SU950681A1 - Method for purifying effluents containing dispersed impurities - Google Patents

Method for purifying effluents containing dispersed impurities Download PDF

Info

Publication number
SU950681A1
SU950681A1 SU802937717A SU2937717A SU950681A1 SU 950681 A1 SU950681 A1 SU 950681A1 SU 802937717 A SU802937717 A SU 802937717A SU 2937717 A SU2937717 A SU 2937717A SU 950681 A1 SU950681 A1 SU 950681A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
cycle
solution
sorbent
field
intensity
Prior art date
Application number
SU802937717A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Григорьевич Ворона
Михаил Петрович Купчик
Инна Николаевна Переверзева
Нина Ульяновна Фищук
Original Assignee
Институт технической теплофизики АН УССР
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт технической теплофизики АН УССР filed Critical Институт технической теплофизики АН УССР
Priority to SU802937717A priority Critical patent/SU950681A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU950681A1 publication Critical patent/SU950681A1/en

Links

Landscapes

  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Description

Изобретение относитс  к очистке дисперсных систем: суспензий, эмульсий и др. коллоидных растворов, содержащих частицы различных.размеров и- природы, и может быть испспьзовано в пищевой, фармацевтической, химической , нефтеперерабатывающей промЕЛшлённост х дл  разделени  реальных дисперсий и вьщелени  ценных веществ с целью их дальнейшей утилизации, а также дл  очистки различных жидкостей . Известен способ осветлени  сточных вод путем обработки их электрическим током fl. По этому способу очистка растворов осуществл етс  за счет объемной коагул ции примесей, протекающей в поле посто нного тока под взаимодействием ионов железа. Электрообработку очищаемой дисперсии провод т в п ть этапов повыша  напр женность пол  от предыдущего , этапа к последующему. Недостатками известного способа  вл ютс  мала  эффективность разделени  высокодисперсных систем при значительных расходах электроэнергии, необходимость расхода растворимых электродов {или реактивов) дл  осуществлени  электрокоагул ции примеси Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ очистки воды от цветных , коллоидных веществ, а также микроорганизмов путем пропускани  раствора через сорбент, помещенный в электрическое поле 2. По ЭТОГ1У способу сорбент помещают в среднюю камеру трехкамерной электролитической  чейки, накладывают на электроды посто нное электрическое поле и пропускают очищаемый раствор с определенной скоростью. При этом имеющиес  в растворе частички примеси осаждаютс  на сорбенте в количестве , значительно превосход щем его абсорбционную емкость. К недостаткам этогоспособа относитс  необходимость значительного расхода электроэнергии, так как он предусматривает очистку дисперсных систем/ независимо от иХ состава при максимальных электрических пол х. Кроме того, при очистке реальных растроров, содержащих полидисперсные примеси, не достигаетс  заданный эффект очистки ввиду первоочередной коагул ции крупных и средних частичек приМеси и недостаточного в св зи с этим удалени  частичек, примеси мало го размера. Цель изобретени  - повышение степ ни очистки и снижени  энергозатрат на проведение процесса. Поставленна  цель достигаетс  тем что очистку сточных вод ведут путем пропускани  их через слой сорбента, помещенного в поле электрического то ка, причем очистку ведут циклически со ступенчатым увеличением напр женности электрического пол  от цикла к циклу в пределах от 1 до 100 В/см при скорости движени  очищаемой воды через слой сорбента: (5-7) 10 м/с. Кроме того, напр женность электри ческого тока от цикла к циклу увеличивают на 5-25 В/см. В указанных пределах напр женности пол  происходит полна  коагул ци  и удерживание частичек примеси, охва тывающих по размерам всю коллоидную область дисперсности (lO lOcM ) дл  каждой дисперсии (например, суспензии , эмульсии, р.аствора цветных веществ), отличающихс  друг от друга своим фракционным составом, существует свой предел напр женности элект рического пол , который обеспечивает полное удаление примеси из раствора. Исследовани  показывают, что дл  jpacTBopOB цветных веществ с размером частичек 1-0,5 нм необходимо создать электрическое поле напр женностью до 100 В/см с интервалом повышени  от цикла к циклу 15-25 В/см, что обеспечивает повышение эффекта очист ки на 10-15%. Дл  разделени - таких дисперсных систем, как, например .суспензи -монтмориллонита, состо щих из частичек с размером 250-200 нм, необходимо создание электрических полей напр женностью до 20 В/см с интервалом повышени  напр женности пол  от цикла к циклу 5-7 В/см. Скорость потока раствора оказывае существенное вли ние на эффективност процесса электроочистки дисперсных систем. Дл  осуществлени  предлагаемсэго способа используют электролитичес кую  чейку, разделенную ионообменными мембранами на три камеры: катодную, среднюю и анодную. Электродами служат графитовые или платиновые пластины. В среднюю камеру помещают сорбент (силикагель или гранулированную глину , обожженную при ). Через электродные камеры пропускают раствор электролита (Na.SOj.) со скоростью 0,03--0,05 м/с. На электроды подают посто нный электрический ток с минимальным напр жением, обеспечивающим удерживание в слое сорбента примеси максимальных размеров. Разделение провод т «в статических или динамических .