Блоги

На одном из уральских предприятий химической промышленности, где было крупно тоннажное производство тринитротолуола, возникли проблемы с очисткой сточных вод. Промывные воды с остатками органических соединений сбрасывались на биологические очистные сооружения поселка. Но органические нитропроизводные не только не подвергались биологической очистки, но вызывали нарушение работы процесса очистки хоз-бытовых стоков. Руководство предприятия обратилось научно-производственное объединение «Уралэнергоцветмет» с просьбой разработать технологию очистки сточных вод от органических нитропроизводных. При разработке метода электрокоагуляционной очистки стоков от нитро содержащей органики был использован старинный способ русских купцов , которые занимались крашением тканей с использованием органических красителей: перед сбросом окрашенных промывных вод в реку стоки фильтровали через бочки, которые были заполнены дробленным чугуном. За счет перехода железа в раствор и выделения атомарного водорода шло восстановление нитро продуктов и их коагуляция. После такой обработки дальнейшая очистка сточных вод происходила непосредственно в реке за счет микрофлоры и кислорода ,растворенного в речной воде. Для интенсификации процесса очистки сточных вод от нитросодержащей органики было решено вместо фильтрации сточных вод через железную стружку использовать метод анодного растворения железа под воздействием постоянного электрического тока. Электрокоагуляцию проводили при плотности тока 0,25-0,75а/дм2 с последующей нейтрализацией щелочным реагентом до рН 8,5-9,5.Данная плотность тока обеспечивала достаточную полноту разложения нитропродуктов.при минимальных затратах электроэнергии, а последующая нейтрализация и обработка хлором приводит к получению совершенно бесцветной воды без запаха нитровеществ, что свидетельствует о полном их отсутствии. Таким образом, применение электрокоагуляция позволяет за счет протекания в одном объеме таких процессов как восстановление нитрогрупп в аминогруппы водородом и двухвалентным железом, коагуляция и сорбция органических веществ на гидроокиси двухвалентного железа. Кроме того, за счет выделения газов при электролизе идут процессы окисления органики и их флотация в виде пенного продукта ,что способствует более глубокой очистки сточных вод от нитропроизводных. На данный способ очистки было получено в 1969 авторское свидетельство на изобретение «Способ очистки сточных вод путем электрокоагуляции»( автор Селицкий Г.А.) №242764. На всех предприятиях бывшего СССР очистку хромсодержащих сточных вод осуществляли на локальных установках с применением таких реагентов как серная кислота, гипосульфит натрия или сульфат двухвалентного железа. Данная технология имела много недостатков: 1. большие рабочие площади для очистных сооружений; 2.дефицитные и дорогостоящие реагенты(гипосульфит натрия); 3.обязательное наличие специально обученного персонала; 4.большой объем трудно утилизируемых отходов , которые образовывались при очистки сточных вод от хрома. Поэтому появилась идея: если за счет анодного растворения железа удается восстанавливать нитропроизводные , то вероятно можно за счет процесса электрокоагуляции осуществить восстановление шестивалентного хрома двухвалентным железом, которое образуется за счет анодного растворения железного анода при электролизе. Исследования в лаборатории по очистке сточных вод от шестивалентного хрома с применением электрокоагуляции показали следующее: -при электролизе водного раствора в широком диапазоне величины рН обрабатываемой воды идет процесс перехода двухвалентного железа в раствор, с последующим образованием гидроксида двух валентного железа; -оптимальная плотность тока при электрокоагуляции хромсодержащего раствора составляет 5 до 20 а / дм2 . Одно из первых исследований в нашей стране по восстановлению хромового ангидрида за счет анодного растворения железа было выполнено в Казанском госу- дарственном университете. Применительно к очистке сточных вод от хрома и других окислителей метод электрокоагуляции был впервые исследован и затем успешно применен на производстве научно-промыш- ленным объединением «Уралэнергоцветмет» под руко- водством автора настоящей публикации . Очистка хромсодержащих сточных вод в электрокоагуляторе с железными электродами основана на химическом восстановлении бихромат и хромат ионов ионами