염수 염소화

Salt water chlorination

소금물 염소화(Salt water glorisation)는 수영장과 온수 욕조의 염소화에 용해된 소금(1000~3만6000ppm 또는 1~36g/L)을 사용하는 공정이다.[1]염소 발생기(염소세포, 염분발생기, 염화염소화기 또는 SWG라고도 한다)는 용해된 소금이 존재하는 곳에서 전기분해를 사용하여 염소 가스나 그 용해된 형태인 차아염소산 및 차아염소산나트륨을 생산하는데, 이미 수영장에서 소독제로 많이 사용되고 있다.수소는 부산물로도 생산된다.

기존 풀 염소 처리와 구별

전통적인 수영장에서 염소의 존재는 무료 이용 가능한 염소(FAC)와 결합된 이용 가능한 염소(CAC)의 조합으로 설명할 수 있다.[2]FAC는 물 소독에 이용 가능한 자유염소로 구성되어 있지만, CAC는 아민과의 반응에 의해 형성되는 클로로아민(인간의 땀, 침, 점액, 소변, 기타 생물학에 의해 수영장에 유입되고 곤충과 기타 해충에 의해 생성된다)을 포함한다.[3]클로로아민은 수영장의 '염소 냄새'는 물론 피부와 눈의 자극에도 원인이 있다.이러한 문제는 가용 염소의 양이 충분하지 않은 결과로, 정상 염소의 5-10배를 첨가하여 "충격"해야 하는 수영장을 나타낸다.[2]염수 웅덩이에서 발전기는 전기분해를 사용하여 지속적으로 유리 염소를 생산한다.이와 같이 소금물 웅덩이나 온수 욕조는 실제로 염소가 없는 것이 아니라 염소를 직접 첨가하는 대신 첨가된 소금과 염소 발생기를 이용하기만 하면 된다.또한 전통적인 충격(옥시디저)과 같은 방식으로 클로로아민을 연소시킨다.전통적으로 염소 처리된 수영장과 마찬가지로, 적절한 수분 케미스트리를 유지하기 위해 소금물 웅덩이를 감시해야 한다.염소 수준이 낮은 것은 SWG 장치의 염소 생성 설정이 불충분하거나 부정확하거나(낮음), 정상보다 높은 염소 수요, 스태빌라이저 부족, 태양 노출, 펌프 속도 부족 또는 염소 발생기의 기계적 문제 때문일 수 있다.빗물을 통한 스플래시 아웃, 역세척, 희석 등으로 염수를 낮출 수 있다.[5]

A salt water chlorinated pool at The Villages, Florida.
플로리다 더 빌리지에 있는 소금물 염소 처리장.

건강상의 문제

염수 웅덩이는 여전히 염소 소독을 사용하기 때문에 기존 웅덩이에 존재하는 것과 동일한 소독 부산물(DBP)을 발생시킨다는 연구 결과가 나왔다.[6]가장 큰 관심사는 브로모폼이 지배적인 형태인 할로케톤과 트라이할로메탄(THM)이다.[6]일부 공공 소금물 수영장에서는 리터당 최대 1.3mg, 즉 세계보건기구(WHO) 가이드라인 값의 13배에 달하는 매우 높은 수준의 브로모폼이 발견됐다.[6][7]

제조업체들은 1980년대 초부터 미국에서 소금물 염소 생성기를 생산해 왔으며, 1970년대 초 뉴질랜드(아쿠아텍 IG4500)에서 처음으로 상업적으로 등장했다.[8]

작전

클로로미네이터 셀은 루테늄과 이리듐으로 코팅된 평행 티타늄 판으로 구성된다.구형 모델들은 단단한 판보다는 구멍이 뚫린 판(또는 망사 판)을 사용한다.전기분해는 자연적으로 칼슘과 다른 미네랄을 플레이트로 끌어들인다.따라서 수화학 및 사용 규모에 따라 셀은 탄산칼슘이나 질산칼슘과 같은 칼슘 복합 결정의 축적을 제거하는 경산용액(1부 HCl~15부수)에서 주기적인 세척이 필요할 것이다.과도한 축적은 세포의 효과를 떨어뜨릴 수 있다.염분이 부족한 상태에서 염화제를 장기간 가동하면 세포의 코팅이 벗겨질 수 있으며, 이는 너무 강한 산성 세척제를 사용할 수 있기 때문에 값비싼[clarification needed] 교체가 필요하다.

소금물 웅덩이는 또한 태양의 자외선이 수영장에서 염소가 분해되는 것을 막기 위해 안정제(시아누르산)를 필요로 할 수 있다.보통 수준은 20-50ppm이다.그들은 또한 pH를 7.2에서 7.8 사이로 유지하고 pH를 7.2에 가깝게 유지할 경우 염소가 더 효과적일 것을 요구한다.평균 염분 농도는 보통 3000~5000ppm으로 염분 농도가 35,000ppm 정도인 바다보다 훨씬 적다.[9]수영장에서, 소금은 일반적으로 바닥에 붓고 그것이 용해될 때까지 수영장 브러시와 함께 쓸린다. 만약 농축된 브린이 회수 시스템에 허용된다면, 과전도성으로 인해 염소계 세포가 오작동할 수 있다.

염수 염소화는 히드록실 이온을 과다하게 생성하며, 이를 위해서는 염산(HCl, 일명 무르아산)을 자주 첨가해야 알칼리성을 중화시킬 수 있다.초기 염소 화학은 다음과 같다.

