EA028125B1 - Электролизный способ и компактное электролизное устройство с замкнутым контуром - Google Patents

Электролизный способ и компактное электролизное устройство с замкнутым контуром Download PDF

Info

Publication number
EA028125B1
EA028125B1 EA201370137A EA201370137A EA028125B1 EA 028125 B1 EA028125 B1 EA 028125B1 EA 201370137 A EA201370137 A EA 201370137A EA 201370137 A EA201370137 A EA 201370137A EA 028125 B1 EA028125 B1 EA 028125B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
chamber
hc1o
naoh
product
pump
Prior art date
Application number
EA201370137A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201370137A1 (ru
Inventor
Джон Куифофф
Original Assignee
Джон Куифофф
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Джон Куифофф filed Critical Джон Куифофф
Publication of EA201370137A1 publication Critical patent/EA201370137A1/ru
Publication of EA028125B1 publication Critical patent/EA028125B1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/24Halogens or compounds thereof
    • C25B1/26Chlorine; Compounds thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/34Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis
    • C25B1/46Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis in diaphragm cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/467Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction
    • C02F1/4672Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation
    • C02F1/4674Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation with halogen or compound of halogens, e.g. chlorine, bromine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/14Alkali metal compounds
    • C25B1/16Hydroxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00Operating or servicing cells
    • C25B15/02Process control or regulation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00Operating or servicing cells
    • C25B15/08Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • C25B9/19Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70Assemblies comprising two or more cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/46115Electrolytic cell with membranes or diaphragms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/4612Controlling or monitoring
    • C02F2201/46125Electrical variables
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/06Controlling or monitoring parameters in water treatment pH
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • Y02P20/129Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

Электролизное устройство и процесс для получения гипохлористой кислоты (HClO) и гидроксида натрия (NaOH) в системе с замкнутым контуром. Концентрированный соляной раствор в ячейке электролизера подвергается воздействию электрического тока, в результате чего образуется HClO и (или) NaOH в воде, циркулирующей через ячейку. Полученный раствор рециркулируется через ячейку при постоянном контроле с помощью датчика, соединенного с контроллером, управляющим работой рециркуляционного насоса и источником электропитания до тех пор, пока датчик не укажет, что концентрация раствора достигла требуемого значения, после чего контроллер завершает процесс.

Description

(57) Электролизное устройство и процесс для получения гипохлористой кислоты (НСЮ) и гидроксида натрия (ЫаОН) в системе с замкнутым контуром. Концентрированный соляной раствор в ячейке электролизера подвергается воздействию электрического тока, в результате чего образуется НСЮ и (или) ЫаОН в воде, циркулирующей через ячейку. Полученный раствор рециркулируется через ячейку при постоянном контроле с помощью датчика, соединенного с контроллером, управляющим работой рециркуляционного насоса и источником электропитания до тех пор, пока датчик не укажет, что концентрация раствора достигла требуемого значения, после чего контроллер завершает процесс.
028125 Β1
028125 В1
Настоящей заявкой заявляется приоритет предварительной заявки 61/421478 тем же самым изобретателем, поданной 10 декабря 2010 г.
Предпосылки создания изобретения
Всегда существовал рынок эффективных и безопасных чистящих средств. Тем не менее, в последнее время определение безопасный расширилось и включает аспекты, относящиеся не только к непосредственной локализованной токсичности, но также к рискам, обусловленным длительным использованием и воздействием чистящих средств на человека и окружающую среду. Например, как недавно было обнаружено, чистящие преимущества фосфатов перевешиваются их экологическими издержками, и в настоящее время их использование запрещено в ряде стран. Таким образом, в настоящее время наблюдаются постоянно растущее внимание и стремление к созданию экологически безвредных чистящих веществ.
К таким веществам относятся растворы гипохлористой кислоты (НС1О) и гидроксида натрия (ΝαΟΗ), являющиеся исключительно эффективными в качестве дезинфицирующих и обезжиривающих средств соответственно. Полезные и экологически безвредные свойства указанных соединений были известны давно, и в течение десятилетий был известен эффективный способ производства указанных соединений, заключающийся в электролизе концентрированного соляного раствора и в его пропускании через соответствующую ионопроницаемую мембрану.
К сожалению, существующие технологические процессы и аппараты для производства указанных соединений характеризовались большими габаритами и энергоемкостью. Кроме того, они были потенциально неэкономичными ввиду одновременного производства обоих соединений, в результате чего получали потенциально неэкономичный избыток одного соединения, в то время как требовалось получение только второго соединения.
Настоящее изобретение позволяет устранить указанные недостатки путем создания способа и устройства, являющегося достаточно компактным для применения в быту, характеризующихся исключительно низким потреблением энергии и обеспечивающих поочередное получение требуемого количества только одного из соединении.
Краткое изложение существа изобретения
Настоящее изобретение предусматривает создание способа и устройства с замкнутым контуром для получения НС1О и/или ΝαΟΗ. Устройство включает резервуар для сбора продукта, заполненный требуемым количеством обыкновенной воды и соединенный с ячейкой электролизера. Ячейка электролизера представляет собой резервуар, снабженный ионопроницаемой мембраной соответствующей технической спецификации, предназначенной для целевого применения, а именно: для получения НС1О или ΝαΟΗ. Указанная мембрана разделяет ячейку электролизера на две камеры, при этом каждая камера снабжена электродом. Одна камера - камера концентрированного соляного раствора - содержит концентрированный соляной раствор, т.е. обычную растворенную в воде столовую соль (ЫаС1), и другая камера - ионизационная камера - содержит воду, откачиваемую из резервуара для сбора продукта в одну концевую часть ионизационной камеры и обратно в резервуар для сбора продукта из другой концевой части, тем самым образуя уже вышеупомянутый замкнутый контур. В указанный замкнутый контур включен насос для обеспечения циркуляции воды.
В том случае, когда электрод в концентрированном соляном растворе -электрод концентрированного соляного раствора - заряжен отрицательно, в то время как электрод в ионизационной камере - ионизационный электрод - заряжен положительно, и размер мембраны соответствующим образом подобран для пропускания ионов хлора, то в этом случае в ионизационной камере получают НС1О. НС1О перекачивают в резервуар для сбора продукта, в то время как до некоторой степени кислый раствор, находящийся в резервуаре для сбора продукт, откачивают обратно через ионизационную камеру в замкнутом контуре, продолжая процесс до тех пор, пока раствор не достигнет требуемой концентрации НС1О.
Путем проведения указанного процесса при изменении полярности электродов и подбора мембраны соответствующего размера для пропускания ионов натрия в ионизационной камере получают ΝαΟΗ. Устройство, необходимое для осуществления указанного способа, может быть выполнено исключительно компактным, что позволяет использовать его в бытовых условиях, и, кроме того, процесс также может быть автоматизирован за счет использования датчиков и контроллеров, которые обеспечивают завершение и даже запуск процесса в соответствии с предварительно заданными значениями. Процесс является исключительно низким по энергоемкости, что позволяет использовать аккумулятор в качестве источника электропитания, что является преимуществом.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 проиллюстрирована схема процесса и устройства, включающего резервуар для сбора продукта (10), содержащий жидкость (11) и снабженный выходной трубкой (12) и обратной трубкой (13); насос (20); датчик (25); ячейку электролизера (30), включающую ионизационную камеру (31), в которой размещены ионизационный электрод (33) и камера концентрированного соляного раствора (32), снабженная электродом концентрированного соляного раствора (34 - не показан на этом рисунке), и мембрана (35), отделяющая камеру концентрированного соляного раствора от ионизационной камеры; источник питания постоянного тока (65) и контроллер (60), принимающий сигналы (61) с датчика и передающий
