Smíšený oxidant - Mixed oxidant

Tento článek má několik problémů. Prosím pomozte vylepši to nebo diskutovat o těchto problémech na internetu diskusní stránka. (Zjistěte, jak a kdy tyto zprávy ze šablony odebrat) tento článek obsahuje obsah, který je napsán jako reklama. Prosím pomozte vylepši to odstraněním propagační obsah a nevhodné externí odkazy, a přidáním encyklopedického obsahu napsaného z a neutrální hledisko. (Září 2015) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) tento článek může být pro většinu čtenářů příliš technická na to, aby je pochopili. Prosím pomozte to vylepšit na aby to bylo srozumitelné pro neodborníky, aniž by byly odstraněny technické podrobnosti. (Září 2015) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) tento článek je sirotek, jako žádné další články odkaz na to. Prosím zavést odkazy na tuto stránku z související články; zkuste Najít odkaz nástroj pro návrhy. (Červen 2016) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

Smíšený oxidant řešení je druh dezinfekční prostředek který se používá k dezinfekci, sterilizace a eliminovat patogenní mikroorganismy ve vodě a v mnoha dalších aplikacích.^[1] Použití směsného roztoku oxidantu k dezinfekci vody (viz přenosné čištění vody ) ve srovnání s jinými metodami, jako je chlornan sodný, Chlornan vápenatý, plynný chlór a ozonizace může mít různé výhody, jako je vyšší dezinfekční schopnost, stabilní zbytkový chlor ve vodě, zlepšená chuť a vůně, eliminace biofilmu a bezpečnost.^[2] Roztok směsného okysličovadla vyrábí elektrolýza chloridu sodného solanky (chlorid sodný ) a je směsí dezinfekčních sloučenin.^[3] Hlavní složkou tohoto produktu je chlor a jeho deriváty (ClO⁻, HClO a Cl₂ řešení). Může také obsahovat vysoké množství chlordioxid (ClO₂ ) roztok, rozpuštěný ozón, peroxid vodíku (H₂Ó₂ ) a kyslík. To je důvod pro volání tohoto roztoku směsného oxidantu.^[4]

Výkon

Reakce

Směsný roztok oxidantu se vyrábí elektrolýzou na místě. The koncentrace produkce dezinfekčního prostředku je úměrná koncentraci soli ve vstupu, Napětí, teplota, proud a doba elektrolýzy.^[5] Systém výroby směsného oxidačního roztoku obsahuje koroze -odolný elektrody nebo rozměrově stabilní anody (DSA) a je vyroben tak, aby se na různé části současně aplikovala různá napětí pro elektrolýzu. Tímto způsobem dochází k různým reakcím na anoda a katoda póly, a proto se vyrábějí různé oxidační látky.^[6]

V tomto procesu chlorid ionty na anodě se převádějí na plynný chlor. Po snížení koncentrace chloridových iontů za přítomnosti ClO⁻ a Cl₂ (aq) sloučeniny v roztoku a za použití požadovaných podmínek, ClO₂ je vyrobeno a konečné řešení je uloženo.^[7]

Pro výrobu ozonu musí být nejprve zajištěny podmínky pro vodní elektrolýzní reakce. V tomto případě dochází k následujícím polovičním reakcím a plynný vodík se produkuje na katodě a plynný kyslík na anodě. Zvyšováním napětí se mění reakce anody na polovinu a vytváří se ozon.^[8]

Tyto jevy lze ovlivnit jinými principy a aplikovanými podmínkami v elektrolýze. V tomto procesu a během výroby ozonu je průnikový zápach ozonu v oblasti výstupu z reaktoru jasný. Pokračováním tohoto procesu a udržováním stabilních podmínek lze pokračovat v produkci ozonu až k maximálnímu rozpuštění ozonu ve vodě. Rozpustnost ozonu ve vodě o teplotě 20 ° C je 570 mg na litr a 1050 mg na litr ve vodě při nulovém stupni Celsia.^{[9][kruhový odkaz ]} V další fázi, s malou změnou reakčních podmínek a napětí a úrovně potenciálu, se vyrábí peroxid vodíku. Pro výrobu ozonu a peroxidu vodíku existují různé poloviční reakce s různými úrovněmi redukčního potenciálu a v praxi může dojít k každé z nich.^[7]

Uložení různých podmínek, včetně změn napětí, proudu, koncentrace, pH, teploty, průtoku a tlaku, relativně změní standardní redukční potenciál a ve výsledku tendenci reakcí různých látek. Rozsah elektrod v reaktoru však vytváří více vrstev elektrolyt a nerovné podmínky na povrchu elektrod způsobí velké změny ve standardních režimech polovičních reakcí.^[8]

Produkční buňka

Princip činnosti solného elektrolytického článku

Základem buňky pro výrobu směsných oxidantů je elektrolýza vodného roztoku chloridu sodného. V procesu se anionty a kationty pohybují směrem k anodě a katodě a provádějí se související reakce. Pro výrobu směsi směsných oxidantů se používají různé typy elektrolytických článků, jako je membránový článek a membránový článek (unipolární a bipolární).^[10] Následující popis je uveden pro každou z těchto buněk.

