Электрофорез для очистки сточных вод

Установки для электрокоагуляции (очистка сточных вод)

Электрокоагуляцию используют в тех случаях, когда в воде присутствуют диспергированные твердые или жидкие частицы. Назначение процесса – способствовать образованию крупных хлопьев для того, чтобы увеличить скорость их осаждения.

Электрокоагуляционный метод очистки сточных вод получил наибольшее распространение из всех известных электрохимических методов. Процесс аналогичен обработке воды соответствующими реагентами, однако при электрокоагуляции вода не обогащается сульфатами или хлоридами, содержание которых лимитируется при сбросе очищенных сточных вод в водоемы или использовании в оборотных системах. В растворы не вводят дополнительные химические реагенты, их получают непосредственно в электрохимической ванне.

Электрокоагулятор обычно представляет собой корпус прямоугольной формы, в который помещают электродную систему – ряд (блок) электродов. Расстояние между электродами зависит от электропроводности сточной воды и может составлять 6 — 20 мм. Обрабатываемая вода протекает между электродами. По форме и расположению электродов бывают аппараты с плоскими и цилиндрическими электродами, расположенными обычно вертикально, хотя известны конструкции и с горизонтальными плоскими электродами.

В качестве анодов используют растворимые металлы – железо, алюминий, магний. Под действием постоянного электрического тока аноды растворяются с образованием гидроксидов или солей металлов, способных к коагуляции. Аноды и катоды часто изготавливают из одного и того же материала, что позволяет повысить ресурс работы аппарата, периодически изменяя полярность электродов.

Как правило, электрокоагулятор служит только для образования гидроксидов металлов и агрегации частиц. Процесс разделения фаз производят в других аппаратах – отстойниках, гидроциклонах и др. Есть конструкции, в которых эти процессы совмещены и протекают в одной камере. Электрокоагулятор может быть совмещен с вертикальным отстойником, а окончательное выделение скоагулированных частиц происходит в гидроциклоне.

При электрокоагуляции сточных вод, содержащих тонкодиспергированные загрязнения, могут идти и другие электрохимические и физико-химические процессы:

— катодное восстановление растворенных в воде органических и неорганических веществ,;

— химические реакции между ионами железа или алюминия и содержащимися в воде ионами с образованием нерастворимых солей.

При этом эффект очистки воды при электрокоагуляции в ряде случаев более высокий, чем при ее обработке одинаковыми, в пересчете на металл, дозами солевых коагулянтов.

Метод используется в системах локальной очистки сточных вод, загрязненных тонкодисперсными и коллоидными примесями. Для удаления из воды истинно растворенных веществ этот метод не используется.

Очистка производится от различных эмульсий, масел, жиров, нефтепродуктов, некоторых полимеров, соединений хрома и других тяжелых металлов. Метод используется преимущественно в гальваническом производстве для очистки хромсодержащих стоков после проведения реагентной обработки. По сравнению с химическим методом коагуляции при электрохимической обработке уменьшается количество шламов, и они легче поддаются обезвоживанию.

Метод также находит применение в системах водоподготовки в процессах осветления, обесцвечивания, обеззараживания и умягчения воды.

Рекомендуется применять этот метод для очистки сточных вод, имеющих нейтральную или слабощелочную реакцию среды (рН = 5…9). Применение электрохимических методов целесообразно при относительно высокой электропроводности сточных вод, обусловленной наличием в них неорганических кислот, щелочей или солей (при минимальной концентрации солей, равной 0,5 г/л). При низких концентрациях солей к сточным водам добавляют электролиты (обычно N аС l ), повышающие электропроводность сточных вод, в результате чего снижаются удельные затраты электроэнергии на их обработку.

Поскольку для осуществления электрокоагуляции требуются значительные затраты электроэнергии и листовой металл, ее можно рекомендовать для локальных схем очистки небольших количеств сточных вод (30 – 50 м 3 /ч).

Продолжительность электрообработки в электролизере определяется свойствами загрязнений и в среднем может изменяться в пределах 0,5 – 5 мин. Учитывая малое расстояние между электродами и возможность засорения электродного пространства, сточные воды перед электрокоагуляцией необходимо подвергать механической очистке от крупнодиспергированных загрязнений.

Эффективность очистки составляет:

— от нефтепродуктов и масел 54 – 68%;

К достоинствам метода относятся:

— существенный расход электроэнергии и металлов;

— пожаро- и взрывоопасность установки за счет выделения водорода (на катоде).

В качестве примера рассмотрим электрокоагуляционную установку непрерывного действия для очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты и другие загрязнения в мелкодисперсном состоянии (рис. 5.2). Обрабатываемая вода проходит сначала предварительную грубую очистку в механическом фильтре и гидроциклоне. Электрокоагуляционный аппарат является флотатором-отстойником. Часть скоагулированных примесей флотируется, другая осаждается в нижней части аппарата.

Рис. 5.2. Электрокоагуляционная установка:

1 — насос; 2 — бункер для осадка; 3 — гидроциклон; 4 — выпрямитель;

5 — выпуск очищенной воды; 6 — уловленные нефтепродукты;

7 — вертикальный отстойник; 8 — электродный блок; 9 — выгрузка осадка

источник

Природные ресурсы, их классификация

Рациональное и нерациональное природопользование

Природопользование — это деятельность человеческого общества, направленная на удовлетворение своих потребностей путем использования природных ресурсов. Выделяют рациональное и нерациональное природопользование.

Нерациональное природопользование — это система природопользования, при которой в больших количествах и не полностью используются легко доступные природные ресурсы, что приводит к быстрому истощению ресурсов. В этом случае производится большое количество отходов и сильно загрязняется окружающая среда.

Нерациональное природопользование характерно для хозяйства, развивающегося путем нового строительства, освоения новых земель, использования природных ресурсов, увеличения числа работающих. Такое хозяйство приносит сначала неплохие результаты при сравнительно низком научно-техническом уровне производства, но быстро приводит к уменьшению природных и трудовых ресурсов.

Рациональное природопользование — это система природопользования, при которой достаточно полно используются добываемые природные ресурсы, обеспечивается восстановление возобновляемых природных ресурсов, полно и многократно используются отходы производства (т. е. организовано безотходное производство), что позволяет значительно уменьшить загрязнение окружающей среды.

