Способ очистки природных и сточных вод от соединений мышьяка

 

Изобретение относится к электрохимическим способам очистки природных и сточных вод, содержащих соединения мышьяка. Очистку осуществляют электрокоагуляцией в помещенном в автоклав бездиафрагменном электролизере, снабженном стальными растворимыми анодами, при подаче кислорода под давлением 0,2 МПа. Технический эффект - уменьшение расхода электроэнергии за счет снижения напряжения на электролизере в результате катодного восстановления кислорода, повышение производительности процесса за счет увеличения степени очистки мышьяксодержащих вод. 1 табл.

Изобретение относится к способам очистки природных и сточных вод, в частности к способам очистки природных и сточных вод от соединений мышьяка.

Известен способ электрокоагуляционной очистки природных вод от тяжелых металлов путем отделения механических примесей, при этом электрокоагуляцию ведут с использованием анодов из стали при плотности тока 2-60 А/м² с последующим отделением осадка от осветленной воды и подачей осадка на смешение с очищаемой водой перед электрокоагуляцией, фильтрацией осветленной воды и электрохимической обработкой фильтрата в бездиафрагменном электролизере с нерастворимыми анодами [1].

Наиболее близким по технической сущности является способ очистки сточных вод от мышьяка [2]. В качестве сорбционного материала используют органоминеральный сорбент на основе гидроксида железа (III).

Недостатком вышеуказанных способов является низкая степень очистки, связанная с плохой растворимостью кислорода при атмосферном давлении. Другим недостатком является большой расход энергии.

Задача - интенсификация процесса очистки вод от мышьяка.

Технический результат - экономичность процесса и повышение степени очистки.

Технический результат достигается тем, что электрокоагуляцию ведут при подаче кислорода под давлением 0,2 МПа в бездиафрагменном электролизере, помещенном в автоклав, с использованием стальных анодов, подвергающихся электролитическому растворению. Вследствие растворения анодов в воде образуется гидрозакись железа, которая под воздействием растворенного в воде кислорода переходит в гидроокись железа.

Электрокоагуляция сопровождается комплексом окислительно-восстановительных реакций, в которых участвует растворенный в воде кислород и кислород, подаваемый в ячейку.

На электродах протекают следующие реакции.

На катоде: О₃+2Н₂О+2е=Н₂О₂+2ОН^- На аноде: Fe-2е=Fe²⁺ В объеме раствора: Fe²⁺OH^-=Fe(ОН)₂ 4Fe(OH)₂+O₂+2Н₂О=4Fе(ОН)₃ 2Fe(OH)₂+Н₂O₂=2Fе(ОН)₃ Сорбционные свойства гидроксидов железа, полученных электрохимическим путем, существенно отличаются от свойств гидроксидов, образующихся при гидролизе солей железа, вносимых в воду.

Подача в систему под давлением кислорода повышает сорбционную емкость системы вследствие образования Fе(ОН)₃, имеющего максимальную емкость по сравнению с Fе(ОН)₃.

Аномально высокая адсорбционная способность электрогенерированного гидроксида железа обусловлена предельно малым размером частиц, образующих этот коагулянт.

В таблице показана эффективность очистки воды от соединений мышьяка при повышенном давлении кислорода.

Наиболее эффективно процесс протекает при давлении кислорода в системе 0,2 МПа. При меньшем давлении O₂ производительность процесса снижается, более высокие давления не оказывают существенного влияния на степень очистки воды.

Предлагаемый способ обладает рядом преимуществ: 1. Расход электроэнергии уменьшается за счет снижения напряжения на электролизере в результате катодного восстановления кислорода;
2. Скорость реакции образования гидроокиси железа увеличивается в связи с повышением растворимости кислорода под давлением, что приводит к росту степени очистки природных и сточных вод от соединений мышьяка.

Способ можно реализовать как при очистке подземных вод, так и при очистке сточных вод различных отраслей промышленности.

Для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов.

Источники информации
1. Заявка РФ 97113580/25. Способ очистки природных вод. БИ 5, 20.02.99, с. 102-103.

2. Заявка РФ 97116918/25. Способ очистки сточных вод от мышьяка. БИ 20, 1999, с. 130.

Формула изобретения

Способ очистки природных и сточных вод от соединений мышьяка, отличающийся тем, что очистку осуществляют электрокоагуляцией в помещенном в автоклав бездиафрагменном электролизере, снабженном стальными растворимыми анодами, при подаче кислорода под давлением 0,2 МПа.

РИСУНКИ

Рисунок 1