Классификация процессов электрообработки дисперсных систем с жидкой дисперсионной средой

Методы классифицируются в зависимости от явлений, происходящих в межэлектродном пространстве. Эти явления трудно выделить в чистом виде – например, электрофорез сопровождается электролизом, а электрокоагуляция - электрохимической коагуляцией и т.д. Во внимание принимается технология электрообработки, особенности внешнего электрического поля (частота, равномерность и т.д.) и преобладающие эффекты. Методы расположены в порядке увеличения напряженности используемого электрического поля (от Е = (0,5¸10,0) до 1·10⁴ В·см ^-1) и характеризуются следующим образом.

1. Электродиализ – метод электрообработки, при котором происходит сепарация ионов (диализ) с их концентрированием у соответствующих электродов, изменяющих рН приэлектродного пространства.

Применяется для удаления ионов из дисперсионных сред, коллоидных растворов и опреснения воды.

 

2. Электролиз – метод, при котором в межэлектродном пространстве происходят химические реакции, как правило, без образования нерастворимых соединений – дисперсной фазы, в том числе за счет окислительно-восстановительных реакций на электроде (электроокисление - с отдачей электронов на аноде и восстановление - с присоединением электрона на катоде).

Пригоден для изменения химического состава дисперсионной среды. Применяется для обеззараживания воды.

 

3. Электрохимическая коагуляция – метод электрообработки, при котором в межэлектродном пространстве под действием внешнего поля генерируются катионы, образующие сорбирующие гидроксиды, в результате чего под воздействием как катионов, так и гидроокиси происходит коагуляция, сорбция и разрушается устойчивость дисперсий.

Пригоден для получения коагулянта. Используется в технологии очистки и обеззараживания воды.

 

4. Электрофлотация – метод электрообработки, при котором генерируется газ, образующий высокодисперсные и монодисперсные электрически заряженные пузырьки, адсорбирующие частицы дисперсной фазы и транспортирующие их на поверхность жидкости.

Используется в обогащении, для очистки и обеззараживания воды.

 

5. Электрофлотокоагуляция – метод, сочетающий последовательно электрофлотацию и электрохимическую коагуляцию

Используется, как правило, для очистки природных и сточных вод, в обогащении.

 

6. Электрофорез – метод электрообработки, при котором под действием электрического поля происходит движение заряженных частиц с их концентрированием у соответствующего электрода. Возможно предварительное заряжение частиц.

Применяется для выделения дисперсной фазы малоконцентрированных систем, например, питьевой воды, формирования электрофоретических покрытий, окраски осаждением, в медицине и т.п.

 

7. Электрокоагуляция – метод электрообработки, при котором поляризованные внешним полем частицы сближаются и образуют новые, соответственно более крупного размера агрегаты и частицы. Электрокоагуляция может быть обратимой (агрегаты после снятия поля распадаются) и необратимой.

Применяется при формировании структур покрытий материалов, коагуляции в технологии обработки воды, очистке нефти от воды и солей.

 

8. Диполофорез – метод электрообработки или такое явление, при котором движением частиц, в том числе и незаряженных, нейтральных (имеющих дзета- потенциал, примерно равный нулю), управляют неоднородным электрическим полем. Движение частиц осуществляется за счет поляризации двойного электрического слоя.

Применяют для направленного концентрирования микроорганизмов, формирования структур.

 

9. Диэлектрофорез – метод электрообработки или такое явление, при котором поляризуется материал частиц и они и их агрегаты концентрируются в области большей напряженности поля при диэлектрической проницаемости частиц большей диэлектрической проницаемости среды. В случае, если частицы имеют меньшую, чем дисперсионная среда диэлектрическую проницаемость, они выталкиваются в зону меньшей напряженности поля

Используются для глубокого обезвоживания и обессоливания нефти, при очистке диэлектрических жидкостей и других неполярных сред.

 

10. Электрофильтрование – метод электрообработки, при котором осаждение и удерживание частиц ведут на поляризованной внешним электрическим полем диэлектрической загрузке – коллекторе и внутри ее.

Применяют в технологии, использующей ионообменные смолы, полимерные, в том числе волокнистые, загрузки.

 

11. Электроосмос – метод электрообработки, при котором под действием электрического поля происходит направленное движение раствора относительно капиллярного твердого тела (мембраны).

Применяется при обезвоживании строительных материалов, сушке изделий, упрочнении грунтов и пр.

 

12. Электрообезвоживание – метод сгущения и регулирования реологических свойств высококонцентрированных гидродисперсий во внешнем электрическом поле.

Применяется при утилизации осадков бытовых, промышленных и сточных вод.

 

13. Электрический разряд малой мощности – метод электрообработки, при котором в межэлектродном пространстве, создаваемом системой электродов, генерирующих неоднородное электрическое поле, возникают электрические разряды на фронте импульсов напряжением до 3 кВ и длиной до 0,02 с. Это могут быть и разряды импульсов высокой частоты.

 

14. Высоковольтный импульсный разряд – метод электрообработки, при котором в межэлектродном промежутке генерируют разряды на импульсах с напряжением более 3 кВ и длиной менее 10^-3 с за счет энергии, запасаемой предварительно в накопительном конденсаторе.

Применяется в технологии электрогидравлического удара и обеззараживания питьевых и сточных вод.

 

15. Комплекс электрических воздействий – метод электрообработки, при котором используется в том или ином сочетании совокупность вышеизложенных методов.