Хлорирование соленой воды

Для проверки этой статьи нужны дополнительные цитаты . Помогите улучшить эту статью , добавив ссылки на надежные источники . Неподтвержденный материал может быть оспорен и удален. Найти источники:  "Хлорирование соленой воды" – новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( июль 2010 г. ) ( Узнайте, как и когда удалять это сообщение )

Хлорирование соленой воды — это процесс, в котором для хлорирования бассейнов и джакузи используется растворенная соль (1000–4000 ppm или 1–4 г/л) . Генератор хлора (также известный как соляная ячейка, генератор соли, солевой хлоратор или SWG) использует электролиз в присутствии растворенной соли для получения газообразного хлора или его растворенных форм, хлорноватистой кислоты и гипохлорита натрия , которые уже широко используются в качестве дезинфицирующих средств в бассейнах. Водород также производится в качестве побочного продукта.

Присутствие хлора в традиционных плавательных бассейнах можно описать как комбинацию свободного доступного хлора (FAC) и комбинированного 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 (введенными в бассейн человеческим потом, 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 бассейн, который необходимо «шокировать» добавлением в 5–10 раз большего количества хлора, чем обычно. ^[1] В бассейнах с соленой водой генератор использует электролиз для непрерывного производства свободного хлора. Таким образом, бассейн с соленой водой или гидромассажная ванна на самом деле не свободны от хлора; они просто используют добавленную соль и генератор хлора вместо прямого добавления хлора. Он также сжигает хлорамины таким же образом, как и традиционный шок (окислитель). Как и в случае с традиционно хлорированными бассейнами, бассейны с соленой водой должны контролироваться для поддержания надлежащего химического состава воды. Низкий уровень хлора может быть вызван недостаточным количеством соли, неправильной (низкой) настройкой генерации хлора на блоке SWG, более высоким, чем обычно, потреблением хлора, низким стабилизатором, воздействием солнца, недостаточной скоростью насоса или механическими проблемами с генератором хлора. Количество соли может быть снижено из-за разбрызгивания, обратной промывки и разбавления дождевой водой.

Исследования показали, что поскольку в бассейнах с соленой водой по-прежнему используется хлорная дезинфекция, они генерируют те же побочные продукты дезинфекции (ППД), которые присутствуют в традиционных бассейнах. Наибольшую озабоченность вызывают галокетоны и тригалометаны (ТГМ), преобладающей формой которых является бромоформ . Очень высокие уровни бромоформа — до 1,3 мг на литр, или в 13 раз превышающие рекомендуемые Всемирной организацией здравоохранения значения — были обнаружены в некоторых общественных бассейнах с соленой водой. ^[3]

Производители выпускают генераторы хлора на основе соленой воды в Соединенных Штатах с начала 1980-х годов, а в продаже они впервые появились в Новой Зеландии в начале 1970-х годов (Aquatech IG4500). ^[4]

Ячейка хлоратора состоит из параллельных титановых пластин, покрытых рутением и иногда иридием . В более старых моделях используются перфорированные (или сетчатые) пластины, а не сплошные пластины. Электролиз естественным образом притягивает кальций и другие минералы к пластинам. Таким образом, в зависимости от химии воды и интенсивности использования ячейка будет требовать периодической очистки в слабом кислотном растворе (1 часть HCl на 15 частей воды), что удалит накопление кристаллов соединений кальция , таких как карбонат кальция или нитрат кальция. Чрезмерное накопление может снизить эффективность ячейки. Длительная работа хлоратора при недостаточном количестве соли в бассейне может привести к стиранию покрытия с ячейки, что затем потребует дорогостоящей ^{[ требуется очистка ]} замены, как и использование слишком сильной кислотной промывки.

