Гипохлорит натрия как получить

RU2405066C1 — Электрохимический способ получения гипохлорита натрия — Google Patents

Publication number RU2405066C1 RU2405066C1 RU2009117497/15A RU2009117497A RU2405066C1 RU 2405066 C1 RU2405066 C1 RU 2405066C1 RU 2009117497/15 A RU2009117497/15 A RU 2009117497/15A RU 2009117497 A RU2009117497 A RU 2009117497A RU 2405066 C1 RU2405066 C1 RU 2405066C1 Authority RU Russia Prior art keywords electrolyte electrolysis sodium hypochlorite volume initial Prior art date 2009-05-05 Application number RU2009117497/15A Other languages English ( en ) Inventor Герман Евсеевич Иткин (RU) Герман Евсеевич Иткин Максим Валентинович Климов (RU) Максим Валентинович КЛИМОВ Original Assignee Максим Валентинович КЛИМОВ Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.) 2009-05-05 Filing date 2009-05-05 Publication date 2010-11-27 2009-05-05 Application filed by Максим Валентинович КЛИМОВ filed Critical Максим Валентинович КЛИМОВ 2009-05-05 Priority to RU2009117497/15A priority Critical patent/RU2405066C1/ru 2010-11-27 Application granted granted Critical 2010-11-27 Publication of RU2405066C1 publication Critical patent/RU2405066C1/ru

Abstract

Изобретение относится к электрохимии, в частности к электрохимическим способам получения гипохлорита натрия. Электрохимический способ получения гипохлорита натрия включает стадию электролиза исходного электролита, содержащего водный раствор хлорид натрия, и, по меньшей мере, одну последующую стадию электролиза полученного на предыдущей стадии электролита при увеличении объема воды в нем, при этом исходный электролит дополнительно содержит гипохлорит натрия в количестве от 0,01 до 15 г/дм 3 в пересчете на активный хлор. Технический результат заключается в уменьшении длительности способа получения гипохлорита натрия.

Description

Изобретение относится к электрохимии, в частности к электрохимическим способам получения гипохлорита натрия.

Для получения гипохлорита натрия широко используются электрохимические способы, основанные на электролизе водного раствора хлорида натрия.

Так, например, известен способ получения гипохлорита натрия, описанный в GB 11047, включающий проведение электролиза водного раствора хлорида натрия при циркуляции электролита в замкнутом контуре, содержащем электролитическую ячейку и промежуточную емкость. При этом в каждом цикле электролиза из промежуточной емкости производят отбор порции целевого продукта и добавляют порцию свежего электролита. Скорость, с которой производят отбор порций целевого продукта, соответствует скорости, с которой осуществляют добавление порции свежего электролита, при этом указанные скорости обратно пропорциональны требуемой концентрации целевого продукта.

Рассматриваемый способ является сложным, поскольку в ходе его реализации требуется отслеживать изменение концентрации целевого продукта от цикла к циклу и соответствующим образом изменять скорость отбора порции целевого продукта и скорость добавления порции свежего электролита.

Известен способ проведения электролиза водного раствора соли [ЕА 001666], в частности способ электролиза водного раствора хлорида натрия с целью получения гипохлорита натрия, который выбран авторами в качестве ближайшего аналога.

Рассматриваемый способ включает стадию проведения электролиза исходного электролита, в качестве которого используют водный раствор хлорида натрия, и, по меньшей мере, одну последующую стадию электролиза полученного на предыдущей стадии электролита при увеличении объема воды в нем.

Указанный способ за счет приема увеличения объема воды в электролите на последующей стадии (на последующих стадиях) электролиза позволяет получить высокий выход гипохлорита натрия, однако для достижения указного высокого выхода целевого продукта требуется достаточно длительное время проведения электролиза.

Задачей заявляемого изобретения является уменьшение длительности способа получения гипохлорита натрия.

Сущность изобретения заключается в том, что в электрохимическом способе получения гипохлорита натрия, включающем стадию электролиза исходного электролита, содержащего водный раствор хлорида натрия, и, по меньшей мере, одну последующую стадию электролиза полученного на предыдущей стадии электролита при увеличении объема воды в нем, согласно изобретению исходный электролит дополнительно содержит гипохлорит натрия в количестве от 0,01 до 15 г/дм 3 в пересчете на активный хлор.

Проведение электролиза электролита, содержащего водный раствор хлорида натрия, позволяет электрохимическим путем получить целевой продукт — гипохлорит натрия. При этом осуществление электролиза в несколько стадий с использованием приема увеличения объема воды в электролите на последующей стадии (последующих стадиях), как известно из уровня техники [см., например, ЕА 001666], обеспечивает возможность получения высокого выхода целевого продукта.

