Оптимизация процессов извлечения Zn(II) из низкоконцентрированных сернокислых растворов

• Автор: Харитонова, Ирина Юрьевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 171 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Системный анализ и математическое моделирование в создании малоотходных гальванических производств.

1.2 Составы электролитов и промывных вод кислого цинкования

1.3 Методы, способы и технологии извлечения и переработки 2п из гальванических стоков

1.4 Кинетические закономерности электроосаждения цинка из сернокислых растворов

1.5 Пути снижения водопотребления и согласования совместной работы гальванической линии с локальным оборудованием по очистке промывных вод.

1.6 Анализ литературных данных, теоретическое обоснование работы и

задачи исследования.

Глава 2. Методы экспериментальных исследований

2.1. Приготовление и анализ рабочих растворов
2.2 Методы установления физикохимических закономерностей ионообменного извлечения катионов цинка II из сернокислых растворов.
2.3 Методы выявления закономерностей электрохимической
рекуперации ионов цинка из вод и элюатов
Глава 3. Математическое прогнозирование в решении экологических проблем промывных вод кислого цинкования
3.1 Системный подход к созданию технологии очистки промывных вод после сернокислого цинкования от Хп II.
3.2 Усовершенствование математической модели оценки состояния гальванических и промывных ванн в процессе эксплуатации
3.3 Алгоритмическая реализация модели и расчеты состояний технологических и промывных ванн при сернокислом цинковании .
Глава 4. Кинетические и технологические закономерности ионообменного извлечения и электрохимической утилизации ионов металла промывных вод сернокислого цинкования.
4.1 Физикохимические закономерности ионообменного извлечения из промывных вод сернокислого цинкования
4.2 Кинетические и технологические закономерности электровосстановления 2п II из вод и элюатов
4.3 Разработка технологических схем очистки промывных вод
сернокислого цинкования с утилизацией ионов металла.
Глава 5. Разработка сетевой модели для оптимизации промывки при работе гальванической линии совместно с оборудованием по очистке .
5.1 Сетевой анализ подсистемы промывочные ванны оборудование
по очистке.
5.2 Оптимизация сетевых моделей промывок, выбор методов сс проведения и разработка алгоритмов
5.3 Расчет оптимального водопотребления для промывок после сернокислого цинкования для гальванических линий различной
производительности
Выводы
Список использованных источников


Однако, расчеты по предложенной модели носят только дискретный, пошаговый характер, кратный темпу выхода. Для гальванических ванн предложено учитывать химические и электрохимические превращения, а также принос и унос электролита с деталями. При этом не рассматривались такие технологические факторы, как барботаж естественный и принудительный, бортовая цеховая вентиляция и некоторые другие. Количественно более точно состояния гальванических и промывных ванн отражает универсальный метод , основанный на системах дифференциальных уравнений баланса по массам компонентов и объемам растворов. Помимо всех указанных выше, в материальный баланс включены факторы, отражающие влияние принудительного барботажа, уноса растворов с выделяющимися в ходе электролиза газами, а также наличие бортовой и цеховой вентиляций. Компьютерная реализация этой модели выполнена на основе численного метода РунгеКутта. Следует, однако, отметить, что учет только непрерывного действия факторов не совсем соответствует реальным условиям массообмена между ваннами гальванической линии. Системный анализ является перспективным подходом для разработки и оптимизации технологий извлечения и переработки ионов металлов гальванических промывных вод. Его применение требует точной количественной оценки состояния гальванических и промывочных ванн на основе модельных представлений. Поэтому, одной из задач данной работы является построение универсальной математической модели, основной особенностью которой является учет как непрерывно, так и дискретно действующих факторов. Это позволит прогнозировать конечную цель экологических мероприятий регенерацию или утилизацию ионов металла и методы ее достижения. Нанесение гальванических цинковых покрытий проводят в кислых, нейтральных и щелочных электролитах , . В первых ионы металла находятся в виде простых гидратированных катионов, а в других Ъа И присутствует в форме комплексных катионов или анионов. Из кислых электролитов наиболее известны сернокислые и хлоридные, в которые металл вводят в виде солей и 2. Среди комплексных электролитов чаще других в практике цинкования применяют щелочные хлористоаммонийные и цинкатные . Для цинкования в подавляющем большинстве случаев применяют сернокислые электролиты, которые хотя и обладают низкой рассеивающей способностью, но обеспечивают высокие скорости нанесения и хорошее качество покрытий, что особенно важно для металлизации изделий несложной конфигурации, а также проволоки и ленты . Соответственно, покрытия на детали сложного профиля наносят из комплексных, в основном хлористоаммонийных и цинкатиых электролитов. При этом скорости металлизации значительно ниже, но достигается высокая равномерность распределения покрытия по толщине . Основными составляющими электролита сернокислого цинкования являются соль электроосаждаемого металла компоненты, увеличивающие электропроводность раствора буферные агенты а также специальные органические вещества, обладающие поверхностноактивными свойствами ПАВ, способные придавать покрытиям блеск, пластичность и другие свойства. Для увеличения электропроводности раствора цинкования в него иногда вводят сульфат натрия или серную кислоту в концентрациях 0 и 0 гл, соответственно. Высокий выход по току металла при сернокислом цинковании достигается при фиксированной кислотности растворов. А4з 6Н 2А1ОНз ЗН 1. В ряде случаев для усиления буферирующего действия сульфата алюминия совместно с ним используют борную кислоту, способность которой поддерживать постоянство в кислых средах обусловлена образованием с солями электроосаждаемых металлов сложных комплексных соединений . Для получения плотных, светлых, мелкокристаллических, а в ряде случаев блестящих покрытий, в состав электролита вводятся ПАВ, повышающие поляризацию при разряде ионов цинка. Однако, в практике гальваностегии наибольшее распространение получил декстрин благодаря низкой стоимости, доступности и стабильности качества покрытий при эксплуатации электролитов. Основные, используемые в производстве, электролиты сернокислого цинкования представлены в таблице 1. Таблица 1.