X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Многие виды деятельности человека и, в частности, промышленное производство, требуют огромного количества чистой воды и в то же время производят огромное количество отходов и загрязнений, требующих разработки физико-химических технологий, процессов, реализация и стоимость которых должны быть оправданы степенью достигнутого очистки.

Электрофлотацией (ЭФ) является флотация с использованием электролитически генерируемых пузырьков водорода и кислорода для отделения взвешенных веществ от водных фаз. Этот процесс был впервые предложен Элмором в 1905 году для флотации ценных минералов из руд. По сравнению с обычной напорной флотацией (НФ), ЭФ имеет много преимуществ [1]:

высокая эффективность;

компактные блоки;

простота в эксплуатации;

широкий диапазон применения.

Высокую эффективность электрофлотация обеспечивает за счет генерации газовых пузырьков весьма тонкой дисперсности (от 10 до 200 мкм). Поверхность пузырьков малого размера обладает значительной свободной энергией и создает более благоприятный гидродинамический режим в зоне флотации что увеличивает эффект очистки. Поэтому ЭФ является привлекательной альтернативой НФ. Этот метод оказался очень эффективным при обработке масляной сточной воды или эмульсии масло-вода, сточных вод добычи полезных ископаемых, подземных вод, сточных вод пищевой промышленности, сточных вод в ресторанах и многих других вод и сточных вод.

В статье рассмотрен элетрофлотатор для очистки высокоминерализованных сточных вод (рис.2). Определены удельные энергозатраты в зависимости от минерализации при использовании медного, латунного, графитового и коксопекового катодов и скорость барботажа в зависимости от напряжения на электродном блоке при использовании медных катодов [2].

Рис. 1. Схема электрофлотатора для очистки высокоминерализованных сточных вод

Электрофлотатор содержит корпус 1 прямоугольной формы, вертикальные перегородки 2 и 3, пеносборную перегородку 4, устройство 5 вывода очищенной воды, устройство 6 вывода пены. У дна электрофлотатора расположен электродный блок, состоящий из графитового анода 7 и катода 8. Катоды 8 соединены шиной 9. Между анодом 7 и шиной 9 включены индикаторные лампы 10.

На торцевых стенках корпуса 1 расположены патрубок 11 подвода воды и патрубок 12 отвода воды, на устройстве 6 вывода пены расположен патрубок 13 отвода пены.

Вертикальные перегородки 2 и 3 делят корпус электрофлотатора на три камеры: камеру 14 ввода потока, флотационную камеру 15 и камеру 16 вывода потока.

Электрофлотатор работает следующим образом. Очищаемая вода через патрубок 11 поступает в камеру 14 ввода потока, в которой происходит гашение скорости струи. Из камеры 14 через окно в перегородке 2 вода поступает во флотационную камеру 15. Пузырьки газа в процессе барботажа поднимаются вверх, захватывают эмульгированные углеводородные капли и диспергированные твердые частицы, образуют флотационную пену, которая самотечно переваливается через кромки пеносборной перегородки 4, самотечно отводится устройством 6 вывода пены.

Очищенная вода поступает в камеру 16 вывода потока, в которой находится устройство 5 вывода очищенной воды, представляющее собой щелевой патрон, закрепленный на винте, с помощью которого регулируется уровень воды в электрофлотаторе.

В качестве анода 7 использован графит, который нерастворим при анодной поляризации. В качестве катода могут быть использованы любые металлы или углеродсодержащие неметаллы (графит, коксопековая композиция, кокс, углеграфит и др.).

Однако существенный интерес представляют собой неметаллические электропроводные углеродсодержащие электроды, обладающие гидрофобностью, на которых облегчаются условия отрыва газовых пузырьков при электролизе. В качестве таких электродов используют графит и коксопековую композицию.

В таблице 1 представлены опытные данные по электролизу раствора хлористого натрия с минерализацией от 1 до 200 г/л. Определяли удельные энергозатраты в зависимости от минерализации при использовании медного, латунного, графитового и коксопекового катодов.

Таблица 1. Удельные энергозатраты в зависимости от минерализации при использовании различных катодов

Минерализация, г/л	Удельные энергозатраты, кВт·ч/м3
	Медь	Латунь	Графит	Коксопек
1	80	59	90	44
2,5	50	50	60	50
5	26	43	30	58
10	13	30	20	70
50	9	23	17	81
200	5	19	13	90

Установлено, что при минерализации 2,5-200 г/л наименьшие энергозатраты достигнуты при использовании медного катода.

Рис. 2. График зависимость скорости барботажа от напряжения в электродном блоке

В рисунке 2 представлены опытные данные по барботажу раствора хлористого натрия с минерализацией от 1 до 200 г/л пузырьками газа. Определяли скорость барботажа в зависимости от напряжения на электродном блоке при использовании медных катодов.

Установлено, что оптимальные значения напряжения на электродных блоках равны 5-10 В. При напряжениях менее 5 В падает скорость барботажа, а при напряжениях более 10 В возрастают энергозатраты.

Списокиспользованныхисточников

P. Cañizares, M. Carmona, J. Lobato, F. Martínez, and M. A. Rodrigo, “Electrodissolution of aluminum electrodes in electrocoagulation processes,” Industrial and Engineering ChemistryResearch, vol. 44, no. 12, pp. 4178–4185, 2005.

Электронный журнал (http://www1.fips.ru/fips_servl/fips_servlet?DB=RUPM&DocNumber=134526&TypeFile=html).

Код для цитирования: Скопировать