Очистка сточных вод от фенола электрохимическим окислением

поллютант фенол сток электрокоагуляция

Одна из важнейших проблем современности — охрана биосферы от биогенных органических загрязнителей. Один из наиболее токсичных компонентов природных и сточных вод — фенол. Многообразие систем, содержащих фенолы, затрудняет подбор оптимальных способов их обезвреживания и утилизации. Это связано с тем, что, во-первых, технология полной очистки воды, как правило, диктует соблюдение особых условий, которые трудно выполнимы на практике. Во-вторых, многие эффективные способы глубокой очистки фенолсодержащих вод сопряжены с большими экономическими и ресурсными затратами, использованием дефицитных реагентов с последующей их регенерацией, утилизацией или захоронением отходов. Поиск новых эффективных способов очистки промышленных сточных вод — актуальная задача.

В настоящее время для удаления фенола из сточных и природных вод применяют экстракцию, адсорбцию, электрохимические способы, химическое и радиационное окисление, биологическую очистку.

Электрохимические способы — одни из наиболее перспективных для очистки от органических примесей различного состава, так как при этом, как правило, не изменяется солевой состав очищенной воды, осадок не образуется или образуется в небольшом количестве. Установки характеризуются высокой производительностью, достаточно компактны, процессы управления автоматизированы.

Ниже приведены результаты, полученные при изучении влияния материала анода и давления кислорода на очистку сточных вод от фенола электрохимическим окислением (Пат. 2162822 РФ).

Исследования проводили в бездиафрагменном электролизере с анодами из графита и платины, катодом из свинца. Концентрация фенола в модельном растворе Сф = 100 мг/л, серной кислоты — 9,8 г/л. После электролиза отбиралась проба и анализировалась на содержание фенола фотоколориметрическим методом, основанным на образовании окрашенного комплекса фенола с 4-аминоантипирином. Электролиз проводился без подачи кислорода и при избыточном давлении кислорода. Полученные экспериментальные данные представлены в табл. 1.

Степень очистки на аноде из платины незначительно выше, чем на аноде из графита. Это объясняется тем что, несмотря на высокую пористость графита и низкую истинную плотность тока на электроде, скорость восстановления кислорода и образования активных кислородсодержащих частиц гораздо ниже, чем при использовании электрода из платины.

С повышением давления кислорода степень очистки фенолсодержащих вод увеличивается при использовании и платинового, и графитового анодов. Под давлением кислорода фенол окисляется в объеме раствора образующимся при восстановлении кислорода пероксидом водорода на катоде и на аноде.

Можно предположить, что при окислении фенола протекают следующие реакции:

По мере роста избыточного давления кислорода наблюдается снижение напряжения на электролизере (рис. 1).

Из экспериментальных данных видно, что с увеличением давления до 0,8 МПа напряжение заметно снижается, дальнейший его рост незначительно влияет на напряжение на электролизере.

Энергетические затраты на очистку фенолсодержащих вод приведены в табл. 2.

При проведении электролиза под давлением кислорода затраты электроэнергии снижаются за счет окисления фенола на обоих электродах и частично в объеме электролизера.

Для проведения электролиза можно использовать установку, представленную на рис. 2.

Сточные воды поступают в усреднитель, затем — в автоклав-электролизер, где происходит электрохимическое окисление. Начальное давление кислорода создается при подаче из баллона высокого давления, затем давление поддерживается выделяющимися при электролизе газами. Процесс проводят при плотности тока 100 — 200А/м2 с использованием анодов из графита или платины под давлением кислорода 0,8 — 1,0 МПа. Расход электроэнергии составляет 0,015 - 0,018 кВтч/г.

Другие статьи по экологии

Физико-химические свойства золошлаковых отходов мусоросжигательных заводов
Отходы МСЗ, выделяющиеся в окружающую среду состоят из отходящих газов, летучей золы, шлака, технической воды, ее осадка и сточных вод. Помимо нормативных, существуют еще и непредвиденные вы ...

Экологический мониторинг состояния почв и подземных вод свалки города Ахтубинска
Человеческое производство (сельскохозяйственное, промышленное, технологическое), в отличие от природного, построено на отходной технологии. Конечный продукт, получаемый человеком в результа ...

Обеспечение экологической безопасности путем разработки малоотходного способа реутилизации сернокислых отходов аккумуляторных батарей
Экологическая безопасность и эффективное функционирование экономики каждого государства неразрывно связаны с транспортной отраслью. Транспортные системы представляют собой объекты повышенно ...