автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Разработка мембранного электролизера и технологии электрохимического приготовления раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта

На правах рукописи

КАМАЛОВ Муминтой

//

РАЗРАБОТКА МЕМБРАННОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА И ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕШАННОГО ЖЕЛЕЗО-АЛЮМИНИЕВОГО КОАГУЛЯНТА

05.23.04 - Водоснабжение, канализация, строительные системы

охраны водных ресурсов 14.00.07 - Гигиена

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2003

Работа выполнена на кафедре сельскохозяйственного водоснабжения Московского государственного университета природообустройства и в лаборатории физико-химических исследований ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н.Сысина РАМН

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор доктор биологических наук

Лукашев Е.А. Малышева А.Г.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор доктор медицинских наук, профессор

Драгинский В.Л. Лакшин А.М.

Ведущая организация:

Институт экологии, ресурсосбережения и оборудования сервиса

Защита диссертации состоится « 24 » ноября 2003 г. в 1630 часов на заседании диссертационного совета Д 220.045.02 в Московском государственном университете природообустройства в аудитории 201/1 по адресу: 127550, Москва, И-550, ул. Прянишникова, 19.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Отзывы и замечания в двух экземплярах просим направлять по адресу университета.

Автореферат разослан «_» октября 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент Евдокимова И.М.

\ 1эОЯО

I ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация посвящена разработке и исследованию мембранного электролизера и процесса приготовления раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта, служащего реагентом для очистки природных и сточных вод, и оценке эффективности и гигиенической оценке его применения при водоподготовке.

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. В практике водоснабжения находят применение небольшие установки реагентной очистки воды. Оборудование станций очистки воды такими установками особенно актуально для объектов сельскохозяйственного водоснабжения. Однако использование реагентов требует создания службы доставки и хранения. Электрохимические методы позволяют готовить реагенты на месте из доступного сырья, например, для обеззараживания воды гипохлорит натрия из поваренной соли.

Для осветления воды также используется электрохимический метод, который называют электрокоагуляцией. Он основан на обработке воды в электролизерах с растворимыми анодами из алюминия или стали. Широкому распространению метода электрокоагуляции препятствуют некоторые технологические сложности, связанные, прежде всего, с пассивацией анодов, а также с относительно высокой стоимостью осветления природных вод из-за низкой электропроводности. Большая часть новых инженерных разработок, защищенных патентами, направлена на решение именно проблем пассивации анодов. В то же время остается неизученной гигиеническая оценка безопасности применения новых технологических разработок в практике водоснабжения.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Разработать мембранный электролизер для приготовления раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта. Исследовать периодический и непрерывный режимы работы мембранного электролизера и разработать математическую модель для масштабного перехода от лабораторных установок к промышленным аппаратам. Оценить эффективность и дать гигиеническую оценку применения смешанного железо-алюминиевого коагулянта в процессе водоподготовки.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Разработан новый технологический процесс электрохимического приготовления раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта в мембранном электролизере с электрохимически растворимыми железными анодами и химически растворимыми алюминиевыми катодами. Исследованы режимы периодического и проточного реакторов. Построена математическая модель процесса. Обоснована эффективность очистки воды с использованием электрохимически приготовленного коагулянта и дана гигиеническая оценка безопасности его применения в процессе водоподготовки.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ И ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ. Электрохимическое приготовление раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта непосредственно на месте потребления устраняет трудности, связанные с доставкой и хранением коагулянта, эксплуатацией складского и реаген гного. хозяяетваг^ЕПГОМЕ^10 практическую ценность разработанный технологический электролизер

¿■чак&у

мер, объектов сельскохозяйственного водоснабжения и особенно для осветления природных вод с высокой цветностью.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСИТСЯ: (1) патентный обзор установок для очистки природных и сточных вод электрокоагуляцией и анализ основных тенденций их усовершенствования; (2) новый технологический процесс получения раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта и мембранный электролизер с алюминиевыми катодами и железными анодами; (3) результаты экспериментов по исследованию технологического режима периодического и проточного реакторов; (4) математические модели процесса; (5) оценка эффективности и гигиеническая оценка безопасности применения новой технологии в процессе водоподготовки.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты диссертационной работы доложены на научно-технических конференциях Московского государственного университета природообустройства в 2001, 2002 и 2003 годах.

ПУБЛИКАЦИИ. По результатам исследований опубликовано: обзор и 5 статей.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка цитированной литературы. Объем диссертации составляет 170 страницы и включает 144 страниц основного машинописного текста, 12 рисунков, 94 таблицы, выводы, список цитированной литературы (130 наименование).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и сформулирована цель исследования. Научная новизна связана с разработкой технологического процесса электрохимического приготовления смешанного железо-алюминиевого коагулянта в мембранных электролизерах с железными анодами и алюминиевыми катодами для осветления и обесцвечивания природных вод. Практическая ценность заключается в возможности использования для очистки природных и сточных вод отходов (лома) железа и алюминия; приготовления раствора коагулянта непосредственно на месте использования (без затрат на транспорт, хранение и приготовление раствора коагулянта) в малых и средних масштабах для объектов сельскохозяйственного водоснабжения и других небольших потребителей; получения растворов коагулянта широкого диапазона составов в зависимости от примесей, содержащихся в воде источника водоснабжения. <

В первой главе диссертации рассмотрены основные технические решения в технологии и инженерном оформлении электрокоагуляции для очистки природных и сточных вод (патентный обзор). Основные технологические затруднения ! данного метода связаны с солевой пассивацией анодов. При использовании в качестве электролита «сырой» воды два явления сильно снижают эффективность метода. Первое — это гидроксидная и оксидная пассивация анодов; второе - это низкая электропроводность электролита, приводящая к высоким затратам электроэнергии. При использовании относительно высоких концентраций элемролиы затраты электроэнергии на процесс сокращаются, а пассивация может быть практически сведена к нулю.

Технические решения, представленные в патентах, в основном сводятся к механическому, устранению осадка, пассивирующего металл, щетками, скребками и т.п., а также к использованию вместо постоянного тока переменного (импульс-

(импульсного) тока с изменяющейся полярностью, различной скважностью импульсов и т.п. В электролизерах используются растворимые аноды из алюминия или железа (стали), железные катоды являются нерастворимыми.

Анализ технологических и инженерных разработок дал возможность предложить другой подход к решению данного типа технологических задач. Значительное закисление электролита в анодном пространстве мембранного (диафрагменного) электролизера способствует тому, что явление пассивации железных анодов практически исключается; защелачивание электролита в катодном пространстве используется для химического растворения алюминиевых катодов. Это дает возможность синтезировать в электролизерах с разделенным католитом и анолитом раствор железо-алюминиевого коагулянта, превосходящий по эффективности коагулянты на основе солей алюминия и железа в отдельности. Сформулирована задача: исследовать процесс электрокоагуляции в мембранном электролизере с получением раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта.

Во второй главе представлены результаты инженерной проработки конструкции мембранного электролизера (лабораторный вариант) и технологии электрохимического синтеза раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта. На этапе поисковых исследований показана принципиальная возможность получения раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта при анодном растворении железных анодов и химическом растворении в щелочной среде алюминиевых катодов.

Для проведения экспериментов использовали стальной и алюминиевый лом с целью изучения возможностей его утилизации. Первоначально использовали мембранный электролизер с засыпными электродами и графитовыми токоподводами. В последующем перешли к работе с пластинчатыми электродами и переливными анодными и катодными камерами. На поисковом этапе работы оценили эффективность использования раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта по обесцвечиванию природных вод и модельных растворов, а также по остаточному содержанию в обработанной воде (отстаивание, фильтрование) железа и алюминия. Результаты показали эффективность предложенного способа.

Мембранный электролизер с пластинчатыми электродами использовали для изучения периодического и непрерывного режимов электрохимического синтеза (рис 1): в периодическом режиме процесс накопления реагентов проводится до достижения заданной концентрации, в непрерывном режиме задаваемый поток электролита через электролизер обеспечивает требуемую концентрацию коагулянта.

Результаты экспериментов при исследовании периодического режима представлены в таблицах 1 - 5 (для примера взята одна серия опытов; в трех сериях опытов варьировали: концентрацию электролита (хлорид натрия 2, 5 и 10 г/л) площадь поверхности электродов, марка алюминия).

По результатам исследований периодического режима работы мембранного электролизера для приготовления раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта оценили параметры непрерывного режима электролиза. Исследования проведены при варьировании тех же переменных состояния процесса.

Информацию о работе мембранного электролизера в проточном режиме фиксировали в форме концентрации и рН растворов, получаемых в катодных и анодных камерах электролизера, а также по убыли массы железных и алюминиевых электродов. Кроме того, фиксировали ток и напряжение на электролизере. Ниже приведены результаты одной из серий опытов (для алюминиевого катода рассчитывали формальный выход по току: масса растворенного металла, отнесенная к количеству электричества, прошедшему через электрод).