услови х при скорости потока раст вора не более 7-КГ м/с. Врем  нахождени  дисперсии в слое сорбента определ етс  скоростью наступлени равновесного состо ни  системы и должно составл ть не менее 2,5 мин, После завершени  цикла очистки, определ емого по стабилизации концентрации примеси в растворе (в статических услови х) и по увеличению концентрации - от минимального значени  - на выходе из  чейки (в динамических услови х), прекращают подачу раствора, осторожно сливают его из  чейки,, подают в слой воду, отключают электрический ток. При этом осадок состо щий из частичек примеси определенных размеров, разрушаетс  и выноситс  потоком воды из межзернового пространства. Затем вновь подают на электроды ток более высокого напр жени  и пропускают ранее очищенный раствор , содержащий частицы меньшего диаметра , и цикл повтор етс . Напр женность пол  повышаетс  от цикла к циклу , и при этом получают осадок, состо щие из частиц примеси различных размеров . П.р и м е р 1. Дисперсную систему, представл ющую собой водный раствор цветных веществ - продуктов термического разложени  сахарозы, с концентрацией примеси 5 г/л пропускают через среднюю камеру электролитической  чейки , размером 20x30x300 мм (толщина, высота, ширина), в которую предварительно помещают гранулы обожжённой глины (бентонита) со средним размером 2,,б мм, скорость потока поддерживают около 5f lO M/с. Через электродные камеры прокачивают 0,1 и раствор N32.50400 скоростью 0,035 м/с. Рассто ние между электродами составл ет 30 мм. На электроды подают напр жение, обеспечивающее напр женность пол  в слое сорбента 5+0,1 В/см.Контроль напр женности пол  осуществл етс  с помощью электродов сравнени , установленных в средней камере  чейки и высокоомного потенциометра. Температуру поддерживают в пределах 25 С. Раствор пропускают через слой сорбента .10 мин. Затем прекращают подачу.раствора, остатки его из  чейки осторожно сливают, отключают электрический ток, подают воду, и выливают остаток в отдельную емкость. После этого опыт повтор ют, возвраща  очищенный в первом цикле раствора во второй цикл. Напр женность пол  увеличивают до 12,5 В/см. Повтор   опыты и увеличива  напр женность пол  до заданной величины, получают фракцию осадков с различным размером частиц. Массу полученных фракций определ ют высушиванием весовым методом. Размер частичек цветных веществ определ ют микродиффузионным методом Фюрта, основанном на определении коэффициента диффузии. . Результаты проведени  опытов представлены в табл. 1, из которой видно что, увеличива  напр женность пол , становитс  возможным из одного и того же раствора цветных веществ, представ л ющего собой полидисперсную систему выделить отдельные фракции, отличающиес  размером частичек примеси. Чем больше радиус частичек, тем меньше требуетс  напр женность пол  дл  их осаждени  на сорбенте. П р и м е р 2. Дисперсную систему , содержащую вещества - продукты термического разложени  сахарозы а-монтмориллонита с концентрацией каждого вещества 1 г/л, помещают в среднюю камеру электрической  чейки, размером .20x30x300 мм, пред§арительно заполненной гранулированной глиной с диаметром гранул 2-3 мм, и подвергают воздействию посто нного элект рического тока 2,5 мин при 25°С, Через электродные камеры, отделенные от средней ионообменной мембраной, прокачивают 0,1 г раствор. На электроды подают напр жение, обеспечивающее напр женность пол  в средней камере в 1 В/см. По истечении заданног времени (времени установлени  равновеси  системы) раствор сливают, отклю чают ток, промывают сорбент дистилли рованной водой. Затем циклы повтор ют, постепенно увеличива  напр женность пол  до 100 В/см и возвраща  раствор, очищен ный в предыдущем цикле, дл  очистки его в следующем цикле. В полученных фракци х определ ют концентрацию цветных веществ - калориметрических и суспензии - весовым методом. таты проведенных исследований приведены в табл. 2, Из данных табл. 2 видно, что кажда  из содержащихс  в растворе примесей име1от свою предельную напр женность, электрического пол , величина которо oпiэeдeл eтc  природой и размером час тиц, удерживаемых на сорбенте фракци При малых значени х напр женности пол  и собственно небольших расходах электроэнергии удал етс  преимущественно а-монтмориллонит, частицы которого достигают 200-250 нм, при больших значени х пол  ,- цветные вещества со средним размером фракций О,82 ,2 нм. С постепенным увеличением напр женности электрического пол  можно достичь полного разделени  дисперсной системы и практически 100%-ной очистки . Пример 3. Дисперсную систему , содержащую цветные вещества продукты карамелизации сахарозы и дисперсии а-монтмориллонита с концентрацией вещества 5 г/л, очищают в статических услови х в злектролитической  чейке по методике, изложенной в примере 2. Параллельно.провод т опыт по очистке данной дисперсии (по известному способу) при тех же максимальных режимных параметрах. В процессе опытов определ ют концентрацию примеси в растворах, плотности тока, напр жение на электродах и напр женность электрического пол  в средней рабочей камере  чейки. , В табл. 3 представлены вычисленные значени  расхода электроэнергии по этапам очистки предлагаемого способа и суммарный эффект очистки после каждого этапа. Как видно из табл. 3, общий расход электроэнергии за цикл очистки длительностью 1,6 мин по предлагаемому способу составл ет 0,0174 кВт-ч, в то врем  как по прототипу при тех же ус.лови х - 0,0668 кВт-ч, т.е. почти ву4 раза меньше. Эффект очистки по предлагаемому способу в 2,5 раза больше, чем по известному и составл ет 74,3%. При увеличении количества этапов можно практически полностью очистить раствор от содержащихс  примесей . Таблица 1The invention relates to the purification of disperse systems: suspensions, emulsions and other colloidal solutions containing particles of various sizes and nature, and can be used in food, pharmaceutical, chemical, petroleum refining industries for the separation of real dispersions and the separation of valuable substances with the aim of recycling as well as for cleaning various liquids. There is a method of clarifying wastewater by treating them with electric current fl. According to this method, the cleaning of solutions is carried out due to the bulk coagulation of impurities that occur in the direct current field under the interaction of iron ions. The electrical treatment of the dispersion being cleaned is carried out in five stages, increasing the field strength from the previous, stage to the next. The disadvantages of this method are the low efficiency of separation of highly dispersed systems with significant energy consumption, the need for the consumption of soluble electrodes {or reagents) for electrocoagulation of the impurity. by passing the solution through a sorbent placed in an electric field 2. According to this method, the sorbent is placed in the middle chamber of a three-chamber hydrochloric electrolytic cell is applied to the electrodes of a constant electric field, and cleaning solution is passed at a certain speed. At the same time, the impurity particles present in the solution are deposited on the sorbent in an amount that considerably exceeds its absorption capacity. The disadvantages of this method include the need for significant power consumption, since it provides for the cleaning of dispersed systems / regardless of their composition at maximum electric fields. In addition, when cleaning real rastorors containing polydisperse impurities, the specified purification effect is not achieved due to the primary coagulation of large and medium-sized impurity particles and insufficient removal of small-sized impurities in connection with this. The purpose of the invention is to increase the degree of purification and reduce energy consumption for the process. The goal is achieved by the fact that wastewater treatment is carried out by passing them through a layer of sorbent placed in an electric current field, moreover, cleaning is carried out cyclically with a stepwise increase in the intensity of the electric field from cycle to cycle in the range from 1 to 100 V / cm purified water through a layer of sorbent: (5-7) 10 m / s. In addition, the intensity of the electric current from cycle to cycle is increased by 5-25 V / cm. Within the specified limits of the field, complete coagulation and retention of impurity particles takes place, covering in size the entire colloidal dispersion region (lO lOcM) for each dispersion (e.g., suspension, emulsion, solution of colored substances) differing from each other in their fractional composition, there is a limit to the strength of the electric field, which ensures the complete removal of impurities from the solution. Studies show that for jpacTBopOB colored substances with a particle size of 1-0.5 nm, it is necessary to create an electric field with a strength of up to 100 V / cm with an increase interval from cycle to cycle of 15-25 V / cm, which provides an increase in the cleaning effect by 10 -15%. For separation — of such dispersed systems as, for example, montmorillonite suspension, consisting of particles with a size of 250-200 nm, it is necessary to create electric fields with a strength of up to 20 V / cm with an interval of increasing the intensity of the field from cycle to cycle of 5-7 V / cm The flow rate of the solution has a significant impact on the efficiency of the electro-cleaning process of dispersed systems. To implement the method, an electrolytic cell divided by ion-exchange membranes into three chambers is used: cathode, middle and anodic. Electrodes are graphite or platinum plates. A sorbent is placed in the middle chamber (silica gel or granulated clay calcined at). Electrolyte solution (Na.SOj.) Is passed through the electrode chambers at a speed of 0.03-0-0.05 m / s. Electrodes are supplied with a constant electric current with a minimum voltage ensuring that impurities of maximum sizes are kept in the sorbent layer. The separation is carried out "in static or dynamic conditions at a flow rate of the plant no more than 7-KG m / s. The residence time of the dispersion in the sorbent layer is determined by the rate of onset of the equilibrium state of the system and must be at least 2.5 minutes. After the completion of the cleaning cycle, determined by the stabilization of the impurity concentration in the solution (under static conditions) and by increasing the concentration - from the minimum value - at the exit from the cell (under dynamic conditions), stop the flow of the solution, carefully pour it out of the cell, supply water to the layer, turn off the electric current. In this case, the sediment consisting of impurity particles of a certain size is destroyed and carried away by the flow of water from the intergranular space. Then a higher voltage current is supplied to the electrodes and the