Спосіб і пристрій для електровиділення важких металів з технологічних розчинів і стічних вод

1. Спосіб електровиділення важких металів з технологічних розчинів і стічних вод, що включає обробку розчинів в електрореакторі змінним трифазним електричним струмом промислової частоти, який відрізняється тим, що на обробку подають розчин, попередньо очищений від хрому-6 і великих вмістів важких металів, потім періодично пропускають його через шестиелектродний біполярний електрореактор, що містить два триелектродні пакети з можливістю підключення електродів кожного пакета до всіх трьох фаз 2. Спосіб за п.1, змінного струму. який відрізняється тим, що підключення фаз трифазного струму здійснюють до одного з двох триелектродних пакетів. 3. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що підключення фаз трифазного струму здійснюють паралельно до двох триелектродних пакетів. 4. Спосіб за п.3, який відрізняється тим, що паралельне підключення фаз трифазного струму здійснюють до кожного з двох протилежно розміщених електродів. 5. Спосіб за п.3, який відрізняється тим, що паралельне підключення фаз трифазного струму здійснюють до кожного з двох електродів, що розташовані поруч. 6. Пристрій для електровиділення важких металів з технологічних розчинів і стічних вод, що містить електрореактор з нерухомими сталевими електродами, підключеними до трифазного електричного струму, у міжелектродному просторі яких розташований біполярний алюмінієвий електрод, який відрізняє ться тим, що електрореактор містить шість сталевих електродів, рівномірно розташованих по периферії зсередини електрореактора, що 2 (19) 1 3 83457 4 стані не менше 40 мм від основних сталевих електродів. 17. Пристрій за будь-яким із пп.11 або 12, який відрізняє ться тим, що перфорований контейнер і ізолюючий кожух виконані з діаметром перфорації не більше 5 мм. 18. Пристрій за п.6, який відрізняється тим, що всі сталеві нерухомі електроди рівномірно розташовані по периферії всередині електрореактора на відстані не менше 40 мм від його стінки. 19. Пристрій за п.6, який відрізняється тим, що діаметр сталевих електродів складає 20-180 мм. 20. Пристрій за п.6, який відрізняється тим, що сталеві електроди виконані з вторинних тр убопроводів чи суцільнометалевих циліндричних або інших вторинних виробів, наприклад рейок, таврових балок. 21. Пристрій за п.6, який відрізняється тим, що електрореактор виконаний циліндричним із конусним днищем і зливним патрубком. 22. Пристрій за п.6, який відрізняється тим, що електрореактор виконаний із струмонепровідного матеріалу, наприклад текстоліту, термічно стійкого склопластику, бетону, цегли. Винахід відноситься, головним чином, до процесів очищення промислових стічних вод і, зокрема, до електрохімічних процесів Їхньої обробки для видалення важких металів, таких як Fe, Cr-3, Cu, Zn, Cd та ін. Такі стічні вода утворюються, головним чином, на підприємствах хромових сполучень, кольорової металургії та підприємствах електрогальванічних покриттів. Відома велика кількість надійних способів очищення стічної води від хрому-6 і важких металів, але жоден з них на сьогоднішній день непридатний для очищення великих (мільйони кубометрів у рік) об'ємів води. Причиною цьому є низька продуктивність, наприклад, апаратів періодичної дії з необхідністю досить тривалого витримування потоку води в зоні реакції, неможливість виконання й експлуатації цих апаратів розмірами більш 100м 2, велика дорожнеча застосовуваних реагентів, наприклад, у іонообмінній технології надзвичайна складність способу, що робить його технологічно недосконалим щодо безперервності і безаварійності експлуатації, наприклад, у мембранній технології ультрафільтрації. Хімічні способи очищення стічних вод, крім всього іншого, неприйнятні до використання через вторинне забруднення води, що унеможливлює її повернення назад у виробництво. Як правило, жоден із способів очищення води не пропонує утилізації виділених шламових забруднень. Відома велика кількість електрокоагуляційних способів і пристроїв для очищення стічних вод від хрому і важких металів, у яких використовують постійний струм із щільністю на електродах не нижче 2,5А/дм 2 у нерухомих електролітичних комірках, які працюють періодично [патенти РФ №2039710, 1995р., №2045481, 1995р.]