Принципиально важным в заявляемом способе является то, что в состав исходного электролита дополнительно включен гипохлорит натрия в приведенных выше количественных пределах. В таком случае, как показали экспериментальные исследования авторов, проявляется неожиданный эффект, заключающийся в том, что для выработки в процессе электролиза такого же количества целевого продукта, что и в аналогичном электролизном процессе, осуществляемом без добавления гипохлорита натрия в исходный электролит, требуется существенно меньшее время.

Количественные пределы содержания гипохлорита натрия в исходном электролите от 0,01 до 15 г/дм 3 (здесь и далее количество гипохлорита натрия приводится в пересчете на активный хлор) выбраны экспериментально. При содержании гипохлорита натрия в исходном электролита менее 0,01 г/дм 3 не происходит заметного уменьшения длительности процесса получения гипохлорита натрия. Использование исходного электролита с содержанием гипохлорита натрия в нем более 15 г/дм 3 является нецелесообразным, поскольку указанное содержание гипохлорита натрия в растворе электролита при электрохимических способах его получения является предельно возможным.

Таким образом, техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого изобретения, является уменьшение длительности способа получения гипохлорита натрия.

Способ осуществляют следующим образом.

Заявляемый способ может быть реализован в электролизере с неразделенными анодным и катодным пространствами непрерывного или периодического действия.

Готовят исходный водный раствор электролита, содержащий хлорид натрия в количестве от 10 до 50 г/дм 3 и гипохлорит натрия в количестве 0,01 до 15 г/дм 3 .

Приготовленный исходный водный раствор электролита загружают в электролизер и проводят электролиз указанного электролита в требуемом для конкретного процесса режиме. Затем проводят последующие стадии электролиза при увеличении объема воды в электролите, полученном на предыдущей стадии электролиза, в частности, путем разбавления электролита водой.

Как следует из практического опыта, соотношение объема электролита, полученного на предыдущей стадии, и объема разбавителя на каждой стадии следует выбирать из диапазона 1:(0,15-2,00).

Процесс электролиза заканчивают, когда достигается требуемый выход целевого продукта или когда выход целевого продукта перестает заметно увеличиваться от стадии к стадии электролиза.

Возможность реализации способа показана в примерах конкретного выполнения.
Пример 1 (сравнительный).
Осуществляли электролиз исходного водного раствора хлорида натрия с концентрацией 50 г/дм 3 .

Электролиз проводили в рециркуляционном контуре, включающем электролизер непрерывного действия с неразделенными анодным и катодным пространствами, промежуточную емкость и насос. Режим электролиза: U=22 В; f=0,5-0,6 А/см 2 . Производительность насоса, включенного в рециркуляционный контур, составляла 2×10 3 дм 3 /ч.

В электролизер загружали 2×10 3 дм 3 исходного электролита и проводили первую стадию электролиза, во время которой электролит прокачивали по контуру. Первую стадию электролиза завершили, когда концентрация гипохлорита натрия в указанном объеме электролита достигла 8 г/дм 3 . Длительность указанной стадии электролиза составила 6 часов.

Далее осуществляли последующую стадию электролиза, во время которой добавляли воду к полученному на первой стадии электролиту. Воду в количестве 2×10 3 дм 3 постепенно добавляли в течение 2-х часов. Во время добавления воды осуществляли электролиз, прокачивая электролит по контуру. По окончании добавления воды общий объем электролита составил 4×10 3 дм 3 .

Затем осуществляли электролиз полученного разбавленного электролита объемом 4×10 3 дм 3 . Электролиз проводили в течение 4-х часов до достижения концентрации гипохлорита натрия в указанном объеме электролита 8 г/дм 3 .

По окончании процесса электролиза получили 4×10 3 дм 3 электролита, в котором общее количество гипохлорита натрия при его концентрации в полученном растворе 8 г/дм 3 составило 32 г.

Общее время процесса электролиза для получения 32 г гипохлорита натрия составило 12 часов.
Осуществляли заявляемый способ получения гипохлорита натрия.

Готовили исходный электролит путем смешивания 2×10 3 дм 3 водного раствора хлорида натрия с концентрацией 50 г/дм 3 и 2×10 3 дм 3 водного раствора гипохлорита натрия с концентрацией 8 г/дм 3 . Общий объем исходного электролита составил 4×10 3 дм 3 , в котором концентрация хлорида натрия составила 25 г/дм 3 и концентрация гипохлорита натрия составила 4 г/дм 3 .

Осуществляли электролиз исходного электролита.

Электролиз проводили в рециркуляционном контуре с использованием того же оборудования и при тех же режимах, как в Примере 1.

В электролизер загружали 4×10 3 дм 3 исходного электролита и проводили первую стадию электролиза, во время которой прокачивали электролит по контуру. Первую стадию электролиза завершили, когда концентрация гипохлорита натрия в указанном объеме электролита достигла 8 г/дм 3 . Длительность указанной стадии электролиза составила 3 часа.

