Теоретичні основи процесу електролізу водних розчинів активного хлору

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Теоретичні основи процесу електролізу водних розчинів активного хлору

Зміст

• Вступ
• 1.Стан питання знезараження питної та технічної води
• 1.1 Порівняльна характеристика застосовуваних дезінфектантів
• 1.2 Теоретичні основи процесу знезаражування води
• 1.2.1 Обробка води хлором
• 1.2.2 Недоліки хлору як реагенту для знезараження води
• 1.2.3 Хлорування води гіпохлоритом натрію
• 1.2.4 Хлорування води прямим електролізом
• 1.2.5 Перехлорування і дехлорування, з амонізацією
• 1.3 Порівняльна характеристика електродних матеріалів

1.3.1 Загальні відомості про процес електролітичного одержання гіпохлориту натрію

• 1.3.2 Фактори, що впливають на електроліз хлориду натрію

1.3.3 Характеристика катодів і анодів установки електролізу хлориду натрію

1.3.4 Види електролітичних ванн установки електролізу хлориду натрію

1.3.5 Побічні процеси і основні показники електролізу хлориду натрію

• 1.3.6 Механізм знезаражуючого дії гіпохлориту натрію
• 1.3.7 Характеристика гіпохлориту натрію з технологічних санітарно-гігієнічним показникам
• 1.3.8 Технологічна схема знезараження води методом електролізу
• 1.4 Технологічна схема установки отримання активного хлору і опис
• 2. Вибір і розрахунок електролізера
• 2.1 Вибір і обґрунтування конструкції електролізера
• 2.2 Матеріальний розрахунок електролізера
• 2.2.1 Вихідні дані
• 2.2.2 Розрахунки матеріального балансу
• 2.3 Розрахунок балансу напруги
• 2.4 Тепловий розрахунок електролізера
• 3. Експлуатація електролізера та його технічні характеристики
• 4. Економічна частина
• 4.1 Планування виконання роботи
• 4.2 Оцінка долі творчої праці
• 4.3 Кошторис витрат на виконання науково-дослідної роботи (НДР)
• 4.4 Оцінка науково - технічного рівня НДР
• 4.5 Визначення економічного ефекту природоохоронних заходів на стадії досліджень та розробок
• 5.Охорона праці навколишнього середовища
• 5.1 Загальна характеристика умов проведення технологічного процесу
• 5.2 Промислова санітарія
• 5.3 Параметри мікроклімату на робочому місці
• 5.4 Вентиляція
• 5.5 Освітлення
• 5.6 Шум і вібрація
• 5.7 Електробезпека і захист від статичної електрики
• 5.8 Системи протипожежного захисту
• 5.9 Захист навколишнього середовища
• 6. Цивільна оборона
• Висновок
• Перелік використаної літератури

Вступ

знезаражування вода хлор електролізер

Потреби у воді величезні і щорічно зростають. Щорічна витрата води на земній кулі за всіма видами водопостачання складає 3300-3500 км3. При цьому 70% всього водоспоживання використовується в сільському господарстві.

Багато води споживають хімічна і целюлозно-паперова промисловість, чорна та кольорова металургія. Розвиток енергетики також призводить до різкого збільшення потреби у воді. Значна кількість води витрачається для потреб галузі тваринництва, а також на побутові потреби населення. Велика частина води після її використання для господарсько-побутових потреб повертається в річки у вигляді стічних вод. За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я (ВООЗ), щорічно в світі з-за низької якості води вмирає близько 5 млн. чоловік. Інфекційна захворюваність населення, пов'язана з водопостачанням, сягає 500 млн. випадків на рік. Це дає підставу назвати проблему водопостачання - найважливішою, що вимагає комплексного та ефективного вирішення.

Знезараження є завершальною стадією процесу очищення води і застосовується для остаточного видалення мікроорганізмів.

1.СТАН ПИТАННЯ ЗНЕЗАРАЖЕННЯ ПИТНОЇ ТА ТЕХНІЧНОЇ ВОДИ

Потреби у воді величезні і щорічно зростають. Щорічна витрата води на земній кулі за всіма видами водопостачання складає 3300-3500 км³. При цьому 70% всього водоспоживання використовується в сільському господарстві.

Багато води споживають хімічна і целюлозно-паперова промисловість, чорна та кольорова металургія. Розвиток енергетики також призводить до різкого збільшення потреби у воді. Значна кількість води витрачається для потреб галузі тваринництва, а також на побутові потреби населення. Велика частина води після її використання для господарсько-побутових потреб повертається в річки у вигляді стічних вод. За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я (ВООЗ), щорічно в світі з-за низької якості води вмирає близько 5 млн. чоловік. Інфекційна захворюваність населення, пов'язана з водопостачанням, досягає 500 млн. випадків на рік. Забруднення стічними водами в результаті промислового виробництва, а також комунально-побутовими стоками веде до евтрофікації водойм - збагачення їх поживними речовинами, що приводить до надмірного розвитку водоростей, і до загибелі інших водних екосистем з непротічних водою (озер, ставків), А іноді до заболочування місцевості.

Це дає підставу назвати проблему водопостачання - найважливішою, що вимагає комплексного та ефективного вирішення.

Знезараження є завершальною стадією процесу очищення води і застосовується для остаточного видалення мікроорганізмів.

Знезараження води називається процес знищення перебувають там мікроорганізмів. До 98% бактерій затримується в процесі очищення води. Але серед решти бактерій, а також серед вірусів можуть бути патогенні (хвороботворні) мікроби, для знищення яких потрібна спеціальна обробка води. При повному очищенню поверхневих вод знезараження необхідно завжди, при використанні підземних вод тільки тоді, коли мікробіологічні властивості вихідної води цього вимагають. Для профілактичного знезараження і обробки води в аварійних ситуаціях споруди знезараження необхідні на всіх станціях підготовки господарсько-питних вод.

Для знезаражування використовують в основному два методи - оброблення води сильними окислювачами і вплив на воду ультрафіолетовим промінням. Крім названих можна необхідний ефект отримати фільтр води через ультрафільтри, обробкою ультразвуком, кип'ятінням води. Для очищення поверхневих вод майже виключно застосовують окислювачі - хлор, хлорвміщуючі реагенти, озон; для знезаражування підземних вод можна використовувати бактерицидні установки; для знезараження невеликих порцій води - перманганат калію, перекис водню. Надійним засобом знищення мікробів є кип'ятіння води.

