Физико-химические закономерности редуцирования ионов тяжелых металлов из низкоконцентрированных водных растворов электрохимических производств

• Автор: Плохов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 376 с. : ил.

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

1.2. Составы электролитов и промывных вод основных гальванических процессов

1.3. Методы и способы редуцирования ионов металлов из промывных вод меднения, никелирования, цинкования и хромирования
1.4. Кинетические особенности элсктровосстановления Си И, II, И и анионов хрома VI в водных растворах.
1.5. Оптимизация водопотребления и адаптация работы гальванических линий с локальным оборудованием по очистке вод

в основных гальванических процессах

1.6. Анализ литературных данных, теоретическое обоснование работы и задачи исследования

Глава 2. Методика экспериментальных исследований

2.1. Приготовление и анализ рабочих растворов

2.2. Методы изучения закономерностей ионообменного

элиминирования ионов меди, цинка, никеля, Сг III и Сг VI из промывных вод процессов металлизации
2.3. Методы исследования кинетических закономерностей
электрохимического элиминирования ионов металлов из промывных вод и элюатов.
2.4. Методы оценки влияния технологических факторов на эффективность электрохимического элиминирования металлов
Глава 3. Математическое моделирование электролитического процесса и оценка перспектив редуцирования ионов металлов из промывных вод основных гальванических производств.
3.1. Системный подход к созданию физикохимических процессов очистки вод после гальванической металлизации.
3.2. Математическое моделирование состояний гальванических и промывных ванн при эксплуатации.
3.3. Алгоритмическая реализация математической модели и расчет состояний ванн различных гальванических линий.
3.4. Общие закономерности в изменении состояний гальванических
и промывных ванн при эксплуатации
Глава 4. Закономерности ионообменного элиминирования ионов металлов из промывных вод основных гальванических производств
4.1. Особенности извлечения катионов меди И из промывных вод кислого меднения.
4.1.1. Элиминирование ионов металла из промывных вод сернокислого меднения
4.1.2. Ионообменное извлечение катионов металла из промывных вод кремнефторидного меднения
4.2. Закономерности элиминирования ионов цинка II из промывных вод после гальванического цинкования.
4.2.1. Ионообменная очистка промывных вод после сернокислого цинкования от ионов II.
4.2.2. Ионообменное извлечение цинка II из промывных вод цинкатного цинкования
4.2.3. Удаление катионов цинка из промывных вод хлористоаммонийного цинкования методом ионного обмена
4.3. Катионообменная очистка промывных вод сернокислого
никелирования от ионов металла
4.4. Извлечение ионов Сг III и Сг VI из промывных вод стандартного хромирования.
4.4.1. Элиминирование ионов хрома III катионитом КУ1
4.4.2. Ионообменное удаление хрома VI анионитом АВ
в ОНформе.
4.5. Общие закономерности ионообменного элиминирования ионов металлов из промывных вод основных гальванических производств.
Глава 5. Особенности электрохимического элиминирования ионов металлов из промывных вод и элюатов
5.1. Особенности кинетики элсктровосстановлсния Си2, Тл, Ы и анионов хрома VI из промывных вод и элюатов.
5.1.1. Кинетические закономерности элсктроосаждения меди
из элюатов и промывных вод после сернокислого меднения
5.1.2. Электроосаждение меди из элюатов и промывных вод после кремнефторидного меднения.
5.1.3. Электровосстановление цинка II из элюатов и промывных вод после сернокислого и цинкатного цинкования
5.1.4.Кинетика элсктроосаждения цинка из элюатов и промывных вод хлористоаммонийного цинкования
5.1.5. Электроосаждение никеля из элюатов и промывных вод сернокислого никелирования
5.1.6. Кинетика и механизм разряда Сг VI из щелочных элюатов при очистке промывных вод хромирования
5.2. Влияние технологических факторов на электрохимическое элиминирование ионов металлов из промывных вод и элюатов
5.3. Схемы очистки промывных вод после гальванических
процессов меднения, цинкования, никелирования и хромирования
5.4. Общие закономерности электрохимического элиминирования
ионов металлов из промывных вод и элюатов.
Глава 6. Многокритериальная оптимизация и поиск рационального водоиотрсбления при работе гальванических линий совместно с оборудованием по локальной очистке промывных вод
6.1. Сетевой анализ подсистемы промывочные растворы локальное оборудование по очистке.
6.2. Оптимизация сетевых моделей промывки, выбор методов се проведения и разработка алгоритмов.
6.3. Расчет оптимального водопотребления при промывках для гальванических линий различной производительности и апробация результатов работы.
6.4. Научные принципы создания физикохимических процессов редуцирования ионов металлов из промывных вод основных гальванических производств.
Список цитируемых источников
Приложения
Приложение 1. Составы рабочих растворов
Приложение 2. Блоксхемы алгоритмов
Приложение 3. Тексты программ
Приложение 4. Характеристики гальванических линий
Приложение 5. Акты и протоколы испытаний.
ВВЕДЕНИЕ


