Рубрика: Статьи

Как практически применять диоксид хлора (ClO₂) для водоподготовки в бассейнах? Из предыдущих статей вы уже узнали о перспективности применения диоксида хлора для обеззараживания воды — Что лучше хлора для водоподготовки бассейна – диоксид хлора. О том, в чем преимущества его применения при водоочистке в бассейнах в сравнении с хлором — Диоксид хлора. Теоретические основания применения в бассейновой практике — Часть 1, и о способах его получения — Диоксид хлора. Способы получения диоксида хлора. Часть 2.

Где купить и как использовать диоксид хлора для бассейнов? Об этом немного в части 3, но основательно будет в части 4. Почему ClO₂ такой замечательный и уникальный дезинфектант, а мало кто о нем слышал. Причин такой низкой на сегодня распространенности ClO_2, несколько и они не связаны с тем, что его эффективность преувеличена, или что он ядовит, или что его трудно применять и т.п.  Отметим, что применение диоксида хлора в ручном варианте существенно отличается от возможностей и сфер применения диоксида хлора, полученного в установках. Напомню [1], что «ХЛОРАТНАЯ технология для бытового (домашнего, ручного) использования не применима, т.к. условия ее протекания (несколько фаз одновременно в реакции, температура, давление, использование концентрированных реагентов и т. д.) и образование газообразного диоксида хлора в смеси с хлором в бытовых условиях непреодолимы». Для бытового применения удобна ХЛОРИТНАЯ технология, но она дорога т.к. сырье является импортным, а потому испытывает трудности с завозом в РФ. Тем не менее сегодня можно найти редкие предложения продажи низко концентрированных растворов диоксида хлора (они недолговечны, быстро должны быть использованы), либо продажи двухкомпонентных продуктов, смешение которых приводит к образованию водных растворов диоксида хлора с низкой концентрацией.

К сожалению производством и продажей химических препаратов для бассейнов в РФ часто занимаются не серьезные химические концерны, а просто активные бизнесмены, которые и химию-то в школе не учили. Справедливости ради надо сказать, что в условиях ведения бизнеса в России им эти знания и не нужны. Главное обернуть в красивую этикетку, написать заманчивые слова на сайте о продукте, запихнуть его в продажу на Weldberries, Ozon или ЯндексМаркет (а там возьмут любое. Не зря же в их правилах написано, что маркетплэйс не несет ответственности за продаваемый товар) и процесс пошел. Конечно вернуть продавцу товар можно, но чтобы понять, что надо вернуть, надо попробовать. А значит хоть раз, но вы его купили.

Меня вот настораживает почему такие серьезные производители химических препаратов для бассейнов в России как «Маркопул кемиклс» или «Каустик», Новочебоксарский «Химпром», Братский хлорный завод (последние три выпускают хлорат натрия!)  до сих пор не начали выпуск столь перспективного препарата, как диоксид хлора, подчеркну, именно для ручного использования. Я уже писал, что, например, установки ДХ-100 по получению высокоэффективного и экономичного комбинированного дезинфектанта «Диоксид хлора и хлор» изготавливаются в России в Екатеринбурге. Можно пуститься, конечно, в конспирологическую теорию и сказать, что этот препарат вытеснил бы все остальные с рынка и прекратил бы многие производства. Но это не так.

Препаратов для дезинфекции поверхностей, воды, для производства грибов и т.д., на основе ClO₂ полно. А вот препаратов диоксида хлора именно для бассейнов я нашел всего несколько. И как принято в нашем бизнесе по описанию к ним тяжеловато установить того, кто стоит за этим предложением и тем более найти его координаты. Если это удается сделать, то чаще адреса и телефоны не соответствуют реальному местоположению или являются ступенькой на большом лестничном марше. Хотя сами сайты выглядят претенциозно, и песня о собственном производстве тянет на завод с несколькими тысячами рабочих.  В действительности, чаще всего это «гаражисты», т.е. продукт изготовлен просто говоря в сарае, в гараже. А исходное сырье либо покупают в Китае, либо берут на серьезных химических предприятиях и в дальнейшем мимикрируют под их вывеску. А вот возможности сегодняшней полиграфии, конструкторы сайтов, копирайтерские лихие тексты и прочее помноженное на беспринципную изобретательность продавца, позволяют придать продукту презентабельный вид.  Остальное делает реклама. И наш необремененный знаниями и требовательностью покупатель хоть раз, но купит. Потом плюнет и может предупредит соседа, но в масштабах нашей страны из таких одноразовых покупок делается состояние.  Потом на смену дискредитировавшему себя препарату появится другой «инновационный» продукт.