previously purified solution containing particles of smaller diameter is passed through and the cycle is repeated. The intensity of the field increases from cycle to cycle, and a precipitate consisting of impurity particles of various sizes is obtained. PR and measure 1. A dispersion system, which is an aqueous solution of colored substances - products of thermal decomposition of sucrose, with an impurity concentration of 5 g / l is passed through the middle chamber of an electrolytic cell, 20x30x300 mm in size (thickness, height, width), granules of prebaked clay (bentonite) with an average size of 2, b mm are placed in it beforehand, the flow rate is maintained at about 5f lO M / s. 0.1 and a solution of N32.50400 at a speed of 0.035 m / s are pumped through the electrode chambers. The distance between the electrodes is 30 mm. A voltage is applied to the electrodes to provide a field strength in the sorbent layer of 5 + 0.1 V / cm. The field strength control is carried out using reference electrodes installed in the middle cell of the cell and a high-resistance potentiometer. The temperature is maintained within 25 C. The solution is passed through a layer of sorbent .10 minutes Then the supply of the solution is stopped, the rest of it is carefully drained from the cell, the electric current is turned off, water is supplied, and the residue is poured into a separate container. After this, the experiment is repeated, returning the solution purified in the first cycle to the second cycle. The intensity of the floor is increased to 12.5 V / cm. A repetition of the experiments and an increase in the intensity of the field to a given value, a fraction of precipitates with different particle sizes is obtained. The mass of the fractions obtained is determined by drying by a gravimetric method. The size of particles of colored substances is determined by the Fürth microdiffusion method based on the determination of the diffusion coefficient. . The results of the experiments are presented in table. 1, from which it can be seen that, by increasing the intensity of the field, it becomes possible to separate individual fractions from the same solution of colored substances, which is a polydisperse system, differing in the size of the impurity particles. The larger the radius of the particles, the less the field strength is required for their deposition on the sorbent. EXAMPLE 2. A dispersed system containing substances - products of the thermal decomposition of sucrose a-montmorillonite with a concentration of 1 g / l of each substance, is placed in an average cell of an electrical cell, size .20x30x300 mm, prefilled with granular clay granules of 2-3 mm, and exposed to a constant electric current of 2.5 minutes at 25 ° C. 0.1 g solution is pumped through the electrode chambers, separated from the middle ion-exchange membrane. A voltage is applied to the electrodes to provide a voltage field in the middle chamber of 1 V / cm. After a predetermined time (system equilibrium time) has elapsed, the solution is drained, the current is turned off, and the sorbent is washed with distilled water. The cycles are then repeated, gradually increasing the field strength to 100 V / cm and returning the solution cleaned in the previous cycle to clean it in the next cycle. In the obtained fractions, the concentration of colored substances — calorimetric substances and suspensions — are determined by the gravimetric method. Taty studies are given in Table. 2, from the data table. 2 it can be seen that each of the impurities contained in the solution has its maximum strength, the electric field, the magnitude of which is determined by the nature and size of particles retained on the sorbent fraction. For small values of the field strength and the actual low power consumption is removed, mainly a- montmorillonite, whose particles reach 200-250 nm, with large values of the floor, are colored substances with an average size of fractions of O, 82, 2 nm. With a gradual increase in the voltage of the electric field, it is possible to achieve complete separation of the dispersed system and almost 100% purification. Example 3. A dispersed system containing colored substances, products of caramelization of sucrose and dispersions of a-montmorillonite with a concentration of a substance of 5 g / l, is purified under static conditions in an electrolytic cell according to the method described in Example 2. In parallel. (by a known method) with the same maximum mode parameters. In the course of the experiments, the concentration of the impurity in the solutions, the current density, the voltage across the electrodes, and the intensity of the electric field in the middle working chamber of the cell are determined. In tab. Figure 3 shows the calculated values of the power consumption by the cleaning steps of the proposed method and the total cleaning effect after each step. As can be seen from the table. 3, the total energy consumption per cleaning cycle with a duration of 1.6 minutes according to the proposed method is 0.01774 kWh, while the prototype at the same condition is 0.0668 kWh, i.e. almost 4 times less. The cleaning effect of the proposed method is 2.5 times greater than that known and is 74.3%. With an increase in the number of stages, the solution can be almost completely purified from impurities that are contained. Table 1

37,5 37.5

4 5 50,04 5 50.0

75,0 75.0

б 100,0 7b 100.0 7

39,3 39.3

12,8 55,3 16,012.8 55.3 16.0

73,5 73.5

, 18,2 89,0, 18.2 89.0

15,515.5

IQ ЯIQ I

is ч to le His h to le H

yi yi

CTi fN tNCTi fN tN

1Л О1L About

1Л О1L About

I II I

TiTi

tn Оtn o

ОABOUT

0000

COCO

vo vovo vo

VD VDVd vd

n von vo

nn

«S"S

aa

из nof n

rr

«aГМ"AGM

rrrr

4CM4CM

rr

r inr in

oooo

о rabout r

r- inr- in

оabout

1L

fvlfvl

оabout

rrrr

vovo

«3- тЧ "3-tch

о nabout n

(Т o% oo(T o% oo

Ч VD N H vd n

rH vo VD VO N VD О О . (NrH vo VD VO N VD О О. (N

CNCN

1L

ro

О MO m

nn

гg

COCO

VDVd

inin

00 fN (N00 fN (N

nn

CMCM

IT) IT)

mm

IT) (NIT) (N

vovo

ОABOUT

оabout

1L

ОABOUT

rnrn

о t оabout t o

о нhe

ёyo

11 9506811211 95068112

Claims (2)

