RU2032782C1

RU2032782C1 - Linen-washing method

Info

Publication number: RU2032782C1
Authority: RU
Inventors: Эдуард Георгиевич Медведев; Юрий Андреевич Горбачев; Владимир Анатольевич Романов
Original assignee: Научно-исследовательский и проектный институт химической промышленности
Priority date: 1992-09-21
Filing date: 1992-09-21
Publication date: 1995-04-10

Abstract

FIELD: household appliances. SUBSTANCE: method involves treating the linen with alkaline solution of a washing detergent, and rinsing it in acidified water produced by an electrochemical method. The detergent solution is prepared in water treated electrochemically in advance. EFFECT: higher efficiency. 1 tbl

Description

Изобретение относится к бытовой технике и может быть использовано для стирки белья и других тканых материалов. The invention relates to household appliances and can be used for washing laundry and other woven materials.

Известен способ стирки белья путем обработки его при высокой температуре моющим раствором с добавлением соды и последующим полосканием в воде. В коммунальных прачечных зачастую предварительно умягчают воду, например ионитами: если приходится пользоваться водой без умягчения, то увеличивают расход синтетического моющего средства (СМС) и соды, которая добавляется и в мягкую воды для подщелачивания моющего раствора с целью экономии более ценных СМС и удешевления стирки по сравнению с домашней [1]
Недостатком известного способа является сложность процесса (многократная стирка и полоскание) и большие расходы химматериалов (20-30 кг СМС и 30-35 кг соды на 1 т белья. Кроме того, в состав СМС в значительных количествах (до 40%) вводится триполифосфат натрия, который связывает катионы жесткости в недиссоциирующие, но растворимые комплексы, т.е. не увеличивающие зольность ткани. Однако наряду с положительным эффектом, связанным со снижением жесткости раствора и увеличением его моющего действия, наличие больших количеств триполифосфата натрия неэкологично: стоки прачечных вызывают усиленное зарастание водоемов, стимулируемое минеральными соединениями фосфора.A known method of washing clothes by treating it at high temperature with a washing solution with the addition of soda and subsequent rinsing in water. In utility laundries, water is often preliminarily softened, for example with ion exchangers: if you have to use water without softening, then the consumption of synthetic detergent (SMS) and soda is increased, which is added to soft water to alkalize the washing solution in order to save more valuable SMS and reduce the cost of washing compared to home [1]
The disadvantage of this method is the complexity of the process (multiple washing and rinsing) and the high cost of chemical materials (20-30 kg of SMS and 30-35 kg of soda per 1 ton of linen. In addition, sodium tripolyphosphate is introduced into SMS in significant quantities (up to 40%) , which binds stiffness cations into non-dissociating, but soluble complexes, i.e., does not increase the ash content of the tissue, however, along with the positive effect associated with a decrease in the stiffness of the solution and an increase in its washing action, the presence of large amounts of sodium tripolyphosphate n environmentally friendly laundry effluent cause eutrophication amplified stimulated mineral phosphorus compounds.

С целью упрощения процесса стирки и снижения расхода химматериалов в настоящее время применяется электрохимическая обработка моющего раствора, при этом в катодной камере происходит одновременное подщелачивание и умягчение раствора. In order to simplify the washing process and reduce the consumption of chemical materials, electrochemical treatment of the washing solution is currently used, while at the same time in the cathode chamber, alkalization and softening of the solution occur.

