Меню Рубрики

Электрохимический метод анализа сточных вод

Основные методы определения неорганических компонентов сточных вод — фотометрия, атомно-абсорбционная спектрометрия и пламенно-эмиссионная спектрометрия.

В фотометрических методах анализа измеряют поглощение света анализируемым раствором обычно после введения в него реактива, реагирующего с определяемым компонентом сточной воды с образованием интенсивно поглощающего свет соединения.

Применяемые в фотометрии приборы состоят из четырех частей, последовательно расположенных одна за другой: источник света, светофильтр или монохроматор, кювета с раствором, детектор (фотоэлемент, превращающий энергию излучения в электрическую).

Конструкции приборов зависят от того, в какой области спектра (ультрафиолетовой, видимой или инфракрасной) проводят измерения. Источником видимого излучения служит обычная электрическая лампа, для получения УФ-излучения применяют водородную лампу.

Обычно для проведения анализа выбирают излучение в той области длин волн, в которой определяемое соединение имеет максимальное светопоглощение, а примеси — минимальное.

В спектрофотометрах с помощью монохроматора выделяют очень узкий пучок света (шириной 1—2 нм), и в них имеется специальное приспособление, с помощью которого вычерчивается кривая светопоглощения при непрерывном переходе от малых длин волн излучения к большим. В фотоколориметрах для той же цели (выделения излучения нужной длины) применяют светофильтры, пропускающие поток света значительно большей ширины (20—50 нм). Спектрофотометры, конечно, более пригодны для проведения точных исследований, но они значительно дороже и менее доступны, чем фотоколориметры.

В анализе сточных вод измерения проводят чаще всего в видимой области спектра (т. е. измеряют светопоглощение окрашенных или мутных растворов), значительно реже — в УФ-области. ИК-спектрометрию используют в основном для идентификации и установления структуры органических соединений.

В лабораториях химического анализа сточных вод измерения проводят на указанных приборах, однако не следует исключать из практики анализа и визуальную колориметрию. Для выполнения ежедневных рядовых анализов она вполне применима, а в опытных руках может давать очень точные результаты. Преимущества визуальной колориметрии: 1) возможность использования в слабо оборудованных лабораториях и в полевых условиях; 2) простота и дешевизна аппаратуры; 3) цилиндры Неcслера имеют относительно большую высоту (30 см и более), это дает возможность при рассматривании сверху вниз измерять интенсивность цвета очень слабо окрашенных растворов; 4) если в исследуемом растворе неожиданно появится слабое помутнение или чуть изменится оттенок окраски, это сразу отмечается при визуальном измерении, но может быть не замечено при пользовании приборами.

Фотометрические методы анализа обязательно включают холостой опыт для устранения влияния посторонних веществ. Существуют два типа холостых опытов, друг друга не заменяющих: 1) холостой опыт с дистиллированной водой взамен анализируемого раствора при добавлении всех требуемых реактивов (так исключается влияние светопоглощения реактивами); 2) холостой опыт с анализируемым раствором без добавления реактивов (так исключается влияние посторонних веществ, присутствующих в самой анализируемой пробе). Иногда эти два типа холостого опыта совмещаются: к анализируемой пробе прибавляют все требуемые реактивы, кроме одного, без которого окрашенное соединение не создается. Это самый лучший способ, но и он часто не достигает цели, так как исключенный реактив может оказаться сильно поглощающим излучение. В этих случаях следует провести два холостых опыта (первого и второго типа), и результаты их вычесть из результата определения.

При анализе относительно концентрированных сточных вод (а иногда и разбавленных) используют титриметрические методы анализа с применением как цветных индикаторов для фиксирования конца титрования, так и специальных приборов — электрохимических (потенциометрическое титрование, амперометрическое, кондуктометрическое и т. п.) и оптических (турбидиметрическое титрование, нефелометрическое, колориметрическое). Титриметрические методы часто применяют для определения анионов, особенно тогда, когда одновременно присутствуют разные анионы, мешающие определению друг друга.

Гравиметрические методы применяют редко. Недостатки их общеизвестны, однако основное их достоинство — исключается построение калибровочных графиков. Гравиметрические методы применяют в качестве арбитражных при определении магния, натрия, кремнекислоты, сульфат-ионов, суммарного содержания нефтепродуктов, жиров.

Прямая потенциометрия находит применение при определении рН растворов, а также многих ионов с использованием ионоселективных электродов. В анализе природных вод и питьевой воды ионоселективные электроды применяют для определения кадмия, меди, свинца, серебра, щелочных металлов, бромид-, хлорид-, цианид-, фторид-, иодид- и сульфид-ионов. Применению этих электродов препятствует большое число мешающих влияний, поэтому в анализе сточных вод ими рекомендуется пользоваться с осторожностью, постоянно сверяя получаемые результаты с результатами других методов определения.

Полярографические методы анализа широко используют в химико-аналитических лабораториях предприятий цветной металлургии для определения меди, никеля, кобальта, цинка, висмута, кадмия, сурьмы, олова и других металлов в рудах, металлах, полупродуктах и отходах производств. В тех же лабораториях эти методы, естественно, используют и для анализа производственных сточных вод. Для анализа сточных вод других производственных процессов их применяют редко.

Для определения органических веществ в сточных водах применяют и фотометрические, и титриметрические методы, но особенно большую роль играют методы определения «суммарных показателей загрязнения вод» и все виды хроматографических методов. Хроматография стала основным методом раздельного определения органических веществ.

Чем больше органических соединений одновременно присутствует в растворе и подлежит хроматографическому разделению, чем меньше их концентрация и, наконец, чем меньше объем жидкости, имеющейся для анализа в распоряжении аналитика (например, при анализе биологических растворов), тем труднее задача аналитика и тем к более сложным (и дорогим) приборам приходится ему прибегать. И даже с помощью самых совершенных хроматографов полное разделение компонентов и их идентификация в трудных случаях не достигаются. Тогда применяют комбинированные приборы, в которых хроматография сочетается с другими физическими методами анализа — с масс-спектрометрией, ИК-спектрометрией и др.

Анализ сточных вод облегчен тем, что доступный объем анализируемой пробы сточной воды велик и, следовательно, возможности предварительного концентрирования практически безграничны. Используя способы, такие как сорбция, экстракция, выпаривание и др., можно повысить концентрацию в тысячи и десятки тысяч раз. Кроме того, и это особенно важно, в процессе концентрирования можно выделить отдельные группы органических соединений, определить суммарное содержание в пробе каждой группы, а затем проводить хроматографические разделения внутри групп, т. е. разделять уже сравнительно малое число индивидуальных веществ.

