Очистка воды прямым электролизом

При прохождении воды через электролизер в результате  действия электрического тока происходит образование особых соединений. С их помощью воду можно обеззараживать во время ее течения. Данная технология обеззараживания воды без применения реагентов является сегодня самым перспективным направлением.

Научные предпосылки.

Очистка воды прямым электролизом при прохождении электрического тока вызывает электрохимические реакции. Таким образом, в воде образуются новые вещества. Также происходит изменение структуры межмолекулярных взаимодействий.

Экологические предпосылки.

Окислители во время электролиза образуются непосредственно из воды, что не требует их дополнительного внесения.

Экономические предпосылки.

Природную воду методом прямого электролиза можно обрабатывать при помощи блока электропитания и электролизёра. Дозирующие насосы, реагенты в данном случае не нужны. При прямом электролизе природной воды затраты электроэнергии составляют около 0,2 кВт/м³.

Нормативные предпосылки.

Обеззараживание воды прямым электролизом рекомендуется СНиП 2.04.02-84 в том случае, если в воде содержится не менее 20 мг/л хлоридов. При этом ее жесткость выражается в показателе не больше 7 мг-экв/л. Такую обработку могут производить станции, производительность которых составляет 5 000 м³ в сутки.

Очистка и обеззараживание воды прямым электролизом

Прямой электролиз идеально подходит для очистки природных вод. Во время этого процесса образуются несколько окислителей, например, озон и кислород. Любая природная вода содержит хлориды в разной степени, поэтому в процессе прямого электролиза образуется свободный хлор.

Электролизные установки «Электрохлор» базируется на модульности. Производительность электролизного оборудования можно увеличить за счет увеличения количества модулей. Модули с мощностью 5 или 12 кг активного хлора в сутки имеют сейчас повышенный спрос. Модули с производительностью от 20 до  50 кг активного хлора  в сутки применяются на объектах с большей мощностью.

Электролиз воды сопровождается серией электрохимических реакций, в результате которых в воде происходит синтез окислителей. Основными реакциями электролиза воды является образование кислорода O₂ и водорода H₂, а также гидроксид иона OH¯:

на аноде 2H₂O → O₂↑ + 4H⁺ + 4e⁻ (1)

на катоде 2H₂O + 2e → H₂↑ + 2OH¯ (2)

При электролизе воды также образуются озон O₃ и перекись водорода H

2O₂:

на аноде 3H₂O → O₃↑ + 6e⁻ + 6H⁺ (3)

на катоде 2H₂O + O₂ + 2e⁻ → H₂O₂ + 2OH⁻ (4)

В присутствии хлоридов при электролизе воды образуется растворённый хлор:

на аноде 2Cl^– → Cl₂+2e^– (5)

Растворённый хлор Cl₂, реагируя с водой и гидроксид ионом, образует хлорноватистую кислоту HClO:

Cl₂ + H₂O → HClO + H⁺ + Cl¯ (6)

Cl₂ + OH¯ → HClO + Cl¯ (7)

Разложение хлорноватистой кислоты HClO в воде приводит к образованию гипохлорит иона:

HOCl ↔ H⁺ + OCl¯ (8)

Из приведённых выше реакций следует, что при электролизе воды образуется ряд окислителей:

кислород O₂,

озон O₃,

перекись водорода H₂O₂,

гипохлорит ион OCl¯.

Появление при электролизе воды OH-радикалов, H₂O₂ и O₃ приводит к образованию других сильных окислителей, таких как O₃¯, O₂¯, O¯, HO₂, HO₃, HO₄ и др.

 

Компания «Принцип-Сервис» г. Краснодар данное оборудование изготавливает по следующим принципам:

• функциональность. Все оборудование и каждый узел выполняют главную задачу по получению реагента;
• экологическая безопасность при использовании электролизных установок по сравнению с газообразным хлором. Безопасная работа обслуживающего персонала;
• легкость в эксплуатации, поэтому с данным оборудованием может работать даже персонал со средним образованием;
• надежность. Для изготовления оборудования применяются в большинстве своем пластиковые материалы. Насосы и другие механические агрегаты не используются;
• экономичность. Затраты на получение гипохлорита натрия методом электролиза включают в себя стоимость электроэнергии, соли, воды в установке. Также сюда входят расходы на профилактическое обслуживание оборудования. Специальной подготовки воды, например, ее декарбонизации, не требуется. Вместе с гипохлоритом происходит ее возврат в воду, проходящую обработку. Это позволяет стоимость воды не учитывать вообще. Так как в процессе используется обычная и неочищенная соль, то она также практически ничего не стоит;
• эффективность означает наименьшие затраты при получении конечного результата. Данная установка позволяет получить гипохлорит натрия с концентрацией 5 г. активного хлора в 1л в первые 2 часа;
• прозрачность. Наблюдать за процессом синтеза и состоянием электродного пакета позволяет прозрачный пластик. Для изготовления важных гидравлических коммуникаций также применяются материалы высокой прозрачности.  

 

 

Новый вид обмана: «проверка» качества воды электролизом

В последнее время участились жалобы от жителей города на представителей неких компаний, которые назойливо пытаются убедить в низком качестве употребляемой воды.

В гости ко многим жителям Ижевска по телефону напрашиваются некие «эксперты» с предложением бесплатно проверить качество питьевой воды.

Доверчивые горожане, согласившиеся на проверку у себя дома, становятся зрителями опыта, результаты которого многих удручают. «Исследователи» за несколько минут демонстрируют, что вода, которую они пьют, полна опасных примесей и перед употреблением нуждается в очистке. Легко догадаться, что эксперты на самом деле являются торговыми представителями, цель которых продать свой фильтр.

Так называемая «проверка» воды представляет собой демонстрацию определения степени минерализации и процесса электролиза воды.

Для опыта в стаканы наливают разные пробы воды, как правило, водопроводную, бутилированную и, конечно же, «свой» образец воды, полученный на выходе из рекламируемого фильтра. Что на деле является обычной дистиллированной водой.

В первую очередь представитель опускает в воду TDS-метр, специальный прибор, который замеряет степень минерализации воды. Разумеется, измеритель показывает разные цифры, которые зависят от минерализации воды и ее температуры. В воде же, которую принес с собой «эксперт», данная цифра близка к нулю. Это объясняется тем, что дистиллированная вода практически лишена минеральных солей и микроэлементов. Тем более никто не станет уточнять, что минимальное наличие солей необходимо организму.

Для того, чтобы убедиться в наличии примесей в воде, применяется электролиз. Представители демонстрируют прибор (электролизер), который якобы может определить, какого качества исследуемая вода. В стакан с испытуемой водой помещают два противоположно заряженных электрода — катод, анод. С их помощью, пропускают через воду электрический ток. В результате этого процесса в воде наблюдается выпадение хлопьев от серого до зеленовато-коричневого цвета. Во время такого химического процесса соли, содержащиеся в воде, выпадают в осадок, по цвету которого «исследователи» делают выводы о составе и «загрязненности» воды.

На самом деле, этот прибор показывает наличие или отсутствие в воде растворимых солей. Материал электрода под действием электрического тока растворяется. А продукты растворения в воде образуют хлопья. Для сравнения подобная процедура проводится с дистиллированной водой, которая, как известно, не содержит ничего, кроме молекул Н2О. Демонстрируя в ней работу электролизера, визуальные изменения практически не отмечаются, что, по словам «исследователей», говорит о «высоком» качестве воды. Это утверждение абсолютно не отвечает действительности. Дистиллированная вода не пригодна для употребления ни одним живым существом.

Говоря простыми словами, любая вода – это раствор солей, и за исключением химически чистой – дистиллированной, под действием электрического тока оставит осадок. Это признак физиологически полноценной воды.