При подачі у воду окислювачів більша частина її витратився на окислення органічних і деяких мінеральних речовин. В результаті знижуються кольоровість води, а також інтенсивність присмаків і запахів, ефективніше буде проходити процес подальшої коагуляції домішок. Швидкість процесу знезараження зростає з підвищенням температури води і переходом реагенту в недисоцийовану форму. Зважені речовини мають негативний вплив, оскільки перешкоджають контакту мікробів з реагентом.

Якщо окислювач використовується тільки для знезараження, то він подається у воду перед резервуаром чистої води, де забезпечується і необхідний час контакту; якщо мета обробки - окислення органічних речовин, то реагент подається у воду перед очисними спорудами. Хороші результати дає двоступенева обробка, коли частина реагенту-окислювача - подається до, частина - після очисних споруд.

Істотний вплив на підвищення водообігу може зробити впровадження високоефективних методів очищення стічних вод, зокрема фізико-хімічних, з яких одним з найбільш ефективних є застосування реагентів. Використання реагентного методу очищення виробничих стічних вод не залежить від токсичності присутніх домішок, що в порівнянні зі способом біохімічного очищення має істотне значення. Більш широке впровадження цього методу як у поєднанні з біохімічної очищенням, так і окремо, може деякою мірою вирішити ряд завдань, пов'язаних з очищенням технічних вод.

1.1 Порівняльна характеристика застосованих дезінфектантів

Аналіз цих даних дозволяє побачити, що серед відомих методів немає ідеального, точно так само, як не існує рецепту «ідеальної» питної води при всій важливості впливу її складу на здоров'я людини. Очевидно, що склад і властивості питної води визначаються географічними, геологічними, кліматичними, гідрологічними умовами та регіональними відмінностями в ступені і характері господарського освоєння території. Тому регламентація якості питної води в розвинених країнах заснована на достовірних, науково обґрунтованих нормативах її мікробіологічного (пріоритетний показник) і хімічного складу з позицій безпеки і нешкідливості для людини і визначає порядок контролю якості що подається населенню води, Найбільш повно враховує регіональні умови формування та склад води джерела, а також застосовувані методи водопідготовки та доставки води споживачам.

Таблиця 1.1. Порівняльна характеристика застосованих дезінфектантів

Найменування і характеристика дезінфектанту	Переваги	Недоліки
Основні дезінфектанти
Хлор Застосовується в газоподібному вигляді, вимагає дотримання найсуворіших заходів безпеки	* ефективний окислювач і дезінфектанти * ефективний для видалення неприємного смаку і запахів * володіє післядією * запобігає росту водоростей і біообрастань * руйнує органічні сполуки (феноли) * окисляє залізо і магній * руйнує сульфід водню, ціаніди, аміак та інші сполуки азоту	* підвищені вимоги до перевезення і зберігання * потенційний ризик здоров'ю в разі витоку * утворення побічних продуктів дезінфекції - трігалометанів (ТГМ) * утворює бромати і броморганічні побічні продукти дезінфекції у присутності бромідів
Гіпохлорит натріюЗастосовується в рідкому вигляді (товарна концентрація розчинів - 10 -12%), можливе отримання на місці застосування електрохімічним способом.	* ефективний проти більшості хвороботворних мікроорганізмів * відносно безпечний при зберіганні та використанні * при отриманні на місці не вимагає транспортування та зберігання небезпечних хімікатів.	* неефективний проти цист (Giardia, Cryptosporidium) * втрачає активність при тривалому зберіганні * потенційна небезпека виділення газоподібного хлору при зберіганні * утворює побічні продукти дезинфекціі, включаючи тригалометани, У тому числі бромоформ і бромати у присутності бромідів * при отриманні на місці вимагає або негайного використання, або, для забезпечення можливості зберігання, Спеціальних заходів з очищення початкової води і солі від іонів важких металів * при зберіганні розчинів NaClO з концентрацією активного хлору більше 450 мг / л і рН більше 9 відбувається накопичення хлорат
Діоксид хлоруОтримують тільки на місці застосування. В даний час вважається найефективнішим дезінфектантів з хлорвмісних реагентів для обробки води при підвищених рН.	* працює при низьких дозах * не утворює хлорамінів * не сприяє утворенню тригалометанів * руйнує феноли - джерело неприємного смаку і запаху * ефективний окислювач і дезінфектантів для всіх видів мікроорганізмів, включаючи цисти (Giardia, Cryptosporidium) і вірусів * не утворює броматов і броморганіческіх побічних продуктів дезінфекції у присутності бромідів * сприяє видаленню з води заліза і магнію шляхом їх швидкого окислення і осадження оксидів	* обов'язково отримання на місці застосування * вимагає перевезення і зберігання легкозаймистих вихідних речовин * утворює хлорат і хлорити * в поєднанні з деякими матеріалами і речовинами призводить до прояву специфічного запаху і смаку
ХлорамінУтворюється при взаємодії аміаку з сполуками активного хлору, використовується як дезінфектанти пролонгованої дії	* володіє стійким і довготривалим післядією * сприяє видаленню неприємного смаку і запаху * знижує рівень освіти тригалометанів та інших хлорорганічних побічних продуктів дезінфекції * запобігає утворенню біообрастань в системах розподілу	* слабкий дезінфектанти і окислювач в порівнянні з хлором * неефективний проти вірусів і цист (Giardia, Cryptosporidium) * для дезінфекції потрібні високі дозування і пролонговане час контакту * становить небезпеку для хворих, що користуються діалізаторів, так як здатний проникати крізь мембрану діалізаторів та вражати еритроцити * утворює азотовмісні побічні продукти
Альтернативні дезінфектанти
ОзонВикористовується протягом декількох десятків років у деяких європейських країнах для дезінфекції, видалення кольору, поліпшення смаку і усунення запаху	* сильний дезінфектанти і окислювач * дуже ефективний проти вірусів * найбільш ефективний проти Giardia, Cryptosporidium, а також будь-якої іншої патогенної мікрофлори * сприяє видаленню каламутності з води * видаляє сторонні присмаки і запахи * не утворює хлорвмісних тригалометанів	* утворює побічні продукти, що включають: альдегіди, кетони, органічні кислоти, бромвміщуючі тригалометани (включаючи бромоформ), бромати (у присутності бромідів), пероксиди, бромуксусну кислоту * необхідність використання біологічно активних фільтрів для видалення утворюються побічних продуктів * не забезпечує остаточного дезінфікуючої дії * вимагає високих початкових витрат на устаткування * значні витрати на навчання операторів і обслуговування установок * озон, реагуючи зі складними органічними сполуками, розщеплює їх на фрагменти, що є живильним середовищем для мікроорганізмів в системах розподілу води
УльтрафіолетПроцес полягає в опроміненні води ультрафіолетом, здатним вбивати різні типи мікроорганізмів	* не вимагає зберігання та транспортування хімікатів * не утворює побічних продуктів * ефективний проти цист (Giardia, Cryptosporidium)	* немає остаточного дії * вимагає великих витрат на обладнання і технічне обслуговування * вимагає високих операційних (енергетичних) витрат * дезінфікуюча активність залежить від каламутності води, її жорсткості (утворення відкладень на поверхні лампи), осадження органічних забруднень на поверхні лампи, А також коливань в електричній мережі, що впливають на зміну довжини хвилі. * відсутня можливість оперативного контролю ефективності знезараження води

