ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПЕРЕРАБОТКИ СТОЧНЫХ ВОД ПРОИЗВОДСТВА БИКАРБОНАТА НАТРИЯ С ПОЛУЧЕНИЕМ ГИДРОКСИДА НАТРИЯ
Аннотация
В статье представлены результаты исследования получения бикарбоната натрия с целью создания замкнутого производства, основанного на переработке его отходов. Производство очищенного бикарбоната натрия сопровождается образованием сточных вод, содержащих в своем составе как карбонат, так и бикарбонат натрия. В расчете на 1 т очищенного бикарбоната натрия в процессе производства образуется до 1,5 м3 сточной воды. Сточная вода содержит около 23,5 г/л карбоната натрия и около 40,4 г/л бикарбоната натрия. В данной статье приведены результаты исследований по переработке сточных вод, образующихся в производстве очищенного бикарбоната натрия. Сточные воды перерабатывали в мембранном электролизере с катионообменной мембраной марки МК-40. Процесс переработки сточной воды осуществлялся при мембранной плотности тока, изменяющейся от 30 мА/см2 до 60 мА/см2. Показано, что в процессе электрохимической переработки сточной воды, загруженной в анодное отделение электролизера, сначала из нее происходит извлечение карбоната натрия, а затем бикарбоната натрия. Одновременно с этим в процессе электролиза в катодном отделении электролизера происходит образование гидроокиси натрия. Максимальная концентрация гидроксида натрия, достигнутая в процессе, составила величину 362 г/л. Выход по току процесса электролиза, рассчитанный по изменению концентрации гидроокиси натрия, зависит от мембранной плотности тока. Максимальное значения выхода по току наблюдается при плотности тока 30 мА/см2 и равняется 64,3%. Удельные затраты электроэнергии на получение гидроокиси натрия возрастают с увеличением плотности тока. Минимальные затраты электроэнергии составили 2,2 кВт·ч/кг полученной гидроокиси натрия.
Литература
Podobed O.V. Sodium bicarbonate as a nephroprotective therapy for chronic kidney disease. Voennaya Meditsina. 2015. N 1(34). P. 122-127 (in Russian).
Podobed O.V. On the use of sodium bicarbonate in chronic kidney disease: new possibilities for nephropro-tective therapy. Urate nephrolithiasis and soda. Lechebnoe Delo. 2015. N 6(46). P. 65-75 (in Russian).
Choi E.D., Li V.V., Turkmenov A.M., Derkembaeva Zh.S., Zholborsov A.A., Dzhuraeva S.D., Turkmenov A.A. Therapeutic properties of sodium bicarbonate (Literature review). Ural. Med. Zhurn. 2020. N 8 (191). P. 55-60 (in Russian).
Tolstova E.G. Study of the influence of the chemical baking powder composition on the flour confectionery alkalinity. Vestn. Altay. Gos. Agrar. Univ. 2015. N 3 (125). P. 143-147 (in Russian).
Sobur S.V. Fire extinguishers: Educational reference manual. M.: PozhKniga. 2016. 80 p. (in Russian).
Sharipov Kh.T., Sharafutdinov U.Z. The process of bicarbonate underground leaching of uranium from high-carbonate ores. Universum: Tekhn. Nauki. 2016. N 9(30). P. 59-62 (in Russian).
Butman M.F., Filatova N.V., Kozlovskaya G.P. Complex deflocculent based on soda, liquid glass and oxy-ethylidenediphosphonic acid in ceramic casting technology. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 7. P. 31-40 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20206307.6166.
Rabinovich V.A., Khavin Z.Ya. A short chemical reference book. L.: Khimiya. 1991. 432 p. (in Russian).
Lidin R.A., Andreeva L.L., Molochko V.A. Constants of inorganic substances: a reference book. M.: Drofa. 2008. 432 p. (in Russian).
Tkach G.A., Shaporev V.P., Titov V.M. Low-waste soda production. Kharkov: Publishing house KSPU. 1998. 429 p. (in Russian).
Shatov A.A. Soda ash production - from the past to new technologies. Scientific Review. Fund. Priklad. Issl. 2017. N 1. URL: http://www.scientificreview.ru/ru/article/view?id=8 (date of the application: 8.05.2020). (in Russian).
Ghanbari Maharloo D., Ali Darvishi, Razieh Davand, Majid Saidi, Mohammad Reza Rahimpour. Process in-tensification and environmental consideration of sodium bicarbonate production in an industrial soda ash bubble column reactor by CO2 recycling. J. CO2 Utilization. 2017. V. 20. P. 318-327. DOI: 10.1016/j.jcou.2017.06.005.
