Хлорирование соленой воды

Хлорирование соленой воды — это процесс, в котором используется растворенная соль (1000–4000 частей на миллион или 1–4 г/л) для хлорирования плавательных бассейнов и гидромассажных ванн . Генератор хлора (также известный как солевой элемент, генератор соли, хлоратор соли или SWG) использует электролиз в присутствии растворенной соли для производства газообразного хлора или его растворенных форм, хлорноватистой кислоты и гипохлорита натрия , которые уже широко используются в качестве дезинфицирующих средств. в бассейнах. Водород также производится как побочный продукт.

Отличие от традиционного хлорирования бассейна

Присутствие хлора в традиционных плавательных бассейнах можно охарактеризовать как комбинацию свободного доступного хлора (FAC) и связанного доступного хлора (CAC). ^{[ 1 ]} В то время как FAC состоит из свободного хлора, который доступен для дезинфекции воды, CAC включает хлорамины , которые образуются в результате реакции FAC с аминами (поступающими в бассейн с потом человека, слюной, слизью, мочой и другими биологическими веществами). а также насекомыми и другими вредителями). ^{[ 2 ]} Хлорамины ответственны за «запах хлора» в бассейнах, а также за раздражение кожи и глаз. Эти проблемы являются результатом недостаточного уровня свободного доступного хлора и указывают на то, что бассейн необходимо «шокировать», добавив в 5–10 раз больше обычного количества хлора. ^{[ 1 ]} В бассейнах с морской водой генератор использует электролиз для непрерывного производства свободного хлора. Таким образом, бассейн с морской водой или гидромассажная ванна на самом деле не содержат хлора; он просто использует добавленную соль и генератор хлора вместо прямого добавления 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 правильный химический состав воды. Низкий уровень хлора может быть вызван недостаточным количеством соли, неправильной (низкой) настройкой генерации хлора на установке SWG, более высокой, чем обычно, потребностью в хлоре, низким содержанием стабилизатора, воздействием солнечных лучей, недостаточной скоростью насоса или механическими проблемами с генератором хлора. Количество солей может снизиться из-за разбрызгивания, обратной промывки и разбавления дождевой водой.

Проблемы со здоровьем

Исследования показали, что, поскольку в бассейнах с морской водой до сих пор используется дезинфекция хлором, они производят те же побочные продукты дезинфекции (DBP), которые присутствуют в традиционных бассейнах. Наибольшую озабоченность вызывают галокетоны и тригалометаны (ТГМ), из которых преобладающей формой является бромоформ . Очень высокие уровни бромоформа — до 1,3 мг на литр, что в 13 раз превышает рекомендуемые значения Всемирной организации здравоохранения — были обнаружены в некоторых общественных бассейнах с морской водой. ^{[ 3 ]}

Производители производят генераторы хлора для морской воды в США с начала 1980-х годов, а коммерчески они впервые появились в Новой Зеландии в начале 1970-х годов (Aquatech IG4500). ^{[ 4 ]}

Операция

Ячейка хлоратора состоит из параллельных титановых пластин, покрытых рутением , а иногда и иридием . 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 интенсивности использования элементу потребуется периодическая очистка в растворе слабой кислоты (1 часть HCl на 15 частей воды), который удалит накопление кристаллов соединений кальция , таких как карбонат кальция или нитрат кальция. Чрезмерное накопление может снизить эффективность ячейки. Работа хлоратора в течение длительного времени при недостаточном количестве соли в бассейне может привести к удалению покрытия с элемента, что потребует дорогостоящего оборудования. ^{[ нужны разъяснения ]} замена, а также использование слишком сильной кислотной промывки.

Бассейнам с соленой водой также может потребоваться стабилизатор ( циануровая кислота солнечными ультрафиолетовыми ), который поможет предотвратить разрушение свободного хлора в бассейне лучами. Обычные уровни составляют 20–50 частей на миллион. Они также требуют, чтобы pH поддерживался в пределах от 7,2 до 7,8, причем хлор более эффективен, 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 35 000 частей на миллион. ^{[ 5 ]} В бассейнах соль обычно высыпают на дно и сметают щеткой до тех пор, пока она не растворится; попадание концентрированного рассола в систему возвратной воды может привести к неисправности ячейки хлоратора из-за сверхпроводимости.

Хлорирование соленой воды приводит к избытку гидроксид-ионов, и это требует частого добавления соляной кислоты (HCl, также известной как соляная кислота ) для поддержания pH. Исходный химический состав хлора следующий.

4NaCl → 4Na ⁺ + 4Cl ⁻ Соль растворяется в воде.

4 Вкл. ⁺ + 4Cl ⁻ → 4На ⁺ + 2Cl ₂ Электролизом.

4 Вкл. ⁺ + 4H ₂ O → 4Na ⁺ + 4ОН ⁻ + 2H ₂ Путем электролиза.

2Cl ₂ + 2H ₂ O → 2HClO + 2H ⁺ + 2Cl ⁻ Гидролиз водного газообразного хлора.

2HClO → HClO + ClO ⁻ + Ч ⁺ Диссоциация хлорноватистой кислоты при рН 7,5 и 25°С.

4NaCl + 3H ₂ O → 4Na ⁺ + HClO + ClO ⁻ + ОН ⁻ + 2Cl ⁻ + 2H ₂ Без учета всего вышеперечисленного.