Осуществляли последующую стадию электролиза, во время которой постепенно добавляли воду к полученному на первой стадии электролиза электролиту в количестве 2×10 3 дм 3 в течение 2-х часов. Во время добавления воды осуществляли электролиз, прокачивая электролит по контуру. По окончании добавления воды общий объем электролита составил 6×10 3 дм 3 .

Затем осуществляли электролиз полученного разбавленного электролита объемом 6×10 3 дм 3 в течение 2-х часов до достижения концентрации гипохлорита натрия в указанном объеме электролита 8 г/дм 3 .

По окончании процесса электролиза в объеме электролита 6×10 3 дм 3 количество гипохлорита натрия при его концентрации в полученном растворе 8 г/дм 3 составило 48 г.

Общее время процесса электролиза составило 7 часов.

С учетом того, что в исходном электролите присутствовал гипохлорит натрия в количестве 16 г, поскольку объем исходного электролита составлял 4×10 3 дм 3 , а концентрация гипохлорита натрия в нем составляла 4 г/дм 3 , реально в процессе электролиза было выработано 32 г целевого продукта.

Таким образом, при реализации заявляемого способа 32 г гипохлорита натрия было выработано в течение 7 часов, что значительно меньше времени (12 часов), затраченного на получение такого же количества гипохлорита натрия при реализации способа, в котором в исходном электролите отсутствовал гипохлорит натрия (см. Пример 1).

Claims ( 1 )

Электрохимический способ получения гипохлорита натрия, включающий стадию электролиза исходного водного раствора электролита, содержащего хлорид натрия, и, по меньшей мере, одну последующую стадию электролиза полученного на предыдущей стадии электролита при увеличении объема воды в нем, отличающийся тем, что исходный водный раствор электролита дополнительно содержит гипохлорит натрия в количестве от 0,01 до 15 г/дм 3 в пересчете на активный хлор.

RU2009117497/15A 2009-05-05 2009-05-05 Электрохимический способ получения гипохлорита натрия RU2405066C1 ( ru )

Priority Applications (1)

Application Number	Priority Date	Filing Date	Title
RU2009117497/15A RU2405066C1 ( ru )	2009-05-05	2009-05-05	Электрохимический способ получения гипохлорита натрия

Applications Claiming Priority (1)

Application Number	Priority Date	Filing Date	Title
RU2009117497/15A RU2405066C1 ( ru )	2009-05-05	2009-05-05	Электрохимический способ получения гипохлорита натрия

Publications (1)

Publication Number	Publication Date
RU2405066C1 true RU2405066C1 ( ru )	2010-11-27

Гипохлорит натрия как получить

II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Главная
Список секций
Химия
ПОЛУЧЕНИЕ ГИПОХЛОРИТА НАТРИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ ПУТЕМ ИЗ ПОВАРЕННОЙ СОЛИ И ЕГО ОБЕЗЗАРАЖИВАЮЩИЙ ЭФФЕКТ

ПОЛУЧЕНИЕ ГИПОХЛОРИТА НАТРИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ ПУТЕМ ИЗ ПОВАРЕННОЙ СОЛИ И ЕГО ОБЕЗЗАРАЖИВАЮЩИЙ ЭФФЕКТ

Винокурова Я.Э. 1 Топоркова П.А. 1
Дубовская Л.Б. 1

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

Иллюзии по поводу чистоты питьевой воды рухнули в тот день, когда

был изобретен микроскоп. С тех пор минуло более трехсот лет, однако, как это

ни прискорбно, вода продолжает давать жизнь не только человеку, но и многим

микроорганизмам, подчас представляющим громадную опасность.

Казалось бы, что может быть проще и привычнее: мы открываем кран,

наполняем стакан и пьем. А между тем в мире есть места, где подобная

последовательность действий сопряжена со смертельным риском. Вот почему

качественная вода является одним из важнейших стратегических ресурсов,

наряду с нефтью и цветными металлами, а наличие современной системы

водоснабжения и канализации определяет не только экономический, но и

политический статус государства. Пренебрежение санитарными нормами

обходится человечеству слишком дорого. Ежегодно миллионы людей в мире

умирают от недоброкачественной воды. Конечно, в первую очередь это

касается стран Азии, Африки и Латинской Америки, но справедливости ради

надо заметить, что и в нашем Отечестве не всё в этом смысле благополучно.

