Введение к работе
Актуальность работы. Кислородные соединения хлора - гипохло-иты и хлораты широко используются в качестве окислителей в провесах переработки руд, очистки и обезвреживания природных и точных вод, для получения реактивных горючих, пиротехпичоских масей, дефолиантов и гербицидов, отбеливающих средств и бытовых езинфектантов.
Электрохимические методы, традиционно используемые в практи-е получения гипохлорита и хлората, позволяют осуществлять селек-ивное регулирование скоростей электродных процессов путем изме-ения наиболее удобных в управлении производственного процесса араметров - плотности тока и электродного потенциала. Однако гро-овдкость и низкая удельная производительность применяемых на рактике электролизеров с плоскопараллельными электродами ограни-ивают возможности электрохимического метода.
Более перспективными с этой точки зрения представляются элек-ролизеры с трехмерными биполярными электродами (ЭТБЭ), в которых роцессы электросинтеза протекают на поверхности множества бипо-ярно поляризованных частиц, плотноупакованных в пространства ваду токоподводящими электродами.
Подобные электролизеры разработаны в отделе электрохимии и пектрометаллургии ИНХЭЛ иы.Р.И.Агладзе АН Грузии и успешно признаны в процессе получения перманганата калия. Различные вариан-і этого способа ведения электролиза использованы в ряде зарубежье патентов по органическому электросинтезу. Конструктивные осо-знности ЭТБЭ: возможность подачи высоких токовых нагрузок на азвитую поверхность трехмерных электродов, суммирование напряае-іія на множестве расположенных друг над другом микроячеек, наличие эверхностных слоев с высоким переходным сопротивлением и непрово-адих включении в вида электролизных газов, предотвращающих корот-
кое замыкание даже в случае плотной упаковки насыпного электрода, интенсивное перемешивание получаемых на аноде и катоде продуктов создают благоприятные предпосылки для осуществления в реакторах этого типа процессов электросинтеза хлоркислородных соединений.
Цель работы - создание эффективных методов получения растворов активного хлора, обеззарахивания природных и сточных вод и электросинтеза хлората натрия путем использования высокопроизводительных, компактных и дешевых электролизеров с трехмерными биполярными электродами, изучение природы протекающих в них процессов, подбор оптимальных электродных материалов, технологических параметров электролиза и конструктивных элементов реактора.
Научная новизна. Установлена зависимость скоростей анодных процессов образования гипохлорита и хлората натрия, а также катодных процессов восстановления окислителей и выделения водорода от материала электрода, потенциала, температуры, рН, концентрации хлорида и бихромата натрия.
Путем сопоставления этих показателей с данными сканирования потенциала по поверхности биполярно заряженных в электрическом поле электролизеров кусков графита определены природа и скорости электродных реакций, протекающих на локальных участках поверхности; выявлена зависимость соотношения площадей анодно- и катодно-поляризованных участков биполярных электродов от их размера, конфигурации, отдаленности от токоподводящих электродов и силы поляризующего тока.
Экспериментально подобраны оптимальные условия для получения гипохлорита и хлората натрия в ячейке с плотноупакованными графитовыми и оксидно-рутениево-титановыми электродами, установлены закономерности изменения производительности электролизера, удельного расхода электроэнергии, состава и количества выделяющихся при электролизе газов от габаритной плотности тока, скорости про-
гока раствора электролита, продолкительности электролиза, содер-зания хлорида и бихроиата в растворе, размера и формы биполярных электродов, высоты трехмерного электродного слоя.
Выявлена зависимость эффективности обеззараживания от исход-ной концентрации хлорид-ионов в обрабатываемом растворе и продолжительности контакта бактерий Е.собі и стафилококков с продуктами электролиза. Определены оптимальные условия для обеззараяива-пш питьевых, речных, минеральных вод, городских хозяйственно-фекальных и производственных стоков в ЭТБЭ о графитовой насадкой.
Практическая данность работы. Предложены эффективные и эконо-гачкыа методы получения гипохлорита и хлората натрия, а также >беззарааивания природных и сточных вод з компактных и высоко-фопззодптельшос электролизерах с трехмерными биполярными электродами (приоритетная справка на получение авт.овяд. СССР > 440980/26 от 29.03.89).
С использованием метода яа Цанубанской птицефабрике (Гарда-'апскяй район Грузия) осуществлено получение дезинфицирующих іастворов для аэрозольной обработки производственных помещений, 'одовой экономический эффект от внедрения составляет 44 тые.руб.
Публикации и апробация работы. Результаты исследований докла-ывались на 3?-а совещании Меадународного электрохимического общества (Вильнюс, 1986 г.), Всесоюзной конференции по электрохимии Черновцы, 1988 г.), П Грузинской республиканской конференции мо-одых химиков (Тбилиси, 1978 г.), республиканском семинаре по те-е "Очистка сточных вод и газовых выбросов" (Кутаиси, 1986 г.), У Республиканской научно-технической конференции "Химия а научно-ахяический прогресс" (Тбилиси, 1988 г.). Содерзанйе работы изло-ено з 8 опубликованных трудах.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 161 стр. машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов, списка цитированной литературы, приложения, содержит 40 рисункої и 25 таблиц.
