Способ электрохимической очистки сточных вод и устройство для его осуществления

Способ электрохимической очистки сточных вод и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к процессу электрохимической очистки сточных вод и позволяет повысить степень очистки и снизить расход электроэнергии. Поставленная цель достигается тем, что сточные воды обрабатывают в электролизере, снабженном растворимым анодом и вращающимся катодом, при плотности тока 10000-150000 А/м 2. При этом процесс осуществляют путем дополнительного протока 1/3-1/2 части очищаемой воды через пористый абразивный катод с линейной скоростью протока обрабатываемой воды в межэлектродном пространстве 1-5 м/с при скорости вращения катода 100-500 об/мин и межэлектродном расстоянии 100-250 мкм. В качестве катода используют композиционный материал, содержащий смесь изолирующих образивных частиц и токопроводящей металлической или графитовой связки с объемной пористостью 30-50%, а в качестве растворимого анода используют спресованный металлический скрап из стали, алюминия или их смеси. Способ осуществляется в устройстве, включающем корпус, снабженный патрубками для ввода и вывода воды, с размещенными в нем анодом и вращающимся катодом, выполненными в виде диска, установленными на одной оси, по которой в электродах выполнен цилиндрический канал, сообщающийся с патрубками ввода. Катод расположен над анодом и имеет крышку, герметично закрепленную на катоде с образованием полости под верхом катода. На крышке в канале установлен обтекатель с возможностью перемещения в вертикальном направлении и втулка из диэлектрика, верхний торец которой установлен на одной высоте с верхом катода, а нижний ниже верхнего края анода. В боковых стенках втулки выполнены отверстия, соединяющие межэлектродное пространство с каналом. 2 с.п. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

СОЮЗ СОВКТСНИХ

СаЫЕ.;!«.С ;жКСНИХ

Р1Я; ... r" Им

„,SU „„1583362

А1 (я) С 02F 1 46

ОПИСАНИЕ ИЗО6РЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОП(РЫТИЯМ

ПРИ .ГКНТ СССР (21 ) 4392755/23-26 (22) 17. 03.88 (46) 07,08. 90. Бюл. Р 29 (71) Кишиневское научно-производственное объединение "Технология", Институт прикладной физики AH МССР и Институт химии AH МССР (72) В.В.Ковалев, В.И.Петренко, А.И.Дикусар, М.И.Судварг, О.В.Ковалева и И.Я.Габова (53) 628.543(088,8) (56) Лейбовский М.Г. Современное оборудо. ание для очистки воды в электрическом поле. — М., ЦНИИТИЭ, Химнефтемаш, 1979, с. 76.

Авторское свидетельство СССР

М 929081, кл. С 02 F 1/46, 1982. (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ,(57) Изобретение относится к npol цессу электрохимической очистки сточных вод и позволяет повысить степень очистки и снизить расход электроэнергии. Поставленная цель достигается тем, что сточные воды обрабатывают в электролизере, снабженном растворимым анодом и вращающ мся катодом при плотности тока 100002

150000 А/м, При этом процесс осуществляют путем дополнительного протока 1/3-1/2 части очищаемой воды через пористый абразивный катод с линейной скоростью протока обрабатываемой воды в межэлектродном простИзобретение относится к процессу электрохимической очистки сточ2 ранстве 1-5 м/с при скорости катода

100-500 об/мин и межэлектродном расстоянии 100-250 мкм. В качестве катода используют композиционный материал, содержащий смесь изолирующих абразивных частиц и токопроводящей металлической или графитовой связки с объемной пористостью 3050%, а в качестве растворимого анода используют спрессованный металлический скрап из стали, алюминия или их смеси. Способ осуществляется в устройстве, включающем корпус, снабже ный патрубками для ввода и вывода воды, с размещенными в нем анодом и вращающимся катодом, выполненными в виде диска, установленными на одной оси, по которой в электродах выполнен цилиндрический канал, сообщающийся с патрубками ввода. Катод расположен над анодом и имеет к," ышку, герметично закрепленную на катоде с образованием полости под верхом катода, На крышке в канале установлен обтекатель с возможностью перемещения в вертикальном направлении и втулка иэ диэлектрика, верхний торец которой установлен на одной высоте с верхом катода, а нижний ниже верхнего края анода. В боковых стенках втулки выполнены отверстия, соединяющие межэлектродное пространство с каналом. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил. ных вод от загрязнений, преимущественно гальванического производства.

1583362

Целью изобретения является повышение степени очистки и снижение

40 расхода электроэнергии.

На чертеже схематично изображенс устройство, реализующее предлагаемый способ.

