IT8224931A1 - Cella elettrolitica a funzionamento discontinuo automatizzabile per la produzione di acqua di cloro - Google Patents

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Description

DESCRIZIONE
-dell'invenzione industriale avente per titolo:
"Cella elettrolitica a funzionamento discontinuo automatizzabile per la produzione di acqua di cloro"
RIASSUNTO
Per la produzione elettrolitica di cloro gassoso da assorbire in acqua per l?ottenimento di acqua di cloro per utenze piccole o modeste ? prevista una cella elettrolitica priva di setto separatore tra i compartimenti anodico e catodico, che sono fisicamente separati ed in comunicazione in corrispondenza della loro estremit? inferiore.
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda una cella elettrolitica a funzionamento discontinuo completamente automatizzabile in grado di produrre piccole quantit? (dell'ordine di alcuni grammi/ora) o modeste quantit? (dell'ordine di kg/ora) di acqua di cloro, senza coinvolgere problemi di sicurezza.
Tale cella elettrolitica pu? essere utilizzata da sola o inserita in apparecchi quali lavabiancheria, lavastoviglie, ecc.
Essa inoltre si presta all'impiego in batterie di pi? celle, ciascuna corredata di un proprio dispositivo d? assorbimento in acqua.
Dato che lo scopo primario dell'elettrolisi ? la produzione di cloro gassoso, bisogna evitare che i prodotti dell'elettrolisi degli scomparti anodico e catodico si mescolino in tutto o in parte tra di loro, in quanto si ha altrimenti formazione di ipoclorito di sodio.
Nelle celle elettrolitiche note ci? viene realizzato mediante un opportuno setto separatore che, dividendo gli scomparti anodico e catodico tra di loro, impedisce il rimescolamento delle soluzioni secondo una tecnica gi? da tempo nota e sviluppata nella produzione di grandi quantit? di cloro gassoso.
A sua volta, la presenza del setto separatore pu? presentare diversi problemi ed inconvenienti che si possano cos? riassumere:
I materiali impiegati per il setto si possono danneggiare a causa della natura acida/basica delle soluzioni con cui ? a contatto. Gli stessi materiali possono deteriorarsi a causa dell'aumento di temperatura causato dal riscaldamento che si sviluppa durante l'elettrolisi.
L'uso di soluzione satura di cloruro di sodio pu? provocare l'intasamento dei pari del setto a causa dei depositi di calcare e impurezze contenute nella salamoia.
Intasamenti possono essere causati anche da particelle di grafite che si distaccano dagli elettrodi della cella.
Scopo principale della presente invenzione ? quello di realizzare una cella elettrolitica per la produzione di cloro gassoso e di acqua di cloro che eviti gli inconvenienti e problemi sopra brevemente accennati.
Uno scopo pi? specifico della presente invenzione ? quello di realizzare una cella elettrolitica per la produzione di cloro gassoso e di acqua di cloro priva di setto separatore.
Questi ed altri scopi vengono conseguiti con una cella elettrolitica, del tipo comprendente due compartimenti, rispettivamente anodica e catodico, in cui sono disposti i rispettivi elettrodi, caratterizzata dal fatto che detti compartimenti sono tra di loro fisicamente distinti ed in comunicazione in corrispondenza della loro parte di fondo e detti elettrodi sono disposti di preferenza orizzontalmente, i detti compartimenti essendo rispettivamente in comunicazione in corrispondenza della loro estremit? superiore con un collettore di miscelazione che alimenta a sua volta una torre di assorbimento in acqua dei detti gas prodotti dall'elettrolisi.
Nei disegni allegati la figura rappresenta schematicamente la cella elettrolitica per la produzione di cloro gassoso, collegata con l'apparecchio di assorbimento del cloro in acqua, per la produzione di acqua di cloro, appositamente disgiunta per eliminare il setto poroso tra gli scomparti anodico e catodico.
Come si vede, questa cella elettrolitica ha una forma opportuna che permette ugualmente una separazione tra i due scamparti che vengono messi in comunicazione con un condotto tale da permettere sia il passaggio della corrente elettrolitica, sia una sufficiente separazione dei due scompart? anodico e catodico.
La cella ? munita di una entrata (10) che permette il riempimento della stessa con la soluzione acquosa malto concentrata di cloruro di sodio (circa 300 g/1); la stessa apertura 10 permette Io scarico contemporaneo della soluzione dai due scomparti; la cella prevede inoltre altre due aperture (12) e (13) che permettono la fuoriuscita di idrogena e cloro, che mescolati tra di loro entrano per mezzo di un pescante nel fondo della colonna di assorbimento (14) piena d'acqua. Nei due scompart? sono alloggiati gli elettrodi di grafite od altro materiale idoneo, 15 e 16, opportunamente trattati per resistere alla soluzione elettrolitica, funzionanti rispettivamente da anodo e catodo.
Gli elettrodi possono essere costituiti da piastre di grafite orizzontali, con eventuali feritoie per favorire lo smaltim?nto delle bolle di cloro e idrogeno che si formano, durante l'elettrolisi, sulla superficie inferiore degli elettrodi; oppure possono essere costituiti da bacchette di grafite collegate in parallelo, oppure possono avere altre forme. In ogni caso ? pi? favorevole uno sviluppo orizzontale degli elettrodi, per aumentare la distanza tra di loro.
In alternativa, gli elettrodi in piastra possono venire inclinati convenientemente in modo da favorire lo smaltimento delle bolle di cloro e idrogeno, e nello stesso tempo da assicurare che la zona di fissaggio tra elettrodo e parete della cella elettrolitica non venga in contatto con la soluzione elettrolitica e questa per evitare trafilamenti, fuoriuscite ecc. della soluzione stessa.
In corrispondenza dell'apertura di fondo 10, ovviamente corredata di una valvola di controllo non mostrata, ? previsto un pozzetto 11 avente la funzione di raccogliere e convogliare a scarico le frazioni pi? dense di soluzione elettrolitica che vengono formate nel compari timento catodico impedendo, per effetto di gravit?, il loro trasfer? mento al compartimento anodico.
A sua volta un dente 17 ha la funzione di impedire che la soluzione anodica, pi? leggera, scenda a mescolarsi con la soluzione catodica. La cella descritta presenta notevoli vantaggi di affidabilit? e di semplicit? di costruzione in quanto non ha il setto separatore che presenterebbe gli inconvenienti gi? elencati nella premessa.
Per contro, rispetto ad una cella con setto questa presenta una resistenza elettrica pi? alta, dovuta alla maggiore distanza tra gli elettrodi.
Da prove effettuate si ? visto che la potenza richiesta ? circa doppia di quella richiesta per una cella provvista di setto (e quindi con distanza tra gli elettrodi ridotta), per una produzione di alcuni gr/ora di cloro gassoso. Questo aumento della potenza richiesta non costituisce un grosso inconveniente dal punto di vista dei consumi energetici che, per queste produzioni di cloro, restano sempre molto modesti. Potrebbe invece essere problematico l'aumento notevole della temperatura della soluzione durante la fase dell'elettrolisi, a causa della maggiore potenza dissipata per effetto ohmico.
Tale incremento della temperatura puf) infatti arrivare sino a valori prossimi all'ebollizione, a causa del fatto che la mobilit? ionica e quindi la corrente elettrolitica, ? tanto maggiore quanto maggiore ? la temperatura, per cui il riscaldamento tende rapidamente ad aumentare.
La principale conseguenza di questa possibile riscaldamento eccessivo della cella ? una diminuzione del rendimento dell'elettrolisi, dovuta al fatto che avvengono reazioni di combinazione fra i prodotti stessi dell'elettrolisi.
Si pu? verificare infatti una formazione di quantit? discrete di ipoclorito, clorati, ecc. Inoltre, il riscaldamento comporta una minore durata degli elettrodi della cella.
Per controllare l'incremento della temperatura e garantire quindi un funzionamento corretta della cella elettrolitica si puf) operare in diversi modi:
1) aumentare convenientemente le dimensioni della cella per un'alimentazione costante alla tensione corretta (ad es. = 12 V), in modo tale che la potenza di riscaldamento sia assorbita dalla cella senza eccessivi aumenti di temperatura.
2) alimentare la cella a corrente costante, con un sistema di controllo elettronico con retroreazione sul primario,
3) alimentare la cella a corrente costante con un controllo di temperatura positivo (PTC) che controlla la temperatura della cella, sfruttando il fatto che la resistenza elettrica del PTC aumenta rapidamente al crescere della temperature della cella.
4) alimentare la cella con un valore iniziale di tensione pi? alto, nella prima fase a cella fredda, e passare ad un valore di tensione pi? basso, nella seconda fase a cella calda, per abbassare la corrente.
I rendimenti della cella elettrolitica di figura alimentata a tensione

