Способ регенерации хромсодержащих растворов
СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ХРОМ- СОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ, включающий их электролиз с использованием нерастворимых электродов, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и повышения его эффективности , электролиз ведут с использованием вращающегося катода из алюминия и его сплавов или нержавеющей стали при степени погружения его в раствор 0,1-0,3 от рабочей площади, при линейной скорости вращения катода 0,2-1,0 см/с, катодной плотности тока 10-30 А/дм и неподвижном свинцовом, аноде при анодной плотности тока 2-3 А/дмс выделением на катоде меди и железа и одновременным окислением трехвалентного хрома в исходную шестивалентную форму с последующей с @ химической корректировкой раствора добавлением хромового ангидрида.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ
РЕСПУВЛИН
11 .22 (11) ц12 g С 25 C i/00; С 25 D 21/18
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО делАм изОБРеТений и ОтнРитий
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
И АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ - Ц .1 (2i) 3680704/22-02 (22) 23.12,83 (46) 30.12.85. Бюл, М - 48 (71)Казанский инженерно-строительный институт (72) Г,И,Захватов (53) 669.268.6/7:546.76 (088.8) (56) Никулин Ф.Е, Утилизация и очистка промышленных отходов, — Л,:
Судостроение, 1980, с,91-93.
Авторское свидетельство СССР
И - 905339, кл. С 25 D 11/18, 1981. (54)(57) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ХРОМСОДЕРЖА1ЦИХ РАСТВОРОВ, включающий их электролиз с использованием нерастворимых электродов,о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью упрощения процесса и повышения его эффективности, электролиз ведут с использованием вращающегося катода из алюминия и его сплавов или нержавеющей стали при степени погружения его в раствор О, 1-0,3 от рабочей площади, при линейной скорости вращения катода 0,2-1,0 см/с, катодной плотности тока 10-30 А/дм и неподвижном свинцовом аноде при анодной плотности тока 2-3 А/дм с выделением на катоде меди и жепеза и одновременным окислением трехвалентного хрома в исходную шестивалентную форму с последующей химической корректировкой раствора добавлением хромового ангидрида.
Изобретение относится к технологии регечерации и очистки промьппленных сточных вод и мажет быть использована в машиностроительной отрасли и гальванотехнике для регенерации отработанных растворов хромированкя и хромосодержащих травильных растворов.
Цель изобретения — упрощение процесса регенерации и повышение его эффективности.
П р и и е р 1.Проводят регенерацию отработанного раствора хромирования прн следующих условиях : катод -" полупогруженныи вращающийся цилиндр из нержавеющей стали (глубина погружения О,? поверхности), скорость вращения 0,5 см/с; катодная плотность тока ;5 А/дм .
Анод-свинец, анодная плотность тоКа — 2,5 A/äì, Температура раствора 19 С, Результаты в сравнении с прототипом приведены в таблице 1 (данные прототипа в скобках).
Пример ?. Проводят регенерацию отработанного хромосодержащего раствора снятия меди с использованием вращающегося частично погруженного катода из сплава
Д16АТ (отоженный), глубина погружения 0,2 поверхности), скорость вращения катода 0,8 см/с, катодная плотность тока — 30 А/дм L
Анодная плотность тока 3 А/дм
Ъ температура раствора 20 С.
Результаты приведены в табл.2 (данные прототипа в скобках), Как видно, в обоих случаях увеличение времени регенерации более
8 ч с целью увеличения степени регенерации неэффективно, однако присутствие ионов меди и железа в указанных пределах вполне допустимо с точки зрения повторного использования растворов. Опытная проверка подтверждает восстановление после регенерации свойств раствора хромирования (после соответствующей добавки хромового ангидрида) и травления до уровня, близкого к свежим растворам.
Влияние катодной плотности тока на процесс регенерации приведено в примере 3.
Пример 3. Проводят регенерацию отработанного хромосодержащего раствора травления меди с
1201352 использованием вращающегося катода из сплава Д16АТ. Скорость вращения катода 0,5 см/с, анодная плотность тока 2,0 и 3,0 А/дм . Время регенерации 8 ч.
Результаты приведены в табл.3.
Как видно из результатов табл.3 понижение катодной плотности тока за пределы диапазона 0-30 А/дм приводит к резкому ухудшению травящей способности раствора,что объясняется значительным содержанием в растворе ионов меди (и железа).
В то же время повышение катод-!
5 ной плотности тока до 35 А/дм" приводит также к ухудшению травящей способности раствора в связи с резким повышением содержания меди (и железа) в растворе, а также
20 уменьшением содержания 6-валентного хрома (в связи с частичным восстановлением хрома на катоде при высоких катодных плотностях тока).
Использование других металлов
25 в качестве катода (меди, нержавеющей стали, титана и др.) дает несравненно худшие результаты.
Влияние анодной плотности тока на процесс регенерации приведено в щ примере 4.
Пример 4. Проводят регенерацию отработанного хромосодержащего раствора травления меди с использованием вращающегося катода иэ сплава Д16АТ. Скорость вращения катода 0 5 см/-. Катодная плотность тока 20 А/дм . Время регенерации
8 ч.
Результаты приведены в табл,4.
