Очищення стічних вод електролізом, електрокоагуляцією, флотацією, екстракцією, зворотним осмосом

Багато недоліків реагентних методів очищення усуваються застосуванням інших фізико-хімічних методів. Одним з найчастіше застосовуваних методів є електрохімічний, заснований на електролізі. При цьому електроліз проводять як з нерозчинними анодами (графіт, магнетит, оксиди свинцю (IV) і марганцю (IV), які нанесені на титанову основу), так і з розчинними (залізо, алюміній). Електрохімічний метод використовують для виділення чи знешкодження токсичних неорганічних і органічних речовин. Так, наприклад, очищення мідних чи латунних труб від окалини проводять у розчинах сірчаної кислоти. Утворені при цьому промислові стічні води дуже ефективно очищаються з використанням електролізу з нерозчинними анодами. Виділена при цьому на катоді мідь (Cu2+ + 2е- → Сu) використовується на даному підприємстві. При очищенні лужних стічних вод, що містять ціанисті сполуки, доцільно застосовувати електрохімічний метод. При цьому на аноді йде окислювання CN- - іонів: CN- + 2ОН- - 2е- → CNO- + Н2О. В міру нагромадження ціанат-іонів відбувається їхнє подальше окиснення на аноді з утворенням нетоксичних продуктів: 2CNO- + 4ОН- - 6е- → 2СО2 + N2 + 2Н2О. Для інтенсифікації процесу окислювання ціанідів, зниження витрати електроенергії, підвищення електропровідності до стічних вод додають хлорид натрію. При електролізі використовуються графітовий анод і сталевий катод. Ціаніди руйнуються як у результаті електрохімічного окиснення, так і хлором, що виділяється на аноді в об’ємі води. Ступінь очищення в цьому випадку наближається до 100 %. Електрохімічне очищення можна поєднувати з коагуляцією. При цьому в стічну воду, що очищається, не треба додавати солі заліза чи алюмінію, а потрібно проводити електроліз з розчинними анодами з алюмінію чи заліза. У цьому випадку на аноді йде не тільки руйнування забруднювачів за рахунок електрохімічної реакції окиснення, але і розчинення анодів: Al – 3e- → AI3+; Fe - 2е- → Fe2+. На катоді йдуть реакції руйнування чи виділення забруднювачів і розкладання води: 2Н2О + 2е- → Н2 + 2ОН70

з утворенням лужного середовища. В об’ємі стічної води йдуть реакції: Аl3+ + ЗОН- = Al(OН)3; Fe2+ + 2OН- = Fe (OH)2, а за рахунок розчиненого у воді кисню: 4Fe (OН)2 + О2 + 2Н2О = 4Fe (OН)3. Отже, утворені при електролізі стічної води активні дисперсні Al(OН)3, Fe(OН)2 і Fe(OН)3 коагулюють колоїдно-дисперсні частки забруднювачів. Такий метод очищення стічних вод називається електрокоагуляцією. Застосування його забезпечує активну очистку від жирів, олій, нафтопродуктів, радіоактивних речовин, барвників і інших речовин. Одним з методів видалення зі стічних вод нерозчинних домішок є флотація. Сутність цього методу полягає в злипанні часток домішок з бульбашками тонкодиспергованого у воді повітря за рахунок міжмолекулярної взаємодії. Утворення агрегатів “частка – бульбашка повітря” залежить від частоти їх зіткнення один з одним, від хімічної взаємодії речовин, що знаходяться у воді, від наявності флокулянтів, що сприяють утворенню великих агрегатів. Агрегати, що утворюються в стічній воді, яка очищується, з часток домішок і бульбашок повітря, мають меншу густину, ніж початкова маса флотаційних часток, тому вони спливають і накопичуються у верхньому шарі води, звідки їх безупинно видаляють за допомогою спеціальних пристроїв. У деяких випадках більш ефективно використовувати електрофлотацію. Сутність її полягає в тому, що замість тонкодиспергованого повітря використовують бульбашки кисню і водню, що утворюються при електролізі води. Основну роль при електрофлотації відіграють бульбашки водню, що утворюються на катоді. При використанні розчинних залізних чи алюмінієвих анодів можна одночасно здійснювати як електрокоагуляцію, так і електрофлотацію. Цей комбінований метод широко використовується, наприклад, для очищення стічних вод виробництва полістиролу, добування з оборотних і стічних вод сполук важких металів – молібдену і вольфраму. Екстракційний метод очищення промислових стічних вод заснований на розподіленні забрудненої речовини між двома взаємно нерозчинними рідинами. Як екстрагенти звичайно застосовують органічні розчинники, що не змішуються з водою (бензол, толуол, чотирихлористий вуглець та ін.). Екстрагент повинен відповідати таким вимогам: значно краще розчиняти речовину, що вилучається, ніж вода; значно відрізнятися за густиною від стічної води; не взаємодіяти з речовиною, що вилучається; регенеруватися простим і дешевим способом; мати температуру кипіння, що значно відрізняється від температури кипіння речовини, яка екстрагується, для забезпечення легкості поділу (регенерації) та ін. 71

Екстракційний метод застосовується для очищення стічних вод, що містять феноли, олії, органічні кислоти, деякі іони металів і ін. Екстракція може бути економічно вигідним процесом, якщо вартість речовин, що вилучаються, компенсує усі витрати. Для кожної речовини, що екстрагується, є концентраційна межа рентабельності її добування зі стічної води. Для більшості речовин можна вважати, що при концентрації понад 3-4 г/л, їх раціональніше добувати екстракцією, ніж адсорбцією. Найдоцільніше добувати зі стічних вод за допомогою екстракції найцінніші чи сильно токсичні речовини. Зворотний осмос є процесом поділу розчинів з використанням мембран, пори яких пропускають молекули води, але непроникні для гідрованих іонів солей, основ, кислот чи молекул сполук, що не дисоціюються, під тиском, що перевищує осмотичний. Ультрафільтрація – процес поділу розчинів, що містять макромолекули полімерів, з використанням мембран, пори яких пропускають тільки молекули води під тиском, що перевищує осмотичний. Для проведення процесу зворотного осмосу необхідний тиск 6-10 МПа, а ультрафільтрації – 0,1-0,5 МПа. Це можна пояснити тим, що розчини високомолекулярних речовин мають значно менший осмотичний тиск, ніж істинні розчини. При використанні зворотного осмосу й ультрафільтрації для очищення стічних вод як мембрани використовують ацетатцелюлозні, поліамідні й інші полімерні матеріали. Ефективність очищення промислових стічних вод цими методами залежить від властивостей застосовуваних мембран, що повинні задовольняти таким вимогам: - мати велику питому продуктивність (проникність); - стійкість до дії середовища; - достатня механічна міцність; - низька вартість та ін. Зворотний осмос широко використовують для знесолення води в системах водопідготовки ТЕЦ і підприємств різних галузей промисловості.

Дата добавления: 2014-01-15