Электрокоагуляция – способ очистки воды с использованием постоянного тока, который подается на погруженные в воду электроды. В ходе процесса электроды постепенно растворяются, ионы металлов вступают в реакцию с загрязняющими веществами, образуя хлопьевидные осадки, которые легко удаляются из воды.
Область применения
В результате обработки из воды выводятся тяжелые металлы и растворенные примеси органических соединений. Так, при использовании стальных анодов нейтрализуется шестивалентный хром и кремниевая кислота. Алюминиевые элементы применяют для удаления меди, никеля, цинка. При обработке воды с примесью нефтепродуктов и фенолсодержащих фракций удается вывести 92-99 % масел и жиров, устойчивых к воздействию традиционных реагентов.
Электрокоагуляция используется для очистки сточных и оборотных вод промышленных предприятий. Использовать данную технологию для очистки бытовых и питьевых вод нецелесообразно, так как регулировка и контроль процесса представляет сложную задачу. Кроме материала анодов и расстояния между ними, на результат влияют скорость движения воды, температура и химический состав, плотность и напряжение тока. Обеспечить стабильность этих параметров в условиях гидроочистных сооружений невозможно.
Сущность метода
Прибор для электрокоагуляции воды представляет собой комплект стальных или алюминиевых электродов, расположенных на расстоянии 5-20 мм относительно друг друга. Между ними протекает обрабатываемая вода. В результате пропускания тока на аноде образуются многозарядные ионы Fe2+ или Al3+, а на катоде – щелочь ОН– :
2H2O + 2e H2↑+ 2OH–;
При взаимодействии со щелочью ионов токсичных металлов образуются нерастворимые гидроксиды, которые выпадают в осадок:
Cr3+ + 3OH– → Cr(OH)3 ↓
Ионы железа и алюминия вступают в щелочную реакцию с образованием нерастворимых гидроксидов Fe(ОН)2 и Al(ОН)3, под воздействием которых происходит слипание жировых загрязнений и эмульсий с последующим всплыванием, а пористая структура помогает выводить из воды молекулы органических веществ, красителей и т.д.
Дополнительный эффект достигается за счет электрофоретических явлений, которые заключаются в разрушении сольватных солей при контакте с поверхностью заряженных электродов. В результате из воды удаляются неустойчивые загрязнения и отдельные коллоидные элементы.
Плюсы и минусы
К преимуществам технологии относятся:
- высокая степень очистки;
- простая конструкция приборов;
- очистка происходит без введения реагентов, применение которых ведет к образованию хлоридов и сульфатов;
- бактерицидные свойства – при электролизе образуются ионы кислорода, которые дополнительно обеззараживают воду.
Минусы электрокоагуляции воды:
- низкая производительность;
- энергоемкость;
- хлопьевидные осадки засоряют пространство между электродами и снижают очищающие способности аппаратов;
- образование не утилизируемых отходов.
Электрокоагуляция как способ очистки сточных и оборотных вод характеризуется хорошими результатами. Но на практике эта технология не нашла пока широкого применения. Это объясняется недостаточной производительностью, чрезмерным энергопотреблением, повышенным износом оборудования и уязвимостью установок. При этом на сегодняшний день ведутся исследования, направленные на совершенствование технологии с использованием новых материалов и конструкторских решений.