Контакты

Юридический адрес: 630056 г.Новосибирск, ул.Кирова, 86

Фактический адрес: г.Новосибирск, ул. Русская, 42а

Тел./факс: (383) 345-80-38 (Бухгалтерия)

E-mail: anika_m@mail.ru

>>
Новости

Новости компании

В апреле 2009 г. запущена вакуумная установка для плавки слитков меди высокой чистоты. В Институте неорганической химии СО РАН (г. Новосибирск), в лаборатории анализа высокочистых веществ, с помощью лазерного испарения для определения состава пробы на масс-спектрометре, проведены исследования образцов высокочистой меди и получен сертификат качества международного образца. >>

Новости компании

В марте 2008 г. в ООО «Аника М» была внедрена технология многоступенчатой электролитической очистки осадков, предназначенная для производства высокочистой меди. Установка содержит пластиковые гальванические ванны с контролируемой температурой химического раствора, содержащего растворённые соли меди >>
Для корректного отображения этого элемента вам необходимо установить FlashPlayer и включить в браузере Java Script.

Получение активного хлора для систем водоснабжения электролизом водных растворов хлорида натрия

(Сокращённый вариант. Отчёт № 4.)

Г.Н.Шумаков.

8.12.2008 г.

По заказу ООО «Инжиниринг водных технологий», была разработана новая конструкция электролизёров, а также специальная технология покрытия анодов плёнкой из композиции окиси рутения и окиси титана (ОРТА). Осуществлена разработка и изготовление двух типов эффективных электролизеров с анодом из титана, покрытого пленкой металлического рутения с последующим нанесением ОРТА и титанового катода, покрытого окисью титана. Конструкции по электрическому соединению имели тип биполярного или последовательно – параллельного, проточного электролизёра. Данные электролизёры были испытаны в промышленных условиях и показали достаточную надёжность при соблюдении правил их эксплуатации. Выявлены основные закономерности при работе в проточных и непроточных системах, определены оптимальные режимы для длительной эксплуатации.

Далее приведены результаты измерений некоторых параметров системы.

Электролизу подвергались растворы хлорида натрия с концентрацией соли: 5, 10, 20, 30, 40, 50 и 100 г/л. Процесс, в основном, прекращали при достижении концентрации активного хлора около 8 г/л.

Результаты некоторых испытаний и исследований приведены на нижеследующих рисунках.

Рис. 1.  Начальное напряжение на электродах при температуре раствора Т = 180С.

Рис. 1. Начальное напряжение на электродах при температуре раствора Т = 18°С.

Изменение напряжения на электродах анод-катод при различной концентрации хлорида натрия в рабочем растворе имеет вид, показанный на Рис. 1. Наиболее оптимальная величина концентрации при длительной эксплуатации, лежит в интервале 27-50 Г/л. В этом интервале энергозатраты на получение 1 кГ активного хлора минимальны и составляют 4,3-5,0 кВт*час/кГ.

Рис. 2.  Энергозатраты на получение 1 кг активного хлора.

Рис. 2. Энергозатраты на получение 1 кг активного хлора.

Расход реагента хлорида натрия увеличивается линейно с ростом его концентрации в рабочем растворе, что показано на Рис. 3. Эти данные получены для непроточной системы в процессе насыщения раствора до максимальной концентрации 8 Г(акт.хлора)/л. Процесс насыщения раствора для непроточной системы показан на Рис.4. Предельная концентрация активного хлора составляет 9-9,5 Г/л. При дальнейшей работе электролизёров в замкнутой системе начинается переработка гипохлорита натрия в другие соединения хлора, которые начинают выпадать в осадок на дно электролизёра в виде белого порошка.

Долговременные испытания макетов электролизных ячеек показали их высокую надёжность. В связи с ограничением времени на долговременные испытания, было решено смоделировать аварийную ситуацию, после достижения ячейками общего времени наработки более 4300 часов. Авария заключалась в отключении электрического тока при наработке гипохлорита натрия около 9 Г/л и выдержке в течении некоторого времени Тр для разрушения поверхностного покрытия. Величина Тр оказалась равной примерно 50-60 часов. Разрушение происходило неравномерно, вероятно, из-за различной толщины покрытия ОРТА. В дальнейшем, по разрушенному покрытию, производилось нанесение нового защитного слоя, который работал также эффективно, как и предыдущий, разрушенный слой.

Рис. 3.  Расход  реагента  NaCl  для получения 1 кГ  активного хлора.  Конечная  концентрация   8  Г(акт.хлора)/л.

Рис. 3. Расход реагента NaCl для получения 1 кГ активного хлора. Конечная концентрация 8 Г(акт.хлора)/л.

Рис. 4. Рост концентрации активного хлора при электролизе замкнутого объёма.

Рис. 4. Рост концентрации активного хлора при электролизе замкнутого объёма.

При долговременной эксплуатации электролизёров происходит процесс интенсивного выделения водорода, который, взаимодействуя с поверхностью катодов, образует химическое соединение – гидрид титана. Поэтому происходит насыщение поверхностного слоя активным гидридом титана на глубину диффузии в несколько десятых долей миллиметра. Для предотвращения данного явления, насыщения поверхностного слоя гидридом титана, на катоды наносился тонкий защитный слой двуокиси титана – TiO2.

