Электролиз при очистке воды - физико-химическая сущность

Категория

Сущность процесса электролиза при очистке воды, стоков, очистки воды в бассейнах и других искуственых водных объектах достаточно проста: за счет положительного и отрицательного заряда на катоде и аноде и с использованием химического реагента (соли поваренной, морской соли) происходит осаждение вредных элементов в установке обеззараживания воды. Вода очищается.

Все процессы электролиза основаны на законах электролиза Фарадея, который мы не станем приводить, вы легко найдете его самостоятельно.

Как указано в википедии: Электролиз находит применение в очистке сточных вод (процессы электрокоагуляции, электроэкстракции, электрофлотации).

В чем различие этих процессов?

Электрофлотация — метод очистки воды от нерастворимых веществ. В процессе электрофлотации нерастворимые загрязняющие вещества поднимаются на поверхность сточной воды, переносимые всплывающими микропузырьками электролитических газов. Метод наиболее широко применим при очистке воды в производстве, особенно производстве цветных металлов, нефтепереработке и др.

Электрокоагуляция — осаждение смесей при воздействии на них постоянного тока, с получением осадка. Применяется при очищении оборотных вод в системах обработки шламов на горно-рудных и обогатительных предприятиях. Технология требовательна к количеству используемой воды. Также может использоваться при очистке вод крупных жилых зон и объектов.

 

Описание

Рисунок 2. Электролиз воды методом электрокоагуляции, очистка сточных вод промышленных предприятий. Схема установки.

1 — усреднитель; 2 — бак для приготовления раствора; 3 — источник постоянного тока; 4 — электрокоагулятор; 5 — отстойник; 6 — аппарат для обезвоживания осадка

Ионизатор воды (электролизер) — принцип действия. Ионизаторы и активаторы. Различия и сущность.

Электролиз воды (электролизная очистка стоков) может встречаться в литературе и на сайтах под названием ионизация или активация воды. Однако, более точное название все же  электролиз, так как оно передает физический смысл процесса очистки. В чем отличие электролизера от ионизаторов воды?

Ионизатор разделяет воду на щелочную и кислотную (pH, соответственно больше 8 и меньше 6). Возможно, вы слышали о “живой” и “мертвой” воде, так это  про щелочную и кислотную воды соответственно. Ионизатор это прибор с несколькими (минимум 2) электродами в водно-солевом растворе.

Электролизер

Основной принцип ускорения процессов электролиза — чем больше пластин электродов тем быстрее протекает процесс. Соответственно, стоимость прибора увеличивается.

Электролиз воды возможен только при наличии в воде солей, (натрия, кальция, магния и пр.) При этом важно наличие достаточного количества слей, для этого их приходится добавлять, и порой они становятся основным расходным материалом, помимо воды и электричества, например при очистке воды в бассейнах.

Наиболее часто встречающиеся в воде соли это сульфаты кальция, магния, гидрокарбонаты, поваренная соль (NaCL).
При растворении в воде соли распадаются на ионы со своим зарядом.
В очищаемой воде находятся следующие ионы:
— Mg2+ ,Na+, Ca2+, K+ , H+ (плюс означает положительный заряд)
— SO42-, Cl-, HCO3-, OH-.
Под действием постоянного тока ионы перемещаются к электроду с зарядом противоположным иону.
При этом материал электродов не должен участвовать в процессе. Электроды из платины или иридия дороги, поэтому их делают с покрытием из этих металлов и качество электролизера будет зависеть от качества покрытия.

Т.к. все металлы, ионы которых имеются в нашей питьевой воде — Ca, Mg, Na, K — стоят в ряду напряжений металлов левее алюминия включительно, то на катоде металл не восстанавливается, а восстанавливается водород из воды. Это происходит так:
На катоде (-) 2 молекулы воды соединяются с электронами и образуется газ водород и ионы OH- — т.е щелочная среда : K(-) 2H2O + 2e‾ → H2 + 2OH-

Генераторы водородной воды без протонообменной мембраны — это по сути простейшие электролизеры (ионизаторы) с 2 электродами без перегородки из бумаги или пергамента.