Haut B., Halloin V., Cartage T., Cockx A. Production of sodium bicarbonate in industrial bubble columns. Chem. Eng. Sci. 2004. V. 59. P. 5687-5694. DOI: 10.1016/j.ces.2004.07.110.
Nidheesh P.V., Abhijeet Kumar, Syam Babu D., Jaimy Scaria, Suresh Kumar M. Treatment of mixed industrial wastewater by electrocoagulation and indirect electro-chemical oxidation. Chemosphere. 2020. V. 251. P. 126437. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.126437.
Bykovsky N.A., Rahman P.A., Puchkova L.N., Fanakova N.N. Electrochemical Recycling of Still Waste Liquid in Ammonia Soda Production. Key Eng. Mater. 2017. V. 743. P. 342-346. DOI:
4028/www.scientific.net/KEM.743.342.
Meshalkin V.P., Shulaev, N.S., Bykovsky N.A., Aristov V.M. Physicochemical Foundations of an Energy and Re-source Efficient Combined Technology for Processing of Soda Ash Production Wastewater. Doklady Chem. 2020. V. 494. P. 145-148. DOI: 10.1134/S0012500820090025.
Bykovsky N.A., Kantor E.A., Malkova M.A., Puchkova L.N., Fanakova T.S. Wastewater from the production of titanium products as a raw material for the Ti(OH)4, NaOH and HCl production. Ecologiya Prom-st’ Rossii. 2021. V. 25. N 2. P. 8-11. DOI: 10.18412/1816-0395-2021-2-8-11.
Bykovsky N.A., Kantor E.A., Rahman P.A., Puchkova L.N., Fanakova N.N. Trivalent chromium wastewater treatment. IOP Conf. Ser.: Earth and Environ. Sci. 2020. V. 775 (1). P. 012085. DOI: 10.1088/1757-899X/775/1/012085.
Bykovsky N.A., Kantor E.A., Rahman P.A., Puchkova L.N., Fanakova N.N. Wastewater from the regeneration of cation-exchange filters for water treatment. IOP Conf. Ser.: Earth and Environ. Sci. 2020. V. 775 (1). P. 012084. DOI: 10.1088/1757-899X/775/1/012084.
Bykovsky N.A., Kantor E.A., Rahman P.A., Puchkova L.N., Fanakova N.N. Electrochemical treatment of waste water from nickel in galvanic production. IOP Conf. Ser.: Earth and Environ. Sci. 2019. V. 350 (1). P. 012029. DOI: 10.1088/1755-1315/350/1/012029.
Kruglikov S.S. Application of Electromembrane Processes for the Stabilization and Control of Process Solutions in Electrolytic Cells. Galvanotekhnika Obrabotka Pov-sti. 2018. V. 26. N 2. P. 41-47 (in Russian). DOI: 10.47188/0869-5326_2018_26_2_41.
Vinokurov E.G., Meshalkin V.P., Vasilenko E.A., Nevmyatullina H.A., Burukhina T.F, Bondar V.V. Systematic analysis of the efficiency and competitiveness of chromium plating technologies. Teor. Osnovy Khim. Tekhnol. 2016. V. 50. N 5. P. 551–560 (in Russian). DOI: 10.7868/S0040357116050122.
Kozaderova O.A., Niftaliyev S. I., Kim K.B. Application of bipolar membranes MB-2 modified by chromium (III) hydroxide for sodium sulfate conversion process. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2019. V. 62. N 3. P. 30-36 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt201962fp.5811.
Shestakov K.V, Lazarev S.I., Polyanskiy K.K. Study of kinetic and structural characteristics of membranes in pu-rification process of copper-containing solutions by electrodialysis. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2019. V. 62. N 7. P. 65-71 (in Russian). DOI:10.6060/ivkkt.20196207.5827.
Kuznetsov V.V., Efremova E.N., Filatova E.A., Pi-rogov A.V. Electrochemical purification of wastewaters containing azobenzene. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2016. V. 59. N 12. P. 118-126 (in Russian). DOI: 10.6060/tcct.20165912.5422.
Lazarev S.I., Kovaleva О.А., Popov R.V., Кovalev S.V., Ignatov N.N. Electromembrane purification of waste water of chemical production from ions Cr6+, Zn2+, SO42-, Cl-. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2018. V. 61. N 4-5. P. 119-125 (in Russian). DOI: 10.6060/tcct.20186104-05.5602.
Khorokhorina I.V., Lazarev S.I., Golovin Yu.M., Laz-arev D.S. Structural characteristics of membranes and ki-netic dependences of electronanofiltration waste water treatment of latinating process. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 7. P. 95-102 (in Russian). DOI:10.6060/ivkkt.20206307.6117.
