УДК 621.357; 53.08

ПРОТОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК АКТИВНОГО ХЛОРА

С.И. Нефедкин

Московский энергетический институт, г. Москва

    Разработан электрохимический способ и устройство прямого содержания соединений активного хлора в электрохимически синтезированных биоцидных растворах типа раствора гипохлорита и анолита. Диапазон измерений 50-50000 мг/л с погрешностью ± 5%.

Анолит, гипохлорит, активный хлор, измерения.

Электрохимическое активирование растворов хлорида натрия в диафрагменных и бездиафрагменных установках и получение в них дезинфицирующих растворов анолита и гипохлорита натрия является актуальной технологией. Данные технологии реализованы в настоящее время в целом ряде электрохимических устройств, как диафрагменных (СТЭЛ, КРОНТ-УМЭМ), так и бездиафрагменных (КРОНТ-ЭКО, САНЕР, ГИПОФЛО).

Практически во всех данных устройствах концентрация готового продукта не определяется непосредственно в генерирующем его устройстве, и тем самых является величиной приблизительной, зависящей от температуры и качества маточного раствора хлорида натрия, точности его разбавления, стабильности параметров электрической сети и ряда других параметров.

В качестве критерия получения раствора заданной активности используется, либо продолжительность электрохимической обработки (для без диафрагменных устройств), либо фиксирование параметров процесса - тока и скорости прокачки исходного раствора через ПЭМ (для диафрагменных устройств). Последующее определение содержание активного хлора в растворе путем йодометрического титрования (более точного), либо применения индикаторных полосок (менее точного) позволяет скорректировать дезинфицирующий раствор для конкретного применения.

Вместе с тем, точность приготовления дезинфицирующих растворов регламентируется методическими указаниями по их применению, а в ряде случаев (например, для приготовления растворов гипохлорита натрия для внутривенного введения) является чрезвычайно важной.

   Разработан и запатентован электрохимический способ и устройство прямого определения содержания активного хлора в протоке раствора электролита по токам его восстановления на платиновом индикаторном электроде. Способ основан на программируемой электрохимической поляризации индикаторного электрода в трехэлектродном электрохимическом датчике и измерении его параметров на различных участках вольтамперной кривой индикаторного электрода.

Данное техническое решение реализовано в установке для получения гипохлорита натрия "ГИПОФЛО-М". В данной установке генерация раствора гипохлорита натрия осуществляется в гидроконтуре, включающем кроме электролизера также емкость с исходным раствором хлорида натрия и проточный датчик активного хлора. Циркуляция раствора происходит за счет энергии образующейся в процессе электролиза газовой фазы (газ-лифт).

Диапазон измеряемых концентраций активного хлора 50 - 50000 мг/л с точностью 5%. Конструкция датчика позволяет проводить измерения в газожидкостной смеси различного солесодержания и рН.

На лицевой панели установки "ГИПОФЛО-М" индицируется текущее значение концентрации гипохлорита натрия. Задатчик концентрации позволяет закончить цикл приготовления раствора на заданном оператором значении концентрации (в данном случае 1.6 - 1.8 % по активному хлору).

Следует отметить, что проточный датчик может быть использован и для измерения концентрации генерируемых в ПЭМ окислителей, т.е. активности анолита.

Были проведены испытания датчика активного хлора, установленного сразу после ПЭМ. Раствор хлорида натрия концентрацией 9 г/дм³ и 25 г/ дм³ с постоянной скоростью пропускался через ПЭМ (сначала через катодную, а затем через анодную камеру) без предварительного газоотделения. Источником питания поддерживался ток 10А. Концентрация активного хлора на выходе ПЭМ варьировалась при помощи изменения скорости протока раствора.

Было установлено, что форма сигнала и диапазон потенциалов, при которых регистрируются токи восстановления на индикаторном электроде датчика для нейтрального анолита и гипохлорта натрия являются идентичными, что показывает одинаковую природу основных окислителей, генерируемых в диафрагменных и бездиафрагменных устройствах.

На рис. 1 представлена зависимость результатов лабораторных измерений концентрации активного хлора и показаний датчика, установленного после ПЭМ. Параллельно концентрация активного хлора определялась йодометрически. Здесь отображены также показания рН генерируемых растворов. Точки с затемненным маркером получены при частичном отборе раствора после катодной камеры.

Как видно из рисунка, показания датчика адекватно отражают концентрацию активного хлора с корреляцией 0.95. Снижение рН генерируемых растворов анолита при частичном отборе раствора после катодной камеры практически не влияют на точность показаний датчика.

Таким образом, определение концентрации активного хлора в анолите в установках типа СТЭЛ возможно реализовать при помощи проточного электрохимического датчика. Причем здесь его применение для получения продукта нужной концентрации более актуально из-за большей сложности поддержания целого ряда технологических параметров электрохимической активации.

Следует отметить, что электродная база датчика позволяет определять и окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) анолита (или католита) в процессе его генерации, что является важной дополнительной характеристикой раствора.

Электрохимический контроль генерируемых растворов является важной задачей электрохимической активации, позволяющей производить текущий контроль процесса, получать растворы с необходимыми потребительскими свойствами.