1.2 Теоретичні основи процесу знезаражування води

1.2.1 Обробка води хлором

Хлор - це важка (майже в 2,5 рази важчий за повітря) зеленувато-жовтий газ, що володіє гострим задушливим запахом і високою отруйні для всього живого - від ледь помітних під мікроскопом бактерій до найбільших тварин.

Отруйність газу, названого за свій колір хлором (від грецького слова "хлорос" - зеленувато-жовтий), пояснюється його великою хімічною активністю. Він легко вступає в з'єднання майже з усіма хімічними елементами, у тому числі з багатьма металами (натрієм, калієм, міддю, оловом і ін.). При хімічній взаємодії хлору з іншими елементами виділяється велика кількість тепла і світла. Віднімаючи водень від води, що входить до складу кожної клітини рослинних і тварин організмів, хлор тим самим руйнує структуру їх, що тягне за собою загибель усього живого.

З розвитком техніки області застосування хлору все більше і більше розширювалися. Крім знезараження води він застосовувався при виготовленні численних хімічних сполук у аніліновому-барвистою і фармацевтичної промисловості, у виробництві соляної кислоти, хлорного вапна, гіпохлоритом і т. д. Великі кількості хлору використовуються для відбілювання тканин і целюлози в паперової та текстильної промисловості. У кольоровій металургії хлоруванням отримують деякі метали з руд. У хімії високомолекулярних сполук хлор використовується при виготовленні пластичних мас, синтетичних волокон, каучуку і т. д. Цікавою властивістю володіє одне з кисневих сполук хлору з магнієм (хлорат магнію). При дії цієї речовини на бавовник останній втрачає листя. Це використовується при зборі бавовни. Речовин з подібною дією отримано вже багато. Вони називаються дефоліантів.

1.2.2 Недоліки хлору як реагенту для знезараження води

Більш ніж віковий досвід використання методу знезаражування води хлором, що завозяться на очищення стічних вод в зрідженому вигляді, дозволив виявити окремі недоліки цього методу:

Хлор є сильно діючим отруйною речовиною, тому очисні станції, що використовують хлор для знезараження, є об'єктами підвищеної небезпеки.

Необходімость точного дозування хлору. Недостатня доза хлору може призвести до того, що він не зробить необхідного бактерицидної дії; зайва доза хлору погіршує смакові якості води. 2.2.3.Необходімость забезпечення доброго змішування хлору з водою і достатньої тривалості їх контакту (не менше 30 хвилин) їх контакту.

Можливість витоку хлору при використанні напірних хлоратори. Зважаючи на отруйності хлору витік його становить небезпеку для обслуговуючого персоналу.

Необходімость зберігання великого запасу хлору на станціях. Тому що з одного балона (при кімнатній температурі) може бути отримано лише близько 0,5-0,7 кг хлору на годину, то при великому загальну витрату хлору може виникнути необхідність одночасного використання значної кількості балонів.

Дотримання особливих правил при влаштуванні хлораторних установок. При проектуванні та експлуатації хлораторних установок треба враховувати вимоги, спрямовані на запобігання обслуговуючого персоналу очисної станції від шкідливої дії хлору.

Найбільш істотним з перерахованих недоліків є здатність хлору у випадку його витоку вражати не тільки обслуговуючий персонал, але й населення прилеглої до водоочисної станції території. Ця його здатність обумовлена летючість і отруйними властивостями хлору.

Одним з недоліків хлорування води є утворення побічних продуктів - галогенвміщуючих сполук (ГСС), більшу частину яких становлять тригалометани (ТГМ): хлороформ, діхлорбромметан, дібромхлорметан і бромоформ. Освіта трігалометанов обумовлено взаємодією сполук активного хлору з органічними речовинами природного походження.

Заводи постачають хлор у балонах масою до 100 кг і в контейнерах масою до 3000 кг, а також в залізничних цистернах місткістю 48 т. Розчинність хлору у воді збільшується з пониженням температури і підвищенням тиску; при атмосферному тиску і температурі 20 ° С розчинність С12 становить 7,29 г / л. При низькій температурі і високому тиску (-34,6 ° С при атмосферному тиску або 0,575 МПа при 15 ° С) хлор зріджується. Для запобігання випаровування рідкий хлор зберігається під тиском 0.6 ... 0.8 МПа з балонах або в бочках (контейнерах).

При добавці у воду хлору відбувається його гідроліз

Cl₂ + H₂O ? HClO + HCl

Частина хлорнуватисту кислоти НСlO дисоціюють з утворенням гіпохлорітного іона OCl.

За наявності у воді аміаку утворюються моно-і діхлораміни:

HClO + NH₃ ? NH₂Cl + H₂O

HClO + NH₂Cl ? NHCl₂ + H₂O

Основними знезаражувальним речовинами є Сl₂, НСlO, NaOCl, NH₂С1 і NHCl₂, їх називають активним хлором. При цьому Cl₂, HClO і NaOCl утворюють вільний хлор, хлорамін і діхлорамін - пов'язаний хлор. Бактерицидність хлору більше при малих значеннях рН , тому воду хлорують до введення подщелачівающіх реагентів.

Необхідна доза хлору визначається на основі експериментально побудованої кривої хлоропоглинаємості води. Оптимальною вважається доза, яка при заданому часу контакту забезпечить у воді необхідну концентрацію залишкового хлору - для господарсько-питних вод 0,3 ... 0,5 мг / л вільного хлору при часі контакту 30 хв. або 0,8 ... 1,2 мг / л пов'язаного хлору при часі контакту 60 хв.