Так, известен способ мойки шерсти, обработкой ее при рН 9,5-10,5 водным раствором моющего средства, подвергнутого электрохимическому воздействию с последующей обработкой при рН 5,0-6,0 в воде, также подвергнутой электрохимическому воздействию. Такое решение позволяет снизить температуру обработки и исключить использование карбоната натрия, однако при электролизе моющего раствора происходит электроперенос высокомолекулярных анионов из катодной в анодную зону, что приводит к обеднению моющего раствора в катодной зоне и загрязнению раствора для полоскания в анодной зоне [2]
В результате для обеспечения качественной мойки шерсти требуются завышенные расходы моющих средств.Thus, there is a known method of washing wool by treating it at a pH of 9.5-10.5 with an aqueous solution of a detergent subjected to electrochemical treatment, followed by treatment at a pH of 5.0-6.0 in water also subjected to electrochemical treatment. This solution allows to reduce the treatment temperature and to eliminate the use of sodium carbonate, however, during electrolysis of the washing solution, high molecular weight anions are transferred from the cathode to the anode zone, which leads to depletion of the washing solution in the cathode zone and contamination of the rinse in the anode zone [2]
As a result, to ensure a high-quality wool wash, excessive detergent costs are required.

В качестве прототипа выбран способ стирки белья, включающий его замачивание и обработку в водном моющем растворе с рН 10,0-11,5, полученного в катодной камере электролизера путем электрохимического воздействия на моющий раствор, и введение в моющий раствор перед окончанием стирки кислорода с последующей промывкой водой [3]
Существенным недостатком прототипа является обеднение моющего раствора большинством полезных компонентов в результате электрохимической обработки в катодной камере диафрагменного электролизера (по сравнению с составом необработанного раствора).As a prototype, a method of washing clothes was selected, including soaking and processing in an aqueous washing solution with a pH of 10.0-11.5, obtained in the cathode chamber of the electrolyzer by electrochemical exposure to the washing solution, and introducing oxygen into the washing solution before the washing was completed, followed by washing with water [3]
A significant disadvantage of the prototype is the depletion of the washing solution with most useful components as a result of electrochemical treatment in the cathode chamber of a diaphragm electrolyzer (compared with the composition of the untreated solution).

Объясняется это тем, что при введении любого электролита в катодную камеру диафрагменного электролизера его анионы будут за счет электропереноса переходить в анодную камеру. Анионактивные ПАВ, которые являются составной частью моющего препарата, как электролиты с обычными катионами и высокомолекулярными анионами в этом плане не являются исключением. Поэтому обработка в катодной камере готовых растворов анионоактивных ПАВ или содержащих их моющих растворов фактически является очисткой водного раствора от них как целевого вещества, которого остается тем меньше, чем больше идет обработка (и выше достигаемый рН). This is explained by the fact that when any electrolyte is introduced into the cathode chamber of the diaphragm electrolyzer, its anions will pass into the anode chamber due to electric transfer. Anionic surfactants, which are an integral part of a detergent preparation, like electrolytes with ordinary cations and high molecular weight anions, are no exception in this regard. Therefore, the treatment in the cathode chamber of the prepared solutions of anionic surfactants or detergent solutions containing them is in fact a purification of the aqueous solution from them as the target substance, which remains the smaller, the more the treatment (and the higher the pH achieved).

Остающиеся катионы натрия вместе с образующимися у поверхности катода гидроксильными анионами будут образовывать гидроксид натрия, т.е. дефицитные и дорогие анионоактивные ПАВ по существу будут перерабатываться в менее ценную щелочь, которую в этом же электролизере можно получить из выводимых в очень малых дозах в католит или анолит дешевых и доступных солей типа хлорида или сульфата натрия. The remaining sodium cations together with the hydroxyl anions formed at the cathode surface will form sodium hydroxide, i.e. scarce and expensive anionic surfactants will essentially be processed into less valuable alkali, which in the same cell can be obtained from low-cost and available salts such as sodium chloride or sodium sulfate that are removed in very small doses to catholyte or anolyte.

Как указано выше, синтетические моющие средства содержат до 40% триполифосфата натрия. При обработке в катодной камере раствора СМС он будет обедняться и триполифосфатом натрия, в то время как анолит будет обогащаться его анионами (анионами триполифосфорной кислоты). Таким образом в этом случае часть триполифосфата натрия, как и часть анионоактивных ПАВ, низводится до роли сырья для едкого натра. As stated above, synthetic detergents contain up to 40% sodium tripolyphosphate. When the SMS solution is processed in the cathode chamber, it will also be depleted of sodium tripolyphosphate, while the anolyte will be enriched with its anions (tripolyphosphoric anions). Thus, in this case, part of sodium tripolyphosphate, as well as part of anionic surfactants, is reduced to the role of raw material for caustic soda.

