RS58884B1 - Postupak za kontrolu proizvodnje biocida - Google Patents

Description

Opis

OBLAST PRONALASKA

[0001] Ovaj pronalazak se odnosi na jedan postupak za kontrolu i optimizaciju proizvodnje biocida.

STANJE TEHNIKE

[0002] Poznate su razne tehnike za proizvodnju i upotrebu biocida, uključujući one koje su opisane u dokumentima US2012/021062 i AU 2008 202149. Međutim, ne postoji opis merenja kontrolnog parametra, kako bi se pokazalo kada je dostignut maksimalni prinos biocida.

IZLAGANJE SUŠTINE PRONALASKA

[0003] Ovaj pronalazak želi da pruži postupak za kontrolu i optimizaciju proizvodnje biocida.

[0004] Prema tome, u skladu sa ovim pronalaskom daje se postupak za upotrebu nekog kontrolnog parametra za određivanje kada se dostiže maksimalni prinos biocida, u skladu sa priključenim patentnim zahtevima. Poželjni hipohloritini oksidans je natrijum-hipohlorit.

[0005] U skladu sa jednom poželjnom realizacijom ovog pronalaska, pripremi se rastvor hipohloritnog oksidansa razblaživanjem nekog komercijalnog polaznog rastvora od oko 8-18% sa vodom, neposredno pred upotrebu. Poželjno je da ovaj rastvor hipohloritnog oksidansa ima koncentraciju od oko 1000 do oko 20,000 ppm, poželjnije od oko 3000 do oko 10,000 ppm, a najpoželjnije od oko 3000 do oko 6000 ppm.

[0006] U skladu sa jednom poželjnom realizacijm ovog pronalaska, bira se amonijumova so između amonijum-bikarbonata, amonijum-ikarbonata, amonijumkarbamata, amonijum-hidroksida, amonijum-sulfamata, amonijum-bromida, amonijum-hlorida i amonijum-sulfata. Poželjno je da se amonijumova so bira između amonijum-karbonata, amonijum-karbamata, amonijum-sulfamata, amonijum-bromida, amonijum-hlorida i amonijum-sulfata. Poželjnije je da se amonijumova so bira između amonijum-karbonata, amonijum-karbamata i amonijum-sulfamata. Najpoželjnije je da se amonijumova so bira između amonijum-karbonata i amonijum- karbamata.

[0007]

U skladu sa poželjnom realizacijom ovog pronalaska, pripremi se rastvor neke amonijumove soli razblaživanjem nekog komercijalnog polaznog rastvora od oko 15-50%, sa vodom ili sa rastvorom razblaženog hipohloritnog oksidansa, neposredno pred upotrebu. Poželjno je da rastvor neke amonijumove soliimakoncentraciju od oko 1,000 do oko 50,000 ppm, poželjnije, od oko 12,000 do oko 30,000 ppm. U skladu sa jednom poželjnom realizacijom ovog pronalaska, ovaj rastvor amonijumove soli sadrži još i neku bazu. Poželjna baza je natrijum-hidroksid.

[0008] Kontrolni parametar se bira između oksidaciono-redukcionog potencijala (ORP), provodnosti, indukcije, i zasićenosti kiseonikom. U jednoj realizaciji, kontrolni parametar je ORP. U jednoj alternativnoj realizaciji, kontrolni parametar je provodnost ili indukcija. U još jednoj realizaciji, kontrolni parametar je zasićenje kiseonikom.

[0009] U skladu sa jednom poželjnom realizacijom ovog pronalaska, postupak se sastoji od obezbeđivanja diskretne količine rastvora hipohloritnog oksidansa, količine amonijumove soli; i mnoštva dodavanje diskretnih količina rastvora hipohloritnog oksidansa u diskretnu količinu rastvora amonijumove soli, uz mešanje; i merenja kontrolnog parametra, posle svakog dodavanja svake diskretne količine rastvora hipohloritnog oksidansa. Alternativno, mnoštvo diskretnih količina rastvora amonijumove soli se uz mešanje dodaje u diskrenu količinu rastvora hipohlorita, dok se meri kontrolni parametar.

[0010] U skladu sa drugom poželjnom realizacijom ovog pronalaska, ovaj postupak čini: mešanje struje hipohloritnog rastvora sa strujom rastvora neke amonijumove soli, u komori za mešanje, u nekom polaznom odnosu; održavanje protoka jedne od ovih struja konstantnim, uz postepeno povećavanje ili smanjivanje druge od ovih struja; i praćenja vrednosti kontrolnog parametra u struji koja napušta komoru za mešanje. U jednoj realizaciji, ovo praćenje je kontinualno. U jednoj alternetivnoj realizaciji, ovo praćenje se sastoji od merenja kontrolnog parametra u diskretnim uzorcima struje tečnosti koja napušta komoru za mešanje.

KRATAK OPIS SLIKA NACRTA

[0011] Ovaj pronalazak će potpunije biti svaćen i cenjen iz sledećeg detaljnog opisa, kada se uzme da je isti povezan sa slikom, gde je:

Slika 1 predstavlja pojednostavljen dijagram aparature, u skladu sa jednom opisanom realizacijom.

DETALJNI OPIS PRONALASKA

[0012] Kao što je opisano i objavljeno u dokumentu objave evropskog patenta.0 517 102, biološko zagađivanje tekuće vode predstavlja dobro poznat problem koga izazivaju alge, gljivice, bakterije i drugi jednostavni oblici života, koji se nalaze u tekućoj vodi. U ovom dokumentu se opisuje kontrola biozagađenja u vodama sa visokim sadržajem hlora, preko mešanja dve komponente, od kojih je jedna neki oksidans, a druga neka amonijumova so, i suštinski trenutnog dodavanja ove smeše u vodeni sistem koji treba da se tretira. Ovim se stvara aktivni biocidni sastojak, kao što je opisano. U ovom patentnom dokumentu opisani su brojni primeri oksidanasa i amonijumovih soli.

[0013] Međutim, problem sa kojim se sreće u ovom postupku, je tretiranje tečnosti za inhibiranje rasta živih organizama, gde je koncentrisani aktivni biocidni sastojak krajnje hemijski nestabilan i brzo se razlaže nakon formiranja, što dovodi do brzog pada pH vrednosti. Ovo je posebno kada se radi o aktivnim biocidnim sastojcima koji se izvode iz amonijum-bromida, kada ovo razlaganje dovodi do neželjenog formiranja HOBr. Prema tome, kada se koriste konvencionalne pumpe i mikseri, formirani aktivni biocidni sastojak se brzo raspada i gubi efikasnost. Takođe, iako je oblast pH tog aktivnog biocidnog sastojka teorijski 8.0-12.5, u stvarnosti pH nikada ne prelazi 8.0, zbog brzog razlaganja. Pored toga, amonijumove soli se moraju dodavati u višku da bi se smanjila brzina degradacije.

[0014] U dokumentu US 5,976,386, opisan je postupak i aparatura za proizvodnju biocida, koji omogućuje konstantno održavanje odnosa oksidans/izvor amina, čime se izbegava potreba za korišćenjem viška izvora amina, sa ciljem stabilizacije proizvoda reakcije i održavanja reproduktibilnog proizvoda, u kome skoro da nema proizvoda degradacije. Novi postupak, koji se ovde opisuje, obuhvata in situ stvaranje jednog efikasnog razblaženja i oksidansa i izvora amina, kao i sinhrono merenje ova dva razblaženja u dovodu za njihovo kontinualno mešanje u unapred određenom odnosu, i stvaranje aktivnog biocidnog sastojka.

[0015] Kao što je opisano u dokumentu US 5,976,386, potrebna je pažljiva kontrola formiranja biocida. Ovaj proces formiranja biocida koristi jedan sistem višestrukog napajanja, koji zahteva odvojenu kontrolu u svakoj liniji za napajanje, zato što različite pumpe različito odgovaraju na promene pritiska, jer brzine napajanja pomoću pumpe različito odgovaraju na pritisak protoka vode. Kao i kod svakog procesa na licu mesta, neophodna je onlajn kontrola da bi se obezbedilo stvaranje pravog proizvoda sa visokim prinosom i uz minimalno stvaranje sporednih proizvoda. Pored toga, kao što je pokazano u gore pomenutim patentima, za optimalni ishod neophodne su ekvimolarne količine amonijuma i hipohlorita. Višak hipohlorita, čak i lokalni višak, dovdoi do stvaranja višestruko hlorovanih hloramina i degradacije biocidnog proizvoda, monohloramina (MCA), i formiranja NOx vrsta i neorganskih kiselina. Sa nedovoljno hipohlorita, amonijum ne reaguje potpuno, što dovodi do niže koncentracije biocida, povećane upotrebe hemikalija, veće cene tretmana, itd. Komponente koje se koriste za pravljenje biocida, kao što su natrijum-hipohlorit i amonijum-karbamat, opisane su u dokumentu US 7,837,883, a to su nestabilne hemikalije i razlažu se tokom upotrebe. Posledica toga, prilikom rada uređaja za napajanje pod unapred određenom konstantnim brzinama napajanja ova dva reagensa, je stvaranje varijabilnih proizvoda. Pored toga, drugi parametri, kao što su temperatura vode, visoka koncentracija stvorenog biocida i kvalitet vode, mogu da povećaju razgradnju biocida i izazovu razgradnju biocida pre nego što se dostigne ekvimolski odnos 1:1.

[0016] Prema tome, postoji potreba za održavanjem ekvimolarne tačke ili tačke najvećeg mogućeg prinosa biocida, bez degradacije, preko kontinualnog onlajn praćenja reakcije i obavljanja neophodnih promena u procesu, da bi se održavala ekvimolarnost i odsustvo degradacije prilikom promene uslova (npr., koncentracije reagensa, različitih nivoa napajanja, promena kvaliteta vode za razblaživanje, itd). Definisanje krajnje tačke reakcije u ovoj oblasti, takođe je od bitnog značaja za pravljenje biocida.

[0017] U dokumentu US 5,976,386 opisana je upotreba pH kao indikatora završne tačke reakcije, između neke amonijumove soli i natrijum-hipohlorita. Dodavanje hipohlorita u rastvor neke amonijumove soli povećava pH. Međutim, posle ekvimolarne tačke, hipohlorit počinje da razgrađuje biocidni MCA, stvaranjem neorganskih kiselina, koje snižava pH. Stoga, pH se može koriistiti kao indikator završne tačke.

[0018] Međutim, efekat degradacije MCA na pH, primetan je samo kada je pH ispod oko 10.5. Iznad vrednosti pH od 10.5, količina kiseline, neophodna za primetno snižavanje pH, je toliko visoka, da se mora dodati značajna količina hipohlorita, pre nego što bi se opazila promena pH. Prema tome, pH gubi njegovu osetljivost na degradaciju MCA i nije pouzdan indikator završne tačke, pri visokim vrednostima pH. Neke amonijumove soli, kao što je amonijum-karbamat, su stabilne samo pri visokim vrednostima pH, ili pri visokom alkalinitetu, što diktira proizvodnju biocida pri visokom pH, pa su stoga neophodni dodatni indikatori završne tačke u proizvodnji MCA pri visokim pH.

[0019] Poznata je upotreba pH i oksidaciono-redukcionog potencijala (ORP) u praćenju zahteva za hlorom, prilkom dezinfekcije vode. Videti, na primer, članke: a). Devkota et al., "Variation of Oxidation-reducing potential Along the Breakpoint Curves in Low-Ammonia Effluents", Water Environment Research 2000, 72(5):610-617; b). Karanfil et al., "Analysis of disinfection difficulties in two municipal water pollution control plants", Disinfection ’98: The Latest Trends in Wastewater Disinfection: Hlorination vs. UV Disinfection, Proceedings, Baltimore, Apr. 19-22, 1998, 111-122; c). Kim et al., "New process control strategy for wastewater hlorination and dehlorination using ORP/pH", Water Sci Technol. 2006; 53(4-5):431-438; d). Kopchynski et al., "Comparisons of on-line ORP and hlorine residual monitoring/control systems for wastewater treatment plant final effluent hlorination", Conference Proceedings - Water Environment Federation Annual Conference & Exposition, 74th, Atlanta, GA, United States, Oct. 13-17, 2001, 4275-4295; i e). Yu, "Feed-forward dose control of wastewater hlorination using on-line pH and ORP titration", Chemosphere.2004 Sep, 56(10):973-980.

[0020] Poznati su i drugi postupci za praćenje, kao što je kolorimetrija. Videti, na primer: f). Harp, "Specific Determination of Inorganic Monohloramin in Hlorinated Wastewaters", Water Environment Research 2000, 72(6): 706-713; g). Kobylinski et al., "On Line Control Strategies for Disinfection Systems: Success and Failure" Proceedings of the Water Environment Federation, WEFTEC 2006: Session 81 through Session 94, pp. 6371-6394; i h). Pollema, "Monitoring Monohloramin, Total Ammonia, and Free Ammonia in the Hlorination of Treated Wastewater", Proceedings of the Water Environment Federation, Disinfection 2000, pp.168-181.

[0021] Woodward et al., "Relationships between observed monohloramin decay rates and other physical and chemical parameters in a large scale experimental pipe system", Proceedings - Water Quality Technology Conference (1996), Volume Date 1995, (Pt. 1), 935-949, opisuju korišćenje koncentracije kiseonika pri registrovanju ORP, za praćenje koncentracije vrsta hlora, u sistemima za disrtibuciju vode. U dokumentu US 8,012,758 opisana je upotreba rastvorenog kiseonika za merenje mikrobiološke aktivnosti. Na postoji neko saopštenje o upotrebi nekog kontrolnog parametra koji se razlikuje od pH, u proizvodnji nekog monohloraminskog biocida, sa maksimalnim prinosom, koji se može dobiti bez degradacije biocida.

[0022] U skladu sa prvom realizacijom ovog pronalaska daje se postupak za dobijanje biocida koji se sastoji od mešanja rastvora hipohlorita, kao oksidansa, sa rastvorom neke amonijumove soli i praćenja kontrolnog parametra, koji može da ukaže na pravi odnos hipohlorita prema amonijumovoj soli, da bi se dobila maksimlana količina biocida, bez degradacije biocida.

[0023] U jednoj realizaciji, ovaj biocid se dobija u šaržnom procesu. Ovaj šaržni proces se sastoji od dodavanja rastvora hipohloritnog oksidansa u rastvor neke amonijumove soli, uz mešanje, i praćenja jednog kontrolnog parametra, koji može da pokaže da je sva amonijumova so izreagovala, ili da je biocid počeo da se degradira, i da smanji dodavanje rastvora hipohlorita, čim ovaj kontrolni parametar pokaže da je sva amonijumova so izreagovala. Tako dobijeni biocid može odmah da se koristi ili da se skladišti za kasniju upotrebu. Za vreme skladištenja može se nastaviti sa praćenjem kontrolnog parametra, da bi se osigurao kvalitet biocida i da se odredi vreme kada se biocid mora upotrebiti, ili će se inače razgraditi.

[0024] U jednoj alternetivnoj realizaciji, ovaj biocid se dobija kontinualnim procesom. U ovom kontinualnom procesu, kontinualno se u nekom mikseru mešaju rastvor hipohlorita i rastvor amonijumove soli, a kontrolni parametar se prati onlajn, u mikseru ili u cevovodu na izlazu iz miksera, ili se meri u diskretnim uzorcima koji se uzimaju iz miksera. Protok jednog od ovih rastvora se drži konstantnim, dok se protok drugog rastvora menja, sve dok kontrolni parametar ne pokaže da je dostignut optimalni odnos protoka za dobijanje biocida sa najvećim prinosom, ali bez degradacije. Tipično, praćenje kontrolnog parametra se nastavlja da bi se identifikovala potreba za podešavanje protoka, kao posledica promene koncentracije jednog od rastvora. Biocid, takav kako je dobijen kontinualanim postupkom, može se primeniti u nekom medijumu ili se može skladištiti za kasniju upotrebu.

[0025] Hipohloritni oksidans može biti bilo koji hipohloritni oksidans, kao što je hipohloritna so nekog alkalnog metala ili zemnoalkalnog metala. Poželjno je da ovu hipohloritnu so predstavlja natrijum-hipohlorit, kalijum-hipohlorit ili kalcijum- hipohlorit. Najpoželjnija hipohloritna so je natrijum-hipohlorit.

[0026] Poželjno je da se rastvor hipohlorita prirpema mešanjem koncentrovanog polaznog rastvora hipohlorita sa vodom, tako da se dobije neki razblaženi rastvor hipohlorita. Poželjno je da se rastvor amonijumove soli priprema mešanjem koncentrovanog polaznog rastvora te amonijumove soli sa vodom, ili sa razblaženim hipohloritom, uz dobijanje razblažene amonijumove soli. Kada se polazni rastvor amonijumoe soli razblažuje sa vodom, treba da se dobije razblaženje koje je ekvimolarno sa rablaženim hipohloritom, a konačna koncentracija biocida biće jednaka polovini koncentracije razblaženog hipohlorita. S druge strane, kada se polazni rastvor amonijuma razblažuje sa razblaženim hipohloritom, konačna koncentracija biocida biće jednaka koncentraciji razblaženog hipohlorita.

[0027] Koncentracija razblaženog hipohlorita poželjno je da bude od oko 1000 do oko 20,000 ppm. Poželjnije je da koncentracija rastvora hipohlorita bude od oko 3000 do oko 10,000 ppm. Najpoželjnije je da koncentracija rastvora hipohlorita bude od oko 3500 do oko 7000 ppm. Poželjno je da se rastvor hipohlorita dobija razblaživanjem komercijalnog polaznog rastvora od oko 8-18%, sa vodom, neposredno pred upotrebu. Poželjno je da se razblaživanje hipohlorita obavlja neposredno pred upotrebu. Kada se ovaj biocid formira u kontinualnom procesu, poželjno je da se razblaživanje hipohlorita obavlja onlajn, onako kako je neophodno.

[0028] Bilo koja amonijumova so se može upotrebiti u postupku iz ovog pronalaska. Poželjno je da se amonijumova so bira između amonijum-bikarbonata, amonijumbromida, amonijum-karbamata, amonijum-karbonata, amonijum-hlorida, amonijumhidroksida, amonijum-sulfamata i amonijum-sulfata. Poželjnije je da se amonijumova so bira između amonijum-bromida, amonijum-karbamata, amonijum-karbonata, amonijum-hlorida, amonijum-sulfamata i amonijum-sulfata. Još je poželjnije da se amonijumova so bira između amonijum-karbamata, amonijum-karbonata i amonijumsulfamata. Najpoželjnija amonijumova so je amonijum-karbamat.

[0029] U jednoj realizaciji, razblaženje amonijumov soli se dobija razblaživanjem 15 -50% polaznog rastvora amonijumove soli u vodi, na koncentraciju od oko 1,000 do oko 50,000 ppm, poželjnije oko 12,000 do oko 30,000 ppm. Poželjno je da se razblaživanje amonijumove soli obavlja neposredno pred upotrebu. Kada se biocid formira poželjnim kontinualnim procesom, poželjno je da se razblaživanje soli amonijuma obavlja onlajn, prema potrebi.

[0030] U jednoj alternativnoj realizaciji, razblaživanje amonijumove soli se obavlja razblaživanjem polaznog rastvora amonijumove soli, sa delom razblaženog rastvora hipohlorita. Ovakav postupak daje razblaženje amonijumove soli sa višim pH, zato što je rastvor hipohlorita bazan. Za neke soli, kao što je amonijum-karbamat, ovo predstavlja prednost, zato što su stabilnije na višim pH.

[0031] U nekim realizacijama, poželjno je da početno pH razblaženja amonijumove soli bude bar 9.0, poželjnije bar 10.0, još poželjnije bar 10.4, a najpoželjnije bar 10.8. U jednoj poželjnoj realizaciji, razblažena amonijumova so sadrži natrijum-hidroksid.

[0032] Kontrolni parametar ima: a) fiksiranu vrednost, koja će se menjati, samo ako i kada nestane amonijumova so, počne degradacija proizvoda - monohloramina; ili b) varijabilnu vrednost, koja ima maksimum, minimum ili prevoj, u trenutku kada je amonijumova so potrošena, a započne degradacija proizvoda, monohloramina. Na primer, vrednost ovog kontrolnog parametra raste postepeno, dok raste odnos hipohlorita prema amonijumovoj soli i dok se stvara biocid, pa počne postepeno da opada, čim dođe do degradacije. Na kraju postupka stvaranja biocida i neposredno ped početak degradacije, a maksimalna vrednost se meri neposredno pred početak degradacije. Odmah po početku degradacije merene vrednosti se smanjuju. Čak i ako apsolutna vrednost konrolnog parametra zavisi od uslova, kao što su koncentracija, kvalitet vode, temperatura itd., postojaće relativna maksimalna vrednost , koja se izmeri neposredno pred početak degradacije biocida.

[0033] Vrednost kontrolnog parametra mora lako da se meri, da je pouzdana i da je osetljiva na reakcione uslove. Poželjno je da se kontrolni parametar bira između oksidaciono-redukcionog potencijaa (ORP), provodnosti i zasićenja rastvorenim kiseonikom. I ORP i provodnost dostižu minimum u krajnjoj tački. U suštini, provodnost je mera koncentracije jona. Indukcija i ukupna rastvorena supstanca (URS) su takođe mere koncentracije i mogu se koristiti kao kontrolni parametar umesto provodnosti.

[0034] Zasićenje kiseonikom tokom formiranja biocida je blisko 100%. Dostiže se na kraju reakcije, kad počinje degradacija MCA, kada zasićenje počinje da opada, pošto degradirani biocid reaguje sa kiseonikom uz formiranje NOx vrsta. Ovaj pad zasićenja je na početku spor, ali u određenom trenutku zasićenje brzo pada na nulu. Zasićenje kiseonikom manje od 90% je indikacija degradacije. Trenutak kada zasićenje kiseonikom počne brzo da opada može se upotrebiti za određivanje krajnje tačke. U nekim realizacijama, koriste se dva ili više kontrolnih parametara, koji se biraju između ORP, provodnosti i zasićenja kiseonikom. U drugim realizacijama svi ovi, ORP, provodnost i zasićenje kiseonikom, se koriste kao kontrolni parametri. Takođe, kao kontrolni parametar može se koristiti i koncentracija kiseonika. Poželjno je zasićenje kiseonikom, pošto se ono odnosi na promene temperature rastvora.

[0035] Sada će se pozivati na Sliku 1, koja predstavlja uprošćeni dijagram aparature za proizvodnju biocida, u skladu sa nekom realizacijom ovog pronalaska.

[0036] Kao što je pokazano na Slici.1, voda se dovodi iz izvora 2, koji može biti neki rezervoar, pomoću pume 4, kroz cev za vodu 6, kroz paralelne protokometre 8, pa uodgovarajući par grana 10 i 12, koje su povezane sa mikserom 14, koji napaja zajedničku izlaznu cev 16, koja vodi u medijum 18, na lokacijama 20. Izlazna cev 16, može biti opremljena sifonom, 22, a takođe može biti opremljena sa nekom kontrolnom ćelijom 24, za praćenje kontrolnog parametra, kao što su pH, ORP, provodnost i zasićenje kiseonikom biocida, u blizini izlaza, na izlaznoj cevi 16. Voda iz izvora 2

1

može biti tehnička sveža voda za fabriku hartije, hemijski tretirana voda, mekana voda, dejonizovana voda i povratna procesna voda.

[0037] Pumpe 26 i 28, koje mogu biti, na primer, pulsne pumpe, peristaltičke pumpe, venturi pumpe ili njihovi ekvivalenti, poznate su u stanju tehnike. Pumpe za koncentrovani hipohlorit i koncentrovanu amonijumovu so, respektivno, iz rezervoara 30 i 32, respektivno, vode u cevovode 34 i 36, respektivno. Između rezervoara 30 i 32 su merne cevi 38 i 40, i ventili 42.

[0038] Cevovod 34 sadrži spojnicu 44, za usmeravanje protoka hipohlorita, ili u cev za vodu 6, peko spojnice 46 ili u cev za račvanje 10, preko spojnice 48. Amonijumova so se napaja u račvu 12, preko spojnice 50. Ove spojnice mogu biti, na primer, prosti T-konektori, ili mogu biti unutrašnji statički mikseri, projektovani da olakšavaju mešanje ovih rastvora koji se spajaju.

[0039] Kada se usmeri rastvor hipohlorita iz cevovoda 34 u cev za vodu 6, razblaženi hipohlorit napaja obe grane 10 i 12, sa rezultatom da se rastvor amonijumove soli razblažuje sa razblaženim hipohloritom. Kada se ovim rastvorom hipohlorita iz cevovoda 34, direktno napaja grana 10, rastvor amonijumove soli se razblažuje u vodi. Zavisno od koncentracije komponenata u rezervoarima 30 i 32, zavisiće brzina sa kojom se ove komponente pumpaju u cevovode 34 i 36, respektivno, kao i protok vode kroz cevovode 10 i 12, u kojima je hipohloritni oksidans i jedinjenje koje sadrži azot, ili se mogu razblažiti i mešati u željenim proporcijama.

[0040] Proizvod reakcije, zapravo biocid, nastao reakcijom hipohlorita i jedinjenja koje sadrži azot, ili slično, može se direktno voditi iz izlazne cevi 16 u medijum 18, unutar kratkog vremena, odmah nakon formiranja biocida. U alternativnoj realizaciji ovog pronalaska (nije prikazana), mikser 14 je zamenjen sa pristupnom komorom, ili nekim spojnim elementom, u kom slučaju se razblaženja mešaju i reaguju, dok prolaze kroz izlaznu cev 16, i uvode u medijum 18, pri čemu se stvara biocid. U ovim alternativnim realizacijama ovog pronalaska, izlazna cev 16, a ne mikser 14, funkcioniše kao komora za mešanje. Tada se kontrolni parametar meri neposredno posle mešanja.

[0041] Bez obzira da li se mikser 14 koriiisti ili ne, protok kroz izlaznu cev 16, treba da je dovoljno brz da biocid nema dvovolno vremena da se razgrađuje, pre uvođenja u medijum 18. Dužina cevi 16 se može podešavati dok se ne postigne željeno vreme mešanja. U nekim realizacijama ovog pronalaska, vreme od kada se razblaženi hipohlorit i razblažena amonijumova so međusobno pomešaju formirajući biocid, pa dok stignu u kontrolnu ćeliju 24, iznosi 30 s ili manje, kao što je npr.12 do 24 s. U drugim realizacijama, ovo vreme je od 30 do 90 s, kao što je od 45 do 70 s. I uostalim realizacijama, ovo vreme je od 90 s do 3 min. U drugim realizacijama ovog pronalaska, u kojima je biocid stabilan više od nekoliko minuta, biocid se može skladištiti (npr. u nekom rezervoaru, koji nije prikazan), pre primene u nekom medijumu 18.

[0042] Kontrola gornjih ventila i pumpi može se obavljati pomoću nekog kontrolnog sistema (nije prikazan). Grane 10 i 12, sadrže kontrolne ventile 52 i 54, respektivno, za kontrolisanje protoka vode kroz njih. Ovaj kontrolni sistem može da kontroliše i prati snabdevanje vodom iz izvora 2, preko električnog ventila 56. Cev za vodu 6, može sadržati dodatne kontrolne uređaje, kao što je protokometar 58, za ukazivanje na protok ili proteklu zapreminu. Protok biocida u medijum 18, na različitim lokacijama 20, može se kontrolisati pomoću ventila 60.

[0043] Ova aparatura se takođe može konfigurisati sa alarmima ili drugim signalnim uređajima, koji sistemu mogu pružiti fidbek kontrolu. Kontrolna ćelija 24 , u izlaznoj cevi 16, može poslužiti za fidbek u kontrolnom sistemu, da bi se kao odgovor omogućila kontrola stvaranja biocida. Ovako ilustrovani sistem može još sadržati neki tajmer (nije prikazan), koji se može unapred podesiti da se fiksira i dužina vremena tokom koga se, kroz izlaznu cev 16, biocidom napaja medijum 18, koji treba da se tretira, kao i vremenski intervali između ovih napajanja biocidom. Ovaj kontrolni sistem takođe može biti koristan za kontrolu rada miksera 14.

PRIMERI

Primer 1.

[0044] Rastvor amonijum-karbonata se formira rastvaranjem 100 g amonijumkarbonata i 50 g natrijum-hidroksida u 400 g vode. Nastali 18 mas% rastvor ima gustinu 1.094 g/mL. Koncentrovani rastvor natrijum-hipohlorita se rzblaži do koncentracije od 5000 ppm. Pomeša se 4.2 mL rastvora amonijum-karbonata (9.00 mmol karbonata) sa 30 mL razblaženog hipohlorita, pa se dobijeni rastvor titrira sa razblaženim hipohloritom. Tokom ove titracije prate se ORP, provodnost i pH ovog rastvora. Posle toga, ova procedura obuhvata razblaživanje koncentrovanog rastvora amonijumove soli u rastvoru hipohlorita, koje će se u nastavku navoditi kao "novi postupak".

[0045] Pošto svaki mol amonijum-karbonata ima dva amonijumova jona, očekivani kraj reakcije je pri odnosu hipohlorit/ikarbonat koji je jednak 2. ORP dostiže minimum pri oodnosu 1.80, a provodnost dostiže minimum pri odnosu 1.72. S druge strane, maksimum pH se ne dostiže pri odnosu 2.58, što je dosta posle krajnje tačke. Prema tome, pokazuje se da ORP i provodnost mogu da se pri visokom pH koriste kao indikatori krajnje tačke, dok pH nije pogodan indikator pod ovim uslovima.

[0046] Rastvor amonijum-karbonata se formira rastvaranjem 100 g amonijumkarbonata u 400 g vode. Dobijeni 20 mas% rastvor ima gustinu 1.137 g/mL. Koncentrovani rastvor natrijum-hipohlorita se razblaži do koncentracije 7900 ppm. Razblaži se 1.4 mL rastvora amonijum-karbonata (3.32 mmol karbonata) u 50 mL vode, a dobijeni rastvor se titrira sa razblaženim hipohloritom. Prate se ORP, provodnost i pH ovog rastvora tokom titracije. Nadalje, procedura koja obuhvata razblaživanje koncentrovanog rastvora amonijumove soli u vodi, navodiće se kao "stari postupak".

[0047] Minimalni ORP se opaža pri odnosu hipohlorita prema karbonatu od 1.34. Maksimalna vrednost pH se opaža na pH = 11.73, pri odnosu hipohlorit/karbonat od 2.01. Nije opažen minimum provodnosti. Iz ovoga se može videti da dok ORP može da posluži kao indikator, čak i kad se razblaživanje amonijumove soli obavlja razblaživanjem polaznog rastvora amonijumove soli u vodi, da minimum provodnosti nije detektovan, pa stoga, pod ovim uslovima provodnost nije efikasan kontrolni parametar.

Primer 2 - Amonijum-karbamat - novi postupak

[0048] Amonijum-karbamat i amonijum-karbonat su u ravnoteži zavisnoj od pH, u kojoj viši pH favorizuje amonijum-karbamat. Pošto amonijum-karbamat ima jedan amonijumov jon po molu, dok amonijum-karbonat ima dva amonijumova jona po molu, količina hipohlorita, neophodna da u potpunosti izreaguje sa nekim rastvorom amonijum-karbamata ili amonijum-karbonata, zavisi od smeše koja se formira između ova dva jedinjenja.

1

[0049] 20% polazni rastvor amonijum-karbamata se formira rastvaranjem 20 g amonijum-karbamata i promenljive količine natrijum-hidroksida u vodi. Razblaži se 5.5 mL polaznog rastvora amonijum-karbamata sa 3200 ppm ili 5000 ppm natrijumhipohlorita, a nastali rastvor se titrira sa preostalim hipohloritom. Tokom titracije prate se ORP, provodnost i pH ovog rastvora. U Tabeli 1 prikazani su uslovi reakcije za razne testove, kao i opaženi maksimum pH, minimum ORP i provodnost.

Tabela 1

[0050] Iz rezultata u Tabeli 1 se može videti da količina hipohlorita, neophodna za kompletiranje reakcije opada sa porastom pH. To se može očekivati, zato što kako pH raste, ravnoteža se pomera prema karbamatu, pa ima manje raspoloživog amonijuma. Idealan odnos hidroksid:karbamat nađeno je da iznosi 0.75. Pri ovom odnosu, dešava se minimum ORP i provodnosti, pri odnosu hipohlorit:karbamat od oko 1. Može se videti u svim ovom testovima da se dešava maksimum pH prilično posle minimuma ORP i provodnosti, pokazujući tako da pod ovim uslovima pH nije efikasan kontrolni parametar.

Primer 3 - Amonijum-karbonat - novi postupak

[0051] Formira se 20% polazni rastvor amonijum-karbonata rastvaranjem 20 g amonijum-karbonata promenljivih količina natrijum-hidroksida u vodi. Razblaži se 5.5 mL polaznog rastvora amonijum-karbonata sa 5000 ppm natrijum-hipohlorita, a nastali rastvor se titrira sa peostalim hipohloritom. Tokom ove tirtracije prate se ORP, provodnost i pH ovog rastvora. U Tabeli 2 prikazani su uslovi reakcije za razne testove, kao i opažene vrednosti maksimuma pH, minimuma ORP i provodnosti.

Tabela 2

[0052] Iz rezultata u Tabeli 2 može se videti da koliočina hipohlorita, potrebna za kompletiranje reakcije opada sa porastom pH. Ovo se može očekivat, i pošto se sa porastom pH ravnoteža pomera prema karbamatu, pa ima manje dostupnog amonijuma. Nađeno je da je idealan odnos hidroksid:karbonat jednak 1.1-1.2. Pri ovom odnosu, dolazi do minimuma i ORP i provodnosti, a ovi se dešavaju pri odnosu hipohlorit:karbonat od oko 1. Moglo se videti u svim ovim testovima da do maksimuma pH dolazi znatno posle minimuma ORP i provodnosti, čime se pokazalo da pod ovim uslovima pH nije efikasan kontrolni parametar.

[0053] Očekivano je takođe da je idealan odnos hidroksida viši za karbonat, nego za karbamat. Pri odnosu 1:1 hipohlorit:karbonat/karbamat, opaženo je da se sve ove vrste konvertuju u karbamat. Kada se polazi od karbonata, za ovo je potrebno više hiroksida, nego kada se polazi od karbamata. U oba slučaja, pri vrlo visokim

1

vrednostima pH, nisu opaženi minimumi ORP i provodnosti. Reakcija sa drugim amonijumovim solima, pri vrlo visokom pH, pokazuje isti trend, ukazujući da je manje efikasno stvaranje biocida pri vrlo visokim pH.

Primer 4 – Amonijum-sulfat - novi postupak

[0054] Formira se 28% polazni rastvor amonijum-sulfata rastvaranjem 28 g amonijumsulfata u 72 mL vode. Razblaži se 0.45 mL ovog polazog rastvora amonijum-sulfata i 0.25 mL 33% rastvora NaOH u 30 mL rastvora natrijum-hidroksida koncentracije 4000 ppm, pa se dobijeni rastvor titrira sa preostalim hipohloritom. Tokom titracije prate se ORP, provodnost, pH i zasićenje kiseonikom ovog rastvora.

[0055] Minimum ORP je opažen pri odnosu hipohlorit/sulfat od 0.78. Na ovom odnosu zasićenje kiseonikom je palo ispod 90%. Nije opažen maksimum pH ili minimum provodnosti. Moglo se videti da zasićenje kiseonikom takođe može da poslužiti kao kontrolni parametar. Takođe, moglo se videti da se kontrolni parametri mogu zajedno upotrebiti za dodatno potvrđivanje završne tačke ove reakcije.

[0056] Dodatni testovi, obavljeni pod različitim uslovima, pokazali su da se mogu koristiti razni kontrolni parametri, kada se izaberu korektni uslovi odigravanja reakcije. Početno pH razblaženog rastvora sulfata se podešava dodavanjem natrijumhidroksida. Uslovi reakcije i rezultati su sabrani u Tabeli 3.

Tabela 3

Primer 5 - Amonijum hlorid - novi postupak

[0057] Formitra se 23% polazni rastvor amonijum-hlorida rastvaranjem 23 g amonijum-karbonata u 77 g vode. Razblaže se 0.43 mL polaznog rastvora amonijumhlorida i 0.25 mL 33% rastvora NaOH u 30 mL rastvora natrijum-hipohlorita od 4000

1

ppm, a dobijeni rastvor se titrira sa preostalim hipohloritom. Tokom ove titracije prate se ORP, provodnost, pH i zasićenje kiseonikom ovog rastvora.

[0058] Minimum provodnosti je opažen pri odnosu hipohlorit/hlorid od 0.64. To je odnos pri kome je zasićenje kiseonikom palo ispod 90%. Nije opažen maksimum pH ili minimum ORP. Moglo se opaziti da korišćenje kombinacije nekoliko kontrolnih parametara omogućuje određivanje krajnje tačke ove reakcije pomoću najmanje jednog kontrolnog parametra.

[0059] Obavljeni su dodatni testovi za određivanje efekta koncentracije hipohlorita i polaznog pH. Vrednost pH razblaženog rastvora amonijum-hlorida je podešavana dodavanjem natrijum-hidroksida. Tokom ovih testova mereni su ORP, provodnost i zasićenje kiseonikom. Uslovi testa i rezultati su dati u Tabeli 4.

Tabela 4

[0060] Ovi rezultati pokazuju da se na vrlo visokoj alkalnosti biocid razgrađuje znatno brže, i da je praktično nemoguće napraviti molski odnos 1:1 bez degradiranja biocida.

Primer 6 – Amonijum-sulfamat - novi postupak

[0061] Formira se 20% polazni rastvor amonijum-sulfamata rastvaranjem 50 g amonijum-sulfamata u 200 g vode. Razblaži se 5.0 mL ovog polaznog rastvora amonijum-sulfamata u 30 mL rastvora natrijum-hipohlorita od 5800 ppm, a dobijeni rastvor se titrira sa preostalim hipohloritom. Tokom ove titracije praćeni su ORP, provodnost i pH ovog rastvora.

[0062] Opažen je minimum provodnosti pri odnosu hipohlorit/sulfamat od 0.94. Opažen je minimum ORP pri odnosu hipohlorit/sulfamat od 1.20. Opažen je maksimum pH pri odnosu hipohlorit/sulfamat od 1.41. Razilaženje između merenja ORP i provodnosti može biti usled dužeg vremena odgovora ORP elektrode.

1

[0063] U dodatnom testu, dodaje se 10 g NaOH u polazni rastvor sulfamata. U ovom slučaju, i provodnost i ORP su imale minimum pri odnosu hipohlorit/sulfamat od 0.94, dok se maksimum pH dobijao samo pri odnosu hipohlorit/sulfamat od 1.95. Ovo odlaganje maksimuma pH je očekivano, pošto je pH bilo više, usled dodavanja NaOH, jer je time sistem bio manje osetljiv na promenu pH, izaazvanu degradacijom MCA.

Primer 7- Amonijum-bromid - stari postupak

[0064] Razblaži se 1.6 mL 35% polaznog rastvora amonijum-bromida u 100 mL vode, pa se formira rastvor amonijum-bromida od 5500 ppm. Razblaži se 12% polazni rastvor natrijum-hipohlorita u vodi i formiraju se rastvori sa koncentracijama od 3000 ppm (test 1), 4000 ppm (test 2) i 5000 ppm (test 3). Titrira se 50 mL rastvora amonijumbromida sa svakim od ovih razblaženja hipohlorita. Pored toga, titrira se 50 mL amonijum-bromida, koji sadrži 0.25 mL 33% rastvora NaOH, sa hipohloritom od 4000 ppm (test 4). Tokom ove titracije prate se pH, ORP, provodnost i zasićenje kiseonikom ovog rastvora. Rezultati su prikazani u Tabeli 5.

Tabela 5

[0065] Dok se biocid stvara, pH sporo raste, a naglo opada kada degradacija postane značajna. U sva četiri testa, opažen je široki opseg maksimuma pH, pre nego nagla tačka, naročito u testu 4, gde je polazno pH bilo visoko, usled dodavanja NaOH. Nagli pad degradacije od pH je najlakše detektovati, mada je maksimum u ekvimolarnoj tački. Kada je koncentracija hipohlorita viša, ova tačka se lakše detektuje, ukoliko se izbegne višak NaOH. Iz ovog se može videti da nije dovoljno samo posedovati dobar postupak detekcije. Uslovi za dobijanje biocida, kao što je koncentracija hipohlorita, takođe treba da budu kontrolisani.

[0066] U svim testovima opažen je minimum ORP, što znači da je ORP univerzalan za postupak detekcije i kontrole. Minimum ORP može da formira širok opseg, umesto

1

jasne oštre tačke. Tačka za kontrolu je pad na niži ORP, mada je oštar porast ORP, usled degradacije biocida, lakši za detektovanje. Široki minimum ukazuje da reakcioni uslovi za dobijanje biocida nisu idealni. Biocid se degradira kao što se i stvara, pa treba da se biraju drugi uslovi za efikasno dobijanje biocida.

[0067] Minimum provodnosti se opaža samo kada se koristi hipohlorit od 3000 ppm. Da bi se identifikovao minimum provodnosti, smanjenje provodnosti se mora opaziiti čak i kroz dodavanje hipohlorita, koj iinače povećava provodnost. Ukoliko se hipohlorit dodaje u velikim porcijama, dodatak u provodnosti usled hipohlorita maskira minimum provodnosti, što čini nemogućom upotrebu provodnosti za kontrolu reakcije. Stoga je provodnost kao kontrolni parametar manje univerzalna, nego što su ORP ili pH, ali ona može biti korisnija kao pomoćno sredstvo, kada se koristi na pravi način.

[0068] Degradacija biocida za rezultat daje smanjenje zasićenja kiseonikom. Pošto degradacija troši kiseonik, ovaj postupak praćenja degradacije je najosetljiviji i najmanje zavisan od reakcionih uslova. Svi ovi testovi su pokazali pad u zasićenju kiseonikom, prvo spor, a zatim nagli pad na nulu. Višak NaOH usporava degradiranje, ali ga ne zaustavlja. Degradacija počinje pri istoj vrednosti, ili čak malo ranije, ali napreduje sa nižom brzinom.

EKSPERIMENTI NA TERENU

[0069] Opšti postupak za eksperimente na terenu je kao što sledi: Obezbedi se dovod meke vode. Snabdevanje vodom se može podeliti u dve struje, pre nego što se bilo koji reagens dodaje ovoj vodi (stari postupak), ili se koncentrovani natrijum-hipohlorit pomeša sa snabdevačem vode, tako da se formira razblaženi hipohlorit, koji se deli na dve struje. Jednoj od ovih struja hipohlorita doda se amonijumova so, koja sadrži 10 - 50% od ukupne zapremine hipohlorita, a ove dve struje se mešaju u komori za mešanje (novi postupak).

[0070] Kontrolni elementi se mogu smestiti u kontrolnu ćeliju. Ova ćelija se neposredno po mešanju može staviti u komoru za mešanje, u kratkoj cevi kroz koju stiže 12 - 24 s posle mešanja, ili u neku udaljenu tačku, u nekoj dugoj cevi, nakon 40 - 76 s posle mešanja. Merenje pH, ORP, provodnost i zasićenja kiseonikom odigrava se u kontrolnoj ćeliji. Pored rezultata praćenja u ovoj kontrolnoj ćeliji, slične vrednosti

1

se takođe mere ručno na izlazu odeljka za napajanje, oko pet minuta posle proizvodnje biocida.

[0071] Tokom ovog procesa za dobijanje biocida, brzina napajanja jednog od reagenasa je fiksirana, dok se brzina napajanja drugim reagensom varira. Fiksirati se može hipohlorit ili amonijumova so. Varijabilna brzina napajanja može da krene od najniže brzine napajanja, pa postepeno povećava, dok se dodaje višak hemikalije (u nastavku "raste"), ili se može početi od najveće brzine napajanja, iznad očekivane krajnje tačke reakcije, pa se postepeno smanjuje na neku nisku brzinu napajanja, ispod očekivane krajnje tačke reakcije (u nastavkur "opada"). Primeri u nastavku će pokazati rezultate testova variranja definisanih uslova reakcije.

Primer 8 – poređenje starog i novog postupka

[0072] Stari postupak: 38.7 1/h 10% rastvora natrijum-hipohlorita se pomeša sa 400 1/h vode, pa se napaja reakciona komora. Pomeša se 45.3 1/h 18% rastvora amonijum-karbamata, koji sadrži 9% NaOH, sa 3501/h vode, pa se napaja reakciona komora. Protok karbamata se postepeno snižava do 19.31/h. Prate se onlajn ORP, provodnost i pH u reakcionoj komori, a ORP i provodnost se ručno potvrđuju, merenjem uzoraka koji izlaze iz reakcione komore.

[0073] Opažen je minimum provodnosti u protoku karbamata od 36.0 1/h, što odgovara odnosu hipohlorit/karbamat od 0.58. Opažen je minimum ORP pri protoku karbamata od 31.9 l/h, što odgovara odnosu hipohlorit/karbamat od 0.65. Nije opažen maksimum pH.

[0074] Novi postupak: U alternativnom ispitivanju, 10% rastvor natrijum-hipohlorita se meša sa 750 1/h vode. Dobijenim protokom od 400 1/h se napaja komora za mešanje, a ostatak se koristi za razblaživanje 18% rastvora amonijum-karbamata. Ovako razblaženim rastvorom karbamata, sa rastvorom hipohlorita, takođe se napaja komora za mešanje. Protok ovog 18% rastvora karbamata se varira kao u prethodnom ispitivanju. U ovom slučaju, opažen je minimum provodnosti pri protoku karbamata od 28.3 1/h, što odgovara odnosu hipohlorit/karbamat od 0.74, a minimum ORP je opažen pri protoku karbamata od 25.21/h, što odgovara odnosu hipohlorit/karbamat od 0.82. Takođe, u ovom slučaju nije opažen maksimum pH.

2

[0075] Iz poređenja ovih testova može se videti da u starom postupku, gde je amonijumova so razblažena u vodi, kontrolni parametri pokazuju kraj reakcije pri nižem odnosu hipohlorit/karbamat, nego u novom postupku. Ovo ukazuje da se u starom postupku nešto biocida počne da degradira pre nego špto se dostigne krajnja tačka. Pored toga, opaženo je da postoji korelacija između onlajn i ručno merenih provodnosti, kada se koristi novi postupak, dok, kada se koristi stari postupak, merenja provodnost su nestabilna. U tom pogledu, novi postupak se pokazao superiornijim.

[0076] Kada se kao amonijumova so koristi amonijum-karbonat, rezultati se nešto razlikuju. Minimum provodnost nije opažen kada je korišćen bilo koji postupak, dok je isti minimum ORP opažen pri korošćenju oba postupka. Prema tome, u slučaju amonijum-karbonata nema razlike između ova dva postupka..

Primer 9- Variranje protoka

[0077] Obavljeno je nekoliko testova, u skladu sa opštim novim postupkom, opisanim u Primeru 8, izuzev što je u nekim od testova brzina napajanja amonijum-karbamatom ravnomerno povećavana (rasla), dok je u drugim testovima brzina napajanja hipohloritom držana konstantnom, a brzina napajanja amonijum-karbamatom ravnomerno povećavana (rasla) ili smanjivana (opadala). Koncentracija hipohlorita je bila 6000 ppm. U Tabeli 6 su sabrani osnovni rezultati svakog od testova. Procenat ukupnog protoka vode, koji je korišćen za razblaživanje amonijum-karbamata, dat je kao % protoka amonijuma.

[0078] Rezultati u Tabeli 6 pokazuju da se minimum ORP može detektovati korišćenjem svih od sledećih opcija: održavanje brzine napajanja amonijumkarbamata, fiksirano i postepenim povećanje brzine napajanja hipohlorita, ili održavanje fiksirane brzine napajanja hipohlorita, i povećavanje ili smanjivanje brzine napajanja amonijum-karbamata, mada su vrednosti minimuma ORP bile različite. Testovi provedeni sa fiksiranom brzinom napajanja amonijum-karbamata, a varijabilnom brzinom napajanja hipohlorita, su pokazali više vrednosti minumuma ORP, pri molskom odnosu hipohlorit:karbamat većem od 1, što pokazuje da se tokom procesa nešto amonijum-karbamata konvertuje u amonijum-karbonat.

[0079] Minimum provodnosti vidi se jasno kada se testovi obavljaju sa fiksiranom brzinom napajanja hipohlorita, a varijabilnom brzinom napajanja amonijumkarbamata. Nema detektovane signifikantne razlike kada su testovi obavljani sa fiksiranom brzinom napajanja amonijum-karbamata, a varijabilnim napajanjem hipohlorita. Porast provodnosti usled dodavanja hipohlorita u amonijum-karbamat očigledno maskira minimum provodnosti u krajnjoj tački. Ipak, krajnja tačka se može opaziti, ukoliko se napajanje hipohloritom povećava vrlo lagano.

Primer 10 – Variranje razdvajanja protoka

[0080] Obavljeno je nekoliko testova u skladu sa opštim novim postupkom, koji je opisan u Primeru 8, izuzev što je procenat ukupnog protoka vode, koji je korišćen za razblaživanje amonijum-karbamata, bio različit u svakom testu. U Tabeli 7 sabrani su osnovni uslovi i rezultati za svaki test.

Tabela 7

[0081] Rezultati, koji su prikazani u Tabeli 7, pokazuju da se najbolji rezultati mere kada se za razblažiovanje amonijumove soli koristi 10% od ukupne zapemine vode, dok su merenja za ORP i provodnost jednaka.

Primer 11- Variranje vremena zadržavanja

[0082] Obavljeno je nekoliko testova u skladu sa novim opštim postupkom, opisanim u Primeru 8, izuzev što je vreme zadržavanja od napuštanja reakcione komore do stizanja u kontrolnu ćeliju bilo različito u svakom testu. Različita vremena zadržavanja su postizana korišćenjem različitih protoka i korišćenjem duže ili kraće cevi . U Tabeli 8 sabrani su osnovni uslovi i rezultati za svaki test.

[0083] Onlajn i ručno mereni minimumi su slični u većini testova. Razlike u očitavanju između onlajn i ručno merenih očitavanja ORP su mnogo veće, nego razlike za provodnost. Ovo ukazuje na jedan nedostatak ORP, pošto elektrodi treba vremena da se stabilizuje. Stoga, onlajn očitavanja ne mogu biti toliko tačna kao ručna očitavanja.

Visoke vrednosti ORP u vremenu najkraćeg kontakta mogu da dokažu da reakcija još nije kompletna u tom trenutku.

Tabela 8

[0084] Iako vrednosti ORP značajno zavise od vremena zadržavanja, molski odnos pokazuje manju varijabilnost, a odnos se samo neznatno smanjjuje sa porastom vremena zadržavanja. Ovo pokazuje da je vreme zadržavanja veoma korisno i da je duže vreme zadržavanja bolje, nego kraće vreme zadržavanja.

