Анодное окисление и катодное восстановление

Процессы электрохимического окисления-восстановления проводят в электролизерах. При прохождении электрического тока через раствор происходит электролиз, на электродах образуются продукты окисления-восстановления. На положительном электроде (аноде) протекает окисление, а на отрицательном (катод) – восстановление. Таким образом, анод является электрохимическим окислителем, а катод – электрохимическим восстановителем. В ряде случаев катодное и анодное простраство разделяют пористыми диафрагмами. Их назначение – не допускать смешения растворов, препятствовать диффузии, переносу нерастворимых частиц, не затрудняя при этом переноса ионов.

Таким методом сточные воды очищаются от цианидов, роданидов, нитросоединений, формальдегида, сульфидов, меркаптанов и ряда других веществ.

В качестве анодов используют следующие электрохимически нерастворимые материалы: графит (С), магнетит (Fе₃О₄), свинец и его соединения (Рb, РbO₂), кремниевые сплавы и др. Катоды изготавливают из графита, молибдена, сплава вольфрама с железом или никелем, нержавеющей стали и ряда других веществ.

Указанным методом обрабатываются сточные воды и растворы различных производств, содержащие цианиды и, в первую очередь, стоки гальванических цехов и участков, причем данный способ наиболее экономичен при концентрации цианидов > 200 мг/л.

При электролизе щелочных сточных вод (обычно их рН лежит в пределах 8-12, содержащих цианистые соединения, происходит анодное окисление CN^-ионов, а также комплексных анионов, содержащих CN^--группы с образованием цианат-ионов:

(4)

Образующиеся цианат-ионы (CNO) частично окисляются на аноде с образованием нетоксичных газообразных продуктов:

(5)

На катоде происходит разряд Н⁺ — ионов с образованием газообразного водорода

Электродиализ

Электродиализом называют процесс переноса ионов через мембрану под действием приложенного к ней электрического поля. Для очистки сточных вод методом электродиализа используют электрически активные ионитовые мембраны.

Указанный процесс используют для опреснения соленых вод, а также очистки промышленных сточных вод и отработанных технологических растворов.

Ионитовая мембрана, помещенная в электролизную ванну, действует как ионитный фильтр: она проницаема только для ионов, имеющих заряд того же знака, что и у подвижных (обменных) ионов ионообменной смолы, из которых изготовлена мембрана. Различают два типа ионитовых мембран: катионитовые и анионитовые. Первые из них пропускают через себя лишь катионы, вторые – анионы.

Процесс очистки сточных вод осуществляется в многокамерных аппаратах (электродиализаторах), в которых плоские мембраны расположены параллельно. Схема процесса электродиализа представлена на рис.

Процесс электродиализа осуществляется следующим образом. Катионы, двигаясь под действием электрического тока к катоду, проходят катионитовые мембраны, но задерживаются анионитовыми мембранами. Анионитовые мембраны пропускают анионы, направляющиеся к аноду, но являются преградами для катионов. В результате протекания этого процесса соли переносятся током из четных камер в нечетные, вода в четных камерах опресняется, а в нечетных рассольных камерах накапливаются соли. Так происходит процесс очистки воды от присутствующих в ней солей.