electrocoagularea

6
Coagularea- flotarea facilitează eliminarea materiilor în suspensie şi a coloizilor sub formă de flocule , separarea efectuîndu-se prin decantare, filtrare şi/sau flotare. Este un tratament fizic de eliminare parţială sau totală a fracţiunilor floculabile a materiilor organice şi numeroase metalelor grele, micropoluanţii asociaţi cu materiile în suspensie şi macromoleculele coloidale. Timpul de decantare a particulelor coagulante depinde de tipul particulelor, de diametrul lor, dar şi de suprafaţa lor specifică. Procesul de electrocoagulare se bazează pe principiul anozilor solubili. Se ocupă cu instituirea unui curent între doi electrozi(Fe sau Al) încorporaţi într-un electrolit, conţinut într-un reactor pentru a genera reactori (Fe 2+ , Fe 3+ , Al 3+ ) susceptibili de a produce o soluţie coagulant şi de a provoca coagularea floculele de poluanţi care dorim a le elimina. Electroliza poate coagula compuşi solubili oxidabili sau reductibili conţinuţi în efluent. Cîmpul electric creează o mişcare a ionilor şi a particulelor încărcate. Această acţiune permite de a colecta materiile suspendate sub formă de agregate floculate, care ulterior se pot elimina printr-un proces fizic clasic(decantzare, flotare, filtrare).

Upload: nadiuska19

Post on 01-Jul-2015

458 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: electrocoagularea

Coagularea- flotarea facilitează eliminarea materiilor în suspensie şi a coloizilor sub formă

de flocule , separarea efectuîndu-se prin decantare, filtrare şi/sau flotare. Este un tratament fizic

de eliminare parţială sau totală a fracţiunilor floculabile a materiilor organice şi numeroase

metalelor grele, micropoluanţii asociaţi cu materiile în suspensie şi macromoleculele coloidale.

Timpul de decantare a particulelor coagulante depinde de tipul particulelor, de diametrul

lor, dar şi de suprafaţa lor specifică.

Procesul de electrocoagulare se bazează pe principiul anozilor solubili. Se ocupă cu

instituirea unui curent între doi electrozi(Fe sau Al) încorporaţi într-un electrolit, conţinut într-un

reactor pentru a genera reactori (Fe2+, Fe3+, Al3+) susceptibili de a produce o soluţie coagulant şi

de a provoca coagularea floculele de poluanţi care dorim a le elimina. Electroliza poate coagula

compuşi solubili oxidabili sau reductibili conţinuţi în efluent. Cîmpul electric creează o mişcare

a ionilor şi a particulelor încărcate. Această acţiune permite de a colecta materiile suspendate sub

formă de agregate floculate, care ulterior se pot elimina printr-un proces fizic clasic(decantzare,

flotare, filtrare).

Fig.1.Schema principiului de electrocoagulare

Anozii şi catozii utilizaţi pot avea diferite configuraţii. Aceştia se pot prezenta sub formă

de farfurii, boluri, sîrmă, tijă sau tub. Aceşti electrozi pot fi relizaţi din diferite materiale, care

sunt selectate pentru optimizarea procesului de tratare. Cele două metode frecvent utilizate sunt

de fier şi aluminiu.

Page 2: electrocoagularea

Principalele reacţii care au loc la electrozi sunt:

1. la anod:

Oxidarea metalului: Al Al3+ + 3ē

Formarea hidrogenului: 2Al + 3OH- Al2OH + 3/2H2 + 3ē

2. la catod:

Reducerea apei: H2O + ē 1/2H2 +OH-

este posibil să se utilizeze şi alte metode ca anozi solubili. Totuşi Al şi Fe rămîn a fi cele

mai utilizate, datorită accesibilităţii şi forma lor ionică care prezintă o valenţă ridicată.

În cazul unui anod de aluminiu, cationii metalici formează Al3+, în timp ce utilizarea unui

electrod de fier, conduce la formarea ionilor de metale feroase Fe2+, care pot oxida în prezenţa

oxigenului dizolvat sau prin autooxidare, pentru a obţine ioni de Fe3+. Cationii metalici formează

complecşi cu ionii de hidroxil. Majoritatea speciilor depind de pH-ul mediului, în cazul

aluminiului există o multitudine de complecşi anionici şi cationici.

Astfel se pot distinge:

1.monocomplecşi: Al2(OH)2+, Al(OH)2+, Al(OH)4

-

2. policomplecşi: Al2(OH)24+, Al2(OH)5

+, Al6(OH)153+, Al13(OH)34

5+

3. specii amorfe şi cu solubilitate scăzută: Al(OH)3, Al2O3.

Aceste specii joacă rolul de coagulant şi conduc la formarea precipitatelor şi apoi a

agregatelor floculate uşor detaşabile. Diferenţa între electrocoagulare şi coagularea chimică se

află în sursa de coagulanţi care sunt generate electrochimic într-una şi adăugaţi direct în formă de

compuşi chimiciîn alta. În contrast, metodele convenţionale bazate pe procedeul clasic de

coagulare chimic nu au nevoie de energie mecanică pentru a realiza agitaţia, în timp ce

electrocoagularea consumă energie electrică pentru a dizolva anodul de sacrificiu.

