Физико-химические методы очистки сточных вод
Физико-химические методы очистки сточных вод
1.) Электрохимическая очистка. Схема электролизёра:
|
Электролизёры могут быть проточные и непроточные. На аноде ионы отдают электроны, т.е. происходит реакция электрохимического окисления. На катоде ионы получают электроны, т.е. происходит реакция электрохимического восстановления. Существуют еще несколько электрохимических методов, которые являются вариантами других физико-химических методов и будут рассмотрены в дальнейшем.
2.) Коагуляция – это слипание частиц коллоидной системы при столкновениях в процессе теплового движения, перемешивания или направленного перемещения во внешнем силовом поле.
В результате коагуляции образуются агрегаты, т.е. более крупные вторичные частицы, состоящие из более мелких первичных частиц. Первичные частицы соединены в таких агрегатах силами межмолекулярного взаимодействия или через прослойку растворителя. Коагуляция сопровождается прогрессирующим укрупнением частиц и уменьшением их общего числа в объёме раствора. Существует несколько видов коагуляции:
1) Термокоагуляция – когда за счёт повышения температуры увеличивается скорость движения молекул и, следовательно, количество их столкновений, и мелкие частицы быстро слипаются и коллоидный раствор коагулирует.
2) Электрокоагуляция во внешнем электрическом поле или под действием электрического тока.
3) Реагентная коагуляция при добавлении реагентов.
Схема установки для реагентной коагуляции:
 |
Флотация
Это процесс молекулярного прилипания загрязняющего вещества к поверхности раздела двух фаз – газ-жидкость. Этот процесс обусловлен избытком свободной энергии поверхностных слоёв, а также поверхностными явлениями смачивания. С помощью этих методов сточные воды очищаются от нефти, нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ, масла и волокнистых материалов. Процесс флотации заключается в образовании комплекса частица-пузырёк газа, во всплывании этого комплекса на поверхность и удаления образующейся пены механическими методами. Существуют следующие конструктивные схемы флотации:
1) С механическим добавлением газа.
2) Электрохимическая флотация, когда газ выделяется на одном или обоих электродах электролизера.
3) Химическая флотация, когда газ выделяется в результате химических реакций.
4) Биохимическая флотация, когда газ выделяется в результате деятельности микроорганизмов.
Сорбция
Сорбция делится на адсорбцию и абсорбцию. Всё, что сказано для газов, справедливо и для жидкостей.
Ионный обмен
Применяется для извлечения из сточных вод ионов металла, а также соединений мышьяка, фосфора, цианосоединений, а также радиоактивных веществ. Метод позволяет извлекать ценные вещества при высокой степени очистки. Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора с твёрдой фазой, причём эта твёрдая фаза обладает свойством обменивать ионы, содержащиеся в ней, на ионы, присутствующие в растворе. Вещества, составляющие эту твёрдую фазу практически нерастворимы в воде, и называются ионитами. Рисунок-схема ионообменной колонки:
1.) Корпус.
2.) Слой ионита.
Чаще всего, иониты выделяются в воду ионами H+, OH-, Na+.
Мембранные технологии
Рисунок аппарата, использующего мембранные технологии:
1) Корпус.
2) Мембрана.
Обе части аппарата могут быть проточными.
Мембранные технологии являются как бы противоположностью механическому методу фильтрования. Если при фильтровании примеси задерживаются перед пористой перегородкой, то при мембранных методах, они под действием некоторых сил переходят через перегородку в другую часть аппарата. Мембранные методы подразделяют в зависимости от вида этих сил:
1) Экстракция: примеси переходят через мембрану под воздействием разности химических потенциалов, т.е. под воздействием химических сил. Экстракция может проводиться без мембраны в том случае, если жидкости в обеих частях аппарата не смешиваются.
2) Обратный осмос. Ультра фильтрование: примеси переходят через мембрану под воздействием разности давлений.
3) Электродиализ: в аппарат опускаются два электрода, и переход через мембрану осуществляется под действием электрического поля.
Выпаривание
Используется для повышения концентрации примесей.
Кристаллизация
Основан на различные растворимости содержащихся в растворе примесей, которые завися как от вида примеси, так и от температуры. При понижении температуры сначала образуются пересыщенные растворы, а затем выпадают кристаллы.
Дистилляция
Этот метод основан на различных температурах, испарениях разных веществ.