Прибор электролизер применяют для этой «проверки» специально для тех, кто не верит в цифры, а верит своим глазам. Он не сертифицирован и не применяется ни в лабораториях, ни на производстве.

Существуют утверждённые и закреплённые в законодательном порядке методы контроля содержания в воде токсичных элементов и других веществ. Количественная и качественная оценка этих элементов может проводиться только компетентными инстанциями – аккредитованными лабораториями Роспотребнадзора, имеющими оборудование и полномочия для подобных исследований. Результаты этой оценки достоверно покажут, стоит ли пить эту воду. Качество воды невозможно определить «на глаз». Таким образом, эксперимент с электролизером нельзя воспринимать, как оценку качества воды.

Следует так же заметить, что любой порядочный производитель воды регулярно делает анализы по химическим и бактериологическим параметрам, на которые у лаборатории уходит от 2 до 5 дней. И результаты данных анализов всегда имеются у производителя в открытом доступе.

Напоследок хочется еще раз повторить: как бы убедительно ни звучали слова торговых представителей, не теряйте бдительности! Потому что «проверка» качества воды продавцов фильтрами на самом деле оказалась элементарной уловкой.

Вашему вниманию представляем видео, где подробно показывается и объясняется процесс электролиза воды: http://www.youtube.com/watch?v=gYAuiL-rBeM или http://vk.com/video3719088_165929653

Каким образом получается разный цвет осадка?

Согласно закону электролиза английского физика Фарадея, масса веществ, выделяющегося на электроде, прямо пропорциональна количеству электричества, прошедшего через электролит. Таким образом, окрашивание воды, вызвано растворением электрода. Цвет осадка зависит от материала электрода. А интенсивность окрашивания зависит от общей минерализации воды (концентрации солей) и длительности электротока.

Рассмотрим три вида электродов для описываемого опыта — стальные, алюминиевые, медные. При электролизе с железными электродами анод сразу начинает растворяться с образованием чёрно-зелёных хлопьев гидроокиси двухвалентного железа. Это расслоение получается за пару минут работы на хорошем постоянном токе. Со временем гидроокись железа меняет цвет от зелёного в сторону рыже-бурого. С разрушенного алюминиевого анода наблюдается смесь бело-серой окиси/гидроокиси алюминия. Ионы меди образуют в основном бурый осадок, с течением времени который тоже меняет цвет на более светлый.
Соответственно, основная масса полученных веществ — это продукты разрушения анода.

Очистка воды электролизом

Вопрос о качестве воды, текущей из наших кранов, становится все актуальней с развитием промышленности в городах. Ведь её чистота и качество неразрывно связаны с нашим здоровьем. За год человек в среднем выпивает около 750 литров воды, он состоит из неё на 70%. Вода выполняет множество функций в нашем организме: обмен веществ, вывод накопившихся токсинов и продуктов распада, поддержание теплового баланса. Обезвоживание организма более опасно, чем недостаток пищи.

Вода из крана в лучшем случае подходит для купания в ванной и мытья посуды. Она содержит массу примесей: ржавчину, тяжелые металлы, химические примеси, соли кальция и магния и самые различные вещества класса канцерогенных химических соединений. Примеси попадают в водоём питьевой воды со сточными и грунтовыми водами и просто из старых ржавых водопроводов. Водоочистка — это процесс устранения загрязняющих примесей из воды, в большинстве случаев очистку производят, чтоб сделать воду пригодной для питья. Для того чтобы продемонстрировать всю грязь, которая содержится в водопроводной воде и которую мы пьем, достаточно провести процесс очистки воды электролизом в одном стакане воды, взятой из крана. Впечатляющее зрелище — кристально чистая на вид вода из крана за какое-то мгновение становится мутной и грязной, невооруженным глазом заметен слоистый зелено-коричневый осадок, падающий слоями на дно стакана. Любой наблюдатель процесса водоочистки сразу невольно задумается о здоровье внутренних органов, камнях в почках, иммунной системе и многом другом.