În apropierea catodului, reducerea solventului provoacă formarea hidrogenului. Această

degajare de gaze se prezintă sub forme de bule şi contribuie la foarte mult la agitarea mediului.

În unele cazuri, cînd instalaţia este concepută cu scopul de a se realiza flocularea după

electrocoagulare, aceste bule aderă la forma solidă în soluţie (adsorbant-poluant) şi favorizează

suspendarea lor.

Datele bibliografice prezentate pînă acum, nu arată un interes faţă de bulele de hidrogen

formate în timpul electrocoagulării. Rolul lor pare a fi limitat la o contribuţie lejeră în procesul

de agitaţie şi flotaţie, atunci cînd acestea se produc. Mai multe metode de lucru ale

electrocoagulării au demonstrat că separareade materii aglomerate în soluţie, după adsorbţia de

poluanţi se poate realiza în două moduri: decantarea şi filtrarea.

Page 3: electrocoagularea

Procesele electrocoagulării utilizate pe larg în domeniile de tratare a apelor uzate, au arătat

flexibilitate în eliminarea diferitor forme de poluare şi poluanţi. În cele mai multe procese de

electrocoagulare destinate pentru aplicaţiile industriale sau a instalaţiilor de cîntare joase şi

medii, electrozii se prezintă sub diferite forme geometrice, plăci plate paralele, cilindri, sfere fixe

pe pat sau într-un sistem de rotaţie. Simplitatea de manipulare şi de întreţinere a plăcilor paralele

plate, face ca experienţele de electrocoagulare să fie mult mai uşoare.

Avantaje:

1.Lipsa adausurilor chimice chiar dacă este necesar să crească uşor salinitatea apei; să fie

tratate pentru creşterea conductivităţii electrice a apei. Mai multe studii au demonstrat

eficacitatea electrocoagulării, fără nici o schimbare a electroconductivităţii iniţiale a procesului,

care previne alte forme de prelucrare în aval. Lucrările lui Essadki(2007) şi Daniel(1992) au

confirmat acest avantaj.

2. Kannan(2006), Persin şi Rumeau(1989) au demonstrat eficacitatea metodei de

electrocoagulare pentru poluanţii coloidali foarte fini. Cu alte procese, cum ar fi coagularea

chimică, aceşti poluanţi necesitau etape de prelucrare mai lente şi cantităţi de coagulant mai

mari.

3. Laruie şi Vorobiev(2003) au obţinut nămolul mai dens şi mai puţin hidrofil. Acest lucru

face ca sedimentarea şi flotarea să fie mai uşoare, iar volumul nămolului să fie redus. Această

activitate a arătat un timp şi un cost mai redus de tratare a nămolului.

4. Persin şi Rumeau(1989) menţionează importanţa cîmpului electric între electrozi, care

conduce la distrugerea anumitor tuplini de bacterii. Folosirea electrozilor din titan, au confirmat

efectul bactericid fără formarea derivaţilor hipocloroşi sau a altor derivaţi de clor.

5. Electrocoagularea oferă posibilitatea de tratare a apelor prin oxidare şi reducere a mai

multor compuşi dizolvaţi, aşa cum sunt nitriţii, sulfurile, cianurile, sulfiţii, cromul şi ionii de

fluor.

6. Biodegradabilitatea apei uzate tratate prin electrocoagulare este imbunătăţită datorită

formei non-toxice de aluminiu utilizată şi a mediului cu salinitate redusă.

7. Cenkin şi Belevtsev(1985) au demonstrat că utilizarea electrocoagulării poate reduce

timpul procesului de tratare a apei: acest proces permite un cîştig mare în compactivitatea de

facilităţi şi de posibilitatea de automatizare.

Dezavantajele majore ale electrocoagulării sunt axate pe conductivitatea scăzută a apei

poluate şi formarea de depuneri pe electrolizi. Întradevăr, conductivitatea de respingere trebuie

să fie suficient pentru a permite trecerea curentului fără consum excesiv de electricitate. În cazul

în care conductivitatea apei poluate este foarte scăzută, este necesar un surplus de clorură de

Page 4: electrocoagularea

sodiu. Prezenţa anumitor ioni, cum ar fi, clorurile, permit evitarea fenomenului de pasivare a

electrozilor de aluminiu.

În plus, prezenţa semnificativă a ionilor de calciu şi a hidrogenocarbonaţilor provoacă

apariţia unui depozit de tartru la nivelul catodului, contribuind astfel la creşterea rezistenţei

celulei. Pentru a face faţă acestei probleme, calea cea mai uşoară este de a se realiza o inversie

periodică a polarităţii. Este, de asemenea, important să se asigure o curăţare periodică mecanică a

electrozilor, folosind soluţii acide. Formarea şi depunerea de tartru pe electrozi reprezintă o parte

importantă a consumului de energie al procesului.