Добавление соляной кислоты для восстановления pH до 7,5.

HCl + 4Na ⁺ + HClO + ClO ⁻ + ОН ⁻ + 2Cl ⁻ +2H ₂ → HClO + OCl ⁻ + Н ₂ О + 4Na ⁺ +3Cl ⁻ + 2Н ₂ .

4NaCl + HCl + 2H ₂ O → HClO + OCl ⁻ + 4На ⁺ +3Cl ⁻ + 2H ₂ Чистая сумма последних двух.

Преимущества и недостатки

Преимуществом солевых систем в бассейнах является удобство и постоянная подача дезинфицирующего средства на основе чистого хлора. Сокращение количества раздражающих хлораминов по сравнению с традиционными методами хлорирования и «смягчающий» эффект электролиза, снижающий растворенные щелочные в воде минералы, также воспринимаются как преимущества. Для некоторых людей с чувствительностью к хлору эти системы могут быть менее агрессивными.

Недостатками являются первоначальная стоимость системы, техническое обслуживание и стоимость замены ячеек. Соль вызывает коррозию и может повредить некоторые металлы и неправильно запечатанный камень. Однако, поскольку идеальная концентрация соли в бассейне с хлорированной солью очень низка (<3500 частей на миллион, порог человеческого восприятия соли на вкус; морская вода примерно в десять раз превышает эту концентрацию), ущерб обычно возникает из-за неправильного химического обслуживания бассейна. или неправильное обслуживание электролитической ячейки. Производители оборудования для бассейнов обычно не дают гарантии на изделия из нержавеющей стали, поврежденные в бассейнах с соленой водой. Накопление осадка кальция и других щелочей естественным образом происходит на катодной пластине, а иногда и в самой ванне в виде « накипи ». Необходимо регулярное обслуживание клетки; невыполнение этого требования снизит эффективность ячейки. В некоторых конструкциях солевых хлораторов используется метод «обратной полярности», который регулярно переключает роли двух электродов между анодом и катодом , вызывая растворение накопленного кальция с накопительного электрода. Такие системы уменьшают, но не устраняют необходимость очистки электролизера и появление накипи в воде.

По мере образования хлора pH будет повышаться, в результате чего хлор становится менее эффективным. Многие системы с химической автоматизацией могут определять повышение pH и автоматически вводить либо CO ₂ , либо соляную кислоту , чтобы вернуть pH к целевому уровню. Системы автоматизации также будут управлять уровнем дезинфицирующего средства, отслеживая уровни ОВП или окислительно-восстановительного потенциала воды. Это позволяет производить только необходимое количество хлора в зависимости от потребности.

можно использовать бромид натрия Вместо хлорида натрия , который образует пул брома. Преимущества и недостатки такие же, как и у солевой системы. Для балансировки pH нет необходимости использовать хлоридную кислоту. Кроме того, бром эффективен только как дезинфицирующее средство, а не как окислитель, поэтому необходимо добавлять «шок», такой как перекись водорода или любой шок на основе хлора, чтобы сжечь неорганические отходы и высвободить связанные бромы. Этот дополнительный шаг не требуется в системе с хлоридом натрия, поскольку хлор эффективен как дезинфицирующее средство, так и окислитель. Пользователю нужно будет лишь время от времени «суперхлорировать» или увеличивать выработку хлора в ячейке. Обычно это происходит реже, чем раз в неделю или после большой нагрузки на купальщика.

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Дэвид Шорт, Фрэн Дж. Донеган (2012). Бассейны и спа: планирование, проектирование, обслуживание, ландшафтный дизайн . Река Аппер-Сэддл, Нью-Джерси: творческий домовладелец. п. 239. ИСБН 978-1-58011-391-5 .
^ «Контроль хлораминов в закрытых плавательных бассейнах» . Государственное здравоохранение Нового Южного Уэльса . 3 декабря 2012 года . Проверено 20 февраля 2013 г.
^ Бук; и др. (1980). «Нитраты, хлораты и тригалометаны в воде плавательного бассейна» . Am J Общественное здравоохранение . 70 (1): 79–82. дои : 10.2105/AJPH.70.1.79 . ПМК 1619346 . ПМИД 7350831 .
^ «Бассейны с соленой водой» .
^ Соленость – растворенные соли, измерение солености , windows2universe.org .

[Donegan-1] Jump up to: ^а ^б Дэвид Шорт, Фрэн Дж. Донеган (2012). Бассейны и спа: планирование, проектирование, обслуживание, ландшафтный дизайн . Река Аппер-Сэддл, Нью-Джерси: творческий домовладелец. п. 239. ИСБН 978-1-58011-391-5 .

[2] «Контроль хлораминов в закрытых плавательных бассейнах» . Государственное здравоохранение Нового Южного Уэльса . 3 декабря 2012 года . Проверено 20 февраля 2013 г.

[3] Бук; и др. (1980). «Нитраты, хлораты и тригалометаны в воде плавательного бассейна» . Am J Общественное здравоохранение . 70 (1): 79–82. дои : 10.2105/AJPH.70.1.79 . ПМК 1619346 . ПМИД 7350831 .

[4] «Бассейны с соленой водой» .

[5] Соленость – растворенные соли, измерение солености , windows2universe.org .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]