Auf der Welt hat alles seine Vor- und Nachteile. Der Fortschritt der Gesellschaft und die Verbesserung des Lebensstandards der Menschen führen zwangsläufig zu Umweltverschmutzung. Abwasser ist ein solches Problem. Mit der rasanten Entwicklung von Industrien wie der Petrochemie, der Textilindustrie, der Papierherstellung, der Pestizidindustrie, der Pharmaindustrie, der Metallurgie und der Lebensmittelproduktion ist die Gesamtmenge an Abwasser weltweit deutlich gestiegen. Darüber hinaus enthält Abwasser oft hohe Konzentrationen, eine hohe Toxizität, einen hohen Salzgehalt und viele Farbbestandteile, was den Abbau und die Behandlung erschwert und zu schwerer Wasserverschmutzung führt.
Um mit den großen Mengen an Industrieabwasser umzugehen, die täglich anfallen, haben die Menschen verschiedene Methoden eingesetzt, die physikalische, chemische und biologische Ansätze kombinieren und Kräfte wie Elektrizität, Schall, Licht und Magnetismus nutzen. Dieser Artikel fasst den Einsatz von „Elektrizität“ in der elektrochemischen Wasseraufbereitungstechnologie zur Lösung dieses Problems zusammen.
Unter elektrochemischer Wasseraufbereitungstechnologie versteht man den Prozess des Abbaus von Schadstoffen im Abwasser durch spezifische elektrochemische Reaktionen, elektrochemische Prozesse oder physikalische Prozesse innerhalb eines bestimmten elektrochemischen Reaktors unter dem Einfluss von Elektroden oder einem angelegten elektrischen Feld. Elektrochemische Systeme und Geräte sind relativ einfach, nehmen nur wenig Platz ein, haben geringere Betriebs- und Wartungskosten, verhindern wirksam Sekundärverschmutzung, bieten eine hohe Kontrollierbarkeit von Reaktionen und sind für die industrielle Automatisierung geeignet, was ihnen das Label „umweltfreundliche“ Technologie einbringt.
Die elektrochemische Wasseraufbereitungstechnologie umfasst verschiedene Techniken wie Elektrokoagulation-Elektroflotation, Elektrodialyse, Elektroadsorption, Elektro-Fenton und elektrokatalytische fortgeschrittene Oxidation. Diese Techniken sind vielfältig und jede hat ihre eigenen geeigneten Anwendungen und Domänen.
Elektrokoagulation-Elektroflotation
Elektrokoagulation ist eigentlich Elektroflotation, da der Koagulationsprozess gleichzeitig mit der Flotation abläuft. Daher kann es zusammenfassend als „Elektrokoagulation-Elektroflotation“ bezeichnet werden.
Diese Methode beruht auf dem Anlegen einer externen elektrischen Spannung, die an der Anode lösliche Kationen erzeugt. Diese Kationen haben eine koagulierende Wirkung auf kolloidale Schadstoffe. Gleichzeitig wird an der Kathode unter dem Einfluss der Spannung eine erhebliche Menge Wasserstoffgas erzeugt, das den Aufstieg des ausgeflockten Materials an die Oberfläche unterstützt. Auf diese Weise erreicht die Elektrokoagulation die Abtrennung von Schadstoffen und die Reinigung von Wasser durch Anodenkoagulation und Kathodenflotation.
Bei Verwendung eines Metalls als lösliche Anode (typischerweise Aluminium oder Eisen) dienen die bei der Elektrolyse erzeugten Al3+- oder Fe3+-Ionen als elektroaktive Koagulationsmittel. Diese Koagulanzien wirken, indem sie die kolloidale Doppelschicht komprimieren, sie destabilisieren und kolloidale Partikel überbrücken und einfangen durch:
Al -3e→ Al3+ oder Fe -3e→ Fe3+
Al3+ + 3H2O → Al(OH)3 + 3H+ oder 4Fe2+ + O2 + 2H2O → 4Fe3+ + 4OH-
Einerseits wird das gebildete elektroaktive Koagulationsmittel M(OH)n als lösliche polymere Hydroxokomplexe bezeichnet und wirkt als Flockungsmittel, um kolloidale Suspensionen (feine Öltröpfchen und mechanische Verunreinigungen) im Abwasser schnell und effektiv zu koagulieren und sie gleichzeitig zu verbrücken und zu verbinden größere Aggregate, wodurch der Trennprozess beschleunigt wird. Andererseits werden Kolloide unter dem Einfluss von Elektrolyten wie Aluminium- oder Eisensalzen komprimiert, was zu einer Koagulation durch den Coulomb-Effekt oder zur Adsorption von Koagulanzien führt.
Obwohl die elektrochemische Aktivität (Lebensdauer) elektroaktiver Koagulationsmittel nur wenige Minuten beträgt, beeinflussen sie das Doppelschichtpotential erheblich und üben so starke Koagulationseffekte auf kolloidale Partikel oder suspendierte Partikel aus. Dadurch sind ihre Adsorptionskapazität und Aktivität viel höher als bei chemischen Methoden, bei denen Aluminiumsalzreagenzien zugesetzt werden, und sie erfordern geringere Mengen und sind kostengünstiger. Die Elektrokoagulation wird nicht durch Umgebungsbedingungen, Wassertemperatur oder biologische Verunreinigungen beeinflusst und es kommt zu keinen Nebenreaktionen mit Aluminiumsalzen und Wasserhydroxiden. Daher verfügt es über einen breiten pH-Bereich für die Abwasserbehandlung.
Darüber hinaus beschleunigt die Freisetzung winziger Bläschen auf der Kathodenoberfläche die Kollision und Trennung von Kolloiden. Die direkte Elektrooxidation auf der Anodenoberfläche und die indirekte Elektrooxidation von Cl- zu aktivem Chlor haben starke Oxidationsfähigkeiten für lösliche organische Substanzen und reduzierbare anorganische Substanzen in Wasser. Der neu erzeugte Wasserstoff aus der Kathode und der Sauerstoff aus der Anode verfügen über starke Redoxfähigkeiten.
Daher sind die chemischen Prozesse, die im Inneren des elektrochemischen Reaktors ablaufen, äußerst komplex. Im Reaktor finden gleichzeitig Elektrokoagulations-, Elektroflotations- und Elektrooxidationsprozesse statt, bei denen sowohl gelöste Kolloide als auch suspendierte Schadstoffe im Wasser durch Koagulation, Flotation und Oxidation effektiv umgewandelt und entfernt werden.
Xingtongli GKD45-2000CVC Elektrochemisches Gleichstromnetzteil
Merkmale:
1. AC-Eingang 415 V, 3 Phasen
2. Zwangsluftkühlung
3. Mit Ramp-Up-Funktion
4. Mit Amperestundenzähler und Zeitrelais
5. Fernbedienung mit 20 Meter Steuerkabel
Produktbilder:
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 08.09.2023
