Способ получения электроактивированных водных растворов солей
METHOD OF PRODUCING ELECTROACTIVATED AQUEOUS SALT SOLUTIONS

Изобретение относится к технологии электрообработки водных растворов солей и может быть использовано для получения электроактивированных средств.
Электроактивированные водные растворы солей находят применение в сельском хозяйстве, пищевой промышленности, ветеринарии, медицине [1].
Электрохимическая активация (ЭХА) воды и водных растворов осуществляется в диафрагменных электролизерах - активаторах диафрагменного типа под действием постоянного электрического тока. При этом обычно в катодной камере электролизера получают щелочной раствор (католит), в анодной - кислотный раствор (анолит). Католит обладает моющими свойствами, анолит - дезинфицирующими свойствами [1]. Католит и анолит обладают также биологической активностью [2].
Описаны способы ЭХА водных растворов поваренной соли различной концентрации, в том числе 5-10% на установках типа СТЭЛ (НПО «Экран», Москва). Установка СТЭЛ-МТ-1 включает комплект частей: электролизер вертикального типа, водоструйный насос, выпрямитель, диафрагму [3]. Производительность - по 10 л/ч католита и анолита. Анолит содержит до 300 мг/л активного хлора. Недостатки способа - большой расход соли, сложность технологии.
2
2
Описан способ получения ЭХА растворов солей натрия (сульфата и фосфата) с концентрацией 0,9-2,2 г/л на установке непроточного типа «МЕЛЕСТА» (прибор для бытовых целей) [4]. Объем емкости прибора около 1 л, диафрагма из пластикового брезента, катод из нержавеющей стали, анод - типа ОРТА (поверхностью по 5 см). Соотношение объемов католита и анолита 2:1 (соответственно 660:330 мл), плотность тока 0,08-0,14 А/см.
Недостатки способа: малый срок хранения католита и анолита (2-3 суток), образование в анолите оксидантов, что требует затраты на их переработку при использовании католитов для обработки сельхозсырья.
2
4
3
При использовании растворов по способу [5] 5-9,5 г/л NaCl, или NaSO, или CHCOONa в аналогичном случае в анолите образуются оксиданты в концентрации до 100 мг/л, и в случае использования католита, анолит является побочным продуктом, требующим разработки способов его утилизации, что ухудшает технологию и экологическую ситуацию, требует дополнительных затрат.
В то же время вредная микрофлора биообъектов легко приспосабливается к действию ЭХА-растворов, и их эффективность снижается.
Нами предлагается использовать католиты ЭХА солей.
Технический результат изобретения - выявление условий ЭХА и типа растворов, позволяющих устранить эти недостатки, что упрощает технологию, снижает затраты, повышает экологическую безопасность способа.
После предварительных поисков и экспериментов нами показано, что доступной и удобной добавкой является аскорбиновая кислота (витамин С). Известно, что для улучшения показателей качества, например, мяса вносят добавку аскорбиновой кислоты.
2
4
3
Это достигается тем, что в предлагаемом способе для ЭХА используют разбавленные водные растворы солей NaCl, KCl, NaSO, CHCOONa с введением аскорбиновой кислоты, при этом концентрация солей составляет 0,5-2 г/л, а аскорбиновой кислоты - 0,1-0,3 г/л.
При ЭХА растворов солей с добавкой аскорбиновой кислоты образуются католиты с pH 11,0-12,0 ОВП -800 - -950 мВ (ХСЭ) и анолиты с pH 2,0-5,0 ОВП +300 - +1050 мВ (ХСЭ) с содержанием оксидантов в количестве 7-14 мг/л либо отсутствуют.
После ЭХА растворов образуются католиты, которые можно использовать для обработки мясного сырья с целью повышения качества при хранении в охлажденном состоянии, как например в патенте [6], либо стимулирования прорастания семян растений, а в анолите резко снижается содержание оксидантов, и они могут сливаться в канализацию при необходимости после разбавления.
Примеры осуществления способа
Пример 1. На установке «МЕЛЕСТА» загружают в катодную камеру 660 мл раствора NaCl 0,585 г/л + 0,2 г/л аскорбиновой кислоты, заранее приготовленных в мерной колбе на 1 л из навесок солей. Проводят ЭХА при силе тока 0,3-0,5 А, напряжении 40-41 В, температуре 20-24°С в течение 20 мин.
Характеристика растворов:
pH
ОВП, мВ (ХСЭ)
Q, удельный расход количества электричества, А⋅ч/л
Исходный раствор
3,64
+224
Католит
11,40
-890
0,132
Анолит
2,22
+1040
В анолите обнаружено 14 мг/л активного хлора, в аналоге без добавки анолит содержал 106 мг/л активного хлора.
2
4
Пример 2. По примеру 1 загружают раствор NaSO 2 г/л + 0,1 г/л аскорбиновой кислоты. Проводят ЭХА растворов при силе тока 0,35-0,50 А, напряжении 40-42 В, температуре 19-21°С в течение 20 минут.
Характеристика растворов:
pH
ОВП, мВ (ХСЭ)
Q, удельный расход количества электричества, A⋅ч/л
Исходный раствор
3,76
+272
Католит
11,20
-800
0,15
Анолит
2,20
+432
В анолите оксидантов не обнаружено (в аналоге без добавки 6 мг/л активного кислорода).
Пример 3. По примеру 1 загружают раствор KCl 0,745 г/л + 0,3 г/л аскорбиновой кислоты. Проводят ЭХА растворов при силе тока 0,35-0,7 А, напряжении 40-41 В, температуре 23-24°С в течение 20 мин.
Характеристика растворов:
pH
ОВП, мВ (ХСЭ)
Q, удельный расход количества электричества, A⋅ч/л
Исходный раствор
3,54
+150
Католит
11,32
-899
0,165
Анолит
2,10
+643
В анолите обнаружено 7 мг/л активного хлора (в аналоге - до 120 мг/л активного хлора).
3
Пример 4. По примеру 1,загружают раствор CHCOONa 2 г/л + 0,2 г/л аскорбиновой кислоты. Проводят ЭХА растворов при силе тока 0,5-0,6 А, напряжении 40-41 В, температуре 21-24°С продолжительностью 28 мин.
Характеристика растворов:
pH
ОВП, мВ (ХСЭ)
Q, удельный расход количества электричества, А⋅ч/л
Исходный раствор
6,24
+151
Католит
11,80
-944
0,28
Анолит
4,52
+257
В анолите оксидантов (активного кислорода) не обнаружено (в аналоге было 8 мг/л активного кислорода).
Из приведенных примеров видно, что предлагаемый способ позволяет полезно использовать католиты ЭХА растворов с фиксированным показателем pH и ОВП, а в побочном продукте в анолитах резко снизить или вовсе удалить оксиданты, что способствует улучшению технологии, экологической безопасности, расширению ассортимента ЭХА растворов для обработки сельхозсырья.
Перечень источников информации, принятых во внимание
1. Бахир В.М. Современные технические электрохимические системы для обеззараживания, очистки и активации воды. М.: ВНИИИМТ, 1999 - 84 с.
2. Бахир В.М. Электрохимическая активация. - М.: ВНИИИМТ, 1992, т. 1 и 2 - 657 с.
3. Установка СТЭЛ-МТ-1 Руководство оператора с режимно-технологической картой. М.: НПО «Экран», 1993.
4. Пат. RU №2548967, C02F 1/46, опубл. 20.04.2015 г.
5. Пат. RU №2297980, C02F 1/46, опубл. 27.04.2007 г.
6. Пат. RU №2341962, А23В 4/08, опубл. 27.12.2008 г.