Способ обработки вод (варианты)

Изобретение относится к комплексной обработке природных и сточных вод, обеспечивающей одновременно ее очистку, обеззараживание, обезвреживание и дезодорацию, в частности, к электрохимическим способам обработки и может быть использовано для очистки высококонцентрированных промышленных сточных вод и также природных вод в малых системах водоснабжения, индивидуальных нужд и др. Обработку воды ведут в катодном пространстве электролизера с использованием комбинированного катода, состоящего из никелевой сетки и углеграфитового волокнистого материала в качестве сорбента и катализатора, при катодной плотности тока 5-25 А/м² при наложении внешнего напряжения или без него с непрерывной инжекцией озонкислородной смеси в режиме противотока с концентрацией озона 2-17% масс., в присутствии электрогенерируемой перекиси водорода. Обработку можно вести в катодном пространстве с использованием комбинированного катода, дополнительно содержащего пористый фторопласт. Процесс без наложения внешнего напряжения ведут на комбинированном катоде с достижением одновременной регенерации углеграфитового волокнистого материала. Комбинированный катод может быть использован как самостоятельный технологический узел. Технический эффект - интенсификация процесса очистки, снижение материальных и энергетических затрат, а также расширение функциональных возможностей озон-пероксидно-электрохимического способа путем совмещения в одном процессе очистки обеззараживания, сорбции, деазотирования, денитрификации, регенерации углеграфитового волокнистого материала. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к комплексной обработке природных и сточных вод, обеспечивающей одновременно ее очистку, обеззараживание, обезвреживание и дезодорацию, в частности, к электрохимическим способам обработки и может быть использовано для очистки высококонцентрированных промышленных сточных вод и также природных вод в малых системах водоснабжения, индивидуальных нужд и др.

Известен способ и устройство [1], по которому природная вода поступает в анодное пространство диафрагменного электролизера, имеющего ультрафильтрационную диафрагму, затем в камеру, содержащую углеродные гранулы, и затем, наконец, в катодное пространство электролизера. Одновременно поток воды течет из анодного пространства в катодное пространство через диафрагму, подвергаясь ультрафильтрации и воздействию электрического тока, вызывающему обработку воды в обоих электродных пространствах при объемном токе между 100 и 1500 Кл/л. Обрабатываемая вода, которая поступает в анодное пространство электролизера, подвергается воздействию активного хлора, образующегося из солей этой обрабатываемой воды, и также воздействию озона, кислорода и свободных радикалов Cl, О, НО и других. Анодная обработка, по мнению авторов, позволяет обеспечить полную очистку, деструктивное окисление органических загрязнений, таких как фенолы, формальдегид, металлоорганику, фосфорорганику и серосодержащие компоненты. Катодная обработка позволяет осуществить гидролитическое расщепление органических загрязнений, некоторых фосфорорганических инсектицидов, нейтрализацию ионов тяжелых металлов Рb, Hg, Se, Сu и др.

Предлагаемый способ и устройство характеризуются рядом существенных недостатков:

1) многостадийность и сложность технологической схемы обработки:

необходимость одновременной анодной и катодной обработки;

наличие стадии сорбционной очистки в камере с углеродными материалами;

стадии фильтрации через ультрафильтрационную мембрану;

2) значительным расходом электроэнергии, связанным с поддержанием необходимого рабочего давления (0,8-4 МПа);

3) малым сроком службы ультрафильтрационной мембраны, обусловленным изменением свойств мембраны при работе во внешнем электрическом поле (осадкообразование, отравление примесями и др.);

4) сложностью регенерации мембраны.