При відсутності даних технологічних досліджень дозу хлору беруть для знезараження поверхневих вод 2 ... 3 мг / л, для підземних 0,7 ... 1,0 мг / л.

Хлорування рідким хлором є найбільш широко застосовуваним методом знезаражування води на середніх і великих водоочисних станціях.

Зважаючи на малій розчинності рідкого хлору вступник реагент попередньо випаровується. Потім хлор-газ розчиняють у малій кількості води, що отримується, хлорну воду перемішують з оброблюваної водою. Дозування хлору відбувається у фазі газоподібного речовини, що відповідають газодозатори називаються хлоратори. На практиці застосовують як напірні, так і вакуумні хлоратори. СНиП 2.04.02-84 вимагає використання останніх, тому що при вакуумних хлоратори менше небезпека потрапляння хлор-газу в повітря приміщень. Є хлоратори пропорційного і постійного витрат, а також автоматичні хлоратори, що підтримують у воді задану концентрацію залишкового хлору.

Найбільш широко використовують вакуумні хлоратори постійної витрати ЛОНІІ-100 продуктивністю до 85 кг / год. С12.

Для випаровування хлору балон або контейнер встановлюють на ваги і відкривають вентиль. Обсяг хлор-газу з одного балона при кімнатній температурі складе 0,5 ... 0,7 кг / год., з одного контейнера - 3 кг / год. на 1 м2 його поверхні. Знімання хлору можна значно збільшити підігрівом балонів теплою водою або повітрям. Тому на великих станціях використовують спеціальні випаровувачі хлору у вигляді боксу, куди встановлюють балон або контейнер і подається тепла вода або підігрітий повітря.

Хлор-газ надходить в проміжний балон, де затримуються краплі води та інші домішки. Більш повне очищення газу відбувається в фільтрі, який заповнений скловатою, замоченою в сірчаної кислоти. Редуктор забезпечує постійний тиск в системі; вимірювальний пристрій у вигляді діафрагми і ротаметр забезпечує контроль і регулювання кількості, що подається хлору. Продуктивність хлоратори залежить від застосовуваного ротаметр: при РС-3 до 10 кг / год., при РТ-5 до 20 кг / год. і при РС-7 до 85 кг / год. Приготування хлорного води відбувається у змішувачі. Необхідний вакуум створюється ежектором, за допомогою якого хлорне вода подається в оброблювану воду. Включення в схему регулювання аналізатора залишкового хлору можна автоматично підтримувати задану концентрацію хлору в очищеної воді в умовах зміни властивостей води, що поступає.

Хлорне господарство водоочисної станції розташовується в окремому будинку, де зблокований склад хлору, випарних н хлораторних.

Витратні склад хлору відокремлений від інших приміщень глухою стіною без отворів. Склад може знаходитися і в самостійному будинку. У такому випадку там зазвичай мають у своєму розпорядженні також випарну, причому хлораторних знаходиться в основному блоці водоочисних споруд. Ємність витратного складу хлору не повинна перевищувати 100 т. Рідкий хлор зберігається на складі в балонах або контейнерах, при добовому витрату хлору понад 1 т - в танках місткістю до 50 т з поставкою хлору в залізничних цистернах.

Склад розміщують в наземній або полузаглибленій будівлі з двома виходами з протилежних сторін будинку. У приміщенні складу необхідно мати ємність з сульфітом, що нейтралізує, розчином натрію для швидкого занурення аварійних контейнерів або балонів.

Якщо трубопровід хлор-газу розташований поза будівлею, на виході з випарника потрібна установка вакуумного клапана, що виключає можливість конденсації газу при низькій температурі навколишнього повітря. Трубопроводи рідкого і газоподібного хлору виготовляють з сталевих безшовних труб діаметром до 80 мм, розрахованих на робочий тиск 1,6 МПа. Для приміщення хлоропровід розміщують по стінах або естакадам на кронштейнах, поза будинком - на естакадах, передбачаючи захист трубопроводу від сонячних променів.

У хлораторних встановлюють дозатори хлору з необхідною арматурою і трубопроводами. Хлораторні (хлордозаторні) можуть перебувати в основному корпусі станції або в будівлі хлорного господарства. Приміщення хлораторної повинно бути відокремлене від інших приміщень глухою стіною без отворів і мати два виходи, причому один з них через тамбур. Всі двері мають відкриватися назовні, в приміщенні повинна бути примусова витяжна вентиляція.

Трубопроводи хлорного води виконуються з корозієстійких матеріалів. У приміщенні трубопровід встановлюють у каналах в валу або на кронштейнах, поза будівлею - в підземних каналах або футлярах з корозієстійких труб.

Хлорування води порошкоподібними містять хлор реагентами та діоксином хлору.

На малих станціях і водоочисних установках часто доцільно відмовитися від використання рідкого хлору і застосовувати тверді, порошкоподібні речовини - хлорне вапно і гіпохлорит кальцію. Ці речовини менш небезпечні у зверненні, процес їх підготовки та подання значно простіше - практично аналогічний застосуванню коагулянту.

Хлорне вапно одержують при обробці сухий, негашене звести хлором. При контакті з повітрям і вологою хлорне вапно поступово розкладається

2СаС1₂О+СО₂+Н₂О ? СаСО₃+СаС1₂+2НС1О

тому реагент необхідно зберігати в сухому, вентильованому приміщенні в закритій тарі.

Гіпохлорит кальцію утворюється при насиченні вапняного молока хлором

2Са(ОН)₂+2С1₂ ? Са(С1О)₂+СаС1₂+2Н₂О

Товарний продукт СаСl₂O або Са(С1O)₂ розчиняють в розчинної баку з механічним перемішуванням. Кількість баків не менше двох. Потім розчин розбавляють у видатковому баку до концентрації 0,5 ... 1 ? і подають у воду дозаторами розчинів і суспензії.

З огляду на корозійну активність розчину, баки слід виготовляти з дерева, пластмаси або залізобетону, з корозієстійких матеріалів (поліетилен або вініпласт) повинні бути також трубопроводи і арматура.

Діоксид хлору отримують безпосередньо на водоочисної станції хлоруванням хлориту натрію

NaСlONa: 2NaClO₂ + Сl_2? 2С1O₂+2NаСl

Замість хлору можна для отримання ClO2 також використовувати озон або соляну кислоту

2NаС1O₂ + O₃ + Н₂O > 2С1O₂ + 2NаОН+O₂;

5NaС1O₂+4НСl > 4С1O₂ + 5NаСl+ 2Н₂O.