Такого рода разделения могут быть сделаны на простых и доступных хроматографах, которые должна иметь каждая современная лаборатория анализа вод. Органические соединения разделяют на группы, исходя из различных свойств этих соединений: по кислотно-основным свойствам, в соответствии с их температурами кипения; по размерам молекул (гель-хроматография, молекулярные сита); по отношению к разным групповым реактивам (например, хроматография продуктов, получаемых при проведении химических реакций на функциональные группы) и т. д. [3,4,5]

источник

Электрохимическая очистка сточных вод

Электрохимическая очистка стоков является разновидностью физико-химического метода утилизации сточных вод. Процесс электрохимической очистки сточных вод происходит под действием электрического тока с использованием растворимых и нерастворимых электродов. Такая очистка стоков относится к безреагентным методам и благодаря применению электрического тока удобна и легко поддается управлению и автоматизации. Теоретические расчеты показывают, что потенциальные возможности электрохимического кондиционирования воды (очистки, умягчения, опреснения, обеззараживания и т.д.) более чем в 100 раз превосходят фильтрационные, сорбционные и ионообменные методы по экономичности, скорости и качеству. Электрохимические методы позволяют без дополнительных затрат химических реагентов эффективно очищать отработанные водные стоки, загрязненные маслами, жирами, белками, нефтепродуктами, поверхностно-активными веществами, красителями, пестицидами, фенолами, солями тяжелых металлов и прочими токсичными веществами, до технологических параметров водных растворов, обладающих практически любыми необходимыми функциональными свойствами. Процессы электролиз, электродиализ и электродеионизация лежат в основе электрохимической технологии очистки воды, соответственно названия установок, где происходит протекание вышеперечисленных процессов, – электролизеры, электродиализаторы, электродеионизаторы. Электрохимическими характеристиками обладают системы с подвижными ионами (растворы, твердые электролиты или их расплавы). Электролиты – жидкие или твердые системы, в которых присутствие ионов обуславливает прохождение электрического тока. Раствором электролита является вода, поскольку в воде содержатся минеральные соли, диссоциирующие на ионы при растворении. Для обессоливания воды используют электродиализаторы. Простейший электродиализатор представляет емкость, разделенную анионообменной и катионообменной селективными мембранами на три камеры, в крайних камерах располагают анод и катод. Особенностью селективных мембран является способность под действием электрического тока пропускать ионы только одного знака. За счет селективных свойств мембран ионы, переместившиеся к катоду или аноду, остаются в двух крайних камерах, а в центральной камере находится обессоленная вода. Для обессоливания большого объема воды используют многокамерные электродиализаторы, которые состоят из множества питаемых постоянным током ячеек. Камеры, концентрация солей в которых снижается, называют дилюатными, а камеры с обогащенной солями водой во время электродиализа называют рассольными. Удаление дилюата и рассола из электродиалитической установки осуществляется раздельно. Из-за селективности мембран данный вид электродиализа называют однонаправленным или классическим, недостатком этого метода является быстрое загрязнение мембран. Процесс обессоливания приходится останавливать довольно часто, чтобы очистить мембраны и электроды. Для частичной компенсации этого недостатка используют асимметричные токи или изменение полярности прилагаемого электрического поля. Для более глубокого обессоливания воды используется электродеионизация, которая объединяет два метода очистки воды: электродиализ (устранение ионов с помощью катионо- или анионоселективных мембран) и деионизацию с помощью специальных ионообменных смол, при этом нет необходимости применять химикаты при регенерации ионообменных материалов. Процесс электродеионизации приводит к удалению нежелательных минеральных веществ, и эффективность технологии зависит от исходных концентраций примесей, подаваемого тока и предварительной водоподготовки. Электродеионизацию обычно проводят после очистки воды с помощью систем обратного осмоса. Из электрохимических методов наиболее эффективными и распространенными признаны методы электрохимической коагуляции (электрокоагуляции) и электрохимической флотации (электрофлотации). Эти методы применяются для очистки как промышленных и бытовых сточных вод, так и стоков производств пищевой отрасли. Электрокоагуляция. В зависимости от состава сточных вод применяемые для электрокоагуляции электроды изготавливаются из следующих металлов и сплавов: алюминия, железа, свинца и др. металлов, ионы которых, выходя в раствор при электролизе, обладают хорошими коагулирующими свойствами.

На растворимых электродах происходит ионизация металла с переходом в раствор его ионов:

(Mе — nе = Men+ ),которые гидролизуясь, образуют ( Men + + nH 2 O = Me ( OH ) n + nH +)

гидрооксиды металлов, являющиеся хорошими коагулянтами загрязнений и адсорбентами для уже скоагулированныхчастиц. Кроме того, при прохождении стоков между электродами под воздействием электрического поля происходит нейтрализация заряда загрязняющих частиц с последующей их коагуляцией. Этот процесс можно назвать электрофлокуляцией и электрокоагуляцией. Метод электрокоагуляции применяется для очистки стоков, содержащих коллоидные и взвешенные частицы, а также растворенные соединения, обладающие высокой адсорбционной способностью к образующимся хлопьям гидроокисей металлов. К ним относятся различные загрязнения: масла, жиры, нефтепродукты, ионы тяжелых металлов, фенолы, поверхностно-активные вещества, красители, туши, гуаши, акварели и прочие. Эффект очистки стоков составляет:

от поверхностно-активных веществ — 60-70%,

по взвешенным веществам — 90-95%.

Продолжительность электрокоагуляционной очистки стоков может составлять от 3 до 30 мин, расход металла — 5-200 г/м3, энергозатраты от 0,2 до 2,5 квтч/м3. Электрокоагуляционная очистка стоков ведется в электролизерах с вертикальными электродами, выполненными в виде прямоугольных пластин. Электродная система выполняется в виде блока плоских пластин металла, расположенных друг от друга на расстоянии 20 мм . Питание электродной системы выпрямленным током производится от блока питания, обеспечивающего электрические параметры процесса очистки. Вертикальное движение жидкости снизу вверх обеспечивает вынос выделяющихся газов и продуктов электролиза. Электрофлотация. При электрофлотационной очистке стоков газовые пузырьки, образующиеся в процессе электролиза (водород на катоде, кислород и хлор на аноде), осуществляют флотацию загрязнений в объеме сточной воды. В зависимости от состава сточных вод применяемые для электрофлотации электроды изготавливаются из графита или титана с различными пропитками и покрытиями. Электрофлотация используется для очистки стоков, содержащих нефтепродукты, жиры, масла, детергенты, взвешенные вещества и прочие загрязнения.

Эффекты очистки составляют:

по взвешенным веществам — до 70%,

Продолжительность электрофлотационной очистки сточных вод может варьироваться в зависимости от вида загрязнений в достаточно широких пределах (от нескольких минут до 30-40 мин), расход электроэнергии менее 1 кВтч/м3. Глубина слоя обрабатываемой жидкости от 0,630 до 0,655 м , расстояние между электродами 2 см . Плотность тока достигает 2 А/дм2.

Электрохимическая деструкция . Сущность метода электрохимической деструкции заключается в обработке сточной жидкости в электрореакторе с нерастворимыми в условиях анодной поляризации электродами. Глубина минерализации органических загрязнений при этом определяется как электродными редокс-процессами(катодное восстановление и анодное окисление), так и объемными реакциями под воздействием продуктов электролиза. Обеззараживание сточных вод происходит ионами гипохлорита, которые образуются на аноде или полученной при электрохимических процессах перекисью водорода и озоном. При электролизе происходит разложение воды с подщелачиванием обрабатываемой жидкости у катода:

2H2O + 2e = H2 + 2OH- и подкислением у анода

Гидроксид-ионы разряжаются при низком потенциале анода, образуя гидроксидные радикалы.

