CC BY
173
ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИ АКТИВИРОВАННЫХ ВОДНО-СОЛЕВЫХ РАСТВОРОВ НА УНИВЕРСАЛЬНОЙ УСТАНОВКЕ
МИКЛИС Н.И.
УО «Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский
университет»
Резюме. Для изготовления хлорсодержащих анолита нейтрального и католита щелочного широко используются электрохимические установки типа «Аквамед». В настоящее время нами разработана универсальная установка. позволяющая изготавливать в зависимости от потребности дезинфицирующие растворы анолита нейтрального. анолита кислого. анолита АНК, моющие растворы католита. католита щелочного и моюще-дезинфицирующие растворы АКН и САК. Однако технологические условия получения ЭХА растворов на универсальной установке окончательно не отработаны.
Целью работы было изучение особенностей технологии получения электрохимически активированных растворов на универсальной установке в зависимости от концентрации исходного раствора натрия хлорида. удельного расхода электричества и производительности.
Установлено, что увеличение содержания в исходных растворах КаС1 с 1 до 5 г/дм обусловливает у анолитов смещение рН в кислую сторону. увеличение окислительно-восстановительного потенциала. повышение содержания активного хлора и снижение поверхностного натяжения. у католитов - рН смещается в щелочную сторону. окислительновосстановительный потенциал и поверхностное натяжение снижается. а общая щелочность нарастает. Увеличение удельного расхода электричества с 1312 до 2100 Кл/дм приводит у анолитов к смещению рН в кислую сторону. повышению окислительно-восстановительного потенциала и содержания активного хлора и снижению поверхностного натяжения. У католитов при увеличении удельного расхода электричества с 2100 до 5250 Кл/дм происходит смещение рН в щелочную сторону. снижение окислительновосстановительного потенциала и поверхностного натяжения. повышение общей щелочности. При увеличении производительности установки с 24 до 56 дм3/ч отмечается у анолитов смещение рН в щелочную сторону. снижение окислительно-восстановительного потенциала и содержания активного хлора. повышение поверхностного натяжения. у католитов - смещение рН в кислую сторону. повышение окислительно-восстановительного потенциала и поверхностного натяжения. снижение общей щелочности.
Результаты исследования позволяют заключить. что оптимальными условиями для получения на универсальной установке анолита нейтрального. анолита кислого. католита и католита щелочного является концентрация натрия
33
хлорида 3.0 г/дм при производительности 40 дм /ч и удельном расходе электричества для анолита 1312 Кл/дм3 . католита - 5250 Кл/дм3.
Ключевые слова: электрохимическая активация. электрохимически
активированные растворы. анолит. католит. универсальная установка.
Abstract: For manufacturing anolite neutral and katolite alkaline content of chlore the electrochemical installations such as «Аkvаmed» are widely used. We have developed an universal installation. allowing to make desinfectant solutions of anolite neutral. anolite sour. anolite АКК. washing solutions of katolite. katolite alkaline and washing-desinfectant solutions of АКК and МАК if needed. However technological conditions of reception of an ECA solutions on universal installation are not fulfilled finally.
The purpose of this work was to study features of technology of reception of the electrochemically activated solutions on universal installation depending on concentration of an initial solution natrii chloride and at the specific charge of an electricity and productivity.
Its established. that the increase of the contents of NaCl 1 up to 5 g/dm in initial solutions causes displacement рН in the sour party. increase of oxidational reductional potential. increase of the contents of active chlorine and decrease of a superficial tension at anolites. also it causes displacement of рН in the alkaline party. reduction of oxidational reductional potential and the superficial tension and increase of general alkality at katolites. The increase of a specific charge of an electricity of anolite from 1312 up to 2100 Ю/dm results at anolite in displacement рН in the sour party. increase of oxidational reductional potential and contents of active chlorine. decrease of a superficial tension. The increase of a specific charge of an electricity of anolite from 2100 up to 5250 Ю/dm results at katolites displacement рН in the alkaline party. reduction of oxidational reductional potential and superficial tension. increase general alkality. The increase of productivity of installation from 24 up to 56 dm /h results is displacement рН in the alkaline party. decrease of oxidational reductional potential and contents of active chlorine. increase of a superficial tension at anolites. displacement рН in the sour party. increase of oxidational reductional potential and superficial tension. decrease of general alkality at katolites.
The results of the research allow to conclude that optimum conditions for reception of anolite neutral. anolite sour. katolite and katolite alkaline on universal installation. is concentration of natrii chloridi 3.0 g/dm . the specific charge of an electricity of anolite 1312 Ю/dm3 and katolite 5250 Ю/dm3 at productivity 40 dm3/h.
Адрес для корреспонденции: Республика Беларусь. 210023. г. Витебск. пр. Фрунзе. 27. Витебский государственный
медицинский университет. кафедра общей гигиены и экологии. тел. р. 370-828. -Миклис Н.И.