. Використання постійного електроструму для електрокоагуляції стічних вод має ряд недоліків, головними з яких є: 1. Необхідність застосування випрямних пристроїв великої потужності і великих втрат електроструму на це випрямлення; 2. Використання постійного струму в багатоелектродних пакетах з, як правило, малою міжелектродною відстанню (10мм), що приводить до нерівномірного зношування електродів, при якому матеріал анодів розчиняється, а на катодах спостерігається налипання продуктів електровідновлення. Наслідком цього є часті короткі замикання й аварійні простої очисних систем для заміни елект родних пакетів, а також перетворення замінених, частково вироблених пакетів у вторинні відходи. Нерівномірність зношування електродів при використанні постійного струму робить способи електрокоагуляції металів зі стічних вод мало технологічними навіть для невеликих гальванічних виробництв. Щоб уникнути налипання осадів електрокоагуляції на катоді в деяких патентах пропонують застосувати катоди з рухомим електродом або змінювати їхню полярність [патенти США №4908109, №4917782, РФ 2045481, 1995р.]. Однак, при цьому питання періодичності зміни полярності практично ніяк не вирішені. Відомі електрокоагуляційні способи і пристрої які придатні, головним чином, для очищення стічних вод відорганічних сполук, барвників та олій. Для цього в них використовують змінний струм чи змінний з накладенням його на постійний струм [а.с. СРСР №929582, 1982, а.с. СРСР №981240, 1982]. Застосування змінного струму усуває нерівномірність зношення (розчинення) електродів, що характерно для способів і пристроїв для електрокоагуляції при постійному струмі, однак, ці способи не усувають недоліки останніх, викликані періодичністю процесів і невеликими об'ємами оброблюваних розчинів, що перешкоджають очищенню стічних вод у безупинному потоці. Недоліком відомих способів також є використання в них непромислових частот, тобто частоти змінюються в періоді електрокоагуляції за величиною, або високі частоти (Мгц) змінюються за амплітудою з позитивних до негативних імпульсів напруги різної тривалості і форми. Наслідком цього є необхідність застосування спеціальних частотних генераторів, причому їх застосування для великих об'ємів води невідоме ні для апаратів електрокоагуляції періодичної дії, ні для апаратів очищення розчинів у безупинному потоці. Застосування частотних генераторів у таких електрокоагуляційних апаратах не поліпшує технічної і комерційної ефективності електрокоагуляції порівняно з використанням випрямлювачів при електрокоагуляції при постійному струмі через порівнянні втрати струму, як на випрямлення, так і на генерацію частот різної асиметрії. Найбільш близьким аналогом, прийнятим за прототип, є спосіб очищення стічних вод від важких металів з використанням електрокоагулятора, 5 83457 що працює на змінному струмі [патент РФ №2071449, C01F1/463, публ. 1997]. Спосіб складається з обробки розчинів у електрореакторі, який містить нерухомі і рухомі електроди з використанням трифазного змінного струму. Пристрій, у якому здійснюється відомий спосіб, містить рухомий електрод з суцільнометалевого алюмінію або з насипного алюмінієвого брухту, розташований у перфорованому контейнері. Рухомий електрод заземлений і розташований в міжелектродному просторі, утвореному нерухомими сталевими електродами, на які подаються дві фази трифазного струму. У електрореактор будь-якої конструкції, що використовує даний принцип сполучення г нерухомих сталевих електродів з алюмінієвим рухомо встановленим електродом, заливають розчин, що вимагає очищення від важких металів і, почасти, від органічних сполук, і вмикають двофазне електроживлення нерухомих сталеви х електродів. Через біполярність рухомого алюмінієвого електрода між ним і сталевими електродами встановлюється напруга, падіння якої на 1см міжелектродного простору визначається величиною прикладеної до сталевих електродів напруги і величинами міжелектродних відстаней: фаза-рухомий електрод. Процес електрообробки розчинів у електрореакторі провадять доти, доки добором проб з розчину не визначать перевищення концентрації відокремлюваної речовини (важкого металу чи органічної речовини) щодо нормативно необхідному вмісту. Розчин з електрореактора далі подають на фільтр для відділення виділеного осаду з розчину, що очищається. Сталеві електроди розташовують, по горизонталі в плані, один проти одного у випадку використання прямокутного електрореактора. У випадку використання циліндричного реактора всі периферійні сталеві електроди також орієнтовані паралельно по перетинах центральному сталевому електроду. Електроживлення сталевих електродів, тобто падіння напруги між центральним і периферійним електродами одне й те ж, так, що всі периферійні електроди підключені паралельно до однієї й тієї ж фази електроструму. Для проведення процесу електрокоагуляції з 3-х фаз змінного струму одночасно використовують будь-які дві: 1-2, 2-3 або 13. А всі три фази трифазного струму використовують, наприклад, для насосів і двигунів. Використання двох фаз перемінного струму має недолік неповного використання електрозабезпечення електрореактора трифазним струмом, унаслідок чого в процесі очищення спостерігаються непродуктивні втрати електроенергії, які знижують продуктивність пристрою через неповне використання електрозабезпечення. В основу винаходу, що заявляється, поставлена задача створення способу безупинного виділення важких металів з малоконцентрованих щодо цих металів стічних вод і технологічних розчинів, які пройшли попереднє очищення від хрому-6 і великих вмістів важких металів іншими, менш енергозатратними способами, що дозволяє перероб 6 ляти великі обсяги стічних вод за рахунок збільшення швидкості виділення важких металів, підвищити яку можливо створенням великих напруг (U) і витрат струм у в розчині, який піддають очищенню, шляхом використання на електродах у процесі електрокоагуляції всіх трьох фаз трифазного змінного струму. Це створює можливість змінювати кількість струму в дуже широких межах без втрат, безпосередньо збільшуючи витрати стр уму і зменшуючи його втрати. Стр ум на розчин при цьому використовується цілком без утрат. Задачею винаходу є також створення пристрою для електровиділення важких металів, здатного переробляти великі обсяги стічних і виробничих вод без збільшення невиробничих втрат електроенергії, що дасть змогу зменшити розміри очисних апаратів і збільшити число періодів їхнього використання в робочому режимі та збільшити продуктивність пристрою. Для вирішення поставленої задачі в способі для електровиділення важких металів з технологічних розчинів і стічних вод, який складається з обробки їх в електрореакторі змінним трифазним електричним струмом промислової частоти, відповідно до винаходу, оброблюваний розчин попередньо очищають від хрому-6 і великих вмістів важких металів, потім періодично пропускають