Аналогична судьба содержащихся в СС силикатов натрия. Но, кроме аналогичной их утраты в католите будет наблюдаться нежелательный эффект в анолите: образующиеся (уже при рН 10) кремниевые кислоты забьют анодную камеру трудноудаляемыми гелями. The fate of sodium silicates contained in SS is similar. But, in addition to their similar loss in catholyte, an undesirable effect in the anolyte will be observed: the silicic acids formed (already at pH 10) will clog the anode chamber with hard-to-remove gels.

Поэтому в способе по прототипу приходится вводить большее количество СМС при данном рН электрохимически обработанного моющего раствора, чем фактически необходимо для качественной стирки, что приводит к нарушению экологической безвредности стоков. Therefore, in the prototype method, it is necessary to introduce a greater amount of SMS at a given pH of the electrochemically treated washing solution than is actually necessary for a high-quality washing, which leads to a violation of the environmental safety of the effluent.

Другим существенным недостатком прототипа является то, что этот способ стирки белья предполагают по существу обработку в катодной камере загрязненного раствора, что приводит к осаждению грязи на диафрагме, катоде и стенках катодной камеры, увеличивая электрическое сопротивление и тем самым расход электроэнергии. Another significant disadvantage of the prototype is that this method of washing clothes involves essentially treating a contaminated solution in the cathode chamber, which leads to the deposition of dirt on the diaphragm, cathode and walls of the cathode chamber, increasing the electrical resistance and thereby the energy consumption.

В основу изобретения поставлена задача сокращения расхода моющего средства и электроэнергии. The basis of the invention is the task of reducing the consumption of detergent and electricity.

Ожидаемый технический результат достигается тем, что при стирке белья путем обработки его водным щелочным моющим средством, приготовленным с помощью электрохимического воздействия в катодной камере электролизера с последующим ополаскиванием водой, водное моющее средство готовят путем электрохимического воздействия на воду в катодной и анодной камерах электролизера с добавлением в полученный католит моющего средства в количестве 1,5-3,0 г/л католита, а ополаскивание осуществляют анолитом с рН 3-4. The expected technical result is achieved by the fact that when washing the laundry by treating it with an aqueous alkaline detergent prepared by electrochemical exposure in the cathode chamber of the electrolyzer followed by rinsing with water, an aqueous detergent is prepared by electrochemical exposure to water in the cathode and anode chambers of the electrolyzer with the addition of the resulting detergent catholyte in an amount of 1.5-3.0 g / l of catholyte, and rinsing is carried out with anolyte with a pH of 3-4.

В процессе приготовления моющего раствора с использованием воды, предварительно прошедшей электрохимическую обработку, закладывается оптимальное количество СМС, соответствующее критической концентрации мицеллообразования (ККМ), содержащихся в них ПАВ. В прототипе же вводимое перед электролизером количество СМС (ПАВ) неопределенно распределяется между католитом и бросовым анолитом, в результате чего концентрация ПАВ в католите может оказаться ниже оптимальной, т.е. ККМ. In the process of preparing a washing solution using water that has previously undergone electrochemical treatment, the optimal amount of SMS corresponding to the critical micelle concentration (CMC) of the surfactant contained in them is laid. In the prototype, the amount of SMS (surfactant) introduced in front of the electrolyzer is indefinitely distributed between the catholyte and the waste anolyte, as a result of which the concentration of surfactant in the catholyte may be lower than optimal, i.e. KKM.

Таким образом, при равных затратах СМС качество стирки материала в прототипе либо ниже, либо перед электролизом необходимо вводить больше СМС, чтобы после распределения ПАВ между катодной и анодной камерами в первой достигалась ККМ. Thus, at equal costs of SMS, the quality of washing the material in the prototype is either lower, or before electrolysis, it is necessary to introduce more SMS so that after the distribution of the surfactant between the cathode and anode chambers, the first CMC is achieved.

