DE202023103877U1 - A system for removing transition ions from water - Google Patents
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Abstract
Ein System (100) zur Entfernung von Übergangsionen aus Wasser, wobei das System (100) Folgendes umfasst:
einen Reaktor (102), der aus einem isolierenden Material besteht und aus einem Elektrodenpaar (102a, 102b), einem Einlass (102c) und einem Auslass (102d) besteht, wobei jede Elektrode des Elektrodenpaars (102a, 102b) umwickelt ist ein Bambusstab mit einem Nylonbindedraht befestigt und am Reaktor (102) aufgehängt;
eine Tauchpumpe (104), die über den Einlass (102c) bzw. den Auslass (102d) mit einem Reservoir (106) und dem Reaktor (102) verbunden ist, um einen Wasserfluss vom Reservoir (106) zum Reaktor (102) zu induzieren, wobei ein pH-Meter (108) mit dem Reservoir (106) verbunden ist, um den pH-Wert des Rohwassers zu messen, wobei aus dem Rohwasser eine Stammlösung aus Fluorid und Arsen hergestellt wird;
ein Paar Steuerventile (110), die jeweils mit dem Auslass (102d) und dem Einlass (102c) verbunden sind, um den Wasserfluss zu regulieren; Und
eine Elektrolysezelle (112), die aus positiven und negativen Elektroden (112a, 112b) besteht, die mit dem Elektrodenpaar (102a, 102b) verbunden sind, um einen Gleichstrom durch einen Elektrolyten zu leiten, um Fluorid- und Arsenionen bei der Bildung von Hydroxiden zu entfernen Paar Elektroden (102a, 102b), wobei Fluorid und Arsen durch die Herstellung entsprechender Reagenzien bestimmt werden.
A system (100) for removing transition ions from water, the system (100) comprising:
a reactor (102) made of an insulating material and composed of a pair of electrodes (102a, 102b), an inlet (102c) and an outlet (102d), each electrode of the pair of electrodes (102a, 102b) being wrapped with a bamboo stick attached to a nylon tie wire and suspended from the reactor (102);
a submersible pump (104) connected to a reservoir (106) and the reactor (102) via inlet (102c) and outlet (102d), respectively, for inducing a flow of water from the reservoir (106) to the reactor (102). wherein a pH meter (108) is connected to the reservoir (106) to measure the pH of the raw water, wherein a stock solution of fluoride and arsenic is prepared from the raw water;
a pair of control valves (110) connected respectively to the outlet (102d) and the inlet (102c) to regulate the flow of water; And
an electrolytic cell (112) consisting of positive and negative electrodes (112a, 112b) connected to the pair of electrodes (102a, 102b) for passing a direct current through an electrolyte to convert fluoride and arsenic ions in the formation of hydroxides to remove pairs of electrodes (102a, 102b), determining fluoride and arsenic by preparing appropriate reagents.
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Reinigungssysteme. Insbesondere betrifft der vorliegende Gegenstand ein System zur Entfernung von Übergangsionen von Fluorid und Arsen aus Wasser.The present invention relates to the field of cleaning systems. In particular, the present subject matter relates to a system for removing transition ions of fluoride and arsenic from water.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Die wichtigste Trinkwasserquelle ist in vielen Teilen der Welt das Grundwasser. Die Kontamination des Grundwassers durch geogene Bestandteile wie Chrom, Arsen, Fluorid usw. stellt schwerwiegende Probleme dar, denen besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden muss. Das Vorhandensein von Arsen im Trinkwasser ist ein weltweites Problem und stellt eine große Gefahr für die menschliche Gesundheit dar. Kontinuierliche Arsenexposition kann Hautkrebs oder Schäden an Nieren, Lunge, Gallenblase usw. verursachen. Die meisten dieser Übergangsionen liegen je nach Redoxbedingungen und biologischer Aktivität in den Oxidationsstufen +III und +V vor. Ein weiterer bedrohlicher geogener Schadstoff in vielen Grundwässern ist das Vorhandensein von Fluorid in den Grundwasserleitern. Viele Grundwasserquellen auf der ganzen Welt weisen eine Fluoridkonzentration im Bereich von 1 bis 30 mg/L auf. Es wurde berichtet, dass der Verzehr einer Fluoridkonzentration im Wasser Zahn- (von 1.5 bis 2 mg/L) und Skelettfluorose (über 2 mg/L) verursachen kann. Diese Arten von Krankheiten sind irreversibel und es gibt keine Behandlung. Es ist wichtig, vor dem Verzehr giftige Übergangsionen aus dem Wasser zu entfernen. Fluorid und Arsen im Grundwasser verursachen viele schwerwiegende Gesundheitsprobleme, wenn die zulässigen Grenzwerte überschritten werden. Die Einnahme von überschüssigem Fluorid, am häufigsten im Trinkwasser, wirkt sich auf Zähne und Knochen aus. Dies führt zu schwerwiegenden Gesundheitsstörungen wie Zahnfluorose, Skelettfluorose und nichtskelettaler Fluorose. Auch hier kann eine langfristige Arsenexposition neben Hautkrebs auch Blasen- und Lungenkrebs verursachen.The most important source of drinking water in many parts of the world is groundwater. Groundwater contamination by geogenic components such as chromium, arsenic, fluoride, etc. poses serious problems that require special attention. The presence of arsenic in drinking water is a worldwide problem and poses a major threat to human health. Continuous exposure to arsenic can cause skin cancer or damage to kidneys, lungs, gallbladder, etc. Most of these transition ions exist in the +III and +V oxidation states, depending on the redox conditions and biological activity. Another threatening geogenic pollutant in many groundwaters is the presence of fluoride in the aquifers. Many groundwater sources around the world have fluoride concentrations in the range of 1 to 30 mg/L. It has been reported that consuming a concentration of fluoride in water can cause dental (from 1.5 to 2 mg/L) and skeletal fluorosis (above 2 mg/L). These types of diseases are irreversible and there is no treatment. It is important to remove toxic transition ions from the water before consumption. Fluoride and arsenic in groundwater cause many serious health problems when permitted levels are exceeded. Ingesting excess fluoride, most commonly found in drinking water, affects teeth and bones. This leads to serious health disorders such as dental fluorosis, skeletal fluorosis and non-skeletal fluorosis. Again, long-term exposure to arsenic can cause bladder and lung cancer in addition to skin cancer.
Die Internationale Agentur für Krebsforschung (IARC) hat Arsen und Arsenverbindungen im Wasser als krebserregend für den Menschen eingestuft. Daher muss vor dem Verzehr von Wasser, das überschüssige Mengen an Fluorid und Arsen enthält, dieses aus dem Wasser entfernt werden.The International Agency for Research on Cancer (IARC) has classified arsenic and arsenic compounds in water as carcinogenic to humans. Therefore, before consuming water that contains excess amounts of fluoride and arsenic, it must be removed from the water.
Adsorption, chemische Koagulation, Membranfiltration, Elektrodialyse, biologische Oxidation, elektrochemische Verfahren usw. sind die allgemein verwendeten Techniken zur Entfernung von Übergangsionen wie Arsen und Fluorid aus dem damit kontaminierten Wasser.Adsorption, chemical coagulation, membrane filtration, electrodialysis, biological oxidation, electrochemical processes, etc. are the techniques commonly used to remove transition ions such as arsenic and fluoride from water contaminated therewith.
Der elektrochemische Prozess ist eine dieser Techniken, die in Entwicklungsländern mit einer hohen Konzentration an Arsen und Fluorid im Wasser als eine der wichtigsten kostengünstigen Wasseraufbereitungsmethoden gilt. Die in einem elektrochemischen Prozess entstehenden Metallhydroxide können in wässrigen Lösungen als Gerinnungsmittel wirken und dabei helfen, Schadstoffe aus der Umwelt zu entfernen.The electrochemical process is one of these techniques, which is considered one of the most important cost-effective water treatment methods in developing countries with a high concentration of arsenic and fluoride in the water. The metal hydroxides formed in an electrochemical process can act as a coagulant in aqueous solutions and help remove pollutants from the environment.
Bei den meisten bestehenden Kläranlagen gibt es bestimmte Probleme. Einige der wichtigsten Beobachtungen sind: Der Adsorptionsprozess ist pH-abhängig und erfordert einen Vorbehandlungsschritt. Die Behandlung dauert länger und die Entfernung nach jedem Regenerationszyklus nimmt nach jedem Regenerationszyklus ab. Die Koagulationsmethode erfordert eine große Menge an Chemikalien, eine große Behandlungsfläche und erzeugt einen Sekundärschlamm. Betriebskosten, Bedarf an qualifizierten Arbeitskräften und die Bildung von konzentriertem Schlamm sind die größten Nachteile von Membranfiltrationstechnologien. Biologische Prozesse werden hauptsächlich zur Behandlung von Industrieabwässern und nicht für Trinkwasser eingesetzt, da sie verschiedene Arten pathogener Mikroorganismen wie Algen, Hefen, Pilze, Bakterien usw. benötigen, um eine Reihe von Kohlenwasserstoffen wie Kohlenmonoxid, Lachgas und Phosphor zu produzieren Säure. Darüber hinaus hängt die Selektivität biologischer Prozesse von der Art der zu entfernenden Schadstoffe ab.There are certain problems with most existing sewage treatment plants. Some of the key observations are: The adsorption process is pH dependent and requires a pretreatment step. The treatment lasts longer and the distance after each regeneration cycle decreases after each regeneration cycle. The coagulation method requires a large amount of chemicals, a large treatment area, and generates secondary sludge. Operating costs, need for skilled labor and formation of concentrated sludge are the major disadvantages of membrane filtration technologies. Biological processes are mainly used to treat industrial effluents rather than drinking water, as they require various types of pathogenic microorganisms such as algae, yeast, fungi, bacteria, etc. to produce a range of hydrocarbons such as carbon monoxide, nitrous oxide and phosphorus acid. In addition, the selectivity of biological processes depends on the type of pollutants to be removed.
Um die Einschränkungen des oben genannten Standes der Technik zu überwinden, besteht daher ein Bedarf an der Entwicklung eines Systems zur Entfernung von Arsen und Fluorid unter Verwendung elektrochemischer Techniken bei unterschiedlichen Durchflussraten unter Verwendung eines kontinuierlichen Durchflussreaktors mit Eisen und Aluminium als Elektroden.Therefore, in order to overcome the limitations of the above prior art, there is a need to develop a system for removing arsenic and fluoride using electrochemical techniques at different flow rates using a continuous flow reactor with iron and aluminum as electrodes.
Die durch die vorliegende Erfindung offenbarten technischen Fortschritte überwinden die Einschränkungen und Nachteile bestehender und herkömmlicher Systeme und Methoden.The technical advances disclosed by the present invention overcome the limitations and disadvantages of existing and conventional systems and methods.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein System zur Entfernung von Übergangsionen aus Wasser.The present invention relates generally to a system for removing transition ions from water.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein System zur Entfernung von Arsen- und Fluoridionen aus Wasser bereitzustellen.An object of the present invention is to provide a system for removing arsenic and fluoride ions from water.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Durchlaufreaktor mit Eisen und Aluminium als Elektroden zur Ionenentfernung zu verwenden.Another object of the present invention is to use a continuous flow reactor with iron and aluminum as electrodes for ion removal.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Einfluss der Temperatur auf die Entfernung von Arsen und Fluorid zu untersuchen.Another object of the present invention is to study the influence of temperature on the removal of arsenic and fluoride.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Oxidation und Reduktion während der Behandlung und die Reinheit der Aluminium- und Eisenelektroden zu untersuchen.Another object of the present invention is to study the oxidation and reduction during the treatment and the purity of the aluminum and iron electrodes.
In einer Ausführungsform ein System zur Entfernung von Übergangsionen aus Wasser, wobei das System Folgendes umfasst:
- einen Reaktor, der aus einem isolierenden Material besteht und aus einem Elektrodenpaar, einem Einlass und einem Auslass besteht, wobei jedes Elektrodenpaar mit einem Bambusstab und einem Nylonbindedraht umwickelt und am Reaktor aufgehängt ist;
- eine Tauchpumpe, die über einen Einlass bzw. einen Auslass mit einem Reservoir und dem Reaktor verbunden ist, um den Wasserfluss vom Reservoir zum Reaktor zu induzieren, wobei ein pH-Meter mit dem Reservoir verbunden ist, um den pH-Wert des Rohwassers zu messen, wobei eine Stammlösung von Aus dem Rohwasser wird Fluorid und Arsen hergestellt;
- ein Paar Steuerventile, die jeweils mit dem Auslass und dem Einlass verbunden sind, um den Wasserfluss zu regulieren; Und
- eine Elektrolysezelle, die aus positiven und negativen Elektroden besteht, die mit dem Elektrodenpaar verbunden sind, um einen Gleichstrom durch einen Elektrolyten zu leiten, um Fluorid- und Arsenionen bei der Bildung von Hydroxiden durch das Elektrodenpaar zu entfernen, wobei Fluorid und Arsen durch entsprechende Vorbereitung bestimmt werden Reagenzien.
- a reactor made of an insulating material and composed of a pair of electrodes, an inlet and an outlet, each pair of electrodes being wrapped with a bamboo stick and a nylon binding wire and suspended from the reactor;
- a submersible pump connected to a reservoir and the reactor via an inlet and an outlet, respectively, to induce water flow from the reservoir to the reactor, wherein a pH meter is connected to the reservoir to measure the pH of the raw water , whereby a stock solution of fluoride and arsenic is produced from the raw water;
- a pair of control valves connected to the outlet and the inlet, respectively, to regulate the flow of water; And
- an electrolytic cell consisting of positive and negative electrodes connected to the pair of electrodes for passing a direct current through an electrolyte to remove fluoride and arsenic ions in the formation of hydroxides by the pair of electrodes, fluoride and arsenic being removed by appropriate preparation reagents are determined.
In einer Ausführungsform wird das Isoliermaterial zur Bildung des Reaktors aus Glasmaterial ausgewählt.In one embodiment, the insulating material used to form the reactor is selected from glass material.
In einer Ausführungsform besteht die Elektrode aus Aluminiumblechen und Eisenblech und die Rohrleitung besteht aus einem Silikonrohr.In one embodiment, the electrode is made of aluminum sheets and sheet iron and the tubing is made of silicone tubing.
In einer Ausführungsform ist der Reaktor mit dem Einlassrohr in einer Höhe von 1-5 cm vom Boden des Reaktortanks und mit einem Auslassrohr in einer Höhe von 10-15 cm vom Boden des Reaktortanks ausgestattet.In one embodiment, the reactor is equipped with the inlet pipe at a height of 1-5 cm from the bottom of the reactor tank and an outlet pipe at a height of 10-15 cm from the bottom of the reactor tank.
In einer Ausführungsform ist eine Stromquelle mit der Elektrolysezelle verbunden, um chemische Veränderungen herbeizuführen, wobei die positiven und negativen Elektroden getrennt gehalten und in eine Elektrolytlösung getaucht werden, wobei, wenn ein elektrischer Strom angelegt wird, um die Elektrolyse auszulösen, Strom durch negativ geladene Zellen eintritt Elektrode, wobei die positiv geladenen Teilchen zur negativ geladenen Elektrode und die negativ geladenen Teilchen zur positiv geladenen Elektrode wandern.In one embodiment, a power source is connected to the electrolytic cell to induce chemical changes, with the positive and negative electrodes kept separate and immersed in an electrolytic solution whereby when an electrical current is applied to initiate electrolysis, current flows through negatively charged cells enters the electrode, with the positively charged particles migrating to the negatively charged electrode and the negatively charged particles migrating to the positively charged electrode.
