RU2668910C2 - Электролитическая ячейка для производства окисляющих растворов - Google Patents

Электролитическая ячейка для производства окисляющих растворов Download PDF

Info

Publication number
RU2668910C2
RU2668910C2 RU2016114543A RU2016114543A RU2668910C2 RU 2668910 C2 RU2668910 C2 RU 2668910C2 RU 2016114543 A RU2016114543 A RU 2016114543A RU 2016114543 A RU2016114543 A RU 2016114543A RU 2668910 C2 RU2668910 C2 RU 2668910C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
anode
chamber
cathode
diaphragm
compartment
Prior art date
Application number
RU2016114543A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016114543A (ru
RU2016114543A3 (ru
Inventor
Мариякьяра Бенедетто
Йосинори НИСИКИ
Original Assignee
Индустрие Де Нора С.П.А.
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 Индустрие Де Нора С.П.А. filed Critical Индустрие Де Нора С.П.А.
Publication of RU2016114543A publication Critical patent/RU2016114543A/ru
Publication of RU2016114543A3 publication Critical patent/RU2016114543A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2668910C2 publication Critical patent/RU2668910C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
    • C25B9/23—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms comprising ion-exchange membranes in or on which electrode material is embedded
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109—Electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/4618—Devices therefor; Their operating or servicing for producing "ionised" acidic or basic water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/24—Halogens or compounds thereof
    • C25B1/26—Chlorine; Compounds thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/02—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
    • C25B11/03—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form perforated or foraminous
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/055—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material
    • C25B11/057—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material consisting of a single element or compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/091—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
    • C25B11/093—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds at least one noble metal or noble metal oxide and at least one non-noble metal oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B13/00—Diaphragms; Spacing elements
    • C25B13/02—Diaphragms; Spacing elements characterised by shape or form
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B13/00—Diaphragms; Spacing elements
    • C25B13/04—Diaphragms; Spacing elements characterised by the material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B13/00—Diaphragms; Spacing elements
    • C25B13/04—Diaphragms; Spacing elements characterised by the material
    • C25B13/08—Diaphragms; Spacing elements characterised by the material based on organic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
    • C02F1/4693—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis electrodialysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109—Electrodes
    • C02F2001/46133—Electrodes characterised by the material
    • C02F2001/46138—Electrodes comprising a substrate and a coating
    • C02F2001/46142—Catalytic coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/4618—Devices therefor; Their operating or servicing for producing "ionised" acidic or basic water
    • C02F2001/46185—Devices therefor; Their operating or servicing for producing "ionised" acidic or basic water only anodic or acidic water, e.g. for oxidizing or sterilizing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461—Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/46115—Electrolytic cell with membranes or diaphragms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461—Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/4612—Controlling or monitoring
    • C02F2201/46125—Electrical variables
    • C02F2201/4614—Current
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461—Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/4612—Controlling or monitoring
    • C02F2201/46145—Fluid flow
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/06—Controlling or monitoring parameters in water treatment pH
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

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

Abstract

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Трехкамерная электролитическая ячейка используется для производства окисляющих дезинфицирующих растворов. Промежуточная камера (300) ячейки отделена от анодной камеры (200) волокнистой диафрагмой (321), непосредственно контактирующей с анионообменной мембраной (320). Диафрагма (321) образована сеткой из волокон органического полимера, механически связанных с керамическими частицами. Катодная камера (400) отделена от промежуточной камеры (300) катионообменной мембраной (340). Насыщенный раствор хлорида натрия (510) рециркулируют через промежуточную камеру (300). Внутри резервуара (500) содержится катализатор разложения. Из анодной камеры (200) отводят продукт – окисляющий раствор (220), содержащий свободный активный хлор, со слабокислым рН. Предложенное изобретение позволяет увеличить срок службы электролитической ячейки, в которой получают кислые растворы. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 пр., 1 ил.

