СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОАКТИВИРОВАННЫХ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ
METHOD OF PRODUCING ELECTRICALLY ACTIVATED SALT WATER SOLUTIONS

Изобретение относится к технологии обработки водных растворов солей и может быть использовано для получения электроактивированных средств.
Электроактивированные водные растворы солей находят применение в сельском хозяйстве, пищевой промышленности и других отраслях. Способ получения электроактивированных средств осуществляется путем обработки растворов солей в диафрагменном электролизере-активаторе постоянным электрическим током. При этом в катодной камере диафрагменного электролизера получают щелочной раствор - католит с рН 8-12, в анодной камере - анолит с рН 2-5 - кислый раствор.
Католит наряду со щелочью содержит восстановители и активные частицы с окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП) от -100 до -1000 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения (ХСЭ), анолит наряду с кислотами - окислители и активные частицы с ОВП +300-+1100 мВ (ХСЭ). Католит обладает моющими свойствами, анолит - дезинфицирующими свойствами [1]. На этих свойствах в основном основаны методы их применения в сельском хозяйстве, пищевой промышленности и других отраслях [2, 3, 4]. В качестве растворителя применяют дистиллированную либо водопроводную питьевую воду. Католит и анолит обладают также биологической активностью.
Описан способ электрохимической активации (ЭХА) водных растворов хлорида натрия с концентрацией 5-10%, например, на установке проточного типа СТЭЛ-МТ-1, выпускаемой НПО «Экран» (Москва) [5].
В комплект установки входят: вертикальный диафрагменный электролизер, емкости для исходного раствора, католита и анолита, входной водоструйный насос, выпрямитель и арматура, керамическая диафрагма. Производительность установки по 10 л/час католита и анолита.
Анолит содержит до 300 мг/л «активного хлора».
Недостатки способа: большой расход соли и необходимость утилизации отработанных растворов, разбавление исследуемого раствора водопроводной водой.
Описан способ получения электроактивированных водных растворов солей натрия (сульфата и фосфата натрия) с концентрацией 0,9-2,2 г/л обработкой в электрическом поле постоянного тока в непроточном электролизере - активаторе разборного типа «Мелеста» [6]. Прибор (электролизер) снабжен емкостью объемом около 1 литра вертикального типа из корозионностойкой пластмассы с диафрагмой из подобной ткани. Прибор модифицирован нами путем замены крышки на пластину из оргстекла с прорезями для крепления электродов - катода из нержавеющей стали и анода - типа ОРТА, с выпрямителем типа ВСА-5к, снабженном амперметром и вольтметром. Объемы католита ~660 мл, а анолита ~330 мл.
2
Прибор позволяет с указанными растворами получать католит и анолит с рН 11,9 и 2,1 соответственно при плотности тока 0,08-0,14 А/см и малый срок хранения анолита (до 2-3 суток).
Недостатки способа:
- использование относительно дорогостоящих веществ сульфата и фосфата натрия;
- малый срок хранения анолита.
Известен способ получения электроактивированных растворов хлорида натрия с концентрацией 1 г/л в диафрагменном электролизере непроточного типа путем электрообработки (ЭХА) при силе тока 1-1,4 А, температуре 18-20°C в течение 15 мин. Получают католит с рН 12,44, ОВП -877 мВ и анолит с рН 2,5, ОВП +1198 мВ.
Растворы католита и анолита хранили в закрытой емкости при температуре 18-20°C. Растворы применяют, в частности, при переработке сахарной свеклы и в пищевой промышленности [7; прототип].
Авторы изучили стабильность показателей рН и ОВП при хранении. Установлено, что показатели изменяются в течение недели:
Таким образом, показатели при хранении в значительной степени изменяются, особенно значения ОВП. Анолит применяли для дезинфекции свекловичного сырья.
В источнике не указано: величина рН и ОВП исходных растворов до электрообработки, напряжение, плотность тока на электродах, объемы катодного и анодного пространств.
Недостатки способа:
- неполнота данных по показателям качества растворов, параметрах электрообработки;
- относительно малый срок хранения анолита со стабильными показателями рН и ОВП.
Технический результат - разработка способа получения электроактивированных водных растворов солей, позволяющего продлить срок хранения анолита, получить дополнительную информацию по процессу ЭХА, расширить ассортимент электроактивированных растворов.