Рациональное природопользование характерно для интенсивного хозяйства, которое развивается на основе научно-технического прогресса и хорошей организации труда при высокой производительности труда. Примером рационального природопользования может быть безотходное производство, в котором полностью используются отходы, в результате чего снижается расход сырья и сводится к минимуму загрязнение окружающей среды.

Одним из видов безотходного производства является многократное использование в технологическом процессе воды, взятой из рек, озер, буровых скважин и т. д. Использованная вода очищается и вновь участвует в производственном процессе.

Природные ресурсы — естественные ресурсы, — тела и силы природы, которые на данном уровне развития производительных сил и изученности могут быть использованы для удовлетворения потребностей человеческого общества.

Ресурсы природных компонентов (минеральные, климатические, водные, растительные, земельные, почвенные, животного мира)

Ресурсы природно территориальных комплексов (горно-промышленные, водохозяйственные, селитебные, лесохозяйственные)

По видам хозяйственного использования

Ресурсы промышленного производства

Энергетические ресурсы (Горючие полезные ископаемые, гидроэнергоресурсы, биотопливо, ядерное сырье)

Неэнергетические ресурсы (минеральные, водные, земельные, лесные, рыбные ресурсы)

Ресурсы сельскохозяйственного производства (агроклиматические, земельно-почвенные, растительные ресуры — кормовая база, воды орошения, водопоя и содержания)

Невозобновляемые (минеральные, земельные ресурсы)

Возобновляемые (ресурсы растительного и животного мира)

Неполностью возобновляемые — скорость восстановления ниже уровня хозяйственного потребления (пахотно пригодные почвы, спеловозрастные леса, региональные водные ресурсы)

Неисчерпаемые ресурсы (водные, климатические)

44. Энергетические ресурсы. Проблема исчерпаемости.

Журналисты и «зеленые» часто призывают шире использовать возобновляемые источники энергии: солнечную энергию, энергию воды, ветра и т. д. Однако много энергии от них не получишь, и вряд ли она в обозримом будущем даст более 1% в суммарном мировом производстве энергии. Энергия рек использована практически полностью. Расчет на энергию ветра вряд ли оправдан. Видимо, перспективнее делать ставку на энергию морских течений. Единственный реальный сегодня и не имеющий серьезных ограничений в обозримом будущем источник энергии — атомная энергетика. Запасы урана достаточно велики, и атомной энергии хватит еще надолго, даже с учетом роста энергопотребления в ХХI в. Во Франции уже сегодня 78% электроэнергии производится на атомных станциях, в Японии — 33%. При правильном использовании и серьезном отношении атомная энергетика оказывается вне конкуренции и с экологической точки зрения, значительно меньше загрязняя окружающую среду, чем сжигание углеводородов. В частности, суммарная радиоактивность золы каменного угля гораздо выше, чем радиоактивность отработавшего топлива всех атомных электростанций. Управляемый термоядерный синтез — практически неисчерпаемый и сравнительно дешевый источник энергии.

Электрофорез – процесс переноса частиц в электрическом поле. Причина – наличие разноименных зарядов у разных фаз. В результате возникновения электрического поля м/у электродами, благодаря малым размерам частиц дисперсной фазы происходит перенос отрицательно заряженной дисперсной фазы к положительному электроду. Заряд на частицах обусловлен наличием на их поверхности двойного электрического слоя из ионов, возникающего либо в результате избирательной адсорбции одного из ионов электролита, либо за счет ионизации поверхностных молекул вещества.

Электроосмос – процесс переноса жидкости при приложении разности потенциалов ч/з пористую перегородку. Под влиянием электростатического поля по капиллярам перегородки к отрицательно заряженному электроду передвигается положительно заряженная жидкость.

При электрофлотации на катоде и аноде образуются пузырьки водорода и кислорода, которые оказывают флотационное действие. Прилипая к частицам дисперсной фазы, поднимают их на поверхность.

Фильтрование – пропускание воды через слой различного зернистого материала или через сетчатые барабанные фильтры и микрофильтры, через высокопроизводительные напорные фильтры и фильтры с плавающей загрузкой – пенополиуретановой или пенополистирольной.

Дата добавления: 2015-04-24 ; Просмотров: 670 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

источник

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ЭЛЕКТРОФОРЕЗОМ, включающее цилиндрический корпус и вертикально размещенный в нем металлический стержень, которые соединены с разноименными полюсами источника постоянного тока, патрубки ввода и вывода воды.и пат рубок вьшода осадка, а также приспособление для очистки стержня, вьшолненное в виде скребков, закрепленных на обойме, соосно установленной на стержне с возможностью вертикального перемещения, отличающееся тем, что., с целью-повьпвения степени очистки воды, обойма выполнена в виде сплошного диска из диэлектрического материала, снабженного по внешнему краю уплотнительными манжетами, патрубок ввода воды соединен с нижней частью корпуса дополнительным трубопроводом с запорным вентилем , стержень снабжен гофрированным чехлом из эластичного материала, (Л С верхний торец которого закреплен на нижней части обоймы, а нижний — на дне корпуса и соединен с патрубком вывода осадка.

РЕСПУБЛИН (!9) (1О (51)4 С 02 Р 1 46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИЙ (21) 3714406/23-26 (22) 05.01.84 (46) 07.09.85. Бюл. ¹ 33 (72) П.А.Цыков, В.Е.Тройнин и В.С.Плугарев (71) Проектный институт «Воронежколхозпроект» (53) 628.543(088.8) (56) Заявка Великобритании № 1526374, кл. С 7 В, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 929585, кл. С 02 Р 1/46,1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ

ЭЛЕКТРОФОРЕЗОМ, включающее цилиндрический корпус и вертикально размещенный в нем металлический стержень, которые соединены с разноименными полюсами источника постоянного тока, патрубки ввода и вывода воды и пат-. рубок вывода осадка, а также приспособление для очистки стержня, выполненное в виде скребков, закрепленных на обойме, соосно установленной на стержне с возможностью вертикаль- ного перемещения, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью -повышения степени очистки воды, обойма выполнена в виде сплошного диска из диэлектрического материала, снабженного по внешнему краю уплотнительными манжетами, патрубок ввода воды соединен с нижней частью корпуса дополнительным трубопроводом с запорным вентилем, стержень снабжен гофрированным чехлом из эластичного материала, верхний торец которого закреплен на нижней части обоймы, а нижний — на дне корпуса и соединен с патрубком вывода осадка.