Description

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к трехкамерной электролитической ячейке для производства окисляющих растворов, обладающих дезинфицирующей способностью и содержащих активный хлор.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Известно использование слабокислых растворов, содержащих активный хлор, главным образом в форме гипохлористой кислоты, в различных процессах дезинфекции, принадлежащих к разным отраслям промышленности, включая здравоохранение и гигиену; например, в пищевой промышленности растворы такого типа применяют для уничтожения патогенных бактерий, таких как Salmonella или Escherichia coli, в цикле изготовления разнообразных пищевых продуктов. Непрерывное производство растворов, содержащих свободный активный хлор в надлежащей концентрации (например, 50–100 частей на миллион, млн-1), может осуществляться электролитическим методом в неразделенных или двухкамерных ячейках, т.е. в ячейках, разделенных полупроницаемой диафрагмой или катионообменной мембраной и снабжаемых рассолом хлорида щелочного металла; в последнем случае целевой раствор образуется в анодной камере, тогда как в соответствующей катодной камере образуется щелочной раствор с достаточными очищающими свойствами. Однако в таких системах соленость готового анодного продукта слишком высока для использования во многих типичных областях применения (пищевая промышленность, больницы, сельское хозяйство). Анодный продукт наивысшего качества может быть получен в электролитической ячейке, оборудованной тремя камерами, при циркуляции концентрированного рассола в промежуточной камере, отделенной от катодной камеры катионообменной мембраной и от анодной камеры – анионообменной мембраной. Указанный выбор сепараторов обеспечивает селективную миграцию ионов натрия в катодную камеру, где образуется разбавленный щелочной раствор (например, 50-100 млн-1 каустической соды, когда рассол образован из хлорида натрия), а хлорид-ионов – в анодную камеру, где образуется хлор. Однако ни одна из имеющихся в продаже анодных мембран не способна выдерживать воздействие хлорсодержащих кислых растворов в течении более чем нескольких десятков часов, несмотря на заявленную стойкость к окислителям; следовательно, стоимость технического обслуживания по замене анионных мембран трехкамерных ячеек делает их малопригодными для нужд промышленности.
Таким образом, была выявлена потребность в обеспечении электролитической ячейки для производства кислых растворов, содержащих активный хлор, позволяющей преодолеть недостатки уровня техники, особенно с точки зрения срока службы ее компонентов.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Различные аспекты изобретения изложены в прилагаемой формуле изобретения. По одному из своих аспектов изобретение относится к электролитической ячейке для производства окисляющих растворов с дезинфицирующими свойствам, включающей анодную камеру и катодную камеру с расположенной между ними промежуточной камерой, ограниченной анодным сепаратором и катодным сепаратором; при этом катодный сепаратор, который отделяет катодную камеру от промежуточной камеры, состоит из катионообменной мембраны, тогда как анодный сепаратор, который отделяет анодную камеру от промежуточной камеры, содержит диафрагму, состоящую из сетки из волокон органического полимера, механически связанных с частицами керамического материала. В одном из вариантов осуществления диафрагма, используемая в качестве анодного сепаратора, наложена на или иным образом размещена в тесном контакте с анионообменной мембраной. В одном из вариантов осуществления диафрагма образована из композиционной ленты из перфторированного полимера и оксида циркония толщиной в диапазоне от 0,1 до 1 мм, например, аналогичной продукту, выпущенному на рынок компанией Industrie De Nora под товарным знаком Polyramix® Tape. Материалу этого типа свойственно преимущество пригодности для размещения в виде множественных наложенных друг на друга слоев до получения нужной толщины; кроме того, он может как непосредственно выполнять функцию сепаратора, так и может быть непосредственно наложен либо на обе стороны анионообменной мембраны, либо на одну из ее сторон, которая в одном из вариантов осуществления является стороной, обращенной к анодной камере. Диафрагмы такого рода могут быть получены путем осаждения в виде тонких листов суспендированных полимерных волокон, в которые ранее были механически вдавлены керамические частицы, с последующим спеканием и гидратацией. Осаждение может иметь место в соответствии с процедурами, типичными для бумажной промышленности (например, путем фильтрации на надлежащей пористой матрице). Такие диафрагмы неожиданно оказались способными придавать характеристики высокой химической стойкости самым обыкновенными анионообменным мембранам, при этом повышая их селективность. В одном из вариантов осуществления анодная камера снабжена средством подачи умягченной воды, например, воды, жесткость которой не превышает 7°f (французский градус жесткости), и средством отведения слабокислого окисляющего раствора, например, с рН от 4 до 6,9, содержащего свободный активный хлор; катодная камера снабжена средством подачи умягченной воды, как и анодная камера, и средством отведения щелочного католита, например, раствора каустической соды с рН от 9 до 11; промежуточная камера снабжена средством рециркуляции рассола хлорида щелочного металла, например, насыщенного раствора хлорида натрия.
