CC BY
208
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОЮЩИХ И ДЕЗИНФИЦИРУЮЩИХ РАСТВОРОВ НА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ УСТАНОВКЕ
БУРАК И.И., ГРИГОРЬЕВА С.В.
УО «Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет»
Резюме. Электрохимически активированные растворы получают путем обработки водных разбавленных растворов минеральных солей в катодной или анодной камерах диафрагменного электрохимического реактора.
Активированные моющий и дезинфицирующий растворы отличаются от традиционно используемых. Эффективность активированных растворов обычно выше за счет наличия метастабильных высокоактивных соединений -продуктов электрохимических реакций.
Целью исследования было изучение технологии получения электрохимически активированных растворов на разработанной установке в зависимости от концентрации исходного раствора натрия хлорида, производительности и силы тока электрохимической активации.
Результаты исследования показали, что оптимальными условиями для получения дезинфицирующих и моющих растворов на разработанной установке является 10% концентрация исходного водного раствора хлорида натрия при производительности установки 60 дм3/ч и силе тока электрохимической активации 15 А.
Ключевые слова: электрохимическая активация, электрохимически активированные растворы, анолит, католит.
Abstract. Electrochemically activated solutions are received by the treatment of water diluted solutions of mineral salts in the cathode or anode chambers of the diaphragm electrochemical reactor.
The activated detergent and disinfectant solutions differ from the traditional ones. The efficacy of the activated solutions is usually higher at the expense of metastable highly active compounds present which are products of electrochemical reactions.
The purpose of this research was to study the technique for obtaining electrochemically activated solutions on the developed installation depending on the concentration of sodium chloride initial solution, productivity and amperage of electrochemical activation.
The results of the research have shown, that optimum conditions for obtaining disinfectant and detergent solutions on the developed installation are 10% concentration of initial water solution of sodium chloride while productivity of the installation makes up 60 dm /h and amperage of electrochemical activation is 15 A.
Keywords: Electrochemically activation, solution of sodium chloride, water solution of sodium chloride
Адрес для корреспонденции: Республика Беларусь, 210023, г. Витебск, пр-т Фрунзе, 27, Витебский государственный медицинский университет, кафедра общей гигиены и экологии, р.тел. 370-828. -Григорьева С.В.
Электрохимически активированные растворы получают путем обработки водных растворов минеральных солей в катодной или анодной камерах диафрагменного электрохимического реактора.
В отличие от известных электрохимических процессов, исходным веществом в процессах электрохимической активации (ЭХА) являются разбавленные водно-солевые растворы, пресная или слабоминерализованная вода, т.е. жидкости с низкой электропроводностью.
Конечным продуктом ЭХА являются не концентрированные химические вещества, а активированные растворы, представляющие собой
низкоминерализованные жидкости в метастабильном состоянии. Поступление электронов из катода в воду также как и удаление электронов из воды в анод сопровождается целой серией электрохимических реакций на поверхности катода и анода.
В результате этих реакций образуются новые вещества, изменяется вся система межмолекулярных взаимодействий, в том числе и структура воды, как растворителя [1].
Активированные моющий и дезинфицирующий растворы отличаются от традиционных тем, что содержат в десятки раз больше действующих веществ. Их эффективность выше за счет наличия метастабильных высокоактивных соединений, проявляющих повышенную реакционную способность, каталитическую активность, ряд аномальных физико-химических свойств [2].
Реакционная способность активированных растворов определяется не только стабильными тривиальными устойчивыми продуктами электролиза, но и суперактивными соединениями: пероксид водорода, хлорноватистая,
хлористая, хлорноватая, хлорная, надсерная кислоты, пероксокарбонаты, оксиды хлора, гидроксильные радикалы.
Высокая биоцидная активность, уникальная комбинация моющих и антимикробных свойств, широчайший диапазон антибактериального действия, хорошая совместимость электрохимически активированных растворов с тканями человека дает возможность проследить микробную деконтаминацию во всех ее видах (дезинфекция, стерилизация, антисептика).
Метастабильные частицы с различными значениями электрохимического потенциала обладают универсальным спектром действия, т.е. способны оказывать повреждающее действие на все крупные систематические группы микроорганизмов (бактерии, микобактерии, вирусы, грибы, споры), не причиняя вреда клеткам тканей человека и других высших организмов [3].
Помимо простоты получения, универсальности применения и значительного сокращения или полного исключения специальных химических реагентов, активированные растворы обладают самым существенным
преимуществом перед традиционными: они экологически чисты и
токсикологически безопасны.
После использования по назначению католит и анолит теряют свою активность и приближаются по свойствам к исходной воде.
От нее растворы отличает только наличие небольшого количества гидроксидов в католите, сохраняющих его слабощелочную реакцию и кислот в анолите, обусловливающих его некоторую кислотность.
Дезинфицирующие и моющие растворы, приготовленные электрохимическим способом прямо на месте у потребителя в десятки раз дешевле по сравнению с традиционными химическими препаратами.
В настоящее время имеется большое количество электрохимических установок (СТЭЛ, БАВР, «Аквамед»).
Нами разработана установка, позволяющая одновременно или раздельно по времени получать раствор гипохлорита натрия в статическом режиме и электрохимически активированные растворы анолита и католита в проточном режиме мембранного электролиза.
Однако режимы и технологические особенности приготовления электрохимически активированных растворов на указанной установке не изучены.
В связи с этим целью исследования было изучение особенностей технологии получения моющих и дезинфицирующих средств на разработанной установке в зависимости от концентрации исходного раствора натрия хлорида, производительности и силы тока электрохимической активации.
Методы
Выполнено 3 серии опытов. В первой серии электрохимически активированные растворы получали на разработанной установке из исходного водного раствора натрия хлорида при производительности 60 дм3/ч и соотношении анолита и католита 1:1.
Концентрацию водного раствора соли брали 10, 20, 30, 40%. Сила тока для электрохимической активации 10% раствора натрия хлорида составила 10 А, 20%, 30% и 40% раствора - 15, 18 и 22 А соответственно.
Контролем служили исходные солевые растворы соответствующих концентраций.
Во второй серии опытов анолит и католит получали из водного раствора натрия хлорида с концентрацией 10% при силе тока 10А и соотношении растворов 1:1. Производительность установки была 40, 60, 80 дм3/ч.
В третьей серии опытов на разработанной установке активированные растворы получали из 10 % водного раствора натрия хлорида при
производительности 60 дм3/ч, соотношении анолита и католита 1:1 и силе тока электрохимической активации 10, 15, 20 А.
Во всех сериях опытов определяли физико-химические показатели исследуемых растворов: водородный показатель (рН, ед.) и окислительновосстановительный потенциал (ОВП, х.с.э., мВ) потенциометрическим методом на иономере И-160 МП [4]; концентрацию активного хлора (Сах, мг/дм3) методом йодометрического титрования [5]; общую щелочность (ОЩ, мг-экв/дм3), методом потенциометрического титрования на иономере И-160 МП [6]; поверхностное натяжение (ПН, дж/м2), методом наибольшего давления в пузырьке на приборе Ребиндера.
Результаты обрабатывали статистически на персональном компьютере IBM Intel Pentium с помощью пакета программ «Microsoft Excel» и Biostat, достоверность сдвигов учитывали при Р < 0,05.
Минимальное количество наблюдений для достоверности результатов было не менее 6.
Результаты
В первой серии опытов расход исходного 10% раствора натрия хлорида составил 120 см3, 20, 30 и 40% - 100, 100 и 140 см3 соответственно. В результате исследования видно, что исходные водные растворы натрия хлорида
имели близкий к нейтральному рН, практически не зависящий от концентрации ОВП и не содержали активный хлор (табл. 1).
Таблица 1 - Физико-химические показатели исходного водного раствора
хлорида натрия в зависимости от его концентрации, п = 6
Концентрация раствора, % 10 20 30 40
рН, ед. 7,87 ± 0,01 7,92 ± 0,01 8,0 ± 0,01 8,15 ±0,03
ОВП, х.с.э., мВ +902,95 ± 1,35 +891,25 ± 0,85 +887,1 ± 3,4 +873,6 ± 3,3
Сах, мг/дм3 0 0 0 0
ОЩ, мг-экв/дм3 7,1 ± 0,05 7,5 ± 0,21 8,7 ± 0,18 9,3 ± 0,32
ПН х 10-3, Дж/м2 74,25 ± 1,9 72,57 ± 1,04 72,56 ± 2,11 72,53 ±1,23
При электрохимической активации 10% раствора натрия хлорида на выходе был получен анолит, имеющий по сравнению с контролем достоверно сниженный на 1,14 ед. рН и повышенный на 24,33 мВ ОВП (табл. 2) и католит, обладающий достоверно более щелочным рН на 2,48 ед., пониженным ОВП на 857,02 мВ, увеличенной в 2,5 раза ОЩ, сниженным в 1,08 раз ПН по сравнению с контролем (табл. 3).