In einer Ausführungsform werden die Fluorid- und Arsenionen zur Entfernung an die Hydroxide von Aluminium oder Eisen adsorbiert.In one embodiment, the fluoride and arsenic ions are adsorbed onto the hydroxides of aluminum or iron for removal.
In einer Ausführungsform ist ein erster Kolben, der mit dem Reaktor verbunden ist, so konfiguriert, dass er:
- 220-225 mg wasserfreies Natriumfluorid in 800-1200 ml Leitungswasser im Messkolben auflösen, um die Fluorid-Stammlösung herzustellen;
- Verdünnen Sie die Stammlösung, um eine Standardfluoridlösung zu bilden.
- 15-20 mg Natriumarsenat in 800-1200 ml Leitungswasser auflösen , um eine Stammlösung von Arsen herzustellen; Und
- Verdünnen Sie die Stammlösung, um eine Standard-Arsenlösung zu erhalten.
- Dissolve 220-225 mg of anhydrous sodium fluoride in 800-1200 mL of tap water in the volumetric flask to make the fluoride stock solution;
- Dilute the stock solution to form a standard fluoride solution.
- Dissolve 15-20 mg of sodium arsenate in 800-1200 ml of tap water to make a stock solution of arsenic; And
- Dilute the stock solution to obtain a standard arsenic solution.
In einer Ausführungsform ist ein zweiter Kolben, der mit dem Reaktor verbunden ist, so konfiguriert, dass er:
- Mischen Sie 500 ml destilliertes Wasser mit 900-1000 mg Natrium-2-1,8-dihydroxy-3,6-naphthalindisulfat (SPADNS), um eine SPADNS-Lösung herzustellen;
- Lösen Sie 130-135 mg Zirkonylchlorid-Octahydrat in etwa 20-30 ml destilliertem Wasser, um das Zirkonylsäurereagenz herzustellen.
- 300-400 ml konzentrierte Salzsäure (HCl) zum vorbereiteten Zirkonylsäurereagenz hinzufügen, um eine Lösung herzustellen, wobei destilliertes Wasser zugegeben wird, um die Lösung zu verdünnen; Und
- Fügen Sie das gleiche Volumen SPADNS und Zirkonylsäurereagenz hinzu, um das Zirkonyl-SPADNS-Reagenz für die Fluoridbestimmung vorzubereiten.
- Mix 500 mL of distilled water with 900-1000 mg of sodium 2-1,8-dihydroxy-3,6-naphthalene disulfate (SPADNS) to make a SPADNS solution;
- Dissolve 130-135 mg zirconyl chloride octahydrate in approximately 20-30 mL distilled water to prepare the zirconyl acid reagent.
- Add 300-400mL of concentrated hydrochloric acid (HCl) to the prepared zirconic acid reagent to make a solution, adding distilled water to dilute the solution; And
- Add an equal volume of SPADNS and Zirconylic Acid Reagent to prepare the Zirconyl SPADNS Reagent for fluoride determination.
In einer Ausführungsform ist ein dritter Kolben, der mit dem Reaktor verbunden ist, so konfiguriert, dass er:
- 100 ml destilliertes Wasser mit 15 g Kaliumiodid mischen, um eine Kaliumiodidlösung herzustellen, und in einer Flasche aufbewahren;
- Mischen Sie 40 g arsenfreies Zinnchlorid (SnCl2.2H2O) mit der konzentrierten HCl, um eine Zinnchloridlösung herzustellen.
- Mischen Sie 10 g Bleiacetat [Pb (C2H3O2)2.3H2O] in 100 ml destilliertes Wasser, um eine Bleiacetatlösung herzustellen.
- 200 ml Chloroform in 410 mg 1 Ephedrin mischen, anschließend 625 mg Silberdiethyldithiocarbamat hinzufügen und die Menge mit Chloroform auf 250 ml erhöhen, um Silberdiethyldithiocarbamat-Reagenz zu bilden;
- 1 g Silberdiethyldithiocarbamat in 200 ml Pyridin auflösen und in einer braunen Flasche aufbewahren; Und
- Lösen Sie 1.32 g Arsentrioxid in 10 ml destilliertem Wasser, das auch 4 g Natriumhydroxid enthält, um 1 mg Arsen-Stammlösung herzustellen, wobei 5 ml Stammlösung mit destilliertem Wasser auf 500 ml verdünnt werden.
- Mix 100ml of distilled water with 15g of potassium iodide to make a potassium iodide solution and keep in a bottle;
- Mix 40 g of arsenic-free stannous chloride (SnCl 2 .2H 2 O) with the concentrated HCl to make a stannous chloride solution.
- Mix 10 g of lead acetate [Pb(C 2 H 3 O 2 ) 2 .3H 2 O] in 100 mL of distilled water to make a lead acetate solution.
- Mix 200 mL of chloroform in 410 mg of 1 ephedrine, then add 625 mg of silver diethyldithiocarbamate and increase the amount to 250 mL with chloroform to form silver diethyldithiocarbamate reagent;
- Dissolve 1 g of silver diethyldithiocarbamate in 200 ml of pyridine and store in a brown bottle; And
- Dissolve 1.32 g of arsenic trioxide in 10 mL of distilled water also containing 4 g of sodium hydroxide to make 1 mg of arsenic stock solution, diluting 5 mL of stock solution to 500 mL with distilled water.
Um die Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung weiter zu verdeutlichen, erfolgt eine detailliertere Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen davon, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Es versteht sich, dass diese Zeichnungen nur typische Ausführungsformen der Erfindung darstellen und daher nicht als deren Umfang einschränkend anzusehen sind. Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen genauer und detaillierter beschrieben und erläutert.In order to further clarify the advantages and features of the present invention, a more detailed description of the invention will be given with reference to specific embodiments thereof illustrated in the accompanying drawings. It should be understood that these drawings represent only typical embodiments of the invention and are therefore not to be considered as limiting the scope thereof. The invention is described and explained in greater detail with reference to the accompanying drawings.
Figurenlistecharacter list
Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich, wenn die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in denen in den Zeichnungen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile darstellen, wobei:
-
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems zur Entfernung von Übergangsionen aus Wasser. -
2a zeigt eine grafische Darstellung der Standardkurve für Fluorid. -
2b zeigt eine grafische Darstellung der Wirkung der Anfangskonzentration. -
3a zeigt eine grafische Darstellung der Standardkurve für Arsen und -
3b zeigt eine grafische Darstellung des Effekts der Anfangskonzentration.
-
1 Figure 12 shows a block diagram of a system for removing transition ions from water. -
2a shows a graphical representation of the standard curve for fluoride. -
2 B Figure 12 shows a graphical representation of the effect of initial concentration. -
3a shows a graphical representation of the standard curve for arsenic and -
3b shows a graphical representation of the effect of initial concentration.
Darüber hinaus werden erfahrene Handwerker erkennen, dass Elemente in den Zeichnungen der Einfachheit halber dargestellt sind und möglicherweise nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet wurden. Beispielsweise veranschaulichen die Flussdiagramme die Methode anhand der wichtigsten Schritte, die dazu beitragen, das Verständnis von Aspekten der vorliegenden Offenbarung zu verbessern. Darüber hinaus können im Hinblick auf die Konstruktion des Geräts eine oder mehrere Komponenten des Geräts in den Zeichnungen durch herkömmliche Symbole dargestellt worden sein, und die Zeichnungen zeigen möglicherweise nur die spezifischen Details, die für das Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung relevant sind um die Zeichnungen nicht durch Details zu verdecken, die für den Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, der Nutzen aus der Beschreibung hierin zieht, leicht ersichtlich sind.In addition, skilled craftsmen will recognize that elements in the drawings are presented for simplicity and may not necessarily have been drawn to scale. For example, the flowcharts illustrate the method with key steps that help improve understanding of aspects of the present disclosure. Moreover, regarding the construction of the device, one or more components of the device may have been represented in the drawings by conventional symbols, and the drawings may only show the specific details relevant to understanding the embodiments of the present disclosure around the drawings not to be obscured by details that would be readily apparent to one of ordinary skill in the art having the benefit of the description herein.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG:DETAILED DESCRIPTION:
Um das Verständnis der Prinzipien der Erfindung zu fördern, wird nun auf die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform Bezug genommen und für deren Beschreibung eine spezifische Sprache verwendet. Es versteht sich jedoch, dass dadurch keine Einschränkung des Umfangs der Erfindung beabsichtigt ist, da Änderungen und weitere Modifikationen des dargestellten Systems und weitere Anwendungen der darin dargestellten Prinzipien der Erfindung in Betracht gezogen werden, wie sie einem Fachmann normalerweise in den Sinn kommen würden in der Technik, auf die sich die Erfindung bezieht.For the purposes of promoting an understanding of the principles of the invention, reference will now be made to the embodiment illustrated in the drawings and specific language will be used to describe the same. It should be understood, however, that no limitation on the scope of the invention is intended thereby, as variations and further modifications to the illustrated system and further applications of the principles of the invention illustrated therein are contemplated as would normally occur to one skilled in the art Technique to which the invention relates.
Der Fachmann versteht, dass die vorstehende allgemeine Beschreibung und die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und erläuternd für die Erfindung sind und diese nicht einschränken sollen.Those skilled in the art will understand that the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory of the invention and are not intended to be limiting.
Verweise in dieser Spezifikation auf „einen Aspekt“, „einen anderen Aspekt“ oder eine ähnliche Sprache bedeuten, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder ein bestimmtes Merkmal, das in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Daher beziehen sich die Formulierungen „in einer Ausführungsform“, „in einer anderen Ausführungsform“ und ähnliche Formulierungen in dieser Spezifikation möglicherweise, aber nicht unbedingt, auf dieselbe Ausführungsform.Reference throughout this specification to "an aspect," "another aspect," or similar language means that a particular feature, structure, or feature described in connection with the embodiment is in at least one embodiment of the present invention is included. As such, the phrases "in one embodiment," "in another embodiment," and similar phrases throughout this specification may, but do not necessarily, refer to the same embodiment.
Die Begriffe „umfasst“, „umfassend“ oder alle anderen Variationen davon sollen eine nicht ausschließliche Einbeziehung abdecken, sodass ein Prozess oder eine Methode, die eine Liste von Schritten umfasst, nicht nur diese Schritte umfasst, sondern möglicherweise andere Schritte nicht umfasst ausdrücklich aufgeführt oder diesem Prozess oder dieser Methode innewohnend sind. Ebenso schließen ein oder mehrere Geräte oder Subsysteme oder Elemente oder Strukturen oder Komponenten, denen „umfasst...a“ vorangestellt ist, nicht ohne weitere Einschränkungen die Existenz anderer Geräte oder anderer Subsysteme oder anderer Elemente oder anderer Strukturen aus andere Komponenten oder zusätzliche Geräte oder zusätzliche Subsysteme oder zusätzliche Elemente oder zusätzliche Strukturen oder zusätzliche Komponenten.The terms "comprises," "comprising," or any other variation thereof is intended to cover non-exclusive inclusion such that a process or method that includes a list of steps includes not only those steps, but may include other steps not expressly listed or inherent in that process or method. Likewise, any device or subsystem or element or structure or component preceded by “includes...a” does not exclude, without further limitation, the existence of other devices or other subsystems or other elements or other structure other components or additional devices or additional subsystems or additional elements or additional structures or additional components.
Sofern nicht anders definiert, haben alle hier verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung, wie sie von einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, allgemein verstanden werden. Das hier bereitgestellte System, die Methoden und Beispiele dienen nur der Veranschaulichung und sollen nicht einschränkend sein.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as would be understood by one of ordinary skill in the art to which they relate Invention belongs to be generally understood. The system, methods, and examples provided herein are for purposes of illustration only and are not intended to be limiting.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
- einen Reaktor (102), der aus einem isolierenden Material besteht und aus einem Elektrodenpaar (102a, 102b), einem Einlass (102c) und einem Auslass (102d) besteht, wobei jede Elektrode des Elektrodenpaars (102a, 102b) umwickelt ist ein Bambusstab mit einem Nylonbindedraht befestigt und am Reaktor (102) aufgehängt;
- eine Tauchpumpe (104), die über den Einlass (102c) bzw. den Auslass (102d) mit einem Reservoir (106) und dem Reaktor (102) verbunden ist, um einen Wasserfluss vom Reservoir (106) zum Reaktor (102) zu induzieren, wobei ein pH-Meter (108) mit dem Reservoir (106) verbunden ist, um den pH-Wert des Rohwassers zu messen, wobei aus dem Rohwasser eine Stammlösung aus Fluorid und Arsen hergestellt wird;
- ein Paar Steuerventile (110), die jeweils mit dem Auslass (102d) und dem Einlass (102c) verbunden sind, um den Wasserfluss zu regulieren; Und
- eine Elektrolysezelle (112), die aus positiven und negativen Elektroden (112a, 112b) besteht, die mit dem Elektrodenpaar (102a, 102b) verbunden sind, um einen Gleichstrom durch einen Elektrolyten zu leiten, um Fluorid- und Arsenionen bei der Bildung von Hydroxiden zu entfernen Paar Elektroden (102a, 102b), wobei Fluorid und Arsen durch die Herstellung entsprechender Reagenzien bestimmt werden.
- a reactor (102) made of an insulating material and composed of a pair of electrodes (102a, 102b), an inlet (102c) and an outlet (102d), each electrode of the pair of electrodes (102a, 102b) being wrapped with a bamboo stick attached to a nylon tie wire and suspended from the reactor (102);
- a submersible pump (104) connected to a reservoir (106) and the reactor (102) via inlet (102c) and outlet (102d), respectively, for inducing a flow of water from the reservoir (106) to the reactor (102). wherein a pH meter (108) is connected to the reservoir (106) to measure the pH of the raw water, wherein a stock solution of fluoride and arsenic is prepared from the raw water;
- a pair of control valves (110) connected respectively to the outlet (102d) and the inlet (102c) to regulate the flow of water; And
- an electrolytic cell (112) consisting of positive and negative electrodes (112a, 112b) connected to the pair of electrodes (102a, 102b) for passing a direct current through an electrolyte to convert fluoride and arsenic ions in the formation of hydroxides to remove pairs of electrodes (102a, 102b), determining fluoride and arsenic by preparing appropriate reagents.
In einer Ausführungsform wird das Isoliermaterial zur Bildung des Reaktors (102) aus Glasmaterial ausgewählt.In one embodiment, the insulating material used to form the reactor (102) is selected from glass material.
In einer Ausführungsform besteht die Elektrode (102a, 102b) aus Aluminiumblechen und Eisenblech und die Rohrleitung besteht aus einem Siliziumrohr.In one embodiment, the electrode (102a, 102b) consists of aluminum sheets and iron sheet and the tubing consists of a silicon tube.