Fe2+, образующимися при электролитическом растворении анодов и в результате катодного восстановления Fe3++ e-→Fe2+, а также гидрозакисью железа Fe(OH)2, образующейся в обрабатываемой воде при взаимодействии Fe2+ + 2OH- ионов при рН >7,5, На восстановление 1 г х рома в электрокоагуляторе, расходуется 3,22 г железа, на что тратится по закону Фарадея — 3,09 А/ч. электричества. Обычно величина напряжения на ванне электрокоагулятора не превышает максимально допустимого напряжения для используемых источников постоянного тока и находится в пределах 6-12 В. В тех случаях, когда напряжение на электролизере является предельным для используемого источника тока, а величина тока еще не достигнута для получения требуемой производительности установки, рекомендуется вводить в обрабатываемую сточную воду раствор хлорида натрия. Практика работы электрокоагуляционных установок показывает, что величина тока, пропускаемого через сточные воды, определяется количеством электричес- тва, которое необходимо для полного восстановления шестивалентного хрома, и выбранным временем обра- ботки воды в аппарате. Время обработки выбирается таким, чтобы за период пребывания воды в электрокоагуляторе в раствор пере- шло такое количество железа, которого бы хватило для восстановления шестивалентного хрома, содержаще- гося в обрабатываемом объеме сточных вод. Вместе с тем, скорость анодного растворения железа зависит от выбранной плотности тока. Очистку сточных вод от шестивалентного хрома следует вести в интервале плотностей тока от 50 до 200 а / м2 . Как уже отмечалось выше, увеличение плотности тока приводит к сокращению времени электрохимической обработки сточных вод, но в то же время из-за роста напряжения на ванне электрокоагулятора увеличивается удельный расход электроэнергии. По конструктивным соображениям, чтобы не применять громоздкие электрокоагуляторы и выпрямители постоянного тока, время обработки сточных вод рекомендуется выбирать в интервале от 2 до 15 мин . В ходе электрокоагуляционной очистки сточных вод происходит повышение величины рН. Это объясняется тем, что количество образующихся гидроксид ионов превалирует над количеством ионов водорода, которые образуются при гидратации ионов Fe3+ и Сr3+ . В случае содержания в обрабатываемой воде ионов тяжелых металлов (меди, цинка и никеля) последние осаждаются в виде гидроокисного осадка, при достижении величины рН начала гидратообразования. Осаждению тяжелых металлов из воды способствуют и другие процессы, происходящие в электрокоагуляторе с железными электродами. Так, переходящие в раствор за счет анодного растворения ионы железа, гидратируются с образованием гидроокиси и гидрозакиси железа, которые адсорбируют ионы цветных металлов и осаждаются вместе с ними. Установлено, что эффективность очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов методом электрокоагуляции определяется следующими условиями: 1.достижением величины рН начала гидратообразования ионов тяжелых металлов, находящихся в обрабатываемой воде; 2.переходом в раствор такого количества железа, которого было бы достаточно для соосаждения присутствующих в воде ионов тяжелых металлов. Расход железа в граммах на I г осаждаемого иона при электрокоагуляционной очистке воды от меди составляет 3-3,5, от цинка - 2-3, от никеля - 5-6. Эти данные получены при обработке сточных вод с рН 4-6. Удаление ионов тяжелых металлов из раствора при электрокоагуляции может происходить не толь- ко за счет гидратации и сорбции на поверхности гидроокиси железа, но и за счет образования труд- но растворимых комплексных соединений тяжелых металлов с железом. Электрокоагуляция, как указывалось выше, является мобильным методом, позволяющим вести процесс очистки воды от хрома в широком диапазоне рН (от 2 до 9) с меньшими (по сравнению с другими способами очистки) капитальными и эксплуатационными затратами. Для интересующихся направляю свои статьи, которые были опубликованы в различных журналах 2007-2008гг по вопросу «Электрокоагуляция»: • Применение напорных электрокоагуляторов в схемах очистки хромсодержащих сточных вод (PDF, 1019 КБ) • Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов методом натрийкатионирования (PDF, 193 КБ)

Ключевые слова: очистка сточных вод от шестивалентного хрома, электрокоагуляция, электроды, гидроксид железа, электролиз.шестивалентный хром

---

Добавить комментарий 0