7. Ионообменный метод очистки сточных вод.

Ионообменный метод – процесс обмена ионами, находящимися в растворе, и ионами, присутствующими на поверхности твёрдой фазы, - ионита. Очистка производственных сточных вод методом ионного обмена позволяет извлекать и утилизировать ценные примеси (соединения мышьяка, фосфора, а также хром, цинк, свинец, медь ртуть и др. Ме), ПАВ и радиоактивные вещества, очищать ст воду до предельно допустимых концентраций с последующим ее исп-ем в технологических процессах или в системах оборотного водоснабжения.

По знаку заряда обменивающихся ионов иониты делят на катионы и анионы, проявляющие соответственно кислотные и основные св-ва. Иониты подразделяются на природные и искусственные или синтетические.

Важнейшим свойством ионитов является их подготовительная способность, так называемая обменная емкость. Полная ёмкость ионита – количество находящихся в сточной воде грамм-эквивалентов ионов, которое может поглотить 1 м³ ионита до полного насыщения.

При соприкосновении ионитов с водой происх их набухание вследствие осмотических явлений. Если катионы находятся в H- или Na-форме, обмен катионов будет происх по ркакциям:

Meⁿ⁺ + H (K)  Me (K) + nH⁺,

Meⁿ⁺ + Na (K)  Me (K) + nNa⁺, где Meⁿ⁺ - катион находящийся в сточной воде, К – сложный комплекс катионита

Характерной особенностью ионитов является их обратимость, то есть возможность проведения реакции в обратном направление, что и лежит в основе их регенерации. Различают химическую (реагентную), термохимическою, и электрохимическую регенерацию.

Процессы ионообменной очистки ст вод осущ-ся в аппаратах периодического или непрерывного действия.

8. Электрохимическая очистка сточных вод

Для очистки ст в применяют электрохимическое окисление или восстановление, электрофлотацию, электрофорез, электродиализ и электрокоагуляцию. Общим для всех методов явл-ся осуществление электролиза ст вод, при котором имеет место направленное движение ионов и заряженных дисперсных частиц и протекание реакций окисления на аноде и восстановления на катоде.

Электрохимическим окислением можно удалить фенолы, цианид-ионы и др. Электрохимическим восстановлением на катоде можно удалить из ст вод металлы с положительным значением электродного потенциала (нп Hg²⁺, Ni²⁺), можно восстановить непредельные органические соединения, осуществить восстановление соединений Cr⁶⁺ до Cr³⁺ и др.

Процесс электрохим восста-я и окисления в значительной степени определяется составом электролита и величиной pH ст вод, условиями проведения электролиза.

При электрофлотации на катоде и аноде образуются пузырьки водорода и кислорода, которые оказывают флотационное действие. Прилипая к частицами дисперсной фазы, поднимают их на поверхность. Катод 2H₂O + 2e  H₂ + 2OH^-. OH^- ионы движутся в аноду, где отдают свой заряд с выделением O₂. 4OH^- – 4e  2H₂O + O₂.

По сравнению с обычной флотацией пузырьки по размерам на 1 – 2 порядка меньше. Пузырьки – однородны и выделяются в больших количествах.

Очистка ст вод электрофорезом и электродиализом основана на исп-ии направленного движения ионов и заряженных частиц в процессе электролиза. Осуществляют такую очистку с пом селективных ионообменных мембран (электродиализ) или фильтрующих материалов (электрофорез).

Электрокоагуляция. В процессе анодного растворения образуются коагулянты – гидроксиды металлов, которые снижают поверхностный заряд частиц под воздействием электрического поля. В электролитах, содержащих активирующие ионы, стальной электрод при наложении Эл полня ионизируется по реакции:

Fe⁰ – e + H₂O  Fe(OH)_адс + H⁺;

Fe(OH)_адс – e + H₂O  Fe(OH)_{2 адс} + H⁺.

Гидроксид Fe(OH)₂ образуется в виде коллоидного р-ра.