4
4
Это достигается тем, что в качестве электролизера - активатора используют модифицированный вариант прибора типа «Мелеста». В качестве разбавленных растворов солей используют раствор смеси NaCl и NHCl с концентрацией 1-2 г/л, причем доля NHC1 в смеси составляет 10-20% от суммы солей.
2
ЭХА ведут при силе тока от 0,3 до 1,0 А при напряжении 38-40 В при температуре 20-25°C в течение 15-20 минут. Получают анолит с рН 1,80-2,15, ОВП 1000-1100 мВ (ХСЭ) со сроком хранения при температуре 2-+6°C от 7 до 11 суток при практически постоянных величинах рН и ОВП. Католиты в процессах хранения не изменяют свои показатели рН и ОВП при хранении в течение 5-6 часов. Площадь поверхности катода и анода составляют по 5 см.
2
2
Мы полагаем, что продление срока хранения анолита связано с образованием в анолите NHCl и NHCl, которые постепенно гидролизуются с образованием «активного» хлора, способствующего стабилизации показателей рН и ОВП.
Пример 1
4
Приготовляют раствор, содержащий 0,9 г/л NaCl и 0,1 г/л NHCl в мерной колбе на 1 л из навесок солей и дистиллированной воды. Загружают в катодную камеру 660 мл раствора и 330 мл в анодную камеру. Подают напряжение от выпрямителя ВСА-5к 56-38 В. Процесс ЭХА проводят при силе тока 0,4-0,6 А, температуре 20-23°C в течение 20 мин.
Отключают напряжение, выливают католит и анолит и определяют рН и ОВП которые составляют:
Анолит хранят в закрытой посуде в охлажденном состоянии (+2-+6°С) в течение 11 суток, показатели pH 2,0 ОВП+1121 мВ.
Пример 2
4
Приготовляют раствор 0,8 г/л NaCl и 0,2 г/л NHCl, как в примере 1. Загружают в электролизер и проводят ЭХА при силе тока 0,35-0,40 А, напряжении 37-38 В, температуре 19-22°C в течение 14 минут.
Получают анолит и католит следующего качества:
Анолит хранят при температуре (+2-+6°C) в течение 7 суток показатели рН 2,20, ОВП +1060 мВ.
Пример 3
4
Приготавливают раствор 1,8 г/л NaCl и 0,2 г/л NHCl, как в примере 1. Загружают в электролизер и проводят ЭХА при силе тока 0,7-1,0 А, напряжении 38-39 В, температуре 20-22°C в течение 15 минут.
Получают анолит и католит следующего качества:
Анолит хранят при температуре (+2-+6°C) в течение 7 суток показатели рН 1,80, ОВП +1047 мВ.
В примерах 1-3 показатели рН и ОВП католита в охлажденном состоянии сохраняются около 5 часов.
4
4
Таким образом, разработан способ получения электроактивированных водных растворов солей - смеси NaCl и NHCl с концентрацией 1-2 г/л с долей NHCl 10-20%, позволяющий продлить срок хранения анолитов до 7-11 суток без изменения величин рН и ОВП, дополнить информацию об условиях ЭХА и расширить ассортимент электроактивированных растворов.
Источники информации
1. Бахир, В.М. Современные технические электрохимические системы для обеззараживания, очистки и активации воды. М.: ВНИИМТ, 1999, 84 с.
2. Осадченко, И.М. Технология получения электроактивированной воды, водных растворов и их применение в АПК/И.М. Осадченко, И.М. Горлов. - Волгоградское науч. изд-во, 2010. - 92 с.
3. Осадченко, И.М. Перспективный способ хранения мяса в охлажденном состоянии / И.М. Осадченко, И.Ф. Горлов, Е.Ю. Злобина, Д.В. Николаев // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2014. - №3 (113). - С. 111-114.
4. Горлов, И.Ф. Инновационный способ выращивания свиней и хранения свинины в охлажденном состоянии / И.Ф. Горлов, И.М. Осадченко, О.П. Шахбазова, Д.В. Николаев, Л.А. Сюльев // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2013. - №2. - С. 41-44.
5. Установка СТЭЛ-МТ-1. Руководство оператора с режимно-технологической картой. НПО «Экран». Москва, 1993.
6. RU 2512362 от 10.02.2014.
7. Бывальцев, В.И. и др. Свойства активированной воды и ее использование в пищевой технологии // Хранение и переработка сельхозсырья, 2008. - №7. - С. 49-53.