Elektrokoagulacja to metoda oczyszczania ścieków wykorzystująca napięcie prądu stałego (DC) do neutralizacji cząstek zawieszonych. Wykorzystuje się w niej elektrody wykonane z aluminium lub stali miękkiej. Napięcie stałe neutralizuje ładunki w wodzie i ułatwia osadzanie się drobnych cząstek stałych. Procedura EC wykorzystuje również elektrody jako czynniki ofiarne poprzez oddawanie jonów metali do roztworu w wodzie. Jony te działają podobnie do koagulantów chemicznych stosowanych w systemach DAF.
Artykuł zrealizowany przy wsparciu serwisu medycynaiuroda.pl
Procedura elektrokoagulacji
Elektrokoagulacja jest procedurą, w której elektrody są używane do wytworzenia reakcji chemicznej. Jony metali wytwarzane w procesie elektrolizy reagują z wodą tworząc koagulanty. Jony te rozbijają koloidy i emulsje. Jony wodorotlenku metalu tworzą następnie kożuchy osadowe, które zatrzymują zawieszone cząstki stałe. W procesie elektrolizy powstaje również gazowy wodór, który pomaga podnieść osad na powierzchnię wody.
Elektrokoagulacja jest stosowana do usuwania metali ciężkich, zawiesin i zemulgowanych substancji organicznych ze ścieków. Jest to bardzo skuteczna metoda, która wykorzystuje energię elektryczną do rozkładu zanieczyszczeń. W trakcie procesu wydziela się gazowy wodór, który rekompensuje zużytą energię. Jest to również opłacalna metoda oczyszczania wody.
Na skuteczność elektrokoagulacji wpływa kilka parametrów. pH, prąd elektryczny i odległość między elektrodami są kluczowymi czynnikami. Zwiększenie pH, prądu elektrycznego i czasu elektrolizy zwiększy usuwanie ChZT i mętności. Czynniki te, wraz z rodzajem zastosowanych elektrod, mogą w znacznym stopniu wpłynąć na wyniki.
Proces elektrokoagulacji ma wiele zastosowań. Jest wykorzystywany do oczyszczania ścieków przemysłowych i domowych. Może usunąć zmętnienie, rozbić emulsje i zmniejszyć zawartość zanieczyszczeń, takich jak barwniki i oleje. Proces ten został również wykorzystany do redukcji miedzi i obróbki wstępnej.
Technika elektrokoagulacji jest świetną metodą promowania zrównoważonego rozwoju środowiska w uprzemysłowionym świecie. W jednym z ostatnich badań zbadano ścieki z olejarni palmowej w celu zmniejszenia zanieczyszczeń. Zmniejszyło ono ChZT i mętność oraz sedymentację zawiesin. W wyniku tego procesu powstał również wodór, który pomógł procesowi usunąć lżejsze ciała stałe ze ścieków. Technika ta jest bardziej opłacalna niż inne metody chemiczne.
Kłaczki wodorotlenku glinu
W procedurze elektrokoagulacji, wodorotlenki glinu reagują z jonami fluorkowymi w pobliżu elektrod, tworząc kompleks fluorkowy. Kompleks ten jest następnie łatwo usuwany. Szybkość, z jaką koagulowane cząstki zderzają się podczas tworzenia kłaczków, jest ważna dla procesu elektrokoagulacji. Wydajność elektrokoagulacji jest najlepsza przy pH 7 i niższym.
Elektrody w systemach elektrokoagulacji są wykonane z aluminium lub żelaza. Aluminium jest mniej energochłonne niż żelazo. Obie elektrody są kompatybilne ze ściekami i mogą być stosowane do oczyszczania różnych rodzajów odpadów syntetycznych. Na przykład, elektrokoagulacja aluminium jest skuteczna w przypadku zawiesin kaolinowych. Proces może być również stosowany do ścieków syntetycznych, takich jak emulsje olej w wodzie i roztwory barwników.
W wyniku procedury elektrokoagulacji powstają trzy warstwy wytrąconego osadu. Na górze znajdują się woskowe kłaczki, a następnie wyraźna warstwa cząstek zawieszonych. Dolna warstwa to gruba warstwa wytrąconego osadu. Oddziela on wodę oczyszczoną od reszty. Osad zawiera fosforany i polimerowe aluminium, które działają jako koagulanty. Zazwyczaj stosunek wodorotlenku glinu do fosforanu jest większy niż jeden.
Elektrokoagulacja jest innowacyjną metodą wstępnego przetwarzania w procesie odsalania wody morskiej. Proces polega na zastosowaniu płyt z wysokooczyszczonego aluminium lub żelaza do oddzielania zawiesin. Pomaga to zredukować mętność, materię organiczną i mikroorganizmy z wody morskiej. Uzyskana w ten sposób woda morska może być następnie wykorzystana do odsalania, produkcji soli lub do bezpośredniego użytku.
Elektrokoagulacja jest procesem stosowanym w oczyszczaniu wody z różnych zanieczyszczeń. Może usunąć z wody wiele rodzajów zanieczyszczeń, w tym olej, metal i chemikalia. Proces jest szczególnie skuteczny w usuwaniu zanieczyszczeń, które są trudniejsze do usunięcia przy użyciu innych metod, takich jak zemulgowane oleje i całkowite węglowodory ropopochodne. Proces pomaga również w usuwaniu zanieczyszczeń takich jak metale ciężkie, które są rozpuszczalne w wodzie.
Elektrokoagulacja okazała się skuteczna w usuwaniu ChZT w ściekach. Wykorzystuje ona połączenie elektrody z aluminium i żelaza (Al-Fe lub Al-Al), które reaguje z wodą przy pH równym lub niższym od 3. Skuteczność procesu zależy od kilku czynników, w tym rodzaju elektrod i wielkości zastosowanej gęstości prądu. Na przykład, kombinacja elektrod Al-Fe może usunąć więcej COD niż dwie elektrody Al-Al.
Jon fluorkowy
Elektrokoagulacja jest techniką usuwania fluorków ze środowiska wodnego poprzez wykorzystanie elektrod żelaznych i aluminiowych. Liczba elektrod i odległość między nimi wpływa na ilość usuniętych fluorków. Mniejsza odległość elektrod może usunąć więcej fluorków niż większa odległość elektrod. Liczba elektrod określa również ilość zużytej energii.
W badaniu opublikowanym w 2009 roku stwierdzono, że elektrody aluminiowe były bardziej skuteczne niż żelazne w usuwaniu fluorków ze ścieków. Wynik ten został poparty badaniami Essadki i in. oraz Bazrafshan i in.
W badaniu wykorzystano źródło wody referencyjnej, Izeh, w prowincji Khoozestan w Iranie. Stężenia fluorków w próbkach analizowano przy użyciu pH-metru. Oprócz początkowego stężenia fluorków badano również napięcie początkowe, aby określić jego wpływ na przebieg reakcji.
Elektrody wykonane są z aluminium, które łatwo się usuwa. Jony fluorkowe są przyciągane do aluminium i tworzą kompleks fluorkowy, który może zostać wypłukany. Elektrokoagulacja zależy również od szybkości zderzeń pomiędzy koagulowanymi cząstkami w procesie tworzenia kłaczków. Gęstość prądu to stosunek natężenia prądu do powierzchni elektrody. Dawka koagulantu to ilość gazu wodorowego, który wydziela się na katodzie.
Wraz ze wzrostem odległości elektrody wzrastał czas reakcji. Na przykład, trzydziestomilimetrowa odległość elektrody wewnętrznej skutkowała 20-minutowym czasem reakcji. Dla 40-mm odległości elektrod czas reakcji wzrósł do 30 minut. Możliwe jest oczyszczanie ścieków zawierających duże ilości fluorków poprzez elektrokoagulację.
Elektrokoagulacja ma kilka zalet i jest przyjazna dla środowiska. Procedura może być zautomatyzowana i ma niski koszt kapitałowy. Proces jest wydajny i jest opłacalny. Stanowi idealną alternatywę dla chlorowania. Znaleziono już wiele zastosowań dla elektrokoagulacji.
Nowe badanie przeprowadzone przez laboratorium badawcze potwierdziło, że elektrokoagulacja może usunąć miedź, ołów i kadm ze źródeł wody. Stwierdzono również, że proces ten może usuwać z wody fluorki. Metoda ta pozwoliła uzyskać końcowe stężenie fluorków, które spełniało japońskie normy dotyczące ścieków. Dodatkowo, poziom pH został zwiększony z 10 do 11.
Ziarnowanie i kompleksowanie halogenów
Ziarnowanie i kompleksowanie halogenów to etapy oczyszczania metodą elektrokoagulacji, które mogą usuwać zanieczyszczenia i powodować wytrącanie niektórych metali. Oba procesy zależą od różnych czynników, w tym od materiału anody i pH. Na przykład, zasianie roztworu o wysokiej zawartości aluminium lub żelaza spowoduje wytrącenie jonów aluminium lub żelaza. Proces może również obejmować inne etapy, takie jak deemulgacja.
Elektrokoagulacja jest skutecznym sposobem oczyszczania wody z zanieczyszczeń. Polega na elektrorozpuszczaniu anod protektorowych, wytwarzaniu produktów wodorotlenowych i wytwarzaniu wodoru na katodzie, co ułatwia usuwanie zanieczyszczeń metodą flotacji. Ropa naftowa jest jednym z najważniejszych produktów węglowodorowych we współczesnym świecie, ale może potencjalnie powodować zanieczyszczenie środowiska na różnych etapach. Elektrokoagulacja jest obiecującą alternatywą dla usuwania oleju ze ścieków. W artykule opisano pojawiające się technologie elektrochemiczne, które są stosowane do oddzielania oleju ze ścieków.
Usuwanie węglowodorów ze ścieków przy użyciu elektrokoagulacji było skuteczne, z wydajnością usuwania 99,4% dla TSS i mętności. Przy optymalnych warunkach pracy, elektrokoagulacja wiązała się z całkowitym kosztem 0,46 USD/metr sześcienny oczyszczonych ścieków OBW. Koszt ten obejmuje energię, chemikalia i utylizację osadu.
Elektrokoagulacja jest skuteczną metodą oczyszczania wody, która jest wykorzystywana w różnych zastosowaniach w ściekach. Proces ten może destabilizować zanieczyszczenia w mediach wodnych przy użyciu minimalnego prądu elektrycznego. Jest to bardziej ekonomiczna i energooszczędna alternatywa dla tradycyjnych metod i ma szeroki zakres potencjalnych zastosowań w procesach przemysłowych i oczyszczalniach ścieków.
Pomimo tych zalet, koagulacja chemiczna ma dziś mniejszą akceptowalność. Wynika to z wyższych kosztów oczyszczania chemicznego i dużej ilości powstających osadów. Ponadto strącanie chemiczne wymaga utylizacji wodorotlenków metali, które są uznawane za odpady niebezpieczne. W przypadku elektrokoagulacji, woda powstała po tym procesie jest znacznie czystsza niż ścieki powstałe w wyniku sedymentacji i chemicznego strącania. Ponadto, w miarę jak wzrasta zapotrzebowanie na bardziej przyjazne środowisku metody oczyszczania ścieków, elektrokoagulacja jest doskonałą alternatywą.
Podobne tematy