Использование электрокоагуляции при очистке и деминерализации сточных вод предприятий по добыче и переработке минерального сырья Часть 1. Снижение жесткости перед обратноосмотическим обессоливанием

Изучена эффективность удаления жесткости, обусловленной присутствием Ca²⁺, и стронция Sr²⁺ из модельных растворов с высоким содержанием нитратов, имитирующих состав промывных вод обогатительной фабрики, методом электрокоагуляции. Исследования проводили в непроточном реакторе с двумя электродами, один из которых использовался в качестве анода (Al- или Fe-стержень), а другой - в качестве катода (Al-полый цилиндр). Площадь рабочей поверхности катода S_c = 176,6 см², алюминиевого анода - Sai = 42,4 см², стального анода -SFe = 49,5 см². Расстояние между электродами 2,9 см. Электролиз раствора (V = 0,4 л) сопровождается ростом рН и температуры. В результате электрохимического растворения материала анода и гидролиза ионов Al³+ (Fe³+) в растворе образуется аморфный осадок коагулянта - гидроксида металла, на катоде восстанавливаются нитраты и выделяется водород. Через 10-15 мин (рН > 9, t > 30 °C) появляется характерный запах аммиака. Константы скорости снижения жесткости Кдж, рассчитанные на основе экспериментальных данных, изменяются в интервале значений 0,009-0,131 мин^-1 в зависимости от материала анода, плотности тока и состава раствора. При электролизе с Fe-анодом величина Кдж = 0,051 мин^-1 (J = 28 мА/см²), что в два раза больше, чем при электролизе с Al-анодом в таких же условиях. Электролиз раствора, в котором перед началом эксперимента был растворен NaHCO3, с Al-анодом при J = 24 мА/см² в течение 30 мин приводит к практически полному осаждению Ca²+ и Sr²+ в виде карбонатов путем адсорбции на гидроксидах алюминия.

очистка воды, электролиз с растворимым анодом, электрокоагуляция

1. Вода техногенная: проблемы, технологии, ресурсная ценность / З. М. Шуленина, В. В. Багров, А. В. Десятов и др. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015. 401 с.

2. Review of Mine Drainage Treatment and Sludge Management Operations. Project: 603054, Report CANMET-MMSL 10-058(CR) / By Janice Zinck and Wesley Griffith. March 2013. 101 p.

3. Воронов Ю. В., Яковлев С. В. Водоотведение и очистка сточных вод: Учеб. для вузов. М.: Изд-во ассоциации вузов, 2006. 704 с.

4. Chen G. Electrochemical technologies in wastewater treatment // Separation and Purification Technology. 2004. Vol. 38. P. 11-41.

5. Emamjomeh M., Sivakumar M. Review of pollutants removed by electrocoagulation and electrocoagulation/flotation processes // Journal of Environmental Management. 2009. Vol. 90. P. 1663-1679.

6. Рязанцев А. А. Развитие научных основ интенсификации процессов очистки и кондиционирования сточных вод горнодобывающих и других водоемких производств: Автореф. дис.. д-ра техн. наук: 11.00.11 / Рязанцев Анатолий Александрович. Улан-Удэ, 1997. 35 с.

7. Heidmann I., Calmano W. Removal of Zn(II), Cu(II), Ni(II), Ag(I) and Cr(VI) present in aqueous solutions by aluminium electrocoagulation // Journal of Hazardous Materials. 2008. Vol. 152. P. 934-941.

8. Evaluation of electrocoagulation for the pre-treatment of coal seam water / Graeme J. Millar, Jack Lin, Aasma Arshad, Sara J. Couperthwaite // Journal of Water Process Engineering. 2014. Vol. 4. P. 166-178.

9. Murthy Z. V. P., Parmar S. Removal of strontium by electrocoagulation using stainless steel and aluminum electrodes // Desalination. 2011. Vol. 282. P. 63-67.

10. ЛурьеЮ. Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. М.: Химия, 1984. 448 с.

11. Комарова Н. В., Каменцев Я. С. Практическое руководство по использованию систем капиллярного электрофореза «КАПЕЛЬ». СПб.: Веда, 2006. 212 с.

12. Очистка воды электрокоагуляцией / Л. А. Кульский, П. П. Строкач, В. А. Слипченко, Е. М. Сайгак. Киев: Будiвельник, 1978. 112 с.

13. Duan J., Gregory J. Coagulation by hydrolysing metal salts // Advances in Colloid and Interface Science. 2003. Vol. 100-102. P. 475-502.

14. Martin R. B. Fe3+ and Al3+ Hydrolysis Equilibria. Cooperativity in Al3+ Hydrolysis Reactions // Journal of Inorganic Biochemistry. 1991. Vol. 44. P. 141-147.