Электрохимическая коагуляция.

Электрокоагуляция – метод очистки воды в электролизере с растворимыми электродами.

Скорость электрохимической реакции определяется:

1. величиной потенциала на границе раздела металл – раствор.

2. составом раствора

3. условиями диффузии компонентов или продуктов реакции в растворе.

 

В результате электролиза на электродах восстанавливаются или окисляются компоненты электролита.

Количество металла, растворяющегося в воде в результате электролиза определяется по формуле:

- валентность металла; - время, час; - атомная масса металла; - сила тока, А; - число Фарадея (96500 кулон); - коэффициент выхода металла по току, %.

Электро-химическое растворение металла включает 2 основные группы процессов:

1. растворение за счет внешнего тока (анодное)

2. химическое растворение, в результате взаимодействия металла с окружающей средой

Al анод

Процессу химического окисления (растворения) Al способствуют ионы-депассиваторы, находящиеся в воде, повышающие скорость движения жидкости по отношению к поверхности металла.

В связи с этим выход Al по току может достигать 130-140%

Электрохимическое растворение Al в воде (анодное растворение)

На Al катоде могут протекать реакции (в природной воде)

- деполяризация мигрирующих ионов

- в нейтральной среде деполяризация нейтральными молекулами

- в кислой среде

Восстановление органических соединений

- радикал органического соединения

Из перечисленных катодных процессов в природной воде имеет место в основном кислородная и водородная деполяризация.

На Al катоде возможно прохождение реакции Al с водой.

В прикатодном слое повышается рН до 10,5-12 во время электролиза, что приводит к растворению окисной пленки Al₂O₃.

В процессе электролиза на электродах возможны следующие явления:

1. Адсорбция органических и неорганических веществ, которые способны повышать или понижать скорость электрохимической реакции.

2. Выделение пузырьков газа H_2, O₂ способных переносить вещество из жидкости на поверхность – электрофлотация.

На процесс растворения электродов влияют:

1. рН

2. солевой состав

3. t

4. состав электрода

5. плотность тока

6. частота смены полярностей

7. скорость движения воды в межэлектродном пространстве.

 

Зависимость работы электролизера от плотности тока имеет следующий характер:

- повышение плотности тока приводит к повышению эффективности работы в связи с повышением рабочей поверхности электродов;

- интенсивно используется объем электролизеров.

Дальнейшее повышение плотности приводит к усилению поляризационных явлений и пассивации электродов,в результате чего растет напряжение и электроэнергия затрачивается на побочные процессы.

Рекомендуемая плотность тока 0,5-20 мА/ расстояние между электродами 10-15 мм. Рабочее напряжение на электродах

Для предотвращения образования осадка на электродах рекомендуется менять их полярность, но это приводит к снижению выхода металла по току.

Процесс активного окисления металла при электролизе осложняется пассивацией поверхности электрода.

Для Al электрода:

- активизирует Al электрод.

- пассивирует Al электрод

Рост температуры приводит к растворению окисной пленки, активизации электрода, растворимости осадка на электроде.

 

1. Реагентное хозяйство

В состав реагентного хозяйства входят

а) склады для хранения реагентов в сухом виде или в виде концентрированных растворов

б) и устройства для приготовления растворов необходимой концентрации

 

Для приготовления раствора коагулянта используют специальные установки, состоящие из растворных и расходных баков, а также воздуходувок для перемешивания раствора реагентов (барботаж), механическое перемешивание.

Вместимость растворных баков определяют

=20-24%

Р=17% для неочищенного коагулянта.

- часовой расход воды,

- концентрация раствора коагулянта в растворных баках.

- доза коагулянта

- плотность коагулянта; t – время, необходимое для приготовления раствора коагулянта

Емкость расходных баков

=10-12%

- концентрация раствора коагулянта в расходных баках.

Раствор коагулянта пропускают самотеком из растворных баков в расходные и разбавляют водой до соответствующей концентрации.

Расходных баков должно быть не менее двух, растворных в зависимости от скорости растворения коагулянта, способа доставки и загрузки К.

Растворные и расходные баки изготавливают из ж/б, а их внутренние стенки обкладывают кислотоупорным кирпичом или кислотоустойчивой плиткой.