Вопрос 76

Электролиз и электрофорез как методы очистки сточных вод. Устройство аппаратов. Расчет и контроль.

Ответ:

Электролиз это физико-химический процесс, суть которого в выделении на электродах составных частей растворённых в воде веществ или веществ появляющихся в результате вторичных реакций на электродах при прохождении электрического тока.

Метод электролиза нашел применение при очистке сточных вод путем электрокоагуляции, электроэкстракции, электрофлотации.

Процесс электролиза осуществляется в специальных сооружениях - электролизерах и заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ. Эффективна очистка сточных вод с помощью электролиза на предприятиях, работающих со свинцом и медью, в лакокрасочной промышленности.

Электрофорез – это процесс переноса частиц в электрическом поле. Причина – наличие разноименных зарядов у разных фаз. В результате возникновения электрического поля между 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.

В практике водоочистки электрофорез применяют в том случае, когда загрязняющие вещества имеют размер менее 10 мкм, когда требуется получить высокий эффект очистки сточных вод.

Под действием силы электростатического поля диспергированные частицы (твердые и жидкие) перемещаются к соответствующему электроду в зависимости от знака заряда частиц. Скорость перемещения частиц невысока, составляет 0...34мм/с (см. табл. 1), поэтому для увеличения эффекта очистки сточных вод межэлектродное пространство заполнено гранулированным материалом. В электрическом поле гранулы поляризуются, образуются связанные заряды. Извлекаемые диспергированные частицы с большой вероятностью закрепляются на фанулированной загрузке электрофоретического устройства.

Установка для эл обработки воды состоит из блока подготовки воды, электролизера, блока обработки воды после электрохимической очистки

Устройство для очистки жидкостей электролизом, содержит корпус, снабженный системой сбора и удаления пены, входным и выходным патрубками, с размещенными в нем секциями электродов, выполненных из растворимого при электролизе материала и расположенных перпендикулярно потоку очищаемой жидкости, дополнительно снабжено по крайней мере одним автономным блоком с секциями электродов из растворимого и/или нерастворимого при электролизе материала и по крайней мере тремя гидрозатворами, установленными на входе, выходе и между блоками с секциями электродов. Все электроды выполнены одинаковыми. Нечетные электроды установлены герметично с днищем и боковыми стенками, а четные герметично только с боковыми стенками корпуса. Нечетные и четные электроды смещены по высоте относительно друг друга. Зазор между днищем корпуса и нижней кромкой четных электродов равен высоте выступающей части этих же электродов над уровнем жидкости и расстоянию между соседними электродами. Оси входного и выходного патрубков находятся на одном уровне с верхней кромкой нечетных электродов. Днища всех секций электродов и гидрозатворов оборудованы трубопроводными коммуникациями с запорной арматурой.

Электрофоретический фильтр содержит корпус цилиндроконической формы, патрубок подвода воды, патрубок отвода воды 3, пористые катоды, пористые аноды, патрубок отвода концентрированной дисперсной фазы и 9, катодную камеру, анодную камеру.

Сточная вода содержит высокодисперсные твердью и жидкие частицы, подается в электрофоретический фильтр, в котором находится два или более пористых катода и два или более пористых анода, находящихся под различными потенциалами. Катоды выполнены из известных пористых электропроводных материалов (никель, медь, графит, магнезит), аноды из известных пористых материалов, не растворимых при анодной поляризации (графит, магнезит).

При расчете последовательно определяют следующие величины: полезный объем электролизера, поверхность электродов, нагрузку по току и расход энергии на обработку воды.

В течение процесса электролиза и электрофореза контролируется ряд параметров. К этим параметрам относятся сила тока, рабочее и среднее напряжение, температура воды, количество примесей в воде, перепад напряжения, продолжительность анодных эффектов.