Способ электрохимической очистки водных растворов и электролизер для его осуществления

Способ электрохимической очистки водных растворов и электролизер для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (») 903302 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29,04. 80 (21) 2953000/23-26 с присоединением заявки М (23 } Приоритет

Опубликовано 07 . .02.82 ° Бк)ллетень ¹ 5

Дата опубликования описания 07.02.82 (5t)M. Кл.

С 02 F 1/46

Государственный комитет во делен изобретений и еткрытий (53) УД К 628.543 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Е.Г.Ризо, Г,Н.Герасимов и И.B.ËNò (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИИИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ

РАСТВОРОВ Н ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ЕГО

ОСУ!)!ЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технологии обработки воды и водных растворов электрохимическим способом, основанным на осуществлении электродных окислительно-восстановительных реакций, Известен способ электрохимической очистки водных растворов с наложением магнитного полл, в котором используют однородное магнитное поле.

Способ осуществллют в электролизере, включающем корпус с помещенными в нем электродами и магнитами (1).

Недостатками известного способа являются высокий расход электроэнергии и невысокая степень очистки.

Цель изобретения - снижение энергозатрат и увеличение степени очистки.

Поставленнал цель достигается тем, что согласно способу электрохимической очистки водных растворов с наложением магнитного поля исполь.зуют поли градиентное магнитное поле с напряженностью 0,07-0,8 Т и градиентом напряженности 0,1-1,5 Т/см.

Предложенный способ осуществляют в электролизере, включающем корпус с помещенными в нем электродами и магнитами, причем магниты соединены с электродами различнь)ми полюсами и размещены вне межэлектродного пространства на расстоянии друг от друга.

Иагниты выполнены в виде ()еррито" вой пластины с чередующимися магнитными и немагнитными зонами.

Зоны выполнены в виде квадратов, размещенных B юахматном порядке.

Иагнитные зоны могут быть выполнены также в виде кругов.

Преимущество полиградиентного неоднородного магнитного поля перед однородным основано на том, что ин" тенсивность циркуляции помещенного в скрещенные электрическсе и магнитное поля электропроводного раствора под действием объемной силы Лоренца определяется степенью неоднороднос"

2 4 родом другого -знака 4), а в приэлект- . родных слоях этих электродов создается полиградиентное магнитное поле.

В электролизере ведется извлечение кадмил из отработанного электролита (от процесса сернокислотного кармированил) путем восстановления Cd до металлического состояния на плоском титановом катоде. В качестве анода используется графит, а катодные и анодные пространства электролизера разделяютсл хлориновой диафрагмой.

П р и и е р 1 . Процесс катодного восстановления ионов Cd тормозится

+2 концентрационной поляризацией из-за диффузной природы кинетики данного электродного процесса, Полиградиентное магнитное поле у катода создается путем спаривания катода с ферритовой пластиной, в которой в результате предварительного намагничивания созданы магнитные и немагнитные зоны, Толщины магнитных и немагнитных зон меняются в ходе экспериментов таким образом, что на поверхности катода напряженность магнитного поля меняется в пределах

0,08-0,1 Т при градиенте напряженности магнитного поля между магнитными зонами 0,05-0,3 Т/см.

Сравнительные результаты обработки отработанного электролита от процесса кадмированил различными способами представлены в табл.1, Таблица 1

90330

Без наложения С наложением однородного магнитного магнитного поля поля

В напряжен" удел ьны е энергозатраты (с учетом соэ» дания магнитно" го поля), А.ч/r напряженность выход по товыход по току, г/А ч удельные энергозатраты, А ч/г

Удельные энергозатраты, А- ч/r выход по то магнитного поля ность магнитного ку, г/А ч ку

r/À ч в прика-. тодном . слое, Т поля, Т

1,62 3,4

1,6

0,06

2 5

0,1

0,07 1,62 3,7

2,15

0,07

1,69 . 4,6.

2,08

0,1

0,10

2,04

0,3

0,07

3 ти одного из этих полей. Поэтому наложение полиградиентного магнитного поля на электрохимическую ячейку приводит к возникновению множества макро- и микровихревых конвекционных потоков вдоль поверхности электродов, что повышает интенсивность протекания электродных окислительновосстановительных реакций и, следовательно, эффективность электрохимичес- lo кой обработки.

Наложение же полиградиентного магнитного поля лишь йа приэлектродные слои обрабатываемого раствора техэлектродов, на которых течение окис- 15 лительно-восстановительных реакций тормозитсл наличием того или иного вида поляризации, позволяет существенно снизить энергетические и материальные затраты на создание магнитного поля.