Membránová buňka

Tento článek se skládá z anodových a katodových elektrod s iontoměničovou membránou mezi nimi. Tato membrána propouští kationty a vede je ke katodě.^[11] Tato buňka má dva vstupy a dva výstupy pro vodu. Jeden pár z nich je umístěn na straně katody a druhý pár je umístěn na straně anody.^[12]

Existují membránové buňky s různými membránovými modely. V některých z nich se používá iontoměničová membrána, která je schopna pohybovat kationty a anionty z jedné strany na druhou stranu. U tohoto typu buněčného solankového roztoku vstupuje z jedné strany a voda z druhé strany.^[13]

Poloviční reakce v katodové komoře je následující:

2NaCl + 2H₂O + 2e⁻→ 2NaOH + 2Cl⁻+ H₂

Na anodové straně je část chloridových iontů oxidována a rozpuštěna v procházející vodě ve formě Cl₂, HOCl a malé množství ClO₂. Kvůli elektrolýze vody také malé množství O₃ a O.₂ jsou vyráběny na straně anody. Hlavní poloviční reakce na straně anody je:

2Cl⁻→ 2e⁻+ Cl₂

Cl⁻+ H₂O → HClO + H⁺+ 2e⁻

Chlor a jeho sloučeniny byly rozpuštěny ve vodě procházející anodovou komorou a vstřikováním požadovaného množství tohoto roztoku do vody jej lze dezinfikovat. Výstupní roztok anodové komory v membránových reaktorech je kyselý a jeho pH je přibližně 2–3.^[14] U tohoto typu elektrolytického článku lze použít pevné titanové elektrody, aby se zajistila koroze na straně anody. Za účelem zvýšení efektivity a zvýšení kapacity lze paralelně použít několik membránových buněk.^[15]

Membránová buňka

Uspořádání elektrod v solných elektrolýzních reaktorech

Struktura buňky bez membrány je podobná buňce membrány, kromě toho, že má jeden vstup solanky a jeden výstup pro produkty. V tomto případě jsou anodové a katodové produkty smíchány a směřují k výstupu článku. Protože pH vyrobeného roztoku je asi 8 až 9, může použití tohoto dezinfekčního roztoku zvýšit pH; které lze snížit přidáním kyseliny. Tento typ buňky může být unipolární nebo bipolární.^[16] Struktura buňky je popsána níže.

Typy buněčných připojení

Elektrolýzové články s více než jedním párem anod a katod mají dva typy uspořádání, včetně unipolárního a bipolárního.

Unipolární uspořádání: v tomto případě jsou buňky uspořádány paralelně, a proto mají stejný potenciální rozdíl mezi dvojicí anoda-katoda. Celkový tok proudu se rovná součtu proudu každého páru a napětí se rovná napětí jednoho páru. V tomto případě je napětí celého systému nízké a jeho proud vysoký.^[16]

Bipolární uspořádání: Část každé elektrodové desky na obou stranách je anoda a druhá část je katoda

Bipolární uspořádání: V tomto případě jsou buňky zapojeny do série.^[16] V průmyslu se bipolární objednávání provádí různými způsoby. V jednom případě centrální elektrody na jedné straně působí jako anoda a na druhé straně působí jako katoda. V ostatních případech je část elektrodové desky na obou stranách anoda a druhá část je katoda.

Srovnání

Výhody smíšeného roztoku oxidantu ve srovnání s jinými dezinfekčními metodami

Aplikace směsného oxidačního roztoku pro dezinfekci vody má několik výhod ve srovnání s jinými metodami, jako je chlornan sodný a chlornan vápenatý. Dezinfekční účinek směsného oxidantu je vyšší než u jiných metod, jako je chlorace, a ve srovnání s jinými metodami, jako je ozonizace a použití ultrafialový paprsek obsahuje zbytkový chlor ve vodě. Navíc je mnohem bezpečnější a způsobuje menší rizika. Shrnutí srovnání dezinfekčních metod je uvedeno v tabulce níže.^[17]

Také v následující tabulce byla porovnána účinnost směsného oxidantu a bělidla z hlediska deaktivace bakterií a virů. Téměř ve všech případech je účinnějším řešením směsný oxidant.^[18]

Srovnání membránové buňky a membránové buňky

Buňka pro výrobu směsného oxidantu obecně pracuje buď s membránou, nebo bez ní. Každá z těchto struktur má výhody a nevýhody, které je třeba vzít v úvahu. Produkce buněk bez membrány obsahuje hydroxidové ionty, které zvyšují pH, a proto ovlivňuje složení výstupních produktů. Aby se pH udržovalo v neutrálním rozmezí, požadované množství kyselina chlorovodíková nebo kyselina sírová musí být přidáno do dezinfikované vody. V tomto druhu buněk je hlavním produktem chlornan sodný. V buňkách s membránou je výstup anody (anolyt) kyselý a výstup katody (katolyt) zásaditý. Anolyt (kyselý roztok) obsahuje více než čtyři druhy oxidantů, díky nimž je dezinfekce účinnější. V některých případech však může být přidán alkalický roztok k neutralizaci dezinfikované vody. Výstupní komponenty těchto dvou různých buněk se liší, což je srovnáváno v tabulce níže.^[16]

V PH vyšší než 5 většina z kyselina chlorná změnit se v chlornan iont, který je slabším oxidantem ve srovnání s kyselinou chlornou. Kromě toho jsou v membránové buňce další silné oxidanty, jako je ozón, chlordioxid a peroxid vodíku mohou být vyrobeny, které jsou velmi účinné pro zabíjení bakterií a pro vynechání biofilmů rozvod vody a kontejnery.