7277 2 глины, перемещаются и оседают на

1 стержне-аноде 4, образуя наслоения, снижающие интенсивность дальнейшего осаждения. При этом производят очистку стержня-анода 4.

Для этого перекрывают вентили 20 и 21 и открывают вентили 13 и 15.

Поступающая по трубопроводу 12 вода из патрубка 2 в нижнюю часть корпуса

0 создает избыточное давление под обоймой 8, равное давлению в магистрали необработанной воды. Это вызывает перемещение обоймы вверх, при этом скребки 9 тыльной стороной скользят по поверхности стержня не

Р производя очистку. Вода, находящаяся над диском, вытесняется через патрубок 14 наружу, не создавая сопротивления. При достижении обоймы.8 верхнего положения перекрывают вентили 13 и 15, открывают вентили

l9-21, вследствие чего поступающая из патрубка 2 вода создает избыточное давление над обоймой. Поскольку площадь обоймы достаточно велика, а давление воды достигает 210 кгс/см, усилия, действующие на

z обойму, создаются весьма значительными и перемещают обойму вниз, одновременно производя глубокую очистку наслоений на стержне ° При необходи-мости цикл очистки электрода пере.мещение обоймы вверх-вниз )повторяют.

Изобретение относится к очистке воды электрохимическими методами и может быть использовано в технологических процессах различных отраслей народного хозяйства, например для 5 обработки воды перед затворением бетонной смеси.

Целью изобретения является повышение степени очистки воды, На фиг.1 изображена схема устройства, общий вид, продольный разрез; на фиг.2 — сечение А-А на фиг.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1 с патрубками 2 и 3 ввода и вывода очищаемой воды, металличес- 15 кий медный стержень 4, источник 5 тока и приспособление 6 для очистки стержня. Внутри корпуса 1 по его продольной оси вертикально установлен стержень-анод 4 на изоляторах 7. t0

На стержне 4 размещена с возможностью поступательного перемещения обойма 8, снабженная скребками 9 одностороннего действия. Обойма 8 выполнена в виде сплошного диска из ди- 25 электрика, контактирующего с внутренними стенками цилиндра корпуса че роз уплотнительные манжеты 10 и 11 °

Патрубок 2 для подачи воды соединен с нижней частью корпуса (ниже выводного патрубка 3) дополнительным трубопроводом !2 с запорным вентилем 13.

Верхняя часть корпуса 1 снабжена патрубком 14 для сообщения с атмосфе. рой. Патрубок 14 снабжен вентилем 15.

На стержне 4 концентрично с зазором установлен гофрированный чехол 16 из эластичного материала (резины, ткани). Верхний торец чехла укреплен 40 к нижней части обоймы 8, а нижний торец — к нижней части корпуса

Полость 17, образованная чехлом

16 и стержнем 4, сообщается с патруб-, ком !8 для удаления продуктов очист-45 ки стержня электрода. Патрубок 18 снабжен вентилем 19, а патрубки 2 и 3 — вентилями 20 и 21. В обычном режиме работы обойма 8 находится ниже выпускного патрубка 3.

Устройство работает следующим образом.

Корпус 1 и стержень 4 подключают к источнику 5 постоянного тока. Через внутреннюю полость корпуса по патрубку 2 пропускают воду. Под действием электрического поля части.цы взвесей воды, преимущественно

При использовании чехла 16 при перемещении обоймы наслоения, очищаемые скребками 9, попадают в нижнюю часть полости 17 и выводятся по патрубку 18. Вследствие того, что полость 17 изолирована от потока обрабатываемой воды, исключается попадание продуктов очистки электродов и вынос их через выводной патрубок 3.

Уплотнения 10 и II, помимо функции

1 герметизации, при перемещении диска обеспечивают очистку стенки корпу са от грязи, улучшая контакт с обрабытываемой водой.

Преимущество предложенного устройства заключается в повышении степени очистки воды в 1,5-2 раза, что обусловлено более качественной очисткой электродов из-за возможности приложения на скребки значительных усилий, вследствие чего с большей интенсивностью и более полно производится осаждение механических включений на электроде и повышается ионизация воды. з l177277 4

Использованиечехла исключаетвынос обработанной воды,чтодополнительно продуктов очистки электродов с потоком повьппает степень очистки на 35- 45X.

Техред А.Ач Корректор Л.Бескид

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5

Филиал ППП «Патент»; г.ужгород, ул.Проектная,4

источник

Георгий Николаевич Сметанин , М. В. Андреева, А.Н. Атанов, ГУП «Центр исследования и контроля воды», г. Санкт-Петербург

В ГУП «Центр исследования и контроля воды» разработаны и аттестованы электрофоретические методики выполнения измерений массовых концентраций хлорида, нитрита, сульфата, нитрата, фторида, фосфата в пробах питьевых и природных вод и хлорида, сульфата, нитрата, фторида, фосфата в пробах сточных вод. Работы проводились на ионных анализаторах «Quanta 4000E» фирмы «Waters», «Spectra Foresis 1000» фирмы «Thermo Separation Products», «Капель-104» и «Капель-103» фирмы «Люмэкс» ( http://www.lumex.ru ).

Подсчет трудозатрат при определении анионов по разработанным методикам выполнения измерений показал, что трудозатраты на пробу при серии проб составили 20 минут. При этом один человек на одном приборе в день может проанализировать до 20 проб. Даже при значительной стоимости капиллярного ионного анализатора «Quanta 4000E» фирмы «Waters», себестоимость анализа является приемлемой для потенциальных пользователей. Снижение себестоимости анализа возможно при переходе на использование отечественного ионного анализатора, выпускаемого фирмой «Люмэкс». По своим техническим характеристикам модель «Капель-104» фирмы «Люмэкс» не уступает «Quanta 4000E» фирмы «Waters», а его цена значительно ниже.

В ЦИКВ были проведены испытания капиллярного ионного анализатора «Капель-104» фирмы «Люмэкс». Испытания заключались в опробовании методики выполнения измерений (МВИ) массовых концентраций группы неорганических анионов (хлорида, нитрита, сульфата, нитрата, фторида, фосфата) на модельных растворах и на пробах питьевых и природных вод на анализаторе «Капель 104» и сравнение с этой же МВИ на анализаторе «Quanta 4000E» фирмы «Waters». По этой МВИ проводилось определение сходимости, воспроизводимости и правильности результатов измерения. Воспроизводимость, сходимость и правильность результатов измерения анионов на анализаторе «Капель 104» были на уровне таковых получаемых на анализаторе «Quanta 4000E» и не превышали значений норматива по МВИ.

Также проводились анализы питьевой и природной воды по разработанной методике выполнения измерений одновременно на анализаторе «Quanta 4000E» фирмы «Waters» и на анализаторе «Капель 104». В таблице 1 приведены результаты анализов питьевой и природной воды полученные по МВИ разработанной в ЦИКВ на капиллярных анализаторах фирмы Waters и фирмы Люмэкс.

Результаты анализов питьевой и природной воды полученные по МВИ разработанной в ЦИКВ на капиллярных анализаторах фирмы Waters и фирмы Люмэкс.

Переход с химических методов определения анионов на метод капиллярного электрофореза в ЦИКВ позволил сократить трудозатраты и эксплуатационные расходы и получать документированные протоколы измерений, свободные от субъективного фактора.

источник

Для очистки сточных вод от различных растворимых и диспергированных примесей применяют 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. 11.8).

Электрохимические методы позволяют извлекать из сточных вод ценные продукты при относительно простой технологической схеме очистки без использования химических реагентов. Основной недостаток этих методов — большой расход электроэнергии. Очистку сточных вод электрохимическими методами можно проводить периодически или непрерывно.

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

Анодное окисление и катодное восстановление. В электролизере (см. рис. 11.8) 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.

Рис. 11.8. Схема электролизера: 1 — корпус; 2 — анод; 3 — катод; 4- диафрагма

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 СО2, 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.

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 2 , А/см 2 ).

Напряжение электролизера складывается из разности электродных потенциалов и падения напряжения в растворе:

(11.41)

где е_а и е_к — равновесные потенциалы анода и катода; Δе_а и Δе_к — величины анодной и катодной поляризации; ΔU_эл и ΔU_диаф — падение напряжения в электролите и диафрагме.

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

(11.42)

где i — плотность тока в сточной воде. А/см 2 ; ρ — удельное сопротивление, Ом · см; δ — расстояние между электродами, см.

При выделении газовых пузырьков вследствие удлинения потока между электродами ΔU_эл возрастает. Отношение ηнапр = (е_а — e_к)/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.

Электрокоагуляция. При использовании нерастворимых электродов коагуляция 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 повышением 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 2 , 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 образуются хлопья коагулянтов и пузырьки 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 2 , газосодержание — около 0,1%.

Рис. 11.9. Схемы электродиализа с пористыми диафрагмами (а) и ионитовыми мембранами (б)

Электродиализ. Диализ — метод разделения компонентов раствора, основанный на различной диффузии через мембрану. Процесс очистки сточных вод электродиализом основан на разделении ионизированных веществ под действием электродвижущей силы, создаваемой в растворе по обе стороны мембран (рис. 11.9). Он обусловлен миграцией ионов через мембрану под действием приложенной разности потенциалов (элекгромиграцией).

Электродиализ используют для опреснения морской, речной и озерной воды, очистки промышленных стоков путем извлечения 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.

Электродиализ часто проводят с двумя ионообменными мембранами (катионитовой у катода и анионитовой у анода). В этом случае из среднего отделения, куда вводится раствор электролита, будут уходить как катионы, так и анионы. Этот вариант используют для очистки гидрозолей от примеси электролитов. При использовании электрохимически активных (ионообменных) диафрагм эффективность процесса повышается и снижается расход электроэнергии.

Основной недостаток электродиализа — концентрационная поляризация, приводящая к осаждению солей на поверхности мембран и снижению показателей очистки.

источник

Электрохимическая очистка воды используется как метод для очистки сточных вод предприятий и природной среды. Спектр удаляемых примесей огромен: соли щелочноземельных металлов, марганец, железо, тяжелые металлы, мутность, цветность, органические комплексы, нитраты, аммиак и его соединения, нитраты, радионуклиды, локальные загрязнения отдельными веществами.

Все физико-химические методы очистки сточных вод разделяют по основному процессу на следующие группы:

1. Комбинированные методы — электрохимическое обеззараживание, электрофлотокоагуляцию, электроосаждение, электрокаталитическую деструкцию, комплексное электровоздействие.
2. Методы разделения — электрофильтрование, электрофлотацию, электрофорез, электродиализ, электроосмос.
3. Методы преобразования — электровосстановление, электроокисление, электрокоагуляцию, электрокристализацию и электрохимическую деструкцию.

Опишем, как работают электрохимические методы очистки воды, но без глубокого погружения в химию.

В воду опускаются электроды, на которые подается постоянный ток. Электроды разделены мембраной, что не позволяет католиту и анолиту смешиваться и взаимно нейтрализоваться.

Появление в воде кислоты и щелочи при пропускании постоянного электрического тока обусловлено реакцией разложения воды на кислород и водород. Реакция при электрохимическом способе очистки воды выглядит следующим образом:

Н2О = Н2 + 0,5 О2 На катоде (отрицательный полюс электрической цепи) происходит реакция 2Н2О = 2ОН- + Н2. На аноде (положительный полюс электрической цепи) происходит реакция 2Н2О = О2 + 4Н+.

Таким образом, получается, что в воде появляются кислота и щелочь, которые и производят окисление или восстановление имеющихся примесей до нерастворимого состояния. Нерастворимые примеси удаляются на следующем этапе основными методами очистки сточных вод, например, механической очисткой.

Так выглядит очистка при использовании графитовых электродов.

При использовании алюминиевого или стального анода (используется углеродистая сталь), железо или алюминий под воздействием электрического тока растворяется и в воде получается прекрасный коагулят, который искусственно не вводили, а создали реакцией в самой очищаемой воде, образуется ровно в том количестве, которое необходимо для очистки именно этого, имеющегося количества примесей. Коагулят укрупняет примеси, и оседает вместе с ними. Процесс коагуляции похож на процесс очистки вина или перегонного спирта молоком, где в роли коагулята выступает свернувшийся белок молока.

Если графитовый стержень анода заменить на другой материал, покрытый пленкой окислов иридия или рутения, то при подаче электротока станет выделяться хлор, обычно используемый для обеззараживания воды в стандартных схемах водоподготовки.