Таблица 2 - Физико-химические показатели анолита в зависимости от
концентрации исходного раствора хлорида натрия, п = 6
Концентрация раствора хлорида натрия, % Физико-химические показатели
рН, ед. ОВП, х.с.э., мВ Сах, мг/дм3
10 6,73 ± 0,01 +927,28 ± 1,56 241,6 ± 0,37
(р<0,001) (р<0,001) (р<0,001)
20 6,43 ± 0,01 +952,27 ± 1,02 297,32 ± 1,29
(р<0,001) (р<0,001) (р<0,001)
(р1<0,001) (р1<0,001) (р1<0,001)
30 6,1 ± 0,01 +976,2 ± 3,0 358,78 ± 1,42
(р<0,001) (р<0,001) (р<0,001)
(р1<0,001) (р1<0,01) (р1<0,01)
(р2<0,01) (р2<0,01) (р2<0,05)
40 6,23 ± 0,02 +964,2 ± 2,7 349,68 ± 1,38
(р<0,001) (р<0,001) (р<0,001)
(р1<0,01) (р1<0,001) (р1<0,01)
(р2<0,001) (р2<0,01) (р2<0,01)
(р3<0,05) (р3<0,05) (р3<0,05)
Примечание: р - достоверность разницы по сравнению с контролем, рі - достоверность разницы по сравнению с концентрацией хлорида натрия 10%, р2 - достоверность разницы по сравнению с концентрацией хлорида натрия 20%, р3 - достоверность разницы по сравнению с концентрацией хлорида натрия 30%.
Таблица 3 - Физико-химические показатели католита в зависимости от
концентрации исходного раствора хлорида натрия, п = 6
Концентрация раствора хлорида натрия, % Физико-химические показатели
рН, ед. ОВП, х.с.э., мВ ОЩ, мг-экв/дм ПН х 10-3, Дж/м2
10 10,35 ± 0,01 (р<0,001) +45,93 ± 0,36 (р<0,001) 17,8 ± 0,07 (р<0,001) 66,37 ± 0,29 (р<0,001)
20 11,35 ± 0,01 (р<0,001) (р1<0,001) -28,6 ± 0,27 (р<0,001) (р1<0,001) 26,2 ± 0,63 (р<0,001) (р1<0,01) 59,8 ± 0,47 (р<0,001) (р1<0,01)
30 12,32 ± 0,02 (р<0,001) (р1<0,001) (р2<0,001) -65,58 ± 0,98 (р<0,001) (р1<0,01) (р2<0,001) 34,28 ± 0,64 (р<0,001) (р1<0,001) (р2<0,05) 57,3 ± 0,63 (р<0,001) (р1<0,05) (р2<0,01)
40 11,97 ± 0,008 (р<0,001) (р1<0,01) (р2<0,01) (р3<0,05) -49,62 ± 0,22 (р<0,001) (р1<0,001) (р2<0,05) (р3<0,05) 29,58±0,29 (р<0,001) (р1<0,001) (р2<0,05) (р3<0,05) 58,85±0,55 (р<0,001) (р1<0,01) (р2<0,01) (р3<0,05)
Примечание: р - достоверность разницы по сравнению с контролем, р1 - достоверность разницы по сравнению с концентрацией хлорида натрия 10%, р2 - достоверность разницы по сравнению с концентрацией хлорида натрия 20%, р3 - достоверность разницы по сравнению с концентрацией хлорида натрия 30%.
Электрохимическая активация 20% раствора натрия хлорида привела к достоверному снижению в анолите по сравнению с контролем рН на 1,49 ед. повышению ОВП на 61,02 мВ (табл. 2).
Таблица 4 - Физико-химические показатели анолита в зависимости от
производительности установки, п = 6
Производительность Физико-химические показатели
установки, дм3/ч рН, ед. ОВП, х.с.э., мВ Сах, мг/дм3
40 6,51 ± 0,01 +939,92 ± 0,36 272,47 ± 0,58
(р<0,001) (р<0,001) (р<0,001)
60 6,73 ± 0,008 +928,32 ± 1,28 242,2 ± 0,73
(р<0,001) (р<0,001) (р<0,001)
(р1<0,001) (р1<0,001) (р1<0,001)
80 6,98 ± 0,007 +910,9 ± 3,0 212,6 ± 0,5
(р<0,001) (р<0,001) (р<0,001)
(р1<0,001) (р1<0,001) (р1<0,01)
(р2<0,001) (р2<0,01) (р2<0,01)
Примечание: р - достоверность разницы по сравнению с контролем, р1 - достоверность разницы по сравнению с производительностью установки 40 дм3/час, р2 - достоверность разницы по сравнению с производительностью установки 60 дм3/час, р3 - достоверность разницы по сравнению с концентрацией хлорида натрия 30%.
По сравнению с контролем рН католита был достоверно выше на 3,43 ед., ОВП - ниже на 919,85 мВ, ОЩ увеличилась в 3,49 раза, ПН снизилось в 1,2 раза (табл. 3).
По сравнению с контролем при использовании для получения электрохимически активированных растворов 30% натрия хлорида рН анолита достоверно уменьшился на 1,9 ед., ОВП повысился на 89,1 мВ (табл. 2). Католит обладал достоверно более щелочным рН на 4,32 ед., сниженным на 952,68 мВ ОВП, ОЩ стала выше в 3,94 раза, ПН уменьшилось в 1,27 раз по сравнению с контролем (табл. 3).
Электрохимическая активация 40% водного раствора натрия хлорида обусловила образование анолита с рН на 1,92 ед. достоверно ниже, ОВП -выше на 90,6 мВ по сравнению с показателями контрольного раствора (табл. 2) и католита, характеризующегося достоверно более щелочным рН на 3,82 ед., сниженным на 923,22 мВ ОВП, увеличенной в 3,18 раз ОЩ, и пониженным в 1,23 раза ПН. (табл. 3).
Таблица 5 - Физико-химические показатели католита в зависимости от производительности установки, п = 6________________________________________
Производи- тельность установки, дм3/ч Физико-химические показатели
рН, ед. ОВП, х.с.э., мВ ОЩ, мг-экв/дм ПН х 10-3, Дж/м2
40 10,93 ± 0,009 (р<0,001) -19,65 ± 0,27 (р<0,001) 21,78 ± 0,54 (р<0,001) 62,27 ± 0,33 (р<0,001)
60 10,36 ± 0,02 (р<0,001) (р1<0,001) +45,73 ± 0,57 (р<0,001) (р1<0,001) 17,75 ± 0, 3 (р<0,001) (р1<0,001) 65,18 ± 1,79 (р<0,001) (р1<0,001)
80 9,82 ± 0,008 (р<0,001) (р1<0,001) (р2<0,001) +100,98 ± 0,46 (р<0,001) (р1<0,001) (р2<0,001) 14,77 ± 0,3 (р<0,001) (р1<0,001) (р2<0,01) 69,28 ± 0,19 (р<0,001) (р1<0,001) (р2<0,01)
Примечание: р - достоверность разницы по сравнению с контролем, р1 - достоверность разницы по сравнению с производительностью установки 40 дм3/час, р2 - достоверность разницы по сравнению с производительностью установки 60 дм3/час, р3 - достоверность разницы по сравнению с концентрацией хлорида натрия 30%.
Таблица 6 - Физико-химические показатели анолита в зависимости от силы
тока электрохимической активации, п = 6
Сила тока, А Физико-химические показатели
рН, ед. ОВП, х.с.э., мВ Сах, мг/дм3
10 6,72 ± 0,008 +928,3 ± 0,63 242,47 ± 0,68
(р<0,001) (р<0,001) (р<0,001)
15 6,51 ± 0,01 +948,67 ± 1,69 293,77 ± 2,09
(р<0,001) (р<0,001) (р<0,001)
(р1<0,01) (р1<0,01) (р1<0,001)
20 6,32 ± 0,007 +987,87 ± 0,73 354,65 ± 0,92
(р<0,001) (р<0,001) (р<0,001)
(р1<0,01) (р1<0,001) (р1<0,001)
(р2<0,01) (р2<0,05) (р2<0,05)
Примечание: р - достоверность разницы по сравнению с контролем, р1 - достоверность разницы по сравнению с силой тока 10 А, р2 - достоверность разницы по сравнению с силой тока 15 А, р3 -достоверность разницы по сравнению с силой тока 20 А.
