Разработка автоматической системы аналитического контроля очистки технологических растворов от ионов цветных и черных металлов

• Автор: Киреев, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Введение.

Глава 1. Обзор существующих методов очистки стоков от ионов цветных металлов.

1.1. Вводная часть.

1.2. Цементация

1.3. Осаждение цветных металлов.

1.3.1. Осаждение цветных металлов сероводородом.

1.3.2. Осаждение цветных металлов сульфидами железа.

1.3.3. Осаждение цветных металлов органическими реагентами

1.4. Пенные флотационные процессы, используемые в гидрометаллургии и очистке сточных вод.

1.5. Экстракционные методы разделения и извлечения металлов.

1.6. Сорбционное концентрирование металлов на ионитах.

1.7. Сорбционное концентрирование металлов на других сорбентах
Глава 2. Обзор существующих методов контроля состава растворов
2.1.Электрохимические методы анализа
2.1.1.Электровесовой анализ.
2.1.2. Кондуктометрия.
2.1.3. Потенциометрия.
2.1.4. Вольтамперометрия
2.1.5. Амперометрия.
2.1.6. Кулонометрия.
2.1.7. Полярографический анализ.
2.2. Хроматография
2.3. Оптические методы
2.3.1. Спектральный анализ
2.3.2. Люминесцентный флуоресцентный анализ.
2.3.3. Фотометрический анализ.
2.3.4. Дифференциальная спектрофотометрия.
2.4. Измерение мутности растворов.
2.4.1. Нефелометрический и турбидиметрический методы анализа
Глава 3. Разработка комбинированного метода очистки стоков электролитического производства цветных металлов
3.1. Обоснование необходимости модернизации системы очистки стоков
3.2. Выбор сорбента.
3.3. Воздействие электрическим полем высокой частоты на подвижность ионов сильных электролитов
3.4. Интенсификация процесса сорбции переменным электрическим полем
3.4.1. Определение резонансной частоты для смеси электролитов.
3.5. Экспериментальное подтверждение эффекта интенсификации сорбции электрическим полем высокой частоты.
3.5.1. Описание лабораторной установки
3.5.2. Результатыы эксперимента.
Глава 4. Разработка автоматической системы аналитического контроля
4.1. Выбор метода контроля состава сточных вод до и после очистки.
4.2. Физические основы многолучевой спектрофотометрии для
полидисперсных сред и истинных растворов
4.3. Метрологическое обеспечение метода измерений.
4.4. Выбор длин волн фотометра
4.5. Анализ концентрации истинных растворов и дисперсных сред по логометрической схеме.
4.6. Аппаратное обеспечение метода многоволновой спектрофотометрии .
4.6.1. Источники света
4.6.2. Фотоприемники.
4.6.3. Электронное управление .
4.6.4. Усилитель постоянного тока с логарифмической обратной связью
4.6.5. Источник питания светодиодов
4.7. Анализ концентрации истинных растворов методом безреагентной фотометрии.
4.7.1. Оценка влияния на анализ каждого из компонентов концентраций других компонентов смеси.
4.8. Анализ концентрации взвешенных частиц и их распределения по размерам по седиментационной схеме.
4.9. Выводы
Глава 5. Автоматизация управления частотой электрического поля в процессе очистки технологических растворов и сточных вод от ионов
цветных и черных металлов
Заключение.
Список литературы


Подкисление растворов необходимо для устранения гидролиза ионов меди и железа. Видимо, это вызвано, согласно представлениям Аррениуса о диффузии солевых смесей, увеличением средней молярности диффундирующей соли повышение концентрации серной кислоты и, следовательно, общего сульфатиона увеличивает среднюю молярность сульфата меди и градиент ее концентрации. Подкислеиие свыше 7 гдм3 нерационально изза повышения расхода железа за счет более активного взаимодействия с серной кислотой. Гидродинамический режим в аппарате осложняет процесс цементации. Существует целый ряд осложнений, возникающих при проведении процессов цементации. В числе первых находятся неопределенность интенсивности гидродинамического режима. Теоретически ее можно рассчитать для диска, кольца, шара, вертикальной плоскости, трубы, если процессы протекают в диффузионном режиме. Однако для практики интересны условия цементации с использованием суспендированного порошкообразного металлаосадителя, для которых гидродинамическая обстановка изучена недостаточно. Как отрицательные факторы надо отметить выделение водорода, вызывающее повышение расхода металлацементатора , образование пассивирующих металлических и оксидных пленок на его поверхности, растворение цементированного металла, влияние ионной силы раствора и типа чужих ионов, их окислительной способности или поверхностноактивных свойств, температуры раствора ее повышение может интенсифицировать протекание побочных процессов. Активное перемешивание, механическое стирание осадка с поверхности металлацементатора может улучшить и ускорить процесс цементации. Другим процессом извлечения ценных компонентов из растворов является процесс осаждения цветных металлов . Различают а осаждение цветных металлов сероводородом б осаждение цветных металлов сульфидами железа в осаждение цветных металлов органическими реагентами. Осаждение металлов сероводородом с образованием сульфидов применяют в гидрометаллургии для очистки растворов от меди, коллективного осаждения металлов из разбавленных растворов. Возможно осаждать сульфиды металлов из щелочных или кислых растворов. В первом случае процесс проводят в обычной аппаратуре, а во втором в автоклавах при избыточных давлениях сероводорода и повышенной температуре . Важным критерием является кислотность раствора, необходимая для достаточно полного осаждения металла. В о произведение активностей. Определение констант равновесия реакций осаждения ионов металлов сероводородом или растворения сульфидов тяжелых металлов в растворах кислот, что в известной мере моделирует гидрометаллургические процессы возможно путем определения ЭДС Ец реакций типа шМе8пН8Мет8П5пН2В. Р число Фарадея. Рассчитанная подобным методом величина стандартной энергии Гиббса образования сульфида тяжелого металла зависит только от точности замера Ец и достоверности величины стандартной энергии Гиббса образования газообразного сероводорода ,2 кДжмоль1 при 8 К, но не зависит от численного значения стандартного потенциала исследуемого металла. Кь К2 первая и вторая константы диссоциации сероводорода. Нужно отметить, что при использовании электрохимического метода происходит сульфидирование поверхности металлического электрода, в результате образуется осадок сульфида металла с иными, чем у природных и тем более плавленых образцов, свойствами. Это нужно учитывать и при расчетах гидрометаллургических процессов при осаждении ионов из раствора сероводородом необходимо использовать константы для осажденных соединений, а при растворении рудного и промышленного сульфидного сырья константы для природных или плавленых сульфидов металлов. Кинетика процесса осаждения ионов металлов сероводородом изучена недостаточно. Характерны следующие особенности достаточно высокая скорость, развитие обратных реакций при осаждении некоторых ионов и позитивное влияние активирующих факторов. Возможности использования сероводорода как гидрометаллургического реагента рассмотрены в работе , автор которой использовал уравнение кинетики обратимой реакции и применил его при анализе данных промышленного периодического процесса.