4О Из результатов табл,4 следует, что уменьшение анодной плотности тока ниже 2 А/дм приводит к значительному ухудшению травящей способности раствора, что отражается в
4 составе раствора в виде возрастания содержания 3-валентного хрома по сравнению с оптимальной областью, В то же время увеличение катодной плотности тока свыше 3,0 А/дм так"
1 же дает некоторое ухудшение результатов, что в сочетании с повышенными энергозатратами (за счет большего анодного перенапряжения) и понижением устойчивости анода делает применение повышенных анодных плотностей тока нецелесообразными.
Во всех случаях при регенерации используется вращение катода в ши120135?
1О
Табляяа
С одеряание коклонентов а растворе восле вреиени регенерации, г/л
Коивонен та> раствора ы воканате (яскод
Сг
98 ° 8 (94> 7) 100 ° 2 (93, 1) 99,0 (90 ° 1) 95,5
Cr 7+
1,4 (9,7) 1, 7 (11,8)
1,5 (1,8) 1,4 (1,3) 8,7
2,5 (8 ° 9)
2,0 (2,6) (б > )б)
Ре
Си 4
3,2
0,28(0>30) 0,26(0,28) 0,24(0,25) рН (ед,) 0,32
Таблица 2
Содеряаяие коивонентов н растворе восле регенерации
)Ь»воненти раствора и яокааате (яскод- 4 е ое) 12 н
>»
100 (89> О) 100 (88, 6) 99 (86, 5)
9,5 (19,4) 9,0 (20,1) 9,5 (22,4)
0,8 (0>8) 0,8 (О>8) 0,8 (О ° 8)
13,2 (16) 7,4 (9,9) 7>0 (6,6)
0>28 39) (0 32) 20 (0>26) От+а
90> 4
0,8
Cuб1 23 рй (ед.) 0 47
17(8) 18 (8) 4 (7) Скорость 5 сяятин яедя, ик!е, (округлено для
5 обрандов) роком диапазоне скоростей 0,21 см/к, Вращение катода со скоростью в указанных пределах является обязательным условием достижения регенерации: при меньших скоростях наблюдается осаждение металлического хрома на катоде, что является недопустимым процессом; при более высоких скоростях осадок на катоде плохо сцеплен с основой и удаляется при вращении катода.
Упрощение предлагаемого способа объясняется его одноступенчатым характером, отсутствием диафрагменного разделения катодного и анодного процессов, отсутствием химических реагентов. Это одновременно повышает эффективность метода за счет зкономии материальных и энергетических ресурсов, снижением потерь при регенерации, связанных с дополнительной химической обработкой.
При таком проведении электролиза достигается непрерывность процесса, так как осадок металлов с вращающегося катода удаляется при помощи скребка. Предотвращение восстановления 6-валентного хрома на катоде достигается сочетанием эффекта вращения полупогруженного катода и материалом, из которого он выполнен.
Применение предлагаемого спосо-ба обеспечит эффективную регенерацию растворов хромирования и осо бенно растворов травления из-эа их быстрого истощения, что позволит сэкономить значительное количество хромового ангидрида и предотвратить сброс стоков на нейтрализацию, что также обеспечит дополнительный экономический эффект ° Следует отметить, что по сравнению с известными методами осуществление регенерации по данному способу значительно упрощает технологию процесса, способствуя его автоматизации и облегчению внедрения в производство.
1201352
Таблица 3
КомпоненДо регене
g„5
Д„= 10
Д„= 20
Д„= 35 тели рации
Д Д
2 3
gà Да Да gà
2 3 2 3
Дд Д Ц, Д
3 2 3
26 фб +
Ге
Си рН (ед.) 022 0,18 0,20 0,16 0,17 0,14 0,16 О,ii 0,12 009 0,10
Скорость снятия меди, мк/г
2,8
Таблица 4
Компоненты раствора и показатеДо регенерации ли
91,6
104
103
105
102
22,8
16 3
10,2
8,9
10,8
1,6
1,5
1,5
1,7
5,1
1,8
8,8
Си
8,8
9,0
22,2
9,2
9,0 рН (ед.) 0,08
0i07
0,07
0 05
0,01
0,15
Скорость снятия меди, 4, 1
11,8
16,2
15,9
17,0
17,5 оставитель Н.Новиков
Техред И.Асталош
Редактор I,Авраменко
Корректор 0,Луговая.
Заказ 7965/25 Тираж 636 Подписное
BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5 ты раст вора и показаб .+
Cr
Сг (+3- )
Содержание компонентов в растворе, г/л
Электрический режим регенерации, A/дм
86,2 99 101 !00 101 102 102 101 102 88 90
12, 8 12, 1 13,0 12, 1 11,5 10,0 12,4 11,2 18,9 16, 6
3,9 2,8 2,2 1,6 1,5 0,9 0,9 . 1,2 1,4 2,2 2,9
27ь5 24 2 23в0 12ю6 12)9 8 6 9юO 12в2 13в1 20в6 21 2
8, 1 8,4 11, 6 12,2, 15; 1 15,0 14,5 15,6 9,2 9, 5
Содержание компонентов в растворе, г/л
Электрический режим регенерации, A/äì
g4 =1ь5 g =2ю0 Дц =2ю5 Да =310 gô =Зв5
Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4
