.jpg)
Ученые из Казанского государственного энергетического университета совместно с коллегами из Университета Русе в Болгарии предложили новый способ переработки сернисто-щелочных сточных вод, которые считаются одним из самых опасных отходов нефтехимии. Эти жидкости образуются при очистке газов и нефтепродуктов и отличаются крайне высокой токсичностью. Их pH превышает 13, а содержание сернистых соединений достигает нескольких граммов на литр, что делает такие стоки опасными даже в небольших количествах. Попадание их в окружающую среду приводит к быстрой гибели водных экосистем. Предложенная технология позволяет не просто обезвредить эти отходы, а превратить их в такие полезные продукты, как водород, очищенная щелочь и элементарная сера.
Классические способы очистки таких стоков давно известны, но у каждого есть серьезные ограничения. Нейтрализация кислотами приводит к образованию больших объемов солей, термические методы требуют значительных затрат энергии, а мембранные системы быстро выходят из строя из-за агрессивной среды. Поэтому ученые разработали четырехкамерный электродиализатор с биполярными никелевыми электродами и катионообменными мембранами, рассчитанный на работу в именно таких условиях.
От анионообменных мембран пришлось отказаться. В агрессивной среде они разрушаются за считанные дни, теряя прочность и резко увеличивая сопротивление. Катионообменные мембраны, напротив, показали устойчивость и сохраняли свои свойства в течение длительного времени.
Принцип работы установки основан на одновременном протекании нескольких процессов. Загрязненная вода поступает в анодные камеры, где под действием электрического тока сульфидные соединения окисляются и превращаются в элементарную серу. Она выпадает в осадок и легко отделяется. Одновременно ионы натрия проходят через мембраны в соседние камеры, где происходит разложение воды с образованием водорода и гидроксид-ионов. Соединяясь, они образуют раствор гидроксида натрия, который используется в производстве.
В результате получается щелочь с высокой степенью чистоты, пригодная для повторного использования. Содержание примесей в ней минимально, а большая часть электрической энергии идет именно на образование полезного продукта.
Эффект очистки также оказался значительным. Уровень органических загрязнений в исходной воде снижается в десятки раз, фактически разрушается до 95-99% органики. Кроме того, практически вся щелочная составляющая извлекается из стока и возвращается в виде готового раствора.
Ключевую роль в эффективности процесса играют никелевые электроды. В щелочной среде на их поверхности формируются активные соединения, которые ускоряют окисление загрязнений. Это позволяет отказаться от использования дорогостоящих металлов и снижает стоимость технологии. При этом энергопотребление остается очень низким, а производительность оказывается достаточно высокой.
На основе этих результатов ученые предложили замкнутую технологическую схему. Сернисто-щелочной сток поступает в установку, где из него выделяется сера, образуется водород, а щелочь восстанавливается и возвращается обратно в производственный цикл. Очищенная вода частично используется повторно.
Таким образом, отходы практически не накапливаются. Все основные компоненты возвращаются в хозяйственный оборот. Это снижает нагрузку на окружающую среду и одновременно повышает эффективность самого производства.
