Процеси, покладені в основу електрохімічного очищення ґрунтів від забруднення

Серед способів промислового очищення ґрунтів велика роль відводиться електрохімічному способу. В його основу покладено використання поля постійного електричного струму. Якщо забруднений зразок дисперсного ґрунту помістити в поле постійного струму, то в ньому будуть проходити різноманітні електрокінетичні та електрохімічні процеси: електроосмос полярної рідини, електрофорез твердих та емульсованих часток, електроміграція, електроліз, поверхнева провідність та т.п.

Дослідження електрохімічної міграції забруднень проводилися на різних модельних ґрунтах порушеної структури в електроосмотичних відділеннях відкритого та закритого типу. В електроосмотичному відділенні закритого типу вивчалося перерозподілення забруднень вздовж зразка без їх видалення, в електроосмотичних відділеннях відкритого типу - можливість видалення забруднення зі зразка з фільтратом. Відділення проточного типу використовувалося для видалення забруднення в режимі промивання зразка ґрунту водою. Після опиту зразок розрізався на декілька частин, потім кожна послідовно оброблювалася серією витяжок для видалення форм важких металів у рухливому та адсорбційному стані. В пробах визначався вміст важких металів. Для визначення кількості забруднювачів у твердій та рідинній фазах ґрунтів використовувалися різні методики. Процентне співвідношення адсорбованого в різних формах іонів важких металів визначалося насамперед мінеральним складом, наявністю органічних речовин, фізико-хімічними властивостями ґрунтів та окислювально-відновлювальними умовами в них. Дані про електрохімічну міграцію важких металів в ідентичних моноіонних формах полі мінерального суглинку дозволяє виділити форми металів, які переходять з твердої фази суглинки в рухливий стан під дією поля постійного струму

 

ЕКЗАМЕНАЦІЙНИЙ БІЛЕТ № 23______

1. Електрохімічне очищення ґрунтів від забруднення

 

Однією з важливих проблем сучасності є рекультивація та реабілітація територій, які були забрудненні різними токсичними відходами виробництва, в основному стічними водами, які містять важкі метали та рідкі забруднення нафтохімічної та нафтопереробної промисловості. Серед способів промислового очищення ґрунтів велика роль відводиться електрохімічному способу. В його основу покладено використання поля постійного електричного струму. Якщо забруднений зразок дисперсного ґрунту помістити в поле постійного струму, то в ньому будуть проходити різноманітні електрокінетичні та електрохімічні процеси: електроосмос полярної рідини, електрофорез твердих та емульсованих часток, електроміграція, електроліз, поверхнева провідність та т.п.

Дослідження електрохімічної міграції забруднень проводилися на різних модельних ґрунтах порушеної структури в електроосмотичних відділеннях відкритого та закритого типу. В електроосмотичному відділенні закритого типу вивчалося перерозподілення забруднень вздовж зразка без їх видалення, в електроосмотичних відділеннях відкритого типу - можливість видалення забруднення зі зразка з фільтратом. Відділення проточного типу використовувалося для видалення забруднення в режимі промивання зразка ґрунту водою. Після опиту зразок розрізався на декілька частин, потім кожна послідовно оброблювалася серією витяжок для видалення форм важких металів у рухливому та адсорбційному стані. В пробах визначався вміст важких металів. Для визначення кількості забруднювачів у твердій та рідинній фазах ґрунтів використовувалися різні методики. Процентне співвідношення адсорбованого в різних формах іонів важких металів визначалося насамперед мінеральним складом, наявністю органічних речовин, фізико-хімічними властивостями ґрунтів та окислювально-відновлювальними умовами в них. Дані про електрохімічну міграцію важких металів в ідентичних моноіонних формах полі мінерального суглинку дозволяє виділити форми металів, які переходять з твердої фази суглинки в рухливий стан під дією поля постійного струму

Таким чином, експерименти по видаленню важких металів з покривного суглинки показали, що в присутності природних макро- і мікрокомпонентів ґрунту основна частина важких металів утворює комплекси з аніонами розчину ґрунту і лише незначна частина входить в обмінний комплекс глинистих мінералів і адсорбується на оксидах та гідроксидах заліза. З приведених даних видно, що степінь очистки в таких умовах може досягати 99 %.

Вивчення можливості видалення з глинистих ґрунтів нафти та масла показало, що електрохімічна міграція нафти та машинного масла в зразках однакового мінерального складу проходить по-різному. Нафта видаляється з катодної, середньої та анодної зон зразка. Із зразка з початковим вмістом нафти 5 % під дією поля постійного електричного струму видаляється приблизно половина нафти. Із зразка з початковим вмістом нафти 10 % видаляється 40 %, причому з середньої та анодної зон видаляється менше, ніж з катодної. Машинне масло з зразка того ж каоліну видаляється більш ефективно під дією поля постійного електричного струму. При початковім вмісті машинного масло в зразку 5 % видаляється 60 % забруднювача. При початковім вмісті в зразку 10 % видаляється 50 % забруднювача в тих же умовах.

2. Відмінність фізичної моделі масопереносу в процесі хемосорбції з використанням твердо­го нерозчинного у воді поглинача

Відмінність фізичної моделі масопереносу в процесі хемосорбції з використанням твердо­го нерозчинного у воді поглинача від хемосорб­ції розчиненою речовиною полягає у тому, що спочатку відбувається лише фізична абсорбція газу, а потім розчинений газ взаємодіє з твер­дими частинками вапняку, тобто відбувається хімічне розчинення твердих частинок. Спочат­ку газовий компонент дифундує з основної га­зової маси крізь газову плівку до міжфазової поверхні. У рідинній граничній дифузійній плівці відбувається розчинення газу та зро­стання його концентрації (фізична абсорбція). Потім розчинений газ дифундує в основну масу рідини. Лише потім газ, який перейшов у рідку фазу, взаємодіє з твердими частинками і ре­акція відбувається на їх поверхні. Тобто, на відміну від хемосорбції розчиненою речовиною за умови використання твердого хемосорбенту ніякої хімічної реакції в граничному дифу­зійному шарі не відбувається, а лише фізична абсорбція газу. Утворений при цьому розчин дифундує до поверхні твердого сорбенту і після цього вступає в хімічну реакцію, що спри­чиняє розчинення твердих частинок.

Рушійною силою абсорбційного процесу є різниця між робочою та рівноважною концент­раціями газу, що розподіляється між фазами рідина-газ. Абсорбційний процес може бути інтенсифіковано збільшенням коефіцієнта ма­совіддачі в рідкій фазі або збільшенням рушій­ної сили. Коефіцієнт масовіддачі залежить від гідродинамічних, геометричних і фізико-хімічних факторів.