فرآیند انعقاد الکتریکی و شناور سازی (Electrocoagulation-Electroflotation (ECF

فرآیند انعقاد الکتریکی و شناور سازی (Electrocoagulation-Electroflotation (ECF


فرآیند انعقاد و شناور سازی الکتریکی(ECF) می تواند جایگزین انعقاد شیمیایی معمولی شود.


فرآیند ECF یک روش الکتروشیمیایی است ، ترکیبی از اکسیداسیون ، انعقاد و شناور سازی است. در ساده ترین شکل آن ، یک راکتور ECF ممکن است از یک سلول الکترولیتی با یک آند و یک کاتد ساخته شود.


جریان از طریق الکترودها منتقل می شود که منجر به الکترولیز کردن آب و تولید حباب های هیدروژن و اکسیژن می شود. با قرار دادن آهن یا آلومینیوم روی قطب مثبت، حباب اکسیژن تولید میشود، در حالی که قطب منفی حباب های هیدروژن را در فرآیندی موسوم به الکترولیز تولید می کند.
در روند افزایش حبابها، حباب ها به سمت بالای مخزن شناور می شوند و در مسیر رو بالا با ذرات معلق موجود در آب برخورد می کنند، به آنها می چسبند و آنها را به سطح آب می رسانند.مواد جامد معلق از آب خارج شده و یک لایه را تشکیل می دهند.
آند موجود در این فرایند می تواند آهن یا آلومینیوم باشد.
تصویر زیر شکل شماتیک فرایند Continuous ECF می باشد:

مکانیسم های الکتروکوآگولاسیون / شناورسازی (ECF)


آلومینیوم به طور طبیعی در آب آشامیدنی وجود دارد که غالباً در پی استفاده از سولفات آلومینیوم (Alum) در فرآیند تصفیه آب به آب وارد می شود. اگرچه، به دلیل پیوند احتمالی آن با بیماری آلزایمر، صنعت آب از Alum فاصله گرفته است ، اما در بعضی از کشورها به عنوان یک عامل منعقد کننده همچنان مورد استفاده قرار می گیرد. همانطور که ذکر شد ، الکترودهای آلومینیوم به جای نمکهای آلومینیوم در فرآیند ECF استفاده می شوند. انحلال الکترولیتی آندهای آلومینیوم از طریق اکسیداسیون باعث تولید گونه های محلول آبی Al3+ می شود.
واکنش ها در الکترود به شرح زیر می باشد:


در کاتدهای آلومینیومی کاهش کاتدی صورت می گیرد که در نتیجه ی آن حباب هیدروژن با واکنش زیر تولید می شود:



حباب های H2 در راکتور ECF شناور می شوند. همانطور که در واکنش زیر نشان داده شده یون های Al3+ به یک رسوب جامد Al (OH) 3 تبدیل می شوند. این رسوبات لخته هایی را تشکیل می دهند که با آلودگی های موجود در آب ترکیب می شوند و همچنین گونه هایی از منعقد کننده ها و هیدروکسیدهای فلزی در پی فرایند هیدرولیز تشکیل می شوند:



این منعقد کننده ها ذرات معلق را ناپایدار می کنند و آلودگی های محلول را جذب و رسوب می کنند. به عنوان مثال ، اعتقاد بر این است که لخته های Al (OH) 3 به خوبی یون فلوراید F- را جذب می کند، همانطور که در واکنش زیر نشان داده شده است:



همچنین نیترات نیز در این فرایند تبدیل به آمونیاک، نیتروژن و نیتریت می شود:



و در نهایت منجر به واکنش زیر می شود:

 

 

عوامل موثر در فرایند ECF:


• pH آب یا فاضلاب: درابن فریاند با افزایش زمان واکنش هیدرولیز، pH بالا می رود. نتایج نشان می دهد که فرایند فلوراید زدایی برای pH از 5/5 تا 5/5 مؤثرتر است.
• مشخصات لجنی که در قسمت پایین راکتور تشکیل می شود.
• مدت زمان الکترولیز و سرعت جریان
• غلظت مواد موجود در آب یا فاضلاب

بازده فرایند ECF در حذف آلاینده ها:

مزایای فرایند ECF:


• به هیچ منعقد کننده شیمیایی اضافی احتیاج ندارد.
• می تواند تجزیه پذیری فاضلاب را بهبود بخشد.
• می تواند مقدار COD ، SS، روغن ها، کدورت، میکروب و ویروس موجود در فاضلاب را کاهش دهد.
• کاهش حجم لجن تولیدی
• کاهش حجم مورد نیاز
• کاهش هزینه ی حمل و نقل و انرژی
• عملکرد و بهره برداری آسان

کاربردهای فرایند ECF:


• صنایعی که حاوی فلزات سنگین می باشد
• صنایعی که نیاز به پیش تصفیه داشته باشد
• فرایند های غشایی
• صنایع شیمیایی رنگ و نساجی
• صنایع معدنی
• صنایع پلیمری