ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯЦИЯ

Образование агрегатов частиц дисперсной фазы под воздействием внешнего электрического поля. В водоподготовке электрокоагуляция называется также электрохимической коагуляцией, при этом имеют в виду получение коагулирующего эффекта за счет процесса анодного растворения металла под действием постоянного тока. Перешедшие в раствор катионы Al + и Fe + гидролизуются и выступают в роли коагулянтов. Некоторую дополнительную роль играют сопутствующие эффекты: наложение на коагулирующую систему электрического поля и связанная с ним деформация (поляризация) двойного электрического слоя вблизи поверхности частиц дисперсной фазы. Заметное влияние могут оказывать окислительно-восстановительные процессы, протекающие на электродах. Теоретически при расходе электроэнергии 26,8 А/Ч в раствор переходит около 9 г металлического алюминия или 28 г железа. В действительности, количество железа, растворяющегося в еденице времени, приближается к теоретическому, но выход алюминия может превышать расчетное значение из-за дополнительного растворения алюминиевого катода вследствие высоких концентраций щелочи в прикатодном слое. В отличие от обычной коагуляции кислотными коагулянтами при электрокоагуляции происходит некоторое повышение рН воды, и она не обогащается анионами SO, СO и др. Однако в результате электролиза выделяются значительные количества газов, пузырьки которых могут вызвать флотацию хлопьев.
Электрокоагуляцию целесообразно применять в труднодоступных районах, куда доставка коагулянтов затруднена. Благодаря компактности и простоте устройства электрокоагуляторы особенно эффективны при локальной очистке небольших количеств питьевых и сточных вод, например на судах морского и речного флота, на космических кораблях. Основной элемент электрокоагулятора — сменный набор стальных или алюминиевых (дюралюминиевых) электродов чередующейся полярности, в зазорах между которыми (шириной 5—20 мм) протекает обрабатываемая вода со скоростью не менее 0,5 м/с. Для борьбы с пассивацией металлов (с целью снижения энергетических затрат), а также для равномерного износа электродных пластин периодически производят смену их полярности. Подключение пластин к источнику тока может быть параллельным или последовательным. В первом случае все электроды действуют как монополярные, во втором — промежуточные пластины работают биполярно. Последовательное подключение позволяет работать при меньшем токе. В электрокоагуляторах с таким подключением возникают паразитные токи (токи утечки), не участвующие в полезной работе. Рекомендуемая плотность тока — до 10 А/м . Помимо электрокоагуляторов с пластинчатыми электродами существуют электрокоагуляторы с так называемым засыпным анодом, набранным из металлической стружки. Для борьбы с пассивацией стальной стружки и стальных пластин применяют поваренную соль. 1 г растворенного алюминия эквивалентен 6,35 г безводного серно-кислого алюминия, 1 г железа — 2,9 г безводного хлорного железа. Для определения потребности в электролитически приготовленных коагулянтах и оптимальной их дозы требуется пробное коагулирование. Преимущество электрокоагуляции по сравнению с коагуляцией солями алюминия и железа особенно очевидно при обработке природных и сточных вод, содержащих большие количества органических веществ.
В процессе очистки воды методом электрокоагуляции необходимо учитывать влияние солевого состава воды, т.к. от него зависит выход металла по току и сорбционные свойства гидроксидов. Электрокоагуляцию рекомендуется применять при обработке воды, содержащей не менее 20% хлористых солей (от общего солесодержания) и не более 75% гидрокарбонатов и сульфатов, вызывающих пассивацию электродов. При наличии в воде больших количеств Са + и Mg + и невозможности добавления к ней хлоридов в качестве катодного материала следует использовать нержавеющую сталь и не производить смену полярности. Метод электрокоагуляции можно применять для осветления, обесцвечивания и обескислороживания воды, удаления из нее железа, кремния, ионов тяжелых металлов, СПАВ и радиоактивных веществ, а также для очистки воды от биологических загрязнений.