По другому аспекту изобретение относится к способу производства содержащего активный хлор окисляющего раствора с дезинфицирующей способностью в описанной выше ячейке, включающему подачу воды, необязательно умягченной воды с жесткостью, не превышающей 7°f, в анодную камеру и, необязательно, катодную камеру, рециркуляцию рассола хлорида щелочного металла, необязательно, насыщенного водного раствора хлорида натрия, через промежуточную камеру, подачу постоянного электрического тока между анодной камерой, соединенной с положительным полюсом блока электропитания, и катодной камерой, соединенной с его отрицательным полюсом, и отведение продукта – окисляющего раствора из анодной камеры. В одном из вариантов осуществления рециркуляцию рассола хлорида щелочного металла через промежуточную камеру осуществляют через внешний резервуар, содержащий катализатор разложения, например, на основе RuO2 или Со3О4. Преимуществом этого является снижение содержания свободного хлора в промежуточной камере, что содействует защите анионообменной мембраны, особенно в том случае, когда полимерная диафрагма наложена только на сторону мембраны, обращенную к анодной камере. Катализатор на основе RuO2 или Со3О4 особенно хорошо подходит для указанной цели, так как он может быть введен в резервуаре в виде каталитического покрытия, нанесенного на подходящие его компоненты, например, на пластины, изготовленные из титана или другого пригодного материала, помещенные в резервуар. Могут быть использованы и другие катализаторы разложения, способные снижать уровни содержания свободного хлора в рециркулируемом рассоле, что не выходит за рамки объема настоящего изобретения.
Далее со ссылкой на прилагаемый чертеж будут описаны некоторые варианты осуществления, иллюстрирующие изобретение, целью чего является лишь пояснение взаимного расположения различных элементов относительно указанных конкретных вариантов реализации изобретения; в частности, чертежи не обязательно выполнены в масштабе.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА
На фиг. 1 представлена схема электролитической ячейки согласно одному из вариантов осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА
На фиг. 1 показан вид сбоку электролитической ячейки 100 согласно одному из вариантов осуществления изобретения, подразделенной на три камеры, соответственно представляющие собой анодную камеру 200 и катодную камеру 400 с расположенной между ними промежуточной камерой 300. Анодная камера 200 содержит анод 250 и отделена от промежуточной камеры 300 посредством полимерной диафрагмы 321, наложенной на анионообменную мембрану 320 со стороны, обращенной к анодной камере 200. Катодная камера 400 содержит катод 450 и отделена от промежуточной камеры 300 посредством катионообменной мембраны 340. Герметизация между разными камерами обеспечивается посредством системы уплотнений 600. В промежуточной камере 300 насыщенный раствор хлорида натрия или рассол 510 хлорида щелочного металла другого типа рециркулируют с помощью резервуара 500. Внутри резервуара 500 необязательно содержится катализатор разложения, например, диоксид рутения, нанесенный в виде покрытия на металлическую деталь (на показано).
В анодную камеру 200 подают умягченную воду 210 при помощи надлежащего средства подачи (не показано); из этой же камеры отводят продукт – окисляющий раствор 220, содержащий свободный активный хлор, со слабокислым рН. В катодную камеру 400 также подают умягченную воду 410; в одном из вариантов осуществления подача умягченной воды 210 и 410 в анодную камеру 200 (далее – анолит) и катодную камеру 400 (далее – католит), соответственно, объединены. В другом варианте осуществления умягченную воду 210 подают только в анодную камеру 200. Из катодной камеры 400 отводят разбавленный щелочной раствор 420 с пренебрежимо малой соленостью, пригодный для использования в качестве очищающего средства со многими вариантами применения в промышленности.
