Электрохимические методы

Электрохимические методы очистки сточных вод гальванического производства обладают рядом преимуществ: простая технологическая схема при эксплуатации оборудования, удобство автоматизации его работы, сокращение производственных площадей под размещение очистных сооружений, возможность очистки сточных вод без предварительного разбавления, снижение солесодержания и уменьшение объема осадка, образующегося в процессе очистки.

Электрофлотация - это процесс очистки сточных вод, в при котором электролитически полученные газовые пузырьки, всплывая в объеме жидкости, взаимодействуют с частицами загрязнений, в результате чего происходит их взаимное слипание, обусловленное уменьшением поверхностной энергии флотируемой частицы и пузырька газа на границе раздела фаз «жидкость-газ». Плотность образующегося в электрофлотаторе пенного продукта (флотошлама) ниже плотности воды, что обеспечивает его всплытие и накопление на поверхности очищаемой воды. Флотошлам периодически удаляется из электрофлотатора автоматическим устройством сбора шлама.

Электрокоагуляция (гальванокоагуляция) - устаревшие технологически методы, которые до настоящего времени используются на машиностроительных и металлообрабатывающих предприятиях для очистки сточных вод гальванического производства (в основном для очистки хромсодержащих сточных вод от ионов хрома Cr6+). В данных методах по электрохимическому механизму растворяют железо, и образовавшиеся ионы Fe2+ восстанавливают шестивалентный хром Cr6+ до трёхвалентного Cr3+ с последующим образованием гидроксида хрома. Различие электрокоагуляции и гальванокоагуляции заключается в способе растворения железа. В электрокоагуляционном методе железо растворяется электрохимически при наложении на стальные аноды потенциала от внешнего источника питания. В гальванокоагуляционном методе железо растворяется гальванохимически за счет разности потенциалов, возникающей при контакте железа с медью или коксом. Следовательно, оба метода различаются движущей силой процесса растворения металлического железа, что и определяет их технологические различия [36].

Катодное восстановление применяют для удаления из сточных вод ионов металлов с получением осадков, для перевода загрязняющего компонента в менее токсичные соединения или в легко выводимую из воды форму (осадок, газ). Его можно использовать для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов Pb2+, Sn2+, Hg2+, Cu2+, As2+, Cr6+, Катодное восстановление металлов происходит по схеме:

Men+ + ne- ®Me0

При этом металлы осаждаются на катоде и могут быть рекуперированы. Например, при восстановлении соединений хрома была достигнута высокая степень очистки: концентрация снижалась с 1000 до 1 мг/л. Расход электроэнергии на очистку составил 0,12 кВт-ч/м3. При электролизе сточных вод, содержащих Н2СrО7, оптимальное значение рН=2, а плотность тока 0,2-2 А/дм2. Реакция восстановления протекает следующим образом:

Cr2 O72-+ 14H++12з® 2 Cr + 7H2O

Очистку сточных вод от ионов Pb2+, Cd2+, Hg2+, Cu2+ проводят на катодах, состоящих из смеси угольного и сернистого порошков в соотношении C:S от 80:20 до 20:80 при рН<7 и плотности тока 2,5 А/дм2. Осаждение этих ионов происходит в виде нерастворимых сульфидов или бисульфидов, которые удаляют механически.

Примером реакции, обеспечивающей удаление загрязнения в газовую фазу, является очистка от нитрата аммония. При постановлении нитрата аммония на графитовом электроде он превращается в нитрит аммония, который разлагается при нагревании до элементного азота:

NH4NO3 + 2H+ + 2 з ®NH4NO2 + H2O4NO2® N2+ 2H2O

Рассмотрим процесс анодного растворения на примере железа. В щелочной среде реакция идет в две стадии:

Fe - з + OH- ® Fe(OH)n

Fe(OH)n - з + OH-®HFeO2- + H+(OH)n - 2з + OH-® Fe=O-OH + H+

На первой ступени, включающей адсорбцию гидроксида на железном электроде и потерю первого электрона, образуется промежуточное кислородсодержащее соединение одновалентного железа. На второй стадии реакция протекает по двум возможным направлениям и завершается образованием двух- или трехвалентного железа. Общая скорость процесса анодного растворения лимитируется второй стадией.

В кислой среде протекают следующие реакции:

Fe - з + OH- ® Fe(OH)n, Fe(OH)n + Fe ®Fe(FeOH)n(FeOH)n- 2з + OH-® Fe(OH)n+ Fe(OH+)(OH+)+H+® Fe2++ H2O

Процессы анодного окисления используются также для обесцвечивания сточных вод от различных красителей, а также для очистки сточных вод целлюлозно-бумажных, нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других заводов [12- с.34].

Перейти на страницу: 1 2 3

Другие статьи

Разработка проекта организационно-технических мероприятий по совершенствованию природоохранной деятельности
Одним из основных направлений, обеспечивающих эффективное и устойчивое экономическое развитие предприятий, является применение экологически ориентированных информационных систем управления, ...

Оценка качества реки Волга методом биотестирования
Методом биотестирования было исследовано место сброса недостаточно очищенных сточных вод первых очистных сооружений (ОС) г. Волжска, в прибрежной зоне р. Волги, где находятся участки как с зам ...

Производственные силы и экология
Процесс экономического развития в настоящее время характеризуется постоянно возрастающим уровнем потребления природных ресурсов, что влечет за собой ухудшение состояния окружающей среды. Ос ...