добыче в виде рассола в десятки и сотни раз превышает такое традиционное сырье.

Способ получения гипохлорита осуществлялся следующим образом: из раствора природного бишофита плотностью 1,3 г/см³, с содержанием ионов хлора 340,8 г/л, ионов брома 5,6 г/л готовят растворы различных концентраций. Далее раствор заливается в непроточный электролизер. В качестве катода используется стальной электрод. В качестве анода применяется угольный графитовый электрод. Процесс ведется на постоянном токе при заданных параметрах плотностей тока 0,1-1,5 А/дм², источником тока служит лабораторный источник постоянного тока (ЛИПС-35). Процесс электролиза раствора природного бишофита осуществляется в течение 0,5 ч. По окончании электролиза по известной методике определяется концентрация активного хлора. Величина водородного показателя среды (рН) исходного и полученного растворов контролируется по рН-метру - милливольтметру рН-121.

По известным формулам расчета показателей электрохимического процесса рассчитывается выход по току, удельный расход электроэнергии.

Для проверки заявляемого способа были проведены серии стендовых испытаний с использованием растворов природного бишофита различных концентраций.

Примеры конкретного исполнения:

ПРИМЕР 1

Брали раствор природного бишофита концентрацией 75,4 г/л (0,5 н.) и проводили процесс электролиза на угольном графитовом электроде при плотностях тока от 0,1 до 1,5 А/дм², при температуре 20° С (см. табл. 1).

ПРИМЕР 2

Брали раствор природного бишофита концентрацией 151 г/л (1,0 н) и проводили процесс электролиза на угольном графитовом электроде при плотностях тока от 0,1 до 1,5 А/дм², при температуре 20° С (см. табл. 2).

ПРИМЕР 3

Брали раствор природного бишофита концентрацией 226 г/л (1,5 н) и проводили процесс электролиза на угольном графитовом электроде при плотностях тока от 0,1 до 1,5 А/дм², при температуре 20° С (см. табл. 3).

ПРИМЕР 4

Брали раствор природного бишофита, концентрацией 302 г/л (2 н) и проводили процесс электролиза на угольном графитовом электроде при плотностях тока от 0,1 до 1,5 А/дм², при температуре 20° С (см. табл. 4).

По приведенным результатам экспериментов видно, что оптимальным режимом, при котором отмечается наибольший выход по току при наименьших энергетических затратах, является электролиз раствора природного бишофита концентрацией 302 г/л и катодной плотности тока 0,1-0,5 А/дм². Полученный при данных условиях гипохлорит имеет выход по току (в пересчете на активный хлор) 72-66%.

Таким образом, получение гипохлорита электролизом раствора природного бишофита по сравнению с гипохлоритом, полученным по прототипу из раствора хлористого натрия, обеспечивает увеличение выхода по току на 12%, а проведенный бактериологический анализ показал, что при обеззараживании гипохлоритом, приготовленным из раствора природного бишофита, требуется меньшая доза по активному хлору, чем при обеззараживании гипохлоритом, полученным из раствора хлористого натрия.

Формула изобретения

Способ получения гипохлорита, включающий электролиз растворов хлоридов, отличающийся тем, что процесс электролиза ведут при плотности тока 0,1-1,5 А/дм² и в качестве электролита используют раствор природного бишофита плотностью 1,3 г/см³ с содержанием ионов хлора 340,8 г/л, ионов брома 5,6 г/л.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 31.07.2005

Извещение опубликовано: 10.12.2006        БИ: 34/2006

---