In einer Ausführungsform ist der Reaktor (102) mit dem Einlass (102c) in einer Höhe von 1-5 cm vom Boden des Reaktortanks (102) und mit einem Auslass (102d) in einer Höhe von 10-15 cm ausgestattet vom Boden des Reaktors (102).In one embodiment, the reactor (102) is equipped with the inlet (102c) at a height of 1-5 cm from the bottom of the reactor tank (102) and an outlet (102d) at a height of 10-15 cm from the bottom of the reactor (102).
In einer Ausführungsform ist eine Stromquelle (114) mit der Elektrolysezelle (112) verbunden, um chemische Veränderungen herbeizuführen, wobei die positiven und negativen Elektroden (112a, 112b) getrennt gehalten und in eine Elektrolytlösung getaucht werden, wobei ein elektrischer Strom fließt angelegt wird, um eine Elektrolyse auszulösen, tritt Strom durch die negativ geladene Elektrode (112b) ein, wobei die positiv geladenen Teilchen zur negativ geladenen Elektrode (112b) und die negativ geladenen Teilchen zur positiv geladenen Elektrode (112a) wandern.In one embodiment, a power source (114) is connected to the electrolytic cell (112) to induce chemical changes, the positive and negative electrodes (112a, 112b) being kept separate and immersed in an electrolytic solution, with an electric current being applied, to initiate electrolysis, current enters through the negatively charged electrode (112b), with the positively charged particles migrating to the negatively charged electrode (112b) and the negatively charged particles migrating to the positively charged electrode (112a).
In einer Ausführungsform werden die Fluorid- und Arsenionen zur Entfernung an die Hydroxide von Aluminium oder Eisen adsorbiert.In one embodiment, the fluoride and arsenic ions are adsorbed onto the hydroxides of aluminum or iron for removal.
In einer Ausführungsform ist ein erster Kolben (116a), der mit dem Reaktor (102) verbunden ist, so konfiguriert, dass er:
- 220-225 mg wasserfreies Natriumfluorid in 800-1200 ml Leitungswasser im Messkolben auflösen, um die Fluorid-Stammlösung herzustellen;
- Verdünnen Sie die Stammlösung, um eine Standardfluoridlösung zu bilden.
- 15-20 mg Natriumarsenat in 800-1200 ml Leitungswasser auflösen, um eine Stammlösung von Arsen herzustellen; Und
- Verdünnen Sie die Stammlösung, um eine Standard-Arsenlösung zu erhalten.
- Dissolve 220-225 mg of anhydrous sodium fluoride in 800-1200 mL of tap water in the volumetric flask to make the fluoride stock solution;
- Dilute the stock solution to form a standard fluoride solution.
- Dissolve 15-20 mg of sodium arsenate in 800-1200 ml of tap water to make a stock solution of arsenic; And
- Dilute the stock solution to obtain a standard arsenic solution.
In einer Ausführungsform ist ein zweiter Kolben (116b), der mit dem Reaktor (102) verbunden ist, so konfiguriert, dass er:
- Mischen Sie 500 ml destilliertes Wasser mit 900-1000 mg Natrium-2-1,8-dihydroxy-3,6-naphthalindisulfat (SPADNS), um eine SPADNS-Lösung herzustellen.
- Lösen Sie 130-135 mg Zirkonylchlorid-Octahydrat in etwa 20-30 ml destilliertem Wasser, um das Zirkonylsäurereagenz herzustellen.
- 300-400 ml konzentrierte Salzsäure (HCl) zum vorbereiteten Zirkonylsäurereagenz hinzufügen, um eine Lösung herzustellen, wobei destilliertes Wasser zugegeben wird, um die Lösung zu verdünnen; Und
- Fügen Sie das gleiche Volumen SPADNS und Zirkonylsäurereagenz hinzu, um das Zirkonyl-SPADNS-Reagenz für die Fluoridbestimmung vorzubereiten.
- Mix 500 mL of distilled water with 900-1000 mg of sodium 2-1,8-dihydroxy-3,6-naphthalene disulfate (SPADNS) to make a SPADNS solution.
- Dissolve 130-135 mg zirconyl chloride octahydrate in approximately 20-30 mL distilled water to prepare the zirconyl acid reagent.
- Add 300-400mL of concentrated hydrochloric acid (HCl) to the prepared zirconic acid reagent to make a solution, adding distilled water to dilute the solution; And
- Add an equal volume of SPADNS and Zirconylic Acid Reagent to prepare the Zirconyl SPADNS Reagent for fluoride determination.
In einer Ausführungsform ist ein dritter Kolben (116c), der mit dem Reaktor (102) verbunden ist, so konfiguriert, dass er:
- 100 ml destilliertes Wasser mit 15 g Kaliumiodid mischen, um eine Kaliumiodidlösung herzustellen, und in einer Flasche aufbewahren;
- Mischen Sie 40 g arsenfreies Zinnchlorid (SnCl2.2H2O) mit der konzentrierten HCl, um eine Zinnchloridlösung herzustellen.
- Mischen Sie 10 g Bleiacetat [Pb (C2H3O2)2.3H2O] in 100 ml destilliertes Wasser, um eine Bleiacetatlösung herzustellen.
- 200 ml Chloroform in 410 mg 1 Ephedrin mischen, anschließend 625 mg Silberdiethyldithiocarbamat hinzufügen und die Menge mit Chloroform auf 250 ml erhöhen, um Silberdiethyldithiocarbamat-Reagenz zu bilden;
- 1 g Silberdiethyldithiocarbamat in 200 ml Pyridin auflösen und in einer braunen Flasche aufbewahren; Und
- 1.32 g Arsentrioxid in 10 ml destilliertem Wasser mit 4 g Natriumhydroxid auflösen, um 1 mg Arsen-Stammlösung herzustellen, wobei 5 ml Stammlösung mit destilliertem Wasser auf 500 ml verdünnt werden.
- Mix 100ml of distilled water with 15g of potassium iodide to make a potassium iodide solution and keep in a bottle;
- Mix 40 g of arsenic-free stannous chloride (SnCl 2 .2H 2 O) with the concentrated HCl to make a stannous chloride solution.
- Mix 10 g of lead acetate [Pb(C 2 H 3 O 2 ) 2 .3H 2 O] in 100 mL of distilled water to make a lead acetate solution.
- Mix 200 mL of chloroform in 410 mg of 1 ephedrine, then add 625 mg of silver diethyldithiocarbamate and increase the amount to 250 mL with chloroform to form silver diethyldithiocarbamate reagent;
- Dissolve 1 g of silver diethyldithiocarbamate in 200 ml of pyridine and store in a brown bottle; And
- Dissolve 1.32g of arsenic trioxide in 10mL of distilled water with 4g of sodium hydroxide to make 1mg of arsenic stock solution, diluting 5mL of stock solution to 500mL with distilled water.
Berechnung der Durchflussmenge und der hydraulischen Verweilzeit: Zur Messung der Durchflussmenge wird der Durchfluss durch das Rohr mit Hilfe des Durchflussreglers reguliert. Es wird ein 100-ml-Becherglas entnommen und mit Hilfe der Stoppuhr die zum Auffüllen des Becherglases benötigte Zeit notiert.Flow Rate and Hydraulic Residence Time Calculation: To measure the flow rate, the flow through the tube is regulated using the flow controller. A 100 ml beaker is removed and the time required to fill the beaker is noted using the stopwatch.
Entwicklung der Standardkurve: Für Fluorid: Die Fluorid-Standardprobe wurde durch Mischen der entsprechenden Mengen an StandardFluoridlösung mit destilliertem Wasser erstellt, um eine Konzentration zwischen 2,4,6,8 und 10 mg/L zu erreichen. In den Messkolben werden zu jedem Standard jeweils 5 ml SPADNS-Lösung und 5 ml Zirkonylsäurelösung pipettiert. Um Messwerte über die Extinktion des Standards zu erhalten, wird das Spektrophotometer mit der Referenzlösung auf eine Extinktion von Null eingestellt. Für optimale Absorptionswerte wurde λmax = 540 nm für Fluorid berücksichtigt.Development of the standard curve: For fluoride: The fluoride standard sample was prepared by mixing the appropriate amounts of standard fluoride solution with distilled water to achieve a concentration between 2,4,6,8 and 10 mg/L. 5 ml SPADNS solution and 5 ml zirconylic acid solution are pipetted into the volumetric flask for each standard. To obtain readings of the absorbance of the standard, the spectrophotometer is adjusted to zero absorbance with the reference solution. For optimal absorption values, λ max = 540 nm for fluoride was taken into account.