через шестиелектродний біполярний електрореактор, що містить два триелектродні пакети, при цьому використовують усі три фази перемінного струму, які підключають до 3-х електродів чи паралельно до шести електродів, які утворюють два триелектродні пакети. Для вирішення поставленої задачі у пристрої для здійснення даного способу, що містить електрореактор з нерухомими сталевими електродами, підключеними до трифазного електричного струму, у міжелектродному просторі яких розташований біполярний алюмінієвий електрод, відповідно до винаходу, електрореактор містить шість сталевих електродів, що утворюють два триелектродні пакети, з можливістю підключення електродів кожного пакета до всіх трьох фаз перемінного струму. Біполярний алюмінієвий електрод, при цьому, виконаний нерухомим. Біполярний електрод може бути виконаний у вигляді знімного перфорованого контейнера, заповненого алюмінієвим чи дюралюмінієвим брухтом. Біполярний електрод з алюмінієвого або дюралюмінієвого брухту може бути виготовлений без застосування перфорованого контейнера і утворюється в міжелектродному просторі насипним образом. У цьому випадку кожний із сталевих електродів коаксіально розміщений у перфорованому ізолюючому кожусі з діаметром перфорації не вище 5 мм для попередження електричних замикань. Відстань між стінками електрода та ізоляційного кожуха становить 10-20мм. Сталеві нерухомі електроди рівномірно розташовані по периферії всередині електрореактора на відстані не менш 40мм від його стінки і виконані з вторинних трубопроводів чи суцільнометалевих циліндричних або інших вторинних виробів, наприклад, рейок, таврових балок. Електрореактор виконаний циліндричним з конусним днищем і відвідним патрубком, із струмо 7 83457 непровідного матеріалу, у якості якого можуть бути застосовані, наприклад, текстоліт, термічно стійкий склопластик, бетон, цегла. Можливе використання й інших матеріалів. Перфорований контейнер та ізолюючі кожухи сталевих електродів виконані з струмонепровідного термостійкого пластику, з діаметром перфорації не більше 5мм. Перфорований контейнер заповнений алюмінієвим чи дюралюмінієвим брухтом розміром не менше 10мм і розташований на відстані не менш ніж 40мм від сталевих електродів. Підключення трифазного струму виконують до одного з двох триелектродних пакетів чи паралельно до двох триелектродних пакетів. При паралельному підключенні фаз трифазного струм у до дво х триелектродних пакетів здійснюють поєднання з кожним з 2-х протилежно розміщених електродів. Таким чином, усі шість електродів підключені до 3-х різних фаз 3-х фазного електроструму, утворюють два трикутники, які пересікаються і які вписані у внутрішній циліндр електрореактора. У кутах трикутників розташовані сталеві електроди. Нульову фазу, на відміну від прототипу, не використовують. Напругу на всі 3 фази (2 трикутники) подають незмінну, величина її становить використовувану підприємством величину (380В) у Росії, 480В у США чи інші, менші при малій кількості розчинів, що очищаються, і малих об'ємах електрореакторів). Можливе паралельне підключення фаз трифазного струму до кожного з 2-х поруч розташованих електродів для збільшення площі перетину сталевих електродів, наприклад, при необхідності збільшення загального струму через розчин електрореактора. Біполярний електрод не заземлений і не підключається до жодної з фаз трифазного перемінного струму. Різнофазове струмопідведення до шести електродів створює дуже складну конфігурацію електричних полів, що перехрещуються в розчині в різних напрямках, на відміну від прототипу, у якому електричне поле є направленим від сталевих нерухомих електродів до рухомого алюмінієвого. Перехрещування електричних полів у розчині від електродів різної фази, а також великі напруги трифазного струму, створюють у розчині «ударні» електроструми великої сили, що призводить до високошвидкісного очищення розчинів від важких металів і деяких органічних речовин. Процес очищення при таких «ударних» умовах електрозабезпечення складає усього кілька хвилин, на відміну від часу очищення по відомому патенту, який складає 1-1,5 години. Таким чином, головна перевага винаходу перед прототипом полягає в істотному збільшенні продуктивності очисних споруджень. Це, у свою чергу, приводить до зменшення розмірів очисних апаратів і збільшення числа періодів їхнього використання в робочому режимі. Використання великих потужностей електроструму в розчині, що очищається, на початку його очищення, не веде до збільшення витрати електроструму на очищення їм 3 розчинів; навіть, навпаки, буде спостерігатися 8 деяке його зниження в результаті зниження розсіювання розчином тепла, внаслідок зниження часу перебування розчинів, що нагріваються електрострумом, у електрореакторі. У результаті знижуються невиробничі втрати електроенергії на нагрівання оброблюваних розчинів. Триелектродна система із сталі з біполярним електродом з алюмінієвого (дюралюмінієвого) брухту продовжує виділяти важкі метали з розчинів і при відключеннях електроенергії. Суть винаходу розкрита у прикладі конкретного його виконання та графічних зображеннях, де: на Фіг.1 зображена схема, здійснення способу електровиділення важких металів з технологічних розчинів і стічних вод; на Фіг.2 - представлений пристрій для електровиділення важких металів з технологічних розчинів і стічних вод, загальний вигляд; на Фіг.3 - те ж, вигляд Б; на Фіг.4 представлено умовне позначення пакетів електродів при трифазному Їхньому підключенні; на Фіг.5 - сталевий електрод в ізолюючому кожусі; на Фіг.6 - те ж, розріз А-А, на Фіг.5; на Фіг.7 - те ж, розріз Б-Б, на Фіг.5. Спосіб здійснюють так. Важкі метали з малоконцентрованих розчинів видаляються у вигляді ферито-хромітів і алюмінатів, а також гідрооксосолей, що утворюються при розміщенні розчинів у трифазному перемінному електричному полі промислової частоти і напруги із силою струму, що змінюється по об'єму розчину в різних напрямках. Спосіб здійснюється в пристрої, що містить циліндричний електрореактор 1, корпус 2 якого має конічне дно 3 і виконаний з матеріалу, який не пропускає електричний струм. Такими матеріалами є, наприклад, текстоліт, термостійкий склопластик, бетон, цегла. Можливе також застосування інших струмонепровідних матеріалів. По периферії електрореактора 1 із внутрішньої сторони нерухомо встановлені шість сталевих циліндричних електродів 4, у міжелектродному просторі яких розміщений біполярний алюмінієвий електрод. Нерухомі сталеві електроди 4 розташовані в кутах 2-х пересічних трикутників 21, 22 (Фіг.4) так, що кожні протилежні два електроди (4.1-4.4, 4.2-4.5, 4.3-4.6) приєднуються до однієї тієї ж фази трифазного струму. У залежності від об'ємів розчинів, що знезаражуються, і їхньої електропровідності, яка коливається в межах 1-4мсм/см, величина діаметру по перетину електродів має бути вибрана з інтервалу 20-180мм. Підключення електродів до струмопідводних фаз блока електрозабезпечення 10 може здійснюватися будь-якими іншими способами, крім основного вищеназваного. Наприклад, при необхідності збільшення пропускання загального струму через розчин електрореактора доцільно збільшити площу перетину сталеви х електродів. Це можна зробити попарним підключенням до однієї і тієї ж фази двох сусідніх електродів, тобто 4.1-4.2; 4.3-4.4; 4.5-4.6, згідно Фіг.3, 4. 9 83457 При необхідності зниження витрати струму можна навпаки відключити один із трикутників 21, 22 на Фіг.4, використовуючи тільки один з них. Стічні води (чи напіввиробничі розчини), що очищаються від важких металів, через лійку 6 (Фіг.1) надходять у прийомний бак 7. У цей же бак 7 подають з бачків 8 необхідні для даної технології реагенти, зокрема, для нормалізації рН (звичайно рН для стічних вод дорівнює 7-8). Перемішування їх з вихідною водою здійснюють при цьому стисненим повітрям за допомогою вентиля 9. Після нормалізації необхідного рН у прийомному баку 7, розчин з нього переливають у електрореактор 1. Після заповнення електрореактора 1 до необхідного об'єму включають його електроживлення трифазним струмом від блока електрозабезпечення 10. У ряді випадків доцільно здійснювати електроживлення через періодичний переривник електроструму. Витрати електроенергії на очищення їм 3 розчину при цьому можуть бути знижені не менш ніж у 2 рази, якщо тривалість імпульсу і переривання однакові за часом. Електрообробка в електрореакторі 1 розчинів (особливо стічних вод) для видалення важких металів, і зокрема (для малолетких) від органічних сполук, наприклад нафтомастил і барвників, провадиться в інтервалі часу 2-10хв., залежно від об'єму знешкоджуваного розчину. При наявності органічної фази в розчині утворюється накипна піна, яка піднімається догори в електрореакторі весь час до кінця електрообробки. Процес обробки закінчують, як тільки розчин досягне температури 100°С. Процес очищення розчинів від важких металів контролюють добором проб через вентиль 11 (Фіг.1) з бічного відгалуження зливного патрубка 12. Проби перед аналізом піддають фільтрації. По мірі витрати алюмінію в електрореакторі міжелектродний простір поповнюють новою порцією алюмінієвого брухту. Попередні порції алюмінію осідають, звільняючи місце для нового завантаження. Алюміній (дюралюміній) витрачається в процесі очищення розчинів від важких металів цілком, до кінця. Після закінчення процесу знешкодження електрореактор 1 звільняють від пульпи через засувку 13. Пульпу спрямовують на фільтрацію переважно через вакуум-фільтр 14 (Фіг.1), і далі в проміжний бак-накопичувач 15. Осад 16 з поверхні фільтра 14, алюмінатів, феритів, гідроксидів і гідросолей важких металів відправляють на переробку як напівфабрикат для кольорової і чорної металургії, а також у хімічні виробництва. Очищен у воду 17 використовують повторно в основному виробництві або відправляють в проміжну штучну водойму, що містить флору, яка засвоює солевміст лужних і лужноземельних металів і аніони кислот (натрій, SO42-, NO31-, калій, кальцій тощо). При наявності в розчинах, що очищаються, органічної фази, наприклад, барвників, часто виникає потреба у їхньому окислюванні чи в знебарвленні розчинів після фільтрації у фільтрі 14. З цією метою бачки 8 мають відповідні окислювачі: озон, кисень, гідроперекис, піролюзит, ферати натрію тощо. Бачки 8 з окислювачами в цьому випадку 10 з'єднані з прийомним баком 7 і з накопичувачем 15, який має перемішувальний пристрій. Якщо окислювання органічної фази при цьому супроводжується додатковим випаданням осаду, то з накопичувача 15 розчин з осадом знову завертають на фільтр 14. Виконання пристрою необов'язково повинно бути виконаним згідно Фіг.1. Апарати 1-15 можуть бути розташовані, наприклад, по горизонталі, тобто на одному рівні або будь-яким іншим чином. У цьому випадку необхідно передбачити транспортування розчину між апаратами за допомогою насосів. Пристрій електрореактора 1 більш детально проілюстрований на Фіг.2-7. Електрореактор 1 являє собою циліндр із зовнішнім корпусом 2 і днищем 3. Корпус 2 виконаний із склопластику, текстоліту чи іншого пластику, конструктивно стійкого при температурах до 120°С, або цегли чи бетону. По периметру внутрішньої стінки на відстані від неї не ближче 40 мм розташовані