Применение мембранного электролиза для регенерации и утилизации растворов на основе соединений хрома

• Автор: Тураев, Дмитрий Юрьевич
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

2.1. Воздействие компонентов электролита хромирования на окружающую среду

2.2. Загрязнения в хромовом электролите и способы поддержания работоспособности электролита.

2.3. Методы обработки отработан ного электролита хромирования

2.3.1. Методы регенерации электролита хромирования.

2.3.1.1. Ионообменный метод и свойства ионообменных смол и мембран.

2.3.1.2. Электрохимические методы

2.4. Растворы травления, пассивации, получения конверсионных и защитных пленок на основе соединений шестивалентного хрома.
2.5. Регенерация растворов травления, пассивации, получения конверсионных и защитных пленок на основе соединений шестивалентного хрома электрохимическим методом.
2.6. Рекуперация растворов на основе соединений шестивалентного хрома
2.7. Сравнительная характеристика методов очистки сточных вод от хрома
2.8. Исследование технологических процессов в электролитах хромирования на основе соединений трехвалентного хрома
2.9. Выводы из литературного обзора
3. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
3.1. Методика проведения анализа растворов, содержащих соединения шестивалентного хрома
3.1.1. Определение концентрации шестивалентного хрома в растворе, содержащем только хромовый ангидрид.
3.1.2. Анализ растворов, содержащих только хромовый ангидрид,
серную кислоту и ионы трех валентного хрома.
3.1.2.1. Определение концентрации суммарного хрома в пробе
3.1.2.2. Определение концентрации шестивалентного хрома в пробе.
3.1.2.3. Определение концентрации трехвалентного хрома в пробе
3.1.2.4. Определение концентрации сульфатионов в пробе.
3.1.3. Определение содержания шестивалентного хрома, трех валентного
хрома, сульфагионов, железа, меди в электролите хромирования.
3.1.3.1. Определение концентрации суммарного хрома в пробе
3.1.3.2. Определение концентрации шестивалентного хрома в пробе.
3.1.3.3. Определение концентрации трехваентного хрома в пробе
3.1.3.4. Определение концентрации сульфатионов в пробе.
3.1.3.5. Определение содержания железа
3.1.3.6. Определение содержания меди
3.2. Методика проведения анализа электролига хромирования на основе
соединений трехвалентного хрома.
3.2.1. Определение содержания трехвалентного хрома в концентрате сульфата хрома
3.2.2. Определение содержания суммарного хрома в электролите хромирования
3.2.3. Определение двухвалентного хрома в электролите хромирования
3.2.4.0пределенис трехвалентного хрома в электролите хромирования.
3.2.5. Определение концентрации серной кислоты
3.3. Расчет выхода по току гравиметрическим методом.
3.4. Расчет выхода но току титриметрическим методом.
3.5. Определение чисел переноса.
3.6. Схема установки для проведения процесса регенерации электролита хромирования.
3.7. Принцип действия установки для регенерации электролита
хромирования.
3.8. Принцип действия установки для извлечения ионов шестивалентного хрома из раствора в ванне непроточной промывки после операции хромирования.
3.9. Принцип действия установки для регенерации растворов пассивации меди, цинка, осветления меди, анодирования алюминия на основе шестивалентного хрома
3 Принцип действия установки для извлечения ионов шестивалентного хрома из раствора в ванне непроточной промывки после процессов пассивации меди, цинка, осветления меди, анодирования алюминия в растворах на основе шестивалентного хрома.
3 Схема установки для проведения процесса стабилизации электроосаждения хрома из электролита хромирования
на основе его трехвалентных соединений.
ринцип действия установки для проведения процесса стабилизации электроосаждения хрома из электролитов хромирования на основе его трехвалентных соединений.
4. ЭКСПНРИМЕ1 П АЛЬНАЯ ЧАСТЬ
4.1. Определение скорости извлечения хромовой кислоты из модельных растворов, содержащих ионы шестивалентного хрома.
4.1.1. Определение скорости диффузии хромового ангидрида через керамическую диафрагму.
4.1.2. Определение чисел переноса хроматионов через керамическую диафрагму
4.1.3. Определение скорости восстановления шестивалентного хрома до трехвалентного в растворах хромового ангидрида с серной кислотой
4.2. Регенерация промышленного электролита хромирования.
4.2.1. Извлечение ионов железа и меди из электролита хромирования.
4.2.2. Извлечение хромовой кислоты из электролита хромирования
4.3. Регенерация растворов пассивации меди и ее сплавов.
4.3.1. Рекуперация растворов пассивации меди и ее сплавов.
4.4. Регенерация растворов пассивации цинка и кадмия
4.5. Регенерация раствора анодирования алюминия.
4.5.1. Извлечение хромовой кислоты из растворов анодирования алюминия.
4.6. Извлечение хромовой кислоты из ванны улавливания после операции хромирования.
4.7. Извлечение хромовой кислоты из промывной воды в ванне улавливания после операции пассивирования меди и ее сплавов.
4.8. Извлечение хромовой кислоты из промывной ванны после операции пассивации цинка и кадмия.