При настройке оборудования для электрохимической очистки учитываются все факторы: скорость потока, сила тока и напряжение, состав очищаемой воды, материал электродов, температура среды и так далее.

Конечно, при высокой степени загрязнений, или необходимой большой производительности, количество потраченной электроэнергии больше, но иногда этот метод наилучшим образом вписывается в задачи очистки промышленных сточных вод, и относительно легко реализуется в предложенных обстоятельствах.

Таким образом, происходит очистка воды без вводимых реагентов, количество солей не увеличивается, как в случае дозировании реагентов, есть возможность использовать очищенную воду в замкнутом цикле, после монтажа системы для очистки требуется только электроэнергия и материалы для электродов.

Основные методы очистки сточных вод приведены, но не рассмотрены подробно. Впрочем, мы и не ставили подобную задачу в этой статье. Главное становится понятно, что наряду с привычными методами водоочистки в комплексе можно использовать технологию электрохимической очистки воды. Наши инженеры могут осуществить проект с использованием подобных методов очистки, все зависит от требований заказчика.

Остались вопросы? Мы всегда готовы предоставить консультацию по всем вопросам очистки воды!

источник

Обсуждаются в совокупности и во взаимодействии электрохимические методы очистки, в частности электрофлотация, электрокоагуляция, электродеструкция с сорбционными и ионообменными методамиочистки стоков.

Ключевые слова: Альфа, очистка воды, очистка сточных вод, сток, очистные сооружения, промышленный сток, электрохимическая, электрод, электрокоагуляция, очистка стоков , электрофлотация, деструкция, электрофлотатор, электролиз, хлор

Электрохимическая очистка стоков является разновидностью физико-химического метода утилизации сточных вод. Процесс электрохимической очистки сточных вод происходит под действием электрического тока с использованием растворимых и нерастворимых электродов. Такая очистка стоков относится к безреагентным методам и благодаря применению электрического тока удобна и легко поддается управлению и автоматизации. Физико-химическая очистка — процесс высокой интенсивности, на порядок более быстрый, чем биохимичесое разложение органических загрязнителей. Все виды электрохимической очистки используются в комплексах Альфа.

Что такое электрокоагуляция?

В зависимости от состава сточных вод применяемые для электрокоагуляции электроды изготавливаются из следующих металлов и сплавов: алюминия, железа, свинца и др. металлов, ионы которых, выходя в раствор при электролизе, обладают хорошими коагулирующими свойствами.

На растворимых электродах в ходе электролиза происходит ионизация металла с переходом в раствор его ионов:

которые гидролизуясь, образуют

(Me n+ + nH₂O = Me(OH)n + nH + ) (2)

гидрооксиды металлов, являющиеся хорошими коагулянтами загрязнений и адсорбентами для уже скоагулированных частиц.

Кроме того, при прохождении стоков между электродами под воздействием электрического поля происходит нейтрализация заряда загрязняющих частиц с последующей их коагуляцией. Этот процесс можно назвать электрофлокуляцией и электрокоагуляцией.

Метод электрокоагуляции применяется для очистки стоков, содержащих коллоидные и взвешенные частицы, а также растворенные соединения, обладающие высокой адсорбционной способностью к образующимся хлопьям гидроокисей металлов. К ним относятся различные загрязнения: масла, жиры, нефтепродукты, ионы тяжелых металлов, фенолы, поверхностно-активные вещества, красители, туши, гуаши, акварели и прочие.

Эффект очистки стоков составляет:

• от поверхностно-активных веществ — 60-70%,
• по жирам 75-95%,
• по нефтепродуктам — до 95%,
• по хрому — 90-98%,
• по взвешенным веществам — 90-95%.

Продолжительность электрокоагуляционнойочистки стоков может составлять от 3 до 30 мин, расход металла — 5-200 г/м 3 , энергозатраты от 0,2 до 2,5 квтч/м 3 .

Электрокоагуляционная очистка стоков ведется в электролизерах с вертикальными электродами, выполненными в виде прямоугольных пластин. Электродная система выполняется в виде блока плоских пластин металла, расположенных друг от друга на определенном расстоянии.

Питание электродной системы выпрямленным током производится от блока питания, обеспечивающего электрические параметры процесса очистки электрокоагуляцией. Наши выпрямители дешевле и эффективнее, так как сделаны с учетом применения для электрокоагуляции.

Вертикальное движение жидкости при электрокоагуляции снизу вверх обеспечивает вынос выделяющихся газов и продуктов электролиза.

Что такое электрофлотация?

При электрофлотационной очистке стоков газовые пузырьки, образующиеся в процессе электролиза (водород на катоде, кислород и хлор на аноде), осуществляют флотацию загрязнений в объеме сточной воды.

В зависимости от состава сточных вод применяемые для электрофлотации электроды изготавливаются из инертных материалов с различными пропитками и покрытиями.

Электрофлотация используется для очистки стоков, содержащих нефтепродукты, жиры, масла, детергенты, взвешенные вещества и прочие загрязнения.

Эффекты очистки стока составляют:

• по нефтепродуктам — до 90%,
• по взвешенным веществам — до 70%,
• по жирам — 80%,
• по детергентам — 60-70%.

Продолжительность электрофлотоционной очистки сточных вод может варьироваться в зависимости от вида загрязнений в достаточно широких пределах (от нескольких минут до 30-40 мин), расход электроэнергии менее 1 кВт-ч/м 3 . Глубина слоя обрабатываемой жидкости от 0,630 до 0,655 м.

Обоснование к применению электрофлотаторадля очисткистокамолочного производства

Известно, что размер капель молочного жира в молоке составляет около 8 мкм. Для эффективного удаления жира нужен метод генерации пузырьков с характерным размером, сопоставимым с вышеуказанным размером. Только в этом случаем обеспечивается высокая эффективность флотационной очистки. Обычная флотация дает пузырьки с размером от 100 до 800 мкм. Электрофлотация обеспечивает генерацию пузырьков от 4 до 40 мкм .

Учитывая производительность в 5 куб.м стока/ч, и время обработки в 30 минут (0,5 ч) рабочий объем его должен составлять:

Соответственно ближайший к данной производительности модуль Альфа-9-Н (4 куб.м) решит задачу электрофлотации.

Блок питания должен обладать мощностью не менее 10-50 кВт. Рекомендуемый режим работы будет указан в паспорте и инструкции эксплуатации к электрофлотатору.

