Способ электрохимической очистки сточных вод и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК C02F1/46 C02F1/463 C02F103/16 

Изобретение относится к процессу электрохимической очистки сточных вод от загрязнений, преимущественно гальванического производства.

Целью изобретения является повышение степени очистки и снижение расхода электроэнергии.

На чертеже схематично изображено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Устройство содержит корпус 1, патрубки подачи 2 исходной воды и отвода 3 очищенной воды, анод 4, с цилиндрическим каналом 5, вращающийся катод 6, крышку 7, образующую полость 8, обтекатель 9, втулку 10, с отверстиями И, прижимной ре гулятор 12.

Устройство работает следующим образом.

Очищаемая вода подается через патрубок 2, цилиндрический канал 5 и распределяется через направляющие отверстия 13 в межэлектродное пространство, образуемое анодом 4 и катодом 6, а также через зазоры, образуемые втулкой 10 и конусообразным обтекателем 9 в полость между крышкой 7 и верхней частью катода 6 откуда под действием избыточного давления проходит через пористый катод 6, поступая в межэлектродное пространство, и отводится в корпус 1, откуда через выходной патрубок 3 выводится из устройства. Крышка 7 с катодом 6 приводится во вращение. С помощью прижимного регулятора 12, вращающегося на резьбе относительно крышки 7, устанавливается заданная величина зазора между ним и втулкой 10 для регулирования соотношения потоков жидкости через межэлектродное пространство и пористый катод 6.

Втулка 8 распределителя потока изготавливается из изоляционного износостойкого материала типа тефлон, крышка 7, а также прижимной регулятор 12 металлические.

Пример. Для получения проточного объемно-пористого абразивного катода используют абразивный порошок с величиной зерна, мкм: 160 200 (в среднем 180);-200-250 (в среднем 225); 500-600.(в среднем 550); 630-800 (в среднем 715), спресованный и спеченный на керамической связке в виде дисков диаметром 150 мм, толщиной 15 мм и осевым отверстием диаметром 20 мм. Пористост обеспечивают в пределах 40-60% путем введения индеферентных солей

5

0

5

0

5

0

5

O

5

типа (Ш1,()СОэ заданной дисперсности, которые при спекании удаляют, Объемную металлизацию дисков для обеспечения их токопроводности осуществляют путем химического никелирования с предварительным нанесением каталитически активного слоя по известному методу боргидридного активирования с раствором солей никеля или методом сенсибилизации в солянокислом растворе хлористого олова и активации в растворе хлористого палладия с последующим нанесением в проточных условиях покрытия в составе, г/л: NiCI 6Н20 110; триэта- ноламин 60; 60; КОН 110, гипо- фосфит натрия 80, рН 11-12, температура 25-30 С. Толщина никелевого покрытия 35-20 мкм. При этом пористость катодных дисков уменьшается на 10% от исходной и составляет 30- 50%.

Затем с помощью алмазного резца проводят доводку плоскостности диска, при которой одновременно на его обрабатываемой плоскости обнажаются абразивные зерна.

В устройство, содержащее сформированный таким образом проточный объемно-пористый катод из композиционного абразивного материала, подают сточную воду с рН 6,5, концентрацией ионов Сг (VI) 100 м/л и ПАВ (сульфанол-3) 50 м/л. Анодом служат заготовки из спрессованных стружек из низколегированной стали 3. Катод приводят во вращение при помощи электропривода со скоростью 30 - 500 об/мин.

Одновременно проводят испытания известного устройства, включающего вращающийся катод с тремя абразивными- изолирующими вставками между катодом и анодом, с межэлектродным расстоянием 1 мм.

Во всех случаях расход воды , 500 л/г.

Предварительными исследованиями установлена зависимость межэлектродного расстояния, образующегося при формировании катодов по предлагаемому способу, от величины зерна абразивного порошка, которая имеет пропорциональный характер, при зернистости порошка 80 мкм составляет в среднем 80 мкм, при зернистости 225 мкм - 100 мкм, при зернистое1583362

ти 550 мкм - 250 мкм, при зернистости 750 мкм - 350 мкм.

Результаты испытаний приведены в таблицеs

Как видно из данных, приведенных в таблице, очистка от ПАВ по предлагаемому способу находится в пределах 97-99%, в то время как по условиям известного способа она не превышает 87%. Расход электроэнергии по сравнению с известным способом снижается в 2,2-4,0 раза.