шість змінних, сталевих циліндричних електродів 4 (4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6). Можливе виготовлення їх з відпрацьованих трубопроводів чи суцільнометалевих циліндричних або інших вторинних виробів, зокрема рейок, таврових балок. По одному з варіантів (Фіг.2, 3) у міжелектродному просторі на відстані не ближче 40мм від електродів 4 розташовують пластиковий термостійкий контейнер 5 на всю глибину електрореактора 1 до конусного днища 3. Контейнер 5 має отвори діаметром 5мм. Контейнер заповнюють алюмінієвим (чи дюралюмінієвим) брухтом з розмірами шматків не менш 10мм. По іншому варіанту біполярний електрод з алюмінієвого чи дюралюмінієвого брухту може бути виготовлений без застосування перфорованого контейнера 5, при цьому брухт розміщують в міжелектродному просторі насипним чином. У цьому випадку для попередження електрозамикань кожний із шести сталевих електродів 4 встановлений в ізолюючому перфорованому пластиковому тр убчастому кожусі 23 з діаметром отворів 5мм (Фіг.5-7). Відстань між стінками електрода 4 і зазначеного кожуха 23 становить 10-20мм. Нижня частина електрореактора, що є днищем 3, виконана у вигляді конуса, у центрі якого є патрубок 12 для випуску очищеної пульпи з осадами важких металів, заліза й алюмінію, які заміщають важкі метали, що виділяються. Патрубок 12 має відвідну трубку з вентилем 11 для відбирання проб при контролі ступеня очистки розчинів. Усередині над патрубком розташована сталева сітка 18 з діаметром отворів не більш 3мм для того, щоб перешкодити влученню шматків залишкового алюмінію в подальшу транспортну систему очистки за технологією, представленою на Фіг.1. Крім електродів 4 і контейнерів 5 у міжелектродному просторі електрореактора бажано розмістити датчик промислового рН-метра (рН=2-10), датчик температури (до 110°С, трубку-барботер стиснутого повітря. Для контролю об'єму води чи суспензії, що заливається і електрообробляється, електрореактор 1 має також рівнемір. Зазначені 11 83457 прилади контролю технології на Фіг.1-4 не показані. Електрореактор містить електроізолюючу декоративну кришку 19 із усіма необхідними отворами для підключення електродів 4 до пульта електроживлення 10 (Фіг.1), і для підключення вищевказаних датчиків контролю (рН, Т, барботер, трубопровід циркуляції, рівнемір) до реєструвальних приладів. На декоративній кришці 19 виконане оглядове вікно 20. Діаметр і висота електрореактора розраховуються залежно від необхідної продуктивності знешкодження (очистки) вихідної води від важких металів, у тому числі від хрому-3 (міді, цинку, нікелю, олова тощо), крім марганцю-2. (Від останнього також можна позбутися, якщо підняти рН розчину до значення pH@10). Основою для розрахунків можуть служити такі цифри. Спадання напруги в міжелектродному просторі на 1см шляху повинне становити не менше 3,1В/cм. Щільність струму на 1см 2 поперечного розрізу будь-якого сталевого електрода повинна бути не менш 0,027А/см 2. Крім того, розміри електрореактора і їхнє число розраховуються на основі необхідної продуктивності по оброблюваній воді та обліку електрозабезпечення щодо напруги U і сили струму І для виділення важких металів з оброблюваної води. Для успішного виділення важких металів протягом декількох (2-10) хвилин необхідно мати на увазі, що спадання напруги на 1см міжелектродних відстаней 4.1-4.2; 4.1-4.6; 4.2-4.3 (Фіг.3, 4) не повинно бути меншим, ніж 3,1В/cм. Щільність струму на поперечному розрізі кожного електрода також не повинна бути нижче 270А/м 2. Оперуючи цими даними, а також наявними в розпорядженні, наданими даним підприємством граничними напругою і силою струму, розраховують габарити кожного електрореактора і їхнє число, з ура хуванням продуктивності