Claims (5)

RIVENDICAZIONI
1) Cella elettrolitica per la produzione di cloro gassoso ed acqua di cloro mediante assorbimento in acqua, in particolare per macchine lavatrici del tipo comprendente due compartimenti elettrodici, rispettivamente anodico e catodico, in cui sono disposti i rispettivi elettrodi, caratterizzata dal fatto che detti compartimenti sono tra di loro fisicamente distinti ed in comunicazione in corrispondenza della loro parte di fondo, in cui ? prevista un'apertura di carico e scarico.
2) Cella elettrolitica secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detti compartimenti sono rispettivamente in comunicazione, in corrispondenza della loro estremit? superiore, con un collettore di miscelazione che alimenta a sua volta una torre di assorbimento in acqua dei detti prodotti dell'elettrolisi.
3) Cella elettrolitica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti elettrodi sono disposti subor?zzontalmente nei rispettivi compartimenti elettrodici.
4) Cella elettrolitica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che in corrispondenza di detta apertura di fondo ? previsto un pozzetto di raccolta di soluzione catodica pi? densa.
5) Cella elettrolitica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti compartimenti sono divisi da un setto non poroso estendentesi verso il basso, verso detta apertura di fondo, cos? da determinare la separazione per gravit? della soluzione elettrodica pi? densa del compartimento catodico prima del suo passaggio al compartimento anodico ed impedire che la soluzione meno densa del compartimento anodica possa passare nel compartimento catodico.
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