При увеличении межэлектродного расстояния (более 250 мкм) увеличивается расход электроэнергии и снижается эффективность очистки от ПАВ. При уменьшении межэлектродного расстояния (менее 100 мкм) эффективност процесса также понижается за счет увеличения гидравлического сопротивления, ухудшения массообмена и затруднения вывода продуктов реакции из межэлектродной зоны При плотности тока менее 10000 А/ма не обеспечивается высокий выход по току, а с увеличением плотности тока (более 15000 А/м2) резко возрастает расход электроэнергии на очистку. Скорость протока до 1 м/с, как и скорость вращения катода менее 100 об/мин приводит к снижению эффективности процесса очистки, что связывается с недостаточным отводом продуктов реакции из межэлектродной зоны из-за недостаточного массообмена. Превышение этой скорости протока (более 5 м/с) как и скорости вращения катода более 500 об/мин снижает очистку от ПАВ и выход по току.

Пористость катода более 50% также снижает эффективность процесса очистки и его механическую прочность. При снижении пористости (менее 30%) процесс очистки также ухудшается за счет снижения доли электрохимически восстанавливаемых веществ непосредственно в объеме катода.

Во всех случаях по предлагаемому способу формируется осадок черного цвета, характерный для оксидных фаз на основе магнета - кристаллической структуры с явно выраженными ферромагнитными свойствами.

При увеличении протока через катод (более 1/2 части от общего потока) и при уменьшений (менее 1/3 части) ухудшается степень очистки от хрома.

ормула

6

И 3 О б

р е т е н и я

5

0

5

0

5

0

5

0

5

1.Способ электрохимической очистки сточных вод, включающий их обработку в электролизере, снабженном растворимым анодом и вращающимся катодом при плотности тока 10000- 15000 А/м2-, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки и снижения расхода электроэнергии, процесс осуществляют путем дополнительного протока части очищаемой воды через пористый абразивный катод с линейной скоростью протока обрабатываемой воды в межэлектродном пространстве 1-5 м/с при скорости вращения катода 100-500 об/мин, межэлектродном расстоянии 100-250 мкм.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве пористого абразивного катода используют композиционный материал, содержащий смесь изолирующих абразивных частиц и токопроводящей металлической или графитовой связки, с объемной пористостью 30-50%, в качестве растворимого анода - спрессованный металлический скарп из стали, алюминия или их смеси, а дополнительный проток обрабатываемой воды через пористый катод составляет 1/3-1/2 от общего потока обрабатываемой воды.

3.Устройство для электрохимической очистки сточных вод, включающий корпус, снабженный патрубками для подачи исходной воды и отвода очищенной воды, с размещенными в нем анодом и вращающимся катодом, выполненным в виде диска, установленными на одной оси, по которой в электродах выполнен цилиндрический канал, сообщающийся с патрубком подачи исходной воды, причем катод расположен над анодом и имеет крышку, герметично закрепленную на катоде с образованием полости над верхом катода, а в канале на крышке электролизера установлен обтекатель, отличающееся тем, что, с целью повышения степени очистки и снижения расхода электроэнергии, в канале размещена втулка из диэлектрика, верхний торец которой установлен на одной высоте с верхом катода, а нижний торец - ниже верхнего края анода, в ( боковых стенках втулки выполнены отверстия, соединяющие межэлектродное

пространство с каналом, а обтекатель установлен с возможностью перемещеi

ния в вертикальном направлении с помощью прижимного регулятора.

Изобретение относится к процессу электрохимической очистки сточных вод и позволяет повысить степень очистки и снизить расход электроэнергии. Поставленная цель достигается тем, что сточные воды обрабатывают в электролизере, снабженном растворимым анодом и вращающимся катодом, при плотности тока 10000-150000 А/м 2. При этом процесс осуществляют путем дополнительного протока 1/3-1/2 части очищаемой воды через пористый абразивный катод с линейной скоростью протока обрабатываемой воды в межэлектродном пространстве 1-5 м/с при скорости вращения катода 100-500 об/мин и межэлектродном расстоянии 100-250 мкм. В качестве катода используют композиционный материал, содержащий смесь изолирующих образивных частиц и токопроводящей металлической или графитовой связки с объемной пористостью 30-50%, а в качестве растворимого анода используют спресованный металлический скрап из стали, алюминия или их смеси. Способ осуществляется в устройстве, включающем корпус, снабженный патрубками для ввода и вывода воды, с размещенными в нем анодом и вращающимся катодом, выполненными в виде диска, установленными на одной оси, по которой в электродах выполнен цилиндрический канал, сообщающийся с патрубками ввода. Катод расположен над анодом и имеет крышку, герметично закрепленную на катоде с образованием полости под верхом катода. На крышке в канале установлен обтекатель с возможностью перемещения в вертикальном направлении и втулка из диэлектрика, верхний торец которой установлен на одной высоте с верхом катода, а нижний ниже верхнего края анода. В боковых стенках втулки выполнены отверстия, соединяющие межэлектродное пространство с каналом. 2 с.п. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Предлагаемый срособ

2 3

4

5

6

7

В

9

10

1

12

13

1ч

15 16 17 18

19 20 21

/