СlO₂ є отруйним, вибухонебезпечним газом з інтенсивним запахом, водний розчин його практично безпечний. У порівнянні з Cl₂ двоокис хлору має ряд переваг - вища бактерицидність у лужному середовищі, більш активно окисляє органічні речовини, може розкладати феноли, не надаючи при цьому воді хлорфенольного запаху, наявність у воді аміаку не знижує ефективності ClO₂.

1.2.3 Хлорування води гіпохлоритом натрію

На водоочисних станціях, де добова витрата хлору не перевищує 50 кг, де транспортування, зберігання і підготовка токсичного хлору пов'язані з труднощами, що можна для хлорування води використовувати гіпохлорит натрію NаСlO. Даний реагент отримують на станціях в процесі електролізу розчину кухонної солі. Електролізна установка складається з бака концентрованого розчину солі (розчинної бака), електролізною ванни (електролізера), бака-накопичувача розчину гіпохлориту, випрямляча і блоку управління.

Розчинних баків повинно бути не менше двох, їх сумарний обсяг повинен забезпечити безперебійну роботу установки протягом 24 год. При мокрому зберіганні солі обсяг розчинних баків приймається з розрахунку 1,5 м3 на 1 т солі. Допускається зберігання солі на складі в сухому вигляді, причому товщина шару солі не повинна перевищувати 2 м.

У розчинної баку виготовляється розчин, близьке до насиченого -200 ... 310 г /л. Для перемішування застосовують механічні пристрої н циркуляційні насоси.

Електролізери можуть бути проточного або непротічних типу. Найбільш широко використовують останні. Вони являють собою ванну з встановленим там пакетом пластинчастих електродів. Електроди, як правило графіт, приєднують до мережі постійного струму.

У електролізною ванні відбувається дисоціація солі, a також води. При включенні електролізера в мережу на аноді відбуватиметься окислення хлоридів 2Сl- 2e ? Cl₂ , потім їх гідроліз Сl₂ + Н₂O ? НС1O+НC1. На катоді виділяється газ Н₂, утворюється їдкий натр. У результаті реакції NаОН з НСlO утворюється гіпохлорит.

У міжелектродному просторі електролізера непротічних типу щільність електроліту в результаті його насичення бульбашками газу буде менше, ніж в іншому обсязі ванни, тому буде відбуватися циркуляція розчину - між електродами висхідне, в решті ванні спадний протягом електроліту. Циркуляція триватиме до повного електролізу всього розчину кухонної солі. Потім електролізна ванна спорожняється і заповнюється новою порцією розчину NaCl.

При роботі електролізера необхідно звести до мінімуму розпад утвореного NaClO. Для цього слід процес електролізу проводити при низькій температурі і великої щільності струму на аноді, утримуючись від перемішування електроліту у ванні.

В Україні виготовляються електролізери непротічних типу марки ЕВ. На станції необхідно мати не менше трьох електролізерів, які встановлюють у сухому опалювальному приміщенні. У електролізною ванні повинні бути трубопроводи для водяного охолодження, над електролізером встановлюють зонт витяжної вентиляції.

Концентрація робочого розчину солі в електролізною ванні приймається 100 ...120 г / л, висотне розташування електролізера має забезпечити надходження розчину NаСlO в бак-накопичувач самопливом. Бак-накопичувач розміщують у вентильованому приміщення, дозування розчину гіпохлориту у воду відбувається ежектором, насос-дозатором або іншим пристроєм для подачі розчинів і суспензій.

1.2.4 Хлорування води прямим електролізом

Для електролітичного виготовлення бактерицидної хлору можна використовувати хлоридні іони, які є в самій природній воді. Метод називається прямим електролізом, розроблена відповідна установка "Потік". Застосування установки можливо при вмісті у воді хлоридів не менше 20 мг / л н загальної жорсткості не більше 7 мг-екв / л.

Установка "Потік" складається з вертикального електролізера, який на фланцях приєднується до трубопроводу оброблюваної води. Рух води - знизу вгору. Крім того є блок живлення і замкнута система кислоти, призначена для змиву з електродів карбонатної плівки. У систему входять бак і кислотостійкий насос. Розміри електролізера 940х815х1590 мм, тиск у робочій камері - не більше 0,5 МПа, номінальна потужність 7,6 кВт-ч, продуктивність 15 ... 150 м3 / ч.

Основною проблемою є утворення карбонатної плівки на поверхні електродів, що значно знижує термін стабільної безперервної роботи установки. Для змиву плівки застосовується 3%-ий розчин НCI.

Якщо жорсткість оброблюваної води не більше 3 ... 4 мг-екв / л, рекомендується направляти всю воду через електролізер; при жорсткості 10 ...12 Мг-екв / л - 10 ... 12 ? води, яка потім перемішується з іншим потоком.

1.2.5 Перехлорування і дехлорування, з амонізацією

Хлорування води з підвищеними дозами перед очисними спорудами називають перехлоруванням. Метод застосовується в умовах, коли мікробіологічні властивості води швидко і у великих межах змінюються, а також при високій кольоровості природної води, великому вмісті в воді органічних речовин і планктону. Перехлорування використовують в системах технічного водопостачання як засіб проти утворення біологічної плівки. Доцільність застосування пере хлорування в системах господарсько-питного водопостачання необхідно вирішити на основі технологічних досліджень та аналізів. При цьому треба особливо брати до уваги можливість утворення хлорорганічних з'єднань (тригалогенметанів). Це результат хлорування води, що містить багато органічних речовин. Тригалогенметани (хлороформ та інші сполуки) - канцерогенні речовини, вміст яких у питній воді в багатьох країнах нормується стандартом. Зокрема, Всесвітня асоціація охорони здоров'я рекомендує норму 30 мг / л. Для запобігання утворення хлорорганічних речовин при підготовці господарсько-питних вод рекомендується відмовитися від введення хлору до очисних споруд (первинне хлорування), замінити С1₂ на ClO₂ або О_3, використовувати окислювачі в комбінації c сорбентами. Наприклад, за схемою: О₃ - активний вугілля - вторинне хлорування.

Для забезпечення необхідного вмісту у воді залишкового хлору після перехлорування, а також в інших випадках необхідно воду дехлорувати. З цією метою застосовують фізичні та хімічні способи.

При фізичних способах надлишок активного хлору виділяється з води сорбентами або аерацією. Використовують вугільні фільтри з товщиною шару вугілля 2,5 м при швидкості фільтрування 20 ... 25 м / ч. Аерація дає позитивні результати при рН <5 і невеликій кількості що видаляється хлору. Оскільки багато сполук хлору не зникають, ефективність аерації низка.