Для своих нужд человек целенаправленно изменяет состав воды путем очистки. обеззараживания и специальных методов обработки - фторирования. обезжелезивания и др. Для получения воды и водных сред с определенными свойствами и составом в настоящее время ее подвергают омагничиванию. быстрому замораживанию и оттаиванию. механическому диспергированию и т.д. Технологии получения воды и водных сред с заранее заданными окислительно-восстановительными свойствами созданы на основе феномена электрохимической активации (ЭХА). которое в 1985 году официально признано новым самостоятельным научно-техническим направлением. Исследования феномена и технологий ЭХА имеют обширную географию. включая Российскую Федерацию. Беларусь. США. Германию. Англию и ряд других стран [1].
Сущность ЭХА состоит в униполярной обработке в диафрагменном электрохимическом реакторе разбавленных растворов минеральных солей. которые переходят в метастабильное состояние с аномальной физикохимической активностью. постепенно убывающей во времени. В качестве исходных для процессов ЭХА обычно используют водные растворы натрия хлорида с концентрацией до 10 г/дм .
От известных химических и электрохимических процессов ЭХА отличается низкой минерализацией исходных водно-солевых растворов. широким диапазоном окислительно-восстановительного потенциала и рН получаемых растворов. разделением во времени или пространстве процессов катодной и анодной обработки при малом времени электрохимического воздействия. значительной плотности тока. высоком электродном напряжении и низких удельных энергетических затратах.
Для изготовления ЭХА растворов в Российской Федерации используются установки типа СТЭЛ. позволяющие синтезировать или анолит «А». или анолит «АН». или анолит «АНК». или анолит «АНД». а также католит «К» и католит «КН» [2]. Для получения дезинфицирующих и моющих растворов в Республике Беларусь используются установки типа «БАВР». на которых вырабатывается кислотный анолит и католит щелочной [3]. Для изготовления хлорсодержащих анолита нейтрального и католита щелочного широко используются электрохимические установки типа «Аквамед» [4]. В настоящее время нами разработана универсальная установка. позволяющая изготавливать в зависимости от потребности дезинфицирующие растворы анолита нейтрального. анолита кислого. анолита АНК. моющие растворы католита. католита щелочного и моюще-дезинфицирующие растворы АКН и САК. Однако технологические условия получения ЭХА растворов на универсальной установке окончательно не отработаны.
Цель: Изучить особенности технологии получения электрохимически активированных растворов на универсальной установке в зависимости от концентрации исходного раствора натрия хлорида. удельного расхода электричества и производительности.
Методы
Выполнено 3 серии опытов. В 1-ой серии опытов изучали физикохимические свойства анолита нейтрального. анолита кислого. католита и католита щелочного в зависимости от концентрации исходного раствора натрия хлорида. Для этого водный раствор №1 с концентрацией натрия хлорида 1 г/дм3. № 2 - с концентрацией натрия хлорида 3 г/дм3. № 3 - с концентрацией натрия хлорида 5 г/дм3 подвергали электрохимической активации. при удельном расходе электричества для получения анолита 1312 Кл/дм3 и для
33
католита 5250 Кл/дм и производительности установки 24 дм /ч. Контролем служили исходные солевые растворы соответствующих концентраций.
Во 2-й серии изучали физико-химические свойства анолита нейтрального при удельном расходе электричества 1312. 1400. 1575 и 2100 Кл/дм и католита при удельном расходе электричества 2100. 3150. 4200 и 5250 Кл/дм . Анолит нейтральный и католит получали из 0.3 % водного раствора натрия хлорида при силе тока 7 А и производительности установки 24 дм /ч. Контролем служил исходный солевой раствор.
В 3-й серии изучали физико-химические свойства анолита нейтрального и католита при производительности установки 24. 32. 40 и 56 дм /ч. Анолит нейтральный и католит получали из 0.3 % водного раствора натрия хлорида при удельном расходе электричества для анолита 1312 Кл/дм3 и католита 5250 Кл/дм3. Контролем служил исходный солевой раствор.
У полученных ЭХА растворов исследовали рН (ед.) и окислительновосстановительный потенциал (ОВП. мВ) потенциометрическим методом на рН-метре-милливольтметре рН-340 [5]. концентрацию активного хлора (Сах. мг/дм ) - йодометрическим методом [6]. общую щелочность католита (ОЩ. мг-экв/дм ) - потенциометрическим методом [5]. поверхностное натяжение (ПН. Дж/м ) - методом наибольшего давления в пузырьке (Ребиндера) [7].
Результаты
Результаты исследования 1-ой серии опытов показали. что у исходных контрольных растворов натрия хлорида рН был близок к нейтральному. ОВП существенно не зависел от концентрации. а поверхностное натяжение закономерно уменьшалось с повышением концентрации солевых растворов от 74.17 х 103 до 72.57 х 103 Дж/м2 (табл. 1.1).
Таблица 1.1
Физико-химические параметры исходного раствора натрия хлорида в зависимости от концентрации, п =6
№ п/п ша, мг/дм3 Физико-химические параметры
рН ОВП, (х.с.э.), мВ ОЩ, мг- экв/дм3 С, мг/дм 3 ПН х 103, Дж/м2
1 1.0 7.38 ± 0.07 290 ± 5 5.6 ± 0.2 0 74.17 ± 1.7
2 3.0 7.3 ± 0.05 300 ± 5 5.7 ± 0.7 0 72.57 ± 1.07
3 5.0 7.2 ± 0.06 310 ± 5 6 ± 0.12 0 72.57 ± 1.07
Электрохимическая активация раствора № 1 привела к получению анолита нейтрального с достоверно сниженным рН на 0.77 ед., повышенным ОВП в 3.2 раза. повышенным ПН в 1,02 раза по сравнению с контролем (табл.
