Способ очистки воды от микро и наночастиц тяжелых металлов

(51) 02 1/46 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Задачей изобретения является создание способа очистки воды, позволяющего с высоким качеством осуществить очистку от микро и наночастиц тяжелых металлов. Способ очистки воды от тяжелых металлов,заключается в том, что исходную воду, содержащую микро- и наночастицы тяжелых металлов,пропускают через электролитическую установку из шести соединенных между собой ячеек с сетчатыми электродами, причем вначале воду пропускают через три ячейки с подачей на сетчатые электроды положительного напряжения, а затем через три ячейки с подачей на сетчатые электроды отрицательного напряжения.(72) Байбеков Сейдикасым Ниязбекович Жунисбеков Сейтбек Казакбаев Серикжан Тилепбергенович(73) Акционерное общество Казахский университет технологии и бизнеса Акционерное общество Фонд науки(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ МИКРО И НАНОЧАСТИЦ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ(57) Изобретение относится к электрохимической очистке воды и предназначено для очистки от микро и наночастиц тяжелых металлов. Изобретение относится к электрохимической очистке воды и предназначено для очистки от микро- и наночастиц тяжелых металлов. Известен способ электролитической очистки воды, включающий протекание воды через первое и второе пространства электролитической камеры(А.С. СССР 1171428, кл. 02 1/46, 1985). Электролитическая камера разделена проницаемой перегородкой на первое и второе пространства, в каждом из которых размещен электрод, один из них служит анодом, а другой - катодом. Вода протекает последовательно через катодное и анодное пространства, при этом перед подачей в анодное пространство воду подвергают фильтрации. Недостатком изобретения является наличие в анодном пространстве продуктов анодного окисления, например НС, СО-, которые являются токсичными для организма человека, технология связана с повышенным расходом электроэнергии,кроме того,способ усложняет операция фильтрации. Известен также способ очистки воды от тяжелых металлов, являющийся прототипом предложенного технического решения, в соответствии с которым исходную воду пропускают вначале через анодное пространство электролитической установки, а затем- через катодное, и после этого подвергают фильтрации (пат. РФ 2064440, кл. 02 1/46,04.06.1992). Недостаток способа заключается в необходимости фильтрации воды, связанной с необходимостью постоянной замены фильтра, и повышенном расходе электроэнергии. Данный способ, как и приведенный выше аналог,не предназначен для очистки воды от микро- и наночастиц тяжелых металлов. Очистка производится до разрешающей степени самого фильтра, при этом многие микрочастицы, размеры которых намного меньше, чем размеры пор фильтров, а также все наночастицы остаются не очищенными. Задачей изобретения является создание способа очистки воды, позволяющего с высоким качеством осуществить очистку от микро- и наночастиц тяжелых металлов. Для достижения указанного технического результата, в способе очистки воды от тяжелых металлов, включающем ее обработку при пропускании через электролитическую установку,согласно изобретению исходную воду, содержащую микро- и наночастицы тяжелых металлов,пропускают через электролитическую установку из шести соединенных между собой ячеек с сетчатыми электродами, причем вначале воду пропускают через три ячейки с подачей на электроды положительного напряжения, а затем через три ячейки с подачей на электроды отрицательного напряжения. Предлагаемый способ основан на взаимодействии жесткого дипольного момента микро- и нанодисперсных частиц в водной среде с электрическим полем. Молекулы воды, окружая микро- и наночастицы, которые находятся во взвешенном состоянии в водной среде,поляризуются. В результате у микро- и наночастицы образуется жесткий дипольный момент значительной величины, причем направление образуемого дипольного момента ориентируется вдоль удлиненности микро- и наночастицы. Если данная микро- и наночастица имеет круглую форму,то дипольный момент имеет произвольное, но зафиксированное направление. При создании электрического поля в водном растворе происходит прилипание заряженных микро- и наночастиц на электродах. При пропускании исходной воды,содержащей микро- наночастицы тяжелых металлов через электролитическую камеру, содержащую установленные в ячейках сетчатые электроды,вначале через три ячейки с подачей на электроды положительного, а затем через три ячейки с подачей отрицательного напряжения происходит очистка с высокой степенью. Для реализации данного способа в лабораторных или промышленных условиях достаточно иметь напряжение незначительной величины. На фиг.1 схематично изображена одна ячейка электролитической установки для осуществления предлагаемого способа, где 1 - ячейка, 2 -сетчатые электроды, 3 - подводящий трубопровод, 4 промежуточный трубопровод. Трубопроводы выполнены из диэлектрического материала,например, пластика. На фиг. 2. представлена схема установки, где 1 ячейка, 2 - сетчатые электроды, 3 - подводящий трубопровод, 4 - промежуточный трубопровод, 5 отводящий трубопровод, 6 - источник постоянного тока. Исходную воду подают через подводящий трубопровод 3, вода проходит через первые три ячейки 1, с сетчатыми электродами 2, на которые подано положительное напряжение от источника постоянного тока 6, затем через три ячейки 2 с сетчатыми электродами, на которые подано отрицательное напряжение. Очищенная вода отводится через отводящий трубопровод 5. Для очистки установки необходимо отключить источник питания, осажденные частицы освобождаются от электродов и выносятся водой. Пример. Осуществляли очистку воды,содержащую наночастицы кадмия, на указанной установке. Исходная концентрация ионов кадмия составила 1,8341-8,0 мкг/л. Напряжение постоянного электрического поля - 60-120 В. В установке размер ячейки по длине равен 15 см, ширине и высоте 15 мм. Расстояние между сетками электродов равно 1 мм, размер каждой клеточки сетки электродов также равен 1 мм. Полученные результаты приведены в таблице 1. п/п Исходная концентрация ионов кадмия на входе,мкг/л 1. 1,8341 2. 4,0207 3. 6,104 4. 8,0 Как следует из данных таблицы, предлагаемый способ обеспечивает очень эффективную очистку воды от частиц кадмия, так при исходной концентрации до 8,0 мкг/л на выходе содержание Концентрация ионов кадмия на выходе, мкг/л 0,0753 0,3671 0,8358 1,2715 кадмия уменьшается в 6,3 раза, составляя 1,2715 мкг/л. В таблице 2 приведена зависимость степени очистки наночастиц кадмия от величины напряжения, подаваемого на электроды. Таблица 2. Исходная концентрация ионов кадмия на входе,мкг/л 1,8 1,8 1,8 1,8 Во всех случаях исходная концентрация ионов кадмия составляла 1,8 мкг/л. Лучшие результаты получены при напряжении 60 В. Аналогичные исследования проводили с исходной водой, содержащей цинк, причем размер частиц золя цинка составил 10-7 Определение содержания частиц кадмия и цинка в водном растворе проводилось на атомно-адсорбционном спектрометре-Э с графитовой электротермической печью. Таким образом,предлагаемый способ очистки воды от микро- и наночастиц тяжелых металлов позволяет осуществить очистку воды с высокой эффективностью. Концентрация ионов кадмия на выходе, мкг/л 0,0753 0,0871 0,0958 0,1231 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ очистки воды от тяжелых металлов,включающий ее обработку при пропускании через электролитическую установку, отличающийся тем,что исходную воду, содержащую микро- и наночастицы тяжелых металлов, пропускают через электролитическую установку из шести соединенных между собой ячеек с сетчатыми электродами, причем в начале воду пропускают через три ячейки с подачей на сетчатые электроды положительного напряжения, а затем через три ячейки с подачей на сетчатые электроды отрицательного напряжения.