Из обнаруженных мною продуктов на основе диоксида хлора один был твердым — Глобалекс Клинтаб, в виде таблеток. Остальные, «Greenox», Duoxide-C, Биоцид DIOC, это два раствора, смешение которых приводит к образованию низко концентрированных водных растворов диоксида хлора. Прилагаемая к ним инструкция по использованию была просто калькой методики от применения гипохлорита натрия. Это меня насторожило, по электронной почте я разослал продавцам предложение выделить мне их продукт (я профессиональный химик, кандидат химических наук, 20 лет работаю в области водоподготовки воды в бассейнах) для испытания и выработки действенной методики использования. Как итог, откликнулись только двое. Когда я начал задавать вопросы о составе и т.п., без понимания которых невозможна профессиональная работа, то мои виз-а-ви [франц. vis-à-vis] исчезли.

Так по какой методике использовать диоксид хлора? В сезоне 2023г я наметил провести испытания и выработать предложения. Сегодня могу с уверенностью сказать, что прямой аналогии с применением гипохлорита натрия для ручного применения диоксида хлора в водоподготовке бассейнов, не получится. Результатами своих испытаний я поделюсь в закрытом канале со своими читателями, принимающими участие в работе и развитии блога.

     Рассмотрим способы получения диоксида хлора с точки зрения их применения для бассейновых технологий. В «Что лучше хлора для водоподготовки бассейна – диоксид хлора 23 марта, 2020» я уже упомянул нескольких производителей установок для дезинфекции воды диоксидом хлора. Естественно, что они базируются на генерации диоксида хлора непосредственно в установке с моментальным вовлечением его в процесс очистки воды. Вы уже знаете, что такая необходимость вызвана взрывоопасностью и ядовитостью чистого диоксида хлора. Установки генерации СlO₂ позволяют сразу получать его в виде водного раствора и в очень низких, не опасных для человека концентрациях. При этом, благодаря высочайшей бактерицидной способности СlO₂ даже использование низко концентрированных растворов дает искомый эффект очистки и обеззараживания воды. Выпускаются эти установки не для узконаправленного применения для бассейнов, а в первую очередь для:

• дезинфекции питьевой воды в общественных заведениях – больницах, спортивных сооружениях, гостиницах и т. п.
• дезинфекция воды для систем охлаждения, таких как системы вентиляции и кондиционирования
• в пищевой промышленности для мытья и дезинфекции оборудования, посуды
• дезинфекция воды в градирнях и охлаждающих контурах гидротехнических сооружений
• в животноводстве, в пивобезалкогольной, молочной, мясоперерабатывающей, кондитерской и других отраслях промышленности.

Например, установка Chlorox-System немецкой компании DINOTEC вырабатывает СlO₂ по кислотно-хлоритному методу.

5NaClO₂ + 4HCl = 4ClO₂ + 5NaCl + 2H₂O

КПД этих установок более 80%. Это значит, что в ее реакторе происходит контролируемое смешение 9% соляной кислоты и 7,5% раствора хлорита натрия, но на выходе остаются в небольшом количестве не прореагировавшие исходные вещества и хлорит-ион (продукт гидролиза NaClO₂). В каждой фазе производства диоксида хлора сохраняется концентрация < 8г/л. Производимый диоксид хлора накапливается в емкости. Раствор имеет высокую стабильность и короткое время реакции. Вентилирование реактора и накопительной емкости происходит через фильтр с активированным углем. Это предотвращает превышение максимально допустимой концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

По кислотно-хлоритному методу так же работают установки Bello Zon CDLbу компании ProMinent для получения диоксида хлора или Oxiperm Pro у Grundfos. Российская компания Экомаш выпускает установку BlueDIS – это автоматическая установка получения диоксида хлора. Получаемый раствор разбавляется, помещается в бак для хранения, и добавляется в поток воды с помощью дозирующего насоса по мере надобности. Дозирование производится пропорционально объему потока, что обеспечивает необходимую концентрацию диоксида хлора.