Известен способ [2] очистки потока, содержащего органические и неорганические примеси, включающий введение потока, подлежащего обработке, в реакционную зону, содержащую катализатор - уплотненный слой активированного угля, состоящего из частиц, имеющих поверхность, по меньшей мере 50 м²/г, предпочтительно 200-1200 м²/г и объем пор, по меньшей мере 0,05 см²/г, предпочтительно 0,1-0,3 см²/г. К этому слою катализатора прикладывают электрический потенциал менее 10 В, предпочтительно в интервале 0,1-0,4 В. В частности, величина электрического потенциала составляет меньшее значение, чем напряжения, которые требуются для электролиза воды. Одновременно подводят газообразный реагент, выбираемый из озона или водорода. В предлагаемом способе субстехиометрический расход озона или водорода, что обусловлено синергетическим эффектом воздействия электрического потенциала, жидкофазного и газофазного окисления молекулярным озоном, в большей степени газофазного окисления, т.к. температура осуществления способа 30-80°С, а растворимость озона низка. В условиях экспериментов данного изобретения используется озон в количестве 0,001-0,5 кг озона/кг химическое потребление кислорода далее (ХПК) примесей, предпочтительно 0,005-03 кг водорода/кг химическое потребление водорода далее (ХПВ). Способ осуществляют при температуре в реакционной зоне 20°С, предпочтительно 30-80°С. Время выдерживания в реакторе невелико - 20 минут. Использование повышенного давления не является необходимым или необходимо в незначительной степени.

Существенные недостатки известного способа:

1) высокие эксплуатационные затраты на электроэнергию, расходуемую как в процессе проведения обработки, так и в процессе получения реагентов молекулярного озона и водорода, активированного угля;

2) высокие эксплуатационные затраты на исходные материалы, в частности, активированного угля, связанные с необходимостью частой замены отработанного угля;

3) невысокая эффективность очистки, степень конверсии 72 - 83%;

4) громоздкое аппаратурное оформление технологии - многостадийность, в частности, стадия получения газообразного озона или водорода вне аппарата обработки потока очищаемой воды, стадия водоподготовки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ обработки сточных вод [3], по которому поток очищаемых вод подвергается электролизу в катодном пространстве диафрагменного электролизера с катодом из стеклоуглерода или углеграфитовой ткани при катодной плотности тока от 1,6-4,0 А/м² с непрерывной подачей в катодное пространство озонкислородной смеси с содержанием озона 10-17% мас., генерируемой в анодной камере электролизера, в которую подается фторидсодержащий раствор.

Недостатки противопоставляемого способа - низкая степень очистки сточных вод от загрязнений, низкая производительность процесса очистки, узкий интервал рабочих катодных плотностей тока и концентраций озона.

Техническая задача изобретения - дальнейшая интенсификация процесса очистки, снижение материальных и энергетических затрат, а также расширение функциональных возможностей озон-пероксидно-электрохимического способа путем совмещения в одном процессе очистки - обеззараживание, сорбцию, деазотирование, денитрификацию, регенерацию углеграфитового волокнистого материала.

Поставленная задача достигается тем, что озон-пероксидно-электрохимическая обработка по варианту 1 очистки сточных вод включает их обработку в диафрагменном электролизере при подаче сточных вод в катодное пространство электролизера в присутствии озонкислородной смеси, генерируемой в анодном пространстве электролизера с анодом из стеклоуглерода, в которое подают фторидсодержащий раствор, отличающийся тем, что обработку в катодном пространстве ведут с использованием комбинированного катода, состоящего из никелевой сетки и углеграфитового волокнистого материала в качестве сорбента и катализатора, при катодной плотности тока 5-25 А/м² при наложении внешнего напряжения или без него при непрерывном диспергировании озонкислородной смеси в режиме противотока с концентрацией озона 2-17% масс., в присутствии электрохимически генерируемой перекиси водорода или обработку ведут в катодном пространстве с использованием комбинированного катода, дополнительно содержащего пористый фторопласт. Процесс без наложения внешнего напряжения ведут с достижением одновременной регенерации углеграфитового волокнистого материала. По варианту 2 очистка сточных вод включает их обработку на катоде в присутствии озонкислородной смеси, отличающийся тем, что обработку ведут с использованием комбинированного катода, состоящего из никелевой сетки и углеграфитового волокнистого материала в качестве сорбента и катализатора при непрерывном диспергировании озонкислородной смеси в обрабатываемую воду в режиме противотока при концентрации озона 2-17%мас. в присутствии элекрохимически генерируемой перекиси водорода или обработку ведут на катоде, дополнительно содержащем пористый фторопласт.

Пример 1.

Очистку потока воды, например, природной воды с рН 8 ведут в катодном пространстве диафрагменного электролизера с использованием комбинированного катода, состоящего из никелевой сетки и углеграфитового волокнистого материала в качестве сорбента марки “Бусофит” и катализатора марки “ТВС 427р”, при катодной плотности тока 5-25 А/м² при наложении внешнего напряжения (потенциал катода -1,1 В; -2,2 В; -3,3 В; -4,4 В) с непрерывной инжекцией озонокислородной смеси в режиме противотока с концентрацией озона 12% масс. в присутствии электрогенерируемой перекиси водорода. Время обработки 30 минут. Полученные результаты даны на фиг.1, где представлены электронные спектры поглощения природной воды:

кривая 1 - до обработки,

кривая 2 - после обработки при потенциале -4,4 В,

кривая 3 - после обработки при потенциале -3,3 В,

кривая 4 - после обработки при потенциале -2,2 В,

кривая 5 - после обработки при потенциале -1,1.

Анализ кривых оптическая плотность - длина волны (D-λ) показывает, что при λ=225 нм степень очистки природной воды (82,4%) достигается при потенциалах катода - 2,2 В; при более высоких катодных потенциалах степень очистки ниже, что связано с конкуренцией электрохимических процессов восстановления органических загрязнений и выделения молекулярного водорода.

Таким образом озон-пероксидно-электрохимическую обработку природной воды ведут на комбинированном катоде, состоящем из никелевой сетки и углеграфитового волокнистого материала в качестве сорбента и катализатора с наложением внешнего напряжения: при потенциале катода от -1,1 В до -4,4 В (в интервале катодных плотностей тока от 5 А/м² до 25 А/м²), предпочтительно при потенциале катода от -1,1 В до -2,2 В.

Пример 2.

Очистку потока воды, например, природной воды с рН 8 ведут в катодном пространстве диафрагменного электролизера с использованием комбинированного катода, состоящего из никелевой сетки и углеграфитового волокнистого материала разных марок в качестве сорбента и катализатора без наложения внешнего напряжения с непрерывной инжекцией озонокислородной смеси в режиме противотока с концентрацией озона 13% масс. в присутствии электрохимически генерируемой перекиси водорода. Время обработки 10 минут. Полученные результаты даны на фиг.2, где представлены электронные спектры поглощения природной воды:

кривая 1 - до обработки,

кривая 2 - после обработки на комбинированном катоде Ni сетка + УГВМ марки “Бусофит”,

кривая 3 - после обработки на комбинированном катоде Ni сетка + УГВМ марки ”ТВС 427р”,

кривая 4 - после обработки на комбинированном катоде Ni сетка + УГВМ сорбент марки “ Бусофит” и катализатор марки “ТВС 427р",

кривая 5 - после обработки на комбинированном катоде Ni + УГВМ марки ТВС427р в течение 40 минут.

Из данных на фиг.2 видно, что на всех комбинированных катодах протекает процесс очистки, однако эффективность очистки зависит от марки УГВМ и, естественно, от времени обработки. Эффективность очистки самая высокая на комбинированном катоде, состоящем из Ni + УГВМ сорбента марки “Бусофит” и катализатора марки “ТВС 42р”. Степень очистки на нем на 15-25% выше, чем на комбинированном катоде с одним слоем УГВМ.

Заметим, как видно из представленных данных, эффективность очистки от трудно удаляемых органических загрязнений (формальдегид, ацетальдегид и др), поглощающих при λ=210-205 нм, высока - 63%. При указанных временах степень очистки 84-90% достигается при использовании дополнительной кратковременной анодной поляризации.

Таким образом, предпочтительнее использовать комбинированный катод Ni с двумя слоями УГВМ (УГВМ сорбент + УГВМ катализатор), что позволит обеспечить очистку, обеззараживание, обезвреживание, сорбцию, фильтрацию, коагуляцию, т.е. глубокую очистку воды.

Вместе с тем, в зависимости от концентрации органических загрязнений очистку потока воды можно осуществлять и на комбинированном катоде с одним слоем УГВМ марки “Бусофит” или марки “ТВС 427р”.

Следует особо подчеркнуть, что комбинированный катод Ni + УГВМ сорбент/катализатор может быть использован и как самостоятельный технологический узел в технологии водоподготовки, где применяется газоразрядный озон, что позволит интенсифицировать технологию водоочистки за счет повышения эффективности, глубины очистки и, возможно, исключить стадию сорбции на угольных фильтрах.

Высокая эффективность очистки достигается за счет комбинированного воздействия озона и перекиси водорода, образующихся в данных условиях даже без наложения внешнего напряжения, только в результате работы гальванической пары озон - комбинированный катод Ni сетка + УГВМ катализатор/сорбент.

Пример 3.

Очитку потока воды с рН 8 ведут в автономной камере, куда поместили комбинированный катод (технологический узел), состоящий из никелевой сетки и УГВМ в качестве сорбента и катализатора. Сюда же непрерывно диспергируется озонкислородная смесь концентрацией озона 8,3% масс. со скоростью 0,2 л/ч. При этом постоянно измеряется окислительно-восстановительный (redox) потенциал очищаемой воды.

Результаты экспериментов представлены на фиг.3.

На фиг.3 дана зависимость redox потенциала воды от времени обработки:

кривая 1 - вода насыщалась озоном;

кривая 2 - вода насыщалась озоном + вводилась реагентная перекись водорода в концентрации 1,6·10^-4 %;

кривая 3 - вода насыщалась озоном в присутствии комбинированного катода Ni сетка + УГВМ сорбент и катализатор.

Видим, что при простом (жидкофазном) озонировании окислительно-восстановительный потенциал воды достигает величины 1,1-1,2 В. При введении реагентной перекиси водорода окислительно-восстановительный потенциал моментально падает до значений 0,5-0,7 В. Такие же значения достигаются и в случае наличия в воде, насыщенной озоном, комбинированного катода (гетерофазного озонирования), что является несомненным доказательством образования перекиси водорода без расхода электроэнергии только за счет работы гальванической пары (воздействие озона на Ni + УГВМ катализатор/сорбент). Независимое количественное определение концентрации перекиси водорода в обрабатываемой воде перманганатометрическим методом показало наличие ее в концентрации от 10^-4 N до 10^-3 N.

Такие концентрации перекиси водорода обеспечат пролонгацию бактерицидного действия озона и отвечают требованиям САНПИНа для сброса вод в водоемы рыбохозяйственного (0,01 мг/л) и культурно-бытового (0,1 мг/л) назначения.

Таким образом, осуществление процесса очистки с использованием предлагаемого способа на комбинированном катоде (технологическом узле) позволит интенсифицировать технологию водоподготовки за счет пролонгации обеззараживающего эффекта от озона и электрохимически генерируемой перекиси водорода, достичь более глубокой очистки обрабатываемой воды.

Обработка потока воды с вводом последней в нижнюю часть электродных камер диафрагменного электролизера позволяет увеличить эффективность обработки сточных вод за счет использования озонкислородной смеси в качестве флотореагента, так и в качестве окислительного реагента, с выведением взвешенных и растворенных веществ, агрегатирования их в крупнодисперсные частицы и дальнейшей адгезии их на УГВМ. Кроме того, обработка потока воды в режиме противотока озонкислородной смесью в виде пузырьков диаметром не более 1-2 мм обеспечивает режим мелкопузырчатой аэрации.

С целью интенсификации технологии водоочистки, например, для увеличения коэффициента поглощения озона и скорости массопередачи, которая, как известно, лимитируется скоростями растворения и диффузии озона и кислорода, в конструкции комбинированного катода использовали пористый фторопласт.

Пример 4.

На фиг.4 представлены варианты конструкции комбинированного катода (технологического узла), дополнительно содержащего пористый фторопласт.

Вариант 1 - на пористый фторопласт цилиндрической формы с видимой поверхностью 180 см² с толщиной стенки 8 мм накладывался слой УГВМ, в частности, марки “Вискум”. Далее, на слой УГВМ накладывался слой Ni сетки.

Вариант 2 - на пористый фторопласт цилиндрической формы с видимой поверхностью 180 см² с толщиной стенки 8 мм накладывался слой Ni сетки, далее слой УГВМ, в частности, марки “Вискум”, далее слой Ni сетки.

Вариант 3 - на пористый фторопласт цилиндрической формы с видимой поверхностью 180 см² с толщиной стенки 8 мм накладывался слой Ni сетки, далее слой УГВМ марки “Вискум “, далее слой УГВМ марки “Бусофит” и затем еще слой Ni сетки.

Комбинированные катоды (технологические узлы) различной конструкции погружались в стаканы с дистиллированной водой, туда же поступал поток озонкислородной смеси с концентрацией озона 4,8% масс. и со скоростью 0,4 л/ч. Поток озонкислородной смеси осуществлял перемешивание раствора воды, что позволяло уменьшить толщину пленки на границе раздела фаз жидкость-газ и интенсифицировать перенос озона из газообразной фазы. Объемным методом анализа было установлено, что концентрация образующейся перекиси водорода в дистиллированной воде была следующей:

2·10^-3 N - для варианта 1,

2,2·10^-3 N - для варианта 2,

1,4·10^-3 N - для варианта 3.

Количество образующейся перекиси водорода:

8,5 мг/ч - для варианта 1,

6,8 мг/ч - для варианта 2,

5,95 мг/ч - для варианта 3.

Из вышепредставленных данных видим, что концентрация электрохимически генерируемой перекиси водорода зависит от конструкции комбинированного катода.

Таким образом, полученные результаты позволяют нам рекомендовать комбинированные катоды, дополнительно содержащие пористый фторопласт как эффективные системы генерации перекиси водорода и распылители потока озонкислородной смеси. Разработанный комбинированный катод, дополнительно содержащий пористый фторопласт, может работать как самостоятельный технологический узел и найдет широкое применение в действующих технологиях водоподготовки, использующих газоразрядный озон.

Пример 5.

Очистку потока воды, например, природной воды с рН 7 ведут в катодном пространстве диафрагменного электролизера с использованием комбинированного катода, состоящего из никелевой сетки и углеграфитового волокнистого материала разных марок в качестве сорбента марки “Бусофит” и катализатора марки “УГВМ ТВС 427р” при наложении внешнего напряжения и без наложения внешнего напряжения в присутствии электрохимически генерируемой перекиси водорода с непрерывной инжекцией озонокислородной смеси в режиме противотока с концентрацией озона 13% масс. и скорости подачи озонкислородной смеси 2,02 л/ч. Время обработки 20 минут. Полученные результаты даны на фиг.5, где представлены электронные спектры поглощения природной воды:

кривая 1 - до обработки,

кривая 2 - после обработки без подачи озонкислородной смеси, но при наложении внешнего напряжения на комбинированный катод,

кривая 3 - после обработки при подаче озонкислородной смеси на комбинированном катоде, но без наложения внешнего напряжения,

кривая 4 - после обработки при подаче озонкислородной смеси на комбинированном катоде при наложении внешнего напряжения.

Из представленных данных видно, что только при озон-пероксидно-электрохимической обработке достигается глубокая очистка воды. Степень очистки от органических загрязнений, поглощающих при длине волны 200 нм, растет в ряду только сорбция на УГВМ >сорбция + озон >озон-пероксидно-электрохимическая обработка в соотношении: 0%>8,3%>17,7%. Очевидно, образующаяся перекись водорода с концентрацией 0,034% в данных условиях эксперимента является катализатором разложения озона с образованием активного кислорода, что обеспечивает глубокую очистку воды.

Таким образом, для глубокой очистки воды предпочтительно применять озон-пероксидно-электрохимическую обработку с наложением внешнего напряжения.

Известно, что наиболее трудно удаляемыми загрязнениями природных вод является хлороформ. Типовые растворы хлороформа СНСl₃ с концентрацией 10^-2 М, значительно превышающей концентрацию в природной воде, подвергались различным вариантам обработки предлагаемого способа очистки.

Пример 6.

Очистку типового раствора хлороформа CHCl₃ 10^-2 М ведут в катодном пространстве диафрагменного электролизера с использованием комбинированного катода, состоящего из никелевой сетки и углеграфитового волокнистого материала разных марок в качестве сорбента марки “Бусофит” и катализатора марки “УГВМ ТВС 427р” при наложении внешнего напряжения и без наложения внешнего напряжения в присутствии электрохимически генерируемой перекиси водорода с непрерывной инжекцией озонокислородной смеси в режиме противотока с концентрацией озона 6,3% масс. и скорости подачи озонкислородной смеси 2,02 л/ч. Время обработки 20 минут. Полученные результаты даны на фиг.6, где представлены электронные спектры поглощения раствора хлороформа:

кривая 1 - до обработки,

кривая 2 - после обработки при подаче озонкислородной смеси на комбинированном катоде без наложения внешнего напряжения,

кривая 3 - после обработки при подаче озонкислородной смеси на комбинированном катоде при наложении внешнего напряжения.

Как видим, концентрация хлороформа уменьшается в 2 раза, о чем свидетельствует падение оптической плотности раствора, в частности при λ=200 нм степень очистки составляет 50%. Экспериментами установлено, что сорбционная емкость УГВМ данных марок комбинированного катода по отношению к хлороформу не изменяется в течение длительного времени.

Предлагаемый озон-пероксидно-электрохимический способ очистки от экотоксикантов также эффективен и при обработке промышленных сточных вод.

Пример 7.

Очистку типового раствора, содержащего например, 0,05% красителя - метилового орнажевого (n-диметиламиноазобензол-сульфокислый натрий) ведут в катодном пространстве диафрагменного электролизера с использованием комбинированного катода, состоящего из никелевой сетки и углеграфитового волокнистого материала катализатора марки “УГВМ ТВС 427р” при наложении внешнего напряжения в присутствии электрохимически генерируемой перекиси водорода с непрерывной инжекцией озонокислородной смеси в режиме противотока с концентрацией озона 9% масс. Полученные результаты даны на фиг.7, где представлены электронные спектры поглощения 0,05% раствора метилового оранжевого:

кривая 1 - до обработки,

кривая 2 - после обработки при катодной плотности тока 7×10^-2 А/м²,

кривая 3 - после обработки при катодной плотности тока 7×10^-2 А/м² в присутствии 1% NaOH.

Полученные результаты показывают, что достигается практически полная детоксификация азотсодержащих загрязнений (степень очистки >95%) в результате электрохимического восстановления и окислительной деструкции. При этом расход озона составил моль на моль.

Предлагаемый способ очистки вод эффективен и для удаления нитрат ионов в природных, сточных водах. В настоящее время весьма актуальна проблема усовершенствования схем очистки природных и сточных вод, повышения качества очистки по азоту до требований ПДК без изменения химического состава очищаемой воды.

Пример 8.

Очистку типовых растворов 0,1 М NH₄NO₃, 0,1 М KNO₃ ведут в катодном пространстве диафрагменного электролизера с использованием комбинированного катода, состоящего из никелевой сетки и углеграфитового волокнистого материала в качестве сорбента марки “Бусофит” и катализатора марки “УГВМ ТВС 427р” при наложении внешнего напряжения (потенциал катода -1,0 В), время обработки 20 минут. Полученные результаты даны на фиг.8, где представлена кинетика денитрификации:

кривая 1 - 0,1 М NH₄NO₃,

кривая 2 - 0,1 M KNO₃.

Как видим, степень конверсии нитрат ионов самая высокая - 95% в растворах нитрата аммония и 50% в растворе нитрата калия. Количественное определение продуктов электровосстановления нитрат ионов проводили УФ-спектроскопией, ион-селективными электродами на нитрат, аммоний ноны, а также объемным анализом гидроксил ионы. Состав катодных газов определяли газохроматографическим и волюметрическим методами. Результаты анализов показали, что электровосстановление нитрат ионов протекает до молекулярного азота и гидроксил ионов без образования промежуточных продуктов NO

-

2

и др. Не обнаружено присутствия в католите катионов аммония, а в газовой фазе аммиака.

Таким образом, электрохимическая денитрификация сточных вод на комбинированных катодах позволяет уменьшить концентрацию нитрат ионов до значений ПДК, обеспечить высокое качество воды, экологическую безопасность, значительно снизить расходы реагентов.

Таким образом, осуществление реакций деазотирования на предлагаемых комбинированных катодах - эффективный способ удаления азотсодержащих загрязнений как природной воды, так и промышленных стоков.

Технологии водоочистки являются перспективными, если они отвечают следущим требованиям.

высокое качество + низкая цена + экологическая безопасность.

При реализации сорбционно-окислительных технологий водоочистки возникает необходимость регенерации углеродных сорбентов. Наиболее целесообразным по технико-экономическим показателям является термический метод реактивации, при котором уголь подвергается воздействию температуры 700-800°С без доступа воздуха в течение 15-20 минут. При реактивации угля для его перегрузки необходима дорогостоящая система гидротранспорта. Потери угля при термической реактивации составляют 15-25%. Сорбционная емкость угля восстанавливается практически полностью [4].

Предлагаемый озон-пероксидно-электрохимический способ позволяет регенерировать (реактивировать) углеграфитовый волокнистый материал комбинированного катода непосредственно в момент очистки воды и без образования отходов.

Пример 9.

Очистку потока воды, содержащего 0,01 N раствора красителя ализарин желтый, ведут в катодном пространстве диафрагменного электролизера с использованием комбинированного катода, состоящего из никелевой сетки и углеграфитового волокнистого материала в качестве катализатора марки “ТВС 427р” без наложения внешнего напряжения с непрерывной инжекцией озонкислородной смеси в режиме противотока с концентрацией озона 7,2% масс. в присутствии электрохимически генерируемой перекиси водорода. Время обработки 1 час. Изменение концентрации ализарина желтого оценивали объемным методом. Для сравнения ставился холостой опыт - оценивалось изменение концентрации ализарина желтого после выдерживания образца углеграфитового волокнистого материала в течение 1 часа без продувки раствора озонкислородной смесью. Были получены следующие результаты: сорбционная активность углеграфитового волокнистого материала в отсутствие продувки озонкислородной смесью 30%, а после озоновой обработки 70%.

Таким образом, применение предлагаемого способа обработки потока вод позволяетувеличитьпродолжительностьреакционногопериодаработы комбинированного катода (технологического узла), увеличить ресурс работы УГВМ, сократить количество отходов и, как следствие, уменьшить материальные затраты технологии водоочистки.Озоновая обработка поверхности углеграфитового волокнистого материала - эффективный способ улучшения сорбционной активиности углеграфитовых волокнистых материалов и может найти самостоятельное применение в технологии производства углеграфитовых волокнистых материалов с улучшенными свойствами.

Таким образом, перспективность внедрения в технологию водоочистки предлагаемого способа озон-пероксидно-электрохимической обработки воды очевидна, так как позволяет снизить материальные и энергетические затраты, повысить качество очистки воды, обеспечить экологическую безопасность.

Источники информации

1. Patent GB N 2257982, С 02 F 1/28, 27.01.93 г. An electrolytic method of drinking water purification.

2. Патент RU N 2088538, С 02 F 1/46, С 02 F 1/78. Способ очистки потока воды.

3. Патент RU N 2104960, С 02 F 1/46. Способ очистки сточных вод.

4. В.Л.Драгинский, Л.П.Алексеева // Методические рекомендации по применению озонирования и сорбционных методов в технологии очистки воды от загрязнений природного и антропогенного происхождения. АО “НИКВОВ”, с.17-21, Москва 1995 г.

1. Способ очистки сточных вод, включающий их обработку в диафрагменном электролизере при подаче сточных вод в катодное пространство электролизера в присутствии озонкислородной смеси, генерируемой в анодном пространстве электролизера с анодом из стеклоуглерода, в которое подают фторидсодержащий раствор, отличающийся тем, что обработку в катодном пространстве ведут с использованием комбинированного катода, состоящего из никелевой сетки и углеграфитового волокнистого материала в качестве сорбента и катализатора, при катодной плотности тока 5-25 А/м² при наложении внешнего напряжения или без него с непрерывной инжекцией озонкислородной смеси в режиме противотока с концентрацией озона 2-17 мас.% в присутствии электрогенерируемой перекиси водорода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что катод дополнительно содержит пористый фторопласт.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс без наложения внешнего напряжения ведут с достижением одновременной регенерации углеграфитового волокнистого материала.

4. Способ очистки сточных вод, включающий их обработку на катоде в присутствии озонкислородной смеси, отличающийся тем, что обработку ведут с использованием комбинированного катода, состоящего из никелевой сетки и углеграфитового волокнистого материала в качестве сорбента и катализатора при непрерывном диспергировании озонкислородной смеси в обрабатываемую воду в режиме противотока при концентрации озона 2-17 мас.% в присутствии электрохимически генерируемой перекиси водорода.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что катод дополнительно содержит пористый фторопласт.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что процесс без наложения внешнего напряжения ведут с достижением одновременной регенерации углеграфитового волокнистого материала.