Рис.1. Схема экспериментального стенда: 1 - напорная емкость постоянного уровня, 2 и 3 - приемные емкости для анолита и католита, 4 - мембранный электролизер, 5 — абсорбер для аэрации, 6 - фильтр, загруженный адсорбентом-катионитом СУМ

Табл.1

Интервал изменения параметров электролиза

Номер опыта 1 2 3 4 5 6 7 8

Время электролиза, ч 3,7 4,3 4,0 4,2 3,0 3,2 3,0 4,0

Ток, А 0,510,12 0,500,09 0,500,06 0,520,04 0,510,09 0,500,06 0,500,08 0,540,06

Напряжение, В 2,913,0 2,44,5 4,15,2 2,44,6 2,85,0 2,74,6 2,63,9 2,02,9

Количество электричества, Кл 3642 3750 2256 2748 2880 2402 2616 2904

Затраты электроэнергии, кДж 25,33 12,46 10,92 8,63 13,92 8,74 8,45 6,67

Табл. 2

Убыль массы электродов

Номер опыта 1 2 3 4 5 6 7 8

Масса алюминия, г 2,5260 3,2224 1,5311 1,6639 1,6269 1,0474 1,1725 0,3485

Масса алюминия, моль 0,094 0,119 0,057 0,062 0,060 0,039 0,043 0,013

Масса железа, г 2,8658 2,7164 1,7506 1,9653 1,8341 1,9154 1,9924 2,3475

Масса железа, моль 0,051 0,049 0,031 0,035 0,033 0,034 0,036 0,042

Табл. 3

Выход по току

Номер опыта 1 2 3 4 5 6 7 8

Ион железа (III) 0,817 0,750 0,803 0,739 0,660 0,824 0,778 0,833

Ион алюминия 1,488 1,841 1,453 1,298 1,211 0,932 0,965 0,257

Выход по току 2,305 2,591 2,256 2,037 1,871 1,756 1,743 1,090

смешанного

коагулянта

Удельные затраты электроэнергии

Номер опыта 1 2 3 4 5 6 7 8

Алюминий (катод) кДж/г 10,03 3,87 7,13 5,19 8,56 8,34 7,21 19,1

кДж/моль 270,6 104,7 192,6 139,9 231,1 225,2 194,6 515,7

Железо (анод) кДж/г 8,84 4,59 6,24 4,39 7,59 4,56 4,24 2,84

кДж/моль 493,8 254,3 348,9 245,2 423,9 254,7 237,6 158,6

Табл. 5

Удельные затраты электроэнергии в пересчете на сульфат алюминия и хлорид железа (III)

Номер опыта 1 2 3 4 5 1 6 7 8

Сульфат алюминия кДж/г 1580 610 1120 819 1351 1318 1138 3022

кДж/моль 0,44 0,17 0,31 0,23 0,37 0,37 0,32 0,84

Хлорид железа (III) кДж/г 3040 1580 2150 1511 2611 1570 1459 977

кДж/моль 0,84 0,44 0,60 0,42 0,72 0,44 0,41 0,27

Табл. 6

Удельное производство сметанного коагулянта в пересчете на сульфат алюминия и хлорид железа (III)

Номер опыта 1 2 3 4 5 6 7 8

Сульфат алюминия г/кДж 0,63 1,64 0,89 1,22 0,74 0,76 0,88 0,33

кг/кВт-ч 2,27 5,88 3,23 4,35 2,66 2,74 3,16 1,19

Хлорид железа (III) г/кДж 0,33 0,63 0,47 0,66 0,38 0,64 0,68 1,02

кг/кВт-ч 1,19 2,27 1,67 2,38 1,39 2,30 2,47 3,70

(

Табл. 7

Удельное производство смешанного коагулянта (кг/кВт-ч) и эквивалентное отношение коагулянтов по массе (сульфата алюминия к хлориду железа (III))

Номер опыта 1 2 3 4 5 6 7 8

Масса

смешанного

коагулянта, кг/кВт-ч 3,46 8,15 4,90 6,73 4,09 5,04 5,63 4,89

Отношение 1,91:1 2,59:1 1,93:1 1,83:1 1,94:1 1,19:1 1,28:1 1:3,11

Приближенное отношение 2:1 2,5:1 2:1 2:1 2:1 1:1 1:1 1:3

Результаты 9-й серии опытов: расход электролита через электролизер - 2 мл/мин, отношение расходов католита и анолита 1:1, концентрация хлорида натрия - 2 г/л (*- расчет по убыли массы электродов; **- химический анализ)

Параметры Номер опыта

1 2 3 4

Ток, А Начальный 0,400 0,400 0,410 0,410

Стационарный 0,230 0,235 0,170 0,175

Напряжение, В Начальный 3,3 3,4 3,5 3,4

Стационарный 3,8 3,9 5,1 5,1

Объем раствора, мл Анолит 600 600 600 600

Католит 610 610 620 620

Убыль массы электродов, г Анод 2,7071 2,6552 1,7037 1,7145

Катод 2,5018 2,5204 0,9882 1,0021

Концентрация растворов*, г/л Анолит 4,51 4,43 2,84 2,86

Католит 4,10 4,13 1,59 1,62

Концентрация растворов**, г/л Анолит - 2,71 - -

Католит - 1,32 - -

Водородный показатель (рН) Анолит - 6,4 - -

Католит - 10,6 - -

Табл. 9

Выход по току анодного и катодного процессов (9-я серия)

Параметры Номер опыта

1 2 3 4

Количество электричества, Кл 3312 3384 2448 2520

Теоретическое количество вещества, экв 0,172 0,175 0,127 0,131

Масса железа, экв 0,145 0,143 0,092 0,092

Масса алюминия, экв 0,278 0,280 0,110 0,111

Выход по току ионов железа (III) 0,85 0,81 0,72 0,70

Выход по току ионов алюминия 1,62 1,60 0,87 0,85

Концентрация раствора коагулянта (9-я серия опытов)

Показатель Номер опыта

1 2 3 4

Железо (общ), г/л 4,51 4,43 2,84 2,86

рН анолита - - 6,4 -

Хлорид железа (III), г/л 13,10 12,86 8,25 8,31

Алюминий, г/л 4,10 4,13 1,59 1,62

рН католита - - 10,6 -

Сульфат алюминия, г/л 25,99 26,18 10,08 10,27

Смешанный коагулянт, г/л 19,60 19,58 9,18 9,31

Массовое отношение сульфата алюминия к хлориду железа (Ш) 2,02:1 2,07:1 1,26:1 1,28:1

рН раствора смешанного коагулянта - - 10,6 -

В третьей главе рассмотрена физико-химическая характеристика процесса и проанализированы принципы построения математических моделей электрохимических реакторов и представлены результаты математического моделирования технологического процесса электрохимического синтеза раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта в мембранном электролизере.

Математические модели построены на основе дифференциальных уравнений массового баланса для периодического и проточного реакторов. Модели включают кинетические уравнения расходования реагентов и производства продуктов и формулируются в виде уравнения конвективной диффузии, которое дополняется членом, учитывающим наличие источника (и стока) компонента: входящего и выходящего потоков для проточных реакторов и химических реакций.

В электрохимических реакторах скорость производящей реакции определяется электрическим током, проходящим через электролизер. Для мембранного электролизера, в котором синтезируется смешанный железо-алюминиевый коагулянт - это реакция анодного растворения железа, связанная с катодной реакцией восстановления воды до молекулярного водорода, приводящая к зашелачиванию католита. Защелачивание католита приводит к химическому окислению алюминия. Реакция окисления алюминия является гетерогенной и ее скорость зависит от площади поверхности. Скорость реакции прямо не определяется электрическим током; его влияние опосредованно и определяет скорость защелачивания католита.

С позиций математического моделирования мембранный электролизер работает и как электрохимический реактор, производящий раствор железного коагулянта, и как химический реактор, производящий раствор алюминиевого коагулянта. Эти реакторы технологически и конструктивно взаимосвязаны. Математические модели сформулированы для двух режимов эксплуатации: периодического реактора с накоплением продукта и проточного реактора либо

полного перемешивания, либо полного вытеснения. Последнее устанавливали, оценивая безразмерные критерии по конструктивным параметрам мембранного электролизера и технологическим параметрам процесса электролиза.

Математическая модель мембранного электролизера как проточного реактора. В одномерном случае:

ас ас ^д2с

— + V— = Б—т + <\, (1)

а ах ах2

где С - концентрация целевого компонента, I, х - время и координата, V -скорость потока жидкости, О - коэффициент диффузии, Я - удельная мощность источника. Для анодного растворения железа:

ас. ас, ^ а2с.

-+ У-1 = --¡- +-(2)

01 ах 1 ах2 УдпБ

электрохимическая кинетика представлена членом -, 1 - плотность

УдпБ

анодного тока, Бд - площадь анода, УА - объем камеры, П - число электронов в электрохимической реакции, Р - число Фарадея. В стационарном режиме:

V—- = .£>,——(3) <& Же2 4

Проточные реакторы различаются значением критерия диффузионного подобия Пекле (Ре). Для реактора полного перемешивания Ре—>0, а для реактора полного вытеснения Ре —> со. Для оценки Ре ввели безразмерные переменные:

С> с Х • 1 /1 у - -; с, — —; } - где С10, Х0, 10 - характеристические значения. Тогда

С„ Х0 »0

уравнение (3) приобретает вид

ду 1 а2у

Э£, Ре

+ Daj, (4)

1 _ _ хо ^а

где — =--, Оа =--- критерий кинетического подобия

Ре ух0' уС10УапР

Дамкелера). Для оценки Ре использовано соотношение Ре = Рг-Ке, (Рг -критерий Прандтля, Яе - критерий Рейнольдса). Для водных растворов Рг имеет

порядок ЫО3; критерий Рейнольдса: Яе =-—, где V - средняя скорость

V

электролита, V - кинематическая вязкость электролита, <1А - приведенный р

диаметр канала: (1А =- (РА - площадь канала, ПА - смоченный периметр

Пд

канала).