Herstellung von dreiwertigem Arsen: Eine saubere Generatorflasche wird mit einer Pipette mit 35 ml Probe gefüllt. Nach jeder Zugabe gründlich mit 5 ml starker Salzsäure, 2 ml Kaliumiodidlösung und 8 Tropfen Zinnchlorid vermischen. Die Reduktion von Arsen in seine dreiwertige Form dauert 15 Minuten. Vorbereitung Absorber und Wäscher: Glaswolle wird im Wäscher mit Acetatlösung imprägniert. Ein zu nasser Zustand wurde vermieden, da Wasser in die Reagenzlösung übertragen wird. In das Absorberröhrchen werden 4 ml Silberdiethyldicarbamat-Reagenz pipettiert. Arsin-Generator und Messung: 3 g Zink werden in den Generator gegeben und anschließend wird sofort eine Wäscher-Absorber-Baugruppe angebracht. Die Anschlüsse sind alle ordnungsgemäß gesichert. Es wurde 30 Minuten lang gehalten, damit das Arsen vollständig ausgewertet werden konnte. Um sicherzustellen, dass das gesamte Arsin freigesetzt wird, wird der Generator leicht erwärmt. Die Lösung wird direkt in eine 1 cm vom Absorber entfernte Küvette gegossen und die Absorption bei λ max = 535 nm wird unter Verwendung des Reagenzienblindwerts als Referenz gemessen. Erstellung der Standardkurve: Standardlösungen mit µArsenkonzentrationen von 0, 20, 70, 100, 143, 200 und 285 g/L werden wie oben beschrieben hergestellt und behandelt. Die Absorption gegen die Arsenkonzentration wurde aufgezeichnet und analysiert.Preparation of trivalent arsenic: A clean generator bottle is filled with 35 ml of sample using a pipette. After each addition, mix thoroughly with 5 mL of strong hydrochloric acid, 2 mL of potassium iodide solution, and 8 drops of tin chloride. The reduction of arsenic to its trivalent form takes 15 minutes. Preparation absorber and scrubber: Glass wool is impregnated with acetate solution in the scrubber. Too wet condition was avoided as water is transferred into the reagent solution. 4 ml silver diethyldicarbamate reagent are pipetted into the absorber tube. Arsine Generator and Measurement: 3g of zinc is added to the generator and a scrubber-absorber assembly is immediately attached. The connections are all properly secured. It was held for 30 minutes to allow the arsenic to be fully evaluated. To ensure all of the arsine is released, the generator is slightly heated. The solution is poured directly into a cuvette 1 cm from the absorber and the absorbance at λ max = 535 nm is measured using the reagent blank as a reference. Preparation of the standard curve: Standard solutions with µarsenic concentrations of 0, 20, 70, 100, 143, 200 and 285 g/L are prepared and treated as described above. The absorbance versus arsenic concentration was recorded and analyzed.
Die Arsenkonzentration der unbekannten Lösung kann mit der folgenden Formel ermittelt werden:
Dabei ist M = Masse µgdes Arsens in 4 ml der Endlösung und V = Probenvolumen in ml.where M = mass µg of arsenic in 4 mL of final solution and V = sample volume in mL.
Bestimmung der Entladung: Die Experimente wurden unter zwei Bedingungen durchgeführt, nämlich bei vollständig geöffnetem Ventil und bei halb geöffnetem Ventil. Der Ausfluss wird gemessen, indem das Volumen in einem 100-ml-Becherglas gemessen und die Zeit aufgezeichnet wird, bis das Becherglas gefüllt ist. Anschließend wird der Ausfluss berechnet, indem das Volumen des Becherglases durch die Zeit dividiert wird. Tabelle 1 listet den Ausfluss in Bezug auf den entsprechenden Ventilöffnungsprozentsatz auf.
Bestimmung der hydraulischen Verweilzeit: Zur Berechnung der hydraulischen Verweilzeit (HRT) wird das Volumen des Tanks durch den aus Tabelle 1 ermittelten Abfluss dividiert. Die Daten zur HRT werden anhand von Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2: Hydraulische Verweilzeit des Reaktors
Basierend auf dem Experiment zur Schätzung des hydraulischen Parameters (Tabelle 1) wurde festgestellt, dass die HRT zwischen 15 und 30 Minuten liegt. Die HRT des Reaktors ist in Tabelle 2 angegeben.Based on the hydraulic parameter estimation experiment (Table 1), the HRT was found to be between 15 and 30 minutes. The HRT of the reactor is given in Table 2.
Einfluss der Elektrodenausrichtung: Unterschiedliches Elektrodenmaterial und Elektrodenkombinationen beeinflussen die Leistung des elektrochemischen Prozesses und gelten als wesentliche Faktoren. Für diesen Test wird eine Anfangskonzentration von 8 mg/L, eine angelegte Spannung von 24 V, ein Strom von 2 A, ein pH-Wert von 7 und eine Reaktionszeit von 30 Minuten angenommen. Tabelle 4: Einfluss der Elektrodenausrichtung auf die Fluoridentfernung
Aus Tabelle 4 geht hervor, dass die Fluoridentfernung für die Elektrodenanordnung (+) Al-Fe-Al-Fe (+) am höchsten ist, wobei 89 % des Fluorids entfernt werden, während die geringste Entfernung für die Anordnung (+) beobachtet wird) Fe-Fe-AI-AI (+), wobei 67 % Fluorid entfernt werden, was darauf hindeutet, dass für die vorliegende Arbeit (+) Al-Fe-Al-Fe (+) das beste Anordnungsmuster für die Elektroden für eine maximale Fluoridentfernung ist aus der Lösung.Table 4 shows that the fluoride removal is highest for the electrode array (+) Al-Fe-Al-Fe (+), removing 89% of the fluoride, while the lowest removal is observed for the array (+)) Fe-Fe-Al-Al (+), with 67% fluoride removal, suggesting that for the present work (+) Al-Fe-Al-Fe (+) is the best electrode placement pattern for maximum fluoride removal is out of the solution.