- 1 028125 сигнал (63) управления электропитанием на источник питания постоянного тока и сигнал (62) управления насосом на насос.
На фиг. 2 проиллюстрировано детально изображение ячейки электролизера (30), включающей камеру концентрированного соляного раствора (32), снабженную впускным отверстием (39) для подачи концентрированного соляного раствора, электрод (34) концентрированного соляного раствора, концентрированный соляный раствор (40) и соль (38), и мембрану (35), отделяющую камеру концентрированного соляного раствора (32) от ионизационной камеры (31), снабженной ионизационным электродом (33) и впускным отверстием (36) для жидкости и выпускным отверстием (37) для жидкости. Два электрода (33 и 34) снабжены соединительными элементами электродов (41 и 42 соответственно).
На фиг. 3 проиллюстрирована трехкамерная ячейка (45) электролизера для одновременного получения как гипохлористой кислоты (НС1О), так и гидроксида натрия (ΝαΟΗ), включающая центральную камеру концентрированного соляного раствора (32), снабженную впускным отверстием (41) и выпускным отверстием (42), по бокам которой расположены мембрана НС1О (35а) и мембрана ΝαΟΗ (35Ь), по бокам которых, в свою очередь, расположены электрод НС1О (33 а) и камера (31а) и электрод ΝαΟΗ (33Ь) и камера (31Ь) соответственно. Камера НС1О снабжена впускным отверстием (36а) и выпускным отверстием (37а), как и камера №ОН (36Ь и 37Ь соответственно), при этом каждый электрод (33а и 33Ь) снабжен внешним соединительным элементом электрода (43а и 43Ь соответственно).
На фиг. 4 проиллюстрирован вид в три четверти трехкамерной ячейки электролизера, снабженной смотровыми окошками (44), обеспечивающими визуальный осмотр состояния электродов и мембран.
На фиг. 5 проиллюстрирован пример осуществления устройства настоящего изобретения для обеспечения более крупномасштабного одновременного производства гипохлористой кислоты (НС1О) и гидроксида натрия (№ЮН). в котором используется несколько трехкамерных ячеек (45) электролизера, при этом жидкость (11а и 11Ь), содержащая НС1О и №ЮН и находящаяся в резервуарах для сбора продукта (10а и 10Ь), проходит через выходные трубки (12а и 12Ь), насосы (20а и 20Ь), датчики рН (25а и 25Ь) и несколько ячеек (45) электролизеров прежде, чем жидкость будет перекачена по обратным трубкам (12а и 12Ь) в резервуары (10а и 10Ь) для сбора НС1О и №ЮН. В устройство также включен отдельный резервуар (50) для концентрированного соляного раствора, содержащий концентрированный соляной раствор (40), дополнительный запас соли (38) и вентиляционная система с воздушным фильтром (51), при этом концентрированный соляной раствор (40) подается из резервуара (50) концентрированного соляного раствора через насос (52) концентрированного соляного раствора в камеры и через камеры концентрированного соляного раствора нескольких ячеек (45) электролизеров и обратно в резервуар (50) концентрированного соляного раствора. Устройство также снабжено источником питания постоянного тока (65), подающим электропитание на ячейки электролизера, при этом управление работой источника питания постоянного тока и насосов (20а, 20Ь и 52) осуществляется контроллерами НС1О и №ОН (60а и 60Ь соответственно) на основе информации, поступающей с их соответствующих датчиков рН (25а и 25Ь соответственно).
Подробное описание изобретения
Жидкость (11) - первоначально чистая вода - поступает из резервуара для сбора продукта (10) через выходную трубку (12), насос (20) и впускное отверстие (36) для жидкости в ионизационную камеру (31), в которой вода поглощает ионы, проходящие через мембрану (35), которые образовались из концентрированного соляного раствора (40) в камере концентрированного соляного раствора (32) путем приложения электрического тока к электродам (33 и 34); далее жидкость проходит через выпускное отверстие (37) для жидкости и возвращается в резервуар для сбора продукта (10) через обратную трубку (13).
Два электрода электрически соединены с источником питания постоянного тока (65), при этом управление работой указанного источника электропитания и насоса (20) осуществляется контроллером (60), получающим информацию с датчика (25). Датчик (25) обеспечивает измерение значений рН и окислительно-восстановительного потенциала жидкости, проходящей через него, и передает собираемую им информацию на контроллер (60). Контроллер (60) сравнивает указанную информацию с предварительно заданными значениями и обеспечивает управление насосом (20) и источником питания постоянного тока (40) в соответствии с результатами такого сравнения: если, например, рН жидкости является недостаточно высоким или низким - в зависимости от того, осуществляется ли получение №ЮН или НС1О соответственно - контроллер продолжает подавать электропитание на насос и электроды (33 и 34); после достижения предварительно заданного значения контроллер отключает подачу электроэнергии на насос и электроды, после чего жидкость, содержащаяся в резервуаре для сбора продукта (10), готова к использованию.