Решения BWT для промышленной и бытовой очистки воды:

Очистка воды электролизом представляет собой физико-химический процесс. Он заключается в выделении на электродах различных составных частей веществ, растворенных в воде. Процедура очистки воды электролизом возникает при пропускании через раствор или расплав электролита электрического разряда. Анодом в химии называется положительный электрод, катодом — отрицательный. Положительные ионы — (катионы) — начинают движение к катоду, отрицательные ионы — (анионы) — стремятся к аноду. Суть процесса в следующем: в электрическом поле, созданном соединенными с источником электрической энергии электродами, возникает упорядоченное движение ионов. Для возникновения процесса необходимо лишь поместить устройство в проводящую жидкость – воду. Электролиз воды — это сложный электролитический процесс доочистки водопроводной воды, при котором с помощью электрического тока вода распадается на составляющие — кислород и водород, иногда для этого процесса используется шестивольтная батарея. Ячейка электролиза состоит из двух электродов. Их присоединяют к противоположным полюсам источника электрической энергии. Первые примеры применения электролиза описаны в истории и датированы примерно 300 столетием до н.э.

Широкое применение процесса электролиза очистки воды обусловлено его эффективностью. Результатом такой водоподготовки является разрушение органических веществ в воде и извлечение металлов, кислот, неорганических веществ и примесей. Электролитическая очистка осуществляется с помощью специальных устройств — электролизеров. Стоит отметить, что обычный гидравлический насос – простой приборчик элементарного электролиза воды из крана.

Поскольку очистка воды электролизом основана на способности веществ распадаться под действием электрического тока, то использование этого метода имеет ряд преимуществ, главное из которых — высокая степень очистки, позволяющая передавать очищенную воду на коммунальные сооружения, также следует отметить, что вещества (СО2, Н2, О2), образующиеся при распаде воды, оказывают гораздо меньшее воздействие на окружающую среду, чем содержащиеся в исходной воде. К недостаткам этого метода можно отнести повышенный расход электроэнергии. Сегодня представляет интерес использование этого метода для локальной очистки водоемов, содержащих роданид, тиосульфат и сульфат натрия с высокой концентрацией загрязняющих примесей. В настоящее время установки для очистки воды электролизом разрабатываются повсеместно, ведутся исследования этого перспективного метода, который в дальнейшем позволит устранить ряд важных проблем, связанных со здоровьем человека и защитой окружающей среды.

Смотрите также:

Очистка и обеззараживание воды электролизом

Очистка воды и стоков методом прямого электролиза

Безреагентный метод обеззараживания технической и питьевой воды с использованием установок прямого электролиза перспективен и заслуживает широкого распространения в различных сферах практической деятельности. Данная технология уже несколько десятилетий с успехом применяется для доочистки стоков промышленных предприятий и обеззараживания воды в системах рециркуляции горячего водоснабжения многоэтажных жилых и коммерческих зданий.

Важнейшее преимущество способа очистки воды электролизом — возможность полностью отказаться от использования стандартных реактивов – окислителей. Хлор и другие, участвующие в процессе очистки, активные вещества, извлекаются непосредственно из обрабатываемой воды.

Единственным расходным материалом установок прямого электролиза воды являются специально сконструированные электроды. Источником энергии служит обычная однофазная электрическая сеть переменного тока.

Принцип действия установок очистки воды электролизом

В процессе электролизного обеззараживания воды микроорганизмы нейтрализуются воздействием гипохлорита натрия, озона, перекиси водорода и других химических элементов и соединений, которые выделяются и образуются на электродах установки при пропускании через жидкость постоянного электрического тока. Источником «сырья» для получения всех перечисленных веществ являются содержащиеся в любой неочищенной воде соли, а также составляющие её водород и кислород.