Статистика неумолима: 7% проб питьевой воды в нашей стране не

соответствуют гигиеническим нормам. В Ростовской области этот показатель

несколько ниже, а вот в Южном Федеральным округе он равняется 9%. То есть,

почти каждая десятая проба дает неутешительный результат. за последние пять

лет в два раза чаще в пробах воды стали находить возбудителей опасных

1. ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД

ХЛОРИРОВАНИЕМ

1.1. ПРЕИМУЩЕСТВА ХЛОРИРОВАНИЯ КАК ОСНОВНОГО

МЕТОДА ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД

От неминуемого заражения нас может защитить только дезинфекция

питьевой воды. Когда мы открываем кран, нас неизменно раздражает запах

хлора, но не следует забывать, что именно хлор избавляет нас от возможности

заболеть брюшным тифом, вирусным гепатитом и массой других болезней,

передающихся через воду.

Существует ряд методов обеззараживания воды. Среди них:

– физические (кипячение, ультрафиолетовое излучение, ультразвук);

– химические (хлор, озон, перманганат, гипохлорит);

– комбинированные (физические + химические)

Несмотря ни на что именно хлорирование продолжает оставаться самым

распространенным способом обеззараживания воды в мире. Этот процесс в

экономически развитых странах происходит с применением жидкого хлора. В

странах слаборазвитых продолжают использовать хлорную известь.

У хлорирования имеется ряд очевидных преимуществ.

под воздействием хлора гибнут и бактерии, вирусы, и опасные паразиты.

обработка воды озоном или ультрафиолетовыми лучами поднимает

себестоимость одного кубометра во много раз. К тому же хлор устраняет

неприятные запахи и привкусы, а также даёт эффект обесцвечивания.

Важным преимуществом является то, что вода, обработанная хлором,

остается обеззараженной достаточно длительное время. Содержащийся в воде

хлор консервирует воду и защищает её от повторного заражения во время

транспортировки потребителю. В условиях достаточно серьёзной

изношенности наших водопроводных сетей это качество просто необходимо.

Ряд преимуществ хлорсодержащих реагентов очевиден, хотя токсичность хлора

известна своею печальной славой со времен первой мировой войны: даже

самые малые его концентрации в воздухе вызывают у людей аллергические

реакции. Затраты на обеспечение мер безопасности при использовании

жидкого хлора многократно превышают затраты на само хлорирование воды.

— радиусом опасной зоны вокруг очистных сооружений, который во много раз превышает площадь сооружений для хранений жидкого хлора;

— хлор может стать объектом для использования его в террористических целях. Это может привести к непоправимой трагедии.

Необходимо признать, что время жидкого хлора постепенно уходит и его

альтернативой является менее токсичный, простой в эксплуатации реагент,

содержащий хлор – гипохлорит натрия.

Озонирование можно отнести к эффективным методам обеззараживания

воды, однако, налицо целый ряд побочных эффектов, которые необходимо

учитывать при этом способе очистки.[4, 10]. В озонированной воде в результате

реакции озона с органическими веществами образуются альдегиды

(формальдегид, ацетальдегид, глиоксаль, метилглиоксаль), кетоны, карбоновые

кислоты и другие гидроксилированные алифатические и ароматические

соединения. Данные вещества обладают канцерогенной активностью и

представляют опасность для здоровья людей. Альдегиды, являются

высокобиоразлагаемыми веществами и способствуют биологическому

обрастанию трубопроводов. Это приводит ко вторичному бактериальному

загрязнению воды [4,7,10]. Озон, является взрывоопасным токсичным газом,

оказывает отравляющее действие на организм человека, вызывает раздражение

слизистых оболочек глаз и поражает органы дыхания [4,7].

Необходимо признать, что время жидкого хлора постепенно уходит и его

альтернативой является менее токсичный, простой в эксплуатации реагент,

содержащий хлор – гипохлорит натрия. Этот реагент может быть

1.2. СОВРЕМЕННЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПОЛУЧЕНИИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ГИПОХЛОРИТА НАТРИЯ

Гипохлорит натрия получают, пропуская электрический ток через

раствор обычной поваренной соли. История применения гипохлорита натрия в

мире насчитывает более 100 лет. За это время многократно подтвердилась

высокая технологическая надёжность этого реагента, эксплуатационная

безопасность и бактерицидная эффективность. К другим достоинствам следует

отнести и возможность его получения на месте потребления, и относительную

дешевизну исходного сырья.

Установки для получения гипохлорита натрия вырабатывают реагент

в нетоксичной для человека водорастворимой форме именно в том количестве,

которое необходимо в данное время. Последнее обстоятельство снимает

необходимость организации складских помещений для хранения

На гипохлоритные технологии обеззараживания уже перешли

крупнейшие в России водопроводные станции в Москве и Санкт-Петербурге. В

Северной столице этот процесс идёт с 2003 года. Новая технология освоена на 7

водопроводных станциях из девяти. На Главной и Волховской станциях,

суммарная производительность которых составляет 800 тысяч кубометров в

сутки, а также на пяти пригородных станциях, которые производят в сутки

около двухсот тысяч кубометров воды. В 2006 году на использование

гипохлорита натрия собственного производства перешла Южная

водопроводная станция, а в 2007 году – Северная водопроводная станция. К

2009 году водоканал Санкт-Петербурга полностью отказался от использования

высокотоксичного жидкого хлора. Основной задачей при получении

гипохлорита натрия является создание таких условий, при которых равновесная

концентрация гипохлорит-ионов наступала бы как можно позднее. Основной

задачей при получении гипохлорита натрия Этим условиям будут

благоприятствовать все факторы, облегчающие разряд ионов ClO — :

– концентрация раствора хлорида натрия;

– анодная плотность тока;

– характер движения электролита;

– способ расположения электродов.