В России отсутствует собственное производство хлорита натрия, а привозной продукт достаточно дорог. Поэтому использование установок иностранного производства, работающих по кислотно-хлоритному методу, не распространено. Ранее описанные импортные установки вырабатывают только диоксид хлора (без хлора), что приводит к повышенному содержанию хлорит-ионов ClO^— ₂ в обрабатываемой воде, особенно на стадии предокисления (первичной обработки сырой воды). В связи с этим диоксид хлора в мировой практике приходится использовать в сочетании с другими окислителями (дезинфектантами) и реагентами, или воду приходится пропускать через сорбенты для снижения содержания хлоритов, что ведет к значительному удорожанию процесса водоподготовки.

В России (Екатеринбург) акционерное общество «Уральский научно-исследовательский химический институт» выпускает установку ДХ-100 по получению высокоэффективного и экономичного комбинированного дезинфектанта «Диоксид хлора и хлор» из доступного отечественного сырья — хлорАта натрия, поваренной соли и серной кислоты. В ДХ-100 предварительно из хлората натрия и хлорида натрия (поваренной соли) готовится водный раствор, который из расходной емкости одновременно с серной кислотой поступает в реактор установки, где идет взаимодействие реагентов по следующей реакции:

NaCIO₃+NaCI+Н₂SO₄ → CIO₂+0,5CI₂+Na₂SO₄+H₂O

И далее хлор помогает избавиться от загрязняющих питьевую воду хлорит-ионов, т.к. реагирует с ними с образованием опять же диоксида хлора.

2NaCIO₂+CI₂ → 2CIO₂+2NaCI

Продукты реакции поглощаются водой в инжекторе установки с получением водного (рабочего) раствора, который непосредственно из установки подается по трубопроводу в обрабатываемую воду. Среднее массовое соотношение диоксида хлора и хлора в рабочем растворе составляет 1:0,65. Кстати, у Grundfos в установке Oxiperm 166 использован более совершенный метод получения диоксида хлора уже с участием газообразного хлора, но все так же на базе хлорИта натрия. Эффективность этого метода почти на 5 % выше, чем эффективность метода с использованием кислоты/хлорита, и составляет приблизительно 95 %.

Сегодня на российском рынке используется технология получения чистого диоксида хлора (без примесей свободного хлора) на основе хлорАта натрия NaClO₃ – технология Purate® (пюрэйт). Диоксид хлора образуется в результате восстановления хлората натрия перекисью водорода в кислой среде.

2NaClO₃ + H₂SO₄ + H₂O₂ → 2ClO₂ + 2O₂ + Na₂SO₄

По технологии Purate смешивают два раствора: смесь, состоящую из следующих основных компонентов: 40% хлората натрия и 7-8% перекиси водорода и серную кислоту следующих концентраций: 78 %, 93 %, 98 %. Эта реакция протекает с КПД 95%. Производство раствора диоксида хлора осуществляют в SVP-Pure® — генераторах диоксида хлора. В них происходит смешение серной кислоты и смеси Purate® в определенных количествах и инжекция уже готового диоксида хлора в воду для получения рабочего раствора.

Можно утверждать, что сегодня наиболее современными технологиями получения чистого раствора диоксида хлора являются технология Purate и кислотно — хлоритная технология. Однако для России хлоритная технология менее предпочтительна, т.к. хлорит, это импортируемое сырье. Сравнение стоимости диоксида хлора в этих двух технологиях, выполненное с учетом цен на реагенты на территории РФ (правда, еще в досанкционном периоде) показывает, что хлоритная технология дороже на 55-60% хлоратной по Purate. Следует добавить, что хлоратная технология по Purate более пригодна в случае значительного расхода диоксида хлора в диапазоне 0,5-200 кг/час, а хлоритная — от 1 до 100г/час.