Концентрацию основного активного компонента процесса – хлора, приходится контролировать приборами и регулировать, изменяя напряжение на электродах. Другие полученные в результате электрохимических реакций окислители не загрязняют воду, так как, выполнив функцию обеззараживания, в течение определенного времени улетучиваются или возвращаются в прежнее состояние.

Преимущества технологии электролизной водоподготовки и обеззараживания сточных вод 

1. Прямая финансовая выгода, в сравнении с методами химической дезинфекции, которые предполагают расходы на покупку реактивов, а также затраты на их транспортировку, хранение и дозирование.
2. Универсальность: электролизеры могут применяться в системах водоснабжения жилых и общественных зданий, в промышленности, в контурах очистки воды бассейнов и дельфинариев, а также для доочистки сточных вод.
3. Возможность оперативной регулировки дезинфицирующего эффекта путем изменения электрических параметров процесса.
4. Полная совместимость с другими технологиями и оборудованием водоочистки.
5.  Автономность: при наличии фотоэлектрического источника питания (солнечной батареи) очистку воды электролизом на постоянной основе можно обеспечить в полевых условиях и удаленной местности.

Технические возможности и преимущества устройств электролизного обеззараживания особенно полно реализуются при использовании в системах рециркуляции горячего водоснабжения и охлаждающих вод промышленного оборудования.

Повышенная температура воды является благоприятной средой для размножения микроорганизмов. Смонтированные на таких объектах и системах, установки прямого электролиза воды позволяют устранить угрозу органического загрязнения без применения химических реагентов.

Особенности конструкции, монтажа и эксплуатации электролизных установок очистки воды

Все существующие и предлагаемые производителями электролизеры состоят из двух основных узлов: герметичного функционального блока и устройства питания. Местом установки прибора прямого электролиза обычно служит обводная труба напорной магистрали. В связи с этим, неотъемлемым элементом смонтированной и готовой к эксплуатации конструкции является соответствующая трубная обвязка и задвижки — регуляторы байпаса и главного трубопровода. Установка прямого электролиза работает по датчику потока.

Через камеру с электродами (электролизер) проходит не весь поток, поступающий в трубопровод, а только его часть. Соотношение регулируется положением задвижек на байпасе и основной магистрали. При производстве пусконаладочных работ выставляется объемный расход обводного потока, соответствующий паспортным данным электролизера. На выходе в магистраль обогащенная активным хлором и окислителями вода смешивается и очищает весь объем исходящего потока. Для нормальной работы установки прямого электролиза, очищаемая жидкость должна иметь жесткость до 7мг*экв/л, и солесодержание не меньше 40мг/л. Для предотвращения образования отложений на электродах, блок управления и автоматики периодически меняет их полярность. Установки прямого электролиза менее требовательны к качеству исходной воды, нежели установки УФ-обеззараживания.

Плановый ресурс работы современных титановых электродов, покрытых оксидами благородных металлов, составляет от 5000 до 9000 часов (около года). Хотя реальный срок их эксплуатации – не менее 3 лет. Среднее потребление электроэнергии на водоподготовку или обеззараживание сточных вод оценивается в 20 Вт/м3. Установки прямого электролиза для обеззараживания воды применяются на объектах с производительностью (расходом) до 5000 м3/сут. При более высоких объемах, применяют электролизные установки производства гипохлорита натрия из солевого раствора (применяется поваренная соль).

Перспективы использования электролиза для очистки воды и стоков

Технология электрохимического хлорирования, несмотря на ограниченное применение, имеет большое будущее. Одно из направлений её развития – создание установок малой и средней производительности. Электролизеры способны успешно решить проблему обеззараживания и подготовки воды для небольших населенных пунктов, жилых комплексов, гостиниц и бассейнов, применяться в удаленных от густонаселенных районов объектах и на морских судах.

Специалисты ООО «Инженерная компания» готовы предоставить вам любую необходимую информацию и решить вопрос о поставке установки обеззараживания, оптимальной для вашей технической задачи.