Для электролиза рекомендуют использовать нейтральные растворы

поваренной соли (рН =7,5 — 7,8) при возможно более низкой температуре в

интервале 15 – 25 о С и ограничивать концентрации получаемого гипохлорита

натрия для снижения скорости его превращения в хлорат химическим путем.

Большой интерес представляет производство раствора

низкоконцентрированного электрохимического гипохлорита натрия с

содержанием активной части около 6 г/л на месте его потребления

электролизом слабоконцентрированных растворов поваренной соли, морской

воды или природных минерализованных хлоридных вод .[ 6, 7, 11] Данный

метод является наиболее безопасным и экономически эффективным.

Суммарная стоимость получения раствора электрохимического гипохлорита

натрия складывается из затрат на поваренную соль и электрическую энергию.

При этом для получения 1 кг активного хлора современные зарубежные

электролизные установки потребляют в среднем 4 – 5 кг поваренной соли и 4 –

5 кВТ·ч электроэнергии [9].

Наибольшая устойчивость растворов гипохлорита натрия отмечена при

значении pH >11 . В связи с этим, растворы гипохлорита натрия, получаемые

электролизом нейтральных растворов хлоридов, предлагают стабилизировать

гидрокарбонатом или гидроксидом натрия. Единственным побочным

продуктом электрохимического получения раствора гипохлорита натрия

является газообразный водород, который обычно разбавляют воздухом до

взрывобезопасной концентрации (1 % объема) и отводят в атмосферу [ 7].

При электролизе водных растворов поваренной соли

на аноде происходит окисление хлорид-ионов с образованием хлора:

Одновременно на аноде протекает процесс разряда ионов ОН – или молекул

На катоде происходит разряд молекул воды с выделением газообразного

Ионы ОН – , образованные в результате реакции (1.4), остаются в растворе и

создают щелочную среду. Вследствие перемешивания выделяющийся на

аноде хлор растворяется в электролите и подвергается гидролизу по реакции:

В зависимости от условий электролиза, в частности, концентрации NaCl ,

плотности тока и условий перемешивания электролита, гидролиз хлора по

реакции (1.5) может происходить преимущественно в диффузионном слое, либо

одновременно и в глубине раствора [6,7]. Далее соляная и хлорноватистая

кислоты взаимодействуют с полученной на катоде щелочью с образованием

раствора гипохлорита натрия:

Суммарно процесс может быть выражен в виде следующего уравнения:

С увеличением содержания в электролите гипохлорита натрия все большее

значение приобретает электрохимическое и химическое окисление его до

хлората, а также химическое разложение гипохлорита с выделением

Электрохимическое окисление гипохлорита до хлората на аноде

протекает по уравнению:

Одновременно в электролите происходит образование хлоратов химическим

Данные процессы в электролите нежелательны, так как снижают выход по току

гипохлорита натрия и загрязняют получаемый раствор хлоратом натрия. Кроме

того, взаимная диффузия, конвекция и миграция электродных продуктов

приводит к другим побочным химическим процессам в межэлектродном

2.ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ

Свою работу мы строили в соответствии с поставленными целями, задачами,

и планом, разработанным координаторами проекта, с учетом возможных

рисков. Для нас очень важно было изучение современных технологий и

методов по обеззараживанию воды для хозяйственно-бытовых нужд, а также

выявление рационального способа по обеззараживанию воды реагентами

Поскольку проект носит временной характер, мы разбили его на несколько

ЭТАПЫ ПЛАНИРУЕМОЙ РАБОТЫ

ЭТАП I

• Знакомство с научной литературой

• Обсуждение возможных вариантов исследования

сентябрь — октябрь, 2015

ЭТАП II

Обсуждение возможных рисков и планирование деятельности

• Экскурсия в лабораторию кафедры «Водоподготовки» (ЮРГТУ)

• Экскурсия на предприятие «ЭКОФЕС»

ЭТАП III

• Изучение правил техники безопасности в стационарной лаборатории

• освоение методик по определению активного хлора при получении

январь — февраль, 2016

ЭТАП IV

• Получение гипохлорита натрия из солевого раствора (3% NaCI) при разной плотности тока на модельном электролизере непроточного типа

март — апрель, 2016

ЭТАП V

• Исследование полученных концентраций исследуемого реагента при

изменении различных параметров

сентябрь – октябрь, 2016

3. ВЛИЯНИЕ ИССЛЕДУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ НА КОНЦЕНТРАЦИЮ

АКТИВНОГО ХЛОРА, ПОЛУЧЕННОГО В ХОДЕ ЭКСПЕРИМЕНТА

3.1.МОДЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Мы не получали гипохлорит натрия промышленным способом, но модельная

установка которую мы использовали, выглядела достаточно просто: .

