Способ получения водного раствора гипохлорита натрия - RU2441836C1

Описание

Изобретение относится к производству водных растворов гипохлорита натрия и может найти применение для дезинфекции, в частности для дезинфекции и очистки воды, а также для отбеливания текстильных материалов, бумаги, для производства чистящих, моющих и дезинфицирующих средств.

Водный раствор гипохлорита натрия может быть получен химическим методом, в частности путем взаимодействия газообразного хлора с водным раствором гидроокиси натрия [ГОСТ 11086-76], при этом удается получить водный раствор с высокой концентрацией гипохлорита натрия в нем (170-190 г/дм³ по активному хлору). Полученный химическим путем водный раствор гипохлорита натрия кристаллизуется при низких температурах, что накладывает ограничения на условия его транспортировки. Кроме того, для целей дезинфекции требуются значительные дозы указанного раствора, содержащего ионы ClO^-, способные при попадании в окружающую среду образовывать загрязняющие ее хлорорганические соединения.

Водный раствор гипохлорита натрия может быть получен электрохимическим методом, в частности путем электролиза водного раствора хлорида натрия.

Концентрация гипохлорита натрия в водном растворе, полученном электрохимическим методом, составляет 2-10 г/дм³ [см., например, В.Л.Кубасов, В.В.Башмаков. Электрохимическая технология неорганических веществ. М.: Химия, 1989 г., с.136]. Достоинствами рассматриваемого раствора гипохлорита натрия по сравнению с раствором гипохлорита натрия, полученным химическим путем, являются меньшая склонность к кристаллизации при низких температурах, а также меньшая, требуемая для дезинфекции, доза и соответственно меньшая опасность вторичного загрязнения окружающей среды хлорорганическими соединениями.

Однако из-за невысокой концентрации гипохлорита натрия в его водном растворе, полученном электрохимическим путем, увеличиваются затраты на транспортировку рассматриваемого раствора, а также ограничивается область его применения, поскольку он не применяется для отбеливания бумаги и тканей, а также для производства чистящих, моющих, дезинфицирующих средств.

В связи с вышесказанным актуальным является разработка способов, направленных на повышение концентрации гипохлорита натрия в его водном растворе, полученном электрохимическим путем.

Так, известен способ получения водного раствора гипохлорита натрия, обеспечивающий повышение концентрации гипохлорита натрия в его водном растворе, полученном электрохимическим методом [RU 2145237], который выбран автором в качестве ближайшего аналога.

Данный способ включает подкисление исходного водного раствора гипохлорита натрия, полученного электрохимическим методом, и смешивание его с агентом, обуславливающим повышение концентрации гипохлорита натрия в нем. При этом указанным агентом является трибутилфосфат, который при смешивании с исходным водным раствором гипохлорита натрия взаимодействует с образующейся в указанном исходном растворе при его подкислении хлорноватистой кислотой, в результате чего происходит экстракция трибутилфосфата указанной кислотой. Далее к полученной смеси добавляют водный раствор гидроксида натрия, который взаимодействует с хлорноватистой кислотой с образованием гипохлорита натрия, переходящего в водную фазу. Отделяют водную фазу от органической фазы, при этом водная фаза представляет собой целевой продукт - водный раствор гипохлорита натрия с концентрацией, намного превышающей его концентрацию в исходном растворе.

Данный способ позволяет получить высококонцентрированный водный раствор гипохлорита натрия, обладающий высокой дезинфицирующей активностью.

Однако рассматриваемый способ является сложным, поскольку он включает несколько стадий и требует использования целого ряда реагентов.

Кроме того, из-за применения в рассматриваемом способе трибутилфосфата, относящегося к токсичным веществам, присутствующего в конечном растворе в виде примеси, получаемый при использовании данного способа продукт не является экологически чистым.

