УДК 62

ЗАСТОСУВАННЯ МЕТОДIВ ЕЛЕКТРОАКТИВАЦIЇ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНЕВИХ ВОД ВIД ОРГАНIЧНИХ СПОЛУК

Литвиненко Н.М.1, Паранько Н.Г.1, Столяренко Г.С.1
1Черкаський державний технологічний університет, Кафедра хімії та хімічної технології неорганічної технології

Аннотация
У даній роботі розглядається застосування методів електроактивації для очищення поверхні води від органічних сполук.

Ключевые слова: очистка поверхностных вод, электроактвиация


APPLICATION METHODS OF ELECTROACTIVATION FOR CLEANING SURFACE WATER FROM ORGANIC COMPOUNDS

Litvinenko N.M.1, Paranko N.G.1, Stolyarenko G.S.1
1Cherkasy State Technological University, Department of Chemistry and Chemical Technology of Inorganic Technology

Abstract
In this paper we consider application methods of electroactivation for cleaning surface water from organic compounds.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Литвиненко Н.М., Паранько Н.Г., Столяренко Г.С. Застосування методiв електроактивацiї для очистки поверхневих вод вiд органiчних сполук // Современные научные исследования и инновации. 2011. № 8 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2011/12/5960 (дата обращения: 02.06.2017).

Постановка проблеми: По території Черкаської області протікає 1037 річок, найбільша з них р. Дніпро (в межах області – 150 км), 7 середніх річок – Рось, Тясмин, Гнилий Тікич, Гірський Тікич, Супій, Ятрань, Велика Вись, а також малі річки, струмки. Основними джерелами водопостачання області є Кременчуцьке водосховище, річки Гнилий Тікич, Рось, Тясмин та підземні водозабори. Малі річки, які впадають у Дніпро, в тому числі і річка Рось постійно безконтрольно забруднюються стічними водами підприємств, що розташовані на їх берегах. Внаслідок цього склад поверхневих вод  річки Рось не відповідає нормативним вимогам, на що вказують дані таблиці 1.

Аналізуючи дані таблиці, бачимо, що більшість токсикологічних показників  поверхневих вод не відповідають вимогам державних і світових стандартів. Зокрема, вміст органічних домішок значно високий. Відомо, що підвищений вміст органічних домішок сприяє утворенню зелених водоростей, які висмоктували з води кисень і перетворюють її на мертву калюжу. Ця вода прямує до Дніпра і тим самим забруднює його.

Очищення води від органічних забруднень як правило проводять такими методами як: окислення (руйнування), сорбція (поглинання) та електрична активація води, а також можна здійснювати сорбцією, коагуляцією і мембранними методами.

При очищенні води від органічних забруднень в якості окислювачів використовують – хлор, озон, кисень, в деяких випадках перманганат калію.

Всі ці методи досить затратні, вимагають великого апаратурного оформлення, мають багато стадій та досить малу ступінь очищення.

Постановка задачі: На кафедрі ХХТНР ЧДТУ в науково – дослідній лабораторії була розроблена і виконана лабораторна установка безперервної електроактивації води.

Дослідження: Вплив дії електричного струму в межах 4,5 – 12 А на об’єкт дослідження (вода річки Рось, відібрана 25 вересня у районі міста Корсунь – Шевченківський) та визначити залежність ступеня очищення річки Рось не тільки від органічних домішок, але й від солей твердості, сухого залишку, хлоридів та ХСК від сили струму та відібраного об’єму проби води в стаціонарному режимі.

Кліматичні умови: t=205; P=76015 мм. рт. ст.; вологість 6015 %, t=кімнатна.

Лабораторна установка складається з блоку живлення, основної ємності, ємності для католіта, ємності для аноліта, ємності з досліджуваною водою, крану, камери для відведення води, камери для підведення води, штуцерів входу і виходу вихідної та активованої води та відстійника аноліта.

Забезпечуємо підведення дослідної води води через штуцера в нижні камери подачі води. Під’єднуємо шнур електроактиватора до клем блоку живлення у відповідністю з  полярністю. Включаємо вилку шнура блоку живлення в розетку ~ 220 В. Тумблер на передній панелі табло блоку живлення ставимо положення «Вкл». За допомогою регулятора виставляємо силу струму в межах 4,5 – 12 А і напругу 10 – 21 В. Відкриваємо кран подачі води і регулюємо швидкість її подачі в межах 5,4 – 9,36 дм3/год. Аноліт і католіт відводиться окремо в дві різні ємності. Аноліт далі подається на відстійник, де відстоюється протягом години,а потім на аналіз в лабораторію.

Переконавшись візуально, що виділяються бульбашки газу на кожному електроді. Це свідчить про початок процесу активації. Далі контролюється процес електроактивації по показникам напруги та сили струму, швидкості відбору каталіту і аналіту. Схема лабораторної установки представлена на рисунку 1.

1 – блок живлення; 2 – основна ємність; 3 – ємність для католіта; 4 – ємність для аноліта; 5 – ємність з досліджуваною водою; 6 – кран; 7 – камера для відведення води; 8 – камера для підведення води; 9 – штуцер; 10 – відстійник аноліта.