При хімічному дехлорування надлишковий активний хлор зв'язується з сульфітів натрію або двоокисом сірки.

Як відомо, хлораміни в порівнянні з молекулярною хлором органолептично менш відчутні, їх дію більш довготривале, за наявності у воді фенолів вони не утворюють хлорфенольних запахів. З цією метою іноді доцільно хлорували з амонізацією, тобто подати у воду додатково до хлору аміак. Технологія амонізації води аналогічна хлоруванню рідким хлором. Аміак також прибуває на станцію в балонах в зрідженому вигляді. При реакції NH₃ з хлорнуватисту кислотою у воді утворюються моно - і дихлораміни. Слід врахувати, що добавкою аміаку можна заощадити до 60 ? хлору, витраченого для знезараження. . NH₃ и Cl₂ перемішуються в пропорції 1:4 ... 1:10.

Якщо мета амонізації - запобігання освіти хлорфенольного запаху, аміак додається у воду за 2 ... 3 хв. до введення хлору (переамонізація), якщо мета - зниження інтенсивності хлорного запаху і присмаку, а також продовження бактерицидної дії хлору, то аміак додається після хлорування (постамонізація).

Електрохімічні методи знезараження природних та стічних вод знаходять все більш широке застосування в технології водопідготовки як у нас в країні, так і за кордоном. В даний час найбільш перспективним методом є метод знезараження води з використанням електролітичного гіпохлориту натрію, одержуваного на місці споживання шляхом електролізу розчинів хлоридів. Зберігаючи всі переваги методу хлорування із застосуванням рідкого хлору, метод знезараження електролітичним дозволяє уникнути основних труднощів, таких як транспортування і зберігання токсичного газу. Гіпохлорит натрію застосовується для обробки побутових і промислових вод, для руйнування тваринних і рослинних мікроорганізмів, усунення запахів (особливо утворюються з сірковмісних речовин), знешкодження промислових стоків, наприклад, від ціанистих з'єднань.

Аналіз результатів показує, що при знезараження води прямим електролізом, так само як і при хлоруванні, основним критерієм бактеріальної надійності є величина залишкового хлору і для повного взаємодії продуктів електролізу з водою потрібен час контакту не менше 30 хв. Отже, незалежно від вихідної зараженості і якості води режимні параметри необхідно підбирати таким чином, щоб величина залишкового хлору на виході з електролізера відповідала вимогам санітарних органів. За коливань величини залишкового хлору можна оцінювати ефективність роботи установки і регулювати струмів навантаження.

В даний час гранично допустимі концентрації для речовин, що є побічними продуктами хлорування, встановлені в різних розвинених країнах в межах від 0,06 до 0,2 мг / л і відповідають сучасним науковим уявленням про ступінь їх небезпеки для здоров'я. Наукова дискусія про здатність цих речовин викликати рак і виявляти мутагенну активність, що тривала в США протягом багатьох років, завершилася визнанням їхньої безпеки у вказаному вище діапазоні концентрацій.

Однак, безумовно, зменшення концентрації побічних продуктів хлорування, точно так само, як і побічних продуктів озонування, що становлять набагато більшу небезпеку, ніж побічні продукти хлорування, є однією з основних причин пошуку нових технологій і засобів знезараження питної води. У таблиці 1 наведені відомості про переваги і недоліки відомих основних і альтернативних методів і технологій знезараження води.

1.3 Порівняльна характеристика електродних матеріалів

1.3.1Загальні відомості про процес електролітичного одержання гіпохлориту натрію

При електролізі на електродах при пропущенні електричного струму через розчини або розплави електролітів протікають окислювально-відновні реакції.

Електрохімічний спосіб отримання гіпохлориту натрію (NaClO) заснований на отриманні хлору шляхом електролізу водного розчину хлориду натрію (NaCl) і його взаємодії з лугом в одному і тому ж апараті - електролізері.

У даному випадку, коли в якості електроліту використовується розчин кухонної солі, сутність процесу полягає в наступному:

На аноді йде розряд іонів хлору (процес окислення):

2Cl-= Cl₂ + 2e -

Виділяється хлор розчиняється в електроліті (NaCl) з утворенням хлорнуватисту і соляної кислот:

Cl₂ + H₂O = HClO +HCl

На катоді відбувається розряд молекул води (процес відновлення):

H₂O + e^- = OH^- + H⁺

Атоми водню після рекомбінації виділяються з розчину у вигляді газу, що залишилися ж в розчині іони OH-утворюють біля катода з іонами Na луг.

Внаслідок перемішування аноліта з католітом відбувається взаємодія хлорнуватисту кислоти з лугом з утворенням гіпохлориту натрію:

HClO + NaOH = NaClO + H₂O

Якщо вся кількість лугу, що утворюється на катоді, буде надходити до анода, то процес електролізу протікає тільки з утворенням розчину гіпохлориту натрію.

Що виходить гіпохлорит натрію в значній мірі дисоціюють з утворенням іонів ClO-, які здатні до подальшого анодному окислення з утворенням хлорат - іона СlO₃^-:

6СlO^-+6OH^- -6e^-=6H₂O +4Cl^- +2ClO₃^- + 1,5O₂

Концентрація іонів СlO- суттєво впливає на подальший хід електролізу. Іони ClO- розряджаються при значно менших потенціалах анода, ніж іони Сl-, тому вже при незначних концентраціях гіпохлориту натрію на аноді починається спільний розряд іонів Сl- та СlO-.

Утворення хлорату може протікати і хімічним шляхом з реакції:

2HClО+ClO^- = ClO₃^-+2Cl^- + 2H⁺

Одержуваний розчин гіпохлориту натрію має достатню стійкість і може тривалий час зберігатися без значного розкладу при дотриманні наступних факторів, що впливають на його стійкість:

1. низька температура (не більше 20^оС)

2. виключення впливу світла

3. відсутність іонів важких металів

4. значення водневого показника рН не менше 10

Розряд іонів Сl- призводить до утворення гіпохлориту натрію з поступово збільшується, концентрацією, а розряд іонів СlO- зменшує його концентрацію. При достатній тривалості електролізу швидкості цих двох процесів стають однаковими (v1 = v2) і подальше зростання концентрації утворюється гіпохлориту натрію припиниться.