Задачей заявляемого изобретения является упрощение способа получения водного раствора гипохлорита натрия при обеспечении значительной концентрации гипохлорита натрия в нем и повышении экологической чистоты получаемого при использовании способа продукта.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в способе получения водного раствора гипохлорита натрия, включающем смешивание водного раствора гипохлорита натрия, полученного электрохимическим методом, с агентом, обуславливающим повышение концентрации гипохлорита натрия в нем, согласно изобретению в качестве указанного выше агента используют водный раствор гипохлорита натрия, полученный химическим методом, при этом смешивают водный раствор гипохлорита натрия, полученный электрохимическим методом, с водным раствором гипохлорита натрия, полученным химическим методом, при их объемном соотношении, обеспечивающем концентрацию гипохлорита натрия в водном растворе, полученном после смешивания указанных двух растворов, от 25 до 155 г/дм³ по активному хлору.

Принципиально важным в заявляемом способе является то, что получаемый при его реализации водный раствор гипохлорита натрия содержит как водный раствор гипохлорита натрия, полученный электрохимическим методом, так и водный раствор гипохлорита натрия, полученный химическим методом.

Как известно, водный раствор гипохлорита натрия, полученный химическим методом, имеет концентрацию гипохлорита натрия, намного (на порядок и более) превышающую концентрацию гипохлорита натрия в его водном растворе, полученном электрохимическим методом. Таким образом, используемый в заявляемом способе водный раствор гипохлорита натрия, полученный химическим методом, является агентом, обуславливающим повышение концентрации гипохлорита натрия в конечном растворе.

Как показывают экспериментальные исследования, дезинфицирующее действие раствора гипохлорита натрия, полученного электрохимическим методом, значительно выше (на 20-25%), чем у раствора гипохлорита натрия, полученного химическим методом, при их одинаковой дозе, применяемой для дезинфекции. Таким образом, за счет присутствия в конечном растворе водного раствора гипохлорита натрия, полученного электрохимическим методом, обеспечивается достаточно высокое дезинфицирующее действие получаемого по заявляемому способу водного раствора гипохлорита натрия при дозах, меньших, чем это требуется при использовании водного раствора гипохлорита натрия, полученного химическим путем.

Заявляемый способ является простым, поскольку в нем используется одна простая операция смешивания образующих конечный раствор двух водных растворов гипохлорита натрия.

При этом способ не требует применения токсичных веществ, таких как трибутилфосфат.

Получаемый по заявляемому способу раствор является новым продуктом, обладающим совокупностью положительных свойств - он имеет значительную концентрацию, что обуславливает снижение связанных с транспортировкой затрат. При этом склонность к кристаллизации при низких температурах у рассматриваемого раствора меньше, чем у водного раствора гипохлорита натрия, полученного химическим методом. Получаемый по заявляемому способу раствор имеет высокую дезинфицирующую способность, благодаря чему достигается снижение требуемых для дезинфекции доз указанного раствора. При этом указанное снижение доз обуславливает, в частности, уменьшение опасности вторичного загрязнения хлорорганическими соединениями окружающей среды.

Кроме того, рассматриваемый раствор имеет широкую сферу использования, поскольку он может быть использован как для дезинфекции воды, так и для производства отбеливающих, чистящих, моющих, дезинфицирующих средств.

Заявленные пределы концентрации гипохлорита натрия в конечном водном растворе (от 25 до 155 г/дм³) были подобраны автором экспериментально из условия достижения относительно высокой концентрации гипохлорита натрия в конечном растворе при сохранении его высокого дезинфицирующего действия.

При концентрации гипохлорита натрия в конечном растворе менее 25 г/дм³ не достигается существенного снижения затрат на его транспортировку. При концентрации гипохлорита натрия в конечном растворе более 155 г/дм³ в нем существенно повышается доля водного раствора гипохлорита натрия, полученного химическим методом, что приводит к утрате вышеуказанных положительных свойств получаемого по заявляемому способу продукта

Выбранная из указанных пределов концентрация гипохлорита натрия в конечном растворе обеспечивается объемным соотношением входящих в него двух растворов при известной концентрации гипохлорита натрия в каждом из них

Таким образом, техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемого изобретения, является упрощение способа получения водного раствора гипохлорита натрия при обеспечении значительной концентрации гипохлорита натрия в нем и повышении экологической чистоты получаемого при использовании способа продукта.