При расчете гидродинамического режима проточного электролизера оценили расход по результатам эксперимента, которые были получены при работе электролизера в периодическом режиме. Для получения раствора смешанного

коагулянта с концентрацией 50 г/л (соотношение 1:1 по массе) расход составил 0,4-10"4 л/с (2,4 мл/мин); в экспериментах: 5,0; 6,8 и 2,0 мл/ мин.

Гидродинамический режим каналов электролизера, где идет анодный процесс электролитического растворения железа, может быть принят режимом реактора полною вьпеснения с погрешностью ~ 3 — 10% (Ре >1).

Табл. 11

Гидродинамические параметры потока в канале мембранного электролизера

Общий расход • 107, м3 / с 0,40 0,83 1,13 0,33

Расход через канал (^-107, м3/с 0,040 0,083 0,113 0,033

Скорость V;-105, м/с 0,80 1,66 2,26 0,66

Яе 0,013 0,027 0,037 0,011

Ре 13 27 37 11

В катодных камерах электролизера наблюдалось бурное выделение газа. При всплывании пузырьков водорода происходит конвективное перемешивание раствора электролита вдоль потока течения. Для расчета Ре использовали

УН

соотношение Ре = (О* - коэффициента конвективной диффузии, V -

скорость потока, Н - длина канала). Полагали, что перемешивание всплывающими пузырьками газа эквивалентно коэффициенту конвективной диффузии В* ~ у*Н (V* - скорость всплывания пузырьков, Н - высота всплывания). Скорость всплывания пузырьков газа: V* = 0,5- 106с12

(стоксовский режим) где V* - скорость всплывания (м/с), (1 - диаметр пузырьков (м), коэффициент пропорциональности имеет размерность 1/м-с. Стоксовский режим имеет место, если ¿^МО^м (ОД ММ) и при достаточно низкой концентрации пузырьков. Если диаметр пузырьков больше, а также больше их концентрация, так что режим всплывания становится турбулентным, тогда интенсивность перемешивания жидкости возрастает (стоксовский режим

дает оценку снизу). Если Б* ~У*Н, тогда Ре = Приняли с1 = 1-10~4м,

V

тогда V* = 0,5-10"2м/с. Для V = 0,8-Ю^м/с получили Ре = 1,6-10"3 (при других расходах получен тот же порядок этого критерия: Ре « 1), т.е. катодные камеры работают в режиме реактора полного перемешивания (погрешность ~ 1 %).

Для анодных камер в стационарном режиме с учетом оценок для реактора идеального вытеснения уравнение (4) имеет вид

£-1*. (5)

Интегрирование (5) дает

где - безразмерная координата выходного сечения канала, у* - безразмерная концентрация ионов железа в выходном потоке анолита (в размерных

/-1 * ^А" • о

переменных: С, =--, где 1 - плотность анодного тока, ЬА - площадь

пБ уУа

анода, х - длина канала, п - число электронов в электрохимической реакции окисления железа, И - число Фарадея, V - скорость течения электролита, УА -объем камеры). С учетом выхода по току (Г|) и эффективной константы скорости электрохимической реакции (кА) получено уравнение

Катодные камеры согласно оценкам работают в режиме реактора полного смешения, поэтому уравнение (4) для стационарного режима представляет собой уравнение для потоков

^-1к+Кк=0, (8)

где - массовый поток ионов алюминия на входе в катодную камеру =0), .1К - массовый поток ионов алюминия на выходе из катодной камеры, Як -источник ионов алюминия - скорость химической реакции окисления металлического алюминия водой в щелочной среде. Уравнение (8) можно записать в виде С2,С2=Укгк, где 1К=(21С2, IIк = Ук гк, С>; - расход электролита, С2 - концентрация ионов алюминия в католите на выходе электролизера, Ук - объем камеры, Гк - удельная скорость электрохимической реакции (отнесенная к единице объема камеры).

Скорость гетерогенной реакции пропорциональна площади поверхности, т.е. гк = ккБк, где кк - константа скорости гетерогенной химической реакции (удельная скорость химической реакции, отнесенная к единице площади поверхности), 8К - площадь катода, тогда

С2=^кЛс- (9)

V

Введение времени пребывания (I* = —— ) дает

С2=кКГ8К- О»)

Результаты эксперимента при работе мембранного электролизера в проточном режиме обработаны в соответствии с уравнениями (7) и (10). Для примера приведены результаты расчетов констант скоростей анодной и катодной реакций для одной серии опытов: 5 мл/мин; хлорид натрия - 10 г/л (табл. 12).

Табл. 12

Константы скоростей анодной и катодной реакций

№ опыта 1 2 3 4

Объем камеры: У| • 105 ,м3 3 3 3 3

Расход электролита: •108,м3/с Г 0,83 0,83 0,83 0,83

Время пребывания: ■ 1(Г3,С 3,61 3,61 3,61 3,61

Электрический ток: 1,А 0,240 0,250 0,180 0,175

Концентрация ионов железа: С,, г/ л 4,63 4,56 3,14 3,07

Концентрация ионов железа: С, • 102, моль / л 8,29 8,17 5,62 5,50

Выход по току: Г| 0,85 0,80 0,77 0,77

Константа скорости анодной реакции: кА 0,98 0,98 0,97 0,98

Концентрация ионов алюминия: С2,г/л 4,30 3,97 1,72 1,81

Концентрация ионов алюминия: С2 • 102, моль / л 15,93 14,70 6,37 6,70

Константа скорости реакции: кк,моль/м5 - с 7,35 6,79 2,95 3,09

*

Математическая модель мембранного электролизера как периодического реактора. Периодический режим - накопление раствора коагулянта, является (1С

нестационарным: — = q, где q - источник целевого компонента (ионов железа и (11

алюминия). Для процесса анодного растворения железа:

« = ^ 00 А УАпР

или

¿У ~ •

(12)

ах

С, С2 I . { _ ^

где у =- (у =-); т = —; ) = ---безразмерные переменные; С]0, С20,

С,0 ^20 »0

{ [ 5

10, ¡0 - характеристические значения; Эа, = —---критерий Дамкелера.

С,о VAnF

Электрический ток убывает по мере течения электролиза: функция

• К

является убывающей. Предложено аппроксимировать ее гиперболой: J =-,

т + т*

тогда интегрирование (12) дает

Т„ +Т*

у* = Оа,кд 1п—;—, (13)

X

где у", т , кд, т* - безразмерные, соответственно, концентрация железного коагулянта, время электролиза, эффективная кинетическая константа, константа. Адекватности математической оценивали по значениям констант и

^ Й * __ 1л1Л

критерия Дамкелера: иа, =--; 13а2 =--, соответственно, для

С,о VAnF С20 УкпР

анодного и катодного процессов (1:0 - время электролиза, 10 - среднее значение плотности тока за время электролиза, С10, С20 - концентрации ионов железа и алюминия при окончании электролиза, Бд, - поверхность анодов и катодов, УА, Ук - объем анодных и катодных камер). Результаты расчетов критерия Дамкелера для одной серии опытов приведены в табл. 13 (10 г/л хлорида натрия);

параметр х* оценивали по формуле X* = -—^^—, которая следует из вида

■Зтах Зттп

аппроксимирующей функции (табл. 14).

Табл. 13

Результаты расчета критерия Дамкелера (концентрация хлорида натрия -10 г/л)

№ опыта 1 2 3 4 5 6 7 8

10-1(Г4,с 1,33 1,55 1,44 1,51 1,08 1,15 1,08 1,44

10, А/м2 52,5 49,1 93,4 93,3 100,0 46,6 48,3 100,0

С ю -10"2, моль/м3 2,00 1,92 1,22 1,37 1,29 1,33 1,41 1,65

Ба -102, М2 3,0 3,0 1,5 1,5 1,5 3,0 3,0 1,5

Ба, 1,42 1,61 2,24 2,09 1,70 1,64 1,50 1,77

С20 -10"2, моль/м3 3,69 4,67 2,24 2,43 2,35 1,53 1,69 0,51

Бк -102, м2 3,0 3,0 1,5 1,5 1,5 3,0 3,0 1,5

Ва2 0,77 0,66 1,22 1,18 0,93 1,43 1,25 5,73

Табл. 14

Результаты расчета параметра X* (концентрация хлорида натрия - 10 г/л)

№ опыта 1 2 3 4 5 6 7 8 Среднее значение

* X 0,31 0,22 0,14 0,08 0,21 0,14 0,19 0,13 0,18

Средние значения X* показывают, что при концентрациях хлорида натрия 10 и 5 г/л процесс электролиза протекает подобно; снижение концентрации до 2

г/л приводит к уменьшению т*. Малое значение т* соответствует более резкому падению тока в процессе электролиза, что говорит о нарастании поляризационных явлений к концу электролиза.

Табл. 15

Кинетические константы анодного растворения железа и катодного растворения алюминия (концентрация хлорида натрия - 10 г/л)

№ опыта 1 2 3 4 5 6 7 8

0,46 0,44 0,30 0,34 0,47 0,39 0,46 0,36

^Kt 0,46 0,44 0,30 0,35 0,47 0,40 0,44 0,36

Результаты расчетов показали, что при работе электролизера в режиме накопления раствора коагулянта кинетические константы чувствительны к материалу электродов. Кроме того, фиксируется влияние концентрации хлорида натрия. Кинетические константы для периодического режима и для проточного режима с малой скоростью течения электролита близки по величине.

