Russian (CIS)English (United Kingdom)

Электроуправляемая сорбция в гетерогенных системах. Возможности и перспективы электрокондиционирования при децентрализованной водоподготовке

Индекс материала
Электроуправляемая сорбция в гетерогенных системах. Возможности и перспективы электрокондиционирования при децентрализованной водоподготовке
Страница 2
Страница 3
Все страницы

При всей важности совершенствования систем централизованного водоснабжения и адаптации их к условиям нарастающего геоэкологического дисбаланса,  все большую актуальность приобретает разработка и внедрение в повседневную практику  эффективных технологий децентрализованной очистки воды и стоков. Эта тенденция, носящая глобальный характер, особенно актуальна для России с ее пространственными масштабами, а также высокой строительной и хозяйственной активностью.

      Децентрализованные решения могут повсеместно дополнять и поддерживать деятельность предприятий Водоканала. Но в огромном множестве ситуаций только децентрализованные, локальные системы водоочистки    в состоянии обеспечить население и предприятия кондиционной водой, отвечающей современным санитарно-гигиеническим нормативам. И отставание в области технического оснащения децентрализованной водоочистки, которое становится все более очевидным сегодня, во многом связано с наличием определенных технологических перекосов и инерции в практической деятельности соответствующих отраслей индустрии, консервативными, в своей основе, попытками использования технических решений, которые эффективны лишь совершенно в других  масштабах или при других обстоятельствах.

      Чтобы преодолеть наметившийся идейно-технический застой, на наш взгляд, полезно  обратиться к физико-химическим основам технологий водоподготовки.

      Как известно, чтобы удалить из воды  любые чужеродные частицы, ионы или молекулы, нужно произвести вполне конкретную физическую работу, а значит и затратить определенную энергию. Именно это обстоятельство, связанное с необходимостью постоянной энергетической поддержки элиминирующих функций, существенно ограничивает  эффективность традиционных средств регулярной водоочистки. Широко используемые сегодня сорбционные и фильтрационные системы расходуют на выполнение работы свободную энергию поверхностных структур, контактирующих с водой (гранул сорбентов, картриджей или мембран). Сила специфического взаимодействия вышеуказанных поверхностных структур с загрязняющими компонентами, или контаминантами, которая обусловливает технологические эффекты, одновременно является и фактором, затрудняющим их регенерацию, т.е. ограничивающим практическое использование рассматриваемых систем.       

Для захвата и удерживания контаминантов необходима свободная энергия поверхностных структур, сообщенная последним при их синтезе и находящая отражение, как известно,  в немалой цене продукта. Поэтому  необходима частая и при том непростая регенерация, а в конечном итоге, довольно частая   замена  сорбентов,  мембран или картриджей, изготавливаемых на их основе.

        Использование традиционных осадительных или мембранных фильтров для очистки воды аналогично попытке проехаться по пригоркам на коляске без мотора. Собственно, езда на коляске без привода возможна, лишь при спуске с горки, т.е. говоря несколько более научным языком, при спуске с энергетического барьера в потенциальную яму.  Подняться к вершине очередной горки (или потенциального барьера) можно, только лишь транспортируя коляску собственными или какими-то другими  силами. 

         В практике как централизованных, так локальных систем водоочистки широко используются также реагентные методы (в том числе и электрокоагуляция), использование которых предшествует выполнению процессов фильтрации. Но и они в отношении необходимых энергозатрат не составляют исключения. Энергия, аккумулированная при производстве реагентов  в химических связях, обеспечивает возможность выполнения работы по коагуляции, флокуляции или трансформации контаминантов. Она является невосполнимой и для осуществления новых объемов работы требуются новые дозы реагентов.

      Так в чем же видятся главные проблемы перевода локальных систем водоочистки на современный инженерно-технический уровень?  Очевидно, не в энергозатратности процессов водоочистки как таковой. Практические ограничения в использовании того или иного метода возникают вовсе не по причине расходования энергии на выполнение  этих процессов. Законы термодинамики никто не отменял, и всем понятно, что за всякую, в том числе и химическую работу  в любом случае приходится платить. Выбор оптимальной технологии, в конечном итоге, определяется реальной величиной денежных издержек. И если двигаться по веками проторенному пути использования всевозможных фильтрующе-осадительных устройств проблемы издержек, возникающие из-за технической сложности, дороговизны восполнения затрачиваемой энергии при аккумуляции и конвертировании ее в продукты химической промышленности остаются мало приемлемыми. Трудно добиться решающего прогресса в хозяйственно-питьевом водоснабжении, опираясь только на  технологические процессы, которые обеспечиваются физико-химическими характеристиками рабочих материалов или элементов, которые при работе быстро ухудшаются, неизбежно приводя к необходимости их многократной замены. 

        А что если пойти несколько иным путем  и обеспечивать элиминацию из воды загрязнений за счет регулярного ввода в рабочую камеру небольших порций энергии извне, причем, в наиболее универсальной форме - форме энергии электрического тока? Здесь уместно обратить внимание на уже имеющийся позитивный, хотя и весьма ограниченный, опыт организации технологических процессов обработки водных систем, который накоплен в инженерной электрохимии. Правда, разработанные электротехнологии, которые используют эффекты, электролиза различных соединений и  другие электродные реакции, применимы, разве что,  для химической модификации воды, главным образом, превращения ее  в растворы с теми или иными полезными (например дезинфицирующими) свойствами, или для деионизации воды. Кардинального вклада в решение проблем хозяйственно-питьевого водоснабжения эти технологии не привнесли. Однако электрохимические подходы  содержат рациональное зерно, которое заключается в  технической реализации непрерывного энергообеспечения собственно процессов физико-химического преобразования воды (а не только работы вспомогательных технологических устройств.      

          Протекание электрического тока через электродную камеру, заполненную водой, в состоянии вызвать не только электролиз или электрохимическую активацию воды, но и физико-химические процессы, которые в состоянии обеспечить удаление из воды или инактивацию многих нежелательных компонентов. Некоторые электротехнологии - электродиализ, электрокоагуляция, электротрансформация (электролиз, электроокисление и электровосстановление веществ) уже достаточно хорошо разработаны, получили признание и заняли свое (отметим, не самое видное) место в современном арсенале средств водоочистки. Другие – например, методы электроуправляемой сорбции менее известны и применяются не столь широко. Но именно последние в силу их  большой перспективности целесообразно рассмотреть подробней.

       



Новый подход

к проблемам

 водоподготовки:

7 важнейших процессов

в 1 устройстве