Для периодического удаления пенного шлама мы рекомендуем закупать у нас два электрофлотатора. Разработан вариант с непрерывным и периодическим извлечением флошлама извлечением пенного продукта.

Что такое электрохимическая деструкция?

Сущность метода электрохимической деструкции заключается в обработке сточной воды в электрореакторе с нерастворимыми в условиях анодной поляризации электродами.

Глубина минерализации органических загрязнений при деструкции определяется как электродными редокс-процессами(катодное восстановление и анодное окисление), так и объемными реакциями под воздействием продуктов электролиза.

Обеззараживание сточныхводпри деструкции происходит ионами гипохлорита, которые образуются на аноде или полученной при электрохимических процессах перекисью водорода и озоном.

При электролизе происходит разложение воды с подщелачиванием обрабатываемой жидкости у катода:

Гидроксид-ионы разряжаются при низком потенциале анода, образуя гидроксидные радикалы.

Последние, соединяясь, дают пероксид водорода, который реагирует с органическим соединением, находящимися в стоке, вызывая их окисление.

В процессе электролиза ри в растворе образуются гипохлориты или хлорноватистая кислота:

Компоненты активного хлора обладают особенно большим запасом химической энергии в момент их образования и служат сильными окислителями в соотношениях, определяющихся условиями процесса.

В большинстве случаев анодные процессы окисления способствуют некоторой дестабилизации, т.е. потере химической устойчивости органических веществ, что значительно облегчает протекание объемных процессов под воздействием продуктов электролиза.

Таким образом, при электролизе в присутствии ионов Cl — находящиеся в стоке органические загрязнения разрушаются как вследствие непосредственного электрохимического окисления на аноде, так и вследствие проходящего в объеме обрабатываемого раствора химического окисления «активным» хлором и кислородом. На электролитически нерастворимых анодах молекулы органических соединений подвергаются полному деструктивному окислению с образованием углекислого газа, воды, азота, аммиака и других газообразных продуктов.

Так, окисление гипохлорит-ионом можно иллюстрировать следующими примерами:

CNO — + ClO — = CO 2 + N 2 + Cl — (9)

CO(NH 2 ) 2 + 3ClO — = N 2 + CO 2 + 3Cl- + 2H 2 O (10 )

C 6 H 5 OH + 8ClO — = (CHCOOH) 2 + 8Cl — + 2CO 2 + H 2 O (11)

Как видно из последней реакции, при окислении фенола гипохлоритом происходит разрыв бензольного кольца с образованием малеиновой кислоты и углекислого газа.Первое вещество легко очистить, от второго очищать не надо, в воде на него ПДК нет.

Всесторонняя проверка в лабораторных, полупроизводственных и опытно-промышленных условиях и в ходе длительной эксплуатации серийных очистных сооружений Альфа подтвердила высокую эффективность способа. Электрохимическая очистка гарантирует глубокое обесцвечивание промстоков (в среднем на 98%) при значительном снижении органических загрязнений (ХПК) — на 70-75%.

Технологическая нитка комплекса Альфа обеспечивает глубокую очистку стоков. Следует подчеркнуть, что комплекс Альфа — система взаимодействующих между собой устройств, каждый из которых обладает больши количество степеней свободы, в частности только для электролизера имеется более 4 разных режимов работы. Функционирование адсорбера также идет по крайней мере в трех основных режимах. Отстойник также работает в трех разных режимах. Поэтому даже имея полный комплект оборудования достичь заданных результатов можно только пр наличии «ключа», то есть технологической режимной карты. Химия таких процессов значительно сложнее, чем имеющиеся в настоящее время представления. Мы даем в данной статье только обзорную информацию по данной теме. Каждый месяц мы обнаруживаем новое явление, НОУ-ХАУ и особенности функционирования отдельных узлов или системы в целом. Только точное следование технологической режимной карте дает заданный гарантированный результат.

Эксперименты проводятся в специализированной научно-производственной лаборатории, имеющейся на нашем предприятии. Опыт запуска и эксплуатации очистных сооружений Альфа, имеющийся в распоряжении наших специалистов — основа работы нашего предприятия.

• не образуется осадок;
• стабилизируется рН;
• уменьшается концентрация взвешенных веществ.

Такая вода может быть принята в городскую канализацию, сброшена в открытые водоемы или даже использована повторно в других технологических производствах.

Постоянный научный поиск в области электрохимии обеспечивает нам хороший технологический задел. Открыты новые явления в области электрохимии, обнаружены интересные физические эффекты и осваиваются новые области применения электрохимических процессов. Все эти разработки реализуются в унифицированном универсальном комплексе Альфа, решающим большинство экологических задач.

Процессы и аппараты электрохимической очистки стоков нами постоянно совершенствуются. В настоящее время разработана новая серия аппаратов, которые будут утилизировать концентрированные жидкие отходы, твердые промышленные и бытовые отходы, очищать большие массы воды.

Материалы, опубликованные на сайте защищены согласно закону об авторских правах Закон РФ от 9 июля 1993 г. N 5351-I «Об авторском праве и смежных правах» (с изменениями от 19 июля 1995 г., 20 июля 2004 г.) и не могут быть использованы без разрешения автора.

Ключевые слова: Альфа, очистка воды, очистка сточных вод, сток, очистные сооружения, промышленный сток, электрохимическая, электрод, электрокоагуляция, очистка стоков , электрофлотация, деструкция, электрофлотатор, электролиз, хлор, окисление