Следует отметить, что расположение впускного отверстия для жидкости (36) и выпускного отверстия для жидкости (37) в ионизационной камере (31) должно быть таковым, чтобы указанные отверстия находились на максимально возможном расстоянии друг от друга таким образом, чтобы жидкость, извлеченная из ионизационной камеры, поглотила максимальное количество ионов; ввиду аналогичной причины то же самое относится к выходной и обратной трубкам (12 и 13 соответственно), расположенным в резервуаре для сбора продукта (10).
Со временем в концентрированном соляном растворе (40) снижается концентрация ионов, электро- 2 028125 лизуемых через мембрану (35), в результате чего соляной раствор необходимо слить и заменить его новым - необходимость такой замены может предусматриваться после получения определенного количества продукта или по завершению определенного периода времени, либо, как в качестве варианта, контроллер может измерить уровень обеднения ионами и подать сигнал о необходимости такой замены. В альтернативном случае и предпочтительно при использовании двух устройств для получения дополнительных соединений перекачать обедненные ионами концентрированные соляные растворы из одного устройства в другое: концентрированный соляной раствор, обедненный ионами натрия, из устройства для получения ΝαΟΗ будет насыщен ионами хлора, что позволяет его использование в дальнейшем для получения НС1О при перекачке в дополнительное устройство; и наоборот.
Ни продукт ΝαΟΗ, ни продукт НС1О не являются постоянно устойчивым соединением, и со временем происходит разложение обоих продуктов. Таким образом, после достижения требуемой концентрации ΝαΟΗ или НС1О после остановки процесса было бы предпочтительно, чтобы контроллер (60) периодически запускал насос (20) для мониторинга значений рН и (или) окислительно-восстановительного потенциала, и в том случае, если измеренные значения более не соответствуют предварительно заданному значению, контроллер может повторно подать электропитание на электроды (33 и 34) и снова запустить процесс пока значения рН и (или) окислительно-восстановительного потенциала не достигнут снова предварительно заданного значения, в результате чего продукт постоянно остается свежим и готовым к использованию.
При использовании в быту, когда обычно объем резервуара для сбора продукта (10) находится в пределах от 0,5 до 1 л, и напряжение, подаваемое на электроды (33 и 34), находится в пределах 5-24 вольт, а сила тока составляет не более приблизительно 8 ампер, существует незначительный риск генерирования избыточного количества тепла или избыточного газовыделения в процессе электролиза. Если, тем не менее, предусматривается получение больших объемов продукта или ускорение процесса, образование тепла и (или) газообразных побочных продуктов может представлять собой проблему, заключающуюся в необходимости повышения мощности для протекания процесса; в такой ситуации температуру концентрированного соляного раствора (40) можно контролировать с помощью дополнительного датчика и передавать параметры на контроллер (60), и при получении чрезмерно высоких значений концентрированный соляной раствор может быть перекачен с помощью второго насоса через второй замкнутый контур, включающий радиатор или иной теплообменник и (или) вентиляционная система с воздушным фильтром для безопасного удаления газообразных побочных продуктов.
Также было бы предпочтительно одновременно получать за один процесс гипохлористую кислоту (НС1О) и гидроксид натрия (№ОН). что позволило бы экономить энергию и время. На фиг. 3 проиллюстрирована ячейка электролизера для одновременного получения обоих продуктов, при этом камера концентрированного соляного раствора (32) расположена между двумя электролизными камерами, а именно, между камерой НС1О (31а) и камерой №ОН (31Ь), разделенными мембраной НС1О (35а) и мембраной №ОН (35Ь), по бокам которых, в свою очередь, расположены электрод НС1О (33а) и электрод №ОН (33Ь). Каждая из двух электролизных камер 31а и 31Ь соединена с аналогичным замкнутым контуром, проиллюстрированным на фиг. 1, хотя, возможно, является предпочтительным использовать один контроллер (60) для управления работой обоих замкнутых контуров. Это позволило бы одному контроллеру сбалансировать два процесса: в случае ускорения одного процесса, например, если скорость протекания процесса получения НС1О выше, чем скорость протекания процесса №ОН, один контроллер мог бы замедлить или остановить процесс получения НС1О до тех пор, пока не будет достигнута такая же скорость процесса получения №ОН, в результате чего были бы достигнуты одни и те же темпы обеднения ионами натрия и хлора концентрированного соляного раствора.
На фиг. 4 проиллюстрирована ячейка электролизера, в частности трехкамерный вариант (при этом приведенные особенности также предпочтительно применимы к двухкамерному варианту, приведенному на фиг. 2), содержащая смотровые окошки (44), позволяющие проводить осмотр как мембраны (мембран) (35, 35а, 35Ь), так и электрода (-ов) (33, 33а, 33Ь), в результате чего оператор способен беспрепятственно определить снижение эффективности работы ячейки по причине забивания мембраны и (или) отложения на электроде содержащихся в используемой воде микропримесей, например, кальция.
Дополнительное преимущество настоящего изобретения заключается в его применении для более крупномасштабного производства продукта, как видно из фиг. 5, на котором проиллюстрирована система для одновременного получения обоих продуктов, снабженная несколькими дополнительными ячейками электролизера (45) - на данном конкретном рисунке показано, что ячейки расположены последовательно, хотя они также могут быть расположены параллельно или даже последовательно-параллельно. В указанном варианте системы для крупномасштабного производства имеется третий замкнутый контур с третьим насосом, обеспечивающий прокачивание концентрированного соляного раствора через ячейки электролизера, и резервуар концентрированного соляного раствора (50), включающий вентиляционную систему с воздушным фильтром для безопасного удаления газообразных побочных продуктов. Чем выше объем производства и (или) чем выше скорость протекания производственного процесса, тем больше вероятность образования потенциально нежелательных объемов газообразных побочных продуктов; именно по этой причине является исключительно предпочтительным использовать настоящее изобрете- 3 028125 ние в виде варианта системы для одновременного получения обоих продуктов в том случае, когда требуются большие объемы и (или) более высокая скорость протекания процесса производства, т.к. существует возможность использования образующихся газообразных побочных продуктов при производстве одного продукта (водорода и хлора) для производства НС1О и ΝαΟΗ.
Также очевидно, что устройство, используемое для осуществления настоящего изобретения, может быть снабжено дополнительными элементами, известными в данной области техники, такими как краны, позволяющими сливать продукт из резервуара для сбора продукта или из других элементов производственного замкнутого контура системы без остановки процесса или удаления резервуара для сбора продукта из замкнутого контура. Такой вариант, в свою очередь, позволяет достичь дополнительных преимуществ за счет устройств автоматического пополнения компонентов, благодаря которым воду можно было бы автоматически подавать в резервуар для сбора продукта в том случае, когда уровень жидкости в нем падает ниже определенного уровня, и соль можно было бы автоматически подавать в камеру концентрированного соляного раствора или в резервуар концентрированного соляного раствора в том случае, если содержание соли в находящейся в нем жидкости падает ниже заданного уровня; устройство также может быть снабжено средствами для перемешивания соли в камере концентрированного соляного раствора или в резервуаре концентрированного соляного раствора или любыми иными средствами, обеспечивающими растворение соли.
Существует дополнительный вариант осуществления настоящего способа, который может быть исключительно привлекательным ввиду большей простоты и экономичности, хотя за счет снижения точности: при минимальном количестве пробных попыток использования конкретного устройства, при начальной концентрации соляного раствора и подаваемом напряжении можно легко определить с удовлетворительной степенью точности время, необходимое для протекания процесса для получения ΝαΟΗ или НС1О определенной концентрации. Таким образом, существует возможность заменить датчик (-и) и контроллер (-ы) простым таймером для обеспечения контроля за процессом - путем включения насоса (-ов) и подачи электропитания на электроды - в течение предварительно заданного времени для получения продукта требуемой концентрации. Дополнительно таймер мог бы обеспечивать несколько установок, тем самым позволяя оператору выбирать уровень концентрации продукта из определенного диапазона.
Безусловно, такой вариант осуществления изобретения не позволяет ни осуществлять процесс с такой же точностью, как это имеет место при управлении точным датчиком значений рН/окислительновосстановительного потенциала, ни контролировать вышеуказанную функцию поддержания требуемой концентрации неиспользованного продукта; несмотря на то, что теоретически возможно составить график скорости разложения указанных соединений и сбалансировать этот процесс за счет применения электронного таймера, снова периодически запускающего процесс, на практике влияние внешних условий на изменение скорости разложения может поставить такой вариант под вопрос ввиду его вероятной опасности, так как существует вероятность получения продукта с исключительно высокой концентрацией.
Указанный риск получения высококонцентрированного продукта безусловно можно предотвратить путем программирования любого контроллера, так как концентрации, превышающие приблизительно 75200 ррт при значении рН приблизительно 2,5-2,0 в случае гипохлористой кислоты и при значении рН в интервале 10,5-11,5 в случае гидроксида натрия может быть щелочным. При использовании таймера безусловно рекомендуется предусмотреть определенные меры безопасности, возможно, устройство блокировки, предотвращающее повторный запуск таймера, до тех пор, пока не будет сначала удален из системы резервуар для сбора продукта и снова подсоединен к системе, при этом предположительно из резервуара извлечен продукт и он заполнен водой.
Как известно в данной области техники, чистота как используемой соли, так и воды может оказать существенное влияние на срок служб мембраны (мембран) и электродов, и, следовательно, пользователи обязаны соответствующим образом подбирать свой материал. Кроме того, несмотря на то, что насосы были указаны в данном описании в качестве простого средства для обеспечения циркуляции продукта в указанных замкнутых контурах, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что указанная циркуляция также может быть обеспечена иными средствами, в том числе путем самотека, отбора давления при газовыделении и т.д.
Очевидно, что проиллюстрированные и описанные в данном патенте примеры приведены для упрощения понимания и не являются исчерпывающими и что существует множество дополнительных возможных вариантов для осуществления изобретения, описание которого приведено в настоящем патенте.

Claims (11)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Устройство для получения гипохлористой кислоты (НС1О) и гидроксида натрия (ИаОН), включающее ячейку электролизера, состоящую из камеры концентрированного соляного раствора, снабженной впускным отверстием и выпускным
    - 4 028125 отверстием, содержащей раствор хлористого натрия (ЫаС1) и воду;
    первой ионизационной камеры - камеры НС1О, снабженной впускным отверстием и выпускным отверстием;
    первой ионообменной мембраны - мембраны НС1О, разделяющей камеру НС1О и камеру концентрированного соляного раствора, при этом НС1О мембрана обеспечивает пропускание ионов хлора и препятствует пропусканию ионов натрия;
    второй ионообменной камеры - камеры ЫаОН, снабженной впускным отверстием и выпускным отверстием;
    второй ионообменной мембраны - мембраны ЫаОН, разделяющей камеру ЫаОН и камеру концентрированного соляного раствора, при этом ЫаОН мембрана обеспечивает пропускание ионов натрия и препятствует пропусканию ионов хлора;
    первого электрода - электрода НС1О в камере НС1О; второго электрода - электрода ЫаОН в камере ЫаОН;
    при этом первый и второй электроды электрически соединены с положительным и отрицательным выводами соответственно источника питания постоянного тока, имеющего положительный вывод и отрицательный вывод;
    первый насос - насос НС1О, имеющий стороны нагнетания и всасывания; первый резервуар для сбора продукта - контейнер НС1О, снабженный выходной и обратной трубками; при этом сторона нагнетания насоса НС1О соединена с впускным отверстием камеры НС1О, сторона всасывания насоса НС1О соединена с выпускным отверстием контейнера НС1О и выпускное отверстие камеры НС1О соединено с обратной трубкой контейнера НС1О;
    второй насос - насос ЫаОН, имеющий стороны нагнетания и всасывания; второй резервуар для сбора продукта - контейнер ЫаОН, снабженный выходной и обратной трубками; при этом сторона нагнетания насоса ЫаОН соединена с впускным отверстием камеры ЫаОН, сторона всасывания насоса ЫаОН соединена с выпускным отверстием контейнера ЫаОН и выпускное отверстие камеры ЫаОН соединено с обратной трубкой контейнера ЫаОН;
    третий насос - насос концентрированного соляного раствора, соединенный с контейнером концентрированного соляного раствора, и контейнер концентрированного соляного раствора соединен с камерой концентрированного соляного раствора, образуя замкнутый контур;
    причем соединения резервуаров для сбора продукта с насосами и далее с ионизационными камерами и обратно с резервуарами для сбора продукта образуют замкнутые контуры при заполнении водой резервуаров для сбора продуктов в начале работы устройства и обеспечивают прокачку воды из резервуаров для сбора продукта через ионизационные камеры и обратно через резервуары для сбора продукта и постоянную циркуляцию через замкнутые контуры для увеличения концентрации продуктов, производимых в ионизационных камерах при включении насосов и подаче напряжения на источник питания постоянного тока, подключенный к первому и второму электродам для производства НС1О в первой ионизационной камере и ЫаОН во второй ионизационной камере.
  2. 2. Устройство по п.1, в котором содержится таймер управления для указанных насосов и указанного источника постоянного тока, подключено к таймеру, приспособленному подключать указанные насосы и источник постоянного тока на период времени или множество периодов времени, необходимые устройству для получения определенной концентрации продукта или множества определенных концентраций продуктов.
  3. 3. Устройство по п.1, в котором указанные замкнутые контуры дополнительно снабжены датчиками, предназначенными для измерения значений рН и/или окислительно-восстановительного потенциала жидкости, проходящей через замкнутые контуры, при этом датчики соединены с одним или более контроллерами, при этом один или более контроллеров соединен с насосами и источником питания постоянного тока и предназначен для управления работой этих устройств в соответствии с измерениями, передаваемыми датчиками, при этом один или более контроллеров программируется для подачи напряжения на насосы и для обеспечения работы источника питания постоянного тока до тех пор, пока измерения, поступающие с датчика, не укажут на то, что значения рН и/или окислительно-восстановительного потенциала не станут равны предварительно заданным значениям.
  4. 4. Устройство по п.3, дополнительно включающее датчик температуры для мониторинга температуры солевого раствора в камере концентрированного соляного раствора, который соединен с указанным одним или более контроллером; при этом устройство далее включает дополнительный замкнутый контур, включающий теплообменник и дополнительный насос, соединенный с камерой концентрированного соляного раствора в дополнительном замкнутом контуре, причем указанные один или более контроллеров приспособлены для направления солевого раствора через указанный дополнительный контур и теплообменник при срабатывании на определенное значение температуры, зафиксированное указанным температурным датчиком.
  5. 5. Устройство по п.3, включающее несколько ячеек электролизера, при этом идентичные камеры соответствующих ячеек соединены друг с другом последовательно, параллельно или последовательнопараллельно в своих соответствующих замкнутых контурах.
    - 5 028125
  6. 6. Устройство по п.5, в котором контейнер концентрированного соляного раствора дополнительно снабжен вентиляционной системой с воздушным фильтром для удаления газообразных побочных продуктов.
  7. 7. Способ получения гипохлористой кислоты (НС1О) и гидроксида натрия (ΝαΟΗ с использованием устройства по пп.1-6, включающий следующие стадии:
    наполнение водой указанных резервуаров для сбора продукта в начале работы устройства; подачу концентрированного раствора Ναί,Ί в соответствующую камеру;
    прокачку воды из указанных резервуаров для сбора продукта через ионизационные камеры и обратно через указанные резервуары для сбора продукта постоянно через указанные замкнутые контуры до увеличения концентрации продуктов, производимых в ионизационных камерах; и подачу соответствующего напряжения из источника постоянного тока на электроды первой и второй ионизационной камер для получения НС1О в первой ионизационной камере и ΝαΟΗ во второй ионизационной камере.
  8. 8. Способ по п.7, дополнительно включающий измерение значения рН и/или окислительно-восстановительного потенциала жидкости, проходящей через замкнутые контуры с помощью соответствующих датчиков, соединенных с одним или более контроллерами, соединенных с указанными насосами и источником питания постоянного тока, и управление работой всех устройств в соответствии с данными измерений, передаваемыми датчиками;
    программирование указанных одного или более контроллеров для подачи напряжения на указанные насосы и обеспечение работы источника питания постоянного тока до тех пор, пока измерения, поступающие с датчика, не укажут на то, что значения рН и/или окислительно-восстановительного потенциала не станут равны предварительно заданным значениям.
  9. 9. Способ по п.8, дополнительно включающий отслеживание температуры соляного раствора в камере концентрированного соляного раствора температурным датчиком, который соединен с указанным одним или более контроллером; и дополнительно включающий подключение дополнительного замкнутого контура, включающего теплообменник и дополнительный насос, при этом один или более контроллеров направляют соляной раствор через указанный дополнительный замкнутый контур и теплообменник при срабатывании на определенное значение температуры, зафиксированное указанным температурным датчиком.
  10. 10. Способ по п.9, дополнительно включающий операцию фильтрации контейнера концентрированного соляного раствора вентиляционной системой с воздушным фильтром для удаления газообразных побочных продуктов.
  11. 11. Способ по п.10, дополнительно включающий управление работой и включение указанных насосов и источника питания постоянного тока с помощью таймера и настройку таймера для включения указанных насосов и источника питания постоянного тока на определенное время или на определенные промежутки времени, необходимые для получения в устройстве определенной концентрации продукта или нескольких определенных концентраций продукта.
EA201370137A 2010-12-09 2011-12-09 Электролизный способ и компактное электролизное устройство с замкнутым контуром EA028125B1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US42147810P 2010-12-09 2010-12-09
US13/008,152 US8641874B2 (en) 2010-12-09 2011-01-18 Compact closed-loop electrolyzing process and apparatus
PCT/US2011/064285 WO2012079056A1 (en) 2010-12-09 2011-12-09 Compact closed-loop electrolyzing process and apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201370137A1 EA201370137A1 (ru) 2013-12-30
EA028125B1 true EA028125B1 (ru) 2017-10-31

