Диплом Кузнецов С.О. (1213128), страница 3
Текст из файла (страница 3)
С точки зрения электрохимическихпроцессов мембранный метод подобен диафрагменному, но анодное икатодное пространства полностью разделены непроницаемой для анионовкатион обменной мембраной. Поэтому в мембранном электролизере, вотличие от диафрагменного, не один поток, а два. В анодное пространствопоступает, как и в диафрагменном методе, поток раствора соли. А в катодное– деионизированная вода. Из анодного пространства вытекает потокобедненного анолита, содержащего также примеси гипохлорит- и хлоратионов и выходит хлор, а из катодного – щелока и водород, практически несодержащие примесей и близкие к товарной концентрации, что уменьшаетзатраты энергии на их упаривание и очистку.
Однако питающий раствор соли17(как свежий, так и оборотный) и вода предварительно максимальноочищаются от любых примесей [12]. Такая тщательная очистка определяетсявысокойстоимостьюполимерныхкатионообменныхмембраниихуязвимость к примесям в питающем растворе. Кроме того, ограниченнаягеометрическаяформа,атакженизкаямеханическаяпрочностьитермическая стойкость ионообменных мембран во многом определяютсравнительно сложные конструкции установок мембранного электролиза. Потой же причине мембранные установки требуют наиболее сложных системавтоматического контроля и управления.
Ртутный метод с жидким катодом.В ряду электрохимических методов получения хлора ртутный методпозволяет получать самый чистый хлор. Установка для ртутного электролизасостоит из электролизёра, разлагателя амальгамы и ртутного насоса,объединённых между собой ртутепроводящими коммуникациями. Катодомэлектролизёра служит поток ртути, прокачиваемой насосом. Аноды –графитовые, угольные или малоизнашивающиеся (ОРТА, ТДМА или другие).Вместе с ртутью через электролизёр непрерывно течёт поток питающегораствора поваренной соли. На аноде происходит окисление ионов хлора изэлектролита, и выделяется хлор.
Хлор и анолит отводится из электролизёра.Анолит, выходящий из электролизера, до насыщают свежим галитом,извлекают из него примеси, внесённые с ним, а также вымываемые из анодови конструкционных материалов, и возвращают на электролиз. Перед донасыщением из анолита извлекают растворённый в нём хлор.Растущиетребования к экологической безопасности производств и дороговизнаметаллической ртути ведут к постепенному вытеснению ртутного методаметодами получения хлора с твердым катодом. Производимый хлор хранитсяв специальных «танках» или закачивается в стальные баллоны высокогодавления. Баллоны с жидким хлором под давлением имеют специальнуюокраску – защитный цвет c зелёной полосой. Следует отметить, что придлительной эксплуатации баллонов схлоромв них накапливаетсячрезвычайно взрывчатый три хлорид азота, и поэтому время от времени18баллоны с хлором должны проходить плановую промывку и очистку отхлорида азота [13].1.6 Стандарты качества хлораСогласноГОСТ6718-93«Хлоржидкий.Техническиеусловия»производятся следующие сорта хлора, которые отображены на таблице 1.7.Таблица 1.7Сорта хлораНаименование показателя ГОСТ 6718-93ВысшийсортПервыйсортОбъемная доля хлора, не менее, %99,899,6Массовая доля воды, не более, %0,010,04Массовая доля треххлористого азота, не более,0,002%0,004Массовая доля нелетучего остатка, не более, %0,100,015Хлор применяют во многих отраслях промышленности, науки и бытовыхнужд.
В производстве поливинилхлорида, пластикатов, синтетическогокаучука, из которых изготавливают: изоляцию для проводов, оконныйпрофиль,упаковочныематериалы,одеждуиобувь,линолеумигрампластинки, лаки, аппаратуру и пенопласты, игрушки, детали приборов,строительные материалы. Поливинилхлорид производят полимеризациейвинилхлорида,которыйсегоднячащевсегополучаютизэтилена19сбалансированным по хлору методом через промежуточный 1,2-дихлорэтан.Отбеливающие свойства хлора известны с давних времен. Хлор разрушаетмногие органические красители, делая их бесцветными, однако этопроисходит лишь в присутствии жидкой или газообразной воды поскольку«отбеливает» не сам хлор, а атомарный кислород, который образуется прираспаде хлорноватистой кислоты Cl2 + H2O → HCl + HClO → 2HCl + O[14].Этот способ отбеливания тканей, бумаги, картона используется уженесколько веков.