1.2). Анолит кислый имел достоверно сниженный рН на 1.38 ед.. повышенный ОВП в 3.6 раза. повышенное ПН в 1.01 раза по сравнению с контролем (табл.
1.3). Католит имел достоверно более щелочной рН на 3.84 ед.. пониженный ОВП в 2.6 раза. повышенную в 4.3 раза ОЩ. сниженное ПН в 1.06 раз по сравнению с контролем (табл. 1.4). Католит щелочной имел достоверно более щелочной рН на 3.96 единиц. повышенный в 1.07 раза ОВП. повышенную в 4.6 раза ОЩ. сниженное ПН в 1.08 раз по сравнению с контролем (табл. 1.5).
Таблица 1.2
Физико-химические параметры анолита нейтрального в зависимости от концентрации натрия хлорида, п =6
№ п/п ша , мг/д м3 Физико-химические параметры
рН, ед. ОВП, (х.с.э.), мВ Сах, мг/дм3 ПН х 103, Дж/м2
1 1.0 6.61±0.01 (Р<0.001) +941.2±5.2 (Р<0.001) 123.2±1.6 75.9±0.04 (Р<0.05)
2 3.0 6.5±0.01 (Р<0.001) (Р1<0.001) + 961±1.03 (Р<0.001) (Р1<0.01) 459±1.5 (Р1<0.001) 75.5±0.06 (Р<0.05) (Р1<0.001)
3 5.0 6.43±0.02 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.05) +968.8±1.4 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.01) 825.2±2.5 (Р1<0.001) (Р2<0.001) 75.2±0.06 (Р<0.05) (Р1<0.001) (Р2<0.01)
Примечание: Р - достоверность разницы по сравнению с контролем. Р1 -достоверность разницы по сравнению с концентрацией КаСІ 1 мг/дм . Р2 -
3
достоверность разницы по сравнению с концентрацией КаСІ 3 мг/дм .
Таблица 1.3
Физико-химические параметры анолита кислого в зависимости от концентрации натрия хлорида, п =6
№ п/п NaCl, мг/д м3 Физико-химические параметры
рН, ед. ОВП, (х.с.э.),мВ Сах, мг/дм3 ПН х 103, Дж/м2
1 1.0 6±0.02 (Р<0.001) +1042±2.12 (Р<0.001) 93±1.06 75.37±0.06 (Р>0.05)
2 3.0 5.88±0.03 (Р<0.001) (Р1<0.01) +1063±2.8 (Р<0.001) (Р1<0.001) 281±1.5 (Р1<0.001) 74.9±0.03 (Р>0.05) (Р1<0.001)
№ п/п ша, мг/д м3 Физико-химические параметры
рН, ед. ОВП, (х.с.э.),мВ Сах, мг/дм3 ПН х 103, Дж/м2
3 5.0 5.8±0.01 (Р<0.001) (Рі<0.001) (Р2<0.05) +1077±2.3 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.01) 417.9±1.04 (Р1<0.001) (Р2<0.001) 74.5±0.02 (Р>0.05) (Р1<0.001) (Р2<0.001)
Примечание: Р - достоверность разницы по сравнению с контролем. Рі -достоверность разницы по сравнению с концентрацией 1 мг/дм . Р2 -достоверность разницы по сравнению с концентрацией 3 мг/дм3.
Таблица 1.4
Физико-химические параметры католита в зависимости от концентрации натрия хлорида, п =6
№ п/п ша, мг/дм3 Физико-химические параметры
рН, ед. ОВП, (х.с.э.),мВ ОЩ, мг- экв/дм3 ПН х 103, Дж/м2
1 1.0 11.22±0.01 (Р<0.001) +110.8±3.7 (Р<0.001) 24.08±0.1 (Р<0.001) 69.5±0.04 (Р<0.001)
2 3.0 11.49±0.01 (Р<0.001) (Р1<0.001) +49.2±1.8 (Р<0.001) (Р1<0.001) 28.3±0.2 (Р<0.001) (Р1<0.001) 68.7±0.05 (Р<0.01) (Р1<0.001)
3 5.0 11.7±0.13 (Р<0.001) (Р1<0.01) (Р2>0.05) -40.83±0.9 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.001) 35±0.1 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.001) 68.05±0.02 (Р<0.01) (Р1<0.001) (Р2<0.001)
Примечание: Р - достоверность разницы по сравнению с контролем. Р1 -достоверность разницы по сравнению с концентрацией 1 мг/дм3. Р2 -достоверность разницы по сравнению с концентрацией 3 мг/дм3.
