ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Описание к листку № 51-149-99

Водоснабжение является одной из важнейших отраслей техники, направленной на повышение уровня жизни людей, благоустройство населенных пунктов, развитие промышленности и сельского хозяйства. Естественные биологические процессы самоочищения водоемов на сегодня недостаточны. Поэтому важное значение в охране водных ресурсов и их рациональном использовании приобретают физико-химические методы улучшения качества воды и обезвреживания стоков (как бытовых, так и от промышленных предприятий), позволяющие повторно использовать очищенную воду в технологических процессах и, таким образом, снизить нагрузку на водоемы. Применение физико-химической обработки решает проблему использования очищенных сточных вод для нужд технического водоснабжения и создания на этой базе замкнутых циклов. Одним из таких методов является электродиализ.

Наиболее широкое распространение электродиализный метод получил при обессоливании высокоминерализованных вод с содержанием солей 2 г/л и более. Метод находит применение в различных отраслях промышленности, в т.ч. для очистки и регенерации сточных вод от ионов тяжелых металлов. Причем основным достоинством метода является то, что он позволяет организовать локальный водооборотный цикл непосредственно на производственном участке. Развитие электродиализа происходит преимущественно по двум направлениям: увеличивается производительность установок наряду с совершенствованием конструкций и оптимизацией технологических режимов; разрабатываются селективные процессы, обеспечивающие выделение ионов определенного вида или получение новых химических соединений.

Основными недостатками метода являются относительно высокие затраты электроэнергии, малая производительность установок, «отравление» мембран ионами металлов. Существенное влияние на технико-экономические показатели оказывает плотность тока, определяющая скорость электрохимического процесса. Эффективность электродиализной очистки пропорциональна токовой нагрузке. Однако, ускорение электродиализа за счет увеличения плотности тока ограничивается поляризационными явлениями на границе мембрана - раствор. Для решения указанных проблем предлагается использовать нестационарный (в т.ч. импульсный) ток для питания электролизеров. Проведены работы по изучению влияния импульсного униполярного тока на процесс очистки и регенерации сточных вод от ионов тяжелых металлов, например cr ³⁺, cr ⁶⁺, fe ²⁺, fe ³⁺, cu ²⁺ на обессоливание и обезжелезивание природных и сточных вод.

Разработан метод частотного сканирования, с помощью которого определялась частота для каждого из удаляемых ионов, на которой скорость их извлечения увеличивалась по сравнению с аналогичным процессом с использованием постоянного тока. Существенным показателем нормальной работы электродиализной установки является величина рН раствора вблизи мембран, которая может изменяться в довольно широких пределах в зависимости от гидродинамических условий прохода жидкости, от плотности тока. Проведенные измерения показали, что на постоянном токе с повышением плотности тока рН увеличивается на 2-5 единиц, тогда как на импульсном токе определенной (резонансной) частоты - на 1-1,5 единицы. Значительное увеличение водородного показателя (щелочности раствора) создает условия, способствующие выпадению в осадок гидроксидов металлов в камерах установок и на поверхности мембран. Таким образом, изменяя частоту импульсов, можно регулировать величину рН раствора в примембранном слое и, следовательно, активно влиять на процесс осадкообразования в камерах установок и на мембранах.