Хлорирование соленой воды - Salt water chlorination

Хлорирование соленой воды Хлорирование соленой воды в жилых помещениях было изобретено австралийским промышленным химиком Тедом Ромером, BSC Ind Chem. (Watermaid) и отдельно Барри Гиллингс (Орсино) Продукт, разработанный обоими, впервые был продан коммерчески в 1971 году. В тот же день, когда компания Romland Industries начала (в настоящее время Watermaid Pty Ltd - watermaid.com), другая компания Orsino (Барри Гиллингс) также продает Электролитический хлоратор запущен. В электродах Орсино использовались платиновые электроды и применялся процесс протирания, чтобы электроды оставались чистыми. В конечном итоге они потерпели неудачу, и вскоре последовала кончина Orsino (дизайн Барри Гиллингса). Продукция Watermaid в настоящее время производится в Terrey Hills в Сиднее, Австралия. Демонстрационная установка, установленная Тедом Ромером, была в частном зоопарке сэра Эдварда Джона Лиса Холлстрома в 1970 году и представляла собой установку морской воды. В 1972 году Лен Дэвид и Тед Ромер провели встречу в аэропорту Перта, чтобы обсудить, как Лен производит продукт, который стал Clearwater (ныне Zodiac). Ларри Огден также упоминает о разработке электролитического хлоратора в 1972 году отдельно в Новой Зеландии. Электрохимическое хлорирование - это процесс, в котором используются растворенные соль (1000–36,000 промилле или 1–36 г / л ) как магазин для хлорирование система в первую очередь для бассейнов и джакузи.[1] Генератор хлора (также известный как соляная ячейка, генератор соли, хлоратор соли или SWG) использует электролиз в присутствии растворенной соли (NaCl ) для получения газообразного хлора (Cl2) или его растворенных форм - хлорноватистой кислоты (HClO ) / гипохлорит натрия (NaClO ) - дезинфицирующее средство, уже широко используемое в бассейнах. Водород также производится как побочный продукт. Таким образом, бассейн с морской водой, гидромассажная ванна или спа-ванна (Джакузи известная марка) на самом деле не содержит хлора; он просто использует добавленную соль и генератор хлора вместо прямого добавления хлора.

Отличие от традиционного хлорирования бассейнов

Присутствие хлора в традиционных плавательных бассейнах можно описать как комбинацию свободного доступного хлора (FAC) и комбинированного доступного хлора (CAC).[2] Хотя FAC состоит из свободного хлора, который используется для очистки воды, CAC включает: хлорамины, которые образуются в результате реакции FAC с аминами (попадающими в бассейн с потом, слюной, слизью, мочой и другими биологическими веществами, а также насекомыми и другими вредителями).[3] Хлорамины вызывают «запах хлора» в бассейнах, а также вызывают раздражение кожи и глаз. Эти проблемы являются результатом недостаточного уровня свободного доступного хлора и указывают на то, что бассейн должен быть «шокирован» добавлением хлора в 5-10 раз превышающем нормальный.[2] В бассейнах с морской водой, [4] Генератор использует электролиз для непрерывного производства свободного хлора. Он также сжигает хлорамины так же, как традиционный шок (окислитель). Как и в случае с традиционно хлорированными бассейнами, за бассейнами с морской водой необходимо следить, чтобы поддерживать надлежащий химический состав воды. Низкие уровни хлора могут быть вызваны недостаточным количеством соли, неправильной (низкой) настройкой выработки хлора на блоке SWG, повышенным, чем обычно, потреблением хлора, низким уровнем стабилизатора, воздействием солнца, недостаточной скоростью насоса или механическими проблемами с генератором хлора. Количество соли можно снизить за счет разбрызгивания, обратной промывки и разбавления дождевой водой.[5]

Хлорированный бассейн с соленой водой в Вилладжах, Флорида.
Бассейн с хлорированной соленой водой в Деревни, Флорида.