Таблица 1.5
Физико-химические параметры католита щелочного в зависимости от концентрации натрия хлорида, п =6
№ п/п ша, мг/д м3 Физико-химические параметры
рН, ед. ОВП, (х.с.э.),мВ ОЩ, мг- экв/дм3 ПН х 103, Дж/м2
1 1.0 11.34±0.14 (Р<0.001) +312.5±2.8 (Р<0.01) 25.9±0.05 (Р<0.001) 68.45±0.04 (Р<0.01)
2 3.0 12.05±0.01 (Р<0.001) (Р1<0.001) +280±1.5 (Р<0.001) (Р1<0.001) 35.1±0.1 (Р<0.001) (Р1<0.001) 67.5±0.05 (Р<0.001) (Р1<0.001)
№ п/п ша, мг/д м3 Физико-химические параметры
рН, ед. ОВП, (х.с.э.),мВ ОЩ, мг- экв/дм3 ПН х 103, Дж/м2
3 5.0 12.2±0.01 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.001) +185.3±2.3 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.001) 43.3±0.4 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.001) 65.5±0.05 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.001)
Примечание: Р - достоверность разницы по сравнению с контролем. Р1 -достоверность разницы по сравнению с концентрацией 1 мг/дм . Р2 -достоверность разницы по сравнению с концентрацией 3 мг/дм3.
При электрохимической обработке раствора № 2 был получен анолит нейтральный с рН на 0.8 единиц достоверно ниже. ОВП - достоверно выше в
3.2 раза. ПН - выше в 1.04 раза по сравнению с контролем (табл. 1.2). Анолит кислый имел достоверно сниженный на 1.42 ед. рН. повышенный в 3.5 раз ОВП. повышенное в 1.03 раза ПН по сравнению с контролем (табл. 1.3). У католита был рН на 4.2 ед. достоверно выше. ОВП - ниже в 6.09 раза. ОЩ -выше в 4.9 раза. ПН ниже в 1.05 раза по сравнению с контролем (табл. 1.4). Католит щелочной имел достоверно более щелочной рН на 4.75 ед.. сниженный в 1.07 раза ОВП. повышенную в 6.2 раза ОЩ. сниженное в 1.07 раза ПН по сравнению с контролем (табл. 1.5).
Электрохимическая активация раствора № 3 обусловила получение анолита нейтрального с рН на 0.77 ед. достоверно ниже. ОВП - выше в 3.1 раза. ПН - выше в 1.03 раза по сравнению с контролем (табл. 1.2). Анолит кислый имел достоверно сниженный на 1.4 ед. рН. повышенный в 3.4 раза ОВП. повышенное в 1.02 раза ПН по сравнению с контролем (табл. 1.3). Католит характеризовался достоверно более щелочным рН на 4.5 ед.. ОВП - сниженным в 7.6 раз. ОЩ - повышенной в 5.8 раза. ПН - сниженным в 1.07 раза по сравнению с контролем (табл. 1.4). Католит щелочной имел достоверно более щелочной рН на 5 ед.. сниженный в 1.6 раз ОВП. повышенную в 7.2 раза ОЩ. сниженное в 1.1 раза ПН по сравнению с контролем (табл. 1.5).
Концентрация активного хлора в анолите нейтральном № 1 составила
123.2 мг/дм3. В анолите нейтральном № 2 Сах была достоверно выше в 3.7 раза. № 3 - в 6.7 раз по сравнению с анолитом № 1 (табл. 1.2). Концентрация активного хлора в анолите кислом № 1 составила 93 мг/дм . В анолите кислом № 2 Сах была достоверно выше в 3.02 раза. № 3 - в 4.5 раза по сравнению с анолитом № 1 (табл. 1.3).
Результаты изучения зависимости физико-химических свойств анолита нейтрального и католита от удельного расхода электричества представлены в таблицах 2.1 и 2.2.
Электрохимическая активация раствора № 1 привела к получению анолита нейтрального с достоверно сниженным рН на 1.04 ед.. повышенным ОВП в 3.5 раза. повышенным ПН в 1.03 раза по сравнению с контролем (табл.
2.1). Католит имел достоверно более щелочной рН на 3.43 ед.. пониженный
ОВП в 2.1 раза. повышенную в 3.3 раза ОЩ. пониженное в 1.04 раза ПН по сравнению с контролем (табл. 2.2).
Таблица 2.1
Физико-химические параметры анолита нейтрального в зависимости от удельного расхода электричества (УРЭ), п =6
№ п/п УРЭ, Кл/дм3 Физико-химические параметры
рН, ед. ОВП, (х.с.э.),мВ Сах, мг/дм3 ПН х 103, Дж/м2
1 2100 6.26±0.01 (Р<0.001) +1059±2.03 (Р<0.001) 703.2±2.4 75.08±0.06 (Р<0.05)
2 1575 6.3±0.02 (Р<0.001) (Р1>0.05) +999±1.5 (Р<0.001) (Р1<0.001) 582.5±2.8 (Р1<0.001) 75.3±0.04 (Р<0.05) (Р1<0.05)
3 1400 6.41±0.01 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.001) +977.7±1.2 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.001) 504.5±3.4 (Р1<0.001) (Р2<0.001) 75.5±0.05 (Р<0.05) (Р1<0.001) (Р2<0.05)
4 1312 6.5±0.01 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.001) (Р3<0.001) +961±1.03 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.001) (Р3<0.001) 459±1.5 (Р1<0.001) (Р2<0.001) (Р3<0.001) 75.5±0.06 (Р<0.05) (Р1<0.001) (Р2<0.05) (Р3>0.05)
Примечание: Р - достоверность разницы по сравнению с контролем. Р1 -достоверность разницы по сравнению с удельным расходом электричества 2100 Кл/дм . Р2 - достоверность разницы по сравнению с удельным расходом электричества 1575 Кл/дм . Р3 - достоверность разницы по сравнению с
3
удельным расходом электричества 1400 Кл/дм .