Dnes jsou systémy membránových buněk jednou z nejslibnějších a nejrychleji se rozvíjejících technik pro výrobu chlor-alkálií (viz chloralkali proces ) a nepochybně nahradí další techniky. To lze odvodit ze skutečnosti, že od roku 1987 prakticky všechny nové chlor-alkalické závody po celém světě používají membránový systém. Avšak vzhledem k dlouhé životnosti a vysokým nákladům na výměnu probíhá výměna stávajících rtuťových a membránových článků membránovými články velmi pomalou rychlostí.^[16] Právě teď se ve většině rozvinutých zemí pochopením výhod membránových systémů změnila výrobní technologie v tomto směru. MIOX je jednou z těchto společností, které tuto technologii vyvinuly ve více než 40 zemích a široce ji využívají.^[19]

Aplikace

Smíšený oxidační roztok pro úpravu vody může zlepšit bezpečnost, snížit celkovou rychlost koroze, zvýšit výkon a ušetřit peníze. Směsný roztok okysličovadla může být účinnější než bělidlo a lze jej použít pro různé aplikace. Některé z těchto aplikací jsou uvedeny níže.

Chladící voda léčba: Směsné oxidační řešení pro průmyslovou úpravu a dezinfekci chladicí vody zvyšuje bezpečnost a tepelnou účinnost, snižuje celkovou rychlost koroze, zvyšuje výkon a šetří peníze. Výsledkem je snížení o prostoje, údržba a výdaje. Dále zlepšete bezpečnost na pracovišti tím, že eliminujete manipulaci a skladování nebezpečných chemikálií při zachování stability mikrobiologické řízení.^[20]

Průmyslová procesní voda a čištění odpadních vod: Směsný oxidant je nejlevnějším dodavatelem chloru pro dezinfekci a oxidaci procesní a odpadní vody před vypouštěním. Chemie směsných oxidačních roztoků je účinnější při kontrole biofilmu, Biochemické a Chemické odstraňování kyslíkové spotřeby, bodová chlorace amoniaku a sirovodík odstranění.^[21]

Chladící věž úprava vody: Směsný oxidant dodává chytřejší řešení úpravy vody chladicí věže, aby zlepšila účinnost a bezpečnost chladicí věže, a to vše za nižší cenu než konvenční biocid léčebné metody Pro prevenci legionel, odstraňování biofilmu a inaktivaci dalších vodních organismů inhibujících výkon.^[22]

Vodní sporty: Směsné oxidační řešení pro dezinfekci vody v bazénu zvyšuje bezpečnost, zvyšuje výkon, zkracuje dobu údržby a snižuje provozní náklady. S minimální údržbou. Eliminuje drsné vlastnosti tradičního ošetření chlórem a vytváří znatelně lepší zážitek z plavání.^[23]

Zařízení na pitnou vodu a nápoje: Multi Oxidant je osvědčený dezinfekční prostředek pro zlepšení kvality a bezpečnosti pitné vody s významnými ekonomickými úsporami. Poskytování čisté a bezpečné pitné vody sahá od venkovských komunit po velká města. Také poskytování čisté, nezávadné vody v zařízeních na výrobu potravin a nápojů. Je ideálně vhodný pro sycené nealkoholické nápoje plnění do lahví, Pivovarnictví, Mléčné výrobky Farmy a mléčné výrobky a Zpracování potravin aplikace.^[24]

Komunální odpadní vody: Jako jeden z nejvzácnějších na světě přírodní zdroje, je opětovné použití vody stále důležitější. Směsný oxidant je jak nákladově nejefektivnějším řešením, tak preferovanou technologií pro dezinfekci a oxidaci odpadních vod pro opětovné použití nebo opětovné zavedení do životního prostředí, což eliminuje mnoho negativních problémů spojených s tradiční dezinfekcí chlórem.^[21]

Farmářské aplikace: jako Hospodářská zvířata Zalévání, dezinfekce pitné vody, mléčné výrobky, dojení, ponor před a po strucích, CIP Sanitizer, Drůbež Ošetření chladicí a zvlhčovací podložky, Zavlažování & Čištění odkapávacího potrubí, odstranění železa a manganu z přívodu vody.^[21]

Ropné a plynové hospodářství: Vylepšená regenerace oleje téměř vždy zahrnuje nějaký druh procesu úpravy vody. Technologie úpravy vody v ropném a plynárenském průmyslu zahrnuje dezinfekční úpravu vyrobené vody, vodu z vodního kamene, místa pro likvidaci vrtů, lepší využití oleje a sirovodík odstranění.^[19]

Reference