Спосіб отримання гіпохлориту натрію для знешкодження суднових баластних вод і водню з морської води

Реферат: UA 117873 U UA 117873 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до хімічної технології та може використовуватися для знешкодження суднових баластних вод від патогенних, шкідливих, чужорідних організмів хімічним способом одночасно з отриманням водню. Відомі способи знешкодження суднових баластних вод включають два основні методи: 1) ізоляція; 2) знешкодження. Ізоляція передбачає використання на судах ізольованих баластних танків. Знешкодження передбачає використання хлор-містких сполук і препаратів, озонування, ультрафіолетової обробки, фізико-хімічних, термічних, анаеробних методів. Згідно Резолюцій Міжнародної Морської Організації скидання суднових баластних вод дозволено тільки в спеціально відведених районах, а саме, - 200 морських миль від узбережжя і 200 м (в США, Канаді - 2000 м) під кілем з наступною заміною баласту. Відомо, що водень екологічно чистий енергоносій, а сировина для його отримання вода практично невичерпна, до того ж процес окислення (горіння) водню супроводжується виділенням води. Згідно розрахунків з одного (1) літра води можна отримати 1235 л водню. Однак, переклад техногенних систем на водневе паливо в даний час нереальне, оскільки витрати на отримання водню вище, ніж виділяється енергія при його спалюванні. Процес електролізу протікає при напрузі 1,6-2,0 В і силі струму в десятки і сотні ампер. Найсучасніші 3 електролізери витрачають на отримання одного (1) м водню більше енергії, ніж можна отримати при його спалюванні - 4,0 і 3,55 кВт × год., відповідно. Найбільш близьким по відношенню до пропонованої корисної моделі слід віднести спосіб отримання водного розчину гіпохлориту натрію [Патент RU № 2241659, МПК С01В 11/06, 2012 p. – прототип] за допомогою хімічного способу - хлорування розчину їдкого натрію при зниженій температурі. Спосіб полягає в хлоруванні розчину їдкого натрію при зниженій температурі, причому процес хлорування контролюють шляхом вимірювання редокс - потенціалу платинового електрода, закінчуючи подачу хлору при досягненні його значення в 550+10 мВ. В емальований реактор, забезпечений мішалкою і сорочкою охолодження, насосом подають 3 3 1,2 м 42 %-ного водного розчину їдкого натрію доводять обсяг до 50 м шляхом розбавлення знесоленої водою і хлорують при температурі 20-35 °C газоподібним хлором при безперервному вимірі редокс-потенціалу. При досягненні значення редокс-потенціалу платинового електрода в 545,6 мВ подачу хлору припиняють і проводять аналізи отриманого продукту. Спосіб отримання водного розчину гіпохлориту натрію шляхом хлорування розчину їдкого натрію при зниженій температурі, що відрізняється тим, що процес хлорування контролюють шляхом вимірювання редокс-потенціалу платинового електрода, закінчуючи подачу хлору при досягненні його значення в 555 + 10 мВ. Недоліками зазначеного способу отримання водного розчину гіпохлориту натрію є: - використання дорогої вихідної сировини (розчину їдкого натрію, газоподібного хлору, хімічно знесоленої води; - використовується шкідлива, пожежовибухонебезпечна сировина; - електрод виготовляється з дорогого матеріалу - платини. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення способу отримання водного розчину гіпохлориту натрію для знешкодження суднових баластних вод і водню з морської води шляхом низького енергоспоживання та використання дешевої вихідної сировини, що дозволяє забезпечити отримання в якості побічного продукту екологічно чистого палива - водню. Поставлена задача вирішується тим, що процес отримання гіпохлориту натрію здійснюють шляхом електрохімічної обробки морської води при низьких навантаженнях по силі струму і напруги постійного електричного струму і знижених температурах 15-30 °C, процесу електрохімічної обробки морської води піддають лужні і лужноземельні метали, що містяться в морській воді. Сировина - морська вода Чорного моря (с.м.т. Ж. Порт, Скадовський район, Херсонська область, Україна). Для здійснення процесу застосовують дві скляні кювети, сполучені між собою. У кювети монтують два окремих електрода виготовлених з нержавіючої сталі - анод і катод з клемами. Кювети і порожнини, що з'єднують їх, наповнюють двома літрами морської води при цьому електроди повністю занурені в морську воду. До клем електродів підводять постійний електричний струм через регулятор напруги, на клемах знак плюс - анод, знак мінус - катод. Далі через випрямляч електричного струму і регулятор напруги подають електричний струм на клеми електродів. Після закінчення певного проміжку часу над катодною порожниною у верхній частині утворюється газове ядро, а під катодною порожниною, в основному, гіпохлорит натрію. Газове ядро являє собою водень, а як гіпохлорити утворювалися сполуки, що містять сполуки 1 UA 117873 U 5 10 15 металів - натрій, кальцій, магній, мідь, цинк. Процес отримання гіпохлориту натрію з морської води проводили при температурі 20±2,5 °C, атмосферному тиску 760±20 мм. рт. ст., відносній вологості повітря 65±10 %. Результати експериментів наведені в таблиці. З даних таблиці випливає, що зі збільшенням потужності електричного струму, що подається на клеми, збільшується вихід водню і кількість утвореного в одиницю часу гіпохлориту натрію. У відомому способі отримання гіпохлориту натрію процес заснований на процесі хімічного хлорування гідрооксиду натрію при помірних температурах шляхом електрохімічної обробки при безперервному вимірі редокс-потенціалу платинового електрода. У запропонованій нами технології спосіб заснований на обробці морської води в електричному полі постійного струму при знижених температурах 15-30 °C, процесу електрохімічної обробки піддаються лужні і лужноземельні метали, які містяться у вихідній морській воді. Переваги запропонованого способу отримання гіпохлориту натрію: дешева вихідна сировина - морська вода; низька витрата електричної енергії; одночасно з гіпохлоритом натрію утворюється водень - екологічно чисте паливо для суднових енергетичних установок і енергосилових установок; використання для виготовлення анода і катода дешевих матеріалів в порівнянні з платиною; реалізація процесу безпосередньо на борту судна в умовах штатного морського переходу і знезараження баластної води в баластних танках. 20 Таблиця Зміна швидкості утворення гіпохлориту натрію і водню в залежності від потужності подачі електричного струму № з/п Напруга, В Сила струму, А Потужність, Вт 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1,1 1,6 5,0 8,74 12,0 24,0 36,0 72,0 110,0 150,0 220,0 0,008 0,0025 0,097 0,16 0,22 0,53 0,80 1,7 4,8 6,0 9,4 0,0088 0,004 0,49 1,39 2,64 12,72 28,80 122,40 528,0 900,0 2068,0 Швидкість утворення Гіпохлориту Водень 3 натрію г/хв. см /хв. -3 0,006×10 0,019 -3 0,007×10 0,0208 -3 0,149×10 0,42 -3 0,511×10 1,43 -3 0,571×10 1,6 -3 0,893×10 2,5 -3 2,856×10 8,0 -3 7,140×10 20,0 -3 17,207×10 48,2 -3 19,028×10 53,3 -3 33,208×10 93,02 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Спосіб отримання гіпохлориту натрію шляхом хімічного хлорування гідрооксиду натрію при помірних температурах, який відрізняється тим, що процес отримання гіпохлориту натрію здійснюють шляхом електрохімічної обробки морської води при низьких навантаженнях по силі струму і напруги постійного електричного струму і знижених температурах 15-30 °С, процесу електрохімічної обробки морської води піддають лужні і лужноземельні метали, що містяться в морській воді. 30 Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2