Сущность метода очистки сточных вод методом электродиализа

В среднее отделение ванны, разделенной диафрагмами на три отделения, заливают загрязнённую морскую воду, которая содержит растворенные соли, например, NaCl, а крайние отделения заливают чистой водой и помещают электроды. В крайних отделениях ведут электродиализ. Анионы переносятся током в анодное пространство. На аноде выделяется кислород и хлор, образуется в данном случае соляная кислота пропорционально количеству образовавшегося кислорода. Катионы переносятся в катодное пространство. На катоде выделяется водород и одновременно образуется щелочь (в данном случае NaOH). По мере прохождения тока концентрация солей в среднем отделении снижается. По мере повышения щелочности и кислотности в камерах с электродами, в процессе переноса начинают в большей степени принимать участие Н⁺ и ОН^- ионы, которые в среднем отделении образуют воду. Это обуславливает снижение процессов переноса ионов солей. В электродиализаторах применяют гомогенные и гетерогенные диафрагмы, гомогенные получают поликонденсацией, сополимеризацией мономеров, гетерогенные – смешением измельченного ионита и инертного неэлектропроводного соединения (полиэтилен, каучук) со следующим формированием в тонкие листы.

Катоды и особенно аноды изготавливают из стойких к окислению материалов – платина, магнетит, графит.

Технико-экономическая оценка показала, что очистка морской воды методом электродиализа в пять раз дешевле реагентного. К преимуществам метода электродиализа относится возможность рециклизации выделенных в процессе очистки примесей. Недостаток – затраты электроэнергии.

Методом электродиализа с высокой эффективностью удаляются из морской воды растворенные радиоактивные изотопы (¹³⁷Cs, ¹³¹Y, ⁸⁹Sr) без взвешенных ассоциированных фаз сточных вод (⁹⁵Zr, ⁹⁵Nb).

Первая стадия – частичное обессоливание, вторая – глубокая очистка от радиоактивных изотопов. В результате двухстадийной очистки минерализация очищенных сточных вод не превышала 25 мг/л, а β-активность снижалась в 50-100 раз, по ⁹⁰Sr – в 1000 раз.

Термоокислительный метод.

Существуют следующие термоокислительные методы:

- парофазное окисление («огневой» метод);

- жидкофазное окисление;

- парофазное каталитическое окисление.

а) Сущность этих методов заключается в окислении примесей органики кислородом воздуха при повышенной температуре.

Очистка методом адсорбции

В зависимости от характера сорбционного взаимодействия адсорбата и адсорбента различают физическую, активированную и химическую адсорбцию.

Физическая адсорбция – обусловлена силами межмолекулярного взаимодействия Ван-Дер-Ваальса, протекает с высокой скоростью и имеет низкую теплоту адсорбции. Адсорбция протекает мономолекулярно. Физическая адсорбция характерна для веществ, адсорбируемых из парогазовой фазы, а при адсорбции в растворе осложнена физико-химическим взаимодействием адсорбата, адсорбтива и адсорбента.

Активированная адсорбция – обусловлена взаимодействием адсорбата и адсорбента с образованием поверхностного соединения. Активированная адсорбция избирательная, необратимая реакция, с повышением температуры скорость адсорбции увеличивается, характеризуется высокой теплотой адсорбции.

Хемосорбция – химическая реакция, которая протекает на поверхности адсорбента.

Одним из основных критериев оценки адсорбционных свойств адсорбента является изотерма адсорбции – зависимость активности адсорбента от концентрации адсорбата в условиях равновесия. Для описания изотермы адсорбции наибольшее применение получили уравнения Ленгмюра (66) и Фрейндлиха (67):

,

(60)

где А – максимальная адсорбция;

В – константа равновесия, зависящая от температуры;

С_равн – равновесная концентрация адсорбата, мг/л;

,

(61)

где и – эмпирические константы, зависящие от температуры.

Скорость процесса адсорбции определяется внешней (перенос вещества из газового ядра к поверхности адсорбента) и внутренней диффузией в порах адсорбента. Наиболее активным и широко применяемым адсорбентом для очистки является активированный уголь. Он очищает загрязнённые воды преимущественно от органических соединений. Регенерация активированного угля – это один из основных вопросов, который возникает при адсорбционной очистке сточных вод.

Для удаления органических веществ с поверхности активированного угля используют динамическую десорбцию, смещение равновесного состояния системы осуществляется с изменением концентрации адсорбата и температуры. При деструктивной регенерации применяют процессы окисления хлором, озоном, кислородом и термическую.

Схема адсорбционной очистки представлена на рисунке 4.

 

 

ОА ОА ОА

А – адсорбент; ОА – отработанный адсорбент; ЗВ и ОВ – загрязнённая и очищенная вода; 1 – аппарат с мешалкой; 2 – отстойник

Рисунок 4 – Технологическая схема адсорбционной очистки

Эффективным является использование активированного угля в «кипящем» слое (рис. 5).

ЗВ

ЗВ

ОА

ОА

Рисунок 5 – Аппараты с «кипящим» слоем активированного угля с одной (слева) и с несколькими перегородками (справа)

4.2. Очистка морской воды от нефтепродуктов [2, 3, 6]