Тому завданням отримання гіпохлориту натрію є здійснення процесу електролізу в таких умовах, при яких рівноважна концентрація гіпохлориту натрію наступала б якомога пізніше. Очевидно, що цим умовам будуть сприяти всі фактори, що полегшують розряд іонів Сl, які утрудняють, розряд іонів CIО -.

1.3.2 Фактори, що впливають на електроліз хлориду натрію

Найбільш істотне значення для ведення електролізу на оптимальному рівні мають наступні фактори:

1. концентрація розчинів хлоридів

2. температурний режим

3. анодна щільність струму

4. характер руху рідини

5. спосіб розкладання електродів

1.Чем вище концентрація хлоридів, тим менше перенапруження виділення хлору і тим більше зсувається його рівноважний потенціал в електронегативну сторону. Отже, збільшення концентрації NaCI полегшує виділення хлору. Однак чим вище концентрація розчину NaCI, тим більше витрата кухонної солі на 1 кг гіпохлориту натрію, тому в практичних умовах концентрацію розчину хлориду натрію вибирають в залежності від необхідної концентрації гіпохлориту натрію. Чим менше розчин повинен містити гіпохлориту, тим менше може бути початкова концентрація NaCI.

2.Процесс окислення гіпохлориту з наступним утворенням хлорат сповільнюється при зниженні температури розчину, тому електроліз це ¬ доцільність вести при низьких температурах в інтервалі 20-25 ° С.

3. Вихід гіпохлориту по струму збільшується із зростанням анодного щільності струму, тому що в цих умовах важко доступ іонів СlO анода. При дуже малих щільності струму, що відповідають інтервалу потенціалів 0,8-1,33 В, на аноді буде виділятися кисень, потім при досягненні рівноважного потенціалу виділення хлору розпочнеться спільне виділення кисню і хлору, причому із зростанням щільності струму вихід хлору по струму буде швидко зростати. При щільності струму близько 1000 А/м2 на виділення кисню буде витрачатися лише кілька відсотків струму.

4. Досить суттєве значення має характер руху електроліту. Якщо прианодний шар електроліту не порушується, то в ньому знаходиться переважно слабо дисоційована хлорнуватиста кислота, а звертання гіпохлориту натрію відбувається на деякій відстані від анода. У цьому випадку іони СlO можуть надходити до анода з глибини розчину тільки завдяки дифузії та електропереносу, тому при відсутності перемішування пріанодного шару в розчині може накопичуватися гіпохлорит натрію більш високої концентрації, ніж це відповідає початку розряду іонів СlO-, Зі сказаного слід, Що необхідно уникати механічного перемішування розчину.

5.Для проведення процесу електролітичного одержання гіпохлориту натрію з мінімальними енергетичними витратами велике значення має вибір матеріалу анода. Аноди працюють в умовах безпосереднього зіткнення з хімічно активними речовинами, тому основною вимогою до матеріалу анода є їх хімічна стійкість. Від стійкості електродних матеріалів та їх питомої зносу залежать тривалість експлуатації, витрати на ремонт і обслуговування електролізерів. Матеріал анода повинен сприяти розряду іонів Сl-, т. тобто перенапруження хлору на ньому має бути найменшим.

1.3.3 Характеристика катодів і анодів установки електролізу хлориду натрію

З кінця 60-х років почалося широке впровадження в хлорне промисловість і поступова заміна графітових електродів на титанові аноди з діоксинів рутенію і титану. За кордоном вони знайшли застосування під назвою DSA (dimensionally stable anodes). У вітчизняній практиці вони застосовуються під назвою ОРТА (оксидні рутенієво-титанові аноди). ОРТА є офіційно зареєстрованим товарним знаком.

Аноди типу ОРТА, яка мало зношуються, мають низку незаперечних переваг у порівнянні з графітовими електродами:

Вони мають більш високими селективними і електрокаталітичними властивостями (перенапруження виділення хлору на ОРТА значно нижче) по відношенню до основного процесу - виділення хлору на аноді. Це дозволяє при всіх інших рівних умов ведення електролізу здійснювати процес при більш низькому значенні напруги на ванні й інтенсифікувати його, використовуючи більш високі анодні щільності струму (аж до 10 кА/м2 на ртутних електролізерах, що недосяжне на графіті). Тим самим збільшується вихід кінцевого продукту з одиниці поверхні анода, що забезпечує можливість виконувати конструкції електролізерів менших габаритів при аналогічній продуктивності.

Корозійна стійкість ОРТА значно вище, ніж у графітів анодів - час безперервної експлуатації металоксидних анодів (без істотної втрати своїх електрофізичних характеристик) в діафрагмові хлорних електролізерах становить ~ 5-6 років, в електролізерах з ртутним катодом ~ 1,5 і більше років, В хлоратних і гіпохлорітних електролізерах ~ 1 рік. Графітові аноди в хлорних електролізерах мають термін пробігу не більше 6 місяців; в хлоратних і гіпохлорітних електролізерах не більше 3-4 місяців. При цьому ОРТА, маючи досить хороші техніко-експлуатаційні характеристики, дозволяють проводити процес електролітичного одержання ГПХН при мінералізації хлориду в мережі живлення розчині до 20-25 г / л. Ця обставина дає можливість проводити електроліз до більш глибокого ступеня конверсії кухонної солі і знижує її питома витрата в перерахунку на кінцевий продукт.

Аноди типу ОРТА та їх модифікації (термін «dimensionally stable anodes» дослівно означає «розмірно стабільні аноди» або, що більш прийнято на практиці - «аноди незмінний розмірів») в процесі тривалої експлуатації не змінюють своєї форми і в першу чергу міжелектродної відстані по відношенню до противоелектроду (катода), Що не властиво графіту. Титанову підкладку анодів в міру спрацювання активного покриття можна піддавати багаторазової регенерації і повторному нанесення активного покриття, що в умовах і відносній дорожнечі титану є важливим позитивним чинником.

До недоліків ОРТА можна віднести їх порівняно високу вартість. Для збереження їх корозійної стійкості слід передбачати заходи, що запобігають підвищення анодного потенціалу. ОРТА не можна рекомендувати для використання в установках з періодичним зміною полярності електродів, оскільки в результаті відновлення оксидів утворюється металевий рутеній, який не стійкий в умовах анодного поляризації. Однак, незважаючи на зазначені недоліки окисно-рутенієвих анодів, з усіх нових розроблених МИА вони знайшли найбільш широке застосування на практиці.