Таблица 2.2
Физико-химические параметры католита в зависимости от удельного расхода электричества (УРЭ), п =6
/п ^ в УРЭ, Кл/дм3 Физико-химические параметры
рН, ед. ОВП, (х.с.э.),мВ 3 ОЩ, мг-экв/дм 3 02 12 м х ж/ НД ПД
1 2100 10.73±0.01 (Р<0.001) +140.7±2.3 (Р<0.001) 19±0.11 (Р<0.001) 69.7±0.07 (Р<0.01)
2 3150 10.93±0.15 (Р<0.001) (Р1>0.05) +119.2±3.0 (Р<0.001) (Р1<0.001) 21.8±0.17 (Р<0.001) (Р1<0.001) 69.5±0.07 (Р<0.05) (Р1>0.05)
3 4200 11.03±0.02 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2>0.05) +71.7±3.07 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.001) 22.87±0.07 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.001) 69.2±0.07 (Р<0.05) (Р1<0.001) (Р2<0.05)
№ п/п УРЭ, Кл/дм3 Физико-химические параметры
рН, ед. ОВП, (х.с.э.),мВ 3 ОЩ, мг-экв/дм ПН х 103, Дж/м2
4 5250 11.49±0.01 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.01) (Р3<0.001) +49.2±1.8 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.001) (Р3<0.001) 28.3±0.2 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.001) (Р3<0.001) 68.7±0.05 (Р<0.05) (Р1<0.001) (Р2<0.001) (Р3<0.001)
Примечание: Р - достоверность разницы по сравнению с контролем. Рі -достоверность разницы по сравнению с удельным расходом электричества 2100 Кл/дм . Р2 - достоверность разницы по сравнению с удельным расходом электричества 3150 Кл/дм . Р3 - достоверность разницы по сравнению с удельным расходом электричества 4200 Кл/дм .
При электрохимической обработке раствора № 2 был получен анолит нейтральный с рН на 1 ед. ниже. ОВП - выше в 3.3 раза. ПН - выше в 1.04 раза по сравнению с контролем (табл. 2.1). У католита был рН на 3.63 ед. выше. ОВП - ниже в 2.5 раза. ОЩ - выше в 3.8 раза. ПН - ниже в 1.04 раза по сравнению с контролем (табл. 2.2).
Электрохимическая активация раствора № 3 обусловила получение анолита нейтрального с рН на 0.89 ед. достоверно ниже. ОВП - выше в 3.25 раза. ПН - выше в 1.04 раза по сравнению с контролем (табл. 2.1). Католит характеризовался достоверно более щелочным рН на 3.73 ед.. ОВП -пониженным в 4.2 раза. ОЩ - повышенной в 4.01 раза. ПН - пониженным в
1.05 раз по сравнению с контролем (табл. 2.2).
Электрохимическая активация раствора № 4 привела к получению анолита нейтрального с достоверно сниженным рН на 0.8 ед.. повышенным ОВП в 3.2 раза. повышенным ПН в 1.04 раза по сравнению с контролем (табл.
2.1). Католит имел достоверно более щелочной рН на 4.19 ед.. пониженный ОВП в 6.1 раза. повышенную в 4.9 раз ОЩ. пониженное в 1.06 раз ПН по сравнению с контролем (табл. 2.2).
Концентрация активного хлора в анолите нейтральном № 1 составила
703.2 мг/дм . В анолите нейтральном № 2 Сах была ниже в 1.2 раза. № 3 - в 1.4 раза. № 4 - в 1.5 раз по сравнению с анолитом № 1 (табл. 2.1).
Результаты изучения зависимости физико-химических свойств полученных анолита нейтрального и католита от производительности установки представлены в таблицах 3.1 и 3.2.
Таблица 3.1
Физико-химические параметры анолита нейтрального в зависимости от производительности установки (ПРУ), п =6
№ п/п ПРУ, дм3/ч с >изико-химические параметры
рН, ед. ОВП, (х.с.э.),мВ Сах, мг/дм3 ПН х 103, Дж/м2
1 24 6.5±0.01 (Р<0.001) + 961±1.03 (Р<0.001) 459±1.5 75.5±0.06 (Р<0.05)
2 32 6.71±0.02 (Р<0.001) (Р1<0.001) +956.3±1.8 (Р<0.001) (Р1<0.05) 415.8±2.7 (Р1<0.001) 75.67±0.05 (Р<0.05) (Р1>0.05)
3 40 6.78±0.01 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.05) +949.5±2.06 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.05) 283.3±4.01 (Р1<0.001) (Р2<0.001) 75.7±0.04 (Р<0.05) (Р1<0.05) (Р2>0.05)
4 56 6.86±0.01 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.01) (Р3<0.001) +945.2±1.6 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.01) (Р3>0.05) 216.6±1.2 (Р1<0.001) (Р2<0.001) (Р3<0.001) 75.8±0.04 (Р<0.05) (Р1<0.01) (Р2>0.05) (Р3>0.05)
Примечание: Р - достоверность разницы по сравнению с контролем. Р1 -достоверность разницы по сравнению с производительностью 24 дм /ч. Р2 -достоверность разницы по сравнению с производительностью 32 дм3/ч. Р3 -достоверность разницы по сравнению с производительностью 40 дм /ч.
