W ostatnich latach, wraz z ciągłym rozwojem i udoskonalaniem technologii uzdatniania wody, technologia elektrochemicznego uzdatniania wody jest coraz bardziej ceniona i stosowana ze względu na wysoki stopień degradacji, prostą obsługę i brak zanieczyszczeń. Ponieważ istnieje wiele działów technologii elektrochemicznego uzdatniania wody, tutaj omawiane i wymieniane są jedynie utlenianie elektrochemiczne i mikroelektroliza.
1. Zasada uzdatniania wody metodą utleniania elektrokatalitycznego
Utlenianie elektrochemiczne:
Ogólnie rzecz biorąc, utlenianie elektrochemiczne w rzeczywistości odnosi się do całego procesu elektrochemicznego. Opiera się na zasadzie reakcji redoks, w której na elektrodach elektrolizera elektrolizera utleniającego zachodzą bezpośrednie lub pośrednie reakcje elektrochemiczne, redukując lub usuwając w ten sposób zanieczyszczenia ze ścieków.
W wąskim znaczeniu utlenianie elektrochemiczne odnosi się konkretnie do procesu anodowego, podczas którego roztwór lub zawiesinę materii organicznej umieszcza się w ogniwie elektrolitycznym, a prąd stały wykorzystuje się do wychwytywania elektronów na anodzie w celu utlenienia materii organicznej lub najpierw utleniają metale niskowartościowe do jonów metali wysokowartościowych, a następnie jony metali wysokowartościowych utleniają materię organiczną. Ogólnie rzecz biorąc, niektóre grupy funkcyjne materii organicznej są aktywne elektrochemicznie. Poprzez wymuszone działanie pola elektrycznego zmienia się struktura grup funkcyjnych, zmieniając tym samym właściwości chemiczne materii organicznej, zmniejszając jej toksyczność lub nawet ją eliminując i zwiększając jej biodegradowalność. Utlenianie elektrochemiczne dzieli się na utlenianie bezpośrednie i utlenianie pośrednie.
Utlenianie bezpośrednie (elektroliza bezpośrednia) odnosi się do usuwania zanieczyszczeń ze ścieków poprzez bezpośrednie utlenianie na elektrodzie elektrokatalitycznej, które można podzielić na proces anodowy i proces katodowy. Proces anodowy polega na tym, że zanieczyszczenia utleniają się na powierzchni anody i przekształcają je w substancje mniej toksyczne lub substancje łatwo biodegradowalne, osiągając w ten sposób cel polegający na redukcji i usuwaniu zanieczyszczeń. Proces katodowy polega na redukcji i usunięciu zanieczyszczeń na powierzchni katody, co wykorzystuje się głównie do redukcji i odhalogenowania węglowodorów halogenowanych oraz odzyskiwania metali ciężkich. Ten proces katodowy, znany również jako redukcja elektrochemiczna, polega na zastosowaniu katod ze stali nierdzewnej lub elektrod platerowanych Pt na bazie Ti w celu przekazania elektronów, co jest równoznaczne z redukcją i osadzaniem jonów metali ciężkich, takich jak Cr6+ i Hg2+ przez środki redukujące. Jony o wysokim stopniu utlenienia są redukowane do niskich stopni utlenienia (chrom sześciowartościowy staje się chromem trójwartościowym); materia organiczna zawierająca chlor zostaje zredukowana i odchlorowana, przekształcona w substancje niskotoksyczne lub nietoksyczne, poprawia się biodegradowalność: R-Cl +H++e →RH + Cl-
Utlenianie pośrednie (elektroliza pośrednia) odnosi się do wykorzystania wytwarzanych elektrochemicznie substancji redoks jako reagentów lub katalizatorów w celu przekształcenia substancji zanieczyszczających w substancje mniej toksyczne. Elektrolizę pośrednią dzielimy na procesy odwracalne i procesy nieodwracalne. Proces odwracalny (pośrednie utlenianie elektrochemiczne) oznacza, że redoks można regenerować elektrochemicznie i zawracać do obiegu podczas procesu elektrolizy. Proces nieodwracalny to proces utleniania materii organicznej przy użyciu substancji powstałych w wyniku nieodwracalnych reakcji elektrochemicznych, takich jak Cl2, chlorany, podchloryn, H2O2 i O3 o silnych właściwościach utleniających. Reakcje elektrochemiczne można również stosować do wytwarzania silnie utleniających półproduktów, w tym solwatowanych elektronów, ·HO, ·HO2 (rodniki