40.Электрохимические методы очистки сточных вод. Анодное окисление и катодное восстановление.
Анодное окисление и катодное восстановление.
В электролизере, схема которого показана на рис. 1, 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.
Рис. 1. Схема электролизера:
1 — корпус; 2 — анод; 3 — катод; 4 — диафрагма
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.
В качестве анодов используют различные электролитически нерастворимые материалы: графит, магнетит, диоксиды свинца, марганца и рутения, которые наносят на титановую основу.
Катоды 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. Кроме основных процессов электроокисления и восстановления, одновременно могут протекать электрофлотация, электрофорез и электрокоагуляция.
Сточные воды, содержащие цианиды, образуются на предприятиях машиностроения, приборостроения, черной и цветной металлургии, химической промышленности и др. В состав вод кроме простых цианидов (KCN, NaCN) входят комплексные цианиды цинка, меди, железа и других металлов, концентрация которых колеблется от 10 до 600 мг/л. Обычно рН таких стоков колеблется в пределах 8—12.
Анодное окисление цианидов протекает по реакциям
Окисление может быть проведено и с образованием азота:
Для повышения электропроводности сточных вод и снижения рас-хода энергии к водам добавляют NaCl. При концентрации CN" 1 г/л добавляют 20—30 г/л NaCl. В этом процессе используют графитовый анод и стальной катод. Оптимальные условия окисления: анодная плотность тока 3—4 А/дм2, меж-злектродно" пространство 3 см, скорость воды 30 дм3/ч, рН 8—9. Степень очистки приближается к 100%.
Разрушение цианидов происходит в результате электрохимического окисления на аноде и окисления хлором, выделяющимся на аноде в результате разложения NaCl. Этот процесс описывается следующими реакциями:
Схема установки для электрохимической очистки сточных вод от цианидов приведена на рис. 2
Рис. 2. Схема установки электрохимической очистки сточных вод от цианидов соединений:
1 - усреднитель: 2 — бак для приготовления раствора хлорида натрия: 3 — электро--чизер; 4 --источник постоянного тока
При использовании электролизеров проточного. типа целесообразно разделять их перегородками на несколько отсеков. В процессе электролиза сточные воды перемешивают сжатым воздухом. Обработанные сточные воды содержат до 200 мг/л активного хлора и должны быть обезврежены. Металлы, которые выделяются на катоде, утилизуют. Установка компактна и проста в эксплуатации.