Математическая модель адекватно представляет экспериментальные результаты и может использоваться для расчета электролизеров при условии, что определены кинетические константы для электродных материалов.

В четвертой главе представлены результаты апробации технологии электрохимического приготовления смешанного железо-алюминиевого коагулянта в гигиенических исследованиях.

С точки зрения гигиенической безопасности важно обеспечить снижение цветности природных вод, которая обусловлена гуминовыми соединениями, являющимися предшественниками галогенорганических соединений. Гуминовые вещества относятся к полиэлектролитам со слабо выраженными кислотными свойствами. Для удаления их из природных вод использован способ, основанный на фильтровании воды через слой адсорбента, который представляет собой катионит, переведенный в алюминиевую форму. Были проведены исследования адсорбции гуминовых соединений на угольном адсорбенте СУМ-1 с применением смешанного железо-алюминиевого коагулянта, полученного в мембранном электролизере. Добавка коагулянта в обрабатываемую воду приводила к ионообменной сорбции ионов алюминия и железа (1П). Таким путем в процессе фильтрования воды синтезировался анионит, имеющий положительный заряд поверхности по отношению к гуминовым соединениям в воде. Адсорбцию изучали в динамических условиях. Доза предварительно добавленного коагулянта составляла 1 мг/л. Сульфоуголь СУМ-1 загружали в стеклянные колонки (диаметр 16 мм). Пробу воды фильтровали сверху вниз. Скорость фильтрации составляла 3 м/ч. Постоянство скорости фильтрации поддерживали с помощью емкости постоянного уровня. Высота слоя адсорбента составляла 50 см. Средний эффективный диаметр зерен угля составлял 0,5 мм, что в 32 раза меньше диаметра колонки. Это позволило практически исключить влияние пристенного эффекта. Результаты аналитических исследований обесцвечивания воды приведены в табл. 16. Эти результаты показали достаточно высокую эффективность адсорбции

гумусовых веществ из природных вод с применением смешанного железо-алюминиевого коагулянта и адсорбента со свойствами катионита.

Табл. 16

Результаты аналитического контроля обесцвечивания воды с исходной цветностью 80 град.

Время фильтрации, мин 10 20 30 40 60 240 1200 2400 3600 4800 6000

Цветность, град, (выходящий поток) 0 0 0 0 3 6 8 10 12 18 28

Известно, что основными критериями качества питьевой воды являются безопасность в эпидемиологическом отношении и безвредность химического состава. К настоящему времени хлорирование остается наиболее распространенным способом обеззараживания воды в процессе водоподготовки. Одним из недостатков хлорирования является образование токсичных и опасных для здоровья населения продуктов - галогенсодержащих соединений. С точки зрения гигиенической опасности среди них выделены около двух десятков веществ, некоторые из них обладают канцерогенным действием. Поэтому на этапе совершенствования выбора оптимальных методов обеззараживания необходима разработка новых технологий очистки хлорированной питьевой воды. Создание новых технологий требует гигиенической оценки их эффективности и безопасности.

Аналитические исследования химического состава воды на разных этапах технологического процесса ее обработки выполнены в лаборатории физико-химических исследований ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н Сысина РАМН. Лаборатория аккредитована на проведение аналитических исследований окружающей среды в системе сертификации Госстандарта России и в системе Государственной санитарно-эпидемиологической службы РФ. Анализы выполнены с использованием метрологически аттестованного оборудования на хромато-масс-спектрометре LKB-2091 (Швеция) с системой обработки данных PDP 11/34 (США), газовом хроматографе фирмы Хыолетт-Паккард 5890 серии II с масс-селективным детектором HP 5972 и газовом хроматографе Цвет-3700 с электронно-захватным детектором. Исследования проведены в соответствии с методическими указаниями, утвержденными Минздравом России на проведение аналитического контроля качества окружающей среды (А.Г. Малышева, 1997, 1999,2003).

Учитывая многокомпонентность химического загрязнения воды водных объектов и возможность образования веществ неизвестного состава на разных стадиях технологического процесса водоподготовки, был использован обзорный анализ, ориентированный на идентификацию максимально полного спектра загрязняющих веществ.

В качестве исходной воды использована вода реки Клязьма (Московская область, апрель 2002 г.). Обработка воды проведена на лабораторной установке, позволяющей моделировать все этапы водоподготовки. В аналитических исследованиях изучен спектр соединений, содержащихся в пробах исходной воды

и воды на различных этапах технологического процесса ее обработки: после хлорирования, электрокоагуляции и адсорбции углем СУМ-1. Изменение содержания представителей одной из наиболее опасных с гигиенической точки зрения групп веществ, образовавшихся в сильно перехлорированной поверхностной воде - галогенорганических соединений, приведено в табл. 17.

Табл. 17

Галогенсодержащие соединения, идентифицированные в воде на разных этапах технологического процесса ее обработки

Вещество Концентрация, мкг/дм3 Гигиенический норматив, мкг/дм3

Исходная вода После хлориро вания После электрокоагуляции После адсорбц ии углем СУМ

Хлорметан - 4,0 - - Не уст.

Хлорциан - 2,0 - - 35

Дихлорметан - 2,0 - - 20

Хлорэтан - 0,1 - - 200

Дихлорацетилен - 0,2 - Не уст.

Хлороформ - 500 77,7 13,7 100

Четыреххлористый углерод 0,2 6,0 од 2

Бромдихлорметан - 29,3 7Д - 30

Хлорпентан - 0,8 - - Не уст.

Трихлорэтилен - 4,0 - - 60

Хлорпикрин - 5,0 0,7 - Не уст.

Тетрахлорэтилен - 8,9 - - 20

Хлоргексан - 5,0 - - Не уст.

Дибромхлорметан - 1,6 - - 30

Бромоформ - 0,2 - - 100

1,1,2,2-Тетрахлор-этан 1,0 0,6 0,3 200

Метилдихлор-ацетонитрил 2,0 Не уст.

1-Хлор-З-метилбутен-1 20,1 Не уст.

Трихлорацет-альдегид 285,5 10

З-Хлорбутанол-2 - 1067 - - Не уст.

2,2-Дихлорбутан - 25,1 - - Не уст.

4-Хлор-3,6-дигидропиран 17,6 Не уст.

2,3-Дихлор-3-метилбутан 15,7 Не уст.

1-Хлор-З-

метилпентанол-3 - 9,4 - - Не уст.

Хлоргептан 2,0 13,8 4,6 - Не уст.

Хлороктан - 11,8 - - Не уст.

Всего в исходной и обработанной воде было выявлено более 60 соединений, при этом в исходной воде обнаружено 11 веществ, в обработанной воде: после этапа хлорирования - 50, после электрокоагуляции - 38, после 1 адсорбции углем - 16 соединений. Основная трудность гигиенической оценки 1 заключалась в том, что более 50% выявленных галогенсодержащих соединений и свыше 60% всех идентифицированных веществ не имели гигиенические нормативы. Поэтому присутствие ненормированных веществ в воде в процессе ее подготовки остается бесконтрольным, и их влияние на здоровье населения не учитывается. Это объясняется отставанием гигиенического нормирования по V3 сравнению с успехами современных физико-химических методов анализа применительно к исследованию качества воды водных объектов и свидетельствует о несовершенстве государственной системы аналитического ' контроля качества питьевой воды.

| Аналитическое исследование хлорированной воды ярко

I продемонстрировало опасность образования токсичных и опасных продуктов при обеззараживании воды хлорированием. Обнаружено, что в процессе | водоподготовки в перехлорированной воде по сравнению с исходной водой образовался спектр из 26 галогенсодержащих соединений. Среди ' идентифицированных веществ в значительных концентрациях выявлены хлороформ, бромдихлорметан, трихлорацетальдегид, хлорбутанол, дихлорбутан, четыреххлористый углерод, хлоргептан, хлороктан и др. Так, вероятные 1 канцерогены для человека - хлороформ и четыреххлористый углерод -1 присутствовали в концентрациях, превышающих ПДК в 5 и 3 раз, соответственно. Трихлорацетальдегид - вещество, проявляющее мутагенное действие в кратковременных тестах in vitro - обнаружен в концентрации, превышающей ПДК в 30 раз. При хлорировании поверхностной воды отмечено также ' образование хлорпикрина - весьма токсичного соединения, применявшегося как отравляющее вещество в Первую мировую войну. Известно, что его образование возможно при хлорировании воды, содержащей нитраты, нитриты, аминокислоты, нитрофенолы и другие азотсодержащие соединения. Это опасное Ь для человека вещество не нормировано.

Применение этапа электрокоагуляции в сочетании с адсорбцией углем СУМ 1 обеспечило высокий эффект удаления из воды практически всех 1 галогенсодержащих соединений, а концентрация хлороформа снизилась в 6 раз. ! Применение смешанного железа-алюминиевого коагулянта обеспечило высокий уровень очистки и в отношении других органических соединений. Так, 1 практически полностью были удалены из воды альдегиды даже при достаточно 1 низком (до 8 мкг/дм3) их содержании в хлорированной воде. Высокий эффект очистки был достигнут также в отношении группы нитрилов, в частности концентрация бензацетонитрила снизилась почти в 20 раз. Несколько меньший эффект очистки был достигнут в отношении ароматических соединений.