Family

ID=46198206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201370137A EA028125B1 (ru) 2010-12-09 2011-12-09 Электролизный способ и компактное электролизное устройство с замкнутым контуром

Country Status (10)

Country Link
US (1) US8641874B2 (ru)
EP (1) EP2649015B1 (ru)
KR (2) KR101661527B1 (ru)
AU (1) AU2011341300B2 (ru)
CA (1) CA2824225C (ru)
DK (1) DK2649015T3 (ru)
EA (1) EA028125B1 (ru)
ES (1) ES2621316T3 (ru)
NZ (1) NZ613038A (ru)
WO (1) WO2012079056A1 (ru)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103518007A (zh) * 2011-03-08 2014-01-15 氯工程公司 硫酸电解装置以及硫酸电解方法
KR20130040627A (ko) * 2011-10-14 2013-04-24 삼성전자주식회사 전해 환원수 제조장치
KR20140027866A (ko) * 2012-08-27 2014-03-07 임신교 산성수 전해조 및 그 산성수의 이용방법
US9222182B2 (en) 2013-06-14 2015-12-29 Simple Science Limited Electrochemical activation device
US20150068913A1 (en) * 2013-09-06 2015-03-12 Skyler Guest Method and apparatus for controlling electrolytic processes
TN2016000186A1 (en) * 2013-12-04 2017-10-06 Evonik Degussa Gmbh Device and method for the flexible use of electricity.
CN105198045A (zh) * 2014-06-18 2015-12-30 Mag技术株式会社 酸性水电解槽及其酸性水的使用方法
KR101820488B1 (ko) * 2015-07-01 2018-02-28 이동환 차아염소산수 생성장치
WO2017200772A1 (en) * 2016-05-17 2017-11-23 Cryovac, Inc. Alkaline and chlorine solutions produced using electro-chemical activation
AU2018212642B2 (en) 2017-01-26 2021-02-04 Diversey, Inc. Neutralization in electro-chemical activation systems
CN108505060A (zh) * 2018-03-12 2018-09-07 广东卓信环境科技股份有限公司 一种盐度控制型次氯酸盐的现场制备方法
CN108588745A (zh) * 2018-03-12 2018-09-28 广东卓信环境科技股份有限公司 一种控温型次氯酸盐的现场制备方法
CN108439556A (zh) * 2018-03-12 2018-08-24 广东卓信环境科技股份有限公司 一种软化型次氯酸盐的现场制备方法
CN108360014A (zh) * 2018-03-12 2018-08-03 广东卓信环境科技股份有限公司 一种次氯酸盐的现场制备方法
JP2022519575A (ja) * 2019-02-01 2022-03-24 アクアハイドレックス, インコーポレイテッド 閉じ込められた電解質を有する電気化学システム
FR3113670B1 (fr) * 2020-09-01 2022-09-23 WeCleen Appareil et procédé de préparation d'un produit de nettoyage ménager
WO2023106079A1 (ja) * 2021-12-06 2023-06-15 株式会社ナイスシーズ 微酸性電解水活性処理装置及び微酸性電解水生成システム並びに微酸性電解水製造方法及び微酸性電解水活性化方法
KR102607849B1 (ko) * 2022-01-03 2023-11-30 한국세라믹기술원 마이크로파 가열을 이용한 수산화나트륨의 제조방법
GB2617832A (en) * 2022-04-19 2023-10-25 Dyson Technology Ltd Electrolytic cell for the production of hypochlorous acid