Последние, соединяясь, дают пероксид водорода, который реагирует с органическим соединением, находящимися в стоке, вызывая их окисление. В процессе электролиза в растворе образуются гипохлориты или хлорноватистая кислота:

Читайте также:  Вьюн над водой анализ песни

Компоненты активного хлора обладают особенно большим запасом химической энергии в момент их образования и служат сильными окислителями в соотношениях, определяющихся условиями процесса. В большинстве случаев анодные процессы окисления способствуют некоторой дестабилизации, т.е. потере химической устойчивости органических веществ, что значительно облегчает протекание объемных процессов под воздействием продуктов электролиза. Таким образом, при электролизе в присутствии ионов Cl- находящиеся в стоке органические загрязнения разрушаются как вследствие непосредственного электрохимического окисления на аноде, так и вследствие проходящего в объеме обрабатываемого раствора химического окисления «активным» хлором и кислородом. На электролитически нерастворимых анодах молекулы органических соединений подвергаются полному деструктивному окислению с образованием углекислого газа, воды, азота, аммиака и других газообразных продуктов.

Так, окисление гипохлорит-ионом можно иллюстрировать следующими примерами:

CO(NH2)2 + 3ClO- = N2 + CO2 + 3Cl- + 2H2O

C6H5OH + 8ClO- = (CHCOOH)2 + 8Cl- + 2CO2 + H2O. Как видно из последней реакции, при окислении фенола гипохлоритом происходит разрыв бензольного кольца с образованием малеиновой кислоты и углекислого газа. В очищенном стоке: не образуется осадок; стабилизируется рН; уменьшается концентрация взвешенных веществ. Такая вода может быть принята в городскую канализацию, сброшена в открытые водоемы или даже использована повторно в других технологических производствах.

Электрохимическая очистка производственных сточных вод в ряде случаев имеет преимущества перед обработкой сточных вод хим. реагентами и др. физ.-хим. способами, т.к. позволяет извлечь из воды ценные хим. продукты и металлы, значительно упростить техно-логич. схему очистки, уменьшить производств, площади, необходимые для размещения очистных сооружений. Эффект очистки производств, сточных вод зависит от их исходного хим. состава (рН, общее содержание минер, солей), применяемых электродов и расстояния между ними, плотности тока, уд. расхода электричества, интенсивности перемешивания в процессе электролиза, температуры. Эффект очистки возрастает в случае разделения анодного и катодного пространств полупроницаемыми диафрагмами из различных материалов. Применение электрохимической очистки наиболее целесообразно при относительно высокой их электропроводности, обусловленной наличием в сточных водах минер, кислот, щелочей или солей (при значениях рН сточных вод, лежащих в нейтральной области, их общее солесодержание должно составлять не менее 0,3 г/л). Электрохимические способы очистки сточных вод, основан, на анодном окислении или катодном восстановлении содержащихся в них органич. и неорганич. в-в, могут применяться на локальных установках при относительно небольших расходах воды. В нашей стране электрохим. способы применяют для очистки сточных вод от цианидов на предприятиях машиност-роит. и металлообрабат. профиля, для удаления красителей и поверхностно-активных в-в из сточных вод предприятий легкой пром-сти и предприятий по прошву товаров бытовой химии, а также для электрохим. извлечения меди и др. цветных, а также драгоц. металлов из высоко-и малоконцентриров.сточных вод. Технологии электрохимической очистки могут быть использованы для:

очистки стоков предприятий мясомолочной промышленности;

очистки стоков, содержащих моющие растворы;

очистки нефтесодержащих сточных вод;

регенерации технологических растворов обезжиривания и подготовки моющих растворов, не содержащих хлорорганических соединений;

очистки сточных вод коммунального хозяйства от органических

и неорганических загрязнителей.

Преимущества электрохимической технологии по сравнению с другими способами очистки сточных вод:

более высокая степень очистки;

простота эксплуатации и обслуживания;

возможность создания оборотных систем водоснабжения

Вывод Электрохимическая очистка воды базируется на окислительно-восстановительных реакциях и представляет собой, собственно, воздействие электрического тока на сточные воды. Электрохимическая очистка воды достаточно экономична и весьма распространена в России в связи с тем, что может быть довольно продуктивной при очень маленьких финансовых затратах. Тем не менее, за рубежом, подобный метод не используется для бытовых вод, а применяется исключительно для промышленной очистки воды. Электрохимическая очистка воды позволяет уничтожить все микроорганизмы, но при этом, она может негативно повлиять на различные органические вещества. В связи с тем, что в воде могут содержаться совершенно разные микроорганизмы и вещества, а точный анализ сточных вод, как правило, не делается, результат воздействия тока на эту воду никто предсказать не сможет. Соответственно, из-за непредсказуемой реакции веществ в воде, в ходе ее очистки могут получиться не очень безопасные соединения.

источник

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9

Государственное бюджетное образовательное учреждение

«Иркутский государственный медицинский университет»

Министерства здравоохранения Российской федерации

Методы Анализа сточных вод

Учебное пособие обсуждено на методическом совете фармацевтического факультета ИГМУ, рекомендовано к печати и использованию в учебном процессе на кафедре фармацевтической и токсикологической химии Иркутского государственного медицинского университета, протокол № 1 от 20.09. 2013 г.

Авторы: – д-р хим. наук, профессор, зав. каф. фармацевтической и токсикологической химии ГБОУ ВПО ИГМУ,

– канд. фарм. наук, доцент каф. фармацевтической и токсикологической химии ГБОУ ВПО ИГМУ.

— доктор фармацевтических наук, профессор, зав. каф. управления экономики фармации ГБОУ ВПО ИГМУ;

— доктор фармацевтических наук, профессор кафедры технологии лекарственных форм ГБОУ ВПО ИГМУ.

И44 Анализ сточных вод: учеб. пособие / , ; ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава РФ. – Иркутск, 2013. – 53 с.

В учебном пособии по основам экологии и охране природы изложены основы органолептических, физических и химических методов используемых в анализе сточных вод химико-фармацевтических предприятий.

Учебное пособие предназначено для студентов фармацевтического факультета.

© ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава РФ, 2013

Отбор проб сточных вод. Консервация. 3

Органолептические и некоторые физические методы анализа сточных вод. 3

Определение прозрачности. 3

Определение реакции среды (рН) 3

Определение температуры.. 3

Химические и физико-химические методы анализа сточных вод 3

Общее содержание примесей. Сухой остаток. Взвешенные вещества. 3

Биохимическое потребление кислорода. 3

Дихроматная окисляемость. 3

Перманганатная окисляемость. 3

Синтетические поверхностно-активные вещества. 3

Общее содержание азота (общий азот) 3

Тестовые задания по теме «методы Анализа сточных вод». 3

Рекомендуемая литература. 3

Учебное пособие по основам экологии и охране природы предназначено для студентов при подготовке в качества специалиста экологической лаборатории. В пособии приведены основные способы и методы анализа сточных вод химико-фармацевтических предприятий.

Пособие составлено в соответствии с программой по основам экологии и охраны природы для студентов 4 курса фармацевтического факультета.