Таким образом, применение электрокоагуляции в сочетании с адсорбцией углем обеспечило соответствие состава обработанной воды в отношении широкого спектра соединений гигиеническим требованиям к качеству питьевой воды.

Проведенные в работе испытания смешанного железо-алюминиевого коагулянта и адсорбента СУМ-1 могут рассматриваться как путь модернизации технологии: введена дополнительная стадия фильтрования воды через уголь СУМ-1 в сооружениях типа скорых фильтров. На последней стадии очистки воды при этом происходит поглощение на угле СУМ-1, как на катионите, ионов алюминия и железа. Уголь СУМ-1 переводится при этом в железо-алюминиевую форму и становится углем типа СУМ-2 (аниоштом). На этой стадии очистки процесс идет как ионообменная коагуляция с удалением из воды остаточных количеств алюминия и железа и остатков органических веществ.

С целью установления гигиенической безопасности воды в отношении содержания железа и алюминия в воде, прошедшей обработку по технологии на основе применения смешанного железо-алюминиевого коагулянта, приготовленного в мембранном электролизере, проведены аналитические исследования на содержание катионов этих металлов с использованием атомно-адсорбционных методов контроля. Результаты аналитического исследования показали, что уровни железа и алюминия в обработанной воде не превышали гигиенические нормативы содержания их в питьевой воде.

Таким образом, с позиций гигиенической безопасности применение смешанного железо-алюминиевого коагулянта, приготовленного в мембрапном электролизере, не приводит к возрастанию опасности для здоровья населения, о чем можно судить по контролю уровней содержания ионов железа и алюминия, не превышающих ПДК.

ВЫВОДЫ

1. Проанализированы технические решения и тенденции совершенствования процесса электрокоагуляции. Установлено, что они, в основном,

' направлены на решение проблемы пассивации железных и алюминиевых анодов. В патентах для снижения пассивации предлагается использовать щетки, скребки и т.п. или режимы импульсного тока различной периодичности и скважности.

2. Предложено для решения проблемы пассивации использовать электролизер с железными анодами и алюминиевыми катодами, синтезировать смешанный железо-алюминиевый коагулянт за счет анодного растворения железа в кислой среде и катодного растворения алюминия в щелочной среде для чего разделить анодное и катодное пространства мембраной. Для снижения энергопотребления в качестве электролита использовать растворы хлорида натрия.

3. Разработана конструкция мембранного электролизера для электрохимического синтеза раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта, изготовлен и испытан лабораторный вариант.

4. Исследован периодический и непрерывный режимы работы мембранного электролизера и определены параметры процессов при варьировании концентрации электролита, площади поверхности электродов, состава алюминиевых катодов.

5. По результатам эксперимента выполнены расчеты выхода по току для железа и алюминия, удельные затраты электроэнергии, удельные затраты электроэнергии в пересчете на сульфат алюминия и хлорид железа (III), удельное производство смешанного коагулянта. Показано, что удельные затраты электроэнергии лежат в интервале 0,17 - 0,84 кВт'ч/кг для сульфата алюминия и 0,27 - 0,84 кВт-ч/кг для хлорида железа (III); удельное производство смешанного коагулянта составляет 3,46 — 8,15 кг/кВт-ч.

6. Построены математические модели для периодического и непрерывного процессов электролиза; по экспериментальным результатам рассчитаны критерии гидродинамического, диффузионного и кинетического подобия (соответственно, Рейнольдса, Пекле и Дамкелера).

7. Показано, что в режиме проточного реактора анодные камеры электролизера функционируют как реактор полного вытеснения, а катодные камеры - как реактор полного смешения.

8. Рассчитаны кинетические константы процесса анодного растворения железа и катодного растворения алюминия, которые позволяют проектировать мембранные электролизеры для производства растворов смешанного железо-алюминиевого коагулянта, используя для масштабного перехода математические модели и критерии подобия.

9. Наиболее существенное влияние на процесс электролиза оказывает марка электродного металла, особенно алюминия, поэтому на предпроектном этапе исследования объекта водоснабжения рекомендуется экспериментально установить значения кинетических констант для материалов, которые предполагается использовать в качестве электродных.

10. Результаты апробации применения электрохимически приготовленного смешанного железо-алюминиевого коагулянта показали высокую эффективность удаления гумусовых веществ из природной воды и очистки сильно перехлорированной поверхностной воды от широкого спектра соединений, включая токсичные, опасные и канцерогенные галогенсодержащие вещества, образующиеся в процессе водоподготовки при хлорировании, до уровней, соответствующих гигиеническим требованиям к качеству питьевой воды.

11. Применение смешанного железо-алюминиевого коагулянта, приготовленного в мембранном электролизере, не приводило к возрастанию опасности для здоровья населения, о чем можно судить по уровням содержания ионов железа и алюминия в обработанной воде, не превышающим гигиенические нормативы.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Лукашев Е.А., Малышева А.Г., Камалов М. Мембранный электролизер и технология электрохимического приготовления коагулянта// Обзорная информация. Инженерное обеспечение объектов строительства. - М.: ВНИИНТПИ Госстроя РФ. - 2002, Выи. 3, 52 с.

2. Лукашев Е.А., Малышева А.Г., Камалов М. Исследование электрохимического синтеза раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта в мембранном электролизере. 1. Периодический режим// Экспресс-информация. Инженерное обеспечение объектов строительства. -М.: ВНИИНТПИ Госстроя РФ, 2003. - Вып. 3

3. Лукашев Е.А., Малышева А.Г., Камалов М. Исследование электрохимического синтеза раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта в мембранном электролизере. 2. Непрерывный режим// Экспресс-информация. Инженерное обеспечение объектов строительства. -М.: ВНИИНТПИ Госстроя РФ, 2003. - Вып. 3

4. Лукашев Е.А., Малышева А.Г., Камалов М. Математическая модель мембранного электролизера для производства раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта// Экспресс-информация. Инженерное обеспечение объектов строительства. - М.: ВНИИНТПИ Госстроя РФ, 2003. - Вып. 3

5. Лукашев Е.А., Малышева А.Г., Камалов М. Электрохимический синтез раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта// «Экологическая устойчивость природных систем и роль природообустройства в ее обеспечении». Сборник материалов Всероссийской научно-технической конференции. М.: МГУП, 2003,48 с.

6. Лукашев Е.А., Малышева А.Г., Камалов М. Математическая модель электрохимического синтеза раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта/1 «Экологическая устойчивость природных систем и роль природообустройства в ее обеспечении». Сборник материалов Всероссийской научно-технической конференции. М.: МГУП, 2003, 49 с.

®

Московский государственный университет природообустройства (МГУП)

Зак№

Тираж

Р 16 290

„А

i

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ И ИНЖЕНЕРНОЕ

ОФОРМЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯЦИИ. ЛИТЕРАТУРНЫЙ

ОБЗОР.;.

§1.1. Применение метода электрокоагуляции для очистки природных и сточных вод.

§ 1.2. Электролизеры для электрокоагуляции.

§ 1.3. Особенности процесса коагулирования примесей воды смешанным железо-алюминиевым коагулянтом.

§ 1.4. Постановка задачи исследования.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ МЕМБРАННОГО

ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРА СМЕШАННОГО

ЖЕЛЕЗО-АЛЮМИНИЕВОГО КОАГУЛЯНТА.

§2.1. Оценка возможностей электрохимического способа получения раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта в мембранном электролизере с засыпными электродами.

Поисковый этап работы.

§ 2.2. Электрохимический способ получения раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта в мембранном электролизере с пластинчатыми электродами в периодическом режиме накопления раствора.

§2.3. Электрохимический способ получения раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта в мембранном электролизере с пластинчатыми электродами в непрерывном режиме проточного реактора.

ГЛАВ A3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА РАСТВОРА СМЕШАННОГО ЖЕЛЕЗО-АЛЮМИНИЕВОГО КОАГУЛЯНТА В МЕМБРАННОМ

ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ.

§ ЗЛ. Физико-химическая характеристика процесса и принципы построения математических моделей электрохимических реакторов.

§ 3.2. Математическая модель мембранного электролизера как проточного реактора для производства раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта.

§ 3.3. Математическая модель мембранного электролизера как периодического реактора для производства раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта.

ГЛАВА 4. ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД С ПРИМЕНЕНИЕМ СМЕШАННОГО ЖЕЛЕЗО-АЛЮМИНИЕВОГО КОАГУЛЯНТА,

В ГИГИЕНИЧЕСКИХ ИСЛЕДОВАНИЯХ

§4.1. Оценка эффективности обесцвечивания воды с применением раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта, приготовленного в мембранном электролизере.

§ 4.2. Оценка эффективности удаления пестицидов из воды с применением раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта, приготовленного в мембранном электролизере.

§ 4.3 Оценка химической безопасности применения при водоподготовке смешанного железо-алюминиевого коагулянта, приготовленного в мембранном электролизе

ВЫВОДЫ.

Диссертация посвящена разработке и исследованию мембранного электролизера и процесса приготовления раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта, служащего реагентом для очистки природных и сточных вод.

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. В практике водоснабжения находят применение небольшие установки реагентной очистки воды. Оборудование станций очистки воды такими установками особенно актуально для объектов сельскохозяйственного водоснабжения. Использование реагентов, однако, требует создания службы доставки и хранения. Электрохимические методы позволяют готовить реагенты на месте из доступного сырья, например, гипо-хлорит натрия из поваренной соли для обеззараживания воды.

