Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения электроактивированных водных растворов солей натрия

Изобретение относится к технологии электрообработки водных растворов солей и может быть использовано для получения электроактивированных средств.

Способы электроактивирования водных растворов солей натрия находят применение в сельском хозяйстве, ветеринарии.

Электрохимическая активация (ЭХА) воды и водных растворов осуществляется в диафрагменных электролизерах-активаторах под действием постоянного электрического тока. При этом обычно в катодной камере электролизера получают щелочной раствор, в анодной - кислый раствор.

Католит также содержит восстановители, анолит-окислители. Католит имеет рН в интервале 8-12, окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) -100…-900 мВ (относительно хлорсеребряного электрода сравнения (ХСЭ), анолит рН 2-5, ОВП +300…+1000 мВ.

Католит обладает моющими свойствами, анолит-дезинфицирующими свойствами, т.е. обладают биологической активностью [1].

Применяются, в частности, для стимуляции проращивания семян растений, обработки оборудования в пищевой промышленности, в медицине и т.д. [2].

Описан способ ЭХА растворов поваренной соли (NaCl) с концентрацией в исходном растворе 5-10% на установках типа СТЭЛ проточного типа (изготовитель НПО «Экран», Москва) [3].

Установка СТЭЛ-МТ-1 снабжена вертикальным электролизером с керамической диафрагмой, катодом из титана, анодом типа ОРТА. Проток раствора осуществляется с помощью водоструйного насоса с расходом 10 л/час.

Анолит содержит до 300 мг/л активного хлора.

Недостатки способа - большой расход соли, необходимость утилизации большого количества отработанных растворов.

Описан способ ЭХА водных растворов солей сульфата натрия, ацетата натрия с концентрацией 0,50-0,95 масс % на установке СТЭЛ-МТ-1 в проточной системе при соотношении скоростей католита и анолита 0,744-0,942 с удельным расходом количества электричества 0,370-0,448 А/ч на 1 л суммарно католита и анолита [4]. ЭХА растворы применяют для обработки сельхозкультур, в том числе семян растений и оборудования.

Недостатки способа:

- относительно большой расход солей и количества электричества;

- сложность технологии обслуживания и контроля параметров установки;

- разбавление исходного раствора водопроводной водой, что нежелательно.

Описан способ активации водных растворов солей натрия - сульфата и фосфата с концентрацией 0,09-0,22% (0,9-2,2 г/л) на установке «Мелеста» непроточного типа [5] (прототип). ЭХА применяют для обработки сельхозсырья.

Установка является усовершенствованным вариантом выпускаемого в России прибора «Мелеста» цилиндрического типа вместимостью 1 л, включающего сменный стакан (0,33 л) для анолита. В стакане, обращенном к катодной камере, встроена диафрагма из пластикового отрезка (ткани). Объем катодной камеры 0,67 л. Катод - из нержавеющей стали, анод - типа ОРТА. Электроды - пластины шириной 1 см, длиной 5 см, толщиной 1 мм.

ЭХА проводится до рН в катодной и анодной камере 11,9 и 2,1. Плотность тока на электродах составляет 0,08-0,14 А/см², а удельный расход количества электричества 0,208-0,243 А/ч на 1 л католита и анолита.

Недостатки способа:

- использование относительно дорогостоящих веществ (сульфата и фосфата натрия), что приводит к завышению затрат;

- относительно большой удельный расход количества электричества.

Технический результат - разработка способа ЭХА, позволяющего снизить расход солей, удельный расход количества электричества;

- расширить ассортимент ЭХА растворов, используемых при обработке сельхозсырья, в молочной и мясной промышленности.

Это достигается тем, что в качестве исходных солей используют водный раствор нитрита натрия с концентрацией 0,5-1,0 г/л в электролизере непроточного типа установки «Мелеста».

ЭХА проводят при температуре 20-30°С при плотности тока на электродах 0,04-0,07 А/см² с удельным расходом количества электричества 0,10-0,15 А/ч на 1 л католита и анолита.

Получают католит с рН 11,5-12,5, ОВП -300…-700 мВ и анолит с рН 2-3, ОВП +450…+550 мВ.

Пример 1

Приготавливали водный раствор нитрита натрия (NaNO₂) с концентрацией 0,5 г/л в количестве около 1 л в мерной колбе (рН 5,7; ОВП +230 мВ (ХСЭ).

Затем загружали в катодную камеру около 666 мл раствора, в анодную - 333 мл раствора.

Подключали электроды, закрепленные в крышке электролизера, к выпрямителю типа ВСА-5 к и подавали постоянный ток силой 0,2-0,3 А при напряжении 41-42 В при температуре 20-30°С в течение 30 мин. Выгружали католит и анолит, измеряли показатели:

Плотность тока в среднем 0,048 А/см², удельный расход количества электричества 0,10 А/ч на 1 л.

Пример 2

Приготавливали исходный раствор 1 г/л NaNO₂ в 1 л мерной колбе (рН 5,8; ОВП +255 мВ).

Загружали раствор, как в примере 1, подключали электроактиватор к выпрямителю ВСА-5 к и подавали ток 0,2-0,4 А при напряжении 41-42 В и при температуре 20-25°С в течение 25 мин.

Выгружали католит и анолит, измеряли показатели:

Плотность тока в среднем 0,066 А/см², удельный расход количества электричества 0,138 А/ч на 1 л.

Изменение параметров и условий ЭХА может привести к снижению эффективности.

Из приведенных примеров видно, что предлагаемый способ позволяет снизить расход солей, удельный расход количества электричества, расширить ассортимент ЭХА растворов для обработки сельхозсырья и для применения в молочной и мясной промышленности.

Источники информации

1. Бахир В.М. Современные технические электрохимические системы для обеззараживания, очистки и активности воды. М.: ВНИИМТ, 1999. - 84 с.

2. Бахир В.М. Электрохимическая активация. М.: ВНИИИМТ, 1992. - т 1, и 2. - 657 с.

3. Установка СТЭЛ-МТ-1. Руководство оператора с режимно-технологической картой. М.: НПО «Экран», 1993 г.

4. Пат. RU 2297980, C02F 1/46, опубл. 27.04.2007.

5. Пат. RU 2548967, C02F 1/46, опубл. 20.04.2015.