По предлагаемому способу стирка белья осуществляется следующим образом. According to the proposed method, washing the laundry is as follows.

Исходная вода двумя потоками поступает в катодную и анодную камеру диафрагменного электролизера. The source water in two streams enters the cathode and anode chamber of the diaphragm electrolyzer.

При протекании через электролизер постоянного тока (электролизе) из этих камер будет вытекать соответственно щелочной католит (рН 9,5-11,) и кислый анолит (рН 2-6). Если в исходную воду, питающую анодную камеру электролизера, добавлять хлорид натрия (не более 1 г/л), то анолит за счет образования хлорноватистой кислоты будет обладать еще и высоким дезинфицирующим и заметным отбеливающим действием. Католит перед применением подвергается отстаиванию и фильтрованию через ткань для отделения выпавших в осадок нерастворимых соединений катионов жесткости. When DC flows through the electrolyzer (electrolysis), alkaline catholyte (pH 9.5-11,) and acidic anolyte (pH 2-6) will flow from these chambers, respectively. If sodium chloride (not more than 1 g / l) is added to the source water supplying the anode chamber of the electrolyzer, then the anolyte due to the formation of hypochlorous acid will also have a high disinfecting and noticeable whitening effect. Before use, the catholyte is sedimented and filtered through a fabric to separate precipitated insoluble compounds of stiffness cations.

Осветленный католит представляет собой подщелочную до рН 9,5-11,5 и умягченную до 0,5 0,8 0,5-0,8

воду (при исходной воде 55

).The clarified catholyte is alkaline to pH 9.5-11.5 and softened to 0.5 0.8 0.5-0.8

water (at source water 55

)

Значение щелочности при стирке наряду с устранением временной и снижением на эквивалентную величину постоянно жесткости состоит еще и в том, что растворы щелочей обладают самостоятельным, достаточно высоким моющим действием, щелочи превращают смываемые с ткани жировые загрязнения в мыла, которые сами являются моющим веществом (анионоактивным ПАВ) для удаления загрязнений. The value of alkalinity during washing, along with eliminating temporary and decreasing constant hardness by an equivalent amount, also lies in the fact that alkali solutions have an independent, fairly high washing effect, alkalis turn fatty impurities that are washed off the fabric into soaps, which themselves are a detergent (anionic surfactant ) to remove contaminants.

Далее католит в отличие от прототипа, где электролизу подвергается уже готовый моющий раствор, используется в качестве "воды" для приготовления моющего раствора по существующей для данного региона страны рецептуре, но с уменьшением в 1,6 раза затрат всех компонентов по сравнению с прототипом и в два раза по сравнению со случаем применения необработанной водопроводной воды. Полоскание осуществляется в анолите, где происходит дезинфекция и отбеливание белья, а также нейтрализация щелочности, внесенной католитом. Further, catholyte, unlike the prototype, where the ready-made washing solution is subjected to electrolysis, is used as “water” for preparing the washing solution according to the recipe existing for a given region of the country, but with a 1.6-fold reduction in the cost of all components compared to the prototype and twice compared with the use of untreated tap water. Rinsing is carried out in anolyte, where there is a disinfection and bleaching of linen, as well as neutralization of alkalinity introduced by catholyte.

В результате сточные воды имеют тот же рН, что и без нашего вмешательства, но имеют вдвое меньшую концентрацию компонентов СМС. As a result, wastewater has the same pH as without our intervention, but has a half concentration of SMS components.

Эксперименты по определению влияния предварительной электрохимической обработки воды перед приготовлением моющего раствора для стирки проводились в лабораторных условиях с использованием проточного диафрагменного электролизера с инертной диафрагменной производительностью 30 л/ч. The experiments to determine the effect of preliminary electrochemical treatment of water before preparing the washing solution for washing were carried out in laboratory conditions using a flow diaphragm electrolyzer with an inert diaphragm capacity of 30 l / h.