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050139808A1 (en) * 2003-12-30 2005-06-30 Oculus Innovative Sciences, Inc. Oxidative reductive potential water solution and process for producing same
US20060260954A1 (en) * 2005-05-20 2006-11-23 Yoichi Sano Acidic electrolyzed water production system and generation control method
US20090181107A1 (en) * 1999-08-06 2009-07-16 Alan Buckley Solution having biocidal activity
US20100270172A1 (en) * 2007-11-20 2010-10-28 Ecolab Usa Inc. Electrolyzer cell for producing acidic or alkaline electrolyzed water

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2737643B2 (ja) * 1994-03-25 1998-04-08 日本電気株式会社 電解活性水の生成方法および生成装置
US6294073B1 (en) * 1997-10-22 2001-09-25 Chemicoat & Co., Ltd. Manufacturing method and apparatus of alkaline ionized water
WO2001042143A2 (en) * 1999-12-02 2001-06-14 Gemma Industrial Ecology, Ltd. Method and device for electrochemically disinfecting fluids
US8216443B2 (en) * 2002-07-05 2012-07-10 Akzo Nobel N.V. Process for producing alkali metal chlorate
MXPA05009960A (es) * 2003-12-30 2006-05-25 Oculus Innovative Sciences Inc Solucion de agua con potencial de oxidacion-reduccion, proceso para producirla y metodos de usarla.
US20100078331A1 (en) * 2008-10-01 2010-04-01 Scherson Daniel A ELECTROLYTIC DEVICE FOR GENERATION OF pH-CONTROLLED HYPOHALOUS ACID AQUEOUS SOLUTIONS FOR DISINFECTANT APPLICATIONS

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090181107A1 (en) * 1999-08-06 2009-07-16 Alan Buckley Solution having biocidal activity
US20050139808A1 (en) * 2003-12-30 2005-06-30 Oculus Innovative Sciences, Inc. Oxidative reductive potential water solution and process for producing same
US20060260954A1 (en) * 2005-05-20 2006-11-23 Yoichi Sano Acidic electrolyzed water production system and generation control method
US20100270172A1 (en) * 2007-11-20 2010-10-28 Ecolab Usa Inc. Electrolyzer cell for producing acidic or alkaline electrolyzed water

Also Published As

Publication number Publication date
ES2621316T3 (es) 2017-07-03
KR20130108428A (ko) 2013-10-02
NZ613038A (en) 2016-01-29
WO2012079056A1 (en) 2012-06-14
AU2011341300B2 (en) 2017-03-16
KR101661527B1 (ko) 2016-09-30
AU2011341300A1 (en) 2013-08-01
EP2649015A4 (en) 2014-11-26
EP2649015A1 (en) 2013-10-16
EA201370137A1 (ru) 2013-12-30
KR101611598B1 (ko) 2016-04-11
KR20160043145A (ko) 2016-04-20
CA2824225A1 (en) 2012-06-14
CA2824225C (en) 2019-10-22
EP2649015B1 (en) 2017-01-18
DK2649015T3 (en) 2017-05-01
US8641874B2 (en) 2014-02-04
US20120145537A1 (en) 2012-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA028125B1 (ru) Электролизный способ и компактное электролизное устройство с замкнутым контуром
CN102186781B (zh) 溶解氢饮用水的制备装置及其制备方法
US20110189302A1 (en) Electrochemical device
KR101373389B1 (ko) 고농도 차아염소산나트륨 발생장치
WO2015179919A1 (en) Improved chemical management for swimming pools
CN102127765A (zh) 一种酸性蚀刻废液循环再生系统
JP7054554B2 (ja) アルカリ金属塩化物溶液から電解生成物を得るためのデバイス
JP2020531686A5 (ru)
JP5415372B2 (ja) 電解用塩水供給装置
KR102031322B1 (ko) 3실형 전해수 생성장치
JP4465758B2 (ja) 電解装置
RU2637506C1 (ru) Установка для электрохимического разложения водных растворов хлоридов
RU2769053C9 (ru) Устройство для получения продуктов электролиза из раствора хлорида щелочного металла
RU2710569C1 (ru) Электроактиватор воды
KR101870879B1 (ko) 이온교환수지 필터를 포함하는 살균수 제조 장치
IES85649Y1 (en) Electrochemical device
IE20080638U1 (en) Electrochemical device
IES20080639A2 (en) Electrochemical device
IES20080637A2 (en) Electrochemical device
IES20080638A2 (en) Electrochemical device
IE20080637U1 (en) Electrochemical device
IE20080639U1 (en) Electrochemical device
IES85650Y1 (en) Electrochemical device
IES85648Y1 (en) Electrochemical device
KR20150113403A (ko) 해수로부터의 산-염기 생산시스템

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): MD TJ TM