источник

Номер патента: 1177277

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9 Япц 51)4 С 02 Р 1 46 1526374,1/46,1980.ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЬ чающее цилиндри икально размеческий стержен разноиме остоянно ода воды тока,пат-. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИЙ(54)(57) УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОФОРЕЗОМ, вк ческий корпус и ве щенный в нем металл которые соединены полюсами источника патрубки ввода и в рубок вывода осадка, а также приспособление для очистки стержня, выполненное в виде скребков, закрепленных на обойме, соосно установленнойна стержне с возможностью вертикаль-ного перемещения, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышениястепени очистки воды, обойма выполнена в виде сплошного диска из диэлектрического материала, снабженного по внешнему краю уплотнительнымиманжетами, патрубок ввода воды соединен с нижней частью корпуса дополнительным трубопроводом с запорным вентилем, стержень снабжен гофрированным чехлом из эластичного материала,верхний торец которого закреплен нанижней части обоймы, а нижний — надне корпуса и соединен с патрубкомвывода осадка.7277 2глины, перемещаются и оседают настержне-аноде 4, образуя наслоения,снижающие интенсивность дальнейшего осаждения, При этом производяточистку стержня-анода 4.Для этого перекрывают вентили 20и 21 и открывают вентили 13 и 15,Поступающая по трубопроводу 12 водаиз патрубка 2 в нижнюю часть корпуса0 создает избыточное давление подобоймой 8, равное давлению в магистрали необработанной воды. Этовызывает перемещение обоймы вверх,при этом скребки 9 тыльной сторонойскользят по поверхности стержня непроизводя очистку. Вода, находящаяся над диском, вытесняется черезпатрубок 14 наружу, не создаваясопротивления. При достижении обоймы,8 верхнего положения перекрываютвентили 13 и 15, открывают вентили19-21, вследствие чего поступающаяиз патрубка 2 вода создает избыточное давление над обоймой, Поскольку площадь обоймы достаточно велика, а давление воды достигает 21 О кгс/см , усилия, действующие нагобойму, создаются весьма значительными и перемещают обойму вниз, одновременно производя глубокую очисткунаслоений на стержнеПри необходи мости цикл очистки электрода пере.мещение обоймы вверх-вниз (повторяют, 117Изобретение относится к очисткеводы электрохимическими методами иможет быть использовано в технологических процессах различных отраслейнародного хозяйства, например для 5обработки воды перед затворением бетонной смеси,Целью изобретения является повышение степени очистки воды,На фиг,1 изображена схема устройства, общий вид, продольный разрез; на фиг,2 — сечение А-А на фиг,1,Устройство содержит цилиндрический корпус 1 с патрубками 2 и 3 вводаи вывода очищаемой воды, металлический медный стержень 4, источник 5тока и приспособление 6 для очисткистержня. Внутри корпуса 1 по его продольной оси вертикально установленстержень-анод 4 на изоляторах 7. 10На стержне 4 размещена с возможностью поступательного перемещенияобойма 8, снабженная скребками 9 одно.стороннего действия. Обойма 8 выполнена в виде сплошного диска из диэлектрика, контактирующего с внутренними стенками цилиндра корпуса через уплотнительные манжеты 1 О и 11Патрубок 2 для подачи воды соединен с нижней частью корпуса (нижевыводного патрубка 3) дополнительнымтрубопроводом 2 с запорным вентилем 13.Верхняя часть корпуса 1 снабженапатрубком 14 для сообщения с атмосферой. Патрубок 14 снабжен вентилем 15.На стержне 4 концентрично с зазоромустановлен гофрированный чехол 16из эластичного материала (резины,ткани). Верхний торец чехла укреплен 40к нижней части обоймы 8, а нижнийторец — к нижней части корпусаПолость 17, образованная чехлом16 и стержнем 4, сообщается с патруб-,ком 8 для удаления продуктов очист ки стержня электрода. Патрубок 18снабжен вентилем 19, а патрубки 2и 3 — вентилями 20 и 21. В обычномрежиме работы обойма 8 находится ниже выпускного патрубка 3.50Устройство работает следующим образом.Корпус 1 и стержень 4 подключаютк источнику 5 постоянного тока. Через внутреннюю полость корпуса по 55патрубку 2 пропускают воду. Поддействием электрического поля части,цы взвесей воды, преимущественно При использовании чехла 16 при перемещении обоймы наслоения, очищаемые скребками 9, попадают в нижнюю часть полости 17 и выводятся по патрубку 18. Вследствие того, что полость 17 изолирована от потока обрабатываемой воды, исключается попадание продуктов очистки электродов и вынос их через выводной патрубок 3. Уплотнения 10 и 1, помимо функции герметизации, при перемещении диска обеспечивают очистку стенки корпуса от грязи, улучшая контакт с обрабытываемой водой.Преимущество предложенного устройства заключается в повышении степени очистки воды в 1,5-2 раза, чтообусловлено более качественной очисткой электродов из-за возможности приложения на скребки значительных усилий, вследствие чего с большей интенсивностью и более полно производитсяосаждение механических включений наэлектроде и повышается ионизация воды.з 177277 4 Использованиечехла исключаетвынос обработаннойводы,чтодополнительнопродуктов очисткиэлектродов спотоком повьппает степеньочистки на 35- 457.1177277 ь Т,Барабаш Составит Техред А Корректор Л.Вески Редактор Г.Волков аз 5461/2 Тираж 884 ПодпНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб.,д.4/5 исное

ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ «ВОРОНЕЖКОЛХОЗПРОЕКТ»

ЦЫКОВ ПЕТР АЛЕКСЕЕВИЧ, ТРОЙНИН ВИКТОР ЕФИМОВИЧ, ПЛУГАРЕВ ВЯЧЕСЛАВ СЕРГЕЕВИЧ

источник

Для очистки стоков от растворимых и диспергированных примесей применяются процессы анодного окисления, катодного восстановления, электрокоагуляции, диализа, электрофлокуляции. Данные процессы протекают на электродах при условии прохождения через сточную воду электрического тока постоянной силы.

Электрохимические методы водоочистки позволяют извлекать из стоков ценные продукты. При этом технология является достаточно простой и не предполагает применения реагентов. Главный недостаток метода – большие затраты электроэнергии. Очистка стоков электрохимическими методами может быть периодической и непрерывной.

При прохождении водной массы через межэлектродное пространство прибора электролизер происходит электролиз воды, а также поляризация частиц, окислительно-восстановительные процессы, электрофорез, взаимодействие продуктов электролиза между собой. Данные процессы направлены на удаление из стоков примесей в растворенном виде – они распадаются с образованием воды, СО2, NH3 и других нетоксичных веществ. В качестве анодов используются нерастворимые электрохимическим способом материалы – магнетиты, графиты, диоксиды тяжелых металлов. Их наносят на основу из титана. Катоды изготавливают из сплавов железа, вольфрама, никеля, графита, молибдена и других металлов. Эффективность электрохимических методов оценивают по плотности тока, напряжению, коэффициенту полезного использования напряжения, выходу по току, выходу по энергии.

