ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БЕЗРЕАГЕНТНОЙ ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯЦИИ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ ВОД.
Научные руководители: , к. б.н, доцент;
, к. т.н, доцент
Вологодский государственный технический университет
г. Вологда
Коагуляция – это процесс сцепления и укрупнения частиц дисперсной фазы, инициируемый введением в воду коагулянтов. Коагулянты делятся на алюминиевые, железистые и комбинированные.
В Вологде в качестве коагулянта используют сернокислый алюминий. При неэффективной коагуляции в очищенной воде может содержаться большое количество ионов остаточного алюминия, которые оказывают вредное влияние на организм человека.
Для решения этой проблемы мы путем поисковых исследований занимаемся разработкой нового способа безреагентной электрокоагуляции для очистки поверхностных вод.
В Вологодском государственном техническом университете в лабораториях кафедр химии и КИиОПР нами проводятся экспериментальные исследования, целью которых является изучение возможностей использования электрокинетических явлений в качестве самостоятельных методов очистки природных вод. Опыты подтвердили, что наиболее перспективным является электрофорез. При этом, мы осуществляли визуальное наблюдение за ходом процесса и убедились в том, что процесс характеризуется всеми стадиями коагуляции (помутнение воды, образование мелких, а затем крупных хлопьев) что позволяет говорить о таком явлении, как безреагентная электрокоагуляция. В наших экспериментах, при наложении постоянного электрического поля на исследуемый объём воды удалось полностью обеспечить не только осветление, но и обесцвечивание этой воды.
Под электрокоагуляцией понимается коагуляция под внешним воздействием электрических полей без растворения электродов.
Теоретически полученные результаты можно объяснить следующим образом. Процесс электрокоагуляции можно считать совокупностью трех одновременно протекающих процессов:
1.Поляризационная коагуляция (электростатическая) происходит за счет взаимодействия коллоидных частиц под влиянием дальнодействующих сил притяжения при наложении электрического поля.
2. Гидродинамическая коагуляция – слипание частиц за счет увеличения числа их столкновений при движении очищаемой жидкости.
3. Концентрационная коагуляция – увеличение числа столкновений частиц, приводящих к их слипанию, за счет повышения локальных концентраций частиц в межэлектродном пространстве.[1,2]
При электрокоагуляции одним из основных факторов, влияющих на качество и скорость очистки объема воды, является правильный подбор электродов.
Основным условием, является предотвращение химических и электрохимических взаимодействий компонентов, входящих в состав электродов, с водой. При использовании медных проволок в качестве электродов мы получали высокую скорость очистки и ярко выраженные границы раздела сред. Но при этом в воде образовывались окислы меди, которые опасны для здоровья, таким образом, использование медных проволок в качестве электродов в данном исследовании не допустимо.
Обработка результатов исследований показала, что для осветления и обесцвечивания 1 литра воды затраты электроэнергии не превышают 0.4 Вт ( для 1 м3 – 0.4 КВт). Следовательно, при примерной стоимости 1 КВт равной 3р, себестоимость очистки воды безреагентной электрокоагуляцией составит не более 1 рубля 20 копеек.
По результатам выполненных нами исследований можно сделать следующие выводы:
1. С помощью электрокоагуляции можно производить осветление и обесцвечивание воды до питьевого качества независимо от показателей цветности и мутности исходной воды;
2. Общая продолжительность процесса очистки воды до питьевого качества при оптимальных условиях не превышает 30 минут (это в 9 раз меньше чем продолжительность очистки воды на 1 и 2 блоках ОСВ г Вологды);
3. Электрокоагуляция не требует больших затрат электроэнергии.
В дальнейшем, после завершения экспериментальных исследований, мы планируем:
Разработать набор конструкций устройств, реализующих предлагаемый способ для объектов малой и средней производительности и индивидуального пользования.
Список литературы:
1. Таубе, и микробиология воды / , . - М.: Высшая школа, 19с.
2. Ребиндер, явления в дисперсных системах. Физико-химическая механика. Избранные труды / . – М.: Наука, 19с.