Рисунок 1. – Схема лабораторної установки електрохімічної активації

 

Електроактиватор складається з чотирьох основних частин:

- блоку живлення;

- реакційного простору;

- напівпроникних мембран;

- сталевих електродів.

Розроблена установка для електрохімічної обробки води являє собою основну ємність, що розділена на 18 рівних камер напівпроникними мембранами в кожній з яких знаходиться сталевий електрод. Сталеві електроди виконані з матеріалу ст3 розміром 13×17,5 см. Електроди в процесі експлуатації, завдяки використанню спеціальних матеріалів, не піддаються електрохімічному руйнуванню. Напівпроникна мембрана виготовлена з бавовняної фільтрувальної тканини «Діагональ», що виконує функцію діафрагми між катодом і анодом, тобто призначена для запобігання переносу іонів під дією електричного струму, розмір пластин 13×17,5. В кожній з цих камер в донній частині є отвір для підведення води. В верхній частині на рівні переливу установка облаштована двома відвідними камерами. Анодна і катодна пластина чередуються і з’єднані електрично між собою, тобто розділені на дві групи анодних і катодних пластин. Блок живлення складається з трансформатора, випрямляча змінного струму, електронного регулятора струму і забезепечена захистом від перевантаження. Блок живлення забезпечує максимальну напругу  30В і силу струму 15А.

1 – ємність; 2 – електрод; 3 – мембрана; 4 – камера відведення  води; 5 – клеми; 6, 7 – штуцер; 8 – камера підведення води.

Рисунок 2 – Ескіз установки для електроактивації води.

До аналізу брали очищену воду лужної реакції з рН³9, так званий «каталіт», кислу воду,  «аналіт», з рН£ 4,5 не аналізували.

Аналітичний контроль вмісту домішок у пробах води р. Рось проводився за атестованими методиками. Дані результатів показані в таблицях.

Дані результатів показані в наведених нижче таблицях

Результати експерименту зображені на графіках.

Обговорення результатів: Аналізуючи отримані дані можна зробити висновок, що найвищий ступінь очищення від солей твердості досягається при силі струму 12 А, від сухого залишку – 12 А, від хлоридів – 7 – 12 А, від органічних домішок – 4,5 А. Оптимальними умовами, при яких максимально найбільше відбувається ступінь очищення від домішок буде значення сили струму 6 – 7 А. Із графіка залежності ступеня очищення від об’єму можна зробити висновок, що установка працює в режимі виходу на стаціонарний. Оскільки ми вже визначились з оптимальними параметрами роботи електроактиватора, тому слід визначити витрати електроенергії. Отже, найвищий ступінь очищення від солей твердості досягається при затратах електроенергії 42,22 кВт год/м3, від сухого залишку – 42,22 кВт год/м3, від хлоридів – 11,67 – 42,22 кВт год/м3, від органічних домішок –4,81 кВт год/м3. Оптимальними умовами, при яких максимально найбільше відбувається ступінь очищення від домішок буде значення витрат електроенергії 10 – 11,67 кВт год/м3. Із графіка залежності ступеня очищення від витрат електроенергії (для залежності від об’єму) можна зробити висновок, що установка працює в режимі виходу на стаціонарний, тобто найкращі показники будуть спостерігатись при найменших електрозатратах.


Библиографический список
  1. Стан водних ресурсів у Черкаській області (регіональна доповідь)
  2.  ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством».
  3. Аналітична хімія природного середовища: Підручник./Б.Й. Набиванець, В.В. Сухан, Л.В. Калабіна. – К.: Либідь, 1996. – 304 с.
  4.  Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды. – М.: Химия, 1989. – 511 с.
  5.  Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. – М.: Химия, 1984. – 448 с., ил.
  6.  ГОСТ 2874 – 82 «Вода питна. Хімічне споживання кисню»
  7.  ГОСТ 4245 – 72 «Методи визначення вмісту хлоридів»
  8.  ГОСТ 4151 – 72 «Вода питна. Метод визначення загальної твердості»
  9.  ГОСТ 18164 – 72 «Вода питна. Метод визначення вмісту сухого залишку»
  10.  Романенко Н.Г. Фізико – хімічні основи застосування електроактивованих водних систем в технологіях опорядження текстильних матеріалів. Автореф. дис. докт. техн. наук. – Херсон, 2003. – 374 с.
  11.  Классен В.И. Физическая активация воды и ее применение в народном хозяйстве // Химическая пром-сть, 1985, №5, с.37–40.
  12.  Кирпичников П.А., Бахир В.М., Гамер П.У. и др. О природе электрохимической активации сред // Доклады АН СССР, 1986, т.286, №3, с.663–666.
  13.  Бахир В.М. Об электрохимической активации и воде «живой» и «мертвой», вып. 1, М., 1990. – 11 с.
  14.  Романенко Н.Г., Сысоенко А.В., Дихтяренко М.Г., Яковец И.А. Электроактивированные водные системы в технологиях дизайна текстиля// 6. Вісник Черкаського державного технологічного університету, 2003, №4, с.139–142.


Все статьи автора «Виталий»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: