Водоподготовка

| Категория реферата: Рефераты по экологии
| Теги реферата: анализ дипломной работы, маркетинг реферат
| Добавил(а) на сайт: Опокин.

Электрохимические методы очистки сточных вод

Для очистки сточных вод от различных растворимых и диспергированных примесей применяют процессы анодного окисления и катодного восстановления, электрокоагуляции, электрофлоку-ляции и электродиализа. Все эти процессы протекают на электродах при пропускании через сточную воду постоянного электрического тока. Электрохимические методы позволяют извлекать из сточных вод ценные продукты при относительно простой автоматизированной 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.

Эффективность электрохимических методов оценивается рядом факторов: плотностью тока, напряжением, коэффициентом полезного использования напряжения, выходом по току, выходом по энергии. Плотность тока — это отношение тока к поверхности электрода, которое обычно выражают в А/м2
(А/см2, А/дм2). Напряжение электролизера складывается из разности электродных потенциалов и падения напряжения в растворе'

[pic] где (la и (lk—величина анодной и катодной поляризации; la и lк—равновесные потенциалы анода и катода; (Uэл и (Uдиаф — падение напряжения в электролите и диафрагме.

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

(Uэл =ip(, где i —плотность тока в сточной воде. А/см2; р—удельное сопротивление. Ом- см; (—расстояние между электродами, см.

При выделении газовых пузырьков, вследствие удлинения потока между электродами (Uэл возрастает. Отношение

(напр=( la - lк )U называют коэффициентом полезного использования напряжения.

Выход по току — это отношение теоретически необходимого количества электричества (находят по закону Фарадея) к практически затраченному, которое выражают в долях единицы или в процентах.

Анодное окисление и катодное восстановление.

В электролизере, схема которого показана на рис. 1, 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.

[pic]

Рис. 1. Схема электролизера:

1 — корпус; 2 — анод; 3 — катод; 4 — диафрагма

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

В качестве анодов используют различные электролитически 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.

Сточные воды, содержащие цианиды, образуются на предприятиях машиностроения, приборостроения, черной и цветной металлургии, химической промышленности и др. В состав вод кроме простых цианидов (KCN, NaCN) входят комплексные цианиды цинка, меди, железа и других металлов, концентрация которых колеблется от 10 до 600 мг/л. Обычно рН таких стоков колеблется в пределах 8—12.

Анодное окисление цианидов протекает по реакциям

[pic]

Окисление может быть проведено и с образованием азота:

[pic]

Для повышения электропроводности сточных вод и снижения рас-хода энергии к водам добавляют NaCl. При концентрации CN" 1 г/л добавляют 20—30 г/л NaCl. В этом процессе используют графитовый анод и стальной катод.
Оптимальные условия окисления: анодная плотность тока 3—4 А/дм2, меж- злектродно" пространство 3 см, скорость воды 30 дм3/ч, рН 8—9. Степень очистки приближается к 100%.

Разрушение цианидов происходит в результате электрохимического окисления на аноде и окисления хлором, выделяющимся на аноде в результате разложения NaCl. Этот процесс описывается следующими реакциями:

[pic]