Анализ сточных вод — одна из наиболее сложных областей аналитической химии (а по отношению к химико-фармацев­тическим предприятиям — фармацевтической химии), так как исследование качественного и количественного состава сточ­ных вод затрудняется вследствие: а) сложного состава сточных вод, б) широкого интервала концентраций примесей, в) изме­нения состава (нестабильность сточных вод во времени), г) малой концентрации загрязняющих веществ.

Для анализа сточных вод используются как классические методы химического анализа, так и современные физические и физико-химические методы:

-спектрофотометрия в видимой и УФ областях спектра;

-пламенная эмиссионная спектроскопия;

-атомно-абсорбционная и атомно-эмиссионная спектро­скопия;

-рентгеноструктурный анализ и др.

Для анализа сточных вод используют также органолептические и некоторые физические показатели.

В экологических лабораториях химико-фармацевтических предприятий наиболее часто используют классические хими­ческие методы, фотоэлектроколориметрию, спектрофотометрию в УФ и видимой областях спектра, органолептические, физические и некоторые другие методы.

Первостепенными задачами в разработке методик опреде­ления отдельных компонентов и групп веществ, присутствую­щих в сточной воде-, остаются максимальная инструментализация и целесообразная автоматизация работ, а также внедре­ние экспрессных тест-систем.

В последние годы для наблюдения за состоянием гидро­сферы все чаще применяются дистанционные методы с ис­пользованием авиации, аппаратуры спутников и околоземных космических станций.

Отбор проб сточных вод. Консервация

Результаты анализа сточной воды будут правильными толь­ко в том случае, если проба для анализа отобрана верно. Ме­сто отбора проб выбирается в зависимости от цели контроля, характера выпуска сточных вод, а также в соответствии с тех­нологической схемой канализации.

К местам отбора проб должен быть свободный доступ. При отборе проб сточных вод с помощью автоматических пробоот­борников доступ к ним посторонних лиц должен быть исклю­чен. Способ отбора пробы сточной воды зависит от цели, ко­торая ставится перед исследователем.

Состав сточной воды обычно сильно колеблется и всецело зависит от технологического процесса производства, поэтому перед отбором пробы необходимо подробно изучить этот про­цесс и брать средние или сред непропорциональные пробы в течение суток или нескольких суток в зависимости от условий спуска сточных вод, так как некоторые цеха спускают сточ­ные воды не ежедневно и нерегулярно.

Если количество спускаемой воды более или менее посто­янно, можно ограничиться только средними пробами. При нерегулярном спуске сточной воды составляют среднепропорциональные пробы, т. е. отбирают порции, пропорциональ­ные объемам спускаемой сточной воды. И средние, и средне-пропорциональные пробы обычно берут в течение суток, сли­вая отдельные порции в большие, чисто вымытые бутыли. По истечении суток содержимое бутыли тщательно перемешива­ют и для анализа отливают часть жидкости (1—3 л) в чисто вымытую посуду. Если количество спускаемой воды непостоянно и ее спус­кают только в известные промежутки времени, это надо обя­зательно учитывать и согласовывать время и способы отбора проб с течением технологического процесса.

Для характеристики изменения состава воды отдельных стоков в различное время дня надо отбирать разовые про­бы и определять в них отдельные компоненты, характер­ные для данного стока. Такие пробы следует брать через одинаковые промежутки времени, например через 1 ч, 2 ч, а иногда и через несколько минут (в зависимости от цели ис­следования) и тотчас же проводить анализ отобранной пробы.

Таким образом, различают простую и смешанную пробы. Простая проба характеризует состав воды в данный момент времени в данном месте.

Смешанная проба характеризует средний состав воды за оп­ределенный промежуток времени в определенном объеме. Как было указано выше, ее получают смешением простых проб, взятых в одном и том же месте через определенные промежут­ки времени (усреднение по времени).

При проведении массовых анализов различают среднесменную, среднесуточную и среднепропорциональную суточ­ные пробы. Среднесменная или среднесуточная проба готовит­ся смешением равных по объему проб через равные проме­жутки времени. Среднепропорциональная проба готовится сме­шением объемов воды, пропорциональных объемам спускае­мой сточной воды, отобранных через равные промежутки времени.

Сроки отбора проб должны устанавливаться с учетом ре­жима расхода и состава сточных вод данного производства. Доступ к точкам сброса (колодцам) имеется на предпри­ятии или за его пределами.

Для отбора сточных вод применяют устройства различного типа, которые должны обеспечивать сохранение химического состава исследуемой воды и гарантировать исключение эле­ментов случайности при отборе проб. В качестве пробоотборных сосудов используют химически стойкие к исследуемой сточной воде стеклянные, фарфоровые и пластмассовые сосу­ды (с притертыми или плотно навинчивающимися крышка­ми) вместимостью, обеспечивающей определение всех иссле­дуемых компонентов. При использовании автоматического анализатора должны быть применены стационарные автома­тические пробоотборники. Стеклянную посуду моют и обеззараживают хромовой сме­сью, тщательно отмывают от кислоты и пропаривают. Поли­этиленовую посуду споласкивают смесью ацетона и хлоро­водородной кислоты (1:1), несколько раз водопроводной во­дой, а затем дистиллированной.

Консервация. При длительном стоянии отобранной для, анализа пробы могут произойти существенные изменения в составе предназначенной для анализа воды, связанные с про­теканием химических, физико-химических и биохимических процессов. Могут изменяться и органолептические свойства воды — запах, цвет, мутность, поэтому, если нельзя начать анализ воды сразу или в крайнем случае через 4 ч после отбо­ра пробы, нужно консервировать пробу для стабилизации ее химического состава.

Универсального консервирующего средства не существует, поэтому пробы для анализа отбирают в несколько бутылей. В каждой из них на. месте отбора воду консервируют, добав­ляя различные консерванты, в зависимости от определяемого компонента.

Способы консервации и сроки анализа проб воды для не­которых показателей качества представлены в табл. 1. Как следует из табл. 1, для определения некоторых пока­зателей качества воды консервирование не допускается, на­пример, при определении органолептических показателей (за­пах, цветность), а также рН, кислотности, хлоридов, сульфа­тов, активного хлора. Для многих показателей рекомендуется консервировать или охлаждать пробу. Охлаждение пробы до 4 °С приводит к замедлению биохимических процессов в про бах воды и, следовательно, к замедлению разрушения многих органических веществ.

Пробы для определения запаха, кислотности, ВПК, нефте­продуктов, фенолов отбирают в стеклянные бутыли.

источник

Для очистки сточных вод от различных растворимых и диспергированных примесей применяют процессы анодного окисления и катодного восстановления, электрокоагуляции, электрофлокуляции и электродиализа. Все эти процессы протекают на электродах в электролизере при прохождении через сточную воду постоянного электрического тока (рис. 5.35).

Рис. 5.35. Схема электролизера: е — ионы: ё — электрический ток

Электрохимические процессы разработаны для очистки сточных вод от растворенных примесей (цианидов, аминов, спиртов, альдегидов, нитросоединений, сульфидов, меркаптанов). В процессах электрохимического окисления вещества, находящиеся в сточной воде, полностью распадаются с образованием С02, NH3 и воды или образуются более простые и нетоксичные вещества, которые можно удалить другими методами.