Для осветления воды также используется электрохимический метод, который называют электрокоагуляцией. Он основан на обработке воды в электролизерах с растворимыми анодами из алюминия или стали. Широкому распространению метода электрокоагуляции препятствуют некоторые технологические сложности, связанные, прежде всего, с пассивацией анодов, а также с относительно высокой стоимостью осветления природных вод из-за низкой электропроводности. Большая часть новых инженерных разработок, защищенных патентами, направлена на решение именно проблем пассивации анодов.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Разработать мембранный электролизер для приготовления раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта. Исследовать периодический и непрерывный режимы работы мембранного электролизера и разработать математическую модель для масштабного перехода от лабораторных установок к промышленным аппаратам. Оценить эффективность и дать гигиеническую оценку применения смешанного железо-алюминиевого коагулянта в процессе водоподготовки.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Разработан новый технологический процесс электрохимического приготовления раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта в мембранном электролизере с электрохимически растворимыми железными анодами и химически растворимыми алюминиевыми катодами. Исследованы технологические режимы работы мембранного электролизера как периодического реактора с накоплением продукта и как проточного реактора полного перемешивания. Построена математическая модель процесса, позволяющая переходить от одного масштаба аппаратов к другому. Обоснована эффективность очистки воды с использованием электрохимически приготовленного коагулянта и показана гигиеническая безопасность его применения в процессе водоподготовки.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Разработан новый технологический процесс получения раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта для осветления природных, особенно вод с высокой цветностью, и эффективной очистки от галогенсодержащих соединений, образующихся при хлорировании в процессе водоподготовки. Электрохимическое приготовление раствора смешанного железо-алюминиевого коагулянта непосредственно на месте потребления устраняет трудности, связанные с доставкой и хранением коагулянта, эксплуатацией складского и реагентного хозяйства. Наибольшую практическую ценность разработанный технологический процесс и мембранный электролизер для его реализации имеют для небольших потребителей воды, например, объектов сельскохозяйственного водоснабжения.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСИТСЯ: (1) патентный обзор установок для очистки природных и сточных вод электрокоагуляцией и анализ основных тенденций их усовершенствования; (2) новый технологический процесс получения раствора смешанного железоалюминиевого коагулянта и мембранный электролизер для его реализации с алюминиевыми растворимыми катодами и железными растворимыми анодами; (3) результаты экспериментов по исследованию технологического режима работы мембранного электролизера как периодического реактора с накоплением продукта и проточного реактора полного перемешивания; (4) математические модели процесса для мембранного электролизера как периодического реактора с накоплением продукта и проточного реактора полного перемешивания; (5) оценка эффективности и гигиеническая оценка безопасности применения новой технологии в процессе водоподготовки.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты диссертационной работы доложены на научно-технической конференции Московского государственного университета природообустройства в 2001 году.

ГГУБЛИКАЦИИ. По результатам исследований опубликовано: обзор и 4 статьи.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка цитированной литературы. Объем диссертации составляет 170 страницы; он включает 144 страниц основного машинописного текста, 12 рисунка, 94 таблицы, выводы, список цитированной литературы (13 V наименований).

2.3.3. Результаты исследования работы мембранного электролизера в проточном режиме

Информацию о работе мембранного электролизера в проточном режиме фиксировали в форме концентрации и рН растворов, получаемых в катодных и анодных камерах электролизера и собираемых в приемных емкостях (2 и 3 на рис.2.10), а также по конечной убыли массы железных и алюминиевых электродов. Кроме того, в ходе экспериментов фиксировали электрические параметры: ток и напряжение на электролизере. Результаты этих экспериментов приведены в табл. 2.46, 2.48, 2.50, 2.52, 2.54,2.56, 2.58, 2.60 и 2.62.

По полученным экспериментальным результатам рассчитывали количество электричества, которое было потреблено в ходе опыта. Это значение давало теоретическое количество вещества (ионов железа и алюминия), которое получается с на 5-ти электродных поверхностях (в соответствии с конструкцией мембранного электролизера). По убыли массы железных и алюминиевых электродов рассчитали экспериментальное количество вещества (Fe3+ и А13+), которое получено в ходе опытов в эквивалентах в моле вещества (или число электронов, переданное в окислительновосстановительной реакции); М - молярная (атомная) масса.

По этим результатам рассчитывали выход по току

2.46) pQ табл.2.47, 2.49, 2.51, 2.53, 2.55, 2.57, 2.59, 2.61, 2.63). Результаты эксперимента, пересчитанные на концентрацию раствора смешанного коагулянта, представлены в табл. 2.64 - 2.72.

1. Кульский Л.А., Строкач П.П. Технология очистки природных вод. Киев: Вища школа, 1981. — 328 с.

2. Возная Н.Ф. Химия воды и микробиология. М.: Высшая школа, 1979. — 340 с.

3. Доливо-Добровольский Л.Б., Кульский Л.А., Накорчевская В.Ф. Химия и микробиология воды. Киев: Вища школа, 1971. 306 с.4. 'Лукашев Е.А., Лукашева Г.Н., Соколов И.П. Термодинамика электрохимического элемента. М.: МГУ С, 2002. - 34 с.

4. Лукашев Е.А., Лукашева Г.Н., Соколов И.П. Электрохимическая коррозия. М.: МГУС, 2002. - 68 с.

5. Скорчеллетти В.В. Теоретическая электрохимия. — Л.: Химия, 1974. — 567 с.

6. Яковлев С.В., Краснобородько И.Г., Рогов В.М. Технология электрохимической очистки воды. Л.: Стройиздат, 1987. - 312 с.

7. Очистка воды электрокоагуляцией/ Л.А. Кульский, П.П. Строкач, В.А. Слипченко, Е.И. Саиган. Киев: Будивельник, 1978. — 112 с.

8. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А., Батраков В.В. Адсорбция органических соединений на электродах. М.: Наука, 1968. - С. 106 — 113.

9. Матов Б.И. Электрофлотация// Новое в очистке жидкости. Кишинев: Картя молдовеняске, 1971.

10. Левин А.И. Теоретические основы электрохимии. — М.: Металлургия, 1972.

11. А.с. 179685 СССР. МПК С 02. Устройство для очистки воды от находящихся в ней взвешенных и растворимых примесей под действием электрического тока /П.П. Пальгунов.- Опубл. 04.04.1966. Бюл. № 25.

12. А.с. 857006 СССР, С 02 F 1/46. Устройство для очистки воды/В.Е. Тер-новцев, И.Т. Прокопчук, Ю.С. Сергеев.- Опубл. 25.08.81, Бюл. №31.

13. Прокопчук И.Т. Исследование работы электрокоагуляторов с алюминиевыми и железными вращающимися электродами. Дисс. . канд. техн. наук. Киев: КИСИ, 1982.- 128 с.

14. Шахин X. Очистка воды электрокоагуляцией. Дисс. . канд. техн."наук. Киев: КИСИ, 1991. 134 с.

15. Назарян М.М., Ефимов В.Т. Электрокоагуляторы для очистки промышленных стоков. Харьков: Вища школа, 1983. - 144 с.

16. А.с. 903301 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Аппарат для электрохимической очистки загрязненной жидкости/ А.А. Аксенко, В.А. Коляда, М.М. Назарян и др. Опубл. 07.02.82, Бюл. № 5.

17. А.с. 903302 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Способ электрохимической очистки водных растворов и электролизер для его осуществления/ Е.Г. Ри-зо, Г.Н. Герасимов, И.В. Литвинова. Опубл. 07.02.82, Бюл. № 5.

18. А.с. 914506 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Аппарат для электрохимической очистки загрязненной жидкости/ А.А. Аксенко и др. Опубл. 23.03.82, Бюл. №11.

19. А.с. 929583 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Аппарат для электрохимической очистки загрязненной жидкости/ А.А. Аксенко, В.А. Коляд а, П.П. Шатый, А.Р. Матаев. Опубл. 23.05.82, Бюл. № 19.

20. А.с. 939399 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Способ очистки сточных вод от лития, цинка и хрома/ В.Н. Голубев, Б.А. Пурин, В.П. Суэтин и др. -Опубл. 30.06.82, Бюл. № 24.

21. А.с. 939400 СССР, MKJI3. С 02 F 1/46. Способ очистки сточных вод от меди/ В.Н. Голубев, Б.А. Пурин, Н.Т.Ванога и др. Опубл. 30.06.82, Бюл. № 24.

22. А.с. 941305 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Электрокоагулятор/ В.П. Горшков. Опубл. 07.07.82, Бюл. № 25.

23. А.с. 952754 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Аппарат для электрохимической очистки загрязненной жидкости/ В.Т. Ефимов, М.М. Назарян, А.А. Ак-сенко и др. Опубл. 23.08.82, Бюл. № 31.

24. А.с. 966025 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Способ очистки сточных вод и устройство для его осуществления/ Н.М. Андриенко. — Опубл. 15.10.82, Бюл. № 38.

25. А.с. 966027 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Электролизер/ А.И. Гладкий, В.Г. Сергеев, Е.Я. Сокол, В.И. Бабушкин. Опубл. 15.10.82, Бюл. № 38.

26. А.с. 966030 СССР, МКЛ. С 02 F 1/46; И 03 С 5/00; В 01 D 35/00. Устройство для удаления взвешенных веществ из сточных вод/ Б.П. Бородин, A.M. Корсунский, В.М. Фридман, В.К. Чикина. Опубл. 15.10.82, Бюл. №38.