Электролиз вели при напряжении 250 В и токе 20 А до достижении рН католита 10-11 и рН анолита 3-4. Electrolysis was carried out at a voltage of 250 V and a current of 20 A until the pH of catholyte reached 10-11 and the pH of anolyte 3-4.

Моющий раствор готовили по предлагаемому способу, т.е. СМС "Лотос" добавляли после получения католита из расчета 1,5, 2,0, 2,5 и 3,0 г/л католита, где электролизу подвергался уже готовый моющий раствор с концентрацией 2,5 и 4 г/л, подаваемый в катодную камеру. The washing solution was prepared by the proposed method, i.e. SMS "Lotus" was added after receiving catholyte at the rate of 1.5, 2.0, 2.5 and 3.0 g / l of catholyte, where a ready-to-use washing solution with a concentration of 2.5 and 4 g / l was fed to cathode chamber.

О качестве стирки судили по моющей способности растворов, используемых для стирки. The washing quality was judged by the washing ability of the solutions used for washing.

Моющую способность определяли на лаундерометре по ГОСТ 25644-83. Параллельно проводили контрольный опыт с концентрацией СМС вы исходной водопроводной необработанной воде 5 г/л, которая является стандартной при бытовой стирке (см. ГОСТ 25644-83) и для сравнения в той же необработанной воде при концентрации 2,5 г/л, т.е. оптимальной на базе католита. The washing ability was determined on the launcher according to GOST 25644-83. In parallel, a control experiment was carried out with an SMS concentration of 5 g / l of raw tap water, which is standard for household washing (see GOST 25644-83) and for comparison in the same untreated water at a concentration of 2.5 g / l, t. e. optimal based on catholyte.

Во всех опытах использовали воду Днепровской водопроводной станции г.Киева с исходной жесткостью 5 мг.экв/л. In all experiments, we used the water of the Dnieper water station in Kiev with an initial hardness of 5 mg eq / l.

Результаты экспериментов приведены в таблице. The experimental results are shown in the table.

Из данных таблицы видно значение электрохимической обработки: если по предлагаемому способу достаточно 2,5 г/л СМС, то эта же концентрация в традиционном способе (контрольном опыте) дает результат, более чем в 3 раза уступающий получаемому по предлагаемому способу (т.е. 9,0% против 30%). The data of the table show the value of the electrochemical treatment: if 2.5 g / l SMS is sufficient for the proposed method, then the same concentration in the traditional method (control experiment) gives a result that is more than 3 times inferior to that obtained by the proposed method (i.e. 9.0% versus 30%).

По способу-прототипу оптимальная для предлагаемого способа концентрация (2,5 г/л) дает неудовлетворительную моющую способность (18,3%), а для получения сопоставимого результата необходима более высокая концентрация (4 г/л), близкая к рекомендуемой в традиционной бытовой стирке (5 г/л). According to the prototype method, the optimal concentration for the proposed method (2.5 g / l) gives an unsatisfactory washing ability (18.3%), and to obtain a comparable result, a higher concentration (4 g / l) is required, which is close to that recommended in traditional household washable (5 g / l).

Таким образом, проведение стирки белья по предлагаемому способу позволяет наряду со снижением расхода моющих средств и электроэнергии значительно уменьшить загрязненность сточных вод, уменьшив тем самым зарастание водоемов и повысив их способность к самоочищению. Thus, washing the laundry according to the proposed method allows, along with reducing the consumption of detergents and electricity, significantly reduce the pollution of wastewater, thereby reducing the overgrowth of water bodies and increasing their ability to self-clean.

Claims

METHOD FOR WASHING LINEN, including its treatment with an aqueous alkaline washing solution with a pH of 10 11, prepared by electrochemical exposure in the cathode chamber of the electrolyzer, followed by rinsing with water, characterized in that the washing solution is prepared by electrochemical exposure to water in the cathode and anode chambers of the electrolyzer and adding to the obtained catholyte detergent in an amount of 1.5 to 3.0 g / l of catholyte, and rinsing is carried out with anolyte with a pH of 3 4.