Einfluss der Reaktionszeit: Für dieses Experiment wird eine anfängliche Fluoridkonzentration von 8 mg/L, eine angelegte Spannung von 24 V, ein Strom von 2 A und eine Elektrodenanordnung (+) Al-Fe-Al-Fe (-) angenommen. Um den Einfluss der Reaktionszeit auf die Fluorideliminierung zu ermitteln, werden eine Reihe von Experimenten über 15, 30 und 45 Minuten durchgeführt. Hier ist die Anordnung bipolar und Aluminium ist an die positive Gleichstromversorgung und Eisen an die negative angeschlossen. Tabelle 5 zeigt, dass die maximale Fluoridentfernung nach 30 Minuten Behandlungszeit erreicht wird, wobei 87 % des Fluorids entfernt werden. Nach 30 Minuten kommt es zu keiner Steigerung der Fluoridentfernung. Tabelle 5: Einfluss der Reaktionszeit auf die Fluoridentfernung
Auswirkung der angelegten Spannung: Als Stromlieferant wird ein Gleichstrommessgerät mit einem Spannungsbereich von 0-30 V und einem Strom von 0-3 A verwendet. Die Entfernung von Fluorid im Reaktor wird bei 12, 18, 24 bzw. 30 V untersucht. Der angelegte Strom wird konstant bei 2 A und der Elektrodenanordnung als (+) Al-Fe-Al-Fe (-) gehalten. Der Effekt der angelegten Spannung wird untersucht, indem 9 I einer Lösung mit einer Fluoridkonzentration von 8 mg/l mit einer Reaktionszeit von 30 Minuten und einem Abstand zwischen den Elektroden von 2.5 cm entnommen werden. Aus Tabelle 6 ist ersichtlich, dass bei 24 V maximal 84 % des Fluorids entfernt werden. Der Grund dafür ist, dass bei höherer Spannung an den Elektroden die Ionenproduktion zunimmt, was zur Bildung von Metallhydroxiden, dh Al, (OH)3 in der Lösung führt, was zu einer Erhöhung der Entfernungseffizienz führt. Doch nach einiger Zeit steigt der O-Gehalt an, H-was zu einem Anstieg des pH-Werts der Lösung und damit zu einer Verringerung der Entfernung führt. Tabelle 6: Auswirkung der angelegten Spannung auf die Fluoridentfernung
Der Einfluss des pH-Werts auf die Fluoridentfernung wird für eine anfängliche Fluoridkonzentration von 8 mg/L bei angelegter Spannung von 24 V, Strom 2 A und Elektrodenanordnung als (+) Al-Fe-Al-Fe (-) untersucht. Die Entfernung von Fluorid im Reaktor wird im pH-Bereich von 5-9 bei Raumtemperatur und einer Reaktionszeit von 30 Minuten untersucht. Durch Zugabe von 0.1 M HCl- oder 0.1 M NaOH-Lösung wird der pH-Wert der Lösung reguliert. Aus den Ergebnissen (siehe Tabelle 8) lässt sich ableiten, dass Schwankungen des pH-Werts die Entfernungseffizienz des Reaktors erheblich beeinflussen, wobei bei einem neutralen pH-Wert von 7 die Entfernung mit 88 % maximal war und sowohl bei sauren als auch bei alkalischen Bedingungen Die Entfernung war minimal, was auf die Bildung einer großen Menge an Al- (OH)3 Flocken zurückzuführen ist, die Fluoridionen anziehen, was zu einer großen Entfernung führt. Tabelle 8: Einfluss des pH-Werts auf die Fluoridentfernung
Die Arsenabsorption war direkt proportional zu den anfänglichen Arsenkonzentrationen. Die Ergebnisse werden anhand von Tabelle 9 dargestellt. Tabelle 9: Absorptionswert für Arsen
Einfluss der Elektrodenausrichtung: Unterschiedliches Elektrodenmaterial und Elektrodenkombinationen beeinflussen die Leistung des elektrochemischen Prozesses, was wir bereits im Fall der Fluoridentfernung gesehen haben. Für die Arsenentfernung wird nun eine anfängliche Arsenkonzentration von 700 µg/L, eine angelegte Spannung von 24 V, ein Strom von 2 A, ein pH-Wert von 7 und eine Reaktionszeit von 30 Minuten angenommen. Die Auswirkung der Elektrodenausrichtung auf die Arsenentfernung ist in Tabelle 10 aufgeführt.
Aus Tabelle 10 geht hervor, dass die maximale Arsenentfernung für die Orientierung als (+) Al-Fe-Al-Fe (-) mit 93 % Arsenentfernung erzielt wurde und gleichzeitig die niedrigste Entfernung für die Elektrodenorientierung als (+) erzielt wurde. Fe-Fe-Al-Al (-), wobei 63 % Arsen entfernt werden. Ähnliche Ergebnisse wurden auch bei der Fluoridentfernung beobachtet.Table 10 shows that the maximum arsenic removal for the (+) Al-Fe-Al-Fe (-) orientation was achieved with 93% arsenic removal while the lowest removal was achieved for the (+) electrode orientation. Fe-Fe-Al-Al (-), removing 63% arsenic. Similar results were also observed with fluoride removal.
Einfluss der Reaktionszeit : Für dieses Experiment wurden folgende Parameter ausgewählt: anfängliche Arsenkonzentration 700 µg/L, angelegte Spannung 24 V, Strom 2 A, Elektrodenausrichtung (+) Al-Fe-Al-Fe (-). Um den Einfluss der Reaktionszeit auf die Arseneliminierung festzustellen, wurde eine Reihe von Experimenten für verschiedene Zeitintervalle durchgeführt, nämlich. 15, 30 und 45 Minuten. Hier ist die Ausrichtung bipolar und Aluminium ist mit der positiven Gleichstromversorgung und dem Eisen verbunden. Tabelle 11: Einfluss der Reaktionszeit auf die Arsenentfernung
Wirkung der angelegten Spannung: Die Wirkung der angelegten Spannung wird im Labor untersucht. Der verwendete Stromlieferant ist ein Gleichstrommessgerät mit einem Spannungsbereich von 0-30 V und einem Strom von 0-3 A. Die Entfernung von Arsen im Reaktor wird bei 12, 18, 24 bzw. 30 V untersucht. Der angelegte Strom wird konstant bei 2 A und der Elektrodenanordnung als (+) Al-Fe-Al-Fe (-) gehalten. Der Effekt der angelegten Spannung wird untersucht, indem 9 I einer Lösung mit einer Arsenkonzentration von 700 µg/l mit einer Reaktionszeit von 30 Minuten und einem Abstand zwischen den Elektroden von 2.5 cm entnommen werden. Die Tabelle 13 zeigt, dass bei einer angelegten Spannung von 24 V fast 89 % Arsen entfernt werden und bei weiterer Erhöhung der angelegten Spannung kein Anstieg der Entfernung der Arsenkonzentration zu verzeichnen ist. Dies liegt daran, dass bei höherer Spannung an den Elektroden die Ionenproduktion zunimmt, was zur Bildung von Metallhydroxiden, d. h. Al(OH)3Fe, führt(OH)3 in der Lösung, was zu einer Erhöhung der Entfernungseffizienz führt. Doch nach einiger Zeit steigt der O-Gehalt an, H-was zu einem Anstieg des pH-Werts der Lösung führt, sodass auch die Entfernung verringert wird. Tabelle 13: Auswirkung der angelegten Spannung auf die Arsenentfernung Einfluss des pH-Wertes
Der Einfluss des pH-Werts auf die Arsenentfernung wird für eine anfängliche Arsenkonzentration von 700 untersucht µg/L bei angelegter Spannung 24 V, Strom 2 A, Elektrodenanordnung als (+) Al-Fe-Al-Fe (-). Die Entfernung von Arsen im Reaktor wird im pH-Bereich von 5-9 bei Raumtemperatur und einer Reaktionszeit von 30 Minuten untersucht. Der pH-Wert der Lösung wurde durch Mischen von 0,1 M HCl oder 0,1 M NaOH in die Lösung reguliert. Die Arsenentfernung ist bei neutralem pH-Wert mit 91 % am höchsten und sowohl bei sauren als auch alkalischen Bedingungen ist die Arsenentfernung gering. Bei einem neutralen pH-Wert von 7 kommt es zu einer starken Bildung von Al- (OH)3Flocken, was zu einer erheblichen Entfernung von Arsen führt. Tabelle 14: Einfluss des pH-Werts auf die Arsenentfernung
Aus der vorliegenden Arbeit und Analyse der Daten lassen sich folgende Schlussfolgerungen ziehen:
- Aus der Analyse der Ergebnisse geht hervor, dass für die maximale Entfernung von Fluorid (89 %) und Arsen (93 %) die folgenden optimalen Parameterbedingungen entscheidend waren, die wie folgt zusammengefasst werden: Elektrodenausrichtung: (+) Al-Fe-Al- Fe (-), wobei die Anordnung bipolar ist und Aluminiumblech als positive Elektrode und Eisenblech als negative Elektrode mit einem Abstand zwischen den Elektroden von 2.5 cm, einer angelegten Spannung von 24 V, einem Strom von 2 A und einer
Anfangskonzentration von 8 mg/L fungiert pH-Wert wie 7.
