Очистка сточных вод окислителями и восстановителями.

Для очистки сточных вод используют следующие окислители; газообразный и сжиженный хлор, диоксид хлора, хлорную известь, гипохлориты кальция и натрия. Перекись водорода, кислород, воздух, озон, пиролюзит и д.р.

В процессе окисления токсичные загрязнения в сточных водах, в результате химических реакций, переводятся в менее токсичные с последующим удалением их из воды. Очистка окислителями связана с большим расходом реагентов, поэтому методы окисления применяются в тех случаях, когда вещества, загрязняющие сточные воды нельзя извлечь другими методами.

Например: очистка от цианистых соединений растворенных соединений мышьяка и т.д.

Способность веществ проводить окисление определяется величиной окислительного потенциала. Из всех известных первое место занимает фтор, но из – за высокой агрессивности не используется на практике.

Окисление хлором: хлор и вещества, содержащие активный хлор являются наиболее распространенными окислителями. Их используют для очистки сточных вод от сероводорода, метилсернистых соединений, фенолов, цианидов. При введении хлора в воду образуется хлорноватистая и соляная кислоты: Cl₂ + H₂O = HOCl + HCl далее происходит диссоциация хлорноватистой кислоты степень которой зависит от pH среды. При pH > 4 молекулярный хлор почти отсутствует. HOCl        H⁺ + OCl^- , сумма Cl₂ + HOCl + OCl^- называется активным хлором. В присутствии аммонийных соединений в воде образуется хлорноватистая кислота, хлорамин NH₂Cl, и дихлорамин NHCl₂. Хлор в виде хлораминов называется связанным активным хлором.

При окислении цианидов активным хлором процесс проводится в одну стадию до получения цианидов. CN^- + OCl^-      CNО^- + Cl^-

Образовавшиеся цианиды легко гидролизируются до карбонатов:

CNО^- + H2O     CО^2-₃ + NH₄⁺

Скорость гидролиза зависит от pH – среды. При pH – 5,3 за сутки гидролизируется около 80% цианатов.

Озонирование: Окисление озоном позволяет одновременно обеспечить обесцвечивание воды, устранение привкусов и запахов. При озонировании очищаются сточные воды от фенолов, нефтепродуктов, цианидов, соединений мышьяка, ПАВ, канцерогенных ароматических углеводородов и т.д.

Озон – газ бледно-фиолетового цвета. В природе находится в верхних слоях атмосферы. При t – 111,9º С озон превращается в нестойкую жидкость. Чистый озон взрывоопасен, так при его разложении высвобождается большое количество тепла. Очень токсичен. Максимально допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны равна 0,0001 мг/м³. обезвреживающее действие основано на высокой окислительной способности, обусловленной легкостью отдачи им активного атома кислорода (О³ = О₂ +О⁾; озон окисляет все металлы кроме золота, превращая их в окислы. В одном растворе озон диссоциирует быстрее, чем в воздухе. При обработке воды озоном происходит разложение органических веществ и обеззараживание воды; бактерии погибают в несколько тысяч раз быстрее, чем при обработке хлором. Растворимость озона в воде зависит от pН и содержания в воде растворенных веществ.

Действие озона в процессах окисления могут происходить в трех направлениях: 1. – непосредственное окисление с участием одного атома кислорода; 2 – присоединение целой молекулы озона в окисляемое вещество с образованием озонидов;  3 – каталитическое усиление окисляющего воздействия кислорода присутствующего в озонированном воздухе. Озон подают в сточную воду в виде озоно-воздушной или озоно – кислородной смеси. Концентрация озона в смеси – около 3%. Для усиления процесса окисления смесь диспергируют в сточной воде на мельчайшие пузырьки газа.

Озонирование – представляет собой процесс абсорбции сопровождаемой химической реакцией в жидкой фазе. Озон получают из кислорода воздуха под действием электрического разряда в генераторах. Перед подачей воздуха или чистого кислорода в генератор его предварительно сушат, так с увеличением влажности воздуха выход озона уменьшается. Расход энергии на производство 1 кг озона из атмосферного воздуха составляет около 18 кВт · час; из кислорода – около 9 кВт · час. Для озонирования промышленно сточных вод используют аппарат различной конструкции. Это могут быть барботажные, насадочные и тарельчатые колонны.

Процесс значительно сокращается при использовании ультразвука, ультрафиолетового облучения и озона. Ультрафиолетовое облучение ускоряет процесс в 10² – 10⁴ раз.  

Очистка восстановителем: методы восстановительной очистки сточных вод применяются в случаях, когда они содержат легко восстанавливаемые вещества. Эти методы используются для удаления из сточных вод соединений ртути, хрома, мышьяка. В процессе очистки неорганические соединения ртути восстанавливаются до металлической ртути. С дальнейшим отделением ее от воды отстаиванием, фильтрованием или флотацией. Соединения ртути сначала окисляют с разрушением соединения, а затем катионы ртути восстанавливают до металлической ртути. Для восстановления ртути используют сульфид железа, гидросульфид натрия, гидразин, железный порошок и т.д.

Мышьяк в сточных водах находится в виде кислорода содержащих молекул и анионитов, а так же в виде анионов тиосолей AsS^-₂, AsS^2-₃. Наиболее распространенный способ удаления мышьяка является осаждение его в виде труднорастворимых соединений. При больших концентрациях мышьяка до 110 г/л метод очистки основан на восстановлении мышьяковой кислоты, до мышьяковистой двуокисью серы. Осаждается в виде трехокиси мышьяка.

Метод очистки вод от веществ содержащих шестивалентный хром основан на восстановлении его до трехвалентного с последующим осаждением в виде гидроокиси в щелочной среде. В качестве восстановителей используется активный уголь, водород, двуокись серы, отходы органических веществ. Например: газетная бумага т.д. На практике используют растворы биосульфита натрия.