Производство хлората натрия (NaClO₃) не сложное. Его получают электрохимическим окислением растворов поваренной соли. Причем электрохимический способ на сегодня по всем показателям опережает возможные химические способы. Например, хлорированием растворов гидроксида натрия. Хлорат натрия используется как отбеливатель в целлюлозно-бумажной промышленности и как дезинфицирующее средство. В РФ хлорат натрия выпускают волгоградский «Каустик», новочебоксарский «Химпром», Братский хлорный завод и другие отечественные предприятия. Однако цена российского химиката из-за небольших объемов производства довольно высока. Именно по этому, российским производителям бумаги было выгодней покупать его за рубежом. Вероятно, что при нынешнем дефиците отбеливателей для бумаги, его производство пойдет вверх.

Из приведенного материала следует, что аппаратные способы получения ClO₂:

• либо также используют растворы хлорита натрия и эти установки дорогие как сами по себе, так и по используемому сырью
• либо установки технически не адаптированы под производство низко концентрированных растворов ClO₂ (для бытового употребления), как те, что базируются на хлоратном способе.

А обзор двух технологий получения диоксида хлора приводит к выводу:

• Работа с разбавленными растворами по хлоритной технологии позволяет повысить точность приготовления и дозирования рабочего раствора диоксида хлора в обрабатываемую воду, что особенно важно при его очень малых эффективных концентрациях. К тому же, использование установок, работающих на разбавленных растворах, упрощает работу оборудования и является более безопасным способом получения диоксида хлора.
• Хлоратная технология для бытового (домашнего, ручного) использования не применима, т.к. условия ее протекания (несколько фаз одновременно в реакции, температура, давление, концентрированные реагенты и т. д.) и образование газообразного диоксида хлора в смеси с хлором в бытовых условиях непреодолимы.

Таким образом, для получения в быту ручным способом диоксида хлора с последующим использованием его в бассейновых технологиях возможно использование только импортируемого (а значит дорогого) хлорита натрия. И фактически мы возвращаемся к условиям получения MMS/CDS , описанным в Диоксид хлора. Теоретические основания применения в бассейновой практике — Часть 1. Что же касается методики применения диоксида хлора к водоочистке в бассейнах, то, скорее всего, бездумная калька с хлорной методики (что сегодня и наблюдается на уже поступающих в продажу препаратах) не даст желаемого результата. А применение диоксида хлора потребует продуманного комплексного сочетания с другими реагентами. И только в этом случае можно рассчитывать на действительно инновационный и эффективный результат. Диоксид хлора. Применение для ручной дезинфекции воды бассейнов. Часть 3

Введение

Физические и химические свойства диоксида хлора

История открытия

Применение диоксида хлора

Пищевая добавка Е-926

Диоксид хлора — мощный дезинфектант

ММS и CDS – Д. Хамбл и А. Калькер

Заключение. Преимущества и перспективы.

Ранее я уже опубликовал статью о восходящей на небосклоне российского бассейнового рынка звезде – диоксиде хлора, инновационном препарате для дезинфекции и уже российского производства. Конечно, этому восхождению способствовал дефицит сырья для производства препаратов для отбеливания бумаги, дезинфицирующих средств и т.д., возникший из-за санкционного давления стран Запада.

К сожалению, нам часто приходится наблюдать как захлестывающая эйфория восхваления и возвеличивания чего бы то ни было, заканчивается последующим ниспровержением кумира. Проходит время, появляются новые факты, накапливается не всегда положительный опыт использования и недавно прославляемое становится сначала рядовым, а бывает, что оказывается даже вредным на поверку. Поэтому, пока не накопится необходимый опыт использования в бассейновой практике диоксида хлора, считать, что «Синяя птица» у нас в руках, рано. Однако теоретические перспективы эффективности, удобства и безопасности использования диоксида хлора налицо и заманчивы. Более того, накопленный опыт его использования и разнообразие сфер применения очень впечатляет. Об этом и расскажем. Читать дальше