Концентрационное распределение молекул и частиц в модельной системе: Fe–NaCl–Na2S–H2SO4–H2O при различных температурах процесса электрокоагуляции
- Авторы: Маймеков З.К.1, Самбаева Д.А.2, Изаков Ж.Б.1, Шайкиева Н.Т.1, Долаз М.1, Кобья М.1
-
Учреждения:
- Кыргызско-Турецкий Университет “Манас”
- Кыргызский государственный технический университет им. И. Раззакова
- Выпуск: Том 57, № 2 (2023)
- Страницы: 218-227
- Раздел: Статьи
- Дата публикации: 01.03.2023
- URL: https://journals.rcsi.science/0040-3571/article/view/138450
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0040357123020069
- EDN: https://elibrary.ru/EIYWAT
- ID: 138450
Цитировать
Аннотация
В практических условиях одним из возможных решений проблемы очистки сероводородсодержащих промышленных сточных вод является электрохимическое окисление сульфидов. С учетом этих обстоятельств, в работе рассмотрена модельная система Fe–NaCl–Na2S–H2SO4–H2O, собрана экспериментальная установка и изучен процесс электрокоагуляции в широких пределах изменения температуры (288–308 К) водного раствора сероводорода. Выявлены оптимальные соотношения исходных компонентов в системе. Определены экспериментальные и расчетные водородные показатели раствора (pH). Осуществлено термодинамическое моделирование системы при минимизации энергии Гиббса и установлено концентрационное распределение отдельных молекул и частиц (катионы, анионы) в растворе. Составлены возможные химические реакции, протекающие в системе Fe–NaCl–Na2S–H2SO4–H2O при электрокоагуляции сероводородсодержащей сточной воды. Построены диаграммы Eh–pH для сравнения величины окислительного-восстановительного потенциала системы: Fe–H2O, Fe–H2O–S и Fe–NaCl–Na2S–H2SO4–H2O на основе установленных концентраций железо и серосодержащих частиц в растворе. Получена расчетная формула для определения величины окислительного-восстановительного потенциала (Eh) системы.
Ключевые слова
Об авторах
З. К. Маймеков
Кыргызско-Турецкий Университет “Манас”
Email: zarlyk.maymekov@manas.edu.kg
Кыргызская Республика, Бишкек
Д. А. Самбаева
Кыргызский государственный технический университет им. И. Раззакова
Email: zarlyk.maymekov@manas.edu.kg
Кыргызская Республика, Бишкек
Ж. Б. Изаков
Кыргызско-Турецкий Университет “Манас”
Email: zarlyk.maymekov@manas.edu.kg
Кыргызская Республика, Бишкек
Н. Т. Шайкиева
Кыргызско-Турецкий Университет “Манас”
Email: zarlyk.maymekov@manas.edu.kg
Кыргызская Республика, Бишкек
М. Долаз
Кыргызско-Турецкий Университет “Манас”
Email: zarlyk.maymekov@manas.edu.kg
Кыргызская Республика, Бишкек
М. Кобья
Кыргызско-Турецкий Университет “Манас”
Автор, ответственный за переписку.
Email: zarlyk.maymekov@manas.edu.kg
Кыргызская Республика, Бишкек
Список литературы
- Lin H.W., Kustermans C., Vaiopoulou E., Prevoteau A., Rabaey Yuan K., Pikaar I. Electrochemical oxidation of iron and alkalinity generation for efficient sulfide control in sewers // Water Res. 2017. V. 118. P. 114.
- Murugananthan M., Raju G.B., Prabhakar S. Removal of sulfide, sulfate and sulfite ions by electrocoagulation // J. Hazard. Mater. 2004. V. 109. № 1–3. P. 37.
- Pikaar I., Rozendal R.A., Yuan Z., Keller J., Rabaey K. Electrochemical sulfide removal from synthetic and real domestic wastewater at high current densities // Water Res. 2011. V. 45. № 6. P. 2281.
- Omwene P.I., Celen M., Oncel M.S., Kobya M. Arsenic removal from naturally arsenic contaminated ground water by packed-bed electrocoagulator using Al and Fe scrap anodes // Process Saf. Environ. Prot. 2019. V. 121. P. 20.
- Фесенко Л.Н., Черкесов А.Ю., Игнатенко С.И. Методы удаления сероводорода из производственных сточных вод и пути их развития // Вода Magazine. 2016. Т. 102. № 2. С. 22.
- Фесенко Л.Н. Очистка воды от сероводорода с использованием электрохимических процессов. Ростов-на-Дону: СКНЦ ВШ, 2001.
