Концентрационное распределение молекул и частиц в модельной системе: Fe–NaCl–Na2S–H2SO4–H2O при различных температурах процесса электрокоагуляции

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

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.

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

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. Фесенко Л.Н. Очистка воды от сероводорода с использованием электрохимических процессов. Ростов-на-Дону: СКНЦ ВШ, 2001.
  7. 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 ]
  8. Garrels R.M., Christ C.L. Solutions, minerals, and equilibria. New York: Harper & Row, 1965.
  9. 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.
  10. Wilhelm E., Battino R. Enthalpy and Internal Energy: Liquids, Solutions and Vapours / Eds. Wilhelm E., Letcher T.M. Royal Society of Chemistry, 2017.
  11. 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.
  12. Чудненко К.В. Термодинамическое моделирование в геохимии: теория, алгоритмы, программное обеспечение, приложения / Под ред. Шарапова В.Н. Новосибирск: Академ. Изд. Гео, 2010
  13. Авченко О.В., Чудненко К.В., Александров И.А. Физико-химическое моделирование минеральных систем: монография. Москва: Юрайт, 2018.
  14. Musov O., Savchenko M., Levchuk I., Frolova L. Thermodynamic modeling of oxygen dissolvation in water // Proc. of ONPU. 2022. V. 65. № 1. P. 90.
  15. Yokokawa H. Tables of thermodynamic properties of inorganic compounds // J. Natl. Chem. Lab. Ind. 1988. V. 305. P. 27.
  16. Thermodderm. Thermochemical and Mineralogical Tables for Geochemical Modeling. Available online: https://thermoddem.brgm.fr (accessed on 1 July 2020).
  17. 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.
  18. 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]
  19. 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.
  20. 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.
  21. 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.
  22. 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]
  23. 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].
  24. 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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2.

Скачать (961KB)
3.

Скачать (35KB)
4.

Скачать (278KB)
5.

Скачать (339KB)

© З.К. Маймеков, Д.А. Самбаева, Ж.Б. Изаков, Н.Т. Шайкиева, М. Долаз, М. Кобья, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах