RS63412B1 - Metoda i uredjaji za proizvodnju biocida - Google Patents

Description

Opis

UPUĆUJUĆA REFERENCA NA POVEZANE APLIKACIJE

[0001] Poziva se na privremenu patentnu prijavu SAD serijski broj 61/761,922, podnetu 7. februara 2013. godine i pod naslovom METODA ZA KONTROLU PROIZVODNJE BIOCIDA, čiji se prioritet ovim zahteva.

[0002] Pozivanje se upućuje na američku patentnu prijavu serijski broj 07/892,533, podnetu 1. juna 1992. i pod naslovom PROCES I KOMPOZICIJE ZA DEZINFEKCIJU VODA, prijava za patent SAD serijski br.08/809, 19. januara 2004. METODA I APARAT ZA TRETMAN TEČNOSTI DA SE SPREČAVA RAST

ŽIVI ORGANIZMI i US patentna prijava serijski broj 10/586,349, podneta 14. jula 2006. pod nazivom BIOCIDI I APARATI.

OBLAST PRONALASKA

[0003] Ovaj pronalazak se odnosi na postupak za kontrolu i optimizaciju proizvodnje biocida.

STANJE TEHNIKE

Poznate su različite tehnike za proizvodnju i upotrebu biocida.

[0004] AU 2008202149 A1 opisuje metodu pripremljenih supstanci za inhibiciju biofilma Fuzzicide BAC ili monohloroamina. Natrijum hipohlorit je razblažen u DI vodi do konačne koncentracije od 6000 ppm. Rastvor amonijum bromida i rastvor amonijum hlorida pripremljeni su u 10% molarnom višku rastvora hipohlorita. Razblaženi hipohlorit (50 ml) je dodat u kapima u 50 ml odgovarajuće amonijumove soli dok je izmereni pH bio konstantan.

[0005] US 2004/086577 A1 opisuje proces za sintezu monohloramina reakcijom rastvora amonijum hlorida sa rastvorom natrijum hipohlorita. Koncentracija natrijum hipohlorita je 0,5-1,5 mol/l. Odnos koncentracije amonijum soli i natrijum hipohlorita je od 1 do 1,5.

[0006] US 6132628 A opisuje metodu i aparat za tretiranje tečnosti radi inhibicije rasta živih organizama pri tome dodavanjem tečnosti aktivnog biocidnog sastojka nastalog mešanjem oksidansa i izvora amina.

SUŠTINA PRONALASKA

[0007] Ovaj pronalazak teži da obezbedi metod i aparat za kontrolu i optimizaciju proizvodnje biocida.

[0008] Stoga je u skladu sa ovim pronalaskom obezbeđena metoda za proizvodnju biocida, koja obuhvata obezbeđivanje rastvora hipohloritnog oksidansa koji ima koncentraciju od 4000 do 7000 ppm, pri čemu je navedeni oksidant hipohlorita natrijum hipohlorit; obezbeđivanje rastvora amonijumove soli u koncentraciji od 18 do 28%; razblaživanje pomenutog rastvora amonijumove soli sa 10-50% navedenog rastvora hipohloritnog oksidansa da bi se formiralo razblaživanje amonijumove soli; i mešanje ostatka pomenutog rastvora oksidansa hipohlorita sa navedenim razblaženjem soli amonijuma. Količina oksidansa hipohlorita je ekvimolarna količini amonijumove soli. Navedeno mešanje uključuje praćenje većeg broja kontrolnih parametara koji pokazuju kada je dostignut maksimalni prinos pomenutog biocida, koji je prinos dostižan bez degradacije navedenog biocida. Navedeni kontrolni parametri su potencijal redukcije oksidacije (ORP), provodljivost, indukcija i zasićenje kiseonikom. Kada je pomenuti kontrolni parametar ORP, provodljivost ili indukcija, tada je pomenuti prinos postignut kada je vrednost navedenog kontrolnog parametra na minimumu. Kada je pomenuti kontrolni parametar zasićenje kiseonikom, tada je pomenuti prinos postignut kada se vrednost navedenog kontrolnog parametra promeni od fiksne vrednosti.

[0009] Postupak dalje obuhvata zaustavljanje dodavanja hipohloritnog oksidansa kada se postigne navedeni prinos. Postupak dalje obuhvata ili: dodavanje većeg broja diskretnih količina pomenutog rastvora hipohloritnog oksidansa u pomenuto razblaživanje soli amonijuma pod uslovima mešanja; i merenje navedenog kontrolnog parametra nakon dodavanja svake diskretne količine pomenutog rastvora hipohloritnog oksidansa; ili mešanje struje rastvora hipohlorita sa strujom pomenute razblažene amonijumove soli u komori za mešanje u početnom odnosu; održavanje brzine protoka jedne od navedenih struja konstantnom i postepeno povećanje ili smanjenje brzine protoka druge od navedenih struja; i praćenje vrednosti pomenutog kontrolnog parametra u struji koja napušta pomenutu komoru za mešanje.

[0010] U skladu sa poželjnom realizacijom ovog pronalaska, rastvor hipohloritnog oksidansa se priprema razblaživanjem komercijalnog osnovnog rastvora od oko 8-18% vodom neposredno pre upotrebe.

[0011] U skladu sa poželjnom realizacijom ovog pronalaska, amonijum so se bira između amonijum bikarbonata, amonijum karbonata, amonijum karbamata, amonijum hidroksida, amonijum sulfamata, amonijum bromida, amonijum hlorida i amonijum sulfata. Poželjno, amonijum so se bira između amonijum karbonata, amonijum karbamata, amonijum sulfamata, amonijum bromida, amonijum hlorida i amonijum sulfata. Poželjnije, amonijum so se bira između amonijum karbonata, amonijum karbamata i amonijum sulfamata. Najpoželjnije, amonijum so se bira između amonijum karbonata i amonijum karbamata.

[0012] U skladu sa poželjnom realizacijom ovog pronalaska, rastvor soli amonijuma se priprema razblaživanjem komercijalnog osnovnog rastvora od oko 15-50% sa vodom ili sa rastvorom razblaženog oksidansa hipohlorita neposredno pre upotrebe. U skladu sa poželjnom realizacijom ovog pronalaska, rastvor soli amonijuma dalje uključuje bazu. Poželjno, baza je natrijum hidroksid.

[0013] U jednom aspektu, praćenje vrednosti kontrolnog parametra u struji koja izlazi iz komore za mešanje je kontinuirana. U alternativnoj varijanti, praćenje uključuje merenje kontrolnog parametra u diskretnim uzorcima struje koja izlazi iz komore za mešanje.

[0014] U referentnom primeru, obezbeđen je aparat za proizvodnju biocida koji uključuje: rezervoar koji sadrži rastvor oksidansa hipohlorita; rezervoar koji sadrži rastvor soli amonijuma; komora za mešanje za mešanje oksidansa hipohlorita sa amonijum soli da bi se formirao biocid; i kontrolnu ćeliju za praćenje kontrolnog parametra biocida koji pokazuje kada je dostignut maksimalni prinos biocida, koji je prinos dostižan bez degradacije biocida; pri čemu kontrolni parametar nije pH. Poželjno, oksidant hipohlorita je natrijum hipohlorit.

[0015] Poželjno, aparat dalje uključuje izvor vode; i cev u kojoj se rastvor oksidansa hipohlorita pomeša sa vodom da bi se formiralo razblaživanje hipohlorita, pri čemu je cev spojen sa komorom za mešanje. Poželjno, aparat dalje uključuje cev u kome se rastvor soli amonijuma meša sa vodom ili sa razblaženim hipohloritom da bi se formiralo razblaživanje amonijumove soli, pri čemu je cev spojen sa komorom za mešanje.

[0016] Poželjno, amonijum so se bira između amonijum bikarbonata, amonijum karbonata, amonijum karbamata, amonijum hidroksida, amonijum sulfamata, amonijum bromida, amonijum hlorida i amonijum sulfata. Poželjnije, amonijum so se bira između amonijum karbonata, amonijum karbamata, amonijum sulfamata, amonijum bromida, amonijum hlorida i amonijum sulfata. Poželjno, rastvor soli amonijuma dalje uključuje bazu. Poželjno, baza je natrijum hidroksid.

[0017] Poželjno, kontrolni parametar se bira između oksidaciono-redukcionog potencijala (ORP), provodljivosti, indukcije, TDS, koncentracije kiseonika i zasićenja kiseonikom. U jednom aspektu, kontrolni parametar je ORP. U alternativnoj realizaciji, kontrolni parametar je provodljivost, indukcija ili TDS. U još jednom izvođenju, kontrolni parametar je zasićenje kiseonikom ili koncentracija kiseonika.

[0018] Poželjno, aparat dalje uključuje kontrolnu jedinicu konfigurisanu da: održava brzinu protoka jednog od oksidansa hipohlorita i amonijumove soli konstantnim i postepeno povećava ili smanjuje brzinu protoka drugog oksidansa hipohlorita i amonijum soli ; pratiti vrednost kontrolnog parametra biocida; i podesiti brzinu protoka oksidansa hipohlorita ili amonijum soli da bi se postigao maksimalni prinos biocida, koji je prinos dostižan bez degradacije biocida.

[0019] U referentnom primeru, takođe je obezbeđen aparat za proizvodnju biocida uključujući: rezervoar koji sadrži rastvor oksidansa hipohlorita; rezervoar koji sadrži rastvor soli amonijuma; izvor vode; cev za mešanje rastvora rastvora oksidansa hipohlorita sa vodom da bi se formiralo razblaživanje hipohlorita; cev za mešanje rastvora amonijumove soli sa delom razblaženog hipohlorita da bi se formiralo razblaživanje amonijumove soli; i komora za mešanje za mešanje dela razblaženog hipohlorita sa razblaženjem amonijumove soli da bi se formirao biocid. Poželjno, oksidant hipohlorita je natrijum hipohlorit.

[0020] Poželjno, so amonijuma se bira između amonijum bikarbonata, amonijum karbonata, amonijum karbamata, amonijum hidroksida, amonijum sulfamata, amonijum bromida, amonijum hlorida i amonijum sulfata. Poželjnije, amonijum so se bira između amonijum karbonata, amonijum karbamata, amonijum sulfamata, amonijum bromida, amonijum hlorida i amonijum sulfata. U skladu sa poželjnom realizacijom ovog pronalaska, rastvor soli amonijuma dalje uključuje bazu. Poželjno, baza je natrijum hidroksid. Poželjno, deo razblaženja hipohlorita pomešan sa rastvorom amonijumove soli je oko 10% do oko 50% rastvora oksidansa hipohlorita.

[0021] Poželjno, aparat dalje uključuje kontrolnu ćeliju za praćenje kontrolnog parametra biocida koji pokazuje kada je dostignut maksimalni prinos biocida, koji se može postići bez degradacije biocida. Poželjno, kontrolni parametar se bira između oksidaciono-redukcionog potencijala (ORP), provodljivosti, indukcije, TDS, koncentracije kiseonika i zasićenja kiseonikom. U jednom primeru, kontrolni parametar je ORP. U alternativnom primeru, kontrolni parametar je provodljivost, indukcija ili TDS. U još jednom primeru, kontrolni parametar je zasićenje kiseonikom ili koncentracija kiseonika.

[0022] Poželjno, aparat dalje uključuje kontrolnu jedinicu konfigurisanu da: održava brzinu protoka jednog od razblaženih hipohlorita i razblažene soli amonijuma konstantnim i postepeno povećava ili smanjuje brzinu protoka drugog razblaženja hipohlorita i amonijuma razblaživanje soli; pratiti vrednost kontrolnog parametra biocida; i podesiti brzinu protoka razblaženja hipohlorita ili razblaženja amonijumove soli da bi se postigao maksimalni prinos biocida, koji se može postići bez degradacije biocida.

KRATAK OPIS CRTEŽA

[0023] Ovaj pronalazak će se razumeti i potpunije ceniti iz sledećeg detaljnog opisa, uzetog u vezi sa crtežom na kome:

Slika 1 je pojednostavljeni dijagram aparata u skladu sa jednom realizacijom ovog pronalaska.

DETALJAN OPIS PRONALASKA

[0024] Kao što je opisano u objavljenoj Evropskoj patentnoj publikaciji br. 0 517 102, biološko zagađivanje cirkulišuće vode je dobro poznat problem uzrokovan algama, gljivicama, bakterijama i drugim jednostavnim oblicima života koji se nalaze u cirkulišućoj vodi. Ta patentna publikacija opisuje kontrolisanje biološkog obraštanja u vodama sa velikom potrošnjom hlora mešanjem dve komponente, od kojih je jedna oksidant, a druga so amonijuma, i dodavanjem smeše odmah u vodeni sistem koji se tretira. Ovo proizvodi aktivni biocidni sastojak, kako je tamo opisano. Veliki broj primera oksidanata i amonijum soli je opisan u toj patentnoj publikaciji.

[0025] Problem sa kojim se susrećemo u ovoj metodi tretiranja tečnosti kako bi se inhibirao rast živih organizama, međutim, je to što je koncentrisani aktivni biocidni sastojak izuzetno hemijski nestabilan i brzo se razlaže pri formiranju, što rezultira brzim opadanjem pH vrednosti.. Ovo posebno važi za aktivne biocidne sastojke dobijene iz amonijum bromida gde razlaganje dovodi do neželjenog stvaranja HOBr. Zbog toga, kada se koriste konvencionalne dozirne pumpe i mikseri, formirani aktivni biocidni sastojak se brzo raspada i gubi svoju efikasnost. Takođe, dok je pH opseg takvog koncentrovanog aktivnog biocida teoretski 8,0-12,5, zapravo pH nikada ne prelazi 8,0 zbog brzog razlaganja. Pored toga, amonijum soli se moraju isporučiti u višku da bi se smanjila brzina razlaganja.

[0026] U US 5,976,386, opisani su metoda i aparatura za proizvodnju biocida koji omogućavaju održavanje konstantnog odnosa izvora oksidans/amin, čime se izbegava potreba za korišćenjem viška izvora amina kako bi se stabilizovao proizvod reakcije i održao ponovljiv proizvod koji ne sadrži gotovo nikakve proizvode razgradnje. Nova metoda koja je ovde opisana uključuje stvaranje efikasnog in situ razblaženja i oksidansa i izvora amina i sinhrono odmeravanje dva razblaženja u cev da bi se u njima neprekidno mešalo u skladu sa unapred određenim odnosom da bi se proizveo aktivni biocidni sastojak.

[0027] Kao što je već opisano u US 5,976,386, neophodna je pažljiva kontrola formiranja biocida. Proces proizvodnje biocida koristi sistem sa više tačaka napajanja koji zahteva posebnu kontrolu za svaku dovodnu liniju pošto različite pumpe različito reaguju na promenu pritiska, a brzine napajanja pumpom zavise od pritiska protoka vode. Kao i za svaki proces na licu mesta, potrebna je onlajn kontrola da bi se obezbedila proizvodnja pravog proizvoda sa visokim prinosom i sa minimalnim sporednim proizvodima. Štaviše, kao što je prikazano u gore navedenim patentima, ekvimolarne količine amonijuma i hipohlorita su neophodne za optimalne performanse. Višak hipohlorita, čak i lokalni višak, dovodi do proizvodnje multi-hlorisanih hloramina i degradacije biocidnog proizvoda monohloramina (MCA) da bi se formirale vrste NOk i neorganske kiseline. Sa nedostatkom hipohlorita, amonijum ne reaguje u potpunosti, što dovodi do niže koncentracije biocida, prekomerne upotrebe hemikalija, veće cene tretmana, itd. Komponente koje se koriste za pravljenje biocida, kao što su natrijum hipohlorit i amonijum karbamat, otkrivene su u US 7,837,883 , su nestabilne hemikalije i tokom upotrebe se razgrađuju. Kao rezultat toga, rad jedinice za napajanje pod unapred određenim konstantnim brzinama dovoda dva reagensa će proizvesti promenljive proizvode. Pored toga, drugi parametri kao što su temperatura vode, visoka koncentracija proizvedenog biocida mogu kvalitet vode da poboljšaju degradaciju biocida i prouzrokuju razgradnju biocida pre nego što se postigne ekvimolarni odnos 1:1.

[0028] Prema tome, postoji potreba da se sistem održava na ekvimolarnoj tački ili tački najvećeg mogućeg prinosa biocida bez degradacije kontinuiranim praćenjem reakcije na mreži i unošenjem potrebnih promena u proces da bi se održao ekvimolarnost ili bez degradacije pri promeni uslovi (npr. koncentracija reagensa, različite tačke napajanja, promene kvaliteta vode za razblaživanje, promene temperature vode za razblaživanje, itd.). Definisanje krajnje tačke reakcije je takođe ključno za pravljenje biocida na terenu.

[0029] U US 5,976,386 je otkrivena upotreba pH kao indikatora krajnje tačke reakcije između soli amonijuma i natrijum hipohlorita. Dodavanje hipohlorita u rastvor amonijumove soli povećava pH. Međutim, nakon ekvimolarne tačke, hipohlorit počinje da razgrađuje biocidni MCA formirajući neorganske kiseline, koje snižavaju pH. Dakle, pH se može koristiti kao indikator krajnje tačke.

[0030] Međutim, efekat degradacije MCA na pH je primetan samo pri pH do oko 10,5. Iznad pH 10,5, količina kiseline neophodna za primetno smanjenje pH je toliko visoka, da se mora dodati značajan višak hipohlorita pre nego što se primeti promena pH. Shodno tome, pH gubi svoju osetljivost na degradaciju MCA i nije pouzdan indikator krajnje tačke pri visokom pH. Neke soli amonijuma, kao što je amonijum karbamat, stabilne su samo na visokim pH nivoima ili visokoj alkalnosti što diktira proizvodnju biocida pri visokom pH i stoga su neophodni dodatni indikatori krajnje tačke za proizvodnju MCA pri visokom pH.

[0031] Poznato je da se koristi pH i potencijal redukcije oksidacije (ORP) za praćenje potražnje hlora tokom dezinfekcije vode. Vidi, na primer,

a. Devkota et al., "Varijacija oksidaciono-redukcionog potencijala duž graničnih krivulja u efluentima sa niskim sadržajem amonijaka", Vater Environment Research 2000, 72(5):610-617;

b. Karanfil et al., „Analiza teškoća dezinfekcije u dva komunalna postrojenja za kontrolu zagađenja vode“, Dezinfekcija '98: Najnoviji trendovi u dezinfekciji otpadnih voda: hlorisanje naspram UV dezinfekcije, Proceedings, Baltimore, 19-22. april 1998, 111- 122;

c. Kim et al., "Nova strategija kontrole procesa za hlorisanje i dehlorisanje otpadnih voda korišćenjem ORP/pH", Vater Sci Technol.2006; 53(4-5):431-438;

d. Kopčinski i dr., „Poređenja on-line ORP i sistema za praćenje/kontrolu rezidualnog hlora za hlorisanje finalnog efluenta postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda“, Proceedings Conference – Vater Environment Federation Annual Conference & Ekposition, 74th, Atlanta, GA, United States, 13-17. oktobar 2001, 4275-4295; i

e. Iu, "Feed-forvard doza kontrola hlorisanja otpadnih voda korišćenjem on-line pH i ORP titracije", Hemosfera.2004 Sep, 56(10):973-980.

[0032] Druge metode praćenja, kao što je kolorimetrijska analiza su takođe poznate. Vidi, na primer,

f. Harp, "Specifično određivanje neorganskog monohloramina u hlorisanim otpadnim vodama", Vater Environment Research 2000, 72(6): 706-713;

g. Kobilinski et al., "Strategije on-line kontrole za sisteme za dezinfekciju: uspeh i neuspeh" Proceedings of the Vater Environment Federation, VEFTEC 2006: Sesija 81 do Sesija 94, str. 6371-6394; i

h. Pollema, „Monitoring monohloramina, ukupnog amonijaka i slobodnog amonijaka u hlorinaciji tretiranog otpada-voda“, Zbornik radova Saveza za vodnu sredinu, Dezinfekcija 2000, str.168-181.

[0033] Voodvard et al., "Odnosi između uočenih stopa raspadanja monohloramina i drugih fizičkih i hemijskih parametara u velikom eksperimentalnom sistemu cevi", Proceedings - Vater Kualiti Technologi Conference (1996), Volume Date 1995, (Pt.1) ), 935-949 otkriva upotrebu koncentracije kiseonika pored ORP za praćenje koncentriranje vrsta hlora u sistemima za distribuciju vode. US 8,012,758 otkriva upotrebu rastvorenog kiseonika za merenje mikrobiološke aktivnosti. Čini se da nema izveštaja o korišćenju kontrolnog parametra osim pH za proizvodnju monohloraminskog biocida pri maksimalnom prinosu, koji se može dobiti bez degradacije biocida.

[0034] Obezbeđen je postupak kao što je definisano u priloženim zahtevima.

[0035] U jednom aspektu, biocid se proizvodi u serijskom procesu. Serijski proces se sastoji od dodavanja rastvora oksidansa hipohlorita u rastvor amonijumove soli tokom mešanja, praćenja kontrolnog parametra koji može da ukaže da je sva amonijumova so reagovala ili da je biocid počeo da se razgrađuje i prestanak dodavanja rastvor hipohlorita kada kontrolni parametar pokazuje da je sva amonijumova so reagovala. Tako proizveden biocid može se odmah upotrebiti ili uskladištiti za kasniju upotrebu. Tokom skladištenja, praćenje kontrolnog parametra se može nastaviti kako bi se osigurao kvalitet biocida i odredio trenutak kada se biocid mora koristiti ili će se u suprotnom razgraditi.

[0036] U alternativnom izvođenju, biocid se proizvodi u kontinuiranom procesu. U kontinualnom procesu, rastvor hipohlorita i rastvor amonijum soli se mešaju neprekidno u mikseru, a kontrolni parametar se prati onlajn u mikseru ili u cevovodu nizvodno od miksera ili se meri u diskretnim uzorcima uklonjenim iz mešalice. . Brzina protoka jednog od rastvora se održava konstantnom dok se brzina protoka drugog rastvora menja sve dok kontrolni parametar ne pokaže da je postignut optimalni odnos brzina protoka za proizvodnju biocida sa najvećim mogućim prinosom bez degradacije. Obično se nastavlja praćenje kontrolnog parametra kako bi se identifikovala potreba za podešavanjem brzina protoka kao rezultat promene koncentracije jednog od rastvora. Biocid proizveden u kontinuiranom procesu može se primeniti na medijum kako je proizveden ili se može uskladištiti za kasniju upotrebu.

[0037] Oksidant hipohlorita je natrijum hipohlorit.

[0038] Poželjno je da se rastvor hipohlorita priprema mešanjem koncentrovanog osnovnog rastvora hipohlorita sa vodom da bi se formiralo razblaživanje hipohlorita. Rastvor soli amonijuma se poželjno priprema mešanjem koncentrovanog osnovnog rastvora amonijumove soli sa vodom ili sa razblaženim hipohloritom da bi se formiralo razblaživanje amonijumove soli. Kada se osnovni rastvor amonijuma razblaži vodom da bi se pripremilo razblaživanje amonijumove soli koje je ekvimolarno sa razblaženjem hipohlorita, konačna koncentracija biocida biće polovina koncentracije razblaženog hipohlorita. S druge strane, kada se osnovni rastvor amonijuma razblaži sa razblaženjem hipohlorita, konačna koncentracija biocida biće jednaka koncentraciji razblaženog hipohlorita.

[0039] Koncentracija razblaženog hipohlorita je 4000 do 7000 ppm. Poželjno je da se rastvor hipohlorita priprema razblaživanjem komercijalnog osnovnog rastvora od oko 8-18% vodom neposredno pre upotrebe. Poželjno, razblaživanje hipohlorita se priprema neposredno pre upotrebe. Kada se biocid formira u kontinuiranom procesu, poželjno je da se razblaživanje hipohlorita priprema onlajn po potrebi.

[0040] Bilo koja so amonijuma se može koristiti u postupku ovog pronalaska. Poželjno, amonijum so se bira između amonijum bikarbonata, amonijum bromida, amonijum karbamata, amonijum karbonata, amonijum hlorida, amonijum hidroksida, amonijum sulfamata i amonijum sulfata. Poželjnije, amonijum so se bira između amonijum bromida, amonijum karbamata, amonijum karbonata, amonijum hlorida, amonijum sulfamata i amonijum sulfata. Još poželjnije, amonijum so se bira između amonijum karbamata, amonijum karbonata i amonijum sulfamata. Najpoželjnije, amonijum so je amonijum karbamat.

[0041] U jednom aspektu, razblaživanje amonijumove soli se priprema razblaživanjem 15-50% osnovnog rastvora amonijumove soli u vodi do koncentracije od 18 do 28%. Poželjno, razblaživanje amonijumove soli se priprema neposredno pre upotrebe. Kada se biocid formira u kontinuiranom procesu, razblaživanje amonijumove soli se poželjno priprema onlajn po potrebi.

[0042] U alternativnom izvođenju, razblaživanje amonijumove soli se priprema razblaživanjem osnovnog rastvora amonijumove soli delom razblaženog rastvora hipohlorita. Ova metoda proizvodi razblaživanje amonijumove soli sa višim pH pošto je rastvor hipohlorita bazan. Ovo je korisno za neke soli, kao što je amonijum karbamat, koje su stabilnije pri visokom pH.

[0043] U nekim realizacijama, početni pH razblaženja amonijumove soli je poželjno najmanje 9,0, poželjnije najmanje 10,0, još poželjnije najmanje 10,4, a najpoželjnije najmanje 10,8. U jednom poželjnom izvođenju, razblaživanje amonijumove soli sadrži natrijum hidroksid.

[0044] Kontrolni parametri mogu biti bilo koji parametri koji imaju a) fiksnu vrednost koja će se promeniti samo ako i kada je amonijumova so iscrpljena i degradacija monohloraminskog proizvoda počne; ili b) promenljiva vrednost koja ima maksimum, minimum ili pregib u tački kada je amonijumova so iscrpljena i počinje razgradnja monohloraminskog proizvoda. Na primer, vrednost kontrolnog parametra se postepeno povećava kada se odnos hipohlorita i soli amonijuma povećava kako se biocid proizvodi, ali počinje da se postepeno smanjuje kada dođe do razgradnje. Na kraju proizvodnje biocida, a neposredno pre početka degradacije meri se maksimalna vrednost. Odmah kada degradacija počne, izmerene vrednosti se smanjuju. Čak i ako apsolutna vrednost kontrolnog parametra zavisi od uslova kao što su koncentracija, kvalitet vode, temperatura, itd., postojaće relativna maksimalna vrednost izmerena neposredno pre nego što biocid počne da se razgrađuje.

[0045] Vrednosti kontrolnih parametara moraju se lako pouzdano meriti i treba da budu osetljive na uslove reakcije. Kontrolni parametri su oksidaciono-redukcioni potencijal (ORP), provodljivost, indukcija i zasićenje rastvorenim kiseonikom. I ORP i provodljivost dostižu minimum na krajnjoj tački. Provodljivost je u suštini mera koncentracije jona. Indukcija je takođe mera koncentracije jona i može se koristiti umesto provodljivosti kao kontrolni parametar.

[0046] Zasićenost kiseonikom je blizu 100% tokom formiranja biocida. Kada se dostigne krajnja tačka i počne degradacija MCA, zasićenje kiseonikom počinje da opada dok razgradni biocid reaguje sa kiseonikom i formira NOk vrste. Pad zasićenja je na početku spor, ali u određenom trenutku zasićenje brzo pada na nulu. Zasićenost kiseonikom manja od 90% ukazuje na degradaciju. Tačka u kojoj zasićenost kiseonikom počinje brzo da opada može se koristiti za određivanje krajnje tačke. Koriste se dva ili više kontrolnih parametara izabranih od ORP, provodljivosti, indukcije i zasićenja kiseonikom. U drugim realizacijama, sav ORP, provodljivost i zasićenje kiseonikom se koriste kao kontrolni parametri. Koncentracija kiseonika se takođe može koristiti kao kontrolni parametar. Zasićenje kiseonikom je poželjnije jer ono uzima u obzir promene u temperaturi rastvora.

[0047] Sada se upućuje na Sliku 1, koja predstavlja pojednostavljeni dijagram aparata za proizvodnju biocida u skladu sa realizacijom ovog pronalaska.

[0048] Kao što je prikazano na slici 1, voda se napaja iz izvora 2, koji može biti rezervoar, pumpom 4, preko vodovodne cevi 6 kroz paralelna merila protoka 8 i u odgovarajući par grana 10 i 12, koji se povezuju sa mešačem 14 koji napaja zajedničku izlaznu cev 16 koja vodi do medijuma 18 na lokacijama 20. Izlazna cev 16 može biti opremljena sifonskim prekidačem 22, a takođe može biti opremljena i kontrolnom ćelijom 24 za praćenje kontrolnog parametra, kao što je kao pH, ORP, provodljivost i zasićenost kiseonikom, biocida blizu izlaza iz izlazne cevi 16. Voda iz izvora 2 može biti slatka voda iz fabrike papira, hemijski tretirana voda, meka voda, dejonizovana voda i regenerisana procesna voda.

[0049] Pumpe 26 i 28, koje mogu biti, na primer, pulsirajuće pumpe, peristaltičke pumpe, venturi pumpe ili ekvivalenti od toga, kao što je poznato u tehnici, pumpaju koncentrovani hipohlorit i koncentrovanu amonijum so, respektivno, iz rezervoara 30 i 32, respektivno, u linije 34 i 36, respektivno. Između rezervoara 30 i 32 nalaze se merne cevi 38 i 40 i ventili 42.

[0050] Linija 34 sadrži spoj 44 za usmeravanje toka hipohlorita ili do vodovodne cevi 6 preko spoja 46 ili do grane linije 10 preko spoja 48. Amonijumova so se dovodi do grane linije 12 preko spoja 50. Ovi spojni delovi mogu biti, na primer, jednostavni T-konektori, ili mogu biti u liniji statičke mešalice dizajnirane da olakšaju mešanje rastvora spojenih sa njima.

[0051] Kada se rastvor hipohlorita iz linije 34 usmeri na vodovodnu cev 6, razblaženi hipohlorit se dovodi u obe grane 10 i 12 i rezultat je da se rastvor soli amonijuma razblaži sa razblaženim hipohloritom. Kada

1

se rastvor hipohlorita iz linije 34 dovodi direktno u granu 10, rastvor amonijumove soli se razblaži u vodi. U zavisnosti od koncentracije komponenti u rezervoarima 30 i 32, brzine kojom se ove komponente pumpaju u vodove 34 i 36, respektivno, i brzine protoka vode kroz linije 10 i 12, oksidans hipohlorita i jedinjenje koje sadrži azot ili njihova so se mogu razblažiti i mešati u željenim razmerama.

[0052] Reakcioni proizvod, odnosno biocid proizveden reakcijom hipohlorita i jedinjenja koje sadrži azot ili njegove soli, može se na taj način primeniti direktno iz izlazne cevi 16 u medijum 18, u kratkom vremenu nakon formiranja biocida. U alternativnim realizacijama pronalaska (nije prikazano), mikser 14 je zamenjen ulaznom komorom ili spojnim delom, u kom slučaju se razblaženja mešaju i reaguju dok teku kroz izlaznu cev 16, tako da do trenutka kada tečnost teče kroz izlaz cev 16 je uvedena u medijum 18, biocid je proizveden. U ovim alternativnim rešenjima pronalaska, izlazna cev 16 umesto mešača 14 funkcioniše kao komora za mešanje. Tako se kontrolni parametar meri odmah po mešanju.

[0053] Bez obzira da li se mešalica 14 koristi ili ne, protok kroz izlaznu cev 16 treba da bude dovoljno brz da biocid nema vremena da se raspadne pre uvođenja u medijum 18. Dužina cevi 16 se može podesiti da bi se postigao željeno vreme mešanja. U nekim realizacijama pronalaska, vreme od kojeg se razblaži hipohlorit i razblažena amonijumova so se mešaju jedni sa drugima da bi se formirao biocid dok biocid ne dostigne kontrolnu ćeliju 24 je 30 sekundi ili manje, kao što je 12 do 24 sekunde. U drugim realizacijama, vreme je 30 do 90 sekundi, kao što je 45 do 70 sekundi. U daljim realizacijama, vreme je 90 sekundi do tri minuta. U daljim realizacijama pronalaska u kojima je biocid stabilan više od nekoliko minuta, biocid se može čuvati (npr. u rezervoaru, koji nije prikazan) pre nanošenja na medijum 18.

[0054] Upravljanje gore navedenim ventilima i pumpama može se vršiti pomoću upravljačkog sistema (nije prikazan). Granični vodovi 10 i 12 uključuju kontrolne ventile 52 i 54, respektivno, za kontrolu brzine protoka vode kroz njih. Kontrolni sistem može da kontroliše i nadgleda snabdevanje vodom iz izvora 2 preko električnog ventila 56. Vodovodna cev 6 može da sadrži dodatne kontrolne uređaje, kao što je merač protoka 58 za indikaciju brzine protoka ili zapremine protoka. Protok biocida u medijum 18 na različitim lokacijama 20 može se kontrolisati ventilima 60.

[0055] Aparat takođe može biti konfigurisan sa alarmima ili drugim signalnim uređajima koji mogu da daju povratnu informaciju kontrolnom sistemu. Kontrolna ćelija 24 u izlaznoj cevi 16 može dati povratnu informaciju kontrolnom sistemu kako bi se omogućila kontrola proizvodnje biocida kao odgovor na to. Ilustrovani sistem može dalje da uključuje tajmer (nije prikazan) koji se može unapred podesiti da fiksira i dužinu vremena za koje se biocid treba hraniti preko izlazne cevi 16 u medijum 18 koji se tretira, kao i vremenske intervale između ovih hranjenja biocidom. Kontrolni sistem takođe može biti operativan za kontrolu rada miksera 14.

PRIMERI

Primer 1

[0056] Rastvor amonijum karbonata je formiran rastvaranjem 100 g amonijum karbonata i 50 g natrijum hidroksida u 400 g vode. Dobijeni rastvor od 18% v/v imao je gustinu od 1,094 g/ml. Koncentrovani rastvor natrijum hipohlorita je razblažen do koncentracije od 5000 ppm. 4,2 ml rastvora amonijum karbonata (9,00 mmol karbonata) je pomešano sa 30 ml razblaženog hipohlorita i dobijeni rastvor je titriran sa razblaženim hipohloritom. ORP, provodljivost i pH rastvora su praćeni tokom titracije. U daljem tekstu, postupak koji uključuje razblaživanje koncentrovanog rastvora amonijumove soli u rastvoru hipohlorita će se nazivati "novi metod".

[0057] Pošto svaki mol amonijum karbonata ima dva amonijum jona, očekivana krajnja tačka reakcije je u odnosu hipohlorit/karbonat od 2. ORP je dostigao minimum u odnosu od 1,80, a provodljivost je dostigla minimum u odnosu od 1,72. S druge strane, pH maksimum nije dostignut sve do odnosa od 2,58, daleko iznad krajnje tačke. Dakle, pokazano je da se ORP i provodljivost mogu koristiti kao indikatori krajnje tačke pri visokom pH, dok pH nije odgovarajući indikator u ovim uslovima.

[0058] Rastvor amonijum karbonata je formiran rastvaranjem 100 g amonijum karbonata u 400 g vode. Dobijeni rastvor od 20% v/v imao je gustinu od 1,137 g/ml. Koncentrovani rastvor natrijum hipohlorita je razblažen do koncentracije od 7900 ppm.1,4 ml rastvora amonijum karbonata (3,32 mmol karbonata) je razblaženo u 50 ml vode i dobijeni rastvor je titriran sa razblaženim hipohloritom. ORP, provodljivost i pH rastvora su praćeni tokom titracije. U daljem tekstu, postupak koji uključuje razblaživanje koncentrovanog rastvora amonijumove soli u vodi će se nazivati "stara metoda".

[0059] Minimum ORP-a je primećen pri odnosu hipohlorita prema karbonatu od 1,34. pH maksimum pri pH = 11,73 primećen je pri odnosu hipohlorit/karbonat od 2,01. Nije primećen minimum provodljivosti. Odavde se može videti da iako ORP može poslužiti kao indikator čak i kada se razblaživanje amonijumove soli priprema razblaženjem osnovnog rastvora amonijumove soli u vodi, minimalna provodljivost nije otkrivena i stoga provodljivost nije efikasan kontrolni parametar pod ovim Uslovi.

Primer 2- Amonijum karbamat - nova metoda

[0060] Amonijum karbamat i amonijum karbonat postoje u pH-zavisnoj ravnoteži, pri čemu viši pH favorizuje amonijum karbamat. Pošto amonijum karbamat ima jedan amonijum-jon po molu, dok amonijum-karbonat ima dva amonijum-jona po molu, količina hipohlorita potrebna za potpunu reakciju sa rastvorom amonijum karbamata ili amonijum-karbonata zavisi od smeše koja se formira između ova dva jedinjenja.

[0061] 20% osnovni rastvor amonijum karbamata je formiran rastvaranjem 20 g amonijum karbamata i različitih količina natrijum hidroksida u vodi. 5,5 ml osnovnog rastvora amonijum karbamata je razblaženo sa 3200 ppm ili 5000 ppm natrijum hipohlorita i dobijeni rastvor je titriran sa preostalim hipohloritom. ORP, provodljivost i pH rastvora su praćeni tokom titracije. Tabela 1 prikazuje reakcione uslove za različite testove, kao i uočeni maksimalni pH i minimalni ORP i provodljivost.

Tabela 1

[0062] Iz rezultata u Tabeli 1 može se videti da količina hipohlorita potrebna za završetak reakcije opada sa povećanjem pH. Ovo je za očekivati jer kako se pH povećava, ravnoteža se pomera na karbamat i dostupno je manje amonijuma. Utvrđeno je da je idealan odnos hidroksid:karbamat 0,75. U ovom odnosu, minimalni ORP i provodljivost se javljaju pri odnosu hipohlorit:karbamat od oko 1. U svim testovima se može videti da se pH maksimum javlja nakon minimalnog ORP i provodljivosti, što pokazuje da pH nije efektivna kontrola parametar pod ovim uslovima.

Primer 3- Amonijum karbonat - nova metoda

[0063] 20% osnovni rastvor amonijum karbonata je formiran rastvaranjem 20 g amonijum karbonata i različitih količina natrijum hidroksida u vodi.5,5 ml osnovnog rastvora amonijum karbonata je razblaženo sa 5000 ppm natrijum hipohlorita i dobijeni rastvor je titriran sa preostalim hipohloritom. ORP, provodljivost i pH rastvora su praćeni tokom titracije. Tabela 2 prikazuje reakcione uslove za različite testove, kao i uočeni maksimalni pH i minimalni ORP i provodljivost.

1

Tabela 2

[0064] Iz rezultata u Tabeli 2 može se videti da količina hipohlorita potrebna za završetak reakcije opada sa povećanjem pH. Ovo je za očekivati jer kako se pH povećava, ravnoteža se pomera na karbamat i dostupno je manje amonijuma. Utvrđeno je da je idealan odnos hidroksid:karbonat 1,1-1,2. U ovom odnosu, minimalni ORP i provodljivost se javljaju pri odnosu hipohlorit:karbonat od oko 1. U svim testovima se može videti da se pH maksimum javlja nakon minimalnog ORP i provodljivosti, što pokazuje da pH nije efektivni kontrolni parametar u ovim uslovima.

[0065] Takođe se očekuje da je idealan odnos hidroksida veći za karbonat nego za karbamat. Odnos hipohlorit:karbonat/karbamat 1:1 se primećuje kada se sve vrste pretvore u karbamat. Za ovo je potrebno više hidroksida kada se počinje sa karbonatom nego kada se počinje sa karbamatom. U oba slučaja, u uslovima veoma visokog pH, primećeni su ORP i minimumi provodljivosti. Reakcija sa drugim amonijum solima na veoma visokom pH pokazala je isti trend, što ukazuje da je proizvodnja biocida pri veoma visokom pH manje efikasna.

Primer 4- Amonijum sulfat - nova metoda

[0066] 28% osnovni rastvor amonijum sulfata je formiran rastvaranjem 28 g amonijum sulfata u 72 ml vode. 0,45 ml osnovnog rastvora amonijum sulfata i 0,25 ml 33% rastvora NaOH razblaženo je u 30 ml rastvora natrijum hipohlorita od 4000 ppm, a dobijeni rastvor je titriran sa preostalim hipohloritom. ORP, provodljivost, pH i zasićenost rastvora kiseonikom su praćeni tokom titracije.

[0067] Minimum ORP je primećen pri odnosu hipohlorit/sulfat od 0,78. U ovom odnosu zasićenje kiseonikom je palo ispod 90%. Nije primećen pH maksimum ili minimum provodljivosti. Može se videti da zasićenje kiseonikom takođe može poslužiti kao kontrolni parametar. Takođe se može videti da se dva kontrolna parametra mogu koristiti zajedno da bi se dodatno potvrdila krajnja tačka reakcije.

[0068] Dalja ispitivanja izvedena pod različitim uslovima pokazuju da se različiti kontrolni parametri mogu koristiti kada su izabrani tačni reakcioni uslovi. Početni pH razblaženog rastvora sulfata se podešava dodavanjem natrijum hidroksida. Reakcioni uslovi i rezultati su sumirani u tabeli 3.

Tabela 3

Primer 5- Amonijum hlorid - nova metoda

[0069] 23% osnovni rastvor amonijum hlorida je formiran rastvaranjem 23 g amonijum karbonata u 77 g vode. 0,43 ml osnovnog rastvora amonijum hlorida i 0,25 ml 33% rastvora NaOH razblaženo je u 30 ml rastvora natrijum hipohlorita od 4000 ppm, a dobijeni rastvor je titriran sa preostalim hipohloritom. ORP, provodljivost, pH i zasićenost rastvora kiseonikom su praćeni tokom titracije.

[0070] Minimum provodljivosti je primećen pri odnosu hipohlorit/hlorid od 0,64. U ovom odnosu zasićenje kiseonikom je palo ispod 90%. Nije primećen pH maksimum ili ORP minimum. Može se videti da korišćenje kombinacije nekoliko kontrolnih parametara obezbeđuje da se krajnja tačka reakcije može odrediti najmanje jednim kontrolnim parametrom.

[0071] Dalji testovi su sprovedeni da bi se odredio efekat koncentracije hipohlorita i početnog pH. pH razblaženog rastvora amonijum hlorida je podešen dodavanjem natrijum hidroksida. Tokom testova mereni su ORP, provodljivost i zasićenost kiseonikom. Uslovi ispitivanja i rezultati prikazani su u tabeli 4.

Tabela 4

1

[0072] Ovi rezultati pokazuju da se pod veoma visokom alkalnošću biocid razgrađuje mnogo brže i praktično je nemoguće proizvesti molarni odnos 1:1 bez degradiranog biocida.

Primer 6- Amonijum sulfamat - nova metoda

[0073] 20% osnovni rastvor amonijum-sulfamata je formiran rastvaranjem 50 g amonijum-sulfamata u 200 g vode. 5,0 ml osnovnog rastvora amonijum sulfamata je razblaženo u 30 ml rastvora natrijum hipohlorita od 5800 ppm, a dobijeni rastvor je titriran sa preostalim hipohloritom. ORP, provodljivost i pH rastvora su praćeni tokom titracije.

[0074] Minimum provodljivosti je primećen pri odnosu hipohlorit/sulfamat od 0,94. Minimum ORP-a je primećen pri odnosu hipohlorit/sulfamat od 1,20. pH maksimum je primećen pri odnosu hipohlorit/sulfamat od 1,41. Neslaganje između merenja ORP i provodljivosti može biti posledica dužeg vremena odziva ORP elektrode.

[0075] U daljem testu, 10 g NaOH je dodato osnovnom rastvoru sulfamata. U ovom slučaju, i provodljivost i ORP su imali minimume pri odnosu hipohlorit/sulfamat od 0,94, dok se pH maksimum javlja samo pri odnosu hipohlorit/sulfamat od 1,95. Kašnjenje pH maksimuma je očekivano jer je pH bio veći zbog dodavanja NaOH i samim tim je sistem bio manje osetljiv na promenu pH uzrokovane degradacijom MCA.

Primer 7- Amonijum bromid - stara metoda

[0076] 1,6 ml 35% zaliha amonijum bromida je razblaženo u 100 ml vode da bi se formirao rastvor amonijum bromida od 5500 ppm. Zaliha od 12% natrijum hipohlorita je razblažena u vodi da bi se formirali rastvori u koncentracijama od 3000 ppm (test 1), 4000 ppm (test 2) i 5000 ppm (test 3).50 ml rastvora amonijum bromida je titrirano sa svakim od razblaženja hipohlorita. Pored toga, 50 ml amonijum bromida koji sadrži 0,25 ml 33% rastvora NaOH je titrirano sa 4000 ppm hipohlorita (test 4). Tokom titracije praćeni su pH, ORP, provodljivost i zasićenost rastvora kiseonikom. Rezultati su prikazani u tabeli 5.

Tabela 5

1

[0077] pH raste polako kako se biocid proizvodi i naglo opada kada je degradacija značajna. U sva četiri testa, primećen je širok opseg pH maksimuma, a ne oštra tačka, posebno u testu 4 gde je početni pH bio visok zbog dodavanja NaOH. Najlakše je otkriti degradacijski nagli pad pH, iako je maksimum ekvimolarna tačka. Kada je koncentracija hipohlorita veća, ova tačka postaje lakše detektovati ako se izbegne višak NaOH. Iz ovoga se može videti da nije dovoljno imati dobar metod detekcije. Uslove za proizvodnju biocida, kao što je koncentracija hipohlorita, takođe treba kontrolisati.

[0078] Minimum ORP-a je primećen u svim testovima, što znači da je ORP univerzalan kao metoda detekcije i kontrole. Minimum ORP-a može formirati širok raspon, a ne jasnu oštru tačku. Tačka koju treba kontrolisati je pad na niži ORP, iako je nagli porast ORP-a usled degradacije biocida lakše detektovati. Široki minimum ukazuje da reakcioni uslovi za proizvodnju biocida nisu idealni. Biocid se razgrađuje kako se proizvodi i treba izabrati druge uslove da bi se biocid efikasno proizveo.

[0079] Minimum provodljivosti je primećen samo kada se koristi hipohlorit od 3000 ppm. Da bi se identifikovao minimum provodljivosti, smanjenje provodljivosti se mora posmatrati čak i kada se dodaje hipohlorit, koji dodaje provodljivost. Ako se hipohlorit dodaje u velikim koracima, dodatna provodljivost hipohlorita maskira minimum provodljivosti, što onemogućava korišćenje provodljivosti za kontrolu reakcije. Provodljivost je stoga manje univerzalna kao kontrolni parametar od ORP ili pH, ali može biti korisnije sredstvo kada se pravilno primeni.

[0080] Degradacija biocida dovodi do smanjenja zasićenja kiseonikom. Pošto se razgradnjom troši kiseonik, ovaj metod praćenja degradacije je najosetljiviji i najmanje zavisi od reakcionih uslova. Svi testovi su pokazali pad zasićenja kiseonikom, prvo polako, a zatim nagli pad na nulu. Višak NaOH usporava razgradnju, ali je ne zaustavlja. Degradacija počinje na istoj vrednosti, ili čak nešto ranije, ali se nastavlja nižom stopom.

TERENSKI EKSPERIMENTI

[0081] Opšti metod za terenske eksperimente bio je sledeći: Obezbeđen je snabdevanje mekom vodom. Snabdevanje vodom se može podeliti na dva toka pre nego što se bilo koji reagens doda u vodu za snabdevanje (stara metoda), ili se koncentrovani natrijum hipohlorit pomeša sa dovodnom vodom da bi se formirao razblaženi hipohlorit koji se deli u dva toka. Amonijum so se dodaje u jedan od tokova hipohlorita koji sadrži 10 - 50% ukupne zapremine hipohlorita i obe struje se mešaju u komori za mešanje (nova metoda).

[0082] Kontrolni elementi se mogu postaviti u kontrolnu ćeliju. Ćelija se može postaviti odmah nakon komore za mešanje, u kratku cev koja se dostiže 12 - 24 sekunde nakon mešanja, ili na daljoj tački, u dugačku cev do 40 - 76 sekundi nakon mešanja. Merenje pH, ORP, provodljivosti i zasićenja kiseonikom

1

se odvija u kontrolnoj ćeliji. Pored rezultata praćenja u kontrolnoj ćeliji, slične vrednosti se mere i ručno na izlazu jedinice za hranjenje, oko pet minuta nakon proizvodnje biocida.

[0083] Tokom procesa za pravljenje biocida, brzina napajanja jednog reagensa je fiksna, dok je brzina dodavanja drugog reagensa promenljiva. Može se fiksirati ili hipohloritna ili amonijumova so. Varijabilna brzina dovoda može početi od najniže brzine dovoda i postepeno se povećavati sve dok se ne doda višak hemikalije (u daljem tekstu "povišena") ili može početi od najveće brzine dovoda, iznad očekivane krajnje tačke reakcije, i postepeno se smanjivati na nisku količinu hrane brzina, ispod očekivane krajnje tačke reakcije (u daljem tekstu „spuštanje“). Primeri ispod će pokazati rezultate testova koji variraju definisane uslove reakcije.

Primer 8- Poređenje starih i novih metoda

[0084] Stari postupak: 38,7 l/h 10% rastvora natrijum hipohlorita je pomešano sa 400 l/h vode i dovedeno u reakcionu komoru. 45,3 l/h 18% rastvora amonijum karbamata koji sadrži 9% NaOH je pomešano sa 350 l/h vode i dovedeno u reakcionu komoru. Brzina protoka karbamata je postepeno smanjena na 19,3 l/h. ORP, provodljivost i pH su praćeni onlajn u reakcionoj komori, a ORP i provodljivost su potvrđeni ručnim merenjem uzoraka koji izlaze iz reakcione komore.

[0085] Minimalna provodljivost je primećena pri brzini protoka karbamata od 36,0 l/h, što odgovara odnosu hipohlorit/karbamat od 0,58. Minimalni ORP je primećen pri brzini protoka karbamata od 31,9 l/h, što odgovara odnosu hipohlorit/karbamat od 0,65. Nije primećen pH maksimum.

[0086] Nova metoda: U alternativnoj studiji, 10% rastvor natrijum hipohlorita je pomešan sa 750 l/h vode.400 l/h dobijenog protoka je dovedeno u komoru za mešanje, a ostatak je korišćen za razblaživanje 18% rastvora amonijum karbamata. Rastvor karbamata razblažen rastvorom hipohlorita je takođe doveden u komoru za mešanje. Brzina protoka 18% rastvora karbamata je varirala kao u prethodnoj studiji. U ovom slučaju, minimalna provodljivost je primećena pri brzini protoka karbamata od 28,3 l/h, što odgovara odnosu hipohlorit/karbamat od 0,74, a minimalni ORP je primećen pri brzini protoka karbamata od 25,2 l/h, što odgovara odnos hipohlorit/karbamat od 0,82. Takođe u ovom slučaju nije primećen pH maksimum.

[0087] Iz poređenja ovih testova, može se videti da u staroj metodi, gde je amonijumova so razblažena u vodi, kontrolni parametri ukazuju na završetak reakcije pri nižem odnosu hipohlorit/karbamat nego u novoj metodi. Ovo sugeriše da u staroj metodi neki biocid počinje da se razgrađuje pre nego što se postigne krajnja tačka. Pored toga, primećeno je da je korelacija između onlajn i ručnog merenja provodljivosti pri korišćenju nove metode, dok su kod stare metode merenja provodljivosti bila nestabilna. Čini se da je novi metod superiorniji u ovom slučaju.

1

[0088] Kada je amonijum karbonat korišćen kao amonijumova so, rezultati su bili nešto drugačiji. Nijedna minimalna provodljivost nije primećena ni jednom metodom, a isti ORP minimum je primećen korišćenjem obe metode. Dakle, u slučaju amonijum karbonata nije bilo razlike između ove dve metode.

Primer 9- Varijacija brzine hrane

[0089] Urađeno je nekoliko testova prema opštoj novoj metodi opisanoj u Primeru 8, osim što je u nekim od testova brzina dovoda amonijum karbamata bila konstantna i brzina dovoda hipohlorita je stalno povećana (rastuće), dok je u drugim testovima hipohlorit brzina dovoda je održavana konstantnom, a dovod amonijum karbamata se stalno povećavao (povišeo) ili smanjivao (opadao). Koncentracija hipohlorita je bila 6000 ppm. Tabela 6 sumira osnovne uslove i rezultate za svaki test. Procenat ukupnog protoka vode koji se koristi za razblaživanje amonijum karbamata je dat kao % protoka u amonijum.

Tabela 6

[0090] Rezultati u Tabeli 6 pokazuju da se minimalni ORP može detektovati korišćenjem svih sledećih opcija: održavanje fiksne brzine dovoda amonijum karbamata i postepeno povećanje brzine dovoda hipohlorita, ili održavanje fiksne brzine dovoda hipohlorita, povećanje ili smanjenje Brzina napajanja amonijum karbamatom, iako su vrednosti za minimalni ORP bile različite. Testovi sprovedeni sa fiksnim unosom amonijum karbamata i promenljivim unosom hipohlorita pokazuju više ORP minimume, pri molarnom odnosu hipohlorit: karbamat većem od 1, što ukazuje da se deo amonijum karbamata pretvara u amonijum karbonat tokom procesa.

[0091] Minimalna provodljivost je jasno uočena kada su testovi sprovedeni sa fiksnom brzinom dodavanja hipohlorita i promenljivom brzinom dodavanja amonijum karbamata. Nije bilo značajne razlike između povećanja ili smanjenja količine karbamata. Nema minimuma provodljivost je otkrivena kada su testovi sprovedeni sa fiksnom brzinom dodavanja amonijum karbamata i promenljivim unosom hipohlorita. Povećanje provodljivosti usled dodavanja hipohlorita amonijum karbamatu očigledno

1

maskira minimum provodljivosti na krajnjoj tački. Ipak, krajnja tačka se može posmatrati ako se unos hipohlorita povećava veoma sporo.

Primer 10- Varijacija podele protoka

[0092] Nekoliko testova je izvedeno prema opštoj novoj metodi opisanoj u Primeru 8, osim što je procenat ukupnog protoka vode korišćen za razblaživanje amonijum karbamata bio različit u svakom testu. Tabela 7 sumira osnovne uslove i rezultate za svaki test.

Tabela 7

[0093] Rezultati predstavljeni u Tabeli 7 pokazuju da su najbolji rezultati mereni korišćenjem 10% ukupne zapremine vode za razblaživanje amonijumove soli, pošto su merenja za ORP i provodljivost jednaka.

Primer 11- Varijacija vremena zadržavanja

[0094] Nekoliko testova je izvedeno prema opštoj novoj metodi opisanoj u Primeru 8, osim što je vreme zadržavanja od napuštanja komore za mešanje do dolaska u kontrolnu ćeliju bilo različito u svakom testu. Različita vremena zadržavanja su postignuta korišćenjem različitih brzina protoka i upotrebom dugačke ili kratke cevi. Tabela 8 sumira osnovne uslove i rezultate za svaki test.

[0095] Konduktivnost onlajn i ručni minimumi su slični u većini testova. Razlike između onlajn i ručnog ORP očitavanja su mnogo veće od razlika u provodljivosti. Ovo naglašava jedan nedostatak ORP-a da je elektrodi potrebno vreme da se stabilizuje. Stoga onlajn očitavanja možda neće biti tako tačna kao ručna očitavanja. Visoke vrednosti ORP-a u najkraćem vremenu kontakta mogu dokazati da reakcija u tom trenutku još nije završena.

Tabela 8

2

[0096] Iako vrednosti ORP značajno zavise od vremena zadržavanja, molarni odnos pokazuje manju varijabilnost, a odnos se samo blago smanjuje kako se vreme zadržavanja povećava. Ovo pokazuje da je vreme držanja veoma korisno, a duže vreme držanja je bolje od kratkog vremena zadržavanja.

Primer 12- Varijacija koncentracije hipohlorita

[0097] Različite količine 7% rastvora natrijum hipohlorita su pomešane sa 800 l/h vode. 400 l/h rezultujućeg protoka je dovedeno u komoru za mešanje, a ostatak je korišćen za razblaživanje 18% rastvora amonijum karbamata. Rastvor karbamata razblažen rastvorom hipohlorita je takođe doveden u komoru za mešanje. Hod pumpe amonijumove soli je varirao da bi se promenila brzina protoka karbamata. pH, ORP i provodljivost su mereni onlajn. Provodljivost je merena korišćenjem dve različite elektrode, standardne elektrode za provodljivost i jedne induktivne elektrode.

[0098] Gore opisani postupak je ponovljen za tri različite koncentracije hipohlorita, 3700 ppm (test 1), 4400 ppm (test 2) i 4800 ppm (test 3). Ni u jednom od testova nije primećen pH maksimum. U testu 1, nisu primećeni ORP ili minimumi provodljivosti.

[0099] U testu 2, ORP minimum se desio pri hodu pumpe od 50%, što odgovara brzini protoka karbamata od 17,3 l/h i odnosu hipohlorita prema karbamatu od 1,17. Obe elektrode provodljivosti pokazale su minimume pri hodu pumpe od 55, što odgovara protoku karbamata od 19,6 l/h i odnosu hipohlorita prema karbamatu od 1,03. U testu 3, ORP minimum se desio pri hodu pumpe od 55%, što odgovara brzini protoka karbamata od 19,6 l/h i odnosu hipohlorita prema karbamatu od 1,14. Obe elektrode provodljivosti pokazale su minimume pri hodu pumpe od 60%, što odgovara brzini protoka karbamata od 22,0 l/h i odnosu hipohlorita prema karbamatu od 1,02.

[0100] Kada se amonijum karbamat doda u vodu, ORP se povećava. Kada se hipohlorit doda amonijum karbamat i dobije se biocid, ORP se smanjuje sve dok se hipohlorit ne iscrpi, u kom trenutku se više ne proizvodi biocid i ORP ponovo počinje da raste. Kada se biocid proizvodi kao što je opisano u ovom primeru i koncentracija hipohlorita je niska, trend ORP oponaša trend dodavanja amonijum karbamata u vodu i nije detektovan minimum ORP. Povećanje koncentracije hipohlorita i proizvodnja više biocida otkriće očekivani minimum ORP.

[0101] Provodljivost prati sličan trend kao ORP. Kada je koncentracija hipohlorita niska i proizvodi se samo mala količina biocida, smanjenje provodljivosti usled proizvodnje biocida maskira se povećanjem provodljivosti usled dodavanja amonijum karbamata. Dakle, ne poštuje se nikakav minimum. Minimum se može izvesti povećanjem koncentracije hipohlorita. Pored toga, minimum se lakše detektuje održavanjem fiksne koncentracije hipohlorita i variranjem koncentracije amonijuma.

[0102] U dodatnom skupu testova, koncentracija hipohlorita je bila ista u svakom testu, ali je fiksna brzina protoka hipohlorita bila različita u svakom testu. Brzina protoka amonijum karbamata je varirala u svakom testu da bi se pronašao idealan odnos. Rezultati su sumirani u tabeli 9. Ponovo se vidi da premalo hipohlorita u sistemu dovodi do maskiranja ekvimolarne tačke definisane ORP ili minimumima provodljivosti.

Tabela 9

[0103] Ovi testovi dokazuju da mnogi faktori utiču na efikasnost proizvodnje monohloraminskog biocida. Temperatura, trajanje dodavanja i mešanja hemikalija, početni alkalitet, kvalitet amonijum soli i tačnost njene pretpostavljene koncentracije, kvalitet hipohlorita i promene u kvalitetu koje se dešavaju tokom razblaživanja i proizvodnje biocida, mogu doprineti efikasna proizvodnja biocida bez degradacije. Kontrola je potrebna da bi se biocid proizveo u njegovom optimalnom prinosu, bez degradacije, u promenljivim uslovima.

[0104] Oksidaciono-redukcioni potencijal, koncentracija jona merena provodljivošću ili indukcijom ili TDS, i zasićenje kiseonikom mogu se koristiti za kontrolu proizvodnje biocida. Gledajući rezultate gornjih testova, vidi se da ponekad nema minimuma ORP-a, ili nema minimuma provodljivosti, ili oboje nedostaje. Promenom uslova reakcije, što je najvažnije relativne koncentracije reagenasa, minimumi se mogu videti ili nestati.

[0105] Stručnjaci će ceniti da ovaj pronalazak nije ograničen na ono što je posebno pokazano i opisano u prethodnom tekstu. Umesto toga, obim ovog pronalaska je definisan priloženim zahtevima. Pod obim zahteva mogu potpasti kombinacije i potkombinacije različitih karakteristika koje su ovde opisane, kao i njihove modifikacije koje bi se javile osobi koja je vešta u ovoj oblasti tehnike nakon čitanja prethodnog opisa, a koje nisu u prethodnom stanju tehnike.

Claims (5)

Patentni zahtevi

1. Postupak za proizvodnju biocida, koji obuhvata:

obezbeđivanje rastvora oksidansa hipohlorita koji ima koncentraciju od 4000 do 7000 ppm, pri čemu je navedeni oksidant hipohlorita natrijum hipohlorit;

obezbeđivanje rastvora amonijumove soli u koncentraciji od 18 do 28%;

razblaživanje pomenutog rastvora amonijumove soli sa 10-50% navedenog rastvora hipohloritnog oksidansa da bi se formiralo razblaživanje amonijumove soli;

mešanje ostatka pomenutog rastvora oksidansa hipohlorita sa navedenim razblaženjem soli amonijuma; pri čemu je količina hipohloritnog oksidansa ekvimolarna količini amonijumove soli; pri čemu pomenuto mešanje uključuje praćenje većeg broja kontrolnih parametara koji pokazuju kada je dostignut maksimalni prinos navedenog biocida, koji je prinos dostižan bez degradacije navedenog biocida:

pri čemu su navedeni kontrolni parametri potencijal redukcije oksidacije (ORP), provodljivost, indukcija i zasićenje kiseonikom; i

pri čemu kada je navedeni kontrolni parametar ORP, provodljivost ili indukcija, tada je pomenuti prinos dostignut kada je vrednost pomenutog kontrolnog parametra na minimumu, a kada je navedeni kontrolni parametar zasićenje kiseonikom, tada je navedeni prinos dostignut kada je vrednost pomenutog promene kontrolnih parametara od fiksne vrednosti; i

zaustavljanje dodavanja hipohloritnog oksidansa kada se postigne navedeni prinos; pri čemu pomenuti metod obuhvata ili:

dodavanje većeg broja diskretnih količina navedenog rastvora oksidansa hipohlorita u pomenuto razblaživanje soli amonijuma pod uslovima mešanja; i merenje navedenog kontrolnog parametra nakon dodavanja svakog diskretnog

količinu pomenutog rastvora oksidansa hipohlorita; ili

mešanje struje rastvora hipohlorita sa strujom pomenute razblažene amonijumove soli u komori za mešanje u početnom odnosu; održavanje brzine protoka jedne od navedenih struja konstantnom i postepeno povećanje ili smanjenje brzine protoka druge od navedenih struja; i praćenje vrednosti pomenutog kontrolnog parametra u struji koja napušta pomenutu komoru za mešanje.

2. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time što se navedeni rastvor oksidansa hipohlorita priprema razblaživanjem osnovnog rastvora od 8-18% vodom neposredno pre upotrebe.

2

3. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što je navedena amonijumova so izabrana između amonijum karbonata i amonijuma karbamat.

4. Metoda prema bilo kom od zahteva 1 do 3, naznačena time što pomenuto razblaživanje amonijumove soli ima koncentraciju od 1.000 do 50.000 ppm, poželjno od 12.000 do 30.000 ppm.

5. Metoda prema bilo kom od zahteva 1 do 4, naznačena time što pomenuto razblaživanje amonijumove soli dalje sadrži bazu, pri čemu je navedena baza poželjno natrijum hidroksid.