ponadtlenkowe), ·O2- (anionorodniki ponadtlenkowe) i innych wolnych rodników, które rozkładają i eliminują cyjanek, fenol , ChZT, S2- i inne zanieczyszczenia w wodzie i ostatecznie przekształcają je w nieszkodliwe substancje. W przypadku bezpośredniego utleniania na anodzie, jeśli stężenie reagentów jest zbyt niskie, elektrochemiczna reakcja powierzchniowa będzie ograniczona przez etap przenoszenia masy; w przypadku utleniania pośredniego nie ma takiego ograniczenia. W bezpośrednich lub pośrednich procesach utleniania zazwyczaj występują reakcje uboczne w postaci wytrącania H2 lub O2, ale reakcje uboczne można stłumić poprzez dobór materiałów elektrodowych i kontrolę potencjału.
Utlenianie elektrochemiczne dało dobre wyniki w przypadku ścieków o wysokim stężeniu substancji organicznych, złożonych składnikach, wielu substancjach trudnych do rozkładu i wysokiej chromatyczności, takich jak ścieki z morskich pól naftowych, ścieki drukarskie i barwiące, odcieki o wysokim stężeniu oraz ścieki bogate w azot amonowy i cyjanek. Technologia utleniania elektrochemicznego pozwala skutecznie tworzyć wolne rodniki hydroksylowe o silnych właściwościach utleniających za pomocą elektrochemicznie aktywnych materiałów anodowych, które mogą nie tylko rozkładać trwałe zanieczyszczenia organiczne i przekształcać je w nietoksyczne substancje biodegradowalne, ale także całkowicie mineralizować je w substancje takie jak węgiel dwutlenek lub węglany.
Można go stosować do: trudnych do degradacji ścieków przemysłowych o wysokim stężeniu zanieczyszczeń organicznych, o dużej zawartości soli, jednobarwnych, o słabej biodegradowalności lub typów ścieków, które są trudne do degradacji za pomocą konwencjonalnej technologii uzdatniania wody.
2. Technologia uzdatniania wody metodą mikroelektrolizy
W latach 70. XX wieku naukowcy z byłego Związku Radzieckiego używali opiłek żelaza do oczyszczania ścieków drukarskich i barwiarskich i od tego czasu do oczyszczania ścieków stosuje się mikroelektrolizę. mój kraj rozpoczął badania w tej dziedzinie w latach 80-tych. Wraz z pogłębianiem badań technologia mikroelektrolizy zyskuje coraz większe znaczenie w technologii oczyszczania trudno ulegających rozkładowi ścieków przemysłowych i znalazła zastosowanie w praktyce inżynierskiej.
Zasada mikroelektrolizy jest również stosunkowo prosta. Jest to proces wykorzystujący zasadę korozji metalu w celu utworzenia baterii pierwotnej do oczyszczania ścieków. Metoda ta wykorzystuje złom żelazny jako surowiec, nie zużywa zasobów energii elektrycznej i oznacza „traktowanie odpadów odpadami”. W szczególności wewnętrzna kolumna elektrolizy stosowana w metodzie mikroelektrolizy często wykorzystuje złom żelaza i węgiel aktywny jako wypełniacze oraz wytwarza jony Fe2+ o silnych właściwościach redukujących w wyniku reakcji chemicznych, które mogą redukować niektóre składniki utleniające w ściekach. dodatkowo do uzdatniania wody można zastosować flokulację Fe(OH)2; aktywny C ma działanie adsorpcyjne i może adsorbować materię organiczną i mikroorganizmy; dlatego metoda mikroelektrolizy polega na generowaniu przez baterię główną złożoną z żelaza i węgla słabego prądu, który działa stymulująco na wzrost i metabolizm mikroorganizmów. Zaletą metody uzdatniania wody metodą elektrolizy wewnętrznej jest to, że nie zużywa ona energii, a dzięki tej metodzie można usunąć ze ścieków różnorodne zanieczyszczenia i chromatyczność, a jednocześnie poprawić biodegradowalność substancji trudno rozkładających się. Technologia uzdatniania wody metodą mikroelektrolizy jest powszechnie stosowana w połączeniu z innymi technologiami uzdatniania wody jako metoda obróbki wstępnej lub metoda uzupełniająca w celu poprawy możliwości uzdatniania i biodegradowalności ścieków. Ale jednocześnie metoda uzdatniania wody metodą mikroelektrolizy ma również wady, wadami są to, że szybkość reakcji jest stosunkowo mała, reaktor łatwo się zatyka i trudno jest oczyszczać ścieki o wysokim stężeniu.