Электрохимические методы позволяют извлекать из сточных вод ценные продукты при относительно простой технологической схеме очистки без использования химических реагентов. Основным недостатком этих методов является большой расход электроэнергии. Очистку сточных вод электрохимическими методами можно проводить периодически или непрерывно.

Читайте также:  Все предприятия делают анализ сточных вод

При прохождении сточной воды через межэлектродное пространство электролизера происходит электролиз воды, поляризация частиц, электрофорез, окислительно-восстановительные процессы, взаимодействие продуктов электролиза друг с другом.

Эффективность электрохимических методов оценивается плотностью тока, напряжением, коэффициентом полезного использования напряжения, выходом по току, выходом по энергии.

Напряжение электролизера (см. рис. 5.35) складывается из разности электродных потенциалов и падения напряжения в растворе:

где еа и ек равновесные потенциалы анода и катода; Аеа и Аек анодная и катодная поляризация; Д(/эл и Д?/д — падение напряжения в электролите и диафрагме.

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

где / — плотность тока в сточной воде, А/см 2 ; р — удельное сопротивление, Ом • см; 8 — расстояние между электродами, см.

При выделении газовых пузырьков вследствие удлинения пути потока между электродами A U3i возрастает.

Отношение г|н = а — ек) / U называют коэффициентом полезного использования напряжения.

Выход по току — это отношение теоретически необходимого количества электричества к практически затраченному, выраженное в долях единицы или в процентах.

Анодное окисление и катодное восстановление. В электролизере (см. рис. 5.35) на положительном электроде (аноде) ионы отдают электроны, т. е. протекает реакция электрохимического окисления; на отрицательном электроде (катоде) происходит присоединение электронов, т. е. протекает реакция восстановления.

В качестве анодов используют электрохимически нерастворимые материалы: графит, магнетит, диоксиды свинца, марганца и рутения, которые наносят на титановую основу.

Катоды для таких процессов изготовляют из молибдена, сплава вольфрама с железом или никелем, из графита, нержавеющей стали и других металлов, покрытых молибденом, вольфрамом или их сплавами. Процесс проводят в электролизерах с диафрагмой и без нее.

Катодное восстановление применяют для удаления из сточных вод ионов тяжелых металлов с получением осадков (рис. 5.36). Реакция катодного восстановления металлов:

Рис. 5.36. Установка электрохимической регенерации раствора для травления меди:

  • 1 —электролизеры: 2— напорные баки; 3 — гидрозатворы; 4, 9 — теплообменники: 5 — насос; 6 — холодильная машина; 7 — аппарат для снятия осадка меди;
  • 8 — емкость с раствором соляной кислоты; 10 — сборник медного порошка

Кроме основных процессов электроокисления и восстановления, одновременно могут протекать электрофлотация, электрофорез и электрокоагуляция.

Электрокоагуляция. При использовании нерастворимых электродов коагуляция может происходить в результате электрофоретических явлений и разряда заряженных частиц на электродах, образования в растворе веществ (хлора, кислорода), разрушающих сольватные оболочки на поверхности частиц загрязнений. Такой процесс можно использовать для очистки сточных вод при невысоком содержании коллоидных частиц и низкой устойчивости загрязнений.

Для очистки промышленных сточных вод, содержащих высокоустойчивые загрязнения, проводят электролиз с использованием растворимых стальных или алюминиевых анодов. Под действием тока происходит растворение металла анодов, в результате чего в воду переходят катионы железа или алюминия, которые, встречаясь с гидроксильными группами, образуют гидроксиды металлов в виде хлопьев, и наступает интенсивная коагуляция.

С повышением концентрации взвешенных веществ более 100 мг/л эффективность электрокоагуляции снижается. С уменьшением расстояния между электродами расход энергии на анодное растворение металла уменьшается. Электрокоагуляцию рекомендуется проводить в нейтральной или слабощелочной среде при плотности тока не более 10 А/м 2 , расстоянии между электродами не более 20 мм и скорости движения воды не менее 0,5 м/с.

Электрохимическое коагулирование применяется для обработки сточных вод, содержащих эмульгированные частицы масел, жиров и нефтепродуктов, а также хроматы и фосфаты.

Электрокоагуляторы с алюминиевыми электродами применяют для очистки концентрированных маслосодержащих сточных вод (рис. 5.37).

Рис. 5.37. Установка электрокоагуляционной очистки сточных вод от нефтепродуктов:

  • 1 — насос; 2 — бункер для осадка; 3 — гидроциклон; 4 — выпрямитель;
  • 5 — выпуск очищенной воды; 6 — уловленные нефтепродукты; 7 — вертикальный отстойник; 8 — электродный блок; 9 — выгрузка осадка

Электрокоагуляторы со стальными электродами (рис. 5.38) применяют для очистки сточных вод от шестивалентного хрома и других металлов при концентрации шестивалентного хрома и цветных металлов до 100 мг/л, концентрации взвешенных веществ до 50 мг/л.

Достоинства электрокоагуляции: отсутствие потребности в реагентах; малая чувствительность к изменениям условий процесса очистки; получение шлама с хорошими структурно-механическими

Рис. 5.38. Схема электрокоагуляционной установки для очистки сточных вод от шестивалентного хрома:

  • 7 — насос: 2 — промывная ванна; 3 — трубопровод подачи сточной воды;
  • 4 — выпрямитель: 5 — электроды; 6 — проточный электролизер; 7 — центрифуга; 8 — трубопровод удаления гидроксидов железа и хрома; 9 — вентиль;
  • 10 — трубопровод очищенной воды; 77 —трубопровод подачи воды в промывные ванны

свойствами. Недостаток метода — повышенный расход металла и электроэнергии.

Электрофлотация. В этом процессе очистка сточных вод проходит при помощи пузырьков газа, образующихся при электролизе воды. На аноде возникают пузырьки кислорода, а на катоде — водорода. При использовании растворимых электродов происходит образование хлопьев коагулянтов и пузырьков газа, что способствует более эффективной флотации.

Основную роль при электрофлотации играют пузырьки, образующиеся на катоде. Размер пузырьков водорода значительно меньше, чем при других методах флотации. Диаметр пузырьков меняется в пределах 20. 100 мкм. Мелкие пузырьки водорода обладают большей растворимостью, чем крупные. Из пересыщенных газом растворов сточных вод мельчайшие пузырьки выделяются на поверхности частиц загрязнений, способствуя эффекту флотации. Оптимальные значения плотности тока 200. 260 А/м 2 , газосодержания — около 0,1%.

Электрофлотация наиболее эффективна при очистке воды от нефтепродуктов, тонкодисперсных коллоидных частиц и растворенных органических соединений.

При применении растворимых электродов (обычно железных или алюминиевых) на аноде происходит растворение металла и образование хлопьев гидроксидов. Такие установки называют элек- трокоагуляционно-флотационными. Они могут быть однокамерными и двухкамерными, горизонтального или вертикального типа (рис. 5.39).

