Электрохимическое коагулирование

Электрохимическое коагулирование имеет место при пропускании постоянного электрического тока через металлические электроды, опущенные в обрабатываемую воду.

При этом происходит так называемое комбинированное явление электролиза, оно заключается в следующем:

• с одной стороны происходит электролиз солей, имеющихся в воде и самой воды;

• с другой стороны происходит электролиз материала анода (Fe, Al).

При использовании в качестве анода Fe пластины в воду переходят ионы Fe (II), которые затем окисляются О₂ воздуха или С1₂ (при предварительном хлорировании) и переходят в Fe (III).

При использовании А1 электродов вода обогащается А1³⁺.

Выделившиеся ионы Fe³⁺ и А1³⁺ действуют аналогично ионам вводимых в воду коагулянтов в виде раствора. При этом, как мы знаем, происходит уменьшение заряда коллоидных частиц, нарушение их агрегативной устойчивости и их коагуляция.

Кроме того, ионы Fe³⁺ и А1³⁺ гидролизуются с образованием А1(ОН)₃ и Fe(OH)₃, которые образуют хлопья. И дальнейшее осветление воды происходит аналогично простой коагуляции.

Количество металла перешедшего из анода в воду в результате электролиза определяют из выражения (з-н Фарадея):

m = ηAIt(nF)

A – атомная масса металла;

F – число Фарадея (96500 Кл);

I – сила тока (А);

n – валентность металла;

η – коэффициент выхода металла по току, %;

t – время прохождения тока, с;

На процесс электрохимического растворения металла электродов влияют физико-химические, электрические и гидродинамические факторы:

• рН среды;

• солесодержание;

• t⁰;

• материал электродов;

• плотность тока;

• частота смены полярности на электродах;

• скорость движения воды в межэлектродном пространстве;

Плотность тока в электролизёрах по возможности должна быть максимальной, так как при этом наиболее полно используется рабочая поверхность электродов. Однако при высоких плотностях могут иметь место, так называемые, поляризационные явления и пассивация электродов, что приводит к потерям электроэнергии.

Из всей ∑ А^- наибольшим активизирующим или депассивирующим действием обладает С1^- ион. Это связано с небольшими размерами С1^- - иона и лёгкостью его проникновения через оксидную А1 плёнку окислов.

При прохождении постоянного электрического тока через раствор кроме электролиза имеет место ещё и электрофорез. При электрофорезе частицы взвеси перемещаются к электроду, нейтрализуются, агрегируются и выделяются из воды.

Важно отметить, что при электрохимическом коагулировании практически не изменяется солевой состав обрабатываемой воды и только в конце процесса несколько увеличивается щёлочность и рН воды.

Если при осуществлении электрохимического коагулирования кроме Fe анода в воду поместить ещё и графитовый электрод, то можно получить О₂ и С1₂.

Расход электроэнергии на очистку 1 м³ воды зависит от расстояния между Fe(Al) пластинами: чем меньше зазор, тем меньше расход электроэнергии.

При расходе Fe 6-7 г/м³ качество обработанной воды соответствует требования ГОСТа на питьевую воду.

рН↑ с 7,1 до 7,7.

Метод эл. коагулирования позволяет достичь высокой эффективности очистки воды на установках, которые можно легко механизировать и автоматизировать.

Недостатки: повышенный расход электроэнергии и металла и не очень большие объемы обрабатываемой жидкости.