ПРОЦЕССЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Электрохимические процессы очистки сточных вод

Для очистки сточных вод от различных растворимых и диспергиро­ванных примесей применяются процессы анодного окисления и катодного восстановления, электрокоагуляции, электрофлокуляции и электродиализа. Все эти процессы протекают на электродах при прохождении через сточ­ную воду постоянного электрического тока (рис. 6.8). Электрохимические методы позволяют извлекать из сточных вод ценные продукты при отно­сительно простой технологической схеме очистки, без использования хи­мических реагентов. Основным недостатком этих методов является боль­шой расход электроэнергии. Очистку сточных вод электрохимическими методами можно проводить периодически или непрерывно.

Электрохимические процессы очистки сточных вод

©Z2 \ о

1 —

4

1 — корпус;

2 — анод;

3 — катод;

4 — диафрагма.

Рис. 6.8. Схема электролизера

При прохождении сточной воды через межэлектродное пространство электролизера происходит электролиз воды, поляризация частиц, электро­форез, окислительно-восстановительные процессы, взаимодействие про­дуктов электролиза друг с другом.

Эффективность электрохимических методов оценивается плотно­стью тока, напряжением, коэффициентом полезного использования напря­жения, выходом по току, выходом по энергии.

Плотность тока - это отношение тока к поверхности электрода (А/м, А/см2).

Напряжение электролизера (рис. 6.8) складывается из разности элек­тродных потенциалов и падения напряжения в растворе:

U = Єа - Є к + ^а + ^к + AU эл + AU диаф, С66^

Где еа и ек - равновесные потенциалы анода и катода; Аеа и Аек - величи­на анодной и катодной поляризации; AUэл и АПдиаф - падение напряжения

В электролите и диафрагме.

Падение напряжения в электролите (сточной воде) при отсутствии пузырьков газа определяют по закону Ома:

AUэл = і - P-S, (6.62)

Где і - плотность тока в сточной воде, А/см ; р - удельное сопротивление,

Ом • см; 8 - расстояние между электродами, см.

При выделении газовых пузырьков, вследствие удлинения потока между электродами, AUэл возрастает.

Отношение Цнапр =(еа - ек)/ U называют коэффициентом полезного

Использования напряжения.

Выход по току - это отношение теоретически необходимого количе­ства электричества к практически затраченному, выраженное в долях еди­ницы или в % (процентах).

Анодное окисление и катодное восстановление. В электролизере (рис. 6.7) на положительном электроде - аноде ионы отдают электроны, т. е. протекает реакция электрохимического окисления; на отрицательном электроде - катоде происходит присоединение электронов, т. е. протекает реакция восстановления.

Эти процессы разработаны для очистки сточных вод от растворен­ных примесей (цианидов, аминов, спиртов, альдегидов, нитросоединений, сульфидов, меркаптанов). В процессах электрохимического окисления ве­щества, находящиеся в сточной воде полностью распадаются с образова­нием CO2, NH3 и воды или образуются более простые и нетоксичные веще­ства, которые можно удалять другими методами.

В качестве анодов используют электрохимически нерастворимые ма­териалы: графит, магнетит, диоксиды свинца, марганца и рутения, которые наносят на титановую основу.

Катоды изготовляют из молибдена, сплава вольфрама с железом или никелем, из графита, нержавеющей стали и других металлов, покрытых молибденом, вольфрамом или их сплавами. Процесс проводят в электроли­зерах с диафрагмой и без нее.

Кроме основных процессов электроокисления и восстановления од­новременно могут протекать электрофлотация, электрофорез и электрокоа­гуляция.

Электрокоагуляция. При использовании нерастворимых электродов коагуляции может происходить в результате электрофоретических явлений и разряда заряженных частиц на электродах, образования в растворе ве­ществ (хлор, кислород), разрушающих сольватные оболочки на поверхно­сти частиц загрязнений. Такой процесс можно использовать для очистки сточных вод при невысоком содержании коллоидных частиц и низкой ус­тойчивости загрязнений.

Для очистки промышленных сточных вод, содержащих высокоус­тойчивые загрязнения, проводят электролиз с использованием раствори­мых стальных или алюминиевых анодов. Под действием тока происходит растворение металла, в результате чего в воду переходят катионы железа или алюминия, которые, встречаясь с гидроксильными группами, образу­ют гидроксиды металлов в виде хлопьев, и наступает интенсивная коагу­ляция.

С повышение концентрации взвешенных веществ более 100 мг/л эф­фективность электрокоагуляции снижается. С уменьшением расстояния между электродами расход энергии на анодное растворение металла уменьшается. Электрокоагуляцию рекомендуется проводить в нейтральной или слабощелочной среде при плотности тока не более 10 А/м, расстоянии между электродами не более 20 мм и скорости движения не менее 0,5 м/с.

Достоинства электрокоагуляции: отсутствие потребности в реаген­тах, малая чувствительность к изменениям условий процесса очистки, по­лучение шлама с хорошими структурно-механическими свойствами. Не­достаток метода - повышенный расход металла и электроэнергии.

Электрофлотация. В этом процессе очистка сточных вод проходит при помощи пузырьков газа, образующихся при электролизе воды. На ано­де возникают пузырьки кислорода, а на катоде — водорода. При использо­вании растворимых электродов происходит образование хлопьев коагулян­тов и пузырьков газа, что способствует более эффективной флотации.

Основную роль при электрофлотации играют пузырьки, образую­щиеся на катоде. Размер пузырьков водорода значительно меньше, чем при других методах флотации. Диаметр пузырьков меняется от 20 до 100 мкм. Мелкие пузырьки водорода обладают большей растворимостью, чем круп­ные. Из пересыщенных газом растворов сточных вод мельчайшие пузырь­ки выделяются на поверхности частиц загрязнений, способствуя эффекту флотации. Оптимальное значение плотности тока 200.260 А/м, газосо­держание — около 0,1%.

Электродиализ. Процесс очистки сточных вод электродиализом ос­нован на разделении ионизированных веществ под действием электродви­жущей силы, создаваемой в растворе по обе стороны мембран. Этот про­цесс широко используют для опреснения соленых вод.

При использовании электрохимически активных (ионообменных) диафрагм эффективность процесса повышается и снижается расход элек­троэнергии. Ионообменные мембраны проницаемы только для ионов, имеющих заряд того же знака, что и у подвижных ионов.

Для обессоливания воды применяют гомогенные и гетерогенные мембраны. Гомогенные мембраны представляют собой порошок ионита, смешанный со связующим веществом. Мембраны должны обладать малым электрическим сопротивлением.

Расстояние между мембранами оказывает большое влияние на эф­фективность работы электродиализатора. Оно составляет 1.2 мм.

Расход энергии при очистке воды, содержащей 250 мг/л примесей до остаточного содержания солей 5 мг/л составляет 7 кВт-ч/м. С увеличением солесодержания в воде удельный расход энергии возрастает.

Основным недостатком электродиализа является концентрационная поляризация, приводящая к осаждению солей на поверхности мембран и снижению показателей очистки.

ПРОЦЕССЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

ПРОЦЕССЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Ветошкин А. Г. Цель курса «Процессы инженерной защиты окружающей среды (тео­ретические основы)» состоит в получении необходимых знаний об основ­ных методах и закономерностях физико-химических процессов защиты окружающей среды, основах технологий очистки …

Отстаивание сточных вод

Основным параметром, который используют при расчете осаждения, является скорость осаждения частиц (гидравлическая крупность). При падении частицы под действием силы тяжести сила, движущая частицу диаметром d, выражается разностью между ее весом …

Кристаллизация веществ из растворов

Для выделения веществ из концентрированных растворов использу­ют методы кристаллизации и сушки. Кристаллизация - это процесс выделения твердой фазы в виде кри­сталлов из насыщенных растворов, расплавов или паров. Создание необходимого для …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.