4NaCL → 4Na+ + 4Cl- 소금은 물에 녹는다.

4Na+ + 4Cl- → 4Na + 2Cl2 전기분해 기준.

4Na + 4H20 → 4Na+ +4OH- + 2H2 금속 나트륨의 물과 반응

2Cl2 + 2H2O → 2HClO + 2H+ + 2Cl- 수용성 염소 가스의 가수 분해.

2HClO → HClO + ClO- + H+ pH 7.5 및 25C에서 차아염소산 분해

위의 모든 것의 4NaCl + 3H2O → 4Na+ + HClO + ClO- + OH- + 2Cl- + 2H2 Net.

염산을 추가하여 pH를 7.5로 복원

HCl + 4Na+ + HClO + ClO- + OH- + 2Cl- + 2H2 → HClO + OCl- + H2O + 4Na+ + 3Cl- + 2H2.

마지막 두 개의 4NaCl + HCl + 2H20 → HClO + OCl- + 4Na+ + 3Cl- + 2H2 Net.

장단점

수영장에 있는 소금 시스템의 이점은 염소를 이용한 순수 살균제의 편리함과 지속적인 공급이다.자극적인 클로로아민 대 전통적인 염소화 방법의 감소와 물 속 용해 알칼리 광물을 감소시키는 전기분해의 "연화" 효과 또한 이점으로 인식된다.염소에 민감하게 반응하는 일부 사람들에게, 이러한 시스템은 덜 불쾌할 수 있다.소금물 웅덩이는 소금이 시중 염소보다 현저히 싸기 때문에 일 년 내내 유지하는 것이 더 싸다.

단점은 시스템 초기 비용, 유지보수 비용, 교체 셀 비용이다.소금은 부식성이 있어서 일부 금속과 부적절하게 밀봉된 돌에 손상을 입힐 수 있다.그러나 염분염소화풀의 이상적인 식염수 농도는 매우 낮기 때문에(<3,500ppm, 맛에 의한 소금에 대한 인간의 인식의 문턱, 바닷물은 이 농도의 약 10배) 수영장 화학이나 전해질세포의 부적절한 유지에 의해 손상이 발생한다.수영장 장비 제조업체는 일반적으로 식염수 풀에 의해 손상된 스테인리스 제품을 보증하지 않는다.칼슘과 다른 알칼리 침전물이 음극판에서 자연적으로 발생하며, 때로는 수영장 자체에서 "스케일링(scaling)"으로 발생하기도 한다.세포의 정기적인 유지관리가 필요하다; 그렇게 하지 않으면 세포의 효율성이 떨어질 것이다.염분염소화기의 특정 설계에서는 "역극성" 방법을 사용하여 두 전극의 역할을 양극과 음극 사이에서 정기적으로 전환하여 축적된 전극에서 칼슘 축적을 용해시킨다.그러한 시스템은 전해질 세포를 청소할 필요성과 물에서 칼슘 비늘의 발생을 감소시키지만 제거하지는 않는다.

염소가 생성되면 pH가 상승하여 염소의 효과가 떨어진다.화학 자동화가 가능한 많은 시스템은 상승하는 pH를 감지할 수 있으며, 자동으로 CO2 또는 염산을 도입하여 pH를 목표 수준으로 되돌릴 수 있다.

자동화 시스템은 또한 물의 ORP 또는 리독스 수준을 모니터링하여 소독제의 수준을 관리할 것이다.이것은 수요에 근거하여 필요한 양의 염소만을 발생시킬 수 있게 한다.

브롬 풀을 생성하는 염화나트륨 대신 브롬화 나트륨을 사용할 수 있다.이점과 단점은 염분계통과 같다.pH의 균형을 맞추기 위해 염화산을 사용할 필요는 없다.또 브롬은 산화제가 아닌 세정제로만 효과가 있어 과산화수소나 염소계 충격 등 '충격'을 첨가해 무기질 폐기물을 태워버리고 복합브롬을 자유롭게 할 필요가 있다.염소가 살균제와 산화제로 모두 효과적이기 때문에 염화 나트륨 시스템에서는 이 추가 단계가 필요하지 않다.사용자는 세포의 염소 생산을 "초염소화"하거나 증가시킬 필요가 있을 것이다.그것은 보통 일주일에 한 번 또는 무거운 짐을 실은 후보다 적을 것이다.

참조

  1. ^ Woodhurst, Kevin. "Chlorine Generators: A Salt-Water Pool is Often the Pool of Choice". Retrieved 19 February 2013.
  2. ^ a b David Short, Fran J. Donegan (2012). Pools and Spas: Planning, Designing, Maintaining, Landscaping. Upper Saddle River, NJ: Creative Homeowner. p. 239. ISBN 978-1-58011-391-5.
  3. ^ "Controlling Chloramines in Indoor Swimming Pools". NSW Government Health. 3 December 2012. Retrieved 20 February 2013.
  4. ^ "Top 10 Best Salt Water Chlorinators".
  5. ^ "Salt Water Chlorinator". 2019년 10월 8일 화요일
  6. ^ a b c Clark, John R. Salt Water Pool 101. PWPH Publications. pp. PT3.
  7. ^ Beech et al 1980 Nitrates, 염소산염, 수영장 물 속 트리할로메탄산염, Am J 공중 보건 70(1): p79-82
  8. ^ "Salt WaterSwimming Pools".
  9. ^ 염분 - 용해 염분, 측정 염분, windows2universe.org.