по знешкоджуваній від важких металів води. Підключення шести електродів до пульта електроживлення 10 (Фіг.1) виконують так, щоб трифазним струмом живились паралельно тільки по 3 електроди (4.1, 4.3, 4.5 і 4.2, 4.4, 4.6). Шестиелектродна система на Фіг.3, 4 унаслідок цього являє собою два перевернених пересічних трикутники 12 21, 22. При цьому до однієї тієї ж фази трифазного струму підключаються протилежно розташовані по відношенню один до одного електроди, тобто згідно Фіг.3, 4 до тих самих фаз підключаються електроди 4.1-4.4; 4.2-4.5; 4.3-4.6. Це не виключає й інших способів підключення. При потребі, можливо, наприклад, підключення, при якому до однієї й тієї ж фази трифазного струму підключаються поруч розташовані електроди: 4.1-4.2,4.3-4.4, 4.5-4.6. При такому включенні можливе збільшення сили струму в міжелектродному просторі між протилежними парами електродів. При необхідності велику силу струм у, що створюється в електрореакторі на шести електродах, можна знизити, якщо трифазний електрострум підключити тільки до трьох електродів одного з двох трикутників. Розташовуваний у контейнері (чи насипним чином) міжелектродного простору алюмінієвий (дюралюмінієвий) брухт виконує в електрореакторі роль біполярного електрода, на якому відбувається виділення важких металів з негативним окислювально-відновними потенціалами, таких як Сr3, Zn2+, Ni2+, Cd2+ тощо, тобто таких, що наближаються за знаком і величиною до алюмінію. Виділення металів з Ε>0, тобто електропозитивних, подібно міді, у значній мірі забезпечується сталевими активними електродами. Хіміко-теоретичні передумови й обґрунтування технології виділення важких металів зі стічних вод. Основною передумовою є різниця у величинах redox-потенціалів, необхідних для відновлення іонної форми різних металів у металеву, тобто для переходів +3 e Me( OH) 3 ¾¾¾®Me де Me=ΑΙ, Сr, Fe3+, і для переходів 2e Me( OH )2 ¾ ¾ ® Me ; ¾ де Me=Mg, Zn, Cu, Cd, Co, Fe2+, Ni і ін., що супроводжують кольорову металургію. Ці окислювально-відновні потенціали для зазначених металів наведені в таблиці 1. Таблиця 1 «Нормальні окислювально-відновні redox-потенціали (Е0,v)» Електронний перехід K+/K Са+/Са Na+/Na Mg2+/Mg Аl3+/Аl Mn2+/Mn HSnO2-+H2O/Sn SiO2+4H+/Si Zn2+/Zn SO42-+4H2O/S Сr3+/Сr AsO2-+2H2O/As E0,v -2,925 -2,87 -2,713 -2,37 -1,66 -1,19 -0,91 -0,86 -0,763 -0,75 -0,74 -0,68 Електронний перехід SbO2-+2H2O/Sb Fe2+/Fe Cd2+/Cd Ni2+/Ni Sn2+/Sn Pb2+/Pb СrO42++4Н2О/Сr(ОН)3 Fe3+/Fe 2H+/Н2 Cu2/Cu SO42-+8H+/S 1/2Сr2О7-2±14H +/Сr3+ Hg2+/Hg E0,v -0,675 -0,44 -0,402 -0,23 -0,140 -0,126 -0,13 -0,036 0,0 +0,337 +0,36 +0,66 +0,85 13 83457 Більша кількість стічних вод, що вимагають очищення перед вторинним використанням чи випуском у навколишнє середовище, представлено металами, наведеними по redox-потенціалах у таблиці 1. Будь-які інші метали, як правило, містяться в стічних водах у розчиненій формі або в незмірно менших кількостях, ніж зазначені в таблиці 1, або мають redox-потенціали, що знаходяться в інтервалі величин від Zn до Сu. Таким чином, електрохімічне виділення Zn і Сu завжди буде супроводжуватися одночасним виділенням цих незазначених металів, наприклад, Mo, V, W, що осаджуються разом з Сu і Zn в умовах електрохімічної обробки утримуючих їхніх розчинів. Відповідно до наведеного в табл. 1 ряду redoxпотенціалів варто очікувати, що при не занадто низьких рН>3 кожний попередній елемент у металевому вигляді буде витісняти у гідроксид наступний, що перебуває в іонній формі. Наприклад, металевий алюміній буде витісняти залізо-2 з його сульфатни х розчинів, а металеве залізо буде витісняти мідь-2 з розчинів його солей. (1) Fe2(SO4) 3+AL=Fe¯+Al2(SO 4)3 (2) CuCl2+Fe=Cu¯+FeCl2 Усі без винятку метали в таблиці 1 з E0,V