Primer 12- Variranje koncentracije hipohlorita

[0085] Različite količine 7% rastvora natrijum-hipohlorita su mešane sa 8001/h vode, a sa 4001/h nastalog protoka napajana je komora za mešanje, dok je ostatak korišćen za razblaživanje 18% rastvora amonijum-karbamata. Ovako razblažen rastvor karbamata, razblaživan sa rastvorom hipohlorita, takođe je napajao komoru za mešanje. Ritam pumpe za amonijumovu so je variran sa ciljem da se menja protok karbamata. Mereni su onlajn pH, ORP i provodnost. Provodnost je merena korišćenjem dve različite elektrode, standardna elektroda za provodnost i indukcijska elektroda.

[0086] Gore opisana procedura je ponovljena za tri različite koncentracije hipohlorita: 3700 ppm (test 1), 4400 ppm (test 2) i 4800 ppm (test 3). Ni u jednom od ovih testova nije opažen maksimum pH. U testu 1, nisu opaženi minimumi za ORP ili provodnost.

2

[0087] U testu 2, minimum ORP se dogodio pri ritmu pumpe od 50%, što odgovara protoku karbamata od 17.3 1/h i odnosu hipohlorita prema karbamatu od 1.17. Obe provodnosti elektroda su pokazale minimum pri ritmu pumpe od 55%, što odgovara protoku karbamata od 19.61/h i odnosu hipohlorita prema karbamatu od 1.03. U testu 3, minimum ORP se dogodio pri ritmu pumpe od 55%, što odgovara protoku karbamata od 19.61/h i odnosu hipohlorita prema karbamatu od 1.14. Obe elektrode za provodnost su pokazale minimum pri ritmu pumpe od 60%, što odgovara protoku karbamata od 22.01/h i odnosu hipohlorita prema karbamatu od 1.02.

[0088] Kada se amonijum-karbamat dodaje u vodu, raste ORP. Kada se dodaje amonijum-karbamat u hipohlorit i stvara se biocid, ORP opada, dok se hipohlorit ne potroši, kada se više biocida ne stvara, pa ORP počinje ponovo da raste. Kada se biocid stvara, kao što je opisano u ovom Primeru, a koncentracija hipohlorita je niska, trend ORP imitira dodavanje amonijum-karbamata u vodu, pa se ne detektuje minimum ORP. Povećanje koncentracije hipohlorita i stvaranje još biocida će otkriti očekivani minimum ORP.

[0089] Provodnost sledi sličan trend kao ORP. Kada je koncentracija hipohlorita niska i stvara se mala količina biocida, manja je provodnost, koja je usled stvaranja biocida maskirana sa porastom provodnost usled dodavanja amonijum-karbamata. Stiga se ne opaža minimum. Minimum se može pojaviti sa porastom koncentracije hipohlorita. Pored toga, ovaj minimum se lakše detektuje pri držanju koncentracije hipohlorita fiksiranom, a variranjem koncentracije amonijuma.

[0090] U dodatnom setu testova, koncentracija hipohlorita je bila ista u svakom testu, ali je fiksirani protok hipohlorita bio različit u svakom testu. Protok amonijumkarbamata je variran u svakom testu, da bi se pronašao idealan odnos. Ovi rezultati su sabrani u Tabeli 9. Ponovo se vidi da suviše malo hipohlorita u sistemu dovodi do maskiranja ekvimolarne tačke, definisane pomoću minimuma ORP ili provodnosti.

Tabela 9

[0091] Ovi testovi dokazuju da mnogi faktori utiču na efikasnost stvaranja monohloraminskog biocida. Temperatura, trajanje dodavanja i mešanje hemikalija, početni alkalinitet, kvalitet amonijumove soli i tačnost njihovih predpostavljenih koncentracija, kvalitet hipohlorita i promene kvaliteta koje se dešavaju tokom razblaživanja i stvaranja biocida, svi mogu da doprinesu efikasnosti stvaranja biocida, bez degradacije. Neophodna je kontrola za ostvarivanje proizvodnju biocida sa optimalnim prinosom, bez degradacije, a pod varijabilnim uslovima.

[0092] Oksidaciono-redukcioni potencijal, koncentracija jona, merena pomoću provodnosti ili iindukcije, ili TDS, izasićenje kiseonikom, se mogu koristiti za kontrolu prilikom proizvodnje biocida. Posmatrajući rezultate gornjih testova, vidi se da ponekad nema minimuma ORP, ili nema minimuma provodnosti, ili oba. Variranjem reakcionih uslova, većine najznačajnijih relativnih koncentracija reagenasa, ovi minimumi ili se mogu videti, ili mogu nestati.

2

Claims (9)

PATENTNI ZAHTEVI

1. Postupak za upotebu nekog kontrolnog parametra za određivanje kada se dostiže maksimalni prinos biocida, formiranog mešanjem rastvora hipohloritnog oksidansa sa rastvorom neke amonijumove soli, kada je ovaj prinos postignut bez degradacije pomenutog biocida, naznačen time, što se:

ovaj kontrolni parametar prati dok se varira odnos između pomenutog hipohloritnog oksidansa i pomenute amonijumove soli;

pomenuti kontrolni parametar bira između oksidaciono redukcionog potencijala (ORP), provodnosti, indukcije i zasićenja kiseonikom; i

kada je pomenuti kontrolni parametar ORP, provodnost ili indukcija, tada se pomenuti prinos dostiže kada je vrednost pomenutog kontrolnog parametra na minimumu, a ukoliko je pomenuti kontrolni parametar zasićenje kiseonikom, tada se pomenuti prinos dostiže kada se vrednost pomenutog kontrolnog parametra menja od neke fiksirane vrednosti.

2. Postupak prema Zahtevu 1, što se pomenuti rastvor amonijumove soli priprema razblaživanjem nekog oko 15-50% komercijalnog polaznog rastvora sa vodom ili, sa pomenutim rastvorom hipohloritnog oksidansa, neposredno pred upotrebu.

3. Postupak prema Zahtevu 1 ili Zahtevu 2, što se pomenuti postupak sastoji od:

obezbeđivanja neke količine pomenutog rastvora neke amonijumove soli;

više dodavanja količina pomenutog rastvora hipohloritnog oksidansa u pomenutu količinu pomenutog rastvora neke amonijumove soli, uz mešanje; i

merenja pomenutog kontrolnog parametra, posle dodavanja svake od količina pomenutog rastvora hipohloritnog oksidansa.

4. Postupak prema zahtevu 1 ili zahtevu 2, što se pomenuti postupak sastoji od:

2

mešanja struje rastvora hipohlorita sa strujom rastvora neke amonijumove soli, u komori za mešanje, u nekom početnom odnosu;

držanja protoka jedne od pomenutih struja konstantnim, pa postepenim povećavanjem ili smanjivanjem protoka druge od pomenutih struja; i

praćenja vrednosti pomenutog kontrolnog parametra u struji koja napušta pomenutu komoru za mešanje.

5. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 4, što pomenuti kontrolni parametar predstavlja ORP.

6. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 4, što pomenuti kontrolni parametar predstavlja provodnost ili indukcija.

7. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 4, što pomenuti kontrolni parametar predstavlja zasićenje kiseonikom.

8. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 7, što pomenuti hipohloritni oksidans predstavlja natrijum-hipohlorit.

9. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 8, što se pomenuta amonijumova so bira između amonijum-karbonata i amonijum-karbamata.