Способ регенерации электролитов на основе водных растворов нитрата и хлорида натрия

Авторы патента:

C25D21/18 - электролитов (C25D 21/22 имеет преимущество)

C02F101/22 - Обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод (разделение вообще B01D; специальные устройства на судах для обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, например для получения питьевой воды B63J; добавление к воде веществ для предотвращения коррозии C23F; обработка жидкостей, загрязненных радиоактивными веществами G21F 9/04)

B23H3/10 - подача или регенерация рабочей среды

Владельцы патента RU 2624553:

Акционерное общество совместное предприятие "завод ТОПАЗ" (MD)

Предлагаемое изобретение относится к области электрокоагуляционной регенерации электролитов на основе водных растворов нитрата и хлорида натрия, содержащих шестивалентные ионы хрома, и может быть использовано в процессе электрохимической обработки лопаток газотурбинных двигателей. Способ регенерации электролита на основе водного раствора нитрата и хлорида натрия, используемого при электрохимической обработке лопаток газотурбинного двигателя, изготовленных из высоколегированных сталей, включает электрокоагуляцию электролита, при которой сначала осуществляют обработку электролита постоянным током прямой полярности при плотности тока 0,4-0,5 А/дм² в течение 5-10 минут, а затем постоянным током обратной полярности при той же плотности тока и продолжительности воздействия, причем в процессе обработки образующийся шлам удаляют из электролита. Изобретение обеспечивает значительное снижение концентрации высокотоксичных ионов шестивалентного хрома в электролите. 1 ил., 1 табл.

Одним из важных современных требований по защите окружающей среды от вредных выбросов производства при электрохимической обработке (ЭХО) является обеспечение экологической чистоты электролита, что требует проведения мероприятий по регенерации электролита: обезвреживания от токсичных элементов и удаления накопившегося шлама.

В процессе ЭХО лопаток газотурбинных двигателей, изготовляемых из высоколегированных сталей, металлы, легирующие сталь, переходят в электролит с образованием хромат-ионов, не образующих осадка.

Хромат-ионы по токсичности относятся к 1-му классу опасности. По мере ЭХО хромат-ионы накапливаются в электролите и превышают допустимые санитарные нормы. Кроме того, в электролите накапливается шлам, который ухудшает качестзо поверхности обрабатываемого сплава. Поэтому необходим перевод токсичного шестивалентного хрома в трехвалентную форму с непрерывным удалением шлама.

Известен способ регенерации для многократного использования электролита при ЭХО деталей, изготовленных из никеля, железа и хрома, в котором неводный раствор, состоящий из щавелевой и сильной кислоты, растворенной в смеси бензилового спирта и три-н-бутил-фосфата, представляет собой носитель, в котором уменьшение содержания хромата водного раствора, используемого в ЭХО, ускоряется до величин, аналогичных в случае неорганических восстановителей. Последующее разделение фаз приводит к экстракции продуктов окисления, в то время как продукты восстановления, растворенные в водной фазе, удаляют с помощью щелочного кондиционирования, что позволяет удалить ионы шестивалентного хрома, чтобы получить многоразовый электролит [1].

Недостатком известного способа является сложность аппаратурного выполнения технологии регенерации электролита, а также необходимость использования нескольких органических реагентов и сильных кислот.

Известен также способ, реализованный в системе приготовления и регенерации электролита электрохимического станка. Способ заключается в последовательности операций растворения твердого электролита, удалении загрязняющих примесей, приготовления электролита необходимой концентрации, подготовки электролита, его хранения, последующей очистки электролита в результате ЭХО и стабилизации физико-химических параметров электролита [2].

Недостатком вышеописанного аналога является неполное удаление токсичных ионов хрома, хорошо растворимых в воде, из отработанного раствора электролита, что не обеспечивает безопасность оператора станка, а также существенно усложняет и удорожает процесс утилизации отходов - шлама и электролита.