Бассейны с соленой водой также могут потребовать стабилизатор ( циануровую кислоту ), чтобы помешать ультрафиолетовому излучению солнца разрушать свободный хлор в бассейне. Обычные уровни составляют 20–50 частей на миллион. Они также требуют, чтобы pH поддерживался в диапазоне от 7,2 до 7,8, при этом хлор будет более эффективным, если pH будет 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 плавательных бассейнах соль обычно высыпают на дно и сметают щеткой для бассейна до тех пор, пока она не растворится; если концентрированный рассол попадет в систему возвратной воды, это может привести к неисправности ячейки хлоратора из-за повышенной проводимости.

Хлорирование соленой воды приводит к избытку гидроксид-ионов, и это требует частого добавления соляной кислоты (HCl, также известной как соляная кислота ) для поддержания pH. Начальная химия хлора выглядит следующим образом.

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

4Na ⁺ + 4Cl ⁻ → 4Na ⁺ + 2Cl ₂ Электролизом.

4Na ⁺ + 4H ₂ O → 4Na ⁺ + 4OH ⁻ + 2H ₂ Путем электролиза.

2Cl2 + _2H2O → 2HClO + 2H ⁺ + 2Cl ₋ ^{Гидролиз} водного раствора хлора.

2HClO → HClO + ClO ⁻ + H ⁺ Диссоциация хлорноватистой кислоты при pH 7,5 и 25C.

4NaCl + 3H ₂ O → 4Na ⁺ + HClO + ClO ⁻ + OH ⁻ + 2Cl ⁻ + 2H ₂ За вычетом всего вышеперечисленного.

Добавление соляной кислоты для восстановления pH до 7,5

HCl + 4Na ⁺ + HClO + ClO ^- + OH ^- + 2Cl ^- +2H ₂ → HClO + OCl ^- + H ₂ O + 4Na ⁺ + 3Cl ^- + 2H ₂ .

4NaCl + HCl + 2H ₂ O → HClO + OCl ⁻ + 4Na ⁺ + 3Cl ⁻ + 2H ₂ За вычетом последних двух.

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

Недостатки — первоначальная стоимость системы, обслуживания и стоимость замены ячеек. Соль вызывает коррозию и может повредить некоторые металлы и некоторые неправильно запечатанные камни. Однако, поскольку идеальная концентрация солевого раствора в бассейне с хлорированием солью очень низкая (<3500 ppm, порог восприятия человеком соли на вкус; в морской воде эта концентрация примерно в десять раз больше), повреждения обычно возникают из-за неправильного поддержания химии бассейна или неправильного обслуживания электролитической ячейки. Производители оборудования для бассейнов обычно не дают гарантии на изделия из нержавеющей стали , поврежденные бассейнами с соленой водой. Накопление осадка кальция и других щелочей будет происходить естественным образом на катодной пластине, а иногда и в самом бассейне в виде « накипи ». Необходимо регулярное обслуживание ячейки; невыполнение этого требования снизит эффективность ячейки. Некоторые конструкции солевых хлораторов используют метод «обратной полярности», который регулярно переключает роли двух электродов между анодом и катодом , заставляя это накопление кальция растворяться на накопительном электроде. Такие системы снижают, но не устраняют необходимость очистки электролитической ячейки и образование кальциевого налета в воде.

По мере образования хлора pH будет расти, что приведет к снижению эффективности хлора. Многие системы с химической автоматизацией могут определять повышение pH и автоматически вводить либо CO2 _, либо соляную кислоту , чтобы вернуть pH к целевому уровню. Системы автоматизации также будут управлять уровнями дезинфицирующего средства, отслеживая уровни ОВП или окислительно-восстановительного потенциала воды. Это позволяет генерировать только необходимое количество хлора в зависимости от потребности.

Вместо хлорида натрия можно использовать бромид натрия , который создает бромный бассейн. 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, а 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 связанных бромов. Этот дополнительный шаг не нужен в системе с хлоридом натрия, поскольку хлор эффективен и как дезинфицирующее средство, и как окислитель. Пользователю нужно будет только время от времени «суперхлорировать» или увеличивать выработку хлора в ячейке. Обычно это происходит реже одного раза в неделю или после интенсивной нагрузки купальщиков.