7. 4. Електрохімічні методи.

Під дією градієнта концентрації іони солі з розчину з більшою концент­рацією дифундують крізь пористу перегородку в розчин з меншою її концент­рацією. Цей процес називають діалізом. Щоб перенести іони з менш концентрованого розчину в більш концентрований, тобто проти градієнта концентрації, слід прикласти різницю потенціалів АЕ{>АЕ. Електродіаліз — це процес перенесення іонів електроліту крізь селективні іонообмінні мембрани під дією постійного електричного струму. Швидкість перенесення іонів визначається силою струму. Дифузія, осмос і електроосмос знижують ефек­тивність електродіалізу.

Під час проходження струму крізь мембрану на межі мембрана — розчин виникає стрибок концентрації, що призводить до поляризації мембрани. Енергія витрачається на перенесення іонів, на подолання стрибка потенціалу, викли­каного концентраційною поляризацією, на компенсацію джоулевої теплоти, яка виділяється в розчині з великим опором, і на перебіг електродних реакцій (утво­рення лугу біля катода і кислоти біля анода; за наявності хлоридів у розчині біля анода виділяється також хлор).

Крізь аніонообмінні мембрани мігрують аніони, а крізь катіонообмінні — катіони. Катіони переміщуються в напрямку проходження електричного струму, а аніони — в протилежному напрямку. Всі комірки послідовно живляться постій­ним електричним струмом і паралельно або послідовно знесолюваною водою.

Іонообмінні мембрани з селективною проникністю — це плівки, які містять іоногенні групи позитивно або негативно заряджених іонів. Мембрани складаються з великого числа тонких капілярних пор розміром 10~9...1 Q-8 м. За звичайних тисків Іонообмінні мембрани практично не пропускають воду.

Мал. Електролізер.

1 – корпус; 2 – анод; 3 – катод; 4 – діафрагма.

Для очищення стічних вод, що містять важко окислювальні органічні речовини, або іони важких металів Pb2+, Sn2+,Hg2+,Cu2+, As3+? Cr6+ користуються катодним відновленням.

Катодне відновлення металів проходить по схемі:

При цьому метали осаджуються на катоді і можуть бути рекуперовані.

Наприклад, при відновленні з’єднань хрому була досягнута висока ступінь очищення: концентрація з 1000 мг/л знижувалась до 1мг/л. Витрата електроенергії на очистку склав 0,12кВт год/м3. При електролізі стічних вод, Рн – 2, а щільність струму 0,2 – 2 А/дм2 . Реакція відновлення протікає наступним чином:

Узагальнення: Для видалення розчинних забруднюючих речовин з води застосовують різні методи: сорбційні, іонообмінні, електрохімічні. Використовують такі явища, як діаліз, електроліз, іонообмін. Усі ці процеси відбуваються завдяки фізичним чи хімічним взаємодіям (іонообмін чи сорбція), перерозподілу забруднювача під дією градієнта концентрацій чи струму. Вибір методу регламентується економічною та технологічною доцільністю.