Review article

Numerički model procesa elektrodepozicije stroncija iz vode

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

* Corresponding author.

Abstract

Analiziran je utjecaj prostornog rasporeda elektroda i električnog potencijala na njima, te pozicija i intenziteta ponora/izvora u recirkulirajućem elektrokokemijskom (EK) uređaju (reaktoru) za pročišćavanje vode opterećene povišenom koncentracijom stroncija. Korištena je metoda numeričkog modeliranja, uz kalibraciju parametara numeričkog modela temeljem mjerenja na laboratorijskom uređaju istih geometrijskih karakteristika i rubnih uvjeta. U provedbi numeričkih simulacija analizirana su dva rasporeda ukupno korištenih 8 aluminijskih elektroda, (4 katode (K) i 4 anode (A)), s rasporedom u dva bloka K-A-A-K i A-K-K-A, te K-A-K-A i K-A-K-A, dvije pozicije ponora, te intenziteti ponora/izvora u rasponu od 0.05 l/s do 0.5 l/s. Prisustvo iona stroncija u vodi (Sr2+) je interpretirano s česticama naboja 3.2∙10-19 C i promjera 1.2∙10-8 m, koje se spregom hidrodinamičkog i elektrostatičkog 3D modela pronose kroz modelsku domenu i/ili zadržavaju na pločama elektroda. Kvantifikacija učinka pojedine ispitivane varijante konfiguracije dana je omjerom broja modelskih čestica stroncija koje su trajno zadržane na elektrodama i koje su sumarno upuštene u uređaj tijekom simulacijskog radoblja. Rezultati provedenog istraživanja na protočnom EK uređaju pokazali su da je učinkovitost pročišćavanja primarno ovisna o intenzitetu izvora/ponora, te sekundarno o rasporedu elektroda i poziciji ponora. Prema rezultatima numeričkog modela konfiguracija elektroda K-A-A-K i A-K-K-A je 7 % učinkovitija od K-A-K-A i K-A-K-A. Pri najamanjem ispitivanom protoku izvora i ponora (Q = 0.05 l/s) učinak zadržavanja stroncija na elektrodama je 2.5 puta veći od slučaja sa primjenom najvećeg protoka izvora i ponora Q = 0.5 l/s). Pozicija ponora smještenog uz sam rub razdjelnog zida rezultira sa 8 % manjom akumulacijom stroncija na elektrodama nego u slučaju smještaja ponora na većoj udaljenosti od razdjelonog zida. Primjenom različitog napona na pojedinim parovima elektroda postiže se manji utrošak električne energije (33 %) i jednolikija raspodjela akumulacije stroncija na elektrodama, ali je učinak uklanjanja umanjen za 31 %.

Keywords

numerički hidrodinamički model; elektrokemijski reaktor; stroncij; anoda i katoda

Hrčak ID:

316421

URI

https://hrcak.srce.hr/316421

Publication date:

28.9.2023.

Article data in other languages: english german

Visits: 462 *