В качестве прототипа выбран способ автоматического управления системой подготовки и регенации электролита и устройство для его воплощения, согласно которому осуществляют нейтрализацию токсичных соединений хрома, при этом в первой фазе процесса водородный показатель электролита понижают до значения pH₁, соответствующего кислой среде электролита, оптимальной для проведения реакции, в течение первой фазы процесса впрыскивают кислоту, после достижения текущим значением рН заданного уровня pH₁ производят перемешивание электролита, после чего осуществляют переход ко второй фазе процесса, в течение которой поддерживают значение водородного показателя электролита равным pH₁, после чего контролируют изменение окислительно-восстановительного потенциала, если значение окислительно-восстановительного потенциала начинает увеличиваться, то производят очередной впрыск реагента, нейтрализующего токсичное соединение хрома, далее процесс повторяют до тех пор, пока после очередного впрыска реагента, нейтрализующего токсичное соединение хрома, окислительно-восстановительный потенциал будет оставаться неизменным или уменьшаться в течение достаточно длительного интервала времени, по истечении которого определяется окончание реакции, а в третьей фазе процесса производят увеличение значения водородного показателя электролита до заданного уровня рН₂ добавлением в электролит щелочи [3].

Недостатком способа, выбранного в качестве прототипа, является сложность технологического процесса контроля и управления процессом регенерации электролита, использование вспомогательных химических реагентов, нейтрализующих токсичное соединение хрома, а также необходимость добавления щелочи в электролит.

Задачей предлагаемого изобретения является ускорение и упрощение процесса регенерации электролита, а также исключение использования дополнительных химических реагентов.

Поставленная задача решается тем, что в способе регенерации электролитов на основе водных растворов нитрата и хлорида натрия, путем электрокоагуляции электролита, согласно изобретению сначала осуществляют обработку постоянным током прямой полярности при плотности тока 0,4-0,5 А/дм² в течение 5-10 мин, а затем постоянным током обратной полярности при той же продолжительности воздействия и плотности тока.

Технический результат предлагаемого изобретения состоит в значительном снижении концентрации высокотоксичных ионов Cr⁺⁶ в электролите.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1, где представлена технологическая схема регенерации электролита согласно предлагаемому изобретению.

Установка для воплощения предлагаемого способа регенерации электролита состоит из емкости для отработанного электролита 1, электрокоагулятора 2, насоса 3, выпрямителя 4 для преобразования переменного напряжения 380 В в постоянное, центрифуги 5 непрерывного действия для удаления шлама из электролита.

Пример

Заполняют емкость объемом 300 л отработанным электролитом на основе водного раствора с концентрацией 5-10% NaNO₃ и 5-10% NaCl со следующими параметрами: рН электролита 7,4, концентрация ионов Cr⁺⁶ 0,2 г/л (10^-3 моль/л), величина ЭДС+0,263 mV (измерена ионометром "Анион 4110").

Затем подключают насос 3 электрокоагулятора 2 типа МУИ ТОСА.306128.010 и заполняют последний отработанным электролитом. После отключения насоса 3 включают выпрямитель 4 типа TEPI-800/24Т-01. Сначала обработку осуществляют постоянным током прямой полярности при плотности тока 0,4-0,5 А/дм² в течение 5-10 минут, а затем - постоянным током обратной полярности при той же продолжительности воздействия и плотности тока.

Конкретные параметры режима обработки электролита указаны в таблице. Образующийся шлам удаляют из электролита с помощью центрифуги 5 непрерывного действия.

Как следует из таблицы:

- с увеличением силы тока возрастает рН электролита;

- с увеличением рН электролита концентрация Cr+6 и величина ЭДС уменьшаются:

- 3-ий опыт является оптимальным для нейтрализации ионов Cr+6, т.е. его концентрация, измеренная титрометрическим методом, равна 0, а остатки ионов Cr+6, измеренные ионометром "Анион 4110", составили 10-8 - 10-9 моль/л. Таким образом, нейтрализацию ионов Cr+6 в электролите необходимо осуществлять в реверсном режиме работы выпрямителя. В результате обработки электролита высокотоксичные ионы Cr⁺⁶ переводятся в нетоксичные ионы Cr⁺³ и удаляются в составе шлама с помощью центрифуги непрерывного действия.