Проблемы со здоровьем

Исследования показали, что, поскольку бассейны с морской водой все еще используют хлорную дезинфекцию, они производят те же побочные продукты дезинфекции (DBP), присутствующие в традиционных пулах.[6] Наибольшую озабоченность вызывают галокетоны и тригалометаны (THM) из преобладающих форм бромоформ.[6] Очень высокий уровень бромоформа - до 1,3 мг / л, что в 13 раз превышает нормативные значения Всемирная организация здоровья - были обнаружены в некоторых общественных бассейнах с морской водой.[6][7]

Производители производят генераторы хлора в морской воде в Соединенных Штатах с начала 1980-х годов, и впервые они появились на рынке в Новая Зеландия в начале 1970-х (Aquatech IG4500).[8]

Операция

Ячейка хлоратора состоит из параллельных титан пластины покрытые рутений и иногда иридий. В более старых моделях используются перфорированные (или сетчатые) пластины, а не сплошные пластины. Электролиз естественным образом притягивает к пластинам кальций и другие минералы. Таким образом, в зависимости от химического состава воды и объема использования, ячейка требует периодической очистки в слабом растворе кислоты (1 часть HCl на 15 частей воды), который удалит скопление кальций сложные кристаллы, такие как карбонат кальция или нитрат кальция. Чрезмерное накопление может снизить эффективность клетки. Продолжительная эксплуатация хлоратора при недостаточном количестве соли в бассейне может привести к удалению покрытия с ячейки, что в свою очередь требует дорогостоящих затрат.[требуется разъяснение ] замена, как и использование слишком сильной кислоты.

Для бассейнов с морской водой также может потребоваться стабилизатор (циануровая кислота ), чтобы солнечные ультрафиолетовые лучи не разрушали свободный хлор в бассейне. Обычные уровни составляют 20-50 промилле. Они также требуют pH должно поддерживаться между 7,2 и 7,8, при этом хлор будет более эффективным, если pH поддерживается ближе к 7,2. Средний уровень соли обычно находится в диапазоне 3000-5000 частей на миллион, что намного меньше, чем в океане, где уровень соли составляет около 35000 частей на миллион.[9] В плавательных бассейнах соль обычно выливается на дно и сметается щеткой для бассейна, пока она не растворится; если в систему возврата воды попадает концентрированный рассол, это может вызвать сбои в работе ячейки хлоратора из-за чрезмерной проводимости.

При хлорировании соленой воды образуется избыток гидроксильных ионов, что требует частого добавления соляная кислота (HCl, также известный как соляная кислота ) для нейтрализации щелочности. Исходный химический состав хлора следующий.

4NaCL -> 4Na + + 4Cl- Соль растворяется в воде.

4Na + + 4Cl- -> 4Na + 2Cl2 Электролизом.

4Na + 4H20 -> 4Na + + 4OH- + 2H2 Реакция металлического натрия с водой.

2Cl2 + 2H2O -> 2HClO + 2H + + 2Cl- Гидролиз водного газообразного хлора.

2HClO -> HClO + ClO- + H + Диссоциация хлорноватистой кислоты при pH 7,5 и 25 ° C.

4NaCl + 3H2O -> 4Na + + HClO + ClO- + OH- + 2Cl- + 2H2 За вычетом всего вышеперечисленного.

Добавление соляной кислоты для восстановления pH до 7,5.

HCl + 4Na + HClO + ClO- + OH- + 2Cl- + 2H2 -> HClO + OCl- + H2O + 4Na + + 3Cl- + 2H2.

NaCl + HCl + 2H2O -> HClO + OCl- + Na + + 2H2 За вычетом двух последних.

Преимущества и недостатки

Преимущества солевых систем в бассейнах - это удобство и постоянная доставка дезинфицирующего средства на основе чистого хлора. Уменьшение количества раздражающих хлораминов по сравнению с традиционными методами хлорирования и «смягчающий» эффект электролиза, снижающий растворенные щелочь минералы в воде также воспринимаются как преимущества. Для некоторых людей, чувствительных к хлору, эти системы могут быть менее опасными. Бассейны с соленой водой дешевле содержать в течение всего года, так как соль значительно дешевле коммерческого хлора.