Рис. 5.39. Горизонтальный электрофлотатор:

  • 1 — впускная камера; 2 — решетка-успокоитель; 3 — электродная система;
  • 4 — механизм сгребания пены; 5 — отвод отработанной сточной воды;
  • 6 — пеносборник; 7 — отвод пенного шлама; 8 — трубопровод опорожнения электрофлотатора и выпуска осадка

Электродиализ. Процесс очистки сточных вод электродиализом основан на разделении ионизированных веществ под действием электродвижущей силы, создаваемой в растворе по обе стороны мембран. Этот процесс широко используют для опреснения соленых вод.

При использовании электрохимически активных (ионообменных) мембран эффективность процесса повышается и снижается расход электроэнергии. Ионообменные мембраны проницаемы только для ионов, имеющих заряд того же знака, что и подвижные ионы. Для обессоливания воды применяют гомогенные и гетерогенные мембраны. Гомогенные мембраны представляют собой порошок ионита, смешанный со связующим веществом. Мембраны должны обладать малым электрическим сопротивлением. Расстояние между мембранами 1. 2 мм оказывает большое влияние на эффективность работы электродиализатора. Расход энергии при очистке воды, содержащей 250 мг/л примесей, до остаточного содержания солей 5 мг/л составляет 7 кВт • ч/м 3 . С увеличением солесодержания в воде удельный расход энергии возрастает.

Электродиализ осуществляется в многокамерном мембранном аппарате под действием постоянного электрического тока (рис. 5.40). Элекгродиализатор разделен чередующимися катионитовыми и анио- нитовыми мембранами, образующими концентрирующие (рассольные) и обессоливающие (дилюатные) камеры.

Рис. 5.40. Схемы электродиализаторов с пористыми диафрагмами (а) и ионитовыми мембранами (б]

Основным недостатком электродиализа является концентрационная поляризация, приводящая к осаждению солей на поверхности мембран и снижению показателей очистки.

источник

1. Электрохимические методы анализа

3.Кондуктометрия. Кондуктометрическое титрование

4.Кулонометрия. Кулонометрическое титрование

5. Список используемой литературы

Электрохимические методы анализа

Классификация электрохимических методов анализа

Электрохимические методы основаны на измерении электрических параметров электрохимических явлений, возникающих в исследуемом растворе. Такое измерение осуществляют с помощью электрохимической ячейки, представляющей собой сосуд с исследуемым раствором, в который помещены электроды. Электрохимические процессы в растворе сопровождаются появлением или изменением разности потенциалов между электродами или изменение величины тока, проходящего через раствор.

Электрохимические методы классифицируют в зависимости от типа явлений, замеряемых в процессе анализа. В общем случае различают две группы электрохимических методов:

1. Методы без наложения постороннего потенциала, основанные на измерении разности потенциалов, который возникает в электрохимической ячейке, состоящей из электрода и сосуда с исследуемым раствором. Эту группу методов называют потенциометрическими. В потенциометрических методах используют зависимость равновесного потенциала электродов от концентрации ионов, участвующих в электрохимической реакции на электродах.

2. Методы с наложением постороннего потенциала, основанные на измерении: а) электрической проводимости растворов – кондуктометрия ; б) количества электричества, прошедшего через раствор – кулонометрия ; в) зависимости величины тока от приложенного потенциала – вольт-амперометрия ; г) времени, необходимого для прохождения электрохимической реакции – хроноэлектрохимические методы (хроновольтамперометрия, хронокондуктометрия). В методах этой группы на электроды электрохимической ячейки налагают посторонний потенциал.

Основным элементом приборов для электрохимического анализа является электрохимическая ячейка. В методах без наложения постороннего потенциала она представляет собой гальванический элемент , в котором вследствие протекания химических окислительно-восстановительных реакций возникает электрический ток. В ячейке типа гальванического элемента в контакте с анализируемым раствором находятся два электрода – индикаторный электрод, потенциал которого зависит от концентрации вещества, и электрод с постоянным потенциалом – электрод сравнения, относительно которого измеряют потенциал индикаторного электрода. Измерение разности потенциалов производят специальными приборами – потенциометрами.

В методах с наложением постороннего потенциала применяют электрохимическую ячейку , названную так потому, что на электродах ячейки под действием наложенного потенциала происходит электролиз – окисление или восстановление вещества. В кондуктометрическом анализе используют кондуктометрическую ячейку, в которой замеряют электрическую проводимость раствора. По способу применения электрохимические методы можно классифицировать на прямые, в которых концентрацию веществ измеряют по показанию прибора, и электрохимическое титрование, где индикацию точки эквивалентности фиксируют с помощью электрохимических измерений. В соответствии с этой классификацией различают потенциометрию и потенциометрическое титрование, кондуктометрию и кондуктометрическое титрование и т.д.

Приборы для электрохимических определений кроме электрохимической ячейки, мешалки, нагрузочного сопротивления включают устройства для измерения разности потенциалов, тока, сопротивление раствора, количества электричества. Эти измерения могут осуществляться стрелочными приборами (вольтметр или микроамперметр), осциллографами, автоматическими самопишущими потенциометрами. Если электрический сигнал от ячейки очень слабый, то его усиливают с помощью радиотехнических усилителей. В приборах методов с наложением постороннего потенциала важной частью являются устройства для подачи на ячейку соответствующего потенциала стабилизированного постоянного или переменного тока (зависит от типа метода). Блок электропитания приборов электрохимического анализа включает обычно выпрямитель и стабилизатор напряжения, который обеспечивает постоянство работы прибора.

Потенциометрия основана на измерении разности электрических потенциалов, возникающих между разнородными электродами, опущенными в раствор с определяемым веществом. Электрический потенциал возникает на электродах при прохождении на них окислительно-восстановительной (электрохимической) реакции. Окислительно-восстановительные реакции протекают между окислителем и восстановителем с образованием окислительно-восстановительных пар, потенциал Е которых определяется по уравнению Нернста концентрациями компонентов пар [ок] и [вос]:

Потенциометрические измерения проводят, опуская в раствор два электрода – индикаторный, реагирующий на концентрацию определяемых ионов, и стандартный электрод или электрод сравнения, относительно которого измеряется потенциал индикаторного. Применяют несколько видов индикаторных и стандартных электродов.

Электроды первого рода обратимы относительно ионов металла, из которого состоит электрод. При опускании такого электрода в раствор, содержащий катионы металла, образуется электродная пара

Электроды второго рода чувствительны к анионам и представляют собой металл М, покрытый слоем нерастворимой его соли МА с анионом

Электродами второго рода являются хлорсеребряный и каломельный. Насыщенные хлорсеребряный и каломельный электроды поддерживают постоянный потенциал и применяют в качестве электродов сравнения, по отношению к которым измеряется потенциал индикаторного электрода.

Инертные электроды – пластина или проволока, изготовленная из трудноокисляемых металлов – платины, золота, палладия. Применяются они для измерения Е в растворах, содержащих окислительно-восстановительную пару (например,

Мембранные электроды различного типа имеют мембрану, на которой возникает мембранный потенциал Е. Величина Е зависит от разности концентраций одного и того же иона по разным сторонам мембраны. Простейшим и наиболее употребляемым мембранным электродом является стеклянный электрод.

