УДК 541.13

Изтлеуов Г.М.,  Баешов А.Б., Асанова Ж.

Академический инновационный университет

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ  ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ  

В настоящее время в металлургической, химической, радиоэлектронной, машиностроительной и других отраслях промышленности образуются  сточные воды, содержащие  ионы хрома (VI), которые оказывают отрицательное влияние на окружающею среду /1-3/.

          Известные методы очистки сточных вод от ионов хрома (VI) осуществляются по сложной технологии, так как включают в себя  несколько стадии технологических операций, являющихся очень трудоемким  и длительным процессом, а также  требующих  большого количества  дорогостоящих реактивов, получаемых по сложным технологиям. Например: известен метод очистки  сточной воды от тяжелых металлов путем  обработки до рН6-8 и фильтрации через песчаный фильтр, ñ ïîñëåäóþùåé  электрообработкîé переменным током  при плотности тока 10-30 А/м2, с использованием растворимого пластинчатого алюминиевого электрода, полученный осадок  отделяют и повторно  фильтруют через песчаный фильтр /1-7/. Основным недостатком известного способа является    многостадийность и сложность осуществления процесса, низкая скорость  из-за того, что электрохимический процесс  является  гетерогенным, а также необходимость использования  дорогих пластинчатых  алюминиевых  электродов, рабочая поверхность которых ограничена. 

Целью данного  исследования является упрощениå и интенсификация процесса  очистки  хромсодержащих сточных вод. Поставленная цель достигается  тем, что  в качестве  электродов используют  отходы  промышленности – алюминиевые и железные стружки. Так как, алюминиевые и железные стружки  имеют большую  развитую рабочóю поверхность, процесс очистки намного  упрощается.  Электролиз проводят   в электролизере, состоящем из трех секции, разделенных  между собой диэлектрическими пластинками (оргстеклом) с мелкими отверстиями при поляризации переменным током ñ промышленной частотой 50 Гц. В первую  секцию помещают  железные стружки, а в вторую алюминиевые стружки (Рис. 1).

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис.1 Схема установки для очистки хромсодержащих сточных вод.

Через  электролизер проводят электричество в количестве 0.001 - 0.003 А×час/ 1мг  Cr6+,  при  рН 5-6, и в качестве исходного раствора  использовали электролит, содержащий 10 мг/л  хромà  (VI) как  в прототипе.

При пропусканиè  тока,   железныå электроды  в анодном полупериоде переменного тока  интенсивно растворяются  с образованием гидроксида (ІІ) железа (коагулянта):

Fe0 + 2H2O - 2e  -® Fe(OH)2 + 2H+                                                                                  (1)

 

Образовавщиéся коллоидíый гидроксид железа (II) восстанавливает    хром(VI) до хрома(III)  и при этом протекает дополнительное соосаждение хрома  гидроксидом железа (III) образованным по реакций (2):

 

Cr2O72- + 6 Fe(OH)2 + 7H2O®2Cr(OH)3¯ + 6Fe(OH)3¯ + 2OH-                    (2)

2Cr2O72-+ 2Fe3++ nH2O+4OH-+2e-®2Fe(CrO2)2¯+2 (n+1) H2O+4O2­   (3)

          В анодном полупериоде  переменного тока  так же происходит интенсивное растворение алюминиевых электродов  и образование гидроксида алюминия (III):

                      Al0 + 3H2O - 3e -® Al(OH)3¯ + 3H+                                                   (4)

Образовавшийся гидроксид алюминия (III)  является коагулянтом, поэтому он адсорбирует  ионы хрома (VI) и выпадает в осадок. В результате  осуществляется  полная глубокая  очистка  сточной воды от ионов хрома (VI), так как он выпадает в осадок вместе с гидроксидом железа (III) и алюминия(III). Далее полученный  осадок после  электролиза отделяют. Следует отметить, что при использовании алюминиевых и железных кусковых электродов в отдельности, такой результат очистки не наблюдается. 

           Исследовано влияние количество электричество в пределах 0.001 А×час/ 1 мг  Cr6+-0.003 А×час/ 1 мг  Cr6+ пропущенный через электролизер на степень очистки раствора от ионов хрома (VI). Образовавшийся осадок после электролиза  отделяют. Полученные результаты приведены в таблице 1.

Полученные данные показывают,  что максимальный эффект  очистки сточных вод от ионов хрома (VI) по предлагаемому нами способу достигается при  пропускании через  электролизер электричества  в количестве  0.002 – 0.003  А×час/ 1 мг  Cr6+. Кроме того,  предложенный нами метод позволяет  проводить очистку воды с более высоким содержанием хрома (VI) (до 250 мг/л), без предварительной  фильтрации, с высокой степенью (до 99%) очистки воды.

 

Таблица 1

Влияние пропущенного количества электричества (А×час/ 1 мг Cr6+) на скорость растворения (г/час) и степень очистки ионов хрома (VI) в сточной воде

Количество электричества,

А×час/ 1 мг  Cr6+

 

0. 001

 

0.002

 

0.003

Скорость растворения

алюминия ,   г/час

 

0.034

 

0.10

 

0.15

Скорость растворения

железа  по предлагаемому нами способу,  г/час

 

0.09

 

0.16

 

 

0.36

Степень очистки, %

96.04

99.9

99,99

Остаточная концентрация ионов хрома (VI) по предлагаемому  способу, мг/л

 

0.1

 

0.01

 

0.005

Литература

1.     А.С. СССР Ν 1785519 Способ очистки  хромсодержащих сточных вод. Опубл. 30.12.92. Бюл №48

2.     Воробьева О.М., Ипполитова Е.А., Немкова О.Г., Дунаев К.М. Практикум по неорганической  химии, Москва, 1976, 298с

3.     Патент РФ № 2023670, Способ очистки  сточной воды от тяжелых металлов, Опубл. 30.11.94, Бюл №22

4.     Гарбер М.И. Ресурсосберегающая технология гальванических покрытий. —М.: Машиностроение, 1988. — 58с.

5.     Зайцев В.Ф., Григорьев В.А., Крючков В.Н. Особенности распределения тяжёлых металлов в органах и тканях туводных видов ихтиофауны Волго–Ахтубинской поймы. // Вестник АТИМРПиХ. — 1993. — с. 69–71.

6.     Запольский А.Н. Очистка сточных вод гальванических покрытий. — Киев: Техника,  1975. — 290 с.

7.     Левин А.И., Полюсов А.В. Лабораторный практикум по теоритической электрохимии, — М.: Металлургия, 1979. — 312 с.