27. А.с. 967959 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Аппарат для электрохимической очистки загрязненной жидкости/ А.А. Аксенко, М.М. Назарян, В.А. Коляда, А.Р. Матаев. Опубл. 23.10.82, Бюл. № 39.

28. А.с. 983070 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Аппарат для электрохимической очистки сточных вод/ Г.В. Слепцов и др. Опубл. 23.12.82, Бюл. № 47.

29. А.с. 983071 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Способ очистки сточных вод/ В .П. Горшков. Опубл. 23.12.82, Бюл. № 47.

30. А.с. 983073 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46; G 05 D 27/00. Аппарат для электрохимической очистки сточных вод/ А.И. Гладкий, В.Г. Сергеев, Е.Я. Сокол и др. Опубл. 23.12.82, Бюл. № 47.

31. А.с. 994427 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Электрокоагулятор/ В.А. Бресловский, В.А. Вильчинский, П.П. Подвоский, В.И. Герушкин — Опубл. 07.02.83, Бюл. № 5.

32. А.с. 994429 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Способ очистки сточных вод/ Н.Н. Степанова и др. Опубл. 07.02.83, Бюл. № 5.

33. А.с. 998373 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов/ В.А. Ниталина, П.Н. Чернобай. — Опубл. 23.02.83, Бюл. №7.

34. А.с. 1000406 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Электролизер для очистки сточных вод/ B.C. Журков и др. Опубл. 07.02.83, Бюл. № 5.

35. А.с. 1002250 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46; В 01 D 13/02. Устройство для получения глубокообессоленной воды/ А.Ш. Шаяхметов, В.Л. Лавров, В.А. Мороз, А.В. Северин. Опубл. 07.03.83, Бюл. № 9.

36. А.с. 1006384 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Способ электрической очистки сточных вод/ В.Д. Назаров. Опубл. 23.03.83, Бюл. №11.

37. А.с. 1006385 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Способ обезжелезивания воды/ Г.И. Зазватов, Л.Ф. Поленов, Ю.В. Никитин. Опубл. 23.03.83, Бюл. № 11.

38. А.с. 1011545 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Способ обеззараживания жидкости/ А.А. Лях, А.А. Лях, В.Н. Козюра. Опубл. 15.04.83, Бюл. № 14.

39. А.с. 1018917 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/4611; В 01 D 35/06. Электрокоагулятор/ М.М. Назарян, А.А. Аксенко, В.А. Коляда и др. Опубл. 23.05.83, Бюл. № 1.

40. А.с. 1101419 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46; С 02 F 5/00. Способ умягчения природной воды/ М.Г. Лубянская, У.Д. Мамаджанов, В.М. Бахир и др. Опубл. 07.07.84, Бюл. № 25.

41. А.с. 1104110 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Устройство для электрохимической обработки осадка сточных вод/ В.В. Ковалев. Опубл. 23.07.84, Бюл. № 27.

42. А.с. 1104113 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Электролизер для очистки сточных вод/ И.И. Уткин. Опубл. 23.07.84, Бюл. № 27.

43. А.с. 1106788 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Электролизер для очистки сточных вод/ Н.Д. Черкасов, В.А. Шичко, А.Т. Лебедев. Опубл. 07.08.84, Бюл. № 29.

44. А.с. 1116018 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Устройство для электрохимического обескислороживания воды/ В.Е. Подоляк, Е.В. Везвесильный, Е.Н. Солодовникова и др. Опубл. 30.09.84, Бюл. № 36.

45. А.с. 1116019 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Способ обесфторивания артезианских вод/ Я.Л. Шайншиль, П.Л. Арон, М.С. Волк. Опубл. 30.09.84, Бюл. №36.

46. А.с. 1198014 СССР, МКЛ3. С 02 F 1/46. Электрокоагулятор/ М.М. Назарян и др. Опубл. 15.12.85, Бюл. № 46.

47. Красильчунков А.И., Волчкова Л.М. Электрохимическая очистка воды от кислорода// Журнал прикладной химии, М.: АН СССР, 1944. т. 17, Вып. 4-5.- С. 243-251.

48. Изьюрова А.И., Овчинкин И.П. Очистка воды' электролизом с . алюминиевыми электродами// Журнал «Санитария и гигиена». 1947.-№3.- С. 1-9.

49. Кульский Л.А., Когановский A.M., Гороновский И.Т. Исследование очистки воды разного состава смешанными коагулянтами и влияние на этот процесс электрического тока// Украинский химический журнал. — 1949.-т. 15, вып. 4.

50. Пискунов П.И. Исследование по электрохимической очистке сточных вод// Труды Горьковского инженерно-строительного института. .— 1949.- №1.

51. Кульский Л.А., Гороновский И.Т., Рыбчинский М.И. Очистка воды коагуляцией под током// Сб. Улучшение технологии очистки питьевой воды. Киев: АН УССР, 1955.

52. Корчагин Л.В., Мильковский М.И., Сюй Да-Цюань. Электрокоагуля-ционный метод осветления суспензий// Известия АН СССР. Отделение технических наук. Металлургия и топливо. 1959.- № 3.

53. Пономарев В.Д. Тарский Д.А. Влияние электродной пленки на коагуляцию золей под действием электрического тока// Сб. Научные труды Казахского горно-металлургического института. Геология, горное дело, металлургия. М., 1959.- № 16.

54. Герасимов И.В. Очистка сточных вод общего стока нефтеперерабатывающих заводов постоянным электрическим током с применением флотации// Труды Уфимского нефтяного института. Вып. 3, I960.- С. 231-241.

55. Матвеев М.С., Криворуков М.К. Очистка сточных вод с помщью электрического тока// Промышленная энергетика. — 1961.- № 8.- С. 32 —59.33&йцев В.Ф., Явич С.М. Электрохимическое обескислороживание питательной воды// Промышленная энергетика. 1962.- № 12.

56. Кастальский Е.А., Пальгунов П.П. Применение электрокоагуляции при очистке сточных вод от радиоактивных загрязнений// Очистка промышленных сточных вод. -М.: ГОСИНТИ, 1963.

57. Пашенков Я.М., Силин Е.А., Ярославский З.Я. Исследование очистки питьевой воды электрокоагулированием при водоснабжении сельских ' поселков// Вестник сельскохозяйственной науки. 1964. - № 8.- С. 91 -98.

58. Мартынова А.П. Очистка зажиренных промстоков методом электрокоагуляции// Труды Харьковского института инженеров железнодорожного транспорта им. Кирова, 1965.- Вып. 75.- С. 42 — 43.

59. Гришина Е.Е. Очистка маслосодержащих сточных вод методом электрохимической коагуляции// Труды института ВОДГЕО (Очистка промышленных сточных вод). М.: Госстрой СССР, 1966.- Вып. 14.- С. 29 -32.

60. Лосев В.Л. исследование электрохимического обескислороживания воды// Научные труды НИИ Главмосстроя. М., 1967.- Вып. 4.

61. Барышникова Т.Н., Кунина Л.А. Обеззараживание природных вод электрохимическим методом// Известия высших учебных заведений. .Строительство и архитектура. 1968.- № 4.

62. Кульский Л.А., Гороновский И.Т., Василенко И.И. Удаление кремнезема из воды гидроокисью алюминия при электролизе// Украинский химический журнал. 1969.- т. 35, № 10.

63. Кульский Л.А., Строкач П.П., Слипченко В.А. Удаление кремнезема из воды при электролизе// Украинский химический журнал. 1971.- т. 37, Ж

64. Маунев А.И., Рогов В.М. Применение электрокоагуляции-флотации для очистки сточных вод кожзаводов// Материалы научно-технической конференции: Прогрессивные методы очистки природных и сточных вод/М., 1971.-№2.

65. Арчакова Г.А. Применение метода электрокоагуляции для очистки хромсодержащих стоков: В сб. Проблемы использования и охраны водных ресурсов. Минск: Наука и техника, 1972.

66. Кульский Л.А.,Строкач П.П., Слипченко В.А. Исследование процесса электрохимического обескислороживания воды// Электронная обработка материалов. 1972.- № 4.

67. Кульский Л.А., Строкач П.П., Слипченко В.А. Исследование процесса электрохимического удаления кремния из воды// Химическая технология, 1972.-№3.

68. Дмитриев В.Д., Анисимова Е.Н., Гребенник Л.В. К вопросу об очистке цветных природных вод электрохимическим методом// Санитарная техника. Краткие содержания докладов 31-й научной конференции ЛИСИ.- Л., 1973.

69. Дмитриев В.Д., Анисимова Е.Н., Соловьева Н.С. Вопросы прерывистого электрокоагулирования при очистке цветных природных вод// В

70. Строкач П.П. и др Исследование процесса очистки воды в электролизере с алюминиевым анодом/.// Электронная обработка материалов. —1973,-№4.

71. Краснобородько И.Г. Разработка методов обецвечивания сточных вод красильно-отделочных производств предприятий текстильной и трикотажной промышленности. Автореф. дисс. . канд. техн. наук. — JL,1974.

72. Краснобородько И.Г., Спивакова О.М., Сафин Р.С. Схемы канализова-ния и очистки сточных вод предприятий бытовой химии// Обзорная информация. Сер. Бытовая химия и проблемы ее развития. М.: НИИ-ТЭХИМ, 1977.-45 с.