Для получения блестящих катодных осадков никеля предложено большое количество органических добавок к сернокислому электролиту сульфосоединения ароматического ряда птолуолсульфамид, ненасыщенные спирты и гликоли 1,4бутиндиол, лаптопы кумарин и его производные и другие. В последние годы в совершенствовании сульфатных электролитов никелирования имеются тенденции, связанные с повышением скорости процесса осаждения путем добавления тиоцианата изменениями режимов электроосаждения введением новых, более эффективных блескообразующих веществ синтанола АМП , Ыасоль пропаргилсульфоновон кислоты , пропинола и пропиоловой кислоты ,, ацетиленовых соединений с водородом, замещенным электронодонорными функциональными группами ОН, ЫН, СБ , сннтамид5, ПАВ, стсарокс6 , СВ2, СВ, СВ . При всем многообразии добавок к сернокислым электролитам никелирования в производственной практике чаще всего используют сахарин и 1,4бутиндиол. Эти вещества при совместном использовании выполняют одновременно функции блескообразователя, смачивателя и выравнивающего агента. Состав наиболее часто применяемого сернокислого электролита блестящего никелирования и режим его эксплуатации представлен в таблице 1. Недостатком представленного электролита является чувствительность к колебаниям и к ионам примесных металлов. Таблица 1. Плотность тока, Лдм2 2. Допустимые концентрации катионов металловпримесей в электролите сернокислого никелирования следующие 0. Ре3 0. Си2 0. РЬ2 ,. Следовательно, промывные воды после сернокислого никелирования содержат сульфат никеля, хлорид никеля, борную кислоту, сахарин и 1,4бутиндиол. ОН2п , где п1ч6, из которых наиболее устойчивым является октаэдрический . Н4 п1Н Н НпОН 4 1. НСп1Н 1 Нп ОН2СГГГ 1. Таким образом, в промывных водах после сернокислого никелирования II всегда присутствует в нескольких катионных формах. Электролиты хромирования подразделяются на стандартные, саморегулирующиеся и тетрахроматные ,,. Основным их компонентом является СЮз, концентрация которого в зависимости от требуемого качества покрытий декоративное, пористое, износостойкое или молочное изменяется от 5 до 0 гл. Другим основным компонентом является соединение, содержащее посторонний анион. В качестве посторонних в стандартных электролитах хромирования используют анионы
БОд а в саморегулирующихся применяют Р, Р6 или их сочетание. Тетрахроматные электролиты вместо посторонних анионов содержат гидроксид натрия для частичной нейтрализации хромовой кислоты, образующейся в результате растворения хромового ангидрида. В качестве дополнительных компонентов электролиты хромирования могут содержать ПЛВ, являющиеся блескообразующими или выравнивающими добавками, а также вещества, препятствующие повышенной летучести СЮз при повышенной температуре например, препарат Хромин . Для получения качественных покрытий с достаточно высоким выходом по току в электролитах должно присутствовать 3 гл ионов Сг III, что повышает скорость электроосаждения металла ,. Катионы хрома III в состав электролита не вводятся, а образуются в процессе предварительной проработки. При эксплуатации электролита их концентрация увеличивается. Применяемые в производстве электролиты хромирования представлены в таблице 1. СЮз не более 0 гл придание покрытиям новых функциональных свойств в результате введения сульфоуксусной кислоты и других ПАВ или азотнокислого свинца 0. Однако эти разработки пока не нашли промышленного применения. Стандартный электролит хромирования с отношением СгОз НгБОд составляющим таблица 1. Он уступает в производительности за счет выхода по току металла тетрахроматному и саморегулирующимся электролитам, но менее чувствителен к примесям и изменению температуры. Кроме того, из раствора стандартного хромирования одним лишь изменением токового режима можно получать покрытия различного качества, а из других электролитов только декоративные покрытия. Таблица 1. Промывные воды после стандартного хромирования содержат в небольших количествах катионы гидроксония и анионы БОд2, являющиеся продуктами диссоциации серной кислоты, а также ионы Сг VI.