Производство хлорорганических инсектицидов – веществ,убивающих вредных для посевов насекомых, но безопасных для растений. Наполучение средств защиты растений расходуется значительная частьпроизводимогохлора.Одинизсамыхважныхинсектицидов–гексахлорциклогексан (часто называемый гексахлораном). Это веществовпервые синтезировано ещё в 1825 г. Фарадеем, но практическое применениенашло только через 100 с лишним лет – в 30-х годах ХХ столетия.Использовался как боевое отравляющее вещество, а также для производствадругих боевых отравляющих веществ: иприт, фосген. Для обеззараживанияводы–Наиболее«хлорирования».распространённыйспособобеззараживания питьевой воды; основан на способности свободного хлора иегосоединенийкатализирующиеугнетатьферментныесистемыокислительно-восстановительныемикроорганизмовпроцессы.Дляобеззараживания питьевой воды применяют: хлор, двуокись хлора, хлорамини хлорную известь.
СанПиН 2.1.4.1074-01 устанавливает следующие пределы(коридор) допустимого содержания свободного остаточного хлора впитьевой воде централизованного водоснабжения 0.3 – 0.5 мг/л [15]. Рядучёных идажеполитиковвРоссиикритикуютсамуконцепциюхлорирования водопроводной воды. Альтернативой является озонирование.Материалы, из которых изготовлены водопроводные трубы, по-разномувзаимодействуют с хлорированной водопроводной водой. Свободный хлор вводопроводной воде существенно сокращает срок службы трубопроводов наоснове полиолефинов: полиэтиленовых труб различного вида, в том числе20сшитого полиэтилена, больше известного как ПЕКС (PEX, PE-X).К примерув США для контроля допуска трубопроводов из полимерных материалов киспользованию в водопроводах с хлорированной водой вынуждены былипринять 3 стандарта: ASTM F2023 применительно к трубам из сшитогополиэтилена(PEX)игорячейхлорированнойводе,ASTMF2263применительно к полиэтиленовым трубам всем и хлорированной воде иASTM F2330 применительно к многослойным (металлополимерным) трубами горячей хлорированной воде.
В части долговечности при взаимодействии схлорированной водой положительные результаты демонстрируют медныеводопроводные трубы. В пищевой промышленности зарегистрирован вкачестве пищевой добавки E925. В химическом производстве солянойкислоты, хлорной извести, бертолетовой соли, хлоридов металлов, ядов,лекарств, удобрений. В металлургии для производства чистых металлов:титана, олова, тантала, ниобия. Как индикатор солнечных нейтринов хлораргонных детекторах. Многие развитые страны стремятся ограничитьиспользование хлора в быту, в том числе потому, что при сжиганиихлорсодержащего мусора образуется значительное количество диоксинов.1.7 Биологическая роль хлора в природеХлор относится к важнейшим биогенным элементам и входит в составвсех живых организмов в виде соединений.
У животных и человека ионыхлора участвуют в поддержании осмотического равновесия, хлорид-ионимеет оптимальный радиус для проникновения через мембрану клеток.Именно этим объясняется его совместное участие с ионами натрия и калия всоздании постоянного осмотического давления и регуляции водно-солевогообмена. Под воздействием ГАМК (нейромедиатор) ионы хлора оказываюттормозящий эффект на нейроны путём снижения потенциала действия. Вжелудкеионыпротеолитическиххлорасоздаютферментовблагоприятнуюжелудочногосредусока.дляХлорныедействияканалы21представлены во многих типах клеток, митохондриальных мембранах искелетных мышцах. Эти каналы выполняют важные функции в регуляцииобъёма жидкости, трансэпителиальном транспорте ионов и стабилизациимембранных потенциалов, участвуют в поддержании рН клеток.
