Диссертация (Комплексное оборудование и технологические процессы промышленного производства анолита и феррата), страница 4

Хлорамин- слабый дезинфектант и окислитель по сравнению с хлором, неэффективен против вирусов ицист(Giardia,Cryptosporidium),длядезинфекциитребуютсявысокиедозировкиипролонгированное время контакта, представляет опасность для больных, пользующихсядиализаторами, т.к. способен проникать сквозь мембрану диализатора и поражать эритроциты,образует азотсодержащие побочные продукты [8].14Анолит получают на месте применения путем мембранного электролиза солевогонасыщенного раствора NaCl в воде под действием постоянного тока. Анолит представляетсобой хлорсодержащий агент (смесь активных веществ: газообразный Cl2, ClO2, O3, перекиси)пролонгированного действия, предназначенный для обеззараживания воды.

Исходнымиматериалами для производства анолита являются вода и хлорид натрия. Для приготовленияисходного солевого раствора может использоваться (в зависимости от конструктивныхособенностей электролизных установок) вода дистиллированная (ГОСТ 6709-72), вода питьеваяводопроводная (ГОСТ Р 51232-98 и СанПиН 2.1.4.559 - 96), а также хлорид натрия марок "ХЧ"или "Ч" по ГОСТ 4233-77, или соль пищевая по ГОСТ 13830-84.Анолит обладает минимальным (IV) классом токсичности по ГОСТ 12.1.007-76 [8].Анолит является метастабильным, не накапливается в среде, а по истечении срока действия (неменее 30 дней) самодеградирует до обычной пресной воды с минерализацией не более 1 г/л.Таким образом, никакой дезактивации и утилизации анолита не требуется, а применениераствора является экологичным и не наносит вред окружающей среде.

Анолит эффективенпротив всех патогенных микроорганизмов, включая бактерии, вирусы, микобактерии,возбудители анаэробных инфекции, возбудители особо опасных инфекций, грибы, споры.При применении хлорсодержащих агентов для обеззараживания воды, согласнотребованиям ГОСТ 2874—73 и СанПиН 2.1.4.1074-01, концентрация остаточного хлора в водеперед поступлением ее в систему водоснабжения должна находиться в пределах 0,3-0,5 мг/л.Поэтому актуальной проблемой является контроль количества остаточного хлора в воде передпоступлением ее в систему водоснабжения для предотвращения перехлорирования илинедохлорирования. Эта проблема решается путем автоматизации управления станцийобеззараживания, системауправления которых предусматривает контроль количестваостаточного хлора в воде перед поступлением ее в систему водоснабжения и оптимизируетрабочие параметры установки для обеспечения концентрации хлора в необходимых пределах.Альтернативным хлорированию является метод обеззараживания воды с помощьюозона.

Однако оказалось, что озон тоже вступает в реакцию со многими веществами в воде – сфенолом, и образовавшиеся в результате продукты еще токсичнее хлорфенольных. Кроме того,озоноченьнестоекибыстроразрушается,поэтомуегобактерицидноедействиенепродолжительно [10].Из физических способов обеззараживания питьевой воды наибольшее распространениеполучилообеззараживаниеводыультрафиолетом,бактерицидныесвойствакоторогообусловлены действием на клеточный обмен и, особенно, на ферментные системыбактериальной клетки.

Ультрафиолетовые лучи уничтожают не только вегетативные, но и15споровые формы бактерий, и не изменяют органолептические свойства воды. Основнымнедостатком ультрафиолета является полное отсутствие последействия. Кроме того, этот методтребует больших капитальных вложений, чем хлорирование [11].В таблице 1.2 приводится сравнительный анализ преимуществ и недостатковперечисленных дезинфектантов, применяемых для очистки воды.

Исходя из выполненногосравнительногоанализа,наиболееперспективнымреагентомдляочисткиводынакоммунальных водопроводах является анолит, получаемый электролизом насыщенногораствора поваренной соли в воде, и обладающий пролонгированным дезинфицирующимдействием.Таблица 1.2 – Сравнение свойств дезинфектантов воды.Разрешенные кприменениюдезинфицирующие агентыГазообразныйхлорГипохлоритнатрияГипохлориткальцияДиоксид хлораОзонУльтрафиолетАнолит (смесьоксидантов)Ферраты (VI)Основные преимуществаЭкономич- УдобствоностьпримененияЭффективностьБезопасностьПоследействиеДаНетДаНетДаНизкаяконцентрация побочныхпродуктовНетДаДаНетНетДаНетДаДаНетНетДаНетДаДаДаДаНетДаДаДаНетНетНетДаНетНетДаДаНетНетНетДаДаДаДаДаДаДаДаДаНетДаПо-прежнему актуальной является проблема разработки альтернативных экологическичистых способов очистки сточных вод, загрязненных устойчивыми к биоразложениюмикрозагрязнителями, превосходящих по эффективности существующие промышленныеметоды, и обеспечивающие отстутствие хлора в сточных водах для беспрепятственного ихсброса в реки.Новым перспективным методом очистки воды и стоков является применение ферратов(VI) щелочных металлов, обладающих многофункциональным действием.

