Nel mondo, tutto ha i suoi pro e i suoi contro. Il progresso della società e il miglioramento del tenore di vita delle persone portano inevitabilmente all'inquinamento ambientale. Le acque reflue sono uno di questi problemi. Con il rapido sviluppo di settori quali quello petrolchimico, tessile, cartario, dei pesticidi, farmaceutico, metallurgico e alimentare, lo scarico totale delle acque reflue è aumentato in modo significativo in tutto il mondo. Inoltre, le acque reflue spesso contengono alte concentrazioni, elevata tossicità, elevata salinità e componenti ad alto colore, che ne rendono difficile la degradazione e il trattamento, con conseguente grave inquinamento idrico.
Per gestire i grandi volumi di acque reflue industriali generate quotidianamente, le persone hanno impiegato vari metodi, combinando approcci fisici, chimici e biologici, oltre a utilizzare forze come l’elettricità, il suono, la luce e il magnetismo. Questo articolo riassume l'uso dell'"elettricità" nella tecnologia di trattamento elettrochimico dell'acqua per affrontare questo problema.
La tecnologia di trattamento elettrochimico dell'acqua si riferisce al processo di degradazione degli inquinanti nelle acque reflue attraverso specifiche reazioni elettrochimiche, processi elettrochimici o processi fisici all'interno di un particolare reattore elettrochimico, sotto l'influenza di elettrodi o di un campo elettrico applicato. I sistemi e le apparecchiature elettrochimiche sono relativamente semplici, occupano un ingombro ridotto, hanno costi operativi e di manutenzione inferiori, prevengono efficacemente l'inquinamento secondario, offrono un'elevata controllabilità delle reazioni e favoriscono l'automazione industriale, guadagnandosi l'etichetta di tecnologia "rispettosa dell'ambiente".
La tecnologia di trattamento elettrochimico dell'acqua comprende varie tecniche come l'elettrocoagulazione-elettroflotazione, l'elettrodialisi, l'elettroadsorbimento, l'elettro-Fenton e l'ossidazione avanzata elettrocatalitica. Queste tecniche sono diverse e ciascuna ha le proprie applicazioni e domini adatti.
Elettrocoagulazione-Elettroflottazione
L'elettrocoagulazione, infatti, è elettroflottazione, poiché il processo di coagulazione avviene contemporaneamente alla flottazione. Pertanto, può essere definito collettivamente "elettrocoagulazione-elettroflottazione".
Questo metodo si basa sull'applicazione di una tensione elettrica esterna, che genera cationi solubili sull'anodo. Questi cationi hanno un effetto coagulante sugli inquinanti colloidali. Contemporaneamente, sotto l'influenza della tensione, sul catodo viene prodotta una notevole quantità di gas idrogeno, che aiuta il materiale flocculato a salire in superficie. In questo modo l'elettrocoagulazione realizza la separazione degli inquinanti e la purificazione dell'acqua attraverso la coagulazione dell'anodo e la flottazione del catodo.
Utilizzando un metallo come anodo solubile (tipicamente alluminio o ferro), gli ioni Al3+ o Fe3+ generati durante l'elettrolisi fungono da coagulanti elettroattivi. Questi coagulanti funzionano comprimendo il doppio strato colloidale, destabilizzandolo e facendo ponte e catturando le particelle colloidali attraverso:
Al -3e→ Al3+ o Fe -3e→ Fe3+
Al3+ + 3H2O → Al(OH)3 + 3H+ o 4Fe2+ + O2 + 2H2O → 4Fe3+ + 4OH-
Da un lato, il coagulante elettroattivo formato M(OH)n è indicato come complessi idrossilici polimerici solubili e agisce come un flocculante per coagulare rapidamente ed efficacemente le sospensioni colloidali (gocce fini di olio e impurità meccaniche) nelle acque reflue, collegandole e collegandole per formare aggregati più grandi, accelerando il processo di separazione. D'altra parte, i colloidi vengono compressi sotto l'influenza di elettroliti come sali di alluminio o ferro, portando alla coagulazione attraverso l'effetto Coulombiano o l'adsorbimento di coagulanti.
Sebbene l'attività elettrochimica (durata della vita) dei coagulanti elettroattivi sia solo di pochi minuti, essi influenzano significativamente il potenziale del doppio strato, esercitando così forti effetti di coagulazione sulle particelle colloidali o sulle particelle sospese. Di conseguenza, la loro capacità e attività di adsorbimento sono molto più elevate rispetto ai metodi chimici che comportano l’aggiunta di reagenti sali di alluminio, richiedono quantità minori e hanno costi inferiori. L'elettrocoagulazione non è influenzata dalle condizioni ambientali, dalla temperatura dell'acqua o dalle impurità biologiche e non subisce reazioni collaterali con sali di alluminio e idrossidi d'acqua. Pertanto, ha un ampio intervallo di pH per il trattamento delle acque reflue.
Inoltre, il rilascio di minuscole bolle sulla superficie del catodo accelera la collisione e la separazione dei colloidi. L'elettroossidazione diretta sulla superficie dell'anodo e l'elettroossidazione indiretta del Cl- in cloro attivo hanno forti capacità ossidative sulle sostanze organiche solubili e sulle sostanze inorganiche riducibili in acqua. L'idrogeno appena generato dal catodo e l'ossigeno dall'anodo hanno forti capacità redox.
Di conseguenza, i processi chimici che avvengono all’interno del reattore elettrochimico sono estremamente complessi. Nel reattore, i processi di elettrocoagulazione, elettroflottazione ed elettroossidazione avvengono tutti simultaneamente, trasformando e rimuovendo efficacemente sia i colloidi disciolti che gli inquinanti sospesi nell'acqua attraverso la coagulazione, la flottazione e l'ossidazione.
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3. Con funzione di accelerazione
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Orario di pubblicazione: 08 settembre 2023
