Гипохлорит натрия


Основные требования к ГХН, применяемый для очистки воды:
* концентрация свободной щелочи, 40-60гр/л (2%)
* концентрация тяжелых металлов, например железа
* стабильности раствора
* цветность раствора
* содержание активного хлора, 170гр/л (5%)
* нерастворимая часть, 0,01%
* Mg (магний) - 1/1000 часть
* As (мышьяк) - 1/1000 часть
* Pb (рубидий) - 1/1000 часть
* При вводе гипохлорита натрия на месте ввода образуется налет, состоящий из гидроксида магния и диоксида кремния


Гипохлориты обычно имеют щелочной характер и могут применяться для повышения уровня рН воды. С изменением рН воды меняются соотношения между хлорноватистой кислотой (HСlO) и ионами - гипохлорита (ClO-). С возрастанием рН хлорноватистая кислота ументшается, распадаясь на ионы Н+ и ионы ClO-. Смотрите таблицу внизу. При высоких значениях рН в воде HСlO превращается в неактивный гипохлорит ион.

рН
4
5
6
7
8
9
10
11
OCl/-  в %
HOCl  в %
0,05
99,95
0,5
99,5
2,5
97,5
21
79
75
25
97
3
99,5
0,5
99,9
0,1


Избытк активного хлора в ГХН взависимости *С, времени воздействия и рН воды

Температура воды, С*
Время воздействия, мин
Требуемый
избыток
хлора мг/л
при рН 6
при рН 7
при рН 8
10
5
0,5
0,7
1,2
10
0,3
0,4
0,7
20
5
0,3
0,4
0,7
10
0,2
0,2
0,4
15
0,1
0,15
0,25


Для очистки от фенолов(содержание 0,42-14,94 мг/л) используют 9% раствор гипохлорита натрия в количестве 0,2-8,6 мг/л. Степень очистки достигает 99,99%. При обработке гипохлоритом воды, содержащей фенолы, происходит образование фенолоксифенолов.

Дезинфекционные свойства гипохлорита натрия

При дозировании гипохлорита натрия идут следующие реакции:
NaClO + H2O = NaOH + HСlO,
и далее хлорноватистая кислота в взависимости от рН воды
: HCIO = CIO- + H+
Дезинфектантом и окислителем является хлорноватистая кислота HСlO, он — наиболее сильный окислитель чем гипохлорит-ион ОСl/1-
Обычно в систему водоочистки растворы ГХН вводят после разбавления примерно в 100 раз. При этом, помимо снижения концентрации активного хлора, снижается также величина рН (с 12-13 до 10-11), что способствует повышению дезинфицирующей способности раствора. Помимо значения рН на дезинфицирующие свойства раствора оказывают температура и содержание свободного активного хлора. В табл. 2 приведены данные по избытку свободного активного хлора, необходимому для полной стерилизации при различных температурах, времени воздействия и величине рН питьевой воды.


Таблица 2. Использование гипохлорита натрия при обработке воды

Технологический процесс
Величина активного хлора, вносимого в воду, мг/л
Регистрируемое остаточное содержание активного хлора, мг/л
Хлорирование питьевой воды
3-10
0,3-0,5
Дезинфекция трубопроводов, резервуаров чистой воды, баков водонапорных башен
75-100
0,3-0,5
Обезвреживание бытовых сточных и шахтных вод
5-10
1,5 (не менее)
Обеззараживание циансодержащих стоков
50*10 3-100*10 3


