Электрохимические методы очистки воды

Методы электрохимической очистки сточных вод используют для выделения из них различных растворимых и диспергированных примесей, как органических, так и неорганических. Эти методы характеризуются достаточной простотой технологической схемы, а также тем, что при очистке воды не используются химические реагенты. К недостаткам этих методов следует отнести достаточно большие затраты электроэнергии.

Классификация методов электрохимической очистки сточных вод

Данная классификация электрохимических методов обработки воды (рис. 12.11), составлена на основе работ В. В. Кафарова, 3. Я. Ярославского, Л. А. Кульского.

Указанная классификация основана на законах физической химии и электрохимии, а также учитывает основные положения химической технологии.

Все электрохимические методы очистки воды можно разделить на три основные группы: превращения, разделения и комбинированные.

Первая группа методов обеспечивает изменение физикохимических характеристик загрязнения с целью их обезвреживания или более быстрого извлечения из воды.

Вторая группа методов предназначена для концентрирования примесей в локальном объеме электролита без существенного изменения физико-химических свойств извлекаемых веществ.

Рис. 12.11. Классификация электрохимических методов обработки воды

К третьей группе относятся методы, которые предполагают совмещение одного или нескольких методов превращения и разделения загрязнений в одном аппарате.

С учетом ограниченного объема учебника в этом разделе будут рассмотрены лишь те методы электрохимической очистки, которые получили наибольшее распространение в практике очистки сточных вод.

Для очистки сточных вод от различных растворимых и диспергированных примесей применяют в большинстве случаев процессы анодного окисления и катодного восстановления, электрокоагуляции, электрофлотации и электродиализа. Все эти процессы наблюдаются на электродах при пропускании через сточную воду постоянного электрического тока. Очистку сточных вод этими 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:

где Дф_а и Д (р_к — величина анодной и катодной поляризации; Фа ^и Фк ^— равновесные потенциалы анода и катода; Ди_эл и Д[/_Лиаф — падение напряжения в электролите и диафрагме.

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

где i — плотность тока в сточной воде, А/см²; р — удельное сопротивление, Ом — см; б — расстояние между электродами, см.

При выделении газовых пузырьков вследствие удлинения потока между электродами Д[/_эл возрастает. Отношение.

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.