Що стосується катодного матеріалу, то в промисловості використовуються, в основному, сталь, графіт і титан. Важливими їх властивостями є стійкість при анодного поляризації, низький потенціал виділення хлору і висока електропровідність.

Процес електролізу розчинів хлоридів супроводжується утворенням на катодах відкладень солей жорсткості. Спочатку з'являються тонка плівка і окремі кристали, кількість яких з часом збільшується, і вся поверхня катода поступово покривається осадом. Товщина осаду безупинно зростає, у зв'язку, з чим міжелектродний простір забивається відкладеннями, знижується сила струму через електролізер та зменшує продуктивність установки.

Поруч дослідників було встановлено, що швидкість утворення опадів і структура сольовий плівки залежать від щільності струму, часу поляризації, хімічного складу розчину, стану поверхні електродів.

Зі збільшенням щільності струму і часу поляризації обростання катода відбувається інтенсивніше. Швидкість налипання відкладень знижується при застосуванні електродів з більш гладкою поверхнею. Найкращі результати досягаються при використанні полірованих катодів.

З перерахованих факторів найбільший вплив на утворення відкладень на катодах надає хімічний склад води і головним чином загальна жорсткість. Зі збільшенням жорсткості швидкість утворення катодних відкладень зростає. У прикатодному просторі первинним продуктом є луг, що виходять в результаті розкладу води. При наявності в розчині іонів Са 2 і Mg2 відбувається утворення відповідних гідроксидів, а в присутності іонів СО3-карбонатів.

Існує кілька технічних прийомів, застосування яких запобігає зростанню опадів на катодах:

- створення високої лінійної швидкості руху рідини щодо електродів; механічне очищення поверхні катодів;

- розчинення відкладень кислотою;

- «сколювання» опадів з катодів методом тимчасової зміни полярності електродів.

При створенні високої лінійної швидкості руху рідини відносини електродів відкладення відриваються від поверхні катода і виносяться потоком. Швидкість руху рідини повинна становити не менше 1,5-2 м / с. Технічне здійснення даного способу можливо при трансформаційних змінах спеціального насосного обладнання або електролізерів спеціальної конструкції, завдяки чому в міжелектродному просторі створюються необхідні лінійні швидкості.

Електроліт насосом під тиском знизу вгору вводиться в електролізер і по магістралі надходить у сепаратор. Сепаратор обладнаний в пристрої для видалення водню, конусоподібним дном для збору відкладений, штуцером для підведення електроліту і штуцером з клапаном для відведення готового продукту.

Електроліт безперервно із заданою швидкістю циркулює по замкненому обсягу до досягнення необхідної концентрації з активного хлору. Катодні відкладення виносяться з електролізера, збираються у конусній частині сепаратора, звідки періодично видаляються. Нова порція електроліту додається у кількості, що дорівнює відведеному готового продукту.

Впускна камера забезпечує рівномірний розподіл електроліту по перетину електролізера. У електролізною частини апарату вертикально почергово розташовані анодні і катодні пластини.

У розділової секції змонтовані пристрої, що звужуються в верхній частині. Ширина зазору в цих пристроях менше, ніж відстань між електродами.

Осередок забезпечена патрубком для підведення електроліту, кришкою з гідравлічним затвором та отвором для видалення водню, штуцером для відводу одержуваного гіпохлориту натрію і патрубком з пробкою для періодичного видалення відкладень солей жорсткості.

Електроліт рухається знизу вгору зі швидкістю, що затрудняє утворення катодних відкладень. Продукти електролізу взаємодіють не в електролітичної комірки, а в розділової камері.

У разі застосування механічного очищення зняття відкладень здійснюється вручну або за допомогою спеціальних механізмів. При ручній очистці потрібні повне розбирання установки і виконання обслуговуючим персоналом трудомістких робіт.

Типова конструкція електролізера складається з ряду біполярно включених дисків, закріплених по черзі на валу, по ¬ критому ізоляційним матеріалом. Електролізер закривається кришкою і стягується болтами. Для зняття відкладень солей жорсткості в електролізер введені скребкові механізми. Видалення відкладень з поверхні електродів здійснюється при повороті валу.

Технічно більш простій операцією є розчинення відкладень кислотою, у зв'язку, з чим цей метод знайшов досить широке застосування в практиці. Суть методу полягає в тому, що періодично у міру обростання катодів солями жорсткості через установку пропускають 3 - 5%- ний розчин соляної або азотної кислоти, який і розчиняє відкладення. Кислота на промивання подається за допомогою, так званого замкненого кислотного контуру, відбутися з насоса невеликий подачі, бачка з кислотою, сполучних магістралей і запірної арматури. Все обладнання ви ¬ виконується з антикорозійного матеріалу. При проведенні кислотної промивки закривають засувки і припиняють надходження електроліту в електролізер. Відкривають спускної вентиль, в повітрявіддільники зливають розсіл з установки. Чи включають насос і в установку подають розчин кислоти, який зливається у збірний бачок з поворотної магістралі. Промивку здійснюють до повного розчинення відкладень, після чого електролізер знову включають в роботу.

Періодичність промивки і її тривалість залежать від інтенсивності обростання катодів.

Одним з найбільш бажаних методів зняття відкладень є спосіб «сколювання» опадів, що здійснюється шляхом проведення тимчасової зміни полярності електродів. У цьому випадку виключається необхідність застосування ручної праці та реагентів, крім того, можлива автоматизація процесу. Однак цей метод можна застосовувати тільки для обмеженої кількості матеріалів, здатних поперемінно працювати як в якості анода, так і катода. До числа таких електродів належать, наприклад платинові, магнетитові, з платинірованого титану.

1.3.4 Види електролітичних ванн установки електролізу хлориду натрію

У практиці електрохімічного виробництва хлоропродуктів знайшли застосування різноманітні конструкції електролітичних ванн. На підставі загальних ознак вони можуть бути розділені на дві групи: Монополярний і біполярні. Схема включення електродів в електричний ланцюг для ванн кожної з цих груп є спільною.

Монополярний ванни мають ряд паралельно розташованих електродів, одна половина яких з'єднана з позитивною шиною ланцюга - аноди, інша - з негативною шиною - катоди. При такому З'єднанні кожен електрод має тільки одну полярність, тобто є або анодом, або катодом. Сила струму на ванні пропорційна щільності струму і поверхні всіх електродів однієї якої-небудь полярності, напруга на ванні визначається різницею потенціалів на одній парі електродів (катоді і аноді), тому для роботи монополярних ванн потрібна велика струмова навантаження при низькій напрузі.