Устройство содержит корпус 1, патрубки подачи 2 исходной воды и отвода 3 очищенной воды, анод 4, с цилиндрическим каналом 5, вращающийся катод 6, крьппку 7, образуюlщую полость 8, обтекатель 9, втулк

10, с отверстиями 11, прижимной регулятор 12.

Устройство работает следующим образом.

Очищаемая вода подается через патрубок 2, цилиндрический канал 5 и распределяется через направляющие отверстия 11 в межэлектродное пространство, образуемое анодом 4 и катодом 6, а также через зазоры, образуемые втулкой 10 и конусообразным обтекателем 9 в полость между крышкой 7 и верхней частью катода 6, о тк уда и од дейс тв ием из быт оч ног о давления проходит через пористый катод 6, поступая в межэлектродное пространство, и отводится в корпус 1, откуда через выходной патрубок 3 выводится из устройства; Крьппка 7 с катодом 6 приводится во вращение. С помощью прижимного регулятора 12 вращающегося на резьбе относительно крышки 7, устанавлива- 35 ется заданная величина зазора между ним и втулкой 10 для регулирования ч соотношения потоков жидкости через межэлектродное пространство и пористый катод 6.

Втулка 8 распределителя потока изготавливается из изоляционного износостойкого материала типа тефлон, крышка 7, а также прижимной регуля45 тор 12 металлические, Пример. Для получения проточного объемно-пористого абразиваЪ ного катода используют абразивныи порошок с величиной зерна, мкм: 160I

200 (в среднем 180);-200-250 (в . 50 среднем 225); 500-600.(в среднем

550); 630-800 (в среднем 71 5), спрессованньпЪ и спеченный на керамической связке в виде дисков диаметром

150 мм, толщиной 1 5 мм и осевым отверстием диаметром 20 мм. Пористость обеспечивают в пределах 40-60% путем введения индеферентных солей с. типа (NH ) CO заданной дисперсносчи, которые при спекании удаляют, Объемную металлиэацию дисков для обеспечения их токопроводности осуществляют путем химического никели-. рования с предварительным нанесением каталитически активного слоя по известному методу боргидридного активирования с раствором солей никеля или методом сенсибилизации в солянокислом ра с тв оре хлористог о олова и активации в растворе хлористого палладия с последующим нанесением в проточных условиях покрытия в составе, г/л: NiCl . 6Н О 110; триэта" ноламин 60; NH

50%.

Затем с помощью алмазйого резца, проводят доводку плоскостности диска, при которой одновременно на его обрабатываемой плоскости обнажаются абразивные зерна.

В устройство, содержащее сформированный таким образом проточный объемно-пористый катод из композиционного абразивного материала, подают сточную воду с рН 6,5, концентрацией ионов Cr (VI) 1 00 м/л и ПАВ (сульфанол-3} 50 м/л. Анодом служат заготовки из спрессованных стружек из низколегированной стали 3, Катод приводят во вращение при помощи электропривода со скоростью

30 — 500 об/мин.

Одновременно проводят испытания известного устройства, включающего вращающийся катод с тремя абразивными изолирующими вставками между катодбм и анодом, с межэлектродным расстоянием 1 мм.

Во всех случаях расход воды

500 л/г.

Предварительными исследованиями установлена зависимость межэлектродного расстояния, образующегося при формировании катодов по предлагаемому способу, от величины зерна абразивного порошка, которая имеет пропорциональный характер, при зернистости порошка 180 мкм составляет в среднем 80 мкм,. при зернистости 225 мкм — 1 00 мкм, при эернистос5 158 ти 550 мкм — 250 мкм, при зернистости 750 мкм — 350 мкм.

Результаты испытаний приведены в таблице.

К ак в идно из да нных, п рив еде нных в таблице, очистка от ПАВ по предлагаемому способу, находится в пределах 97-99, в то время как по условиям известного способа она не превышает 87 .. Расход электроэнергии по сравнению с известным способом снижается в 2,2-4,0 раза.

При увеличении межэлектродного расстояния (более 250 мкм) увеличивается расход электроэнергии и снижается эффективность очистки от ПАВ.

При уменьшении межэлектродного расстояния (менее 100 мкм) эффективность процесса также понижается за счет увеличения гидравлйческого сопротивления, ухудшения массообмена и затруднения вывода продуктов реакции из межэлектродной зоны. При плотности тока менее 10000 А/м не обеспечивается высокий выход по току, 1 а с увеличением плотности тока (более 15000 А/м ) резко возрастает расход электроэнергии на очистку.

