Водопідготовка

Российский Університет Дружби Народов.

Екологічний факультет.

Реферат за курсом «Захист природних ресурсов».

на тему.

Використання електрохімічних методів очищення стічні води і водоподготовки.

Керівник: Хаустов А.П.

Виконав студент гр.

ОСМ-202 Кукольщикова С.Б.

Москва.

Переваги електрохімічних методів очищення 3.

Електрохімічні методи очищення стічні води 3.

Анодное окислювання і катод відновлення. 4.

Электрокоагуляция. 6.

Электрофлотация. 8.

Электродиализ. 9.

Електрохімічна активація 10.

Електрохімічні принципи роботи активаторів 11.

Електрохімічні установки очищення питної води з прикладу побутового фільтра «СМАРАГД «11.

Технологічний процес очищення води «СМАРАГД «14.

Джерела: 17.

Преимущества електрохімічних методів очистки.

Найширше поширені у світі методи очищення питної води та відпрацьованих водних розчинів засновані на моделюванні природних процесів — фільтрації, сорбції, іонного обміну. Проте, установки у яких реалізовані зазначені процеси, потребують регенерації та періодичною заміні основного робочого елемента: фільтрів, сорбентів, іонообмінних смол.

У цьому й з утилізацією відпрацьованих матеріалів, а також зберігається необхідність поповнення їх втрат шляхом виробництва з невідновлюваних сировинних запасів нових матеріалів замість відпрацьованих. Вочевидь, стратегія найменшого екологічних збитків за збереження досягнутого життя населення Землі або за його поліпшенні, повинна бути полягає в використанні технологій, дозволяють забезпечити мінімально можливе залучення в виробничо-господарську діяльність людини природних мінеральних сировинних ресурсів, які у природному стані (родовища з корисними копалинами) уявити не можуть загрози навколишньому середовищі, тільки після серії різних технологічних перетворень розсіюються як розчинних у питній воді сполук. Однією з природних процесів, мають саме стала вельми поширеною на живу і неживої природою є електрохімічне перетворення речовин, тобто. окислювально-відновні реакції, пов’язані з видаленням чи приєднанням електрона. Цей природний процес ефективніший в порівнянні із. Теоретичні розрахунки доводять, що потенційні можливості електрохімічного кондиціонування води (очищення, умягчения, опріснення, знезараження тощо.) більш ніж 100 разів перевищують фільтраційні, сорбційні і ионообменные методи по економічності, швидкості і якістю. З іншого боку, електрохімічні реакції дозволяють без додаткових витрат хімічних реагентів перетворити прісну чи слабосолоноватую природну води высокоактивный технологічний розчин, у якого практично будь-якими необхідними функціональними свойствами.

Електрохімічні методи очищення стічних вод.

Задля чистоти стічних вод мовби від різних розчинних і диспергированных домішок застосовують процеси анодного окислення і катодного відновлення, электрокоагуляции, электрофлоку-ляции і электродиализа. Всі ці процеси протікають на електродах при пропущенні через стічну воду постійного електричного струму. Електрохімічні методи дозволяють отримувати від стічних вод мовби цінних харчів при щодо простий автоматизованої технологічної схемою очищення, без використання хімічних реагентів. Основним недоліком цих методів не є великою витрати. Очищення стічних вод мовби електрохімічними методами робити періодично чи непрерывно.

Ефективність електрохімічних методів оцінюється цілою низкою чинників: щільністю струму, напругою, коефіцієнтом корисного використання напруги, виходом по току, виходом по енергії. Щільність струму — це ставлення струму до електрода, який зазвичай висловлюють в А/м2 (А/см2, А/дм2). Напруга електролізера складається з різниці электродных потенціалів спади напруги в розчині «.

[pic] де (la і (lk—величина анодною і катодного поляризації; la і lк—равновесные потенціали анода і катода; (Uэл і (Uдиаф — падіння напруги в электролите і диафрагме.

Падіння напруги в электролите (стічної воді) за відсутності пухирців газу визначають згідно із законом Ома:

(Uэл =ip (, де і —щільність струму в стічної воді. А/см2; р—удельное опір. Омдив; (—відстань між електродами, см.

При виділенні газових пухирців, внаслідок подовження потоку між електродами (Uэл зростає. Отношение.

(напр=(la — lк) U називають коефіцієнтом корисного використання напряжения.

Вихід по току — цей показник теоретично необхідної кількості електрики (знаходять згідно із законом Фарадея) до практично витраченому, яке висловлюють в частках одиниці чи процентах.

Анодное окислювання і катод восстановление.

