Філатова О.Г.

Кандидат технічних наук, кафедра хімії та харчової технології, Іркутський державний технічний університет

Соболєва А.А.

Аспірант, кафедра хімії та харчової технології, Іркутський державний технічний університет

ІНТЕНСИФІКАЦІЯ електрокоагуляціонний МЕТОДУ ОЧИСТКИ СТІЧНИХ ВОД ГАЛЬВАНІЧНОГО ВИРОБНИЦТВА

анотація

В роботі визначені значення оптимальної щільності струму для електрокоагуляціонний вилучення іонів нікелю, міді, цинку і заліза в статичних умовах. Ефективність електрокоагуляціонний методу очищення гальваностоков від іонів важких металів склала не менше 98%, питомі витрати електроенергії 0,25 кВт · год / м3.

Ключові слова: електрокоагуляція, гальваностоков, алюмінієві аноди, іони нікелю, іони міді, іони цинку, іони заліза

Keywords: electrocoagulation, galvanic, aluminum anodes, nickel ions, copper ions, zinc ions, ferrum ions

Країни, що розвиваються пріоритетні напрямки водоочисних технологій повинні бути спрямовані на комплексну переробку стічних вод з використанням всіх її корисних інгредієнтів і створенням циклів замкнутого водопостачання. Найбільш перспективними методами знешкодження стічних вод від іонів важких металів є фізико-хімічні, що включають в себе електрохімічні способи обробки стоків. Так, завдяки застосуванню цих методом на виробництві очищені стоки можна використовувати в замкнутій системі водопостачання, одним з таких методів є електрохімічна коагуляція.

В основі методу електролітичної коагуляції лежать процеси анодного розчинення металів. Тому для нас представляє великий інтерес розглянути поведінку алюмінію при анодної поляризації. Вивчення анодного розчинення металів ускладнюється тим, що відбувається безперервна зміна істинної поверхні електрода внаслідок енергетично більш вигідного розчинення кристалографічних граней, виступів та ін. В загальному випадку анодное поведінку металів залежить від їх природи, складу електроліту, стану поверхні і величини поляризації [1].

Мета роботи: визначити оптимальні щільності струму для лікування іонів нікелю, міді, цинку і заліза з стічних вод.

Технічні показники і параметри роботи електрокоагуляційної установки, використовуваної нами для проведення експерименту в статичних умовах: обсяг установки - 100 см3; площа алюмінієвих електродів - 8 см2; відстань між електродами - 1 см; щільність струму - 1,56 мА / см2; сила струму - 12,5 мА; напруга - 12 В. Як об'єкт дослідження використовували модельні і промивні стічні води цеху гальванопокриття машинобудівного підприємства. В середньому концентрація окремих іонів важких металів склала 15-20 мг / л.

Отриманий електрохімічним шляхом гідроксид алюмінію має пористу структуру гідрогелю та активно сорбує на своїй поверхні іони важких металів. Величину сорбції іонів токсичних важких металів розраховували за формулою:

А = ((СІСХ - Скон) / Δ mAl) · V,

де СІСХ - вихідна концентрація іонів важких металів в стічній воді, мкг / мл; Скон. - залишкова концентрація іонів важких металів в стічній воді, мкг / мл; V - об'єм стічної води в електролітичної осередку, мл; ΔmAl - зміна маси алюмінієвого анода, відповідне конкретного проміжку часу проведення процесу електрокоагуляції, мг.

На рис. 1 і на рис. 2 представлені залежності величини сорбції від щільності струму для досліджуваних іонів токсичних важких металів.

Мал. 1 Залежність сорбіруємості від анодної щільності струму:

1 - для іонів заліза; 2 - для іонів нікелю

Мал. 2 Залежність сорбіруємості від анодної щільності струму

1 - для іонів цинку; 2 - для іонів міді

З рис. 1 видно, що максимальну величину сорбції іонів заліза і нікелю відповідає щільність струму 1,65 мА / см2. З наведених даних (рис. 2) слід, що максимальну величину сорбції іонів цинку відповідає щільність струму 0,6 мА / см2, для іонів міді -1,25 мА / см2. При подальшому збільшенні зазначених щільності струму спостерігається зниження величини сорбіруємості. Це пов'язано з тим, що при підвищенні щільності струму зростають поляризаційні явища і пасивація електродів, що призводить до зростання напруги і втрат електроенергії на побічні процеси. Наступ пасивного стану алюмінієвого анода пов'язано з утворенням на його поверхні оксидної плівки.

На потенціостата IPC PRO були зняті поляризаційні криві розчинення алюмінію в модельних стічних водах. При електрохімічних вимірюваннях використовували трехелетродную осередок, що складається з допоміжного електрода (платинового), робочого електрода (алюмінієвого) та електрода порівняння (хлорсрібного). Вимірювання проводили в потенціодінаміческом режимі при постійній температурі 298 К і швидкості розгортки 5 мВ / сек. З отриманих поляризаційних кривих випливає, що при роботі при малих анодних щільності струму навіть при електродному потенціалі рівному нулю не відбувається пассивации алюмінієвого електрода. Максимальна поляризація алюмінієвого електрода відбувається при електрокоагуляції модельних стічних вод, що містять іони нікелю, в цьому випадку величина електродного потенціалу алюмінію складає -1,15 В при оптимальній щільності струму 1,65 мА / см2. Найменше алюмінієвий електрод поляризується при електрокоагуляції модельних стічних вод містять іони міді, величина електродного потенціалу алюмінію дорівнює -1,59 В при оптимальній щільності струму 1,25 мА / см2.

При встановлених щільності струму ефективність електрокоагуляціонний методу очищення гальваностоков від іонів важких металів склала не менше 98%, питомі витрати електроенергії 0,25 кВт · год / м3.

література

1. Яковлев С.В., Краснобородько І.Г., Рогов В.М. Технологія електрохімічного очищення води. - Л .: Стройиздат, 1987 ̶ 312с.