Скорость протока до 1 м/с, как и скорость вращения катода менее

100. об/мин приводит к снижению эффективности процесса очистки, что, связывается с недостаточным отводом продуктов реакции из межэлектродной эоны из-за недостаточного массообмена. Превышение этой скорости протока (более 5 м/с) как и скорости вращения катода более 500 об/мин снижает очистку от ПАВ и выход по току.

Пористость катода более 50% также снижает эффективность процесса очистки и его механическую прочность, При снижении пористости (менее 30 ) прсцесс очистки также ухудшается за счет снижения доли электрохимически восстанавливаемых веществ непосредственно в объеме катода.

Во всех случаях по предлагаемому способу формируется осадок черного цвета, характерный для оксидных фаз на основе магнета — кристаллической структуры с явно выраженными ферромагнитными свойствами.

При увеличении протока через катод (более 1/2 части от общего потока) и при уменьшений (менее 1/3 части) ухудшается степень очистки от хрома.

3362

3. устройсто для электрохимической очистки сточных вод, включающий корпус, снабженный патрубками для подачи исходной воды и отвода очи щенной воды, с размещенными в нем анодом и вращающимся катодом, выполненным в виде диска, установленными на одной оси, по которой в электродах выполнен цилиндрический канал, сообщающийся с патрубком подачи ис45 ходной воды, причем катод. расположен над анодом и имеет крышку, герметично закрепленную на катоде с образованием полости над верхом катода, а в канале на крьшже электролиэера установлен обтекатель, о т л и ч а ю.щ е е с я тем, что, с целью повышения степени очистки и снижения расхода электроэнергии, в канале размещена втулка из диэлектрика, верхний торец которой установлен на одной высоте с верхом катода, а нижний торец - ниже верхнего края анода, в боковых стенках втулки выполнены от- верстия, соединяющие межэлектродное

Формула изобретения

1. Способ электрохимической очистки сточных вод, включающий их обработку в электролизере, снабженном растворимым анодом и вращающимся катодом при плотности тока 1000015000 А/м, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки и снижения расхода электроэнергии, процесс осуществляют путем дополнительного протока части очищаемой воды через пористый абразивный катод с линейной скоростью протока обрабатываемой воды в межэлектродном пространстве 1-5 м/с при скорости вращения катода 100-500 об/мин, межэлектродном. расстоянии 1 00-250 мкм.

2, Способ по п. I, о т л и ч а ю шийся тем, что в качестве пористого абразивного катода используют композиционный материал, содержащий смесь изолирующих абразивных частиц и токопроводящей металлической или графитовой связки, с объемной пористостью 30-50, в качестве растворимого анода — спрессованный металлический скарп из стали, алюминия или их смеси, а дополнительный проток обрабатываемой воды через пористый катод составляет 1/3-1/2 от общего потока обрабатываемой воды.

1583362пространство с каналом, а обтекатель установлен с воэможностью перемеще-! ния в вертикальном направлении с помощью прижимйого регулятора.

Ilараметры, характеризующие эффективность процесса

Опыт

Условия проведения процесга

Пористость

Степень очистки> Х

Линейная Скорость скорость вращения протока> катода, и/с об/мин от ПАВ катода, 7> от ионов

Сг (V):}

Предлагаемый срособ

300 50 100

98 I 02 I 3O

80.10000

5,0

300 50

300 50

300 50

100

8000

5,0

100

99 . 079 )23

99 1,07 135

100

) 0000

5,0

100

l5ООО

20000

100

5,0

100

1,09

137

5,0! 00

300 50 100

118

5,0

250

300 50

I 0000

100

136

350

10000

5>0

300 50 I00

300 50 100

1,55

113

250

15000

0,5

l,70

l3l

250

300 50

100

),0

15000

1,73

155

300

50 1 00

250! 5000

5,0

),77

160

250

300 50

300 25

100!

5000

7,0

1,75

124

1,65

250

15000 !

5000

5>0! 00

) 25

300 30 100

250

5.0

1,70

157

300 60

50 50

5,0

250

15000

)00

1,8

140

15! 5000,250

5,0

100

2,15

120

100 50 100

500 50 100

250

15000

5>0

),65

136

1,60

250!

5000

5 0

160

100

250

15000

700 50

5,0

l 45

I,70

Известный способ

l9!

000

8000

0,1

I O0

3,24 05

3,6 I )2

4,07 95

0,1

1000

10000

100

30

IO0

100! 5000

ОР ) 87

Среднее значение мекэлектродного зазора, мкм

Габаритная аноднап плотность

2 тока, А/м

Удельный расход электроэнергии кВт ч/м

2,9

1>12

Аиодньпй выход по току, 7.