Таблица 3.2
Физико-химические параметры католита в зависимости от производительности установки (ПРУ), п =6
№ п/п ПРУ дм3/ ч Физико-химические параметры
рН, ед. ОВП, (х.с.э.),мВ ОЩ, мг- экв/дм3 ПН х 103, Дж/м2
1 24 11.49±0.01 (Р<0.001) +49.2±1.8 (Р<0.001) 28.3±0.2 (Р<0.001) 68.7±0.05 (Р<0.05)
2 32 11.23±0.02 (Р<0.001) (Р1<0.001) 4 ) 1) 2.101001 ± .0.0 1о о г-. \/ V 23.3±0.2 (Р<0.001) (Р1<0.001) 68.8±0.06 (Р<0.05) (Р1>0.05)
3 40 11.15±0.02 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.05) +89.2±2.4 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.01) 22.2±0.1 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.001) 68.9±0.03 (Р<0.05) (Р1<0.01) (Р2>0.05)
№ п/п ПРУ дм3/ ч Физико-химические параметры
рН, ед. ОВП, (х.с.э.),мВ ОЩ, мг- экв/дм3 ПН х 103, Дж/м2
4 56 11.05±0.02 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.01) (Р3<0.01) +104.2±3 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.01) (Р3<0.01) 21±0.2 (Р<0.001) (Р1<0.001) (Р2<0.001) (Р3<0.001) 69.1±0.03 (Р<0.05) (Р1<0.001) (Р2<0.01) (Р3<0.001)
Примечание: Р - достоверность разницы по сравнению с контролем. Рі -достоверность разницы по сравнению с производительностью 24 дм /ч. Р2 -достоверность разницы по сравнению с производительностью 32 дм3/ч. Р3 -достоверность разницы по сравнению с производительностью 40 дм /ч.
Электрохимическая активация раствора № 1 привела к получению анолита нейтрального с достоверно сниженным рН на 0.8 ед.. повышенным ОВП в 3.2 раза. повышенным ПН в 1.04 раза по сравнению с контролем (табл.
3.1). Католит имел достоверно более щелочной рН на 4.19 ед.. пониженный ОВП в 6.09 раз. повышенную в 4.9 раза ОЩ. пониженное ПН в 1.05 раз по сравнению с контролем (табл. 3.2).
При электрохимической обработке раствора № 2 был получен анолит нейтральный с рН на 0.59 ед. достоверно ниже. ОВП - достоверно выше в 3.18 раз. ПН - достоверно выше в 1.04 раз по сравнению с контролем (табл. 3.1). У католита был рН на 3.93 ед. достоверно выше. ОВП - ниже в 3.87 раз. ОЩ -выше в 4.08 раз. ПН - ниже в 1.05 раз по сравнению с контролем (табл. 3.2).
Электрохимическая активация раствора № 3 обусловила получение анолита нейтрального с рН на 0.52 ед. достоверно ниже. ОВП - выше в 3.16 раз. ПН - выше в 1.04 раз по сравнению с контролем (табл. 3.1). Католит характеризовался достоверно более щелочным рН на 3.85 ед.. ОВП -пониженным в 3.36 раза. ОЩ - повышенной в 3.8 раза. ПН - ниже в 1.05 раз по сравнению с контролем (табл. 3.2).
Электрохимическая активация раствора № 4 привела к получению анолита нейтрального с достоверно сниженным рН на 0.44 ед.. повышенным ОВП в 3.15 раза. повышенным ПН в 1.04 раз по сравнению с контролем (табл.
3.1). Католит имел достоверно более щелочной рН на 3.75 единицы. пониженный ОВП в 2.87 раза. повышенную в 3.68 раз ОЩ. пониженное ПН в
1.05 раз по сравнению с контролем (табл. 3.2).
Концентрация активного хлора в анолите нейтральном № 1 составила 459 мг/дм . В анолите нейтральном № 2 Сах была достоверно ниже в 1.1 раза. № 3 -в 1.6 раза. № 4 - в 2.1 раз по сравнению с анолитом № 1 (табл. 3.1).
