електродів. Тривалість електрообробки води визначається властивостями забруднень і в середньому може змінюватися в межах однієї-п'яти хвилин. Враховуючи малу відстань між електродами і можливість засмічення електродного простору, стічні води перед електрокоагуляцією доцільно піддавати механічній сорбції від крупно диспергованих забруднень.
На малюнку 3 представлені схеми електрокоагуляційні установок, а на малюнку 4 показана схема електрокоагулятора-флотатора.
Малюнок 3 - Схеми електрокоагуляційні установок (а - з наступним відстоюванням, б - з подальшим фільтруванням, в - з подальшою флотацією; 1 - електродна камера, 2 - відстійник, 3 - проміжний бак, 4 - насос , 5 - фільтр, 6 - флотаційна камера)
Малюнок 4 - Схема електокоагулятора-флотатора (1 - камера електрокоагуляції, 2 - камера електрофлотаціі, 3 - електокоагулятор, 4 - електроди для електрофлотаціі (графітовий анод і сітчастий катод), 5 - електрофлотатора, 6 - стічна вода, 7 - очищена вода)
5. Процеси при електрокоагуляції
Головною лімітуючої стадією електрокоагуляції є утворення катіонів металів - результат електрохімічного розчинення металевих анодів у відповідності з рівнянням:
? Mn + + ne -,
де М - символ металу; n - його валентність.
На алюмінієвих анодах протікає наступна реакція:
? Al3 + + 3e -,
а на анодах зі сталі йде реакція:
? Fe2 + + 2e -,
при цьому частина катіонів заліза окислюється під дією розчиненого у воді кисню у анода до тривалентного заліза (III):
+? Fe3 + + e -.
Другий етап коагуляції зводиться до хімічної гідратації утворюються катіонів металів, освіті нерозчинних гідроксидів металів, їх випаданні в осад (кристалізації) з подальшим формуванням пластівців, здатних флокулірований грубодисперсні домішки води. Відповідні хімічні реакції відбуваються в міжелектродному просторі і включають кілька етапів:
Al3 + + 3 OH? Al (OH) 3 +, + + 3 OH? Fe (OH) 3 +, + + 2 OH? Fe (OH) 2 +, (OH) 2 + O2 + H2O? Fe (OH) 3.
У результаті надходження у воду необхідної кількості катіонів заліза або алюмінію за рахунок наведених вище реакцій виникає та ж ситуація, що і при обробці води коагулянтами: солями заліза або алюмінію. Однак на відміну від застосування сольових коагулянтів при електрокоагуляції вода не збагачується сульфатами або хлоридами, зміст яких в очищеній воді лімітується як при скиданні її у водойми, так і при повторному використанні в системах промислового водопостачання. Освіта у воді багатовалентних катіонів знижує стійкість негативно заряджених колоїдів, оскільки зменшується товщина дифузійного шару колоїдної частинки і знижується її потенціал. Стійкість (стабільність) колоїдів обумовлена ??взаємодією міжмолекулярних сил взаємного тяжіння і відштовхування, що виникають на границі зіткнення подвійних електричних шарів (ДЕС) сблизившихся частинок:
? U=U 1 - U2,
де U1 і U2 - відповідно сили відштовхування і притягання.
Якщо? U? 0, укрупнення частинок неможливо, якщо? U? 0 - відбудеться злипання частинок, тобто коагуляція.
В електричному полі створюються особливо сприятливі умови для коагуляції, чому сприяє додатково виникає сила диполь-дипольного впливу U3, що зменшує ДЕС і поляризующего колоїдні частинки:
? U=U 1 - U2 - U3.
Процес коагуляції в електрокоагулятором протікає значно інтенсивніше, ніж при реагентної коагуляції, що пояснюється позитивним впливом електрофорезу на взаємне укрупнення зародків частинок гідроксидів металів і перемішуванням води виділяються на катодах бульбашками водню. Сприятливі умови електрокоагуляції дозволяють зменшити дози металу, необхідні для очищення, у порівнянні з дозами при реагентної коагуляції на 10-20% і більше.
Крім використання електрокоагуляції для дестабілізації колоїдів і флокуляції грубодисперсних домішок, цей метод застосуємо в схемах очищення води від катіонів важких металів. Це стає можливим в результаті підвищення значення рН води (від 2,3 до 10,4) при електролізі, коли метали переходять у стан нерозчинних гідроксидів і осідають спільно з гідроксидами заліза. Значення рН залежать від концентрації обложеного іона. Великі значення рН відносяться до менших концентрацій. Якщо при електролізі підвищення рН виявляється недостатнім, необхідно збільшити водневий показник води перед електролізером шляхом подщелачивания за рахунок додавання в оброблювану воду лугу.