Недостатками являются первоначальная стоимость системы, обслуживания и стоимость замены ячеек. Соль вызывает коррозию и может повредить некоторые металлы и некорректно запечатанные камни. Однако, поскольку идеальная концентрация солевого раствора в бассейне с хлорированной солью очень низкая (<3500 частей на миллион, порог восприятия соли человеком по вкусу; морская вода примерно в десять раз больше этой концентрации), повреждение обычно происходит из-за неправильного ухода за химическим составом бассейна или неправильного обслуживания электролитической ячейки. Производители оборудования для бассейнов обычно не гарантируют нержавеющая сталь продукты, поврежденные солевыми бассейнами. Накопление осадка кальция и других щелочных металлов будет происходить естественным образом на катодной пластине, а иногда и в самом бассейне, как "масштабирование ". Необходимо регулярное техническое обслуживание ячейки; несоблюдение этого требования снизит эффективность ячейки. В некоторых конструкциях хлораторов солевого раствора используется метод" обратной полярности ", который будет регулярно переключать роли двух электродов между анодом и катодом. вызывая растворение этого накопления кальция с накапливающего электрода.Такие системы уменьшают, но не устраняют необходимость очистки электролитической ячейки и появление накипи кальция в воде.

По мере образования хлора pH будет повышаться, что приведет к снижению эффективности хлора. Многие системы с химической автоматизацией могут определять рост pH и автоматически вводить либо СО2 или же соляная кислота чтобы вернуть pH к целевому уровню.

Системы автоматизации также будут управлять уровнями дезинфицирующего средства, отслеживая ORP или уровни окислительно-восстановительного потенциала воды. Это позволяет производить только необходимое количество хлора в зависимости от потребности.

Бромид натрия можно использовать вместо хлорид натрия, который производит пул брома. Преимущества и недостатки такие же, как и у солевой системы. Нет необходимости использовать кислоту на основе хлорида для балансировки pH. Кроме того, бром эффективен только как дезинфицирующее средство, но не как окислитель, что оставляет необходимость в добавлении «шока», такого как перекись водорода или любой шок на основе хлора, для сжигания неорганических отходов и высвобождения связанного брома. Этот дополнительный шаг не требуется в системе хлорида натрия, так как хлор эффективен как дезинфицирующее средство, так и окислитель. Пользователю потребуется лишь время от времени «сверххлорировать» или увеличивать выработку хлора клеткой. Обычно это делается реже одного раза в неделю или после больших нагрузок.

Рекомендации

  1. ^ Вудхерст, Кевин. «Генераторы хлора: бассейн с соленой водой - часто выбор». Получено 19 февраля 2013.
  2. ^ а б Дэвид Шорт, Фрэн Дж. Донеган (2012). Бассейны и СПА: планирование, проектирование, уход, ландшафтный дизайн. Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Креативный домовладелец. п. 239. ISBN  978-1-58011-391-5.
  3. ^ «Контроль хлораминов в закрытых плавательных бассейнах». Государственное здравоохранение штата Новый Южный Уэльс. 3 декабря 2012 г.. Получено 20 февраля 2013.
  4. ^ «10 лучших хлораторов соленой воды».
  5. ^ «Хлоринатор соленой воды». Вторник, 8 октября 2019 г.
  6. ^ а б c Кларк, Джон Р. Бассейн с соленой водой 101. Публикации PWPH. стр. PT3.
  7. ^ Beech et al 1980 Нитраты, хлораты и тригалометаны в воде плавательных бассейнов, Am J Public Health 70 (1): с79-82
  8. ^ «Бассейны с соленой водой».
  9. ^ Соленость - растворенные соли, измерение солености, windows2universe.org.