4.4. Электрохимическая очистка сточных вод

Методы электрохимической очистки основаны на электролизе сточных вод, т. е. пропускании через них электрического тока при помощи погруженных в воду электродов. Данные методы находят применение для удаления из воды различных растворимых и диспергированных примесей как неорганических, так и органических.

При электролизе сточных вод происходит большое количество физико-химических процессов. На отрицательно заряженных электродах (катодах) восстанавливаются положительно заряженные ионы, образуя при этом твердые, жидкие или газообразные вещества или новые ионы. На положительно заряженных электродах (анодах) также происходит образование газов (кислорода, галогенов, углекислоты) и окисление присутствующих в воде ионов и органических веществ с образованием новых соединений.

Если аноды выполняются из железа, алюминия и некоторых других металлов, то происходит их электролитическое растворение и переход ионов этих металлов в сточную воду с образованием гидроксидов или основных солей, обладающих способностью к коагуляции.

При электролизе может происходить перенос ионов через полупроницаемые мембраны, обессоливание воды, образование концентрированных минеральных и органических кислот и щелочей. Электролиз сточных вод, содержащих диспергированные, в том числе эмульгированные, примеси, сопровождается электрофорезом, разрядкой и коагуляцией коллоидных частиц, а также флотацией дисперсных частиц пузырьками образующихся на электродах газов.

Все электрохимические методы очистки воды можно разделить на три основные группы: методы превращения, методы разделения и комбинированные методы [5].

Первая группа методов обеспечивает изменение физико-химических и фазово-дисперсных характеристик примесей с целью их обезвреживания или более быстрого извлечения из воды. В первую группу входят методы электрокоагуляции, электрохимической деструкции, электрокристаллизации, электрического окисления и восстановления.

Вторая группа предназначена для концентрирования примесей в локальном объеме электролита без существенного изменения их физико-химических или фазово-дисперсных свойств. К этой группе относятся такие методы, как электрофлотация, электродиализ, электроосмос, электрофорез и электрофильтрование.

К третьей группе относятся методы, совмещающие один или несколько методов превращения и разделения в одном аппарате: электрокоагуляция-флотация, электрокаталитическая деструкция, электроосаждение, электрохимическое обеззараживание и пр.

В практике водоочистки в настоящее время наибольшее распространение получили следующие направления использования электрохимических методов:

– удаление растворенных (главным образом органических) примесей в результате их анодного окисления и катодного восстановления с образованием нетоксичных или малотоксичных соединений, а в некоторых случаях продуктов, выпадающих в осадок;

– удаление органических и неорганических примесей путем электролиза сточных вод с использованием растворимых анодов и получением продуктов, выпадающих в осадок (метод электрокоагуляции);

– удаление растворенных (главным образом неорганических) примесей с одновременной утилизацией ценных продуктов методами электродиализа;

– удаление растворенных органических и неорганических примесей методом электрофлотации.

Достоинствами электрохимических методов являются простота технологической схемы и ее эксплуатации, возможность относительно легкой автоматизации процесса очистки, отсутствие необходимости использования дорогих химических реагентов, возможность извлечения из сточных вод ценных компонентов, небольшие размеры сооружений. Основными недостатками методов являются их высокая энергоемкость и необходимость использования дорогих и дефицитных металлов. Кроме того, электрохимические методы часто требуют предварительной очистки сточных вод от грубодисперсных примесей.

С учетом ограниченного объема издания в настоящем разделе рассмотрим лишь наиболее распространенные методы электрохимической очистки сточных вод.