Способ осуществляют следующим образом.

Для получения водного раствора гипохлорита натрия используют водный раствор гипохлорита натрия, полученный электрохимическим методом, с известной концентрацией гипохлорита натрия в нем и водный раствор гипохлорита натрия, полученный электрохимическим методом, с известной концентрацией гипохлорита натрия в нем.

Как известно из практики, концентрации гипохлорита натрия при электрохимическом и химическом методах получения водного раствора гипохлорита натрия составляют соответственно 2-10 г/дм³ и 170-900 г/дм³ по активному хлору.

Вышеуказанные водные растворы гипохлорита натрия с известной концентрацией берут в таком объемном соотношении, при котором обеспечивается заданная концентрация гипохлорита натрия в конечном водном растворе, выбранная из пределов от 25 до 155 г/дм³ по активному хлору.

Требуемое объемное соотношение смешиваемых компонентов определяется расчетным путем.

Смешивают указанные два раствора с получением конечного водного раствора гипохлорита натрия.

Возможность реализации способа показана в примерах конкретного выполнения.

Пример 1.

Брали первый водный раствор гипохлорита натрия, полученный электрохимическим методом, концентрация гипохлорита натрия Сэ в котором составляла 2 г/дм³ по активному хлору.

Брали второй водный раствор гипохлорита натрия, полученный химическим методом, в частности водный раствор гипохлорита натрия по ГОСТ 11086-76 марки A, концентрация гипохлорита натрия Сх в котором составляла 190 г/дм³ по активному хлору.

Для приготовления конечного водного раствора гипохлорита натрия с заданной концентрацией гипохлорита натрия Ск в нем, равной 26 г/дм³ по активному хлору, выбранной из заявляемых пределов концентрации, рассчитывали объемное соотношение первого и второго растворов, исходя из выражения (1), связывающего объемы и концентрации первого, второго и конечного растворов:

где Vx - объем водного раствора гипохлорита натрия, полученного химическим методом,

Vэ - объем водного раствора гипохлорита натрия, полученного электрохимическим путем.

Искомое соотношение объемов второго и первого растворов составило примерно 0,14.

Смешивали 1 дм³ первого раствора с 0, 14 дм³ второго раствора и получали 1,14 дм³ конечного раствора с заданной концентрацией 26 г/дм³ по активному хлору.

Пример 2.

Брали первый водный раствор гипохлорита натрия, полученный электрохимическим путем, концентрация гипохлорита натрия Сэ в котором составляла 10 г/дм³ по активному хлору.

Брали второй водный раствор гипохлорита натрия, полученный химическим путем, в частности водный раствор гипохлорита натрия по ГОСТ 11086-76 марки A, концентрация гипохлорита натрия Сх в котором составляла 170 г/дм³ по активному хлору.

Для приготовления конечного водного раствора гипохлорита натрия с заданной концентрацией гипохлорита натрия Ск в нем, равной 80 г/дм³ по активному хлору, выбранной из заявляемых пределов концентрации, рассчитывали объемное соотношение первого и второго растворов, исходя из выражения (1).

Искомое объемное соотношение второго и первого растворов составило примерно 0,77.

Смешивали 1 дм³ первого раствора с 0,77 дм³ второго раствора и получали 1,77 дм³ конечного раствора с заданной концентрацией 80 г/дм³.

Реферат

Изобретение относится к неорганической химии и может найти применение при дезинфекции и очистке воды, а также при отбеливании текстильных материалов, бумаги, при производстве чистящих, моющих и дезинфицирующих средств. Смешивают водный раствор гипохлорита натрия, полученный электрохимическим методом, с водным раствором гипохлорита натрия, полученным химическим методом. Концентрация гипохлорита натрия в водном растворе, полученном после смешивания указанных двух растворов, составляет от 25 до 155 г/дм3 по активному хлору. Изобретение позволяет упростить способ получения и повысить экологическую чистоту раствора гипохлорита натрия.

Формула