Ферраты (VI)являются одними из наиболее мощных известных окислителей (в кислой среде потенциалFeO42--иона равен 2,2 В и выше потенциала озона, гипохлорита, хлора и является наибольшим вряду используемых на данный момент соединений, см. таблицу 1.1). Они способны разлагать16многие токсичные химические вещества до малотоксичных продуктов (окисляющее действие),а также вызывать гибель микроорганизмов (дезинфицирующее действие). Продуктомразложения самих ферратов в растворе является гидроксид железа, то есть малотоксичныйпродукт. Кроме того, гидроксид железа выделяется в виде коллоидных агрегатов с оченьразвитой поверхностью, которые эффективно адсорбируют ионы тяжелых металлов, частицысуспензий и органические остатки, обеспечивая дополнительную очистку воды путемкоагуляциизагрязнителей(коагулирующеедействие)[12].Производствосухогостабилизированного феррата требует высоких расходов на его синтез, транспортировку иупаковку.

При производстве феррата на месте использования жидкий продукт имеет болеестабильные свойства, он легко закачивается и добавляется в любой раствор илипроизводственную систему, его себестоимость снижается в 4 раза.Натриевая соль шестивалентного железа Na2FeO4 (феррат натрия), получаемая на местеприменения электрохимическим растворением железного анода в растворе щелочи NaOH,нарабатываемой в процессе выработки анолита электролизом, является перспективнымпродуктом для использования на очистных сооружениях [13].Обработкаводыистоковферратамищелочныхметалловобеспечиваетдезинфицирующее и коагулирующее действие, но не дает пролонгированного действия,поэтому может использоваться либо для обработки стоков, либо для обеззараживания воды всочетании с хлорсодержащими реагентами.

Это позволит снизить уровень хлорированияподготовленной воды или отказаться от первичного хлорирования.1.3. Сравнительная оценка методов и устройств для полученияхлорсодержащих реагентов и фератов для обеззараживания воды истоков1.3.1 Сравнительная оценка методов и устройств для полученияхлорсодержащих реагентовНаиболее распространенными в настоящее время веществами, которые используютсядля доочистки воды, являются хлор, гипохлорит натрия, диоксид хлора, озон, перекисьводорода и др.Применение хлорсодержащих реагентов, несмотря на ряд недостатков, является насегодняшний день основным методом обеззараживания природных и сточных вод,позволяющим обеспечить пролонгированное действие обеззараживающих реагентов.

В17настоящее времявразвитыхпромышленныхстранаххлорирование воды являетсяобязательным мероприятием, осуществляемым на коммунальных водопроводах и станциях пообработке технических и сточных вод. В последние годы вместо сжиженного хлор-газа итвердых реагентов (хлорная известь, гипохлорит кальция и др.) для этих целей используютсяреагенты, поступающие на станции очистки в виде растворов (например, гипохлорит натрия),или получаемые непосредственно на месте потребления (анолит, электролизный гипохлоритнатрия) [8-15].Главной проблемой применения сжиженного хлора является обеспечение безопасностипри обращении с реагентом на стадиях транспортировки на станцию, хранения, использования,дозирования.

По этой причине технологии применения жидкого хлора потребителями, вчастности, водоканалами, были отнесены к категории подконтрольных Госгортехнадзору, как итехнологии производства хлора. В настоящее время эти технологии используются дляполучения концентрированного гипохлорита, в котором хлор находится в растворе и неподпадает под класс опасных веществ. Концентрированный гипохлорит перевозится в готовомвиде на станции обеззараживания или для доочистки сточных вод.Применение на станциях водоподготовки твердых реагентов (хлорной извести игипохлорита кальция) технически более просто и безопасно.

Однако это самые дорогиереагенты, выпускаемые централизованно химической промышленностью, а доставка на местопотребления еще более увеличивает их стоимость, повышая ее в 3-6 раз. При этом болееполовины транспортируемых продуктов - балласт, поскольку содержание активного хлора вхлорной извести составляет 30-35%, а в гипохлорите кальция - 50%.Использованиевкачествеобеззараживающегореагентагипохлоританатрия,получаемого на месте потребления путем электролиза растворов поваренной соли, являетсяодним из перспективных методов обеззараживания [9].