4.9. Утилизация отработанных растворов пассивации цинка и кадмия.
4 Определение условий стабилизации процесса электроосаждения хрома из электролитов хромирования на основе его трехвалентных соединений
. Определение диффузии ионов Сг3 через ионообменные мембраны
. Электролиз в двухкамерной ячейке с одной катионной мембраной.
. Электролиз в двухкамерной ячейке с одной анионной мембраной
4 Изучение стабилизации процесса элсктроосаждения хрома из электролитов хромирования на основе его трехвалентных соединений с помощью мембранного электролиза
. Электролиз в двухкамерной ячейке с одной анионной мембраной
. Электролиз в трехкамерной ячейке с двумя анионными мембранами
. Определение числа переноса ионов Сг3 через катионообменную мембрану
5. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
6. ЛИТЕРАТУРА
7. ПРИЛОЖЕНИЕ
1.ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Как уже упоминалось выше, работоспособность электролита хромирования связана с концентрацией соединений шестивалентного и трехвалентного хрома, накоплением ионов посторонних металлов вследствие растворения материала деталей, а также с жестким соблюдением соотношений концентраций основных компонентов. При хромировании, помимо постоянной компенсации расхода хромового ангидрида, необходимо поддержание соотношения концентраций хромового ангидрида и серной кислоты, а также соотношения площадей анодной и катодной поверхностей, нарушение которого приводит к чрезмерному накоплению в электролите ионов трехвалентного хрома. Кроме того, накопление в электролите примесей ионов железа, меди, никеля, цинка и других металлов снижает удельную электропроводность раствора, приводит к ухудшению качества покрытия, уменьшению выхода по току и рассеивающей способности, а также снижает антикоррозионные свойства хромовых покрытий. Это обуславливает малый срок службы растворов и частую их смену. В случае использования саморегулирующегося электролита, содержащего фториды или кремнийфториды, растворимость и накопление ионов посторонних металлов возрастает 1. Ионообменный метод и свойства ионообменных смол и мембран. Для большинства марок ионообменных смол этот метод применим только для регенерации разбавленных электролитов с концентрацией СгОз до 0 гл. При более высокой концентрации происходит деструкция смол с одновременным восстановлением V до III. Поэтому рекомендуется либо предварительно разбавить электролит хромирования, либо проводить регенерацию раствора хромирования совместно с регенерацией хромаУ1 из промывных вод от ванн улавливания или каскадных ванн промывки. В этом случае хромсодержащие растворы пропускают поочередно через катионообменные и анионообменную колонки. В катионитовой колонке из растворов удаляются катионы 3, Ре3, 2 2 и др. Регенерированная хромовая кислота с концентрацией СгОз в пределах гл после частичного выпаривания направляется в ванны хромирования для корректировки электролита 3, . Ионообменные смолы вещества, способные в эквивалентных количествах обратимо обменивать свои ионы на ионы того же знака заряда, содержащиеся в растворе. Катиониты обмениваются с раствором катионами, аниониты анионами, амфолиты в зависимости от условий катионами либо анионами. Матрица синтетических ионообменных смол состоит из полимерной пространственной сетки углеводородных цепей. В качестве фиксированных ионов наиболее часто служат у катионитов 3, СОО, РО, у анионитов , 1ЧН2 ЫСНзз . Сильнокислотные и сильноосновные ионообменные смолы могут осуществлять обмен ионами в широкой области i I за счет практически полной диссоциации ионов 3 катионообменная смола или ионов ЫСНзз анионообменная смола. Слабокислотные или слабоосновные ионообменные смолы работают при определенных раствора, так как ионы СОО в нейтральных и кислых, а ионы 3 в нейтральных или щелочных растворах большей частью находятся в недиссоциированном состоянии 7. Ионообменные мембраны плотные, практически не фильтрующие пленки, способные пропускать преимущественно ионы одного знака заряда. Ионообменные мембраны делятся на гомогенные, гетерогенные и интериолимерные. Гомогенные мембраны получают из ионообменной смолы без добавок связующею путем прокатывания в тонкие листы. Иногда в гомогенную мембрану для улучшения механической прочности вводят армирующую сегку. Гомогенные мембраны обладают высокой удельной электропроводностью и числами переноса, близкими к единице. Гетерогенные мембраны изготовляют смешением ионообменной смолы со связующим, вводят армирующую сетку из химически стойкого материала и прессуют в виде листов. Гетерогенные мембраны обладаюг высокой механической прочностью, но уступают по электропроводности и селективности гомогенным мембранам. Интерполимерные мембраны являются промежуточными между гомогенными и гетерогенными мембранами. Свойства ионообменных мембран, используемых в данной работе приведены в таблице 2. Таблица 2. Свойства ионообменных мембран. Смола КУ2 сильнокислотный катионит продукт сульфирования сополимера стирола и дивинилбензола. Смола ЭДЭП слабоосновной анионит продукт реакции этилендиамина с эпихлоргидрином.