Хлорнакапливаетсяввисцеральнойткани,кожеискелетныхмышцах.Всасывается хлор, в основном, в толстом кишечнике. Всасывание иэкскреция хлора тесно связаны с ионами натрия и бикарбонатами, в меньшейстепени с минералокортикоидами и активностью Na +/K+ – АТФ-азы. Вклетках аккумулируется 10-15 % всего хлора, из этого количества от 1/3 до ½– в эритроцитах. Около 85 % хлора находятся во внеклеточном пространстве.Хлор выводится из организма в основном с мочой (90 – 95 %), калом (4-8 %)и через кожу (до 2 %). Экскреция хлора связана с ионами натрия и калия, иреципрокно с HCO3− (кислотно-щелочной баланс).
Человек потребляет 5 – 10г NaCl в сутки. Минимальная потребность человека в хлоре составляет около800 мг в сутки. Младенец получает необходимое количество хлора черезмолоко матери, в котором содержится 11 ммоль/л хлора. NaCl необходим длявыработки в желудке соляной кислоты, которая способствует пищеварению иуничтожению болезнетворных бактерий. В настоящее время участие хлора ввозникновении отдельных заболеваний у человека изучено недостаточнохорошо, главным образом из-за малого количества исследований.
Достаточносказать, что не разработаны даже рекомендации по норме суточногопотребления хлора. Мышечная ткань человека содержит 0,20 – 0,52 % хлора,костная – 0,09 %; в крови – 2,89 г/л. В организме среднего человека (массатела 70 кг) 95 г хлора. Ежедневно с пищей человек получает 3 – 6 г хлора,что с избытком покрывает потребность в этом элементе.
Ионы хлоражизненно необходимы растениям. Хлор участвует в энергетическом обмене урастений, активируя окислительное фосфорилирование. Он необходим дляобразованиякислородахлоропластами,встимулируетпроцессефотосинтезавспомогательныеизолированнымипроцессыфотосинтеза,прежде всего те из них, которые связаны с аккумулированием энергии. Хлор22положительно влияет на поглощение корнями кислорода, соединений калия,кальция, магния. Чрезмерная концентрация ионов хлора в растениях можетиметь и отрицательную сторону, например, снижать содержание хлорофилла,уменьшать активность фотосинтеза, задерживать рост и развитие растений.Носуществуютрастения,которыевпроцессеэволюциилибоприспособились к засолению почв, либо в борьбе за пространство занялипустующиесолончаки,накоторыхнетконкуренции.Растения,произрастающие на засоленных почвах, называются галофитами.
Онинакапливают хлориды в течение вегетационного сезона, а потом избавляютсяот излишков посредством листопада или выделяют хлориды на поверхностьлистьев и веток и получают двойную выгоду, притеняя поверхности отсолнечного света. Среди микроорганизмов также известны галофилы –галобактерии, – которые обитают в сильносоленых водах или почвах [16].Хлор – токсичный удушливый газ, при попадании в лёгкие вызываетожог лёгочной ткани, удушье. Раздражающее действие на дыхательные путиоказывает при концентрации в воздухе около 6 мг/м³ (то есть в два раза вышепорога восприятия запаха хлора). Предельно допустимая концентрация хлораватмосферномвоздухеследующие:среднесуточная–0,03мг/м³;максимально разовая – 0,1 мг/м³; в рабочих помещениях промышленногопредприятия – 1 мг/м³. При работе с хлором следует пользоваться защитнойспецодеждой, противогазом, перчатками.
На короткое время защититьорганы дыхания от попадания в них хлора можно тряпичной повязкой,смоченной раствором сульфита натрия Na2SO3 или тиосульфата натрияNa2S2O3. Хлор был одним из первых химических отравляющих веществ,использованных Германией в Первую мировую войну, впервые применен в1915 году во время битвы при Ипре.232 Авария с опасным грузом2.1 Статистика аварий с опасными грузами на территории ХабаровскогокраяХабаровский край является местом частой работы с грузами опасногорода. Статистика аварий, произошедших с ними неутешительна – порядка220 аварий в период с января 2013 по январь 2017 года.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