- Analysis of the results indicates that the following optimal parameter conditions were critical for maximum removal of fluoride (89%) and arsenic (93%), which are summarized as follows: Electrode orientation: (+) Al-Fe-Al-Fe (-) where the arrangement is bipolar and aluminum sheet acts as the positive electrode and iron sheet as the negative electrode with a distance between the electrodes of 2.5 cm, an applied voltage of 24 V, a current of 2 A and an initial concentration of 8 mg/L pH like 7.
Die für die maximale Entfernung von Fluorid (87 %) und Arsen (92 %) erforderliche Reaktionszeit beträgt 30 Minuten bei einer Anfangskonzentration von 8 mg/L, einer angelegten Spannung von 30 V, einem Strom von 2 A und einem pH-Wert der Wasserprobe von 7 sowie einer Elektrodenanordnung (+) Al-Fe-Al-Fe (-).The reaction time required for maximum removal of fluoride (87%) and arsenic (92%) is 30 minutes at an initial concentration of 8 mg/L, an applied voltage of 30 V, a current of 2 A and a pH of the water sample of 7 and an electrode arrangement (+) Al-Fe-Al-Fe (-).
Die angelegte Spannung für die maximale Entfernung von Fluorid (84 %) und Arsen (88.7%) beträgt 24 V, weitere Parameter sind Anfangskonzentration 8 mg/L, Strom 2 A, pH 7, Elektrodenanordnung (+) Al -Fe-Al-Fe (-).The applied voltage for the maximum removal of fluoride (84%) and arsenic (88.7%) is 24 V, other parameters are
Die erforderliche optimale Anfangskonzentration zur maximalen Entfernung von Fluorid (85 %) und Arsen (86 %) beträgt 8 mg/L, bei angelegter Spannung 24 V, Strom 2 A, pH-Wert 7, Reaktionszeit 30 Minuten und Elektrodenanordnung wie ( +) Al-Fe-Al-Fe (-).The required optimal initial concentration for maximum removal of fluoride (85%) and arsenic (86%) is 8 mg/L, with applied voltage 24 V, current 2 A, pH value 7,
Die maximale Entfernung von Fluorid (88 %) und Arsen (91 %) erfolgt bei einem pH-Wert von 7, anderen Parametern wie Anfangskonzentration 8 mg/L, angelegter Spannung 24 V, Strom 2 A, Elektrodenanordnung als (+) Al-Fe-Al -Fe (-), Reaktionszeit 30 Minuten.The maximum removal of fluoride (88%) and arsenic (91%) occurs at pH 7, other parameters such as
Zusammenfassend wurde festgestellt, dass der Einsatz elektrochemischer Methoden eine wettbewerbsfähige und wirksame Methode zur Entfernung schädlicher Übergangsionen aus Wasser darstellt. Diese Methode kann praktisch eingesetzt werden, um schädliche Chemikalien und Mineralien aus dem Grundwasser zu entfernen.In conclusion, the use of electrochemical methods was found to be a competitive and effective method for removing harmful transition ions from water. This method can be used practically to remove harmful chemicals and minerals from groundwater.
Die Zeichnungen und die vorstehende Beschreibung geben Beispiele für Ausführungsformen. Fachleute werden erkennen, dass eines oder mehrere der beschriebenen Elemente durchaus zu einem einzigen Funktionselement kombiniert werden können. Alternativ können bestimmte Elemente in mehrere Funktionselemente aufgeteilt werden. Elemente einer Ausführungsform können zu einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden. Beispielsweise können die Reihenfolgen der hier beschriebenen Prozesse geändert werden und sind nicht auf die hier beschriebene Weise beschränkt. Darüber hinaus müssen die Aktionen eines Flussdiagramms nicht in der gezeigten Reihenfolge implementiert werden; Es müssen auch nicht unbedingt alle Handlungen ausgeführt werden. Auch solche Handlungen, die nicht von anderen Handlungen abhängig sind, können parallel zu den anderen Handlungen durchgeführt werden. Der Umfang der Ausführungsformen wird durch diese spezifischen Beispiele keineswegs eingeschränkt. Zahlreiche Variationen, ob explizit in der Spezifikation angegeben oder nicht, wie z. B. Unterschiede in Struktur, Abmessung und Materialverwendung, sind möglich. Der Umfang der Ausführungsformen ist mindestens so breit wie durch die folgenden Ansprüche angegeben.The drawings and the above description give examples of embodiments. Those skilled in the art will recognize that one or more of the elements described may well be combined into a single functional element. Alternatively, certain elements can be broken down into multiple functional elements. Elements of one embodiment may be added to another embodiment. For example, the orders of the processes described herein may be changed and are not limited to the manner described herein. Additionally, the actions of a flowchart need not be implemented in the order shown; Not all actions have to be carried out. Actions that are not dependent on other actions can also be performed in parallel with the other actions. The scope of the embodiments is in no way limited by these specific examples. Numerous variations, whether explicitly stated in the specification or not, such as B. Differences in structure, dimension and material use, are possible. The scope of the embodiments is at least as broad as indicated by the following claims.
Vorteile, andere Vorzüge und Problemlösungen wurden oben im Hinblick auf spezifische Ausführungsformen beschrieben. Die Vorteile, Vorzüge, Problemlösungen und alle Komponenten, die dazu führen können, dass ein Nutzen, ein Vorteil oder eine Lösung eintritt oder ausgeprägter wird, dürfen jedoch nicht als kritische, erforderliche oder wesentliche Funktion oder Komponente von ausgelegt werden einzelne oder alle Ansprüche.Advantages, other benefits, and solutions to problems have been described above in terms of specific embodiments. However, the advantages, benefits, problem solutions, and any component that may cause any benefit, advantage, or solution to occur or become more pronounced, should not be construed as a critical, required, or essential function or component of any or all of the claims.
BezugszeichenlisteReference List
- 100100
- Ein System zur Entfernung von Transit-Ionen aus Wasser.A system for removing transit ions from water.
- 102102
- Reaktorreactor
- 102a ,102b102a, 102b
- Elektrodenpaarpair of electrodes
- 102d102d
- Auslassoutlet
- 102c102c
- Einlassinlet
- 104104
- Tauchpumpesubmersible pump
- 104104
- Ph-Meterph meter
- 106106
- Reservoirreservoir
- 110110
- Paar SteuerventilePair of control valves
- 112112
- Elektrolysezelleelectrolytic cell
- 112a112a
- Positive Elektrodepositive electrode
- 112b112b
- Negative Elektrodenegative electrode
- 114114
- Stromquellepower source
- 116a116a
- Erster KolbenFirst Piston
- 116b116b
- Zweiter KolbenSecond Piston
- 116c116c
- Dritter KolbenThird Piston
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- US 9719179 B2 [0006]US 9719179 B2 [0006]
- US 20200296991 A1 [0007]US20200296991A1 [0007]
Claims (9)
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US20200296991A1 (en) | 2008-09-12 | 2020-09-24 | Rimfrost Technologies As | Fresh water methods for reduced fluorine crustacean compositions |
-
2023
- 2023-07-11 DE DE202023103877.8U patent/DE202023103877U1/en active Active
Patent Citations (2)
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US20200296991A1 (en) | 2008-09-12 | 2020-09-24 | Rimfrost Technologies As | Fresh water methods for reduced fluorine crustacean compositions |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: LIPPERT STACHOW PATENTANWAELTE RECHTSANWAELTE , DE |