Источники информации

1. ЕР 2386377 (A1), IPC В23Н 3/10 C25D 21/16 Method of getting reusable electrolyte from electrochemical machining of parts made up of nickel, iron and chromium.

2. Седыкин Ф.В., Дмитриев Л.Б., Иванов Н.И. и др. Оборудование для размерной электрохимической обработки деталей машин. - М., Машиностроение, 1980 - С. 161, 162.

3. Патент РФ №2471594 МКИ В23Н 1/10 C25D 21/18

Способ регенерации электролита на основе водного раствора нитрата и хлорида натрия, используемого при электрохимической обработке лопаток газотурбинного двигателя, изготовленных из высоколегированных сталей, включающий электрокоагуляцию электролита, при которой сначала осуществляют обработку электролита постоянным током прямой полярности при плотности тока 0,4-0,5 А/дм² в течение 5-10 минут, а затем постоянным током обратной полярности при той же плотности тока и продолжительности воздействия, причем в процессе обработки образующийся шлам удаляют из электролита.

Изобретение относится к извлечению веществ органическими экстрагентами из водных растворов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.

Способ регенерации отработанного щелочного гальванического электролита меднения // 2603933

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для регенерации отработанных растворов. Способ регенерации отработанного щелочного гальванического электролита меднения, содержащего комплексы катионов меди (II) с этилендиаминтетрауксусной кислотой (ЭДТК), включает восстановление катионов меди (II) в катионы меди (I) при нагревании, удаление комплексона ЭДТК из кислого раствора, при этом в качестве восстановителя катионов меди (II) используют тиосульфат натрия, процесс восстановления осуществляют при рН=5-6, нагревании до 90 °C в течение 15 мин и мольном соотношении υ(Cu2+) : υ(тиосульфат), равном 1:1,05, а полученный сульфид меди (I) прокаливают и растворяют в серной кислоте с получением оксида меди (II).

Способ получения хромированного изделия, устройство регенерации раствора cr(iii) для хромирования, установка хромирования с cr(iii) и способ регенерации раствора cr(iii) для хромирования // 2583563

Изобретение относится к области гальванотехники. Способ регенерации электролита хромирования Cr(III) с использованием устройства для регенерации, содержащего ванны регенерации и охлаждения электролита, включает нагревание электролита, извлеченного из главной ванны хромирования, до более высокой температуры, чем температура, при которой осуществляют хромирование, и охлаждение нагретого электролита до температуры, равной или более высокой, чем температура, при которой осуществляют хромирование, и меньшей, чем температура нагревания, и возвращение электролита в главную ванну.

Способ регенерационной очистки медно-тартратных щелочных гальванических электролитов // 2572957

Изобретение относится к очистке отработанных щелочных электролитов меднения, регенерацией катионов меди (II) и комплексонов и может быть применено в гальванотехнике и в промышленной экологии.

Способ очистки электролита хромирования на основе соединений шестивалентного хрома от примеси катионов трехвалентного железа // 2484186

Изобретение относится к гальваническому производству, а именно к способу восстановления работоспособности электролита хромирования на основе соединений шестивалентного хрома, загрязненного вредной примесью - катионами трехвалентного железа.

Способ очистки электролитов хромирования // 2481425

Изобретение относится к способам очистки электролитов хромирования. .

Способ автоматического управления системой подготовки и регенерации электролита и устройство для его воплощения // 2471594

Изобретение относится к очистке электролита и может быть использовано для подачи, регенерации и регулирования параметров электролита. .

Способ извлечения катионов меди из кислых растворов, содержащих сильные окислители // 2436874

Изобретение относится к гальваническому производству, а именно к способу восстановления работоспособности кислых растворов и электролитов, содержащих сильные окислители.

Способ обезвреживания водных растворов, содержащих соединения шестивалентного хрома // 2433961

Изобретение относится к гальваническому производству, конкретно к способу обезвреживания промывной воды и электролитов, содержащих соединения шестивалентного хрома.