400 мл 3% поваренной соли;

подключение электрического тока заданной плотности;

учет времени в ходе эксперимента

Однако, при этом мы всегда помнили, что электроды, которыми нам

посчастливилось пользоваться, необычайно дороги и любезно предоставлены

научными консультантами кафедры «Водное хозяйство и инженерные сети и

защита окружающей среды», ЮРГТУ (НПИ) .

С помощью модельного электролизера непроточного типа мы получали

гипохлорит натрия и изучали влияние плотности тока на концентрацию

Результаты, полученные нами в ходе работы, не всегда оправдывали наши

ожидания. Многие опыты из-за отсутствия навыков нам приходилось

выполнять не один раз. Однако, своевременно сделанные выводы уже сегодня

позволяют нам подвести первые итоги в нашей работе:

изучена научная литература по проблемам обеззараживания воды для

познакомились с технологической цепочкой производства

гипохлорита натрия в условиях предприятия;

освоили методики по получению гипохлорита натрия в условиях

получили результат зависимости концентрации гипохлорита натрия от

времени и плотности тока, подаваемого на электролизер.

3.2. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА И ПОЛУЧЕННЫЙ РЕЗУЛЬТАТ

Для получения гипохлорита натрия использовали трехпроцентный раствор

поваренной соли объемом 400мл, модель электролизера непроточного типа. Во

время эксперимента плотность тока была величиной переменной. Нам важно

было исследовать изменение концентрации активного хлора при изменении

параметров времени и плотности тока.

В своих расчетах мы использовали стандартные методики, которые

представлены в приложениях [1-5].

В коническую колбу отбирали пробу гипохлорита объемом 1-2 мл и

добавляли 10-15 мл дистиллированной воды, затем приливали 5-10 мл

раствора соляной кислоты и, перемешивая пробу, добавляют 0,5 г йодистого

калия. Выделившийся йод титровали 0,01н раствором тиосульфата натрия до

получения светло-желтой окраски. После этого прибавляли около 1 мл раствора

крахмала и титровали до исчезновения синего окрашивания.

Расчет концентрации активного (эквивалентного) хлора (х, г/л) определяли по

где V₁ — объем раствора тиосульфата натрия, пошедшего на титрование,

N₁ = 0,01N — нормальность раствора Na_2S2O₃ ;

V₂ =2 мл – объем пробы, мл.

Результаты , полученные в ходе работы представлены в таблицах 1 -3

при плотности тока 800 А/м 2 Таблица №1

при плотности тока1000 А/м 2 Таблица № 2

при плотности тока 1200 А/м 2 Таблица № 3

Ниже представлена зависимость концентрация гипохлорита натрия от

плотности тока и времени. Как видно из графика, концентрация активного

хлора увеличивается с течением времени и с увеличением плотности тока.

Максимальное значение величина активного хлора принимает при плотности

ЗАВИСИМОСТЬ КОНЦЕНТРАЦИИ ГИПОХЛОРИТА НАТРИЯ ОТ

ПЛОТНОСТИ ТОКА И ВРЕМЕНИ

Наш проект носит длительный характер. Выполненный объем работы

представляет лишь часть намеченных исследований. В текущем учебном году

мы намерены ее продолжить, направив свои усилия на определение

необходимой дозы обеззараживающего реагента (гипохлорита натрия),

соответствующего санитарно-гигиеническим нормам водопотребления.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

Общая тенденция замены жидкого хлора гипохлоритом натрия привела к

повышению конкурентоспособности существующих разработок. Свой вклад в

решение этой проблемы внесли и учёные Новочеркасска.

Мы, участники экологической программы, познакомились с

конкурентно-способной технологией по производству этого реагента. Она

разработана в НПП «ЭКОФЕС» и с 1990 года успешно реализуется на более

200 объектах РФ.

Получаемый на установках «Хлорэфс» электролитический гипохлорит

натрия успешно применяется для обеззараживания питьевых, технических и

сточных вод, при обработке воды в системах оборотного водоснабжения, воды

плавательных бассейнов, в технологических процессах в качестве

отбеливающего реагента, а также для дезинфекционной обработки

медицинских, коммунальных и других объектов.

1.Абрамов В.М., Медриш Г.Л., Писков М.В. Обеззараживание воды на

предприятиях водопроводно-канализационного хозяйства // Водоснабжение и

сан. техника, 1999, №6. – С. 12 – 13.