На чертеже схематически представлено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Устройство включает корпус 1, че" д рез который протекает обрабатываемый раствор, источник электрического тока 2, электроды 3 и 4, а также магниты 5 в виде пластин. При спаривании магнитов 5 с электродами выполняетсл условие расположения магнитными систем за пределами межэлектродного пространства (между двумл электродами одного знака 3 и полым двухсторонним электС наложением поли градиентного магнитного поля

0,03-0,06 0,05-0,09 2 5

9033

С наложением однородного поля магнитного поля

Без наложения магнитного поля

I напряженность удельные энергозатраты, А ч/г удельные энергозатраты (с учетом соз дания магнитного поля), А ° ч/r выход по току, r/À. ч выход по то градиент напряжен-, ности магнитного поля, Т/с напряжен ность магнитно го поля, Т удельные энергозатраты, А.ч/r выход по току железа, г/А ч магнитноку q г/А ч

ro полл в прианод ном слое, Т о,06 0,780 6,2 0,03-ю,06 0,05-о,09 ю,78 5,4

0,78

0,07 0,794 6,4 . 0,07 0,1

0,86 4,9

0,98- 4,76

g,10 0,81 6,8 0 10 0 1

0,94 4,69

0,07 0,3 формула изобретения

Пример 2. Электрокоагуляционная обработка маслосодержащих сточных вод заключается во введении коагулянта (ионов Fe ) в сточную воду 3 путем анодного растворения стальных эле кт родов.

Данный процесс тормозится явлением пассивации анодов с течением времени, что приводит к необходимости предусматривать переполюсовку электродов с 10 определенной периодичностью. Наложением анодного или полиградиентного магнитных полей путем помещения электролизера в соленоид удаетсл интенсифицировать процесс анодного растворения электродов за счет предотвращения явления их пассивации.

Полиградиентное магнитное поле у анода создаетсл путем спаривания

Как видно из приведенных пРимеров, наложение полиградиентного магнитного поля на электродные слои обрабатываемых растворов тех электродов, на которых течение окислительно-восстановительных реакций тормозится наличием

50 того или иного вида поляризации, позволяет интенсифицировать процессы во времени, повысить эффективность приэлектродных процессов (увеличить выход по току или иными словами увеличить степень очистки) на 15-26";., а также снизить удельные энергозатраты на 20-554е Соответственно экономический эффект от использования пред02 6

pro с ферритовой пластиной, в которой в результате предварительного на" магничивания созданы магнитные эоны в виде чередующихся в шахматном порядке квадратов, разделенных немагнитными зонами. Соседние магнитные зоны с каждой из. сторон ферритовой пластины имеют противоположную полярность, а оси магнитных зон перпендикулярны рабочей плоскости электрода. Размеры магнитных и немагнитных зон меняются в ходе экспериментов таким образом, что на поверхности анода напряженность магнитного поля между магнитными зонами составляет

0,05"0,3 T/ñì.

Сравнительные данные по анодному .растворению железа при электрокоагуляционной обработке маслосодержащих сточных вод представлены в табл,2.

Таблица 2

С наложением полиградиентного магнитного поля лагаемого способа будет складываться при обработке конкретного водного раствора из экономии производственных площадей, из экономии электроэнергии и из экономии капитальных затрат ма создание магнитной системы.

1. Способ электрохимической очистки водных.:растворов с наложением магнитного поля, о т л и ч а ю щ и и с.я тем, что, с целью снижения энергозатрат и увеличения степени очистки, при очистке используют полиградиентное

903302

Составитель О. Зобнин

ТехРед 3. фанта, КоРРектоР Г. ОгаР

Редактор Н.Ромжа

Заказ r/2 Тирам 979 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 8-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП нПатент, г. Ужгород, ул. П роектная, магнитное поле с напряженностью 0,070,08 Т и градиентом напряженности

0,1-1,5 Т/см.

2. Электролизер для осуществления способа по и.1, включающий корпус, с помещенными в нем электродами и магнитами, отличающийся тем, что магнитны соединены с электродами различными полюсами и размеще. ны вне межэлектродного пространства на расстоянии друг от друга.

3. Электролизер по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, магниты выполнены в виде ферритовой пластины с чередующимися магнитными и немагнитными зонами.

4, Электролизер по п,3, о т л ич а ю шийся тем, что зоны выполнены в виде квадратов, размещенных в шахматном порядке.

5, Электролизер по п,3, о т л и ч а ю шийся тем, что зоны выполнены в виде круга.

1Î Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Известия AH Латвийской ССР, Серия физических и химических наук, 1967,," 6, с. 55"62.