Введение
1. Литературный обзор 11
1.1. Основные источники загрязнения водоемов 11
1.1.1. Источники образования жидких отходов, содержащих металлы группы железа 12
1.1.2 Источники образования жидких отходов, содержащих редкоземельные металлы 16
1.2. Современные методы очистки воды, основанные на безреагентных технологиях 18
1.2.1. Электрофлотация 20
1.2.2. Электрокоагуляция 24
1.2.3. Электрохимическое окисление 28
1.2.4. Кавитация 30
1.2.5. Озонирование 33
1.2.6. Плазменные процессы 37
1.3. Выводы из литературного обзора и выбор направлений исследований 40
2. Методическая часть 46
2.1. Методика приготовления рабочих растворов 46
2.2. Методика проведения лабораторного эксперимента электрофлотационной очистки водных растворов 47
2.3. Методика проведения лабораторного эксперимента по очистке водных растворов в электрохимическом модуле с оксидными рутениево-титановыми электродами ОРТА 49
2.4. Методика проведения лабораторного эксперимента кавитационной очистки водных растворов 51
2.5. Количественный анализ содержания металлов в водных растворах 53
2.5.1. Количественный анализ содержания металлов в водных растворах на атомно-абсорбционном спектрометре КВАНТ-АФА. 53
2.5.2. Количественный анализ содержания металлов в водных растворах на масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой ИСП-МС 55
2.6. Определение дисперсных характеристик частиц извлекаемых соединений металлов 59
2.7. Определение электрокинетического потенциала частиц извлекаемых соединений металлов 62
3. Экспериментальная часть 64
3.1 Окисление ионов металлов группы железа (Fe2+, Ni2+, Co2+) в процессе электрофлотационной обработки воды 64
3.1.1 Влияние продолжительности электрофлотационного процесса на эффективность окисления и извлечения ионов металлов группы железа 65
3.1.2 Влияние начальной концентрации металлов группы железа и хлорид-ионов на эффективность их электрофлотационного извлечения 69
3.2 Механизм окисления ионов металлов группы железа (Fe2+, Ni2+, Co2+) в электрохимическом окислительно-восстановительном модуле 77
3.2.1 Определение рабочего диапазона значений плотности тока и потенциала для оксидных рутениево-титановых электродов 80
3.2.2 Окисление ионов металлов группы железа без наложения внешней поляризации на ОРТА 3.2.2.1 Предварительная обработка поверхности электрода. Определение продолжительности процесса и количества электричества, необходимого для полного окисления рутения 82
3.2.2.2 Влияние продолжительности процесса и начальной концентрации исследуемых металлов группы железа на их окисление 84
3.2.3 Окисление ионов металлов группы железа с наложением внешней поляризации на ОРТА 87
3.2.3.1 Определение оптимальной величины плотности тока для окисления ионов металлов группы железа 87
3.2.3.2 Влияние продолжительности процесса и начальной концентрации исследуемых ионов металлов группы железа в растворе на их окисление 88
3.2.3.3 Влияние хлорид-ионов на эффективность окисления ионов металлов группы железа в окислительно-восстановительном модуле 90
3.2.4. Проточный режим работы электрохимического окислительно восстановительного модуля 93
3.3 Окисление ионов металлов группы железа (Fe2+, Ni2+, Co2+) методом
кавитационной волновой обработки воды 95
3.3.1 Влияние продолжительности процесса на эффективность кавитационного окисления металлов группы железа 96
3.3.2 Влияние начальной концентрации ионов металлов группы железа на эффективность их кавитационного окисления 99
3.4 Окисление и извлечение ионов церия (III) с использованием электрохимических методов 100
3.4.1 Окисление ионов церия (III) в процессе электрофлотационной обработки воды 101
3.4.1.1 Влияние рН среды на образование дисперсной фазы церия (III, IV) 101
3.4.1.2 Влияние продолжительности электрофлотационного процесса и начальной концентрации ионов церия (III) на эффективность их окисления 102
3.4.1.3 Влияние хлорид-ионов на эффективность электрофлотационного окисления церия (III) 104
3.4.2 Извлечение соединений церия (III, IV) в процессе электрофлотационной обработки воды (системы с корректировкой рН среды) 105
3.4.2.1 Влияние рН среды на дисперсность, заряд и степень извлечения малорастворимых соединений церия (III, IV) 106
3.4.2.2 Влияние объемной плотности тока на степень извлечения соединений церия (III, IV) 110
3.4.2.3 Влияние продолжительности электрофлотационного процесса на эффективность извлечения церия (III, IV) 111
3.4.2.4 Влияние флокулянта на степень излечения соединений церия 113
3.4.2.5. Влияние поверхностно-активных веществ (ПАВ) на степень
извлечения малорастворимых соединений церия 117
3.4.2.6 Влияние начальной концентрации церия (III, IV) на эффективность его электрофлотационного извлечения 119
3.4.3 Окисление ионов церия (III) в электрохимическом модуле 122
3.4.3.1 Окисление ионов церия (III) без наложения внешней поляризации на ОРТА 122
3.4.3.2 Окисление ионов церия (III) с наложением внешней поляризации на ОРТА 124
3.5. Заключение 128
4. Технологическая часть 131
Выводы 136
Список литературных источников 138