Нижеследующие примеры приведены для того, чтобы продемонстрировать конкретные варианты осуществления изобретения, реализуемость которых была в значительной степени подтверждена в заявленном диапазоне значений. Специалистам в данной области следует понимать, что составы и методы, раскрытые в последующих примерах, представляют собой те составы и методы, которые обнаружены авторами изобретения как хорошо работающие при практической реализации изобретения; однако, в свете настоящего описания, специалистам в данной области должно быть понятно, что возможны многочисленные изменения в конкретных описанных вариантах осуществления изобретения, которые также приводят к достижению подобного или аналогичного результата без отступления от объема изобретения.
ПРИМЕР
В соответствии со схемой, представленной на чертеже, собрали электролитическую ячейку, используя анод 250, состоявший из титановой сетки толщиной 0,5 мм с площадью 113 мм × 53 мм, активированной каталитическим покрытием на основе оксидов Ru, Ir и Ti; катод 450, состоявший из титановой сетки толщиной 0,5 мм с площадью 113 мм × 53 мм, активированной каталитическим покрытием на основе Pt; катионообменную мембрану 340 типа Nafion® N115 производства DuPont; анодный сепаратор, включающий анионообменную мембрану 320 типа FAP-0 производства Fumatec с двумя слоями полимерной диафрагмы 321 толщиной 0,5 мм из ленты Polyramix® Tape производства Industrie De Nora, наложенной на нее со стороны, обращенной к анодной камере 200, и состоящей из сетки волокон ПТФЭ, модифицированных частицами Zr, полученной путем осаждения тонкого листа из водной суспензии волокон, сушки при 100°С, спекания при 345°С в течении 90 минут и дополнительной обработки в течении 60 минут в разбавленной каустической соде с рН 11, содержащей 0,1% поверхностно-активного средства Zonyl®, при температуре 90°С. В анодную камеру 200 и катодную катеру 400 подавали соответственно анолит и католит, состоящие из умягченной воды с жесткостью 4°f. В промежуточную камеру 300 подавали насыщенный рассол 510, полученный из NaCl с чистотой 99%, поступающий из резервуара 500, содержавшего несколько титановых пластин, покрытых краской на основе RuO2; рассол 510 на выпуске рециркулировали в резервуар 500, как показано на чертеже. Католит 410 подавали с фиксированным расходом 1 л/мин, тогда как расходы анолита 210 и рассола 510 изменяли в ходе различных испытаний, которые все проводили при подаче постоянного тока 6 А (соответствующего плотности тока 1 кА/м2) после подсоединения положительного полюса выпрямителя к аноду 250, а отрицательного полюса – к катоду 450. Наилучшие результаты с точки зрения эффективности производства активного хлора были получены при расходе анолита 210 0,6 л/мин и расходе рассола 510 0,7 л/мин. В таких условиях оказалось возможным производить в непрерывном режиме окисляющий раствор 220, содержащий 65-70 млн-1 свободного активного хлора при рН немногим больше 6. Испытание проводили в течении 650 часов при постоянных параметрах. Накопление активного хлора в рециркулируемом рассоле 510 непрерывно контролировали, получая величину, постоянно находящуюся ниже 1 млн-1/ч. В конце испытания, при открытии ячейки, не обнаружили видимого разрушения какого-либо из ее компонентов.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР
Электролитическую ячейку собрали аналогично предыдущему примеру, за исключением анодного сепаратора, состоявшего в этом случае только из анионообменной мембраны 320 типа FAP-0, без наложения на нее какой-либо полимерной диафрагмы 321. Испытание проводили при той же плотности тока, при расходе 0,6 л/мин анолита 210, 1 л/мин католита и 0,7 л/мин рассола 510. В таких условиях оказалось возможным в непрерывном режиме получать окисляющий раствор 220, содержащий 80 млн-1 свободного активного хлора, с рН примерно 6. Во время испытания наблюдалось накопление активного хлора примерно 2 млн-1/ч в рециркулируемом рассоле 510. Испытание принудительно прекратили через примерно 50 часов из-за неожиданного разрушения анодной мембраны, обнаруженного по загрязнению ионами натрия раствора-продукта 220. Испытание повторили с другой анионной мембраной (Selemion® производства Asahi Glass), с по существу такими же результатами.
Приведенное выше описание не следует рассматривать как ограничивающее изобретение, которое может быть использовано в соответствии с различными вариантами его осуществления без выхода за рамки его объема, которые определяются только прилагаемой формулой изобретения.
По всему описанию и формуле изобретения настоящей заявки термины «включать», «содержать» и их варианты, такие как «включающий» и «содержит», не подразумевают исключения наличия других элементов, компонентов или дополнительных технологических стадий. Рассмотрение документов, актов, материалов, устройств, статей и т.п. включено в настоящую заявку только с целью приведения контекста настоящего изобретения. Не предполагается или не утверждается, что какой-либо или все эти объекты составляли часть основополагающего уровня техники или являлись общедоступными сведениями общего характера в той области, к которой относится настоящее изобретение, до даты приоритета каждого пункта формулы данной заявки.