Способ очистки электролита хромирования от примесей катионов железа и меди (варианты) // 2433212

Изобретение относится к способам очистки электролита хромирования на основе хромового ангидрида и серной кислоты от вредных примесей - катионов железа и меди, и может быть использовано на гальваническом производстве для восстановления работоспособности электролитов хромирования.

Способ очистки воды от радона и дочерних продуктов распада радона, устройство для его осуществления // 2623777

Группа изобретений относится к водоподготовке и может быть использована в системах снабжения питьевой водой населенных пунктов, санаториев, домов отдыха, коттеджей, индивидуальных домовладений, располагающих подземными радоновыми водами с выходами их на поверхность.

Способ переработки осадка сточных вод производства нитроцеллюлозы // 2623775

Изобретение может быть использовано на предприятиях промышленного производства нитроцеллюлозы и предприятиях специальной химии. Способ переработки осадка сточных вод производства нитроцеллюлозы включает непрерывную загрузку влажного нитроцеллюлозного осадка в близкий к насыщению водный раствор гидроксид натрия или гидроксида калия с начальной температурой 10-95°C.

Способ очистки сточных вод от летучих органических соединений // 2623752

Изобретение относится к очистке сточных вод, загрязненных механическими примесями и минеральными солями, от летучих органических соединений. Исходную сточную воду 1 нагревают балансовым потоком 3 продуктов окисления в теплообменнике 2.

Устройство и способ обессоливания воды // 2623256

Изобретение относится к обессоливанию воды. Способ включает стадии, в которых пропускают подаваемый поток солевого раствора 2' в первую стадию обессоливания через обратноосмотическую мембранную опреснительную установку 3', включающую по меньшей мере один обратноосмотический опреснительный блок 4' с образованием потока 5' первого водного продукта, имеющего сниженную концентрацию соли относительно концентрации подаваемого потока солевого раствора 2', и потока 6' первого побочного продукта, имеющего повышенную концентрацию соли относительно концентрации подаваемого потока солевого раствора 2'.

Автономный солнечный опреснитель-электрогенератор // 2622441

Изобретение относится к технике опреснения морских и соленых (минерализованных) вод и может быть использовано для получения опресненной воды и попутной генерации электрической энергии.

Способ генерирования химически активных частиц в жидкости с использованием электрического разряда // 2622387

Изобретение относится к области генерирования химически активных частиц физическими методами воздействия и может быть использовано в биомедицинских исследованиях.

Способ извлечения кадмия и цинка из природных и сточных вод // 2622204

Изобретение относится к cпособу извлечения ионов кадмия и цинка из природных и сточных вод. Способ включает сорбцию с использованием сорбента и элюирование сорбированных ионов.

Способ нейтрализации кислых шахтных вод // 2622132

Изобретение может быть использовано в охране окружающей среды при нейтрализации кислых шахтных вод угольных бассейнов. Для осуществления способа в качестве нейтрализующего кальцийсодержащего материала используют шлак, образующийся при производстве феррованадия силикоалюминотермическим методом и включающий до 97 мас.

Модуль ультрафиолетового облучателя // 2621804

Изобретение может быть использовано в водоочистке. Модуль (1) ультрафиолетового облучателя с рамой (5) содержит по меньшей мере два элемента (2) облучателя.

Способ аэрации животноводческих стоков пруда-накопителя // 2621751

Изобретение относится к очистке животноводческих стоков пруда-накопителя аэрацией. Способ включает использование воздухоподводящей трубы, распределительных перфорированных трубопроводов 11, снабженных тупиковыми концами, и рассредоточенную подачу сжатого воздуха компрессором 3.

Способ подготовки прокачиваемой через зону обработки при электрохимической размерной обработке рабочей среды и устройство для его осуществления // 2621325

Изобретение относится к электрохимической размерной обработке деталей из металлических материалов. Предложен способ, включающий пропускание рабочей среды на входе в зону обработки через магнитное поле с вектором перемещения наночастиц в сторону, противоположную гравитационным силам, при этом на выходе из зоны обработки рабочую среду с продуктами обработки, образовавшимися в процессе электрохимической размерной обработки, пропускают через магнитное поле с вектором перемещения наночастиц в противоположном направлении.