* Взаимное соотношение недиссоциированной хлорноватистой кислоты и гипохлоритного иона зависит от рН воды.
* Для полного подавления жизнедеятельности кишечной палочки, находящейся в воде при рН=8,3 в концентрации 12000 клеток в 1 л, требуется доза бактерицидного продукта по активному хлору, равная 0,8 мг/л.
* При содержании в воде взвешенных частиц требуются большие дозы ГХН.
* При обеззараживании гипохлоритом натрия вместе с одним граммом активного хлора в воду будет вводиться от 8-10 до 40-50 мг/л солей.
Количество вводимых солей зависит от типа исходного раствора хлоридов, концентрации активного хлора в готовом продукте и требуемой дозы на обеззараживание.
* При применении гипохлорита натрия полное обеззараживание наступает при рН=8.3 и дозе по активному хлору 0,8 мг/л,
* Снижение цветности наиболее интенсивно идет при длительности контакта до 30мин.
* Растворы гипохлорита натрия со временем распадаются и несколько теряют свою активность.
NaClO + H2O = NaOH + HСlO, и HСlO нестойкая по природе разлагается по трем направлениям:
хлоратный распад: 3HCIO = HCIO3 + 2HCI
кислородный распад: 2HCIO = 2HCl + O2 (при наличии микро концентрации никеля и меди)
хлорный распад ( в присутствии хлоридов): HClO + NaCl + H2O = NaOH + H2O + Cl2


На скорость разложения раствора ГХН способствуют:
* повышение температуры раствора
* солнечный свет
* наибольшее влияние оказывает концентрация гипохлорит-иона
* контакт с окружающим воздухом.
* Долго хранится 0.8% раствор ГХН, потому что в этом случае переход из ГХН 0,8% в хлорат практический нет. При этом содержание бромата должно быть до 10мг/л.
* При высокой рН воды подача ГХН в воду, присутствует кальций и магний образуется отложение в виде карбонатов и гидрооксидов.

Расчет дозы реагента для водоподготовки

Пример: расход системы водоподготовки составляет 10 м³/ч. Давление перед системой водоподготовки 5 бар.
В исходной воде концентраций железа общего (до 5,0 мг/л) и марганца (0,5 мг/л); перманганатная окисляемость (6,0 мг О2/л) и землистый запах (2 балла); значение pH 7.3
С органическими соединениями, такими как оксалаты, гуминовые и фульвокислоты, железо может образовывать комплексные трудно разрушаемые соединения. Принимается решение о первичном хлорировании воды с дозой хлора, обеспечивающей полное окисление двухвалентного железа и марганца, окисление органических соединений и остаточную дозу активного свободного хлора до 0,5 мг/л. Реагенты вводятся перед фильтрами в подающий трубопровод.
Выбор дозы хлора
На окисление 1 мг двухвалентного железа расходуется 0,64 мг хлора. Продолжительность реакции для природных вод с pH = 6–8 составляет всего несколько минут, причем с увеличением pH скорость реакции возрастает.
Расход хлора на окисление 1 мг Mn²+; при отсутствии NH4+; – 1,3 мг/л. Причем надо сказать, что эффективность окисления марганца может быть высокой только при значениях pH, равных 8,0–8,5, что чаще всего потребует подщелачивания. Однако при содержании марганца до 1 мг/л, как показывает практика, при обработке воды хлором достигается практически полная очистка воды от марганца.
Дозу хлора на окисление органических веществ можно ориентировочно принять при значениях перманганатной окисляемости до 8 мг О2/л доза хлора составляет 4–8 мг/л.
Таким образом, доза хлора может быть вычислена:
0,64 ? Fe2+; + 1,3 ? Mn2+; + (4–8) + 0,5 ? 8,5 мг/л

плотность гр/л
активный хлор гр/л
активный хлор %
плотность гр/л
активный хлор гр/л
активный хлор %
8
0.8
1150
100
9
1020
10
1
1160
110
9.9
1040
20
1.9
1170
120
10.7
1050
30
2.9
1180
130
11.5
1070
40
3.8
1200
140
12.3
1080
50
4.7
1210
150
13
1090
60
5.6
1220
160
13.8
1110
70
6.5
1240
170
14.5
1120
80
7.4
1250
180
15.2
1130
90
8.2
1260
190
15.9


Для приготовления раствора, как правило, используют неумягченную воду, и из раствора может выпадать осадок карбоната кальция (поскольку гипохлорит натрия содержит едкий натр, и pH раствора обычно не менее 8,5).
Особенно заметные отложения образуются после продолжительного отключения насоса, с узкими каналами проточной части, могут полностью блокироваться отложениями.