Обсуждение
Результаты исследования показали. что увеличение содержания в исходных растворах КаСІ с 1 до 5 г/дм обусловило смещение рН анолитов нейтральных в кислую сторону с 6.61 до 6.43 ед. (зависимость вида у = -0.09.x +
6.6933. Я2 = 0.9838). увеличение ОВП с +941.2 до +968.8 мВ (зависимость вида у = 13.8х + 0.294, Я2 = 0.9407). повышение Сах с 123.2 до 825.2 мг/дм3 (зависимость вида у = 351х - 232.87. Я2 = 0.9994). понижение ПН с 75.9х103 до 75.2х103 Дж/м2 (зависимость вида у = -0.35.x + 76.233. Я2 = 0.9932). У анолитов кислых отмечалось смещение рН в кислую сторону с 6 до 5.8 ед. (зависимость вида у = -0.1.x + 6.0933. Я2 = 0.9868). увеличение ОВП с +1042 до +1077 мВ (зависимость вида у = 17.5х + 1025.7. Я = 0.9868). повышение Сах с 93 до 417.9
32
мг/дм (зависимость вида у = 162.45х - 60.933. Я = 0.9918). понижение ПН с 75.37х103 до 74.5 х103 Дж/м2 (зависимость вида у = -0.435х + 75.793. Я2 =
0.9978). У католитов отмечалось смещение рН в щелочную сторону с 11.22 до
11.7 ед. (зависимость вида у = 0.24х + 10.99. Я2 = 0.9948). уменьшение ОВП с +110.8 до -40.83 мВ (зависимость вида у = -75.815х + 191.35. Я2 = 0.9884). повышение ОЩ с 24.08 до 35 мг-экв/дм (зависимость вида у = 5.46х + 18.207.
2 3 3 2
Я = 0.9831). понижение ПН с 69.5x10 до 68.05 х10 Дж/м (зависимость вида у = -0.725х + 70.2. Я = 0.9964). У католитов щелочных отмечалось смещение рН в щелочную сторону с 11.34 до 12.2 ед. (зависимость вида у = 0.43х + 11.033. Я = 0.8762). уменьшение ОВП с +312.5 до +185.3 мВ (зависимость вида у = -63.6х + 386.47. Я2 = 0.9262). повышение ОЩ с 25.9 до 43.3 мг-экв/дм3 (зависимость
вида у = 8.7х + 17.367. Я2 = 0.9989). понижение ПН с 68.45 х103 до 65.5х103
22 Дж/м (зависимость вида у = -1.475х + 70.1. Я = 0.9595). Оптимальная
концентрация исходного раствора натрия хлорида для получения анолита
нейтрального. анолита кислого. католита и католита щелочного 3.0 г/дм . При
этом анолит нейтральный характеризовался рН = 6.5 ед.. ОВП = +961 мВ. ПН =
3 2 3
75.5 х 10 Дж/м и Сах = 459 мг/дм . Анолит кислый был с рН = 5.88 ед.. ОВП = +1063 мВ. ПН = 74.9 х 103 Дж/м2 и Сах = 281 мг/дм3. Католит имел рН = 11.49 ед. ОВП = +49.2 мВ. ПН = 68.7 х 103 Дж/м2 и ОЩ = 28.3 мг-экв/дм3. Католит щелочной был с рН = 12.05 ед. ОВП = +280 мВ. ПН = 67.5 х 103 Дж/м2 и ОЩ =
35.1 мг-экв/дм . Эта концентрация как наиболее адекватная. указывается другими авторами при изучении установок типа СТЭЛ [8].
Результаты изучения особенностей технологии получения ЭХА растворов в зависимости от удельного расхода электричества анолита нейтрального показали. что увеличение расхода электричества с 1312 до 2100 Кл/дм3 привело к смещению в кислую сторону рН анолитов с 6.5 до 6.26 ед. (зависимость вида у = 0.083х +6.575. Я2 = 0.971). повышению ОВП с + 968.8 до + 1059 мВ (зависимость вида у = 31.531х + 920.35. Я2 = 0.9042). снижению ПН с 75.5х103 до 75.08х103 Дж/м2 (зависимость вида у = - 0.146х + 75.71. Я2 = 0.886).
32
повышению Сах с 459 до 703.2 мг/дм (зависимость вида у = 81.06х + 356.65. Я = 0.9586). У католитов увеличение удельного расхода электричества с 2100 до 5250 привело к смещению в щелочную сторону рН с 10.73 до 11.49 ед. (зависимость вида у = 0.238х +10.45. Я2 = 0.9116). снижению ОВП с + 140.7 до + 49.2 мВ (зависимость вида у = -32.2х + 175.7. Я2 = 0.9755). снижению ПН с
69.7 х103 до 68.7х103 Дж/м2 (зависимость вида у = - 0.33х + 701. Я2 = 0.9595). повышению ОЩ с 19 до 28.3 мг-экв/дм (зависимость вида у = 2.897х + 15.75. Я = 0.9213). Оптимальным удельным расходом электричества для получения
анолита нейтрального на универсальной установке является 1312 Кл/дм3. при котором получился анолит нейтральный с рН б.5 ед.. ОВП +9б1 мВ. ПН 75.5 х
3 2 3
10 Дж/м и Сах 459 мг/дм . Для получения католита оптимальным удельным расходом электричества является 5250 Кл/дм . при этом рН = 11.49 ед.. ОВП = +49.2 мВ. ПН = б8.7 х 103 Дж/м2 и ОЩ = 28.3 мг-экв/дм3.