Claims (12)

1. Электролитическая ячейка для производства окисляющих растворов, включающая содержащую анод анодную камеру и содержащую катод катодную камеру с расположенной между ними промежуточной камерой, ограниченной анодным сепаратором и катодным сепаратором, причем упомянутый катодный сепаратор, размещенный между упомянутой катодной камерой и упомянутой промежуточной камерой, содержит катионообменную мембрану, упомянутый анодный сепаратор, размещенный между упомянутой анодной камерой и упомянутой промежуточной камерой, содержит диафрагму, образованную сеткой из волокон органического полимера, механически связанных с частицами керамического материала, а упомянутая диафрагма размещена в один или более слоев в тесном контакте с анионообменной мембраной, при этом упомянутый анодный сепаратор ориентирован обращенным к упомянутому аноду основной поверхностью, состоящей из упомянутой диафрагмы.
2. Ячейка по п. 1, в которой упомянутая диафрагма упомянутого анодного сепаратора выполнена из композиционной ленты толщиной от 0,1 до 1 мм из перфторированного полимера и оксида циркония.
3. Ячейка по любому из предшествующих пунктов, в которой упомянутая анодная камера снабжена средством подачи воды и средством отведения окисляющего раствора, упомянутая катодная камера снабжена средством подачи воды и средством отведения щелочного католита, упомянутая промежуточная камера снабжена средством рециркуляции рассола хлорида щелочного металла.
4. Способ производства окисляющего раствора, содержащего активный хлор, в ячейке по любому из предшествующих пунктов, включающий следующие одновременные или последовательные стадии:
- подачу воды в упомянутую анодную камеру и, необязательно, в упомянутую катодную камеру;
- рециркуляцию рассола хлорида щелочного металла через упомянутую промежуточную камеру;
- подачу постоянного электрического тока между упомянутым анодом и упомянутым катодом;
- отведение окисляющего раствора-продукта из упомянутой анодной камеры.
5. Способ по п. 4, в котором упомянутая вода, подаваемая в упомянутые анодную и катодную камеры, обладает жесткостью не более 7°f.
6. Способ по п. 4, в котором упомянутую рециркуляцию рассола хлорида щелочного металла осуществляют через внешний резервуар, содержащий катализатор разложения, необязательно, на основе RuO2 или Со3О4.
7. Способ по любому из пп. 4-6, в котором упомянутый окисляющий раствор, отводимый из упомянутой анодной камеры, имеет рН от 4 до 6,9.
8. Способ по любому из пп. 4-6, в котором упомянутый рассол хлорида щелочного металла представляет собой насыщенный раствор хлорида натрия.
RU2016114543A 2013-09-16 2014-09-15 Электролитическая ячейка для производства окисляющих растворов RU2668910C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITMI2013A001521 2013-09-16
IT001521A ITMI20131521A1 (it) 2013-09-16 2013-09-16 Cella elettrolitica per produzione di soluzioni ossidanti
PCT/EP2014/069610 WO2015036591A1 (en) 2013-09-16 2014-09-15 Electrolytic cell for the production of oxidising solutions