Результаты изменения потенциала анод-катод при первоначальном включении двух ячеек, в зависимости от времени, показаны на Рис. 5 для следующих параметров: площадь анода 8 дм2, плотность тока 8 А/дм2, концентрация раствора хлорида натрия 50 Г/л. Установлено, что изменение потенциала анод-катод происходит для поверхности катода, покрытого двуокисью титана, с меньшей скоростью, чем для открытой, шлифованной поверхности титана. Со временем потенциал анод-катод стабилизируется до значения 5,0-5,6 вольта, которое включает падение потенциала на промежутке анод-раствор и, собственно, на самом растворе хлорида натрия. Данные падения потенциала незначительно зависят от времени.

Таким образом, защита поверхности катодов двуокисью титана стабилизирует во времени поверхностный потенциал и служит дополнительной преградой от насыщения катодов гидридом титана, который отрицательно влияет на электрофизические параметры электролизных ячеек.

Рис. 5.  Зависимость  изменения  потенциала  ячейки  электролизёра  от  времени  при  первоначальном  включении.

Рис. 5. Зависимость изменения потенциала ячейки электролизёра от времени при первоначальном включении.

При исследовании поверхности покрытия при значительном увеличении, около 500 крат, было обнаружено существенное различие в физических свойствах между покрытиями, изготовленными разными фирмами. Поверхность покрытия ОРТА, изготовленного фирмой «Х», более неоднородна, чем покрытие ООО «Аника М», что видно на Рис. 6, при одинаковом увеличении в 24 крат. Это, очевидно, объясняется различной технологией подготовки поверхности перед нанесением покрытия ОРТА. При дальнейшем, сравнительном рассмотрении покрытий при увеличении до 500 крат, выяснено, что микрорельеф покрытия ООО «Аника М» значительно, примерно в 100 раз, более развит, чем у покрытия фирмы «Х», и сравним с величиной кристаллов титана. Следовательно, микроструктура поверхности покрытий ОРТА фирмы ООО «Аника М» близка к предельной величине, ограниченной значением микрокристаллов титана, около 500-700 ангстрем. Этим объясняется высокое значение эффективности получения гипохлорита натрия электролизёрами фирмы ООО «Аника М» на единицу мощности.

Рис. 6. Микрофотографии  поверхности,  покрытой  плёнкой  ОРТА  при увеличении в 24 раза.

Рис. 6. Микрофотографии поверхности, покрытой плёнкой ОРТА при увеличении в 24 раза.

а) поверхность изготовления фирмы «Х», толщина 0,9 микрона;

б) поверхность изготовления ООО «Аника М», толщина 5,3 микрона.

Для промышленных испытаний были изготовлены два типа электролизных ячеек: последовательно-параллельного типа и биполярного типа. При одинаковой подводимой мощности, ячейки первого типа показали более высокие результаты по производительности и надёжности, хотя и уступали биполярным ячейкам по материало-ёмкости.

В дальнейшем, изготовление биполярных ячеек было прекращено и промышленным испытаниям подвергались лишь ячейки последовательно-параллельного типа. Для экономии финансовых ресурсов, опытные ячейки электролизёров различного конструктивного исполнения устанавливались без предварительного прогона, а тренировочный цикл был значительно сокращён. При изготовлении пластин анодов и катодов для электролизных ячеек, была использована лазерная резка листов титана, что позволило добиться высокой идентичности и взаимозаменяемости пластин по габаритам и установочным отверстиям для токовводов.

Дальнейшая модернизация электролизных ячеек будет заключаться в улучшении конструкции с учётом полученного опыта эксплуатации, а также повышении качества покрытий ОРТА при введении в его конструкцию специального, тонкого, защитного слоя для титановой основы на анодах.

Также, планируется использование новых, сильноточных источников питания инверторного типа, которые имеют габариты и вес в несколько раз меньше, чем, широко используемые в настоящее время, управляемые, тиристорные выпрямители.

Выводы:

  1. Электролизеры устойчиво работают в режиме плотности анодного и катодного тока до 10 А/дм2. При этом концентрация хлорида натрия в растворе менялась от 5 Г/литр до 100 Г/литр.
  2. Энергозатраты на выделение 1 кГ активного хлора составили от 4 до 6 кВт/час на 1 кГ активного хлора, при температуре раствора 18°С.
  3. Расход хлорида натрия не более 5 кГ на 1 кГ активного хлора.
  4. Электролизеры надежно эксплуатировались в режимах периодической и постоянной промышленной эксплуатации на нескольких промышленных очистных сооружениях.
  5. При оптимальной концентрации раствора хлорида натрия около 40 Г/л, концентрация активного хлора достигает 6-7 Г/л, в зависимости от скорости подачи рабочего раствора.
  6. Установлено, что вышеуказанная система параллельно-последовательной конструкции электродов показала достаточную надёжность.
Главная Новости О нас Каталог Контакты