Смешивание нерастворимых солей типа AgBr, AgCl, AgI и других с некоторыми пластмассами (каучуки, полиэтилен, полистирол) привело к созданию ион-селективных электродов на

Для проведения потенциометрических определений собирают электрохимическую ячейку из индикаторного электрода сравнения, который опускают в анализируемый раствор и подсоединяют к потенциометру. Применяемые в потенциометрии электроды имеют большое внутреннее сопротивление (500-1000 МОм), поэтому существуют типы потенциометров представляют собой сложные электронные высокоомные вольтметры. Для измерения ЭДС электродной системы в потенциометрах применяют компенсационную схему, позволяющую уменьшить ток в цепи ячейки.

Наиболее часто потенциометры применяют для прямых измерений рН, показатели концентраций других ионов pNa, pK, pNH₄, pCl и мВ. Измерения проводят, используя соответствующие ион-селективные электроды.

Для измерения рН применяют стеклянный электрод и электрод сравнения – хлорсеребряный. Перед проведением анализов необходимо проверить калибровку рН-метров по стандартным буферным растворам, фиксаналы которых прикладываются к прибору.

Читайте также:  Все для анализа качества воды

рН-метры помимо прямых определений рН, pNa, pK, pNH₄, pCl и других позволяют проводить потенциометрическое титрование определяемого иона.

Потенциометрическое титрование проводят в тех случаях, когда химические индикаторы использовать нельзя или при отсутствии подходящего индикатора.

В потенциометрическом титровании в качестве индикаторов используют электроды потенциометра, опушенные в титруемый раствор. При этом применяют электроды, чувствительные к титруемым ионам. В процессе титрования изменяется концентрация ионов, что регистрируется на шкале измерительного пробора потенциометра. Записав показания потенциометра в единицах рН или мВ, строят график их зависимости от объема титранта (кривую титрования), определяют точку эквивалентности и объем титранта, израсходованный на титрование. По полученным данным строят кривую потенциометрического титрования.

Кривая потенциометрического титрования имеет вид, аналогичный кривой титрования в титриметрическом анализе. По кривой титрования определяют точку эквивалентности, которая находится в середине скачка титрования. Для этого проводят касательные к участкам кривой титрования и по середине касательной скачка титрования определяют точку эквивалентности. Наибольшее значение изменения ∆рН/∆V приобретает в точке эквивалентности.

источник

Для очистки сточных вод от различных растворимых и диспергированных примесей применяют процессы анодного окисления и катодного восстановления, электрокоагуляции, электрофлоку-ляции и электродиализа. Все эти процессы протекают на электродах при пропускании через сточную воду постоянного электрического тока. Электрохимические методы позволяют извлекать из сточных вод ценные продукты при относительно простой автоматизированной технологической схеме очистки, без использования химических реагентов. Основным недостатком этих методов является большой расход электроэнергии.

Очистку сточных вод электрохимическими 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 la и lk—величина анодной и катодной поляризации; la и lк—равновесные потенциалы анода и катода; Uэл и Uдиаф — 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; —расстояние между электродами, см.

При выделении газовых пузырьков, вследствие удлинения потока между электродами Uэл возрастает. Отношение

напр=( la — lк )U

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.

Анодное окисление и катодное восстановление

В электролизере, на положительном электроде — аноде ионы отдают электроны, т. е. протекает реакция электрохимического окисления; на отрицательном электроде — катоде происходит присоединение электронов, т. е. протекает реакция восстановления.

Эти процессы разработаны для очистки сточных вод от растворенных примесей (цианидов, роданидов, аминов, спиртов. альдегидов, нитросоединений, азокрасителей, сульфидов, меркаптанов и др.). В процессах электрохимического окисления вещества, находящиеся в сточных водах, полностью распадаются с образованием СОз, МНз и воды или образуются более простые и нетоксичные вещества, которые можно удалять другими методами.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась — это был конец пары: «Что-то тут концом пахнет». 8342 — | 7961 — или читать все.

195.133.146.119 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

источник

Обсуждаются в совокупности и во взаимодействии электрохимические методы очистки, в частности электрофлотация, электрокоагуляция, электродеструкция с сорбционными и ионообменными методамиочистки стоков.

Ключевые слова: Альфа, очистка воды, очистка сточных вод, сток, очистные сооружения, промышленный сток, электрохимическая, электрод, электрокоагуляция, очистка стоков , электрофлотация, деструкция, электрофлотатор, электролиз, хлор

Электрохимическая очистка стоков является разновидностью физико-химического метода утилизации сточных вод. Процесс электрохимической очистки сточных вод происходит под действием электрического тока с использованием растворимых и нерастворимых электродов. Такая очистка стоков относится к безреагентным методам и благодаря применению электрического тока удобна и легко поддается управлению и автоматизации. Физико-химическая очистка — процесс высокой интенсивности, на порядок более быстрый, чем биохимичесое разложение органических загрязнителей. Все виды электрохимической очистки используются в комплексах Альфа.

Что такое электрокоагуляция?

В зависимости от состава сточных вод применяемые для электрокоагуляции электроды изготавливаются из следующих металлов и сплавов: алюминия, железа, свинца и др. металлов, ионы которых, выходя в раствор при электролизе, обладают хорошими коагулирующими свойствами.

На растворимых электродах в ходе электролиза происходит ионизация металла с переходом в раствор его ионов:

которые гидролизуясь, образуют

(Me n+ + nH2O = Me(OH)n + nH + ) (2)

гидрооксиды металлов, являющиеся хорошими коагулянтами загрязнений и адсорбентами для уже скоагулированных частиц.

Кроме того, при прохождении стоков между электродами под воздействием электрического поля происходит нейтрализация заряда загрязняющих частиц с последующей их коагуляцией. Этот процесс можно назвать электрофлокуляцией и электрокоагуляцией.

Метод электрокоагуляции применяется для очистки стоков, содержащих коллоидные и взвешенные частицы, а также растворенные соединения, обладающие высокой адсорбционной способностью к образующимся хлопьям гидроокисей металлов. К ним относятся различные загрязнения: масла, жиры, нефтепродукты, ионы тяжелых металлов, фенолы, поверхностно-активные вещества, красители, туши, гуаши, акварели и прочие.

Эффект очистки стоков составляет:

  • от поверхностно-активных веществ — 60-70%,
  • по жирам 75-95%,
  • по нефтепродуктам — до 95%,
  • по хрому — 90-98%,
  • по взвешенным веществам — 90-95%.

Продолжительность электрокоагуляционнойочистки стоков может составлять от 3 до 30 мин, расход металла — 5-200 г/м 3 , энергозатраты от 0,2 до 2,5 квтч/м 3 .

Электрокоагуляционная очистка стоков ведется в электролизерах с вертикальными электродами, выполненными в виде прямоугольных пластин. Электродная система выполняется в виде блока плоских пластин металла, расположенных друг от друга на определенном расстоянии.

Питание электродной системы выпрямленным током производится от блока питания, обеспечивающего электрические параметры процесса очистки электрокоагуляцией. Наши выпрямители дешевле и эффективнее, так как сделаны с учетом применения для электрокоагуляции.

Вертикальное движение жидкости при электрокоагуляции снизу вверх обеспечивает вынос выделяющихся газов и продуктов электролиза.

Что такое электрофлотация?

При электрофлотационной очистке стоков газовые пузырьки, образующиеся в процессе электролиза (водород на катоде, кислород и хлор на аноде), осуществляют флотацию загрязнений в объеме сточной воды.