Jako nową metodę oczyszczania ścieków technologię mikroelektrolizy żelazowo-węglowej zastosowano początkowo w oczyszczaniu ścieków drukarskich i barwiarskich. Ponadto prowadzi się wiele badań i zastosowań w oczyszczaniu wielu ścieków bogatych w substancje organiczne, takich jak ścieki z produkcji papieru, ścieki farmaceutyczne, ścieki koksownicze, ścieki organiczne o wysokim zasoleniu i ścieki galwaniczne, ścieki petrochemiczne, ścieki z pestycydów i ścieki zawierające arsen. zawierające ścieki cyjankowe. Podczas oczyszczania ścieków organicznych grupy utleniające w materii organicznej są redukowane przez nowe ekologiczne jony żelazawe, które powodują adsorpcję, flokulację, kompleksowanie i osadzanie elektrolityczne. Metodą mikroelektrolizy można nie tylko usunąć materię organiczną, ale także usunąć ChZT i poprawić biodegradowalność, tworząc warunki do dalszego oczyszczania.
W praktycznych zastosowaniach metoda mikroelektrolizy żelaza i węgla pokazała swoje zalety, ale pojawiają się też problemy, takie jak utwardzanie i regulacja pH. Problemy te ograniczyły dalszy rozwój procesu. Wymaga to dalszych badań w celu stworzenia korzystniejszych warunków dla technologii mikroelektrolizy żelaza i węgla do oczyszczania wielkoskalowych ścieków przemysłowych.
Elektrochemiczne uzdatnianie wody można również stosować w połączeniu z innymi metodami, aby znacznie poprawić skuteczność i jakość oczyszczania ścieków. Obecnie coraz częściej badaną technologią oczyszczania ścieków jest połączenie metod elektrochemicznych i biologicznych. Po połączeniu tych dwóch metod różne zanieczyszczenia w wodzie można skutecznie rozłożyć i oczyścić w ramach wspólnego oczyszczania technologii biologicznej i technologii elektrochemicznej. Słaby prąd wytwarzany w procesie reakcji elektrochemicznej może skutecznie stymulować aktywność metaboliczną mikroorganizmów, promując w ten sposób skuteczność oczyszczania biologicznego. Dlatego połączenie tych dwóch metod ma zalety, które są trudne do osiągnięcia innymi metodami w oczyszczaniu ścieków trudno ulegających biodegradacji i niepełnej elektrolizie ścieków.
Baoji JM-TITANIUM-Profesjonalny projekt i producent anod
Przez lata wyspecjalizowaliśmy się w badaniach i rozwoju, produkcji i wytwarzaniu anod, a nasze produkty są eksportowane do wielu krajów na całym świecie. Można projektować i produkować różne serie anod zgodnie z rzeczywistymi parametrami środowiskowymi różnych użytkowników. Zapraszam do obejrzenia i negocjacji.
Nicole
Firma: Baoji Jimiyun Dynamic Co., Ltd
Kraj: Chiny
Dodaj: droga Baoti, Jintai, miasto Baoji, Shaanxi, Chiny
Cel:+86 13369210920
Gmail:nicole@jmyunti.com
Strona internetowa: www.jm-titanium.com
