способ получения и утилизации моющих дезинфицирующих растворов

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ МОЮЩИХ ДЕЗИНФИЦИРУЮЩИХ РАСТВОРОВ, преимущественно для молочного оборудования, включающий проведение химического процесса с исходным веществом, отличающийся тем, что в качестве исходного вещества используют калиевую селитру, а в качестве химического процесса используют электролиз водного раствора калиевой селитры с получением растворов азотной кислоты и калиевой щелочи, при этом из отработанных растворов синтезируют комплексное азотнофосфорно-калийное удобрение.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что электролиз проводят в диафрагменном или мембранном электролизере при плотности тока 0,01 0,02 А/см².

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что раствор калиевой селитры готовят 2,5 3,0%-ной концентрации.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что азотнофосфорнокалийное удобрение синтезируют путем взаимодействия отработанных растворов щелочи и кислоты с дигидрофосфатом кальция.

5. Способ по пп. 1 и 4, отличающийся тем, что количество дигидрофосфата кальция для синтеза удобрения выбирают в пределах 10 20% от массы отработанных растворов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленной санитарии, в частности к способам получения и утилизации моющих и дезинфицирующих средств, преимущественно для молочного оборудования.

Известны способы приготовления моющих дезинфицирующих средств, включающие смешивание различных химических соединений с получением растворов или веществ заданного состава.

Недостатками известных способов являются широкая номенклатура химических соединений, используемых для приготовления смеси, которые не всегда могут быть доступны в местах непосредственного использования дезинфициpующих средств. Кроме того, известные способы не предусматривают утилизации использованных дезинфицирующих средств. В большинстве случаев использованные средства подаются в систему промышленной канализации, где нейтрализуются известными методами, что приводит к большим потерям дефицитных веществ и сказывается на состоянии окружающей среды.

Широко известно применение в качестве дезинфицирующих средств кислот и щелочей [1] Кислоты и щелочи обладают значительными бактерицидными свойствами; под воздействием некоторых из них погибают не только вегетативные, но и споровые формы микроорганизмов. В соответствии с действующей инструкцией по санитарной обработке оборудования на предприятиях молочной промышленности в качестве дезинфицирующих моющих средств могут быть использованы водные растворы кислот и щелочей. В практике кислоты и щелочи поступают на предприятия и в хозяйства уже в готовом виде и чаще всего нуждаются лишь в доведении их до необходимой концентрации. Отработанные моющие растворы разбавляют водой или нейтрализуют на специальном оборудовании в присутствии специальных реагентов и сбрасывают в почву или водоемы, что приводит к постепенному загрязнению угодий, что отрицательно cказывается на их плодородии и качестве сельскохозяйственного сырья.

Наиболее близким к заявленному рассматривается известный способ получения бактерицидного средства [2] включающий проведение химической реакции с исходными веществами.

Недостатками известного способа является применение в качестве исходных веществ сложных химических соединений, в том числе и органических, сложность проведения реакции, обусловленная необходимостью точной дозировки компонентов, нагревания реакционной смеси и ее кипячением. Кроме того, в способу не предусмотрена утилизация бактерицидного средства после его использования.

Задачей предложенного технического решения является создание способа получения и утилизации моющих дезинфицирующих растворов, доступного для использования в мелких хозяйствах, например фермерских, не загрязняющего окружающую среду, не требующего использования сложных химических соединений, их транспортировки к пользователю, безопасного в части охраны труда.

Новым техническим результатом по сравнению с наиболее близким аналогом является использование только двух химических соединений в качестве реагентов, полное использование отработанных промывных вод в экологически безопасной форме, исключение возможности контакта обслуживающего персонала с концентрированной кислотой.

Названный технический результат достигается за счет того, что в способе получения и утилизации моющих дезинфицирующих растворов, предусматривающем проведение химического процесса реакции с исходным веществом, согласно изобретению в качестве исходного вещества используют калиевую селитру, а в качестве химического процесса проводят электролиз водного раствора калиевой селитры с получением растворов азотной кислоты и калиевой щелочи, которые используют для мойки и дезинфекции, при этом из отработанных растворов синтезируют комплексное азотно-фосфорно-калийное удобрение.

Названный технический результат достигается за счет проведения электролиза в диафрагменном или мембранном электролизере при плотности тока 0,01-0,02 А/см².

Кроме того, раствор калиевой селитры для электролиза готовят 2,5-3,0%-ной концентрации.

Кроме того, азотно-фосфорно-калийное удобрение синтезируют путем взаимодействия отработанных растворов азотной кислоты и калиевой щелочи с дигидрофосфатом кальция.

Кроме того, количество дигидрофосфата кальция для синтеза азотно-фосфорно-калийного удобрения выбирают в пределах 10-20% от массы отработанных дезинфицирующих растворов.

Известно получение кислот и щелочей электролизом солевых растворов, однако неизвестно целевое применение электролиза для получения моющих дезинфицирующих растворов с последующей их утилизацией путем синтеза азотно-фосфорно- калийного удобрения.

Предложенный способ был реализован в электролизере, состоящем из ванны, угольного анода, титанового катода и мембраны из хлориновой ткани. Концентрация калиевой селитры составляла 3,0% плотность тока 0,02 А/см².

В растворе калиевой селитры содержатся ионы калия, которые разряжаются труднее, чем ионы водорода и сложные кислородсодержащие анионы селитры, которые разряжаются труднее, чем гидроксильные ионы. Поэтому при пропускании тока у катода происходит восстановление водорода, а у анода окисление кислорода молекул воды

KNO K⁺+NO^-₃

Катод(-) __ K⁺ NO₃__ (+) Анод

2H₂O-4e __ O₂+4H⁺

2H₂O+2e^-__ H₂+2OH^-

Из приведенной схемы видно, что процесс электролиза раствора калиевой селитры сводится к электролизу воды. При этом в катодном пространстве образуется раствор КОН, а в анодном раствор НNO₃. Получены были 1,0%-ный раствор азотной кислоты и 1,5%-ный раствор едкого калия. Расход энергии на производство 1 л кислоты и 1 л щелочи составил около 30 Вт, время электролиза 60 мин.

Полученными растворами был промыт электропастеризатор. После промывки отработанные растворы были собраны в емкости и введены во взаимодействие с избытком дигидрофосфата кальция Са(Н₂РО₄)₂.

При избытке щелочи происходит нейтрализация гидроксильных ионов Са(Н₂РО₄)₂ + 2КОН=СаНРО₄ + К₂НРО₄+2Н₂О

При избытке кислоты происходит присоединение ионов водорода

2СаНРО₄+2НNO₃=Ca(H₂PO₄)₂+Ca(NO₃)₂

Промои после 15-минутной обработки содержали 3 г/л азота, 4 г/л калия, 8 г/л фосфора при рН=6.

По заключению ПТБ ВНИИ по охране вод Госкомприроды электрохимический способ получения необходимых реагентов из калиевой селитры для мойки оборудования и утилизации промоев путем синтеза азотно-фосфорно-калийного удобрения рекомендуется к внедрению в производство.