2. Савлук О.С., Потапченко Н.Г., Косинова В.Н. Обеззараживания питьевой

воды // Химия и технология воды, 1998, Т.20, №1. – С. 99 – 111.

3. Слипченко А.В., Кульский Л.А., Мацкевич Е.С. Современное состояние

методов окисления примесей воды и перспективы хлорирования // Химия и

технология воды, 1990, Т.12, №4. – С. 326 – 349.

4. Гончарук В.В., Потапченко Н.Г. Современное состояние проблемы

обеззараживания воды // Химия и технология воды, 1998, Т.20, №2. – С.

5. Кожевников А.Б., Петросян О.П. Оптимизация процесса обеззараживания

питьевой воды / Технологии очистки воды «ТЕХНОВОД-2004»: Материалы

Междунар. научн.-практ. конф., посвященной 100-летию ЮРГТУ (НПИ); г.

Новочеркасск, 5 – 8 окт. 2004 г. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. (НПИ). –

Новочеркасск: ООО НПО «Темп», 2004. – С. 126 – 131.

6. СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода. Гигиенические требования к

качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль

качества. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. – М.:

Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2002. – 103 с.

7. Обеззараживание при подготовке питьевой воды из поверхностных

источников / С.В. Костюченко, С.В. Волков, А.В. Якименко, В.Т. Мазаев, С.Ю.

Шишов // Водоснабжение и сан. техника, 2000, №2. – С. 9 – 12.

8. Алексеева Л.П., Драгинский В.Л. Озонирование в технологии очистки

природных вод // Водоснабжение и сан. техника, 2007, №4. – С. 25 – 30.

9. Кинебас А.К. Внедрение обеззараживания воды гипохлоритом натрия и

ультрафиолетовым облучением в системах водоснабжения и водоотведения

Санкт-Петербурга // Водоснабжение и сан. техника, 2005, №12, ч.1. – С.

10. Фесенко Л.Н., Цыва А.Н. Опыт и перспективы обеззараживания воды

гипохлоритом натрия на водных объектах Южного Федерального округа /

Технологии очистки воды «ТЕХНОВОД-2006»: Материалы III Междунар.

научн.-практ. конф., посвященной 10-летию промышленного производства и

использования оксихлоридного коагулянта «ОХА» в России; г. Кисловодск, 2

11. Фесенко Л.Н., Игнатенко С.И., Кудрявцев С.В. Методические

рекомендации по расчету и проектированию электролизных установок

«Хлорэфс» для получения низкоконцентрированного раствора гипохлорита

12. www.donland.ru/Defauld.aspx? pageid=78191 Проблема качества воды в

водных объектах Ростовской области и пути ее решения

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Оборудование, материалы и реактивы, используемые в эксперименте

Электролизер непроточного типа .

Посуда мерная лабораторная по ГОСТ 1770-74 и ГОСТ 20292-74; колбы

мерные 100 и 1000 мл ; пипетки без деления 5, 10, 25 мл ; бюретка с краном 25, 50 мл ;

микробюретка 5 мл .

Колбы конические с пришлифованными пробками вместимостью по 250 мл ГОСТ 10394-73.

Бюретка ГОСТ 20292-74.

Колба коническая Кн ГОСТ 25336-82.

Цилиндр мерный ГОСТ 1770-74.

Пипетка ГОСТ 20292-74.

Вода дистиллированная ГОСТ 6709-72.

Натрий серноватокислый ( тиосульфат натрия ) ГОСТ 4215-66.

Крахмал растворимый ГОСТ 10163- 62.

Кислота уксусная ледяная ГОСТ 61-75.

Калий йодистый ГОСТ 4232-74, х . ч . в кристаллах .

Метиловый оранжевый ГОСТ 10816-64.

Кислота соляная ГОСТ 3118-67.

Гипохлорит натрия ГОСТ 11086-76.

1. Общие положения

Активный ( эквивалентный ) хлор — растворенный молекулярный хлор и его соединения : двуокись хлора , хлорамины , органические хлорамины , гипохлориты и хлориты .

В практике молекулярный хлор и гипохлориты обозначаются термином

» АКТИВНЫЙ СВОБОДНЫЙ ХЛОР «, а хлорамины и другие соединения хлора как » АКТИВНЫЙ СВЯЗАННЫЙ ХЛОР «.

Определение содержания в воде активного и активного свободного хлора

осуществляют в соответствие с ГОСТом 18190-72, при этом определение активного хлора производят йодометрическим методом , а активного свободного хлора — титрованием метиловым оранжевым .

2. Требования к процессу определения активного (эквивалентного) хлора

в водных растворах

– Анализ по определению активного ( эквивалентного ) хлора должен проводить лаборант — химик , достигший возраста 18 лет , прошедший медицинское освидетельствование и сдавший экзамен по технике безопасности.