- Meshalkin V.P. Current Theoretical and Applied Research on Energy- and Resource-Saving Highly Reliable Chemical Process Systems Engineering // Theor. Found. Chem. Eng. 2021. V. 55. № 4. P. 563. [Мешалкин В.П. Актуальные теоретические и прикладные исследования по инжинирингу энергоресурсосберегающих высоконадежных химико-технологических систем // Теор. осн. хим. технол. 2021. Т. 55. № 4. С. 399 ]
- Garrels R.M., Christ C.L. Solutions, minerals, and equilibria. New York: Harper & Row, 1965.
- Biernat R.J., Robins R.G. High-temperature potential/pH diagrams for the iron-water and iron-water-sulphur systems // Electrochim. Acta. 1972. V. 17. № 7. P. 1261.
- Wilhelm E., Battino R. Enthalpy and Internal Energy: Liquids, Solutions and Vapours / Eds. Wilhelm E., Letcher T.M. Royal Society of Chemistry, 2017.
- Чудненко К.В. Теория и программное обеспечение метода минимизации термодинамических потенциалов для решения геохимических задач. Дис. … докт. геол.-мин. наук. – Иркутск: Инст. геохимии им А.П. Виноградова СО РАН, 2007.
- Чудненко К.В. Термодинамическое моделирование в геохимии: теория, алгоритмы, программное обеспечение, приложения / Под ред. Шарапова В.Н. Новосибирск: Академ. Изд. Гео, 2010
- Авченко О.В., Чудненко К.В., Александров И.А. Физико-химическое моделирование минеральных систем: монография. Москва: Юрайт, 2018.
- Musov O., Savchenko M., Levchuk I., Frolova L. Thermodynamic modeling of oxygen dissolvation in water // Proc. of ONPU. 2022. V. 65. № 1. P. 90.
- Yokokawa H. Tables of thermodynamic properties of inorganic compounds // J. Natl. Chem. Lab. Ind. 1988. V. 305. P. 27.
- Thermodderm. Thermochemical and Mineralogical Tables for Geochemical Modeling. Available online: https://thermoddem.brgm.fr (accessed on 1 July 2020).
- Palyanova G.A., Chudnenko K.V., Zhuravkova T.V. Thermodynamic properties of solid solutions in the Ag2S–Ag2Se system // Thermochim. Acta. 2014. V. 575. P 90.
- Zinov’eva I.V., Kozhevnikova A.V., Milevskii N.A., Zakhodyaev Yu.A., Voshkin A.A. Liquid–Liquid Equilibrium And Extraction Capacity of the PPG 425–NaNO3–H2O System // Theor. Found. Chem. Eng. 2022. V. 56. № 4. P.417. [Зиновьева И.В., Кожевникова А.В., Милевский Н.А., Заходяева Ю.А., Вошкин А.А. Равновесие жидкость–жидкость и экстракционная способность системы ППГ425–NaNO3–H2O // Теор. осн. хим. технол. 2022. Т. 56. № 4. С. 410]
- Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 21st Edition / Eds. Eaton A.D., Clesceri L.S., Rice E.W., Greenberg A.E., Franson M.A.H. Washington DC: Amer. Public. Health Assn. 2005.
- Karpov I.K., Chudnenko K.V., Kulik D.A., Bychinski V.A. The convex programming minimization of five thermodynamic potentials other than Gibbs energy in geochemical modeling // Am. J. Sci. 2002. V. 302. № 4. P. 281.
- Karpov I.K., Chudnenko K.V., Kulik D.A. Modeling chemical mass transfer in geochemical processes; thermodynamic relations, conditions of equilibria and numerical algorithms // Am. J. Sci. 1997. V. 297. № 8. P. 767.
- Kulov N.N., Ochkin A.V. Method for Calculating the Density of Mixed Solutions of Strong Electrolytes // Theor. Found. Chem. Eng. 2020. V. 54. № 6. P. 1223. [Кулов Н.Н., Очкин А.В. Метод расчета плотности смешанных растворов сильных электролитов // Теор. осн. хим. технол. 2020. Т. 54. № 6. С. 714]
- Ochkin A.V., Kulov N.N. Comparison of the Molar Volumes of Some Electrolytes // Theor. Found. Chem. Eng. 2022. V. 56. № 5. P. 644. [Очкин А.В., Кулов Н.Н. Сравнение мольных объемов некоторых электролитов // Теор. осн. хим. технол. 2022. Т. 56. № 5. С. 512].
- Sambaeva D., Izakov J., Maymekov T., Kemelov K., Shaykieva N., Ukeleeva A., Maymekov Z. The Impact of road salts on groundwater and estimation of the chlorine ions by hydrogen index // Pol. J. Environ. Stud. 2022. V. 31. № 2. P. 1327.