В зависимости от состава сточных вод применяемые для электрофлотации электроды изготавливаются из инертных материалов с различными пропитками и покрытиями.

Электрофлотация используется для очистки стоков, содержащих нефтепродукты, жиры, масла, детергенты, взвешенные вещества и прочие загрязнения.

Эффекты очистки стока составляют:

  • по нефтепродуктам — до 90%,
  • по взвешенным веществам — до 70%,
  • по жирам — 80%,
  • по детергентам — 60-70%.

Продолжительность электрофлотоционной очистки сточных вод может варьироваться в зависимости от вида загрязнений в достаточно широких пределах (от нескольких минут до 30-40 мин), расход электроэнергии менее 1 кВт-ч/м 3 . Глубина слоя обрабатываемой жидкости от 0,630 до 0,655 м.

Обоснование к применению электрофлотаторадля очисткистокамолочного производства

Известно, что размер капель молочного жира в молоке составляет около 8 мкм. Для эффективного удаления жира нужен метод генерации пузырьков с характерным размером, сопоставимым с вышеуказанным размером. Только в этом случаем обеспечивается высокая эффективность флотационной очистки. Обычная флотация дает пузырьки с размером от 100 до 800 мкм. Электрофлотация обеспечивает генерацию пузырьков от 4 до 40 мкм .

Учитывая производительность в 5 куб.м стока/ч, и время обработки в 30 минут (0,5 ч) рабочий объем его должен составлять:

Соответственно ближайший к данной производительности модуль Альфа-9-Н (4 куб.м) решит задачу электрофлотации.

Блок питания должен обладать мощностью не менее 10-50 кВт. Рекомендуемый режим работы будет указан в паспорте и инструкции эксплуатации к электрофлотатору.

Для периодического удаления пенного шлама мы рекомендуем закупать у нас два электрофлотатора. Разработан вариант с непрерывным и периодическим извлечением флошлама извлечением пенного продукта.

Что такое электрохимическая деструкция?

Сущность метода электрохимической деструкции заключается в обработке сточной воды в электрореакторе с нерастворимыми в условиях анодной поляризации электродами.

Глубина минерализации органических загрязнений при деструкции определяется как электродными редокс-процессами(катодное восстановление и анодное окисление), так и объемными реакциями под воздействием продуктов электролиза.

Обеззараживание сточныхводпри деструкции происходит ионами гипохлорита, которые образуются на аноде или полученной при электрохимических процессах перекисью водорода и озоном.

При электролизе происходит разложение воды с подщелачиванием обрабатываемой жидкости у катода:

Гидроксид-ионы разряжаются при низком потенциале анода, образуя гидроксидные радикалы.

Последние, соединяясь, дают пероксид водорода, который реагирует с органическим соединением, находящимися в стоке, вызывая их окисление.

В процессе электролиза ри в растворе образуются гипохлориты или хлорноватистая кислота:

Компоненты активного хлора обладают особенно большим запасом химической энергии в момент их образования и служат сильными окислителями в соотношениях, определяющихся условиями процесса.

В большинстве случаев анодные процессы окисления способствуют некоторой дестабилизации, т.е. потере химической устойчивости органических веществ, что значительно облегчает протекание объемных процессов под воздействием продуктов электролиза.

Таким образом, при электролизе в присутствии ионов Cl — находящиеся в стоке органические загрязнения разрушаются как вследствие непосредственного электрохимического окисления на аноде, так и вследствие проходящего в объеме обрабатываемого раствора химического окисления «активным» хлором и кислородом. На электролитически нерастворимых анодах молекулы органических соединений подвергаются полному деструктивному окислению с образованием углекислого газа, воды, азота, аммиака и других газообразных продуктов.

Так, окисление гипохлорит-ионом можно иллюстрировать следующими примерами:

CNO — + ClO — = CO 2 + N 2 + Cl — (9)

CO(NH 2 ) 2 + 3ClO — = N 2 + CO 2 + 3Cl- + 2H 2 O (10 )

C 6 H 5 OH + 8ClO — = (CHCOOH) 2 + 8Cl — + 2CO 2 + H 2 O (11)

Как видно из последней реакции, при окислении фенола гипохлоритом происходит разрыв бензольного кольца с образованием малеиновой кислоты и углекислого газа.Первое вещество легко очистить, от второго очищать не надо, в воде на него ПДК нет.

Всесторонняя проверка в лабораторных, полупроизводственных и опытно-промышленных условиях и в ходе длительной эксплуатации серийных очистных сооружений Альфа подтвердила высокую эффективность способа. Электрохимическая очистка гарантирует глубокое обесцвечивание промстоков (в среднем на 98%) при значительном снижении органических загрязнений (ХПК) — на 70-75%.

Технологическая нитка комплекса Альфа обеспечивает глубокую очистку стоков. Следует подчеркнуть, что комплекс Альфа — система взаимодействующих между собой устройств, каждый из которых обладает больши количество степеней свободы, в частности только для электролизера имеется более 4 разных режимов работы. Функционирование адсорбера также идет по крайней мере в трех основных режимах. Отстойник также работает в трех разных режимах. Поэтому даже имея полный комплект оборудования достичь заданных результатов можно только пр наличии «ключа», то есть технологической режимной карты. Химия таких процессов значительно сложнее, чем имеющиеся в настоящее время представления. Мы даем в данной статье только обзорную информацию по данной теме. Каждый месяц мы обнаруживаем новое явление, НОУ-ХАУ и особенности функционирования отдельных узлов или системы в целом. Только точное следование технологической режимной карте дает заданный гарантированный результат.

Эксперименты проводятся в специализированной научно-производственной лаборатории, имеющейся на нашем предприятии. Опыт запуска и эксплуатации очистных сооружений Альфа, имеющийся в распоряжении наших специалистов — основа работы нашего предприятия.

  • не образуется осадок;
  • стабилизируется рН;
  • уменьшается концентрация взвешенных веществ.

Такая вода может быть принята в городскую канализацию, сброшена в открытые водоемы или даже использована повторно в других технологических производствах.

Постоянный научный поиск в области электрохимии обеспечивает нам хороший технологический задел. Открыты новые явления в области электрохимии, обнаружены интересные физические эффекты и осваиваются новые области применения электрохимических процессов. Все эти разработки реализуются в унифицированном универсальном комплексе Альфа, решающим большинство экологических задач.

Процессы и аппараты электрохимической очистки стоков нами постоянно совершенствуются. В настоящее время разработана новая серия аппаратов, которые будут утилизировать концентрированные жидкие отходы, твердые промышленные и бытовые отходы, очищать большие массы воды.

Материалы, опубликованные на сайте защищены согласно закону об авторских правах Закон РФ от 9 июля 1993 г. N 5351-I «Об авторском праве и смежных правах» (с изменениями от 19 июля 1995 г., 20 июля 2004 г.) и не могут быть использованы без разрешения автора.

Ключевые слова: Альфа, очистка воды, очистка сточных вод, сток, очистные сооружения, промышленный сток, электрохимическая, электрод, электрокоагуляция, очистка стоков , электрофлотация, деструкция, электрофлотатор, электролиз, хлор, окисление

источник