73. Краснобородько И.Г., Светашова Е.С. Электрохимическая очистка сточных вод//Учебное пособие. JL: ЛИСИ, 1978.- 89 с.

74. Краснобородько И.Г. Деструктивные методы очистки сточных вод// Водоснабжение и санитарная техника. 1986.- № 10.- С. 4 - 7.

75. Анопольский В.Н., Рогов В.М. Интенсификация очистки судовых неф-тесодержащих вод методом электрокоагуляции-флотации// Пути пре

76. Никифоров М.Т. Локальная физико-химическая очистка сточных вод от красителей и ПАВ// Автореф. дисс. . канд. техн. наук. Л., 1984.

77. Прокопчук И.Т., Шахин X. Устройство для очистки воды электрокао-гуляцией//Городское хозяйство Украины. Киев, 1991.- № 2.

78. Патент США № 2667454. Roller P.S. Electrolytic methods and apparatus for production of metal hydroxides, 1954.

79. Патент США № 3006826. Roller P.S. Electrolytic methods and apparatus for production of metal hydroxides, 1961.

80. Патент США№ 3425925. Fleischman R.N. Electrolytic water conditioning unit and electrode assembly therefore, 1969.

81. Патент РФ № 2071449. Способ очистки сточной воды/ Халемский A.M., Паюсов С.А., Таланов А.Г., Юрков Ю.Н.// кл. С 02 F 1/463, Опубл. 10.01.97, Бюл. № 1.

82. А.с. СССР № 929582, кл. С 02 F 1/46// Способ очистки сточных вод/ Ковалев В.В. Опубл. 1982, Блю. № 19.- 91. Электрохимия органических соединений/ Под ред. М.М. Байзера. Пер с англ. М.: Мир, 1976. - 731 с.

83. Патент РФ № 2076074, кл. С 02 F 1/463// Электрокоагулятор. Вертинский А.П. Опубл. 27.03.97, Бюл. № 9.

84. Патент РФ № 2085506, кл. С 02 F 1/463// Способ очистки сточных вод от белка/ Строкатова С.Ф., Юркъян О.В., Рахлин Ф.А. Опубл. 27.07.97, Бюл. №21.

85. Лоренц В.И. Очистка сточных вод предприятий пищевой промышленности. Киев, 1972.-С. 26-31,91, 121.

86. Проскуров В.А. Очистка сточных вод в химической промышленности. Л: Химия, 1977, С. 222 - 224.

87. Патент РФ № 2085505, кл. С 02 F 1/463// Способ очистки воды/ Сил-. кин Е.М., Балабина С.А., Пахалин А.И. Опубл. 27.07.97, Бюл. №21.

88. А.с. СССР № 872461, кл. С 02 F 1/46// способ очистки сточных вод/ Передерин О.Г. Опубл. 1981, Бюл. № 38.

89. А.с. СССР №981240, кл. С 02 F 1/46// Способ очистки сточных вод от нефтепродуктов/ Халтурина Т.И. Опублю1982, Бюл. № 46.

90. Патент РФ № 2129531, кл. С 02 F 1/463// Способ электрокоагуляцион-ной очистки сточных вод/ Фомичев В.Т., Дырова Е.А., Рыгалова Н.И. ' Опубл. 27.0499, Бюл. № 12.

91. Патент РФ № 2087423, кл. С 02 F 1/463, 1/465// Способ очистки водных потоков/ Янковский А.А-., Сергеев В.В., Пелевин Л.А., Риц В .А., Янковская Г.Ф., Веденеев А.А. Опубл. 20.0897, Бюл. № 23.

92. Патент РФ № 2121979, кл. С 02 F 1/463// Способ очистки природных вод/ Чантурия В.А., Двойченкова Г.П., Трофимова Э.А. и др. Опубл. 20.11.98, Бюл. № 32.

93. Дмитриев и др. Обесцвечивание природной воды электрохимическим методом// Водоснабжение и санитарная техника. М.: Стройиз-'дат, 1971, №5.-С. 12-13.

94. Кульский Л.А., Левченко Т.М., Петрова М.В. Химия и микробиология воды// Практикум.- Киев: Вища школа, 1987.

95. Строк'ач П.П., Кульский Л.А. Практикум по технологии очистки природных вод.- Минск: Выш. школа, 1980.

96. Лукашев Е.А., Квитка Л.А. Химия и микробиология воды// Практикум.- М.: МГМИ, 1992.- 31 с.

97. ГОСТ 18165-81. Вода питьевая. Метод определения массовой концентрации алюминия.

98. ГОСТ 4011-72. Вода питьевая. Методы измерения массовой концентрации общего железа.

99. СНИП 2.04.03.-85 Канализация наружные сети и сооружения.

100. СНИП 2. 04. 03.- 84 Водоснабжения наружные сети и сооружения

101. Клячко В. А., Апельцин И .Э. Очистка природных вод. М. 1971 г.

102. Кастальский А.А. Проектирование установок для химического обессоливание воды. Госстройиздат 1952 г.-176с

103. Ба А. Очистка цветных природных и сточных вод на модифицированных угольных адсорбентах. Дисс. канд. техн. наук. М.: МГУП, 1997.-222 с.

104. Свиридова Р.Н., Гаврилова М.З., Ермоленко И.Н. Получение сульфированных угольных волокон и изучение их структуры// Коллоидный журн., 1973. т. 35, № 2. - С. 305 - 309.

105. СанПиН 2.1.4.559-96 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». — 111 с.

106. Руководство по контролю качества питьевой воды. Т.1. Рекомендации. ВОЗ.- Женева, 1994.- 255 с.

107. American Water Works Association Journal. September 1992. Survey of Water Utility Disinfection Practices. Water Quality Disinfection Committee Report, p. 121-128.

108. Красовский Г.Н., Литвинов H.H., Михайловский Н.Я. /Окружающая среда и здоровье.- М.: СЭВ, 1985.- 127 с.

109. Красовский Г.Н., Воробьева JI.B., Селюжицкий Г.В.,

110. Егорова Н.А. Обоснование оценочных показателей для санитарного контроля сброса сточных вод//Бумажная промышленность, 1990.-№ 6.- С.5.6.

111. Lynch C.F., VanLier S., Cantor R.P. Water Chlorination: Chemistry, Environmental Impact, and Health Effects. Chelsea, Michigan: Lewis Publisher, Inc., 1990. - Vol. 6. - P. 387.

112. Методические указания по определению концентраций химических веществ в воде централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения: Сборник методических указаний. М.: Информационно-издательский центр Минздрава России, 1997.- 112 с.

113. Определение концентраций химических веществ в воде централизованных систем питьевого водоснабжения: Сборник методических указаний. Вып. 2. - М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 1999. - 175 с.

114. Малышева А.Г. Применение хромато-масс-спектрометрии для выявления летучих органических соединений //Гигиена и санитария,- 1997.-№4.-с. 33-37.

115. Малышева А.Г. Вода: совершенствование аналитических методов контроля качества. // 5-й Международный конгресс «Вода: экология и технология», М.: Экватэк, 2002. С.608.

116. Малышева А.Г. Задачи аналитической химии на современном этапе развития гигиены окружающей среды // Гигиена и санитария, 1998.-№4.-С. 42-47.

117. Малышева А.Г., Сотников Е.Е., Растянников Е.Г. Высокоэффективный газохроматографический анализ воды // Гигиена и санитария, 1993.-№ 10.-С.69-70.

118. Красовский Г.Н., Егорова Н.А. Хлорирование воды как фактор повышенной опасности для здоровья населения // Гигиена и санитария, 2003. № 1.-С. 17-21.

119. Эвгорореакгори для обработок1. Коклрукцвя элиородов1. ПффощшШн1. Засыпные1. Сферическая1. Игольчатая1. Дидм/шияюлывоеаакт.1. Эиядр-ос доле |«1. Элсктр-ыс1. Эзяпроразряд ^1. ПЕЩОСОПН1. Одношпочвое1. Мнопншючмое

120. Вадвоадей -|| Ста ва д ве Пов-юсисг1. ЕДшапеншв злонравном врсяиранстве1. Компле ясное1. Бездиафрагмея1. Дяифрагмсвн ый1. Вертикальное восходящее1. Верпвашяе венехпдшее1. Горюотадыюе1. Угэовое

121. Рис. П.1. Классификация электрокоагуляторов по технологическим и конструктивным различиям.

122. Рис. FL2. Электродная система пакетного типа: 1 токораспределительные пластины; 2 - стягивающие шпильки.1. Узел А1. Z/ML/zS

123. Рис. IT.3. Электродная система пазного типа: 1 электроды, 2 - пазы, 3рама.1.'азы1. Электролит

124. Рис. П.4. Электролизер колонного типа

125. Рис. Д.4. Схема электролиза с диафрагмой для обработки питьевой воды

126. Рис. П.8. Принцип реализации движущихся электродов в процессе очистки сточных вод от хрома (ИГ); 1 пакет неподвижных электродов, 2 — пакет движущихся электродов (совершает возвратно-поступательные движения), 3 -металлический корпус (нулевая фаза)

127. Рис. П. 10, Индукционный элеюрокоагуляторразделенные паузами, при периодическом изменении полярности напряжения на электродах путем подачи пакетов импульсов прямой и обратной полярности.

128. Рис. П.12, Форма периодического импульса тока с паузами между разнополярными импульсами.