Pregledni rad

Numerisches Modell des galvanischen Abscheidungsprozesses von Strontium aus Wasser

Katarina Licht orcid.org/0000-0002-2406-8443 ; Sveučilište u Zagrebu, Građevinski fakultet Kačićeva 26, Zagreb, Hrvatska *
Goran Lončar ; Sveučilište u Zagrebu, Građevinski fakultet Kačićeva 26, Zagreb, Hrvatska
Ivan Halkijević ; Sveučilište u Zagrebu, Građevinski fakultet Kačićeva 26, Zagreb, Hrvatska
Hana Posavčić ; Sveučilište u Zagrebu, Građevinski fakultet Kačićeva 26, Zagreb, Hrvatska

* Dopisni autor.

Sažetak

Der Einfluss der Anordnung der Elektroden und des elektrischen Potentials auf die Elektroden sowie der Position und Intensität der Senke/Quelle im Umwälzkreislauf des elektrochemischen Reaktors zur Reinigung von Wasser, das mit einem hohen Strontiumkonzentration belastet ist. Dabei kam die Methode der numerischen Modellierung zum Einsatz, wobei die Kalibrierung der Parameter des numerischen Modells auf Messungen an einem Laborgerät mit gleichen geometrischen Eigenschaften und Randbedingungen basierte. Bei der Durchführung numerischer Simulationen wurden zwei Anordnungen von insgesamt 8 Aluminiumelektroden analysiert - 4 Kathoden (K) und 4 Anoden (A), angeordnet in zwei Blöcken K-A-A-K und A-K-K-A sowie K-A-K-A und K-A-K-A, zwei Senkenpositionen und Senkenintensitäten/Quellen im Bereich von 0,05 l/s bis 0,5 l/s. Das Vorhandensein von Strontiumionen im Wasser (Sr2+) wird als Teilchen mit einer Ladung von 3,2∙10 -19 C und einem Durchmesser von 1,2∙10-8 m interpretiert, die durch die Kopplung des hydrodynamischen und elektrostatischen 3D-Modells durch die Modelldomäne transportiert und/oder auf den Elektrodenplatten zurückgehalten werden. Die Quantifizierung des Effekts der jeweils getesteten Konfigurationsvariante ergibt sich aus dem Verhältnis der Anzahl der Modellstrontiumpartikel, die dauerhaft auf den Elektroden zurückgehalten werden und während der Simulationszeitraums summarisch in das Gerät eingebracht werden.
Die Ergebnisse der am Durchfluss-EK-Gerät durchgeführten Untersuchungen zeigten, dass die Reinigungseffizienz primär von der Intensität der Quelle/Senke und sekundär von der Anordnung der Elektroden und der Position der Senke abhängt. Den Ergebnissen des numerischen Modells zufolge ist die Elektrodenkonfiguration K-A-A-K und A-K-K-A um 7% effizienter als die K-A-K-A und K-A-K-A Konfiguration. Bei der am geringsten gemessenen Durchflussrate der Quelle und der Senke (Q = 0,05 l/s) ist der Effekt der Strontiumretention auf den Elektroden 2,5-mal größer als bei der höchsten Durchflussrate der Quelle und Senke (Q = 0,5 l/s). Durch die Positionierung der Senke direkt neben dem Rand der Trennwand kommt es zu einer um 8 % geringeren Anreicherung von Strontium an den Elektroden als bei einer Positionierung der Senke in einem größeren Abstand zur Trennwand. Das Anlegen einer unterschiedlichen Spannung an einzelne Elektrodenpaare führt zu einem geringeren Stromverbrauch (33 %) und einer gleichmäßigeren Verteilung der Strontiumansammlung auf den Elektroden, allerdings ist der Abtrageeffekt um 31% geringer.

Ključne riječi

numerisches hydrodynamisches Modell; elektrochemischer Reaktor; Strontium; Anode und Kathode

Hrčak ID:

316421

URI

https://hrcak.srce.hr/316421

Datum izdavanja:

28.9.2023.

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