– Все реактивы , используемые в анализе должны быть квалификации чистые для анализа ( ч . д . а .).

– Пробы воды не консервируют . Определение следует проводить немедленно после отбора проб .

– Отбор воды для анализа производить не реже одного раза в час .

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Определение активного хлора

Метод основан на окислении йодида активным хлором до йода , который титруют тиосульфатом натрия . Для исключения мешающих влияний ( наличие в воде озона , нитритов , окиси железа и др .) пробы воды подкисляют буферным раствором с рН 4,5.

1. Реактивы

– 0,1 н раствор тиосульфата натрия , растворяют ампулу фиксанала в

дистиллированной воде и доводят объем до 1 л ;

– калий йодистый в кристаллах ;

– 0,01 н раствор тиосульфата натрия , 100 мл 0,1 н раствора Na_2S2O₃ разбавляют дистиллированной водой и доводят объем до 1 л . Раствор применяют при содержании активного хлора в пробе более 1 мг / л ;

– 0,005 н раствор тиосульфата натрия , 50 мл 0,1 н раствора Na_2S2O₃ доводят дистиллированной водой до 1 л , применяют при содержании активного хлора в пробе менее 1 мг / л ;

– 0,5% — ный раствор крахмала , 0,5 г растворимого крахмала смешивают с 15-20 мл дистиллированной водой , приливают к 100 мл кипящей дистиллированной воды и кипятят 1-2 минуты ;

– буферный раствор с рН 4,5, 102 мл 1 М уксусной кислоты (60 г ледяной уксусной кислоты в 1 л воды ) и 98 мл 1 М раствора уксуснокислого натрия ( СН₃СОО Na · 3 Н₂О в 1 л воды ).

2. Проведение анализа

В коническую колбу насыпают 0,3-0,5 г йодистого калия , растворяют его в 1-2 мл дистиллированной воды , затем добавляют буферный раствор в количестве 5-10 мл и после чего добавляют 250-500 мл анализируемой воды . Выделившийся йод оттитровывают 0,01 н ( или 0,005 н ) раствором тиосульфата натрия до появления светло — желтой окраски , прибавляют 2-3 капли 0,5% — ного раствора крахмала и титруют до исчезновения синей

окраски . Содержание активного хлора (x) в мг / л рассчитывают по формуле :

где V₁ — объем раствора тиосульфата натрия , израсходованного на титрование , мл ;

N — нормальность раствора тиосульфата натрия ;

35,45 — атомный вес хлора ;

V₂ — объем анализируемой пробы , мл .

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Определение активного (эквивалентного) хлора в растворе

гипохлорита натрия

Проведение анализа

В коническую колбу отбирают пробу гипохлорита объемом 1-2 мл и

добавляют 150-200 мл дистиллированной воды, затем приливают 5-10 мл 5н

раствора соляной кислоты и, перемешивая пробу, добавляют 1-2 г йодистого

калия. Выделившийся йод титруют 0,1н раствором тиосульфата натрия до

получения светло-желтой окраски. После этого прибавляют около 1 мл

раствора крахмала и титруют до исчезновения синего окрашивания. Расчет

концентрации активного (эквивалентного) хлора х, г/л определяют по

где V₁ — объем раствора тиосульфата натрия, пошедшего на титрование, мл;

N ₁ — нормальность раствора Na _2S2 O ₃ ;

V ₂ — объем анализируемого раствора гипохлорита натрия, мл.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Методы контроля

– Контроль за содержанием остаточного хлора производится перед

подачей воды в распределительную сеть.

– Производственный контроль качества питьевой воды обеспечивается организацией, осуществляющей эксплуатацию системы водоснабжения по рабочей программе.

– Контроль качества воды ведут постоянно.

– Содержание в воде активного и активного свободного хлора должен

соответствовать ГОСТу 18190-72.

– Анализы записываются в журнале и хранятся в течение года.

Техника безопасности

– Строго соблюдать меры осторожности работы с химическими реактивами.

– Работать в защитной спецодежде, очках и перчатках.

– Работы производить под вытяжкой или в вытяжном шкафу.

– В случае попадания кислоты или щелочи на незащищенные участки

кожи, надо немедленно пораженный участок смыть большим количеством проточной воды.

Гипохлорит натрия как получить

II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Главная
Список секций
Химия
ПОЛУЧЕНИЕ ГИПОХЛОРИТА НАТРИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ ПУТЕМ И ЕГО ОБЕЗЗАРАЖИВАЮЩИЙ ЭФФЕКТ

ПОЛУЧЕНИЕ ГИПОХЛОРИТА НАТРИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ ПУТЕМ И ЕГО ОБЕЗЗАРАЖИВАЮЩИЙ ЭФФЕКТ