У электролизере, схема якого показано на рис. 1, на позитивному електроді — аноді іони віддають електрони, т. е. протікає реакція електрохімічного окислення; на негативному електроді — катоді відбувається приєднання електронів, т. е. протікає реакція восстановления.

[pic].

Рис. 1. Схема электролизера:

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

Ці процеси розроблено очищення стічні води розчинених домішок (ціанідів, роданидов, амінів, спиртів. альдегідів, нітросполук, азокрасителей, сульфидов, меркаптанів та інших.). У процесах електрохімічного окислення речовини, перебувають у стічних водах, повністю розпадаються із заснуванням СОз, МНз та води чи утворюються більш прості і нетоксичні речовини, які можна видаляти іншими методами.

Як анодів використовують різні электролитически нерозчинні матеріали: графіт, магнетит, диоксиды свинцю, марганцю і рутенію, які завдають на титанову основу.

Катоди виготовляють з молібдену, сплаву вольфраму з залізом чи нікелем, з графіту, нержавіючої сталі та інших металів, покритих молібденом, вольфрам чи його сплавами. Процес проводять у электролизерах з діафрагмою і неї. Крім корінних процесів электроокисления і відновлення, одночасно можуть протікати электрофлотация, електрофорез і электрокоагуляция.

Стічні води, містять ціаніди, утворюються на підприємствах машинобудування, приладобудування, чорної та кольорової металургії, хімічної в промисловості й ін. До складу вод крім простих ціанідів (KCN, NaCN) входять комплексні ціаніди цинку, міді, заліза та інших металів, концентрація коливається від 10 до 600 мг/л. Зазвичай рН таких стоків коливається в межах 8—12.

Анодное окислювання ціанідів протікає по реакциям.

[pic].

Окислювання може бути проведене і із заснуванням азота:

[pic].

На підвищення електропровідності стічних вод мовби та зниження рас-хода енергії до водам додають NaCl. При концентрації CN «1 г/л додають 20—30 г/л NaCl. У процесі використовують графітовий анод і сталевий катод. Оптимальні умови окислення: анодная щільність струму 3—4 А/дм2, міжзлектродно «простір 3 див, швидкість води 30 дм3/ч, рН 8—9. Ступінь очищення наближається до 100%.

Руйнування ціанідів відбувається внаслідок електрохімічного окислення на аноді і окислення хлором, выделяющимся на аноді внаслідок розкладання NaCl. Цей процес відбувається описується такими реакциями:

[pic].

Схема установки для електрохімічної очищення стічних вод мовби від ціанідів приведено на рис. 2.

[pic].

Рис. 2. Схема установки електрохімічної очищення стічних вод мовби від ціанідів соединений:

1 — усреднитель: 2 — бак на приготування розчину хлориду натрію: 3 — электро—чизер; 4 —джерело постійного тока.

З використанням електролізеров проточного. типу доцільно поділяти їхню перегородками сталася на кілька відсіків. У процесі електролізу стічні води перемішують стиснутим повітрям. Оброблені стічні води містять до 200 мг/л активного хлору повинні бути знешкоджені. Метали, що виділяються на катоді, утилизуют. Установка компактна і проста в эксплуатации.

Роданиды руйнуються по схеме.

[pic].

Сульфид-ионы при рН=7 окислюються до сульфатів. При менших значеннях рН може утворитися елементна сірка. Окислювання фенолів у присутності хлоридів в стічної воді протікає за такими реакцій (той процес вигідний при невеличкому змісті фенолів в воде):

[pic].

Катод відновлення застосовують видалення з cточных вод іонів металів із отриманням опадів, для перекладу забруднюючої компонента в менш токсичні сполуки чи легко виведену із води форму (осад, газ). Його можна використовуватиме очищення стічні води від іонів важких металів Pb2+, Sn2+, Hg2+, Cu2+, As3+, Cr6+ Катод відновлення металів іде за рахунок схеме.

[pic].

У цьому метали глушаться на катоді і може бути рекуперированы. Наприклад, за відновлення сполук хрому було досягнуто висока ступінь очищення: концентрація знижувалася з 1000 до 1 мг/л. Витрата електроенергії на очищення становив 0,12 кВт-ч/м3. При електролізі стічних вод, містять Н2СrО7, оптимальне значення рН=2, а щільність струму 0,2—2 А/дм2. Реакція відновлення протікає наступним образом:

[pic].

Очищення стічні води від іонів Hg2+, Pb2+, Cd2+, Cu2+ проводять на катодах, які з суміші вугільного і сірчистого порошків у відсотковому співвідношенні C: S від 80:20 до 20:80 при рН.