Концентрация активного хлора в анолите, полученном при электрохимической активации 10% водного раствора хлорида составила 241,6 мг/дм3. Анолит, образовавшийся при электрохимической активации 20% исходного натрия хлорида имел Сах достоверно выше в 1,23 раза, 30% раствора натрия хлорида - в 1,49 раз, 40% раствора натрия хлорида - в 1,45 раз по сравнению с анолитом, полученном при активации 10% натрия хлорида,
Таблица 7 - Физико-химические показатели католита в зависимости от силы
тока электрохимической активации, п = 6
Сила тока, А Физико-химические показатели
рН, ед. ОВП, х.с.э., мВ ОЩ, мг-экв/дм ПН х 10-3, Дж/м2
10 10,36 ± 0,01 (р<0,001) +45,32 ± 0,39 (р<0,001) 17,4 ± 0,47 (р<0,001) 62,02 ± 2,76 (р<0,001)
15 11,44 ± 0,01 (р<0,001) (р1<0,001) -35,73 ± 0,54 (р<0,001) (р1<0,001) 28,85 ± 0,6 (р<0,001) (р1<0,001) 58,22 ± 0,15 (р<0,001) (р1<0,001)
20 11,72 ± 0,008 (р<0,001) (р1<0,001) (р2<0,001) -37,75 ± 0,48 (р<0,001) (р1<0,01) (р2<0,01) 32,78 ± 1,47 (р<0,001) (р1<0,001) (р2<0,01) 57,87 ± 0,12 (р<0,001) (р1<0,01) (р2<0,05)
Примечание: р - достоверность разницы по сравнению с контролем, р1 - достоверность разницы по сравнению с силой тока 10 А, р2 - достоверность разницы по сравнению с силой тока 15 А, р3 -достоверность разницы по сравнению с силой тока 20 А.
Во второй серии опытов исходный водно-солевой раствор имел: рН = 7,9 ± 0,01 ед., ОВП = +910,0 ± 1,52 мВ, ОЩ = 7,4 ± 0,04 мг-экв/дмЗ, ПН = 73,46 ± 1,39 х 10-3 Дж/м2, Сах = 0. Расход водного раствора натрия хлорида составил
120 см3 во всех трех сериях опытов.При изучении зависимости физикохимических параметров анолита и католита от производительности установки были получены результаты, представленные в таблицах 4-5.
Электрохимическая активация раствора натрия хлорида при производительности установки 40 дм3/ч обусловила получение анолита, который имел по сравнению с контролем достоверно сниженный на 1,39 ед. рН, повышенный на 29,92 мВ ОВП (табл. 6). Католит характеризовался по сравнению с контролем достоверно более щелочным рН на 3,03 ед., ОВП при этом уменьшился на 929,65 мВ, ОЩ повысилась в 2,76 раз, ПН снизилось в 1,18 раз (табл. 5).
При производительности установки 60 дм3/час на выходе произошло образование анолита, имеющего по сравнению с контролем рН на 1,17 ед. достоверно ниже, ОВП - на 18,32 мВ достоверно выше (табл. 2.1). Образовавшийся католит обладал рН выше на 2,46 ед., ОВП - ниже на 864,27, ОЩ возросла в 2,4 раза, ПН уменьшилось по сравнению с контролем в 1,13 раз (табл. 5).
Электрохимическая активация водно-солевого раствора при производительности установки 80 дм3/ч достоверно снизила рН анолита на 0,92 ед., увеличила ОВП на 0,9 мВ по сравнению с контролем (табл. 2.1). Католит характеризовался достоверно более щелочным рН на 3,73 ед., ОВП -сниженным на 809,02 мВ, ОЩ - повышенной в 4,01 раза, ПН - пониженным в 1,05 раз по сравнению с контролем (табл. 5).
Концентрация активного хлора в анолите, полученном при производительности установки 40 дм3/ч, равнялась 272,47 мг/дм3. При получении анолита на установке с производительностью 60 дм3/ч Сах достоверно снизилась в 1,12 раза, на установке, имеющей производительность 80 дм3/ч - в 1,28 раза по сравнению с анолитом, образовавшемся на выходе при электрохимической активации на установке с производительностью 40 дм3/час (табл. 4). Исходный водно-солевой раствор в третьей серии опытов имел: рН = 7,7 ± 0,003 ед., ОВП = +920,0 ± 3,9 мВ, ОЩ = 7,1 ± 0,009 мг-экв/дм3, ПН = 74,83
± 3,36 х 10-3 Дж/м2, Сах = 0. Расход водного раствора натрия хлорида составил при силе тока 10 А - 120 см3, при силе тока 15 А - 100 см3, при силе тока 20 А -80 см3.
При электрохимической активации исходного водного раствора натрия хлорида силой тока 10 А произошло образование анолита, имеющего по сравнению с контролем рН, достоверно сниженный на 0,98 ед., ОВП, повышенный на 8,3 мВ (табл. 6).
У католита по сравнению с контролем был достоверно более щелочной рН на 2,66 ед., сниженный ОВП на 874,68 мВ, ОЩ повысилась в 2,45, а ПН уменьшилось в 1,21 раз (табл.7). Электрохимическая активация раствора натрия хлорида током, имеющим силу 15 А привела у анолита к достоверному снижению по сравнению с контролем рН на 1,19 ед., повышению ОВП на 28,67 мВ (табл. 3.1), у католита к возрастанию рН на 3,74 ед., снижению ОВП на 955,73 мВ, увеличению ОЩ в 4,06 раза, уменьшению ПН в 1,29 раз (табл. 7).
При электрохимической активации раствора натрия хлорида силой тока 20 А рН анолита достоверно снизился на 1,38 ед., ОВП повысился на 67,87 мВ по сравнению с контролем (табл. 3.1). Католит имел достоверно более щелочной рН на 4,02 ед., сниженный на 957,75 мВ ОВП, повышенную в 4,62 раза ОЩ и пониженное в 1,29 ПН по сравнению с контролем (табл. 7).
Концентрация активного хлора анолита, полученного при воздействии силы тока 10 А была 242,47 мг/дм3. В анолите, полученном при электрохимической активации силой тока 15 А Сах достоверно увеличилась в 1,21 раза. При электрохимической активации раствора силой тока 20 А Сах анолита повысилась в 1,46 раза по сравнению с анолитом, полученным при силе тока 10 А (табл. 6).
Обсуждение
Результаты исследования показали, что повышение содержания в исходных растворах натрия хлорида с 10 до 30% сместило рН анолитов в кислую сторону с 6,73 до 6,1 ед., повысило ОВП с +927,28 до +976,2 мВ, увеличило Сах с 241,6 до 358,78 мг/дм3. При дальнейшем повышении
концентрации натрия хлорида до 40 % рН анолита повышается до 6,23 ед. (зависимость вида у = - 0,183х + 6,83, R2 = 0,742), ОВП уменьшается до +964,2 мВ (зависимость вида у = 13,47х + 921,31, R2 = 0,6925), а Сах до 349,68 мг/дм3 (зависимость вида у = 38,571х + 215,42, R2 = 0,8472).
У католита вначале произошло смещение рН в щелочную сторону с 10,35 до 12,32 ед., ОВП снизился с +45,93 до -65,58 мВ, ОЩ увеличилась с 17,8 до 34,28 мг-экв/дм3, ПН уменьшилось с 66,37х10-3 до 57,3х10-3 Дж/м2.
Повышение концентрации натрия хлорида до 40% привело к снижению рН до 11,97 ед. (зависимость вида у = 0,583х + 10,04, R2 = 0,7593) и общей щелочности до 29,58 мг-экв/дм3 (зависимость вида у = 4,342х + 16,11, R2 = 0,6504), повышению ОВП до -49,62 мВ (зависимость вида у = - 32,363х + 56,44, R2 = 0,7178) и ПН до 58,85x10-3 Дж/м2 (зависимость вида у = - 2,506х + 66,845, R2 = 0,6558).
