РАЗДЕЛ 2
ЗАКОНОМЕРНОСТИ МАКРОКИНЕТИКИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ПРОМЫВНЫХ ВОД В
ЩЕЛЕВОМ ДИАФРАГМЕННОМ ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯТОРЕ С НЕРАСТВОРИМЫМ АНОДОМ.
2.1.Литературный обзор.
Гальванические производства являются одним из самых мощных загрязнителей
водного бассейна. В результате работы гальванических линий образуется большой
объём промывных вод, содержащих ионы тяжёлых металлов (ИТМ), кислоты, щёлочи,
ПАВ и другие вредные вещества. Эти сточные воды перед сбросом должны быть
очищены от загрязнений до концентраций ниже предельно допустимых. Кроме
экологического аспекта проблемы в последнее время всё актуальнее становится
экономический аспект, заставляющий всё большее внимание обращать на разработку
ресурсосберегающих технологий [37,45-48]. Поэтому рассмотрение методов
обработки сточных и промывных вод будет проводиться с точки зрения возможности
использования их в регенерационном режиме.
2.1.1. Методы обработки сточных вод. Очистку сточных вод производят
механическими, физико-химическими и биологическими методами [1]. Кроме этого
используются термические методы, приводящие к ликвидации сточных вод.
Применяемые методы очистки могут быть подразделены на регенеративные, связанные
с извлечением примесей, и деструктивные, основанные на их разрушении.
Классификация методов очистки сточных вод химических производств может быть
основана на фазово-дисперсных и химических характеристиках загрязнений [24], на
особенностях методов очистки, которая предложена академиком Кульским Л.А.
[1,47]. На основании данных по расходам сточных вод, их подробной
характеристики, в том числе по содержанию примесей, и требований к очищенной
воде, по данной схеме можно отобрать для дальнейшей проверки несколько методов.
Окончательный выбор метода очистки производят на основании экспериментальных
исследований с оптимизацией технико-экономических показателей.
Следует отметить, что существует большое количество комбинированных методов,
например электродиализ [46,52,53,54,55], электрокоагуляция [56,57] или
электрофлотация [50].
Кроме того, все методы обработки сточных вод можно разделить на общие и
локальные. Локальными методами обрабатывают сточные воды от каждого источника
раздельно, в то время как общими обрабатывают смешанные стоки. Такое разделение
потоков особенно полезно в случае гальванотехники, где применяется большое
количество различных электролитов и растворов. Существующая сейчас в мире
тенденция к созданию малоотходных и ресурсосберегающих технологий привела к
существенному повышению доли локальных методов обработки сточных вод [49]. Это
обусловлено возможностью учёта свойств каждого потока сточных вод и подбора
наилучших методов обработки с дальнейшей оптимизацией технологических
параметров. Эта же тенденция приводит к применению преимущественно
регенерационных методов, позволяющих либо регенерировать исходный раствор или
его компоненты, либо утилизировать ценные вещества, находящиеся в промывных
водах [37].
Одними из наиболее ценных компонентов промывных вод гальванотехники являются
соединения тяжёлых металлов. Известно и разрабатывается большое количество
методов извлечения тяжёлых металлов из отработанных и разбавленных растворов
[45,50,51], наиболее важными из которых являются электрохимические.
2.1.2. Электрохимические методы извлечения металлов из сточных вод.
Электрохимически тяжёлые металлы из сточных и промывных вод могут быть
извлечены в виде свободных металлов и в виде труднорастворимых
гидроксидов[5,13,24-28]. Получение свободного металла возможно в виде
компактного металла или порошка [13,14,31,32,33,58-65,72-79]. Промежуточное
положение по виду получаемого металла занимает метод электролиза с
углеграфитовыми катодами [13,14,34,66-71].
Получение свободного металла из сточных и промывных вод в технике водоочистки
получило название электроэкстракции. В этом случае при действии электрического
тока из сточной воды на катоде выделяется металл. Если вести электролиз на
предельной плотности тока, получается порошок металла. Для получения
компактного металла нужно либо увеличить предельную плотность тока,
интенсифицируя процессы массопереноса, либо уменьшить истинную плотность тока,
практически не меняя габаритной, чтобы не уменьшать скорость извлечения, то
есть использовать катоды с развитой поверхностью. Увеличение предельной
плотности тока может быть достигнуто, например, электролизом в “кипящем” слое
[31,58-61], использованием вращающегося дискового или цилиндрического катода
[32,33,61,62] или электролизом во вращающемся барабане на насыпном катоде
[61,63-65]. Использование катодов из УВМ (углеграфитового волокнистого
материала) с очень большой удельной поверхностью даёт возможность существенно
увеличить скорость извлечения металла при невысокой истинной плотности тока
[34,66-71]. Кроме того, использование катодов с развитой поверхностью даёт
возможность не изменять токовую нагрузку на электролизёр при существенном
уменьшении концентрации металла и, соответственно. уменьшении iпр. При
электролизе с гладкими катодами для достижения высоких степеней извлечения при
сохранении качества осаждаемого металла необходимо либо ступенчато уменьшать
ток [72], либо использовать импульсный режим его подачи [73-75, 77-79].
Электрохимическое извлечение металлов из сточных вод в виде труднорастворимых
гидроксидов основано на электрохимической генерации на катоде гидроксил-ионов с
последующей их реакцией с содержащимися в воде катионами тяжёлых металлов. На
аноде в этот момент может происходить либо выделение кислорода (нераст
- Київ+380960830922