Особливості пом’якшення води в двокамерному електролізері

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorВощенко, Богдан Анатолійович
dc.contributor.authorРадовенчик, Вячеслав Михайлович
dc.contributor.authorКаравацька, Вероніка Вадимівна
dc.contributor.authorРадовенчик, Ярослав Вячеславович
dc.date.accessioned2025-06-09T11:53:33Z
dc.date.available2025-06-09T11:53:33Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractСучасний стан гідросфери в значній мірі визначається антропогенною діяльністю людини. Недостатньо очищені або взагалі не очищені стічні води при скиді у поверхневі водойми суттєво погіршують якість води в них та перешкоджають їх прямому споживанню і використанню. Одним з важливих показників природних вод є їх жорсткість, підвищені рівні якої негативно впливають як на окремі органи людини, так і на можливість безпечної експлуатації технологічного обладнання в багатьох технологічних процесах. Традиційною технологією пом’якшення води сьогодні вважається реагентна содово-вапняна чи содово- натрієва технологія, суть котрої полягає в двоетапній обробці жорсткої води спочатку карбонатом кальцію, а потім – вапном чи гідроксидом натрію. Головним недоліком цієї технології є низька ефективність при звичайних температурах та значна витрата реагентів. Більш ефективною сьогодні вважається іонообмінна технологія на основі катіонітів, але її використання супроводжується скидом в довкілля значних об’ємів концентрованих розчинів хлориду натрію з домішками сполук кальцію та магнію. В результаті формується замкнутий кругообіг хлоридів натрію, кальцію і магнію. Тому практично завжди існувала потреба в зниженні масштабів цього кругообігу та скороченні об’ємів забруднень, що скидаються в гідросферу. Одним з можливих перспективних процесів пом’якшення жорстких вод сьогодні вважається електрохімічна технологія, котра дозволяє шляхом обробки розчинів електричним струмом при відповідних умовах корегувати водневий показник, трансформуючи іони кальцію та магнію в нерозчинні сполуки з їх подальшим відділенням від рідкої фази. Проведені нами дослідження показали, що для підтримання необхідної ефективності процесу пом’якшення значення водневого показника для трансформації іонів магнію необхідно тримати на рівні 11,5. Для іонів кальцію аналогічний показник потребує значення в 13,0 одиниць. Експерименти з двокамерним електролізером з діафрагмою показали, що визначальними в цьому процесі є подана на електроди напруга, котра визначає щільність струму на електродах, термін електролізу та початкова жорсткість води. Встановлено, що для отриманні в катодній камері необхідного значення водневого показника необхідно підвищеної жорсткості води та відповідної її провідності. Так, для іонів магнію прийнятні результати отримані вже при їх вмісті 10 мг-екв/дм3 з додаванням 10 мг-екв/дм3 сульфату натрію. Для іонів кальцію досягнення необхідного рівня водневого показника виявилося дуже проблематичним і в зазначених умовах він не перевищував 12,12, що недостатньо для ефективного пом’якшення води. Таким чином, видалення з розчину іонів кальцію у вигляді його гідроксиду електрохімічними методами досить проблематично і можливо, може бути реалізовано в електролізерах особливої конструкції або у вигляді інших сполук, як, наприклад, карбонату кальцію.
dc.description.abstractotherThe current state of the hydrosphere is largely determined by human anthropogenic activity. Insufficiently treated or not treated at all wastewater when discharged into surface water bodies significantly deteriorates the quality of water in them and prevents their direct consumption and use. One of the important indicators of natural waters is their hardness, the increased levels of which negatively affect both individual human organs and the possibility of safe operation of technological equipment in many technological processes. The traditional water softening technology today is considered to be the reagent soda-lime or soda-sodium technology, the essence of which is the two-stage treatment of hard water first with calcium carbonate, and then with lime or sodium hydroxide. The main disadvantage of this technology is low efficiency at ordinary temperatures and significant consumption of reagents. Today, ion exchange technology based on cation exchangers is considered more effective, but its use is accompanied by the discharge into the environment of significant volumes of concentrated sodium chloride solutions with admixtures of calcium and magnesium compounds. As a result, a closed cycle of sodium, calcium and magnesium chlorides is formed. Therefore, there has always been a need to reduce the scale of this cycle and reduce the volume of pollutants discharged into the hydrosphere. One of the possible promising processes for softening hard water today is electrochemical technology, which allows, by treating solutions with electric current under appropriate conditions, to correct the hydrogen index, transforming calcium and magnesium ions into insoluble compounds with their subsequent separation from the liquid phase. Our studies have shown that to maintain the necessary efficiency of the softening process, the value of the hydrogen index for the transformation of magnesium ions must be kept at 11.5. For calcium ions, a similar indicator requires a value of 13.0 units. Experiments with a two-chamber electrolyzer with a diaphragm have shown that the voltage applied to the electrodes, which determines the current density on the electrodes, the electrolysis time and the initial water hardness, are decisive in this process. It has been established that in order to obtain the required value of the hydrogen indicator in the cathode chamber, increased water hardness and its corresponding conductivity are necessary. Thus, for magnesium ions, acceptable results were obtained already at their content of 10 mg-eq/dm3 with the addition of 10 mg-eq/dm3 of sodium sulfate. For calcium ions, achieving the required level of the hydrogen indicator turned out to be very problematic and under the specified conditions it did not exceed 12.12, which is insufficient for effective water softening. Thus, the removal of calcium ions from a solution in the form of its hydroxide by electrochemical methods is quite problematic and can perhaps be implemented in specially designed electrolyzers or in the form of other compounds, such as calcium carbonate.
dc.format.pagerangeС. 68-74
dc.identifier.citationОсобливості пом’якшення води в двокамерному електролізері / Вощенко Б. А., Радовенчик В. М., Каравацька В. В., Радовенчик Я. В. // Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження». – 2025. – № 1(24). – С. 68-74. – Бібліогр.: 16 назв.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2617-9741.1.2025.325848
dc.identifier.orcid0009-0002-6502-0910
dc.identifier.orcid0000-0001-5361-5808
dc.identifier.orcid0009-0002-8555-0193
dc.identifier.orcid0000-0002-0101-0273
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/74133
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.relation.ispartofВісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження», № 1 (24), 2025
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.sourceВісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження»: збірник наукових праць, № 1 (24), 2025
dc.subjectпом’якшення води
dc.subjectжорсткість
dc.subjectелектроліз
dc.subjectелектролізер з діафрагмою
dc.subjectіони кальцію
dc.subjectіони магнію
dc.subjectwater softening
dc.subjecthardness
dc.subjectelectrolysis
dc.subjectdiaphragm electrolyzer
dc.subjectcalcium ions
dc.subjectmagnesium ions
dc.subject.udc628.164-926.41
dc.titleОсобливості пом’якшення води в двокамерному електролізері
dc.title.alternativeFeatures of water softening in a two-chamber electrolyzer
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
68-74.pdf
Розмір:
1.01 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження»: збірник наукових праць, № 1 (24)