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016114543A RU2016114543A (ru) 2017-10-23
RU2016114543A3 RU2016114543A3 (ru) 2018-04-28
RU2668910C2 true RU2668910C2 (ru) 2018-10-04

Family

ID=49447670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016114543A RU2668910C2 (ru) 2013-09-16 2014-09-15 Электролитическая ячейка для производства окисляющих растворов

Country Status (19)

Country Link
US (1) US9896774B2 (ru)
EP (1) EP3046879B1 (ru)
JP (1) JP6567534B2 (ru)
KR (1) KR102254804B1 (ru)
CN (1) CN105579402B (ru)
AU (1) AU2014320254B2 (ru)
CA (1) CA2923356C (ru)
CL (1) CL2016000629A1 (ru)
ES (1) ES2817410T3 (ru)
HK (1) HK1218643A1 (ru)
IL (1) IL244348B (ru)
IT (1) ITMI20131521A1 (ru)
MX (1) MX2016003396A (ru)
MY (1) MY176759A (ru)
PH (1) PH12016500466B1 (ru)
RU (1) RU2668910C2 (ru)
SG (1) SG11201601438XA (ru)
TW (1) TWI647339B (ru)
WO (1) WO2015036591A1 (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101877812B1 (ko) * 2016-09-30 2018-07-13 엄현덕 물 전기분해에 따른 가스입자 분리 배출장치
US20200232200A1 (en) * 2019-01-21 2020-07-23 Kohler Co. Plumbing fixture with electro-chlorinating device
CN113149153A (zh) * 2021-05-13 2021-07-23 中国十七冶集团有限公司 一种建筑工地饮用水处理装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5755951A (en) * 1995-05-31 1998-05-26 Basf Aktiengesellschaft Regeneration of plastic diaphragm
RU2115435C1 (ru) * 1996-09-05 1998-07-20 Светлана Алексеевна Паничева Способ очистки и стерилизации эндоскопов
US20060260931A1 (en) * 2005-05-20 2006-11-23 Yoichi Sano Electrode for water electrolysis

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2861037D1 (en) * 1977-12-06 1981-11-26 Battelle Memorial Institute Process and reactor for producing a treating aqueous solution containing at least hydrogenoperoxide ions and hydroxyl ions according to predetermined concentrations and use of the reactor
US4170539A (en) * 1978-10-20 1979-10-09 Ppg Industries, Inc. Diaphragm having zirconium oxide and a hydrophilic fluorocarbon resin in a hydrophobic matrix
JPS5665991A (en) * 1979-10-31 1981-06-04 Tdk Corp Removal method of halogen oxyacid or its salt in aqueous alkali halide solution ion exchange film electrolysis
IT1248564B (it) * 1991-06-27 1995-01-19 Permelec Spa Nora Processo di decomposizione elettrochimica di sali neutri senza co-produzione di alogeni o di acido e cella di elettrolisi adatta per la sua realizzazione.
US5135622A (en) * 1991-12-02 1992-08-04 At&T Bell Laboratories Electrochemical synthesis of palladium hydroxide compounds
AUPQ891500A0 (en) * 2000-07-21 2000-08-17 Iodine Technologies Australia Pty Ltd Process, method and apparatus for recovery of halogens
JP4091062B2 (ja) * 2005-05-20 2008-05-28 ファースト・オーシャン株式会社 水電気分解用電極
JP5650506B2 (ja) * 2010-11-22 2015-01-07 優章 荒井 電解水の製造装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5755951A (en) * 1995-05-31 1998-05-26 Basf Aktiengesellschaft Regeneration of plastic diaphragm
RU2115435C1 (ru) * 1996-09-05 1998-07-20 Светлана Алексеевна Паничева Способ очистки и стерилизации эндоскопов
US20060260931A1 (en) * 2005-05-20 2006-11-23 Yoichi Sano Electrode for water electrolysis

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016114543A (ru) 2017-10-23
JP6567534B2 (ja) 2019-08-28
AU2014320254B2 (en) 2018-02-15
PH12016500466A1 (en) 2016-05-16
KR102254804B1 (ko) 2021-05-25
RU2016114543A3 (ru) 2018-04-28
TW201516186A (zh) 2015-05-01
CN105579402B (zh) 2018-11-13
JP2016534235A (ja) 2016-11-04
IL244348B (en) 2020-10-29
MX2016003396A (es) 2016-09-28
CA2923356A1 (en) 2015-03-19
KR20160057449A (ko) 2016-05-23
US20160222529A1 (en) 2016-08-04
EP3046879B1 (en) 2020-06-17
US9896774B2 (en) 2018-02-20
ES2817410T3 (es) 2021-04-07
TWI647339B (zh) 2019-01-11
ITMI20131521A1 (it) 2015-03-17
IL244348A0 (en) 2016-04-21
EP3046879A1 (en) 2016-07-27
AU2014320254A1 (en) 2016-03-17
CL2016000629A1 (es) 2016-08-19
PH12016500466B1 (en) 2016-05-16
SG11201601438XA (en) 2016-04-28
CN105579402A (zh) 2016-05-11
WO2015036591A1 (en) 2015-03-19
HK1218643A1 (zh) 2017-03-03
MY176759A (en) 2020-08-21
CA2923356C (en) 2021-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH05501737A (ja) 電気化学的二酸化塩素発生器
CN107904618B (zh) 短链季铵碱的四室三膜电解制备并联产氢卤酸的方法
US9926634B2 (en) Electrochemical production of hydrogen peroxide
JPS5949318B2 (ja) 次亜ハロゲン酸アルカリ金属塩の電解製造法
JP4751994B1 (ja) 有隔膜電解槽及び無隔膜電解槽を有する電解水製造装置
RU2668910C2 (ru) Электролитическая ячейка для производства окисляющих растворов
CN108654389A (zh) 电透析模块及电透析系统
JP2016168542A (ja) 電解水生成装置および電解水生成方法
KR101436139B1 (ko) 차아염소산용액 생성용 염수의 전기분해장치
KR101587577B1 (ko) 3격실 전해조를 이용한 차염발생장치
US6045684A (en) Process and apparatus for the production of an aqueous solution of hydrogen peroxide
JP2016534235A5 (ru)
CA2951389A1 (en) Narrow gap, undivided electrolysis cell
JP6226845B2 (ja) 電解装置
JP3677078B2 (ja) 過酸化水素水の製造方法及び装置
RU2515453C1 (ru) Способ регенерации ионообменной мембраны
US20220242757A1 (en) Apparatus for producing acidic aqueous solution and method for producing acidic aqueous solution
KR101587578B1 (ko) 3격실로 이루어진 염화물 전기분해용 격막식 전기분해조
JP2013237880A (ja) 多室型塩水電解槽、塩水電解方法及び生成物