1.5.2. Электрохимическая флотация

Электрохимические процессы сопровождаются газовыделением: на катоде — водорода, на аноде — кислорода и хлора (при наличии в жидкости хлоридов). Образующиеся пузырьки газов при взаимодействии с гидрофобными поверхностями загрязнений образуют флотоагрегаты, которые всплывают (флотируются) и концентрируются в поверхностном пенном слое. При электрокоагуляции флотационные процессы являются часто побочным явлением, так как основное внимание здесь уделяется получению оптимального количества гидроокисей металлов для коагуляции суспензий или эмульсий. В чистом виде электрохимическая флотация (электрофлотация) может быть осуществлена путем электролиза водных растворов с применением электрохимически нерастворимых анодов (угольных, графитовых и др.).

По конструкции электрофлотационные аппараты представляют собой электролизеры, в которых электроды горизонтально или вертикально располагаются над днищем, перекрывая его полностью. Это необходимо для распределения пузырьков газов по всему поперечному сечению аппарата, в котором очищаемая вода. Движется навстречу потоку пузырьков. Недостатком такой конструкции является возможность отложения па электродах частиц дисперсных примесей воды, которые увеличивают расход электроэнергии и вызывают необходимость периодической очистки и даже замены электродов. Распространенным материалом для катодов являются проволочные сетки из нержавеющей стали, располагаемые над анодами [29].

К достоинствам элетрофлотации относят малое время обработки (5-15 мин), простоту эксплуатации, малые площади, занимаемые оборудованием, высокую сочетаемость с другими методами, незначительный расход реагентов, высокую степень извлечения ионов металлов, достигающую 99% и более. Недостатки: аноды из дефицитного материала, большой расход электроэнергии.

1.5.3. Электролиз

Электролиз является эффективным методом извлечения тяжелых металлов, цветных, благородных и драгоценных металлов, в первую очередь Au, Ag, Ni, Zn, Cd из концентрированных растворов электролитов.

Электрохимическое окисление протекает на положительном катоде – аноде, которому ионы отдают электроны. Вещества, находящиеся в сточных водах, полностью распадаются с образованием более простых и нетоксичных веществ, которые можно удалять другими методами. В качестве анодов используют различные электрически нерастворимые вещества: графит, магнетит, диоксиды свинца, марганца и рутения, которые наносят на титановую основу. Катодное восстановление металлов происходит по схеме:

Меⁿ⁺ + ne → Ме⁰

Катоды изготовляют из молибдена, сплава железа с вольфрамом, сплава вольфрама с никелем, из графита, нержавеющей стали и других металлов, покрытых молибденом, вольфрамом или их сплавами.

Эффективность процесса существенно зависит от массопереноса, концентрации ионов металлов, плотности тока. Под воздействием постоянного тока катионы двигаются к катоду ( - ), а анионы – к аноду ( + ). Используются объемно – пористые электроды из волокнистых углеграфитовых материалов, сквозь поры которых прокачивается обрабатываемый раствор. Высокоразвитая реакционо – активная поверхность катодов позволяет увеличить производительность электролиза по сравнению с аппаратами с плоскими и пластинчатыми катодами при равных габаритных размерах.

Основные достоинства метода: отсутствие шлама, незначительный расход реагентов, простота эксплуатации, малые площади, занимаемые оборудованием, возможность извлечения металлов из концентрированных стоков. К недостаткам можно отнести неэкономичность очистки разбавленных стоков и дефицитность анодного материала.