Результаты изучения особенностей технологии получения ЭХА растворов в зависимости от производительности установки показали. что увеличение производительности установки с 24 до 5б дм3/ч привело к смещению в щелочную сторону рН анолитов с б.5 до б.8б ед. (зависимость вида у = 0.115х +б.425. R2 = 0.9251). снижению ОВП с + 9б1 до + 945.2 мВ (зависимость вида у = -5.42х +9бб.55. R2 = 0.992б). повышению ПН с 75.08х103 до 75.5х103 Дж/м2 (зависимость вида у = 0.093х + 75.435. R = 0.92б5). снижению Сах с 459 до 21б.б мг/дм3(зависимость вида у = - 85.97х + 558.б. R2 = 0.9б5).
У католитов увеличение производительности установки с 24 до 5б дм /ч обусловило смещение в кислую сторону рН с 11.49 до 11.05 ед. (зависимость вида у = - 0.14х +11.58. R2 = 0.9211). повышение ОВП с + 49.2 до + 104.2 мВ
23
(зависимость вида у = 17.б7х +35.85. R = 0.9б0б). повышение ПН с б8.7 х10 до
3 2 2
б9.1 х10 Дж/м (зависимость вида у = 0.13х + б8.55. R = 0.9б57). понижение ОЩ с 28.3 до 21 мг-экв/дм3 (зависимость вида у = - 2.3х + 29.45. R2 = 0.8571). Оптимальной производительностью универсальной установки является 40 дм /ч. при котором получился анолит нейтральный с рН =б.78 ед.. ОВП =+949.5 мВ. ПН= 75.7 х 103 Дж/м2 и Сах =283.3 мг/дм3. Католит имел рН = 11.15 ед.. ОВП = + 89.2 мВ. ПН= б8.9 х 103 Дж/м2 и ОЩ = 22.2 мг-экв/дм3.
Выводы
1. При повышении содержания в исходных водных растворах натрия
хлорида с 1 до 5 г/дм у анолитов отмечается смещение рН в кислую сторону. нарастание окислительно-восстановительного потенциала. увеличение
содержания активного хлора и снижение поверхностного натяжения. у католитов - смещение рН в щелочную сторону. снижение окислительновосстановительного потенциала и поверхностного натяжения. нарастание общей щелочности.
2. Увеличение удельного расхода электричества с 1312 до 2100 Кл/дм3 у анолитов обусловливает смещение рН в кислую сторону. повышение окислительно-восстановительного потенциала и содержания активного хлора и снижение поверхностного натяжения. Увеличение удельного расхода электричества с 2100 до 5250 Кл/дм у католитов приводит к смещению рН в щелочную сторону. снижению окислительно-восстановительного потенциала и поверхностного натяжения. повышению общей щелочности.
3. При увеличении производительности установки с 24 до 5б дм /ч у анолитов рН смещается в щелочную сторону. окислительно-восстановительный потенциал и содержание активного хлора снижается. поверхностное натяжение повышается. у католитов - рН смещается в кислую сторону. окислительновосстановительный потенциал и поверхностное натяжение повышается. общая щелочность снижается.
4. Оптимальными условиями для получения на универсальной установке анолита нейтрального. анолита кислого. католита и католита щелочного является концентрация натрия хлорида 3.0 г/дм при производительности 40 дм3/ч и удельном расходе электричества для анолита 1312 Кл/дм3. католита -5250 Кл/дм3.
Литература
1. Бахир. В.М. Электрохимическая активация: очистка воды и получение
полезных растворов. / В.М. Бахир; Под ред. В.М. Бахира. - М.: Из-во
«Маркетинг Саппорт Сервисиз».. 2001.- 175 с.
2. Бахир. В.М. Медико-технические системы и технологии для синтеза электрохимически активированных растворов / В.М. Бахир - М.: ВНИИИМТ МЗ РФ . 1998. - 66 с.
3. Установка для приготовления дезинфицирующих и моющих растворов типа «БАВР» - Технические условия ТУ РБ 28635243.001-96. Утверждены 09.12.1996 г.
4. Пат. 1112 РБ. Установка для получения электрохимически активированных дезинфицирующих и моющих растворов / И.И. Бурак. А.Б. Юркевич. В.С. Морозов [и др.]; заявитель ЧНУПП «Акваприбор» - № 1112; заявл. 24.03.03; опубл. 01.08.03. - 1 с.
5. Антропов. Л.И. Теоретическая электрохимия / Л.И. Антропов - М.: Высшая школа. 1965. - 392 с.
6. Гуриков. Ю.В.. Бондаренко Н.Ф. Природная вода как окислительная среда / Ю.В. Гуриков. Н.Ф. Бондаренко // Журнал физической химии. - 2001. -№ 7. - Т. 75. - С.1221-1224.
7. Евстратова. К.И. Практикум по физической и коллоидной химии / К.И. Евстратова - М: Высшая школа. 1990. - С.72-167.
8. Способ умягчения природной воды : А.С. 1101419 СССР. 1982г./ М.Г. Лубянская. У. Д. Мамаджанов. В.М. Бахир и др.