В случае применения нерастворимых электродов коагуляция происходит в результате электрофоретических явлений и разряда электродных заряженных частиц, образования в растворе разрушающих сольватные оболочки веществ (хлор, кислород) на поверхности загрязняющих частиц. Такой процесс идеально подходит для очистки сточных вод со сравнительно невысоким содержанием коллоидных частиц и низкой устойчивостью к загрязнениям. Для очистки промышленных стоков с высокоустойчивыми загрязнениями в составе проводят электролиз с применением растворимых стальных и алюминиевых анодов. Под воздействием тока металлы растворяются, и в воду переходя катионы металлов. Они вступают в реакцию с элементами гидроксильных групп, образуя гидроксиды металлов.

С увеличением концентрации взвешенных частиц до 100 мг/л и более эффективность электрокоагуляции начинает падать. С уменьшением расстояния между электродами показатель расхода энергии на анодное растворение металла падает. Электрокоагуляцию рекомендуют проводить в нейтральной или слабощелочной среде, плотность тока при этом не должна превышать 10 А/м2. Достоинства методики – отсутствие необходимости применять реагенты, невысокая чувствительность по отношению к условиям очистного процесса, получение шлама с отличными механическими и структурными характеристиками.

В ходе электрофлотации очистка сточных вод производится с помощью пузырьков газа, образующихся в рамках электролиза. На аноде при этом появляются пузырьки кислорода, а на катоде – водородные. При использовании растворимых электродов получаются хлопья коагулянтов и пузырьки газа, поэтому эффективность флотации возрастает.

Электродиализ – методика разделения составных компонентов раствора, основана на разнице мембранных диффузий. Процесс очистки стоков в данном случае основывается на разделении ионизированных частичек под действием электродвижущей силы, которая создается в растворе по обе стороны мембраны. Электродиализ подходит для опреснения морской, речной, озерной воды, подготовки промышленных стоков. Для обессоливания применяются мембраны (гомогенные, гетерогенные). Гомогенные – это смесь порошка ионита со связующим веществом.

Электродиализ, как правило, проводится с двумя ионообменными мембранами. При использовании ионообменных диафрагм общая эффективность процесса повышается, падает расход электроэнергии. Главный недостаток методики – это концентрационная поляризация, которая приводит к осаждению солей на мембранных поверхностях и ухудшению показателей очистки.

Главные преимущества электрохимической очистки стоков:

1. Компактные размеры комплекса.
2. Простота обслуживания и эксплуатации систем.
3. Отсутствие необходимости в применении реагентов.
4. Независимости от температурных характеристик стоков.
5. Эффект бактерицидной очистки.

Но есть и недостатки – среди них невысокая производительность, значительная энергоемкость, большой объем шлама, образование токсичных побочных продуктов (необязательно, но часто).

источник

С развитием промышленности потребность очищения сточных вод в промышленных масштабах с конца 19 века только увеличивается. Сегодня существует не один метод, с помощью которых осуществляется очистка воды в промышленных масштабах. Для промышленных предприятий, которые в технологическом процессе используют особо большие объемы жидкости, например, горнорудной и обогатительной промышленности, особое значение имеет очистка воды электрокоагуляцией – способ, который позволяет использовать воду повторно после процедуры.

Метод электрокоагуляции основан на физико-химическом процессе оседания (коагуляции) коллоидных систем при воздействии на них постоянным электрическим током. С помощью стальных или алюминиевых анодов сточные воды подвергаются электролизу, в результате чего происходит электрохимическое растворение металлов, загрязняющих воду. Окислительно-восстановительные реакции, протекающие в водной среде, при очистке воды для дома электрохимическими методами многоступенчаты и довольно сложны. Целый ряд факторов оказывает влияние на скорость и механизмы протекания определенных химических реакций в общей цепи, от чего во многом зависит и качество очистки воды методом электрокоагуляции.

Так при очистке воды электрокоагуляцией решающее значение имеет не только материал анодов, но и расстояние между ними. Для получения очищенной жидкости, с определенными показателями качества, исходя из химического состава сточных вод, подвергающихся электрокоагуляции, учитывают такие факторы, как скорость движения воды между анодами, температура водной среды, а также плотность и напряжение постоянного тока.

Как уже отмечалось выше, очищение жидкости методом электрокоагуляции преимущественно используется в промышленном производстве. Сам прибор для проведения данного способа, как правило, представляет собой ванну, в которой установлены электроды. Чаще всего используют пластинчатые электрокоагуляторы с параллельным или вертикальным током воды. Существуют однопоточные системы водоочистки и водоподготовки, в которых вода движется последовательно от электрода к электроду, многопоточные с параллельным соединением каналов (в них вода проходит одновременно через все электроды) и смешанные. Преимуществом однопоточных агрегатов является большая скорость тока воды, однако, использование многопоточных установок позволяет снизить пассивацию электродов, т.е. замедление электродной реакции из-за воздействия собственных ее продуктов. Подобный метод отлично зарекомендовал себя при обработке водной среды, насыщенной эмульсиями нефтепродуктов, жиров и масел, степень удаления которых из сточных вод методом коагуляции составляет 92-99 % и 54-68 % соответственно.

Метод очистки воды электрокоагуляцией обладает как преимуществами, так и рядом недостатков. К достоинствам можно отнести компактность установки и простота управления. При этом отсутствует такая статья расходов, как реагенты. Еще одним положительным качеством установки для проведения электрокоагуляции сточных вод является ее независимость к резким изменениям таких показателей, как температура, уровень кислотно-щелочного баланса среды, появление токсичных элементов.

К тому же подобный процесс обладает высокой бактерицидной эффективностью. Постоянный электрический ток большой плотности разрушает химические соединения и выделением ионов кислорода, который является одним из мощных средств обеззараживания.

Среди недостатков метода водоочистки способом электрокоагуляции сточит отметить энерго- и металлоемкость процесса, относительно невысокую производительность, образование большого объема шлама (хотя вторичные отходы зачастую имею хорошие структурно-механические свойства), нередки случаи, когда в процессе коагуляции образуются токсичные реагенты.

Специалисты не рекомендуются осуществлять очистку воды электрокоагуляцией для бытовых нужд по ряду причин, основная из которых заключается в том, что результат воздействия постоянного электрического тока на воду непредсказуем. В процессе в водной среде могут образоваться вещества, опасные для здоровья живых организмов. Безопасность полученной после очистки воды с точки зрения химического состава может показать только анализ, который проводить в бытовых условиях, увы, невозможно.

источник