1. Способ очисткисточньох вод, со- 1. The method of purification of wastewater, 2. Способ по п. 1, о т л 1и ч а- .2. The method according to p. 1, about tl 1 and h a-. держащих диспергированные примеси,ю щ и и с   тем, что напр женностьcontaining dispersed impurities, y and u with the fact that the intensity включающий пропускание их через слой.электрического пол  от цикла к циклуincluding passing them through a layer. electric field from cycle to cycle сорбента, помещенного в поле посто н-5увеличивают на 5-25 В/см, ного электрического тока, отличающийс  тем, что, с цельюИсточники информации,a sorbent placed in a constant n-5 field is increased by 5-25 V / cm, of an electric current, characterized in that, for the purpose of the sources of information, повышени  степени очистки и снижени прин тые во внимание при экспертизе энергозатрат на проведение процесса, 1. Авторское свидетельство СССРincrease the degree of purification and reduce taken into account in the examination of energy consumption for the process, 1. USSR author's certificate очистку ведут циклически со ступенча-10 346237, кл. С 02 F 1/46, 1970. тым увеличением напр женности элект- 2. Авторское свидетельство СССРcleaning lead cyclically with step-10 346237, class. C 02 F 1/46, 1970. by increasing the intensity of the elec- ture. 2. USSR author's certificate рического пол  от цикла к циклу в пре-№ 470503, кл. С 02 F 1/46, 1972 (про .делах от 1 до 100 В/см при скороститотип).cycle from cycle to cycle in pre-number 470503, cl. C 02 F 1/46, 1972 (about cases from 1 to 100 V / cm with a speed type). сорбента (5-7).sorbent (5-7).
SU802937717A 1980-06-12 1980-06-12 Method for purifying effluents containing dispersed impurities SU950681A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802937717A SU950681A1 (en) 1980-06-12 1980-06-12 Method for purifying effluents containing dispersed impurities

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802937717A SU950681A1 (en) 1980-06-12 1980-06-12 Method for purifying effluents containing dispersed impurities

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU950681A1 true SU950681A1 (en) 1982-08-15

Family

ID=20900941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802937717A SU950681A1 (en) 1980-06-12 1980-06-12 Method for purifying effluents containing dispersed impurities

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU950681A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100550740B1 (en) deionization apparatus having non-sacrificial electrodes of different types
US4367132A (en) Method for removing liquid from chemically-precipitated sludge
US3523891A (en) Electrolytic sewage treatment system and process
Donini et al. The operating cost of electrocoagulation
Ives The significance of surface electric charge on algae in water purification
US20080185293A1 (en) Method and Apparatus for Decontamination of Fluid with One or More High Purity Electrodes
US7695607B2 (en) Method and apparatus for decontamination of fluid
CN102596077B (en) Turboelectric coagulation apparatus
US3846300A (en) Water purification
US3969203A (en) Waste water treatment
RU2110482C1 (en) Method and apparatus for controlled sorption of soluble organic substances and heavy metal ions from aqueous solution
US3835018A (en) Apparatus for the treatment by metallic ions of aqueous liquids
US3240692A (en) Electrophoretic fractionation of ampholytes
SU950681A1 (en) Method for purifying effluents containing dispersed impurities
JP3657698B2 (en) Polluted water purification equipment by electrolytic treatment
JP3442835B2 (en) Waste liquid treatment equipment
Edwards et al. Electrokinetic studies of slow sand filtration process
Sunderland Electrokinetic dewatering and thickening. III. Electrokinetic cells and their application to a range of materials
Kulkarni et al. Capture of water-borne colloids in granular beds using external electric fields: improving removal of Cryptosporidium parvum
GB2046307A (en) Methods of and apparatus for separating particles from suspensions
JPS62102891A (en) Method for purifying water
JP4420754B2 (en) Wastewater treatment by electrolysis
SU1426621A1 (en) Method of cleaning waste water from suspended substances
Hiler et al. Electrophoretic clarification of water
SU734284A1 (en) Method of purifying aqueous solution