Расчет расхода дозирующего насоса

Принимаем решение дозировать раствор ГХН с концентрацией 8% по свободному активному хлору.
Необходимо рассчитать дозу ГХН с 8%-м раствором для поддержания в воде активного хлора 8,5 мг/л.
Дано:
Доза по активному хлору: n100% = 8,5 мг/л. Концентрация рабочего раствора: ?= 8% (90 г активного хлора в литре). Плотность рабочего раствора: ? = 1130 г/л. Расход воды по основной магистрали: Q = 10000 л/ч.
Решение:
Доза ГХН = (n100% ? 100%) / ? = (8,5 мг/л ? 100%) / 8% = 106,25 мг/л
Доза ГХН в гр/час = (n8% ? Qчас) / 1000 = (106,25 мг/л ? 10000 л/ч) / 1000 = 1062,5 г/ч
Доза 8% ГХН в л/ = Доза ГХН в гр/час / плотность раствора = 1062,5 г/ч : 1130 г/ч ? 0,94 л/ч
Таким образом, при расходе воды по основной магистрали 10 м?/ч для поддержания дозы свободного хлора 8,5 мг/л необходимо дозировать 0,94 л/ч рабочего 8%-ного раствора NaClO.
Надо рассчитать сколько товарного ГХН необходимо (190 г хлора на 1 л), для того чтобы получить 100 л рабочего 8%-ного раствора.
Дано:
Товарный 15.9% раствор ГХН; плотность товарного раствора ? = 1260 г/л.
1. Вычисляем массу раствора, который следует приготовить:
масса 8% раствора = объем 8% раствора ? плотность 8% раствора = 100 (л) ? 1130 (г/л) = 113000 (г)
2. Рассчитываем, сколько хлора находится в этом растворе:
масса хлора в 8% растворе = (масса 8% раствора ? концентрация раствора в %) / 100% = (113000 ? 8%) / 100 = 9040 (г)
3. Определяем массу товарного ГХН с концентрацией 15.9%:
масса товарного ГХН = (масса хлора в товарном ГХН ? 100%) / концентрация товарного ГХН в % = (9040 ? 100) / 15% ? 60266 (г)
4. Вычисляем объем требуемого товарного раствора ГХН:
объем товарного ГХН = масса товарного ГХН / плотность товарного ГХН = 60266 (г) / 1260 (г/л) ? 47,8 (л)
Такое же количество хлора должно содержаться и в товарном растворе, т. е. m1Cl2 = m2Cl2 = 9040 г.
Таким образом, для приготовления 100 л рабочего 8%-ного раствора гипохлорита натрия необходимо взять примерно 48 л его товарного раствора и 52л чистой воды.

Особые условия

Поэтому при использовании рабочего раствора гипохлорита натрия с концентрацией по активному хлору более 2% правильным будет выбор насоса с проточной частью, выполненной из поливинилхлорида PVC или акрила с уплотнениями из фторсодержащего каучука Viton.

Достоинства ГХН

• Применяется в жидком виде (товарная концентрация ГХН 10-12%), возможно получение на месте электрохимическим способом.
• эффективен против большинства болезнетворных микроорганизмов
• относительно безопасен при хранении и использовании
• при получении на месте не требует транспортировки и хранения опасных химикатов.

Недостатки ГХН

• неэффективен против цист (Giardia, Cryptosporidium)
• теряет активность при длительном хранении
• потенциальная опасность выделения газообразного хлора при хранении
• образует побочные продукты дизинфекции, включая тригалометаны, в том числе бромоформ и броматы в присутствии бромидов
• при получении на месте требует либо немедленного использования
• при хранении очистить исходную воду от соли и ионов тяжелых металлов
• при хранении растворов NaClO с концентрацией активного хлора более 450 мг/л и рН более 9 происходит накопление хлоратов
• при хранении обеспечить низкую температуру ( не более 20*С)
• при хранении исключить воздействие света
• при хранении рН должен быть не менее 10


Свободный хлор это хлорноватистая кислота или гипохлорита-ион
Связанный хлором это хлор, существующий в виде хлораминов (моно- и ди-), а также в виде треххлористого азота,
Общий хлор - это сумма свободного и связанного хлора.

Наверх

Яндекс.Метрика

AFURA
Контактный телефон: (909) 165-76-78

Пишите нам на почту: afura@list.ru