Особливості пом’якшення води в двокамерному електролізері

Анотація

Сучасний стан гідросфери в значній мірі визначається антропогенною діяльністю людини. Недостатньо очищені або взагалі не очищені стічні води при скиді у поверхневі водойми суттєво погіршують  якість води в них та перешкоджають їх прямому споживанню і використанню. Одним з важливих показників природних вод є їх жорсткість, підвищені рівні якої негативно впливають як на окремі органи людини, так і на можливість безпечної експлуатації технологічного обладнання в багатьох технологічних процесах. Традиційною технологією пом’якшення води сьогодні вважається реагентна содово-вапняна чи содово- натрієва технологія, суть котрої полягає в двоетапній обробці жорсткої води спочатку карбонатом кальцію, а потім – вапном чи гідроксидом натрію. Головним недоліком цієї технології є низька ефективність при звичайних температурах та значна витрата реагентів. Більш ефективною сьогодні вважається іонообмінна технологія на основі катіонітів, але її використання супроводжується скидом в довкілля значних об’ємів концентрованих розчинів хлориду натрію з домішками сполук кальцію та магнію. В результаті формується замкнутий кругообіг хлоридів натрію, кальцію і магнію. Тому практично завжди існувала потреба в зниженні масштабів цього кругообігу та скороченні об’ємів забруднень, що скидаються в гідросферу. Одним з можливих перспективних процесів пом’якшення жорстких вод сьогодні вважається електрохімічна технологія, котра дозволяє шляхом обробки розчинів електричним струмом при відповідних умовах корегувати водневий показник, трансформуючи іони кальцію та магнію в нерозчинні сполуки з їх подальшим відділенням від рідкої фази. Проведені нами дослідження показали, що для підтримання необхідної ефективності процесу пом’якшення значення водневого показника для трансформації іонів магнію необхідно тримати на рівні 11,5. Для іонів кальцію аналогічний показник потребує значення в 13,0 одиниць. Експерименти з двокамерним електролізером з діафрагмою показали, що визначальними в цьому процесі є подана на електроди напруга, котра визначає щільність струму на електродах, термін електролізу та початкова жорсткість води. Встановлено, що для отриманні в катодній камері необхідного значення водневого показника необхідно підвищеної жорсткості води та відповідної її провідності. Так, для іонів магнію прийнятні результати отримані вже при їх вмісті 10 мг-екв/дм³ з додаванням 10 мг-екв/дм³ сульфату натрію. Для іонів кальцію досягнення необхідного рівня водневого показника виявилося дуже проблематичним і в зазначених умовах він не перевищував 12,12, що недостатньо для ефективного пом’якшення води. Таким чином, видалення з розчину іонів кальцію у вигляді його гідроксиду електрохімічними методами досить проблематично і можливо, може бути реалізовано в електролізерах особливої конструкції або у вигляді інших сполук, як, наприклад, карбонату кальцію.