Epurarea Electrolitică a Apelor Uzate

Dezvoltarea industriei în special a industriei chimice reclamă măsuri deosebite privind protecţia mediului înconjurător ; în acest context o problemă majoră o constituie epurarea apelor reziduale industriale.

Elaborarea şi aplicarea unor tehnologii de epurare la nivel tehnic contemporan impun abordarea unor procedee moderne , care să asigure eliminarea cât mai avansată a impurificatorilor la un cost cât mai scăzut.

Printre procedeele aplicate în prezent pentru epurarea apelor reziduale, un loc deosebit îl ocupă metodele electrochimice, datorită posibilităţilor pe care le oferă :

- arie largă de aplicabilitate ;

- distrugerea avansată a impurificatorilor nebiodegradabili ;

- recuperarea sau regenerarea unor produse valoroase.

În funcţie de modul cum se realizează îndepărtarea impurificatorilor, metodele electrochimice pot fi clasificate în trei procedee principale : electroliză, electrodializă şi electroflotaţie.

Electroliza

Îndepărtarea substanţelor nocive prin electroliză se realizează prin oxidare directă în procesul de electrod, oxidare indirectă cu produsele puternic oxidante rezultate la anod : O2 , Cl2 sau, în cazul unor substanţe organice, prin polimerizarea electrochimică a acestora.

Când ionii metalici sunt impurificatori, îndepărtarea loe se realizează adesea prin reducerea lor în procesul catodic, putând fi astfel recuperate şi cantităţi importante de metale.

Tratarea electrochimică a apelor reziduale conţinând diferiţi impurificatori anorganici.

a) Distrugerea cianurilor libere şi complexe.

Distrugerea ionului CN - , în urma electrolizei, este rezultatul desfăşurării următoarelor procese de electrod :

CN - + 2 OH - → CNO - + H2O + 2 e

2 CNO - + 6 OH → 2 HCO3 + N2 + 2 H2O

Pentru intensificarea procesului de oxidare, se adaugă frecvent cantităţi mici de cloruri în apele de tratat. Clorul degajat la anod exercită o acţiune oxidantă asupra CN - , conform reacţiei :

CN - + Cl2 + 2 OH - → CNO - + 2 Cl - + H2O

Una din metodele de purificare a soluţiilor ce conţin fero – şi fericianură propune tratarea acestora într-un electrolizor cu anod de grafit şi catod din oţel la o densitate de curent de 0,8 – 30 A/dm2. Pentru intensificarea procesului se introduc în soluţii de 3 – 6 g/l CaCl2 pentru 1 g fero – şi fericianură. Astfel 500 ml soluţie, conţinând 1 g/l Fe(CN)3-, la care s-au adăugat 3 g CaCl2, au fost supuşi electrolizei la o densitate anodică de curent de 7 – 8 A/dm2, sub o tensiune de 5 V, la temperatura de 90oC şi pH = 3. După 30 minute de electroliză, soluţia era pură, lipsită de ioni CN – sau Fe2+ şi Fe3+ (care au fost precipitaţi ca hidroxizi).

Apelor reziduale conţinând 1 050 ppm Fe3, Fe(CN)6 şi Fe(OH)3, supuse electrolizei timp de 10 ore la 7,5 A şi cu 40 V cu anod insolubil (Fe – oxid), li s-a redus conţinutul la 1 ppm CN-. Întrucât cianurile sunt adesea prezente în apele reziduale de la secţiile de galvanizare, o serie de exemple vor fi prezentate la electrodializă.

b) Îndepărtarea ionilor As3+ din apele de scurgere din industria acidului sulfuric se poate (membrană cationică tip MK-40). Apa conţinând As3+ (pH = 1,5 – 3,5) este trecută prin spaţiul anodic, iar prin spaţiul catodic trece o soluţie conducătoare (3 – 5 % NaCl sau realiza prin electroliză într-o celulă cu două compartimente separate printr-o diafragmă Na2SO4). Se lucrează cu anod solubil de fier. În timpul procesului de electroliză are loc dizolvarea anodului cu formare de ioni Fe2+ şi oxidarea ionilor As3+ la As5+, care, împreună cu oxidul feros, formează un complex insolubil.

Gradul de purificare depinde în mare măsură de densitatea de curent. Densitatea optimă este de 1,9 A/dm2, la care gradul de purificare este de 99,7%.

c) Epurarea apelor reziduale conţinând NH3 se poate face prin tratament electrochimic, într-un electrolizor cu două compartimente separate printr-o membrană schimbătoare de anioni. În spaţiul anodic se introduce soluţia amoniacală, iar în cel catodic o soluţie de hidroxid de sodiu. Amoniacul se descompune la anod, în urma reacţiei :

2 NH3 + 6 OH - → N2 +6 H2O + 6 e

S-a introdus astfel o soluţie de 3% NH4OH în spaţiul anodic şi 10 % NaOH în spaţiul catodic. După o oră de electroliză la 2 A, tot amoniacul a fost descompus, cu un randament de curent de 90 %.

Recuperarea metalelor şi denocivizarea apelor reziduale de la galvanizare

Apele reziduale de la galvanizare conţin între 1000 şi 3000 mg/l ioni metalici şi diverşi anioni, agenţi de complexare sau agenţi de luciu, prezentând un grad ridicat de toxicitate.

Electroliza acestor ape, în anumite condiţii, permite denocivizarea lor, cuplată adeseori cu recuperarea metalelor.

Ionii metalici toxici pot fi îndepărtaţi prin reducere în procesul catodic, când se realizează şi recuperarea lor sau prin înglobarea lor în precipitate hidroxidice, rezultate în urma electrolizei cu anozi solubili (de regulă din fier). Concomitent cu îndepărtarea ionilor metalici, se realizează şi oxidarea unor anioni nocivi, cum ar fi CN -, sau a unor compuşi organici prezenţi în apă.