При электрохимической активации водного раствора натрия хлорида между концентрацией исходного раствора и рН анолита выявлена сильная обратная (гху = -0,86), а между концентрацией и ОВП, Сах - сильная прямая корреляционная зависимость (соответственно гху = 0,83, гху = 0,92). Между концентрацией водного раствора натрия хлорида и рН, ОЩ католита наблюдалась сильная прямая (соответственно гху = 0,87, гху = 0,81), а между концентрацией и ОВП, ПН - сильная обратная корреляционная зависимость (соответственно гху = -0,85, гху = -0,81).
Достаточной для проведения дезинфекции являлась 10 % концентрация исходного водного раствора натрия хлорида, полученный при этом анолит имел рН 6,73 ± 0,01 ед., ОВП +927,28 ± 1,56 мВ, Сах 241,6 ± 0,37 мг/дм3, католит характеризовался рН 10,35 ± 0,01 ед., ОВП +45,93 ± 0,36 мВ, ОЩ 17,8 ± 0,07 мг-экв/дм3, ПН 66,37x10-3 ± 0,29 Дж/м2. При этом возможна экономия соли, используемой для изготовления электрохимически активированных растворов.
Результаты изучения физико-химических свойств анолита и католита в зависимости от производительности установки показали, что повышение производительности от 40 до 80 дм3/ч обусловило смещение рН анолита в
щелочную сторону с 6,51 до 6,98 ед. (зависимость вида у = 0,235х + 6,27, R2 =
0,9986), снижение ОВП с +939,92 до +910,9 мВ (зависимость вида у = - 14,51х + 955,4, R2 = 0,9868), уменьшение Сах с 459 до 703,2 мг/дм3 (зависимость вида у = -29,935х + 302,29, R2 = 1,0).
Католит при этом характеризовался смещением в кислую сторону рН с 10,93 до 9,82 ед. (зависимость вида у = - 0,555х +11,48, R2 = 0,9998), увеличением ОВП с -19,65 до +100,98 мВ (зависимость вида у = 60,315х -78,277, R2 = 0,9977) и ОЩ с 21,78 до 14,77 мг-экв/дм3 (зависимость вида у = -3,505х + 24,977, R2 = 0,9773), повышением ПН с 62,27х10-3 до 69,28х10-3 Дж/м2 (зависимость вида у = 3,505х + 58,567, R2 = 0,9905).
При электрохимической обработке исходного водного раствора натрия хлорида между производительностью установки и рН анолита была выявлена сильная прямая (гху = 0,99), а между производительностью и ОВП, Сах -сильная обратная корреляционная зависимость (гху = -0,99, гху = -0,99 соответственно). Между производительностью установки и рН католита корреляционная зависимость равнялась 1,0, между производительностью и ОЩ католита была сильная обратная (гху = -0,99), а между производительностью и ОВП, ПН - сильная прямая корреляционная зависимость (гху = 0,99, гху = 0,99 соответственно).
Целесообразной производительностью для получения электрохимически активированных растворов на разработанной установке является 60 дм3/ч. При этом был изготовлен анолит, имеющий рН 6,73±0,008 ед., ОВП +928,32 ± 1,28 мВ, Сах 242,2 ± 0,73 мг/дм3, полученный католит обладал рН 10,36 ± 0,02 ед., ОВП +45,73 ± 0,57 мВ, ОЩ 17,75 ± 0,3 мг-экв/дм3, ПН 65,18 ± 1,79 х10-3 Дж/м2. Более низкую производительность устанавливать нецелесообразно.
Результаты изучения технологии получения ЭХА растворов в зависимости от силы тока электрохимической активации показали, что повышение силы тока с 10 до 20 А сместило рН анолита в кислую сторону с 6,72 до 6,32 ед. (зависимость вида у = - 0,2х + 6,9167, R2 = 0,9992), привело к увеличению ОВП с +928,3 до +987,87 мВ (зависимость вида у = 29,785х
+895,38, R2 = 0,9678), повышению Сах с 242,47 до 354,65 мг/дм3 (зависимость вида у = 56,09х + 184,78, R2 = 0,9976).
Повышение силы тока с 10 до 20 А определило смещение в щелочную сторону рН с 10,36 до 11,72 ед. (зависимость вида у = 0,675х + 9,71, R2 = 0,9959), понижение ОВП с +49,32 до -37,75 мВ (зависимость вида у = - 41,35х + 73,683, R2 = 0,7682), увеличило ОЩ с 17,4 до 32,78 мг-экв/дм3 (зависимость вида у = 7,69х + 10,963, R2 = 0,9262) и снизило ПН с 62,02х10-3 до 57,87x10-3 Дж/м2 (зависимость вида у = - 2,075х + 63,52, R2 = 0,8128), у католита.
Электрохимическая обработка раствора натрия хлорида силой тока от 10 до 20 А обусловила сильную обратную (гху = -0,99) корреляционную зависимость между силой тока и рН анолита и сильную прямую корреляционную зависимость (гху = 0,98, гху = 0,99 соответственно) между силой тока и ОВП, Сах. Между силой тока электрохимической активации и рН, ОЩ католита была сильная прямая корреляционная зависимость (гху = 0,99, гху = 0,96 соответственно), а между силой тока и ОВП, ПН - сильная обратная корреляционная зависимость (гху = 0,87, гху = 0,90 соответственно).
Применение силы тока 20 А нецелесообразно, так как это предельно возможная сила тока электрохимической активации на разработанной установке. Исходя из этого оптимальной силой тока является 15 А, при которой на выходе происходит образование анолита с рН 6,51 ± 0,01 ед., ОВП +948,67 ± 1,69 мВ, Сах 293,77 ± 2,09 мг/дм3 и католита с рН 11,44 ± 0,01 ед., ОВП -35,97 ±
0,54 мВ, ОЩ 28,85 ± 0,6 мг-экв/дм3, ПН 58,22 ± 0,15 х 10-3 Дж/м2.
Заключение
1. Повышение содержания в исходных водных растворах натрия хлорида с 10 до 30% у анолита - смещает рН в кислую сторону, повышает окислительно-восстановительный потенциал, увеличивает концентрацию активного хлора, у католита - смещает рН в щелочную сторону, снижает окислительно-восстановительный потенциал и поверхностное натяжение, приводит к увеличению общей щелочности.
2. Повышение производительности установки обеспечивает смещение рН в щелочную сторону, снижает окислительно-восстановительный потенциал и концентрацию активного хлора у анолита. У католита при повышении производительности установки происходит смещение рН в кислую сторону, повышение окислительно-восстановительного потенциала, поверхностного натяжения и снижение общей щелочности.
3. Увеличение силы тока электрохимической активации обусловливает у анолита смещение рН в кислую сторону, повышение окислительновосстановительного потенциала и содержания активного хлора, у католитов -вызывает смещение рН в щелочную сторону, повышает окислительновосстановительный потенциал и поверхностное натяжение, снижает общую щелочность.
4. Оптимальными условиями для получения дезинфицирующих и моющих растворов на разработанной установке является 10% концентрация исходного водного раствора хлорида натрия при производительности установки 60 дм3/ч и силе тока электрохимической активации 15 А.
Литература
1. Бахир, В. М. Электрохимическая активация / В. М. Бахир. - Ч. 1,2. -М.: ВНИИИМТ НПО "ЭКРАН", 1992. - С. 254.
2. Некоторые аспекты получения и применения электрохимически активированного анолита АНК / В. М. Бахир [и др.] // Электрохимическая активация в медицине, сельском хозяйстве, промышленности: труды 3 Междунар. симпозиума. - М.: ВНИИИ мед.техники, 2001. - С. 3-25.
3. Электрохимическая активация: очистка воды и получение полезных растворов / В. М. Бахир [и др.]. - ВНИИИМТ и «Маркетинг Саппорт Сервисиз», 2001. - С. 73-79.
4. Евстратова, К. И. Практикум по физической и коллоидной химии / К. И. Евстратова. - М: Высшая школа, 1990. - С. 72-167.
5. Гипохлорит натрия. Технические условия: ГОСТ 11086-76. - Введ. 01.07.77. - Государственный комитет стандартов Совета Министров СССР, 1977. - 9 с.
6. Лурье, Ю. Ю. Унифицированные методы анализа вод / Ю. Ю. Лурье. -М: Химия, 1973. - С. 67-68.
