Способ электрохимической очистки водных растворов и электролизер для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК C02F1/46 C02F1/463 C02F1/48 C02F1/46 C02F101/20 

(5t) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ водных

РАСТВОРОВ и ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ЕГО

I

Изобретение относится к технологии обработки воды и водных растворов электрохимическим способом, основанным на осуществлении электродных окислительно-восстановительных реакций ,

Известен способ электрохимической очистки водных растворов с наложением магнитного поля, в котором используют однородное магнитное поле. Способ осуществляют в электролизере, включающем корпус с помещенными в нем электродами и магнитами f1}.

Недостатками известного способа являются высокий расход электроэнергии и невысокая степень очистки.

Цель изобретения - снижение энергозатрат и увеличение степени очистки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу электрохимической очистки водных растворов с наложением магнитного поля используют полиградиентное магнитное поле ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

С напряженностью 0,07-0,8 Т и градиентом напряженности 0,1-1,5 Т/см.

Предложенный способ осуществляют в электролизере, включаюи ем корпус с помещенными в нем электродами и магнитами, причем магниты соединены с электродами различными полюсами и разме1цены вне межэлектродного пространства на расстоянии друг от друга.

Магниты выполнены в виде йерритовой пластины с чередующимися магнитными и немагнитными зонами.

Зоны выполнены в виде квадратов, размещенных в шахматном порядке.

Магнитные зоны могут быть выполнены также в виде кругов.

Преимущество полиградиентного неоднородного магнитного поля перед однородным основано на том, что интенсивность циркуляции помещенного, в скрещенные электрическое и магнитное поля электропроводного раствора под действием объемной силы Лоренца определяется степенью неоднородное9ти одного из этих полей. Поэтому наложение поли градиентного магнитного поля на электрохимическую ячейк приводит к возникновению множества макро- и микровихревых конвекционных потоков вдоль поверхности электродов, что повышает интенсивность протекания электродных окислительновосстановительных реакций и, следова тельно, эффективность электрохимичес кой обработки, Наложение же полиградиентного маг нитного поля лишь на приэлектродные слои обрабатываемого раствора техэлектродов, на которых течение О)ислительно-восстановительных реакций тормозится наличием того или иного вида поляризации, позволяет существенно cнизиtь энергетические и материальные затраты на создание магнитного поля. На чертеже схематически представ лено устройство, реализующее предлагаемый способа Устройство включает корпус 1, через который протекает обрабатываемый раствор, источник электрического тока 2, электроды 3 и , а также магни ты 5 в виде пластин. При спаривании магнитов 5 с электродами выполняется условие расположения магнитны;); систем за пределами межэлектродного пространства (между двумя электродами одного знака 3 и полым двухсторонним элект4родом другого знака 4), а в приэлектродных слоях этих электродов создается поли градиентное магнитное поле. В электролизере ведется извлечение кадмил из отработанного электролита (от процесса сернокислотного, кадмирования) путем восстановления Cd до металлического состояния на плоском титановом катоде. В качестве анода используется графит, а катодные и анодные пространства электролизера разделяются хлориновой диафрагмой, П .р и м е р 1, Процесс катодного восстановления ионов Cd тормозится концентрационной поляризацией из-за диффузной природы кинетики данного электродного процесса. Полиградиентное магнитное поле у катода создается путем спаривания катода с ферритовой пластиной, в которой в результате предварительного намагничивания созданы магнитные и немагнитные зоны. Толщины магнитных и немагнитных зон меняются в ходе экспериментов таким образом, что на поверхности катода напряженность магнитного поля меняется в пределах 0,08-0,1 Т при градиенте напряженности магнитного поля между магнитными зонами 0,05-0,3 Т/см Сравнительные результаты обработки отработанного электролита от процесса кадмирования различными способами представлены втабл.1. Таблица 1

1,6 2,5 0,06 1,62 З, 0,07 1,62 3,7 .0,10 1,69 ,6.

0,03-0,06 0,05-0,092,5

0,07 0,12,15

0,10 0,12,08

0,07 0,32,0 Пример 2. Электрокоагуляционная обработка маслосодержащих сто ных вод заключается во введении коа гулянта (ионов Fe ) в сточную воду путем анодного растворения стальных электродов. Данный процесс тормозится явлени пассивации анодов с течением времен что приводит к необходимости предусм ривать переполюсовку электродов с определенной периодичностью. Наложе нием анодного или полиградиентного магнитных полей путем помещения электролизера в соленоид удается интенсифицировать процесс анодного растворения электродов за счет предотвращения явления их пассивации. Полиградиентное магнитное поле у анода создается путем спаривания Как видно из приведенных примеров, наложение полиградиентного магнитного поля на электродные слои обрабатываемых растворов тех электродов, на которых течение окислительно-восстановительных реакций тормозится наличием того или иного вида поляризации, позволяет интенсифицировать процессы во времени, повысить эффективность приэлектродных процессов (увеличить выход по току или иными словами увеличить степень очистки) на 15-26 S, а также снизить удельные энергозатраты на 20-55. Соответственно экономический эффект от использования предего с ферритовой пластиной, а которой в результате предварительного намагничивания созданы магнитные зоны в виде чередующихся в шахматном порядке квадратов, разделенных немагнитными зонами. Соседние магнитные зоны с каждой иа сторон ферритовой пластины имеют противополомную полярность, а оси магнитных зон перпендикулярны рабочей nnocKoctM электрода. Размеры магнитных и немагнитных зон меняются в ходе экспериментов таким образом, что на поверхности анода напряженность магнитного поля между магнитными зонами составляет 0,05-0,3 Т/см. Сравнительные данные по анодному растворению железа при электрокоагуляционной обработке маслосодержащих сточных вод представлены в табл.2. Таблица2 лагаемого способа будет складываться при обработке конкретного водного раствора из экономии производственных площадей, из ;экономии электроэнергии и из экономии капитальных затрат на создание магнитной системы. Формула изобретения 1. Способ электрохимической очистки водныхрастворов с наложением магнитного поля, отлимающийс.я тем, что, с целью снижения энергозатрат и увеличения степени очистки, при очистке -используют полиградиентное

магнитное поле с напряженностью 0,07 0,08 Т и градиентом напряженности 0,1-1,5 Т/см.

с помещенными в нем .электродами и магнитами, отличающийся тем, что магнитны соединены с электродами различными полюсами и размещены вне межэлектродного пространства на расстоянии друг от друга,

с чередующимися магнитными и немагнитными зонами,

, Электролизер по п,3, о т л и чающийся тем, что зоны выполнены в виде квадратов, размещенных в шахматном порядке,

5, Электролизер по п,3, о тл и чающийся тем, что зоны выполнены в виде круга.

((сточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Известия АН Латвийской ССР« Серия физических и химических наук, 1967, И 6, с, 55-62,