Научная статья на тему 'Деионизация никельсодержащих растворов гальванического производства'

Деионизация никельсодержащих растворов гальванического производства Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
256
46
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Вергун А. П., Тихонов Г. С., Дорофеева Л. И.

Представлены результаты экспериментальных исследований по извлечению ионов никеля из растворов никелирования гальванического производства методом электродиализа в смешанном слое ионита. Проведённые исследования показывают эффективное удержание ионов никеля в ионообменной насадке.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DEIONIZATION OF NICKEL-CONTAINING SOLUTIONS OF GALVANIC PRODUCTION

The paper presents the experimental results on extraction of nickel ions from solutions of galvanic production by the method of electro-dialysis in mixed layer of ionite. The carried out research shows the effective holding of nickel ions within ion-exchange fitting.

Текст научной работы на тему «Деионизация никельсодержащих растворов гальванического производства»

УДК 541.183.12

Деионизация никельсодержащих растворов гальванического производства

А.П. Вергун, Г.С. Тихонов, Л. И. Дорофеева

Томский политехнический университет E-mail: chair23@phtd.tpu.edu.ru

Представлены результаты экспериментальных исследований по извлечению ионов никеля из растворов никелирования гальванического производства методом электродиализа в смешанном слое ионита. Проведённые исследования показывают эффективное удержание ионов никеля в ионообменной насадке.

Очистка сточных вод промышленных предприятий актуальна в связи с постоянно увеличивающимся загрязнением окружающей среды. Одним из наиболее серьёзных источников загрязнения являются производства различных предприятий, в сбросных водах которых содержатся порядка 13 вредных веществ, в основном тяжёлые металлы.

Для очистки сточных вод гальванических производств используют различные методы или их сочетания: реагентный, сорбционный (физико-химический), физический, электрохимический.

Для более глубокой очистки сбросных растворов перспективны электрохимические методы [1], позволяющие снизить концентрацию ионов металлов в выходных растворах до 0,1...0,2 мг/л. Хорошие результаты показали также исследования по использованию электродиализаторов с межмембранным ионитовым заполнением для очистки сбросных растворов [2-5].

В работе рассмотрено извлечение ионов никеля из растворов никелирования гальванического производства Томского электролампового завода методом электродиализа при заполнении средней камеры трёхкамерного электродиализатора смешанным слоем ионитов КУ-2х8 и АВ-17. В данном случае использовался электродиализатор, принципиальная схема которого приведена на рисунке, с размерами катионитовой (МК-40) и анионитовой мембран (МА-40) 15,5 х 31 см и межмембранным расстоянием 0,9 см. Средняя камера заполнялась смесью набухших ионитов: катионита КУ-2х8 в Н+- форме и анионита АВ-17 в (Ж-форме, в соотношении 1:1,4 по весу, соответственно.

Исследования проводились при прикладываемых напряжениях 40... 100 В. Предварительно оценивалось время движения ионов никеля под действием постоянного электрического поля:

dk _ dk-F

dk-LAK'F

и

где ¿4 - межмембранное расстояние в средней камере; Уи - скорость движения ионов; Р - число Фарадея; Е - напряженность постоянного электрического поля; 9Н - подвижностьиона; и -прикладываемое напряжение; ЬАК - межэлектродное расстояние.

Время прохождения ионов никеля в вертикальном направлении с потоком раствора:

Рисунок. Схема электродиализатора: 1) катодная камера; 2) катод; 3) катионитовая мембрана; 4) средняя (рабочая) камера, заполненная смешанным слоем ионитов; 5) анионитовая мембрана; 6) анод; 7) анодная камера; 8)вентиль

Ни

где Нк - высота рабочего пространства средней камеры; Ур - линейная скорость движения раствора.

Для нормальных условий переноса ионов должно соблюдаться равенство:

К =

когда время переноса ионов в горизонтальном направлении ^ равно времени переноса в вертикальном направлении /р.

Тогда необходимый объёмный расход раствора через среднюю камеру:

QP = ®k-dk-vp-f =

Lak-F

где со* - ширина средней камеры; /- коэффициент пористости, /=0,4.

Затем, с учётом указанных оценок и исходных концентраций никеля выбирались рабочие расходы растворов через среднюю камеру, которые составляли 1...8 л/ч. Результаты исследований представлены в таблицах 1, 2 (расход раствора 1,2 л/ч).

Таблица 1. Изменение удельного сопротивления раствора (р ), выходящего из средней камеры электродиализатора'

Время работы, ^ мин. и, В

60 100

I, А р, кОм • см I, А р, кОм • см

0 0,40 0,96 0,8 0,96

30 0,36 6,55 1,0 18,00

60 оо О 12,60 1,1 27,00

90 0,42 18,00 1,1 30,00

Таблица 2. Изменение концентрации ионов никеля (С№) и удельного сопротивления (р ) исследуемых растворов'

Камера электродиализатора и, В

60 100

С№, мг/л р, кОм • см Сщ, мг/л р, кОм см

Анодная 0,0025 0,162 0,0975 0,080

Катодная 0,8750 0,504 1,1500 0,450

Средняя не обнаружено 18,000 не обнаружено 30,000

‘Концентрация никеля в исходном растворе 8,58 мг/л, время работы электродиализатора 1,5 ч

Концентрация ионов никеля в растворах определялась в заводской лаборатории фотоколоримет-рическим методом.

Выводы

Проведённые исследования показали, что при электродиализе в смешанном слое ионитов происходит эффективное удержание ионов никеля в ионообменной насадке с последующим перемещением их в катодную камеру электродиализатора, поскольку поглощаемые катионитом ионы металла перемещаются по зёрнам ионита под действием постоянного электрического поля. Одновременно

с этим происходит перенос тех же ионов по свободному пространству между зёрнами ионита из раствора, проходящего через это пространство в процессе перемещения через слой ионообменной насадки.

Рассмотренный метод деионизации при электродиализе с межмембранной засыпкой камер ионитами не требует затрат на регенерацию, отличается сравнительной простотой аппаратурного оформления и даёт возможность использовать его для решения вопросов деионизации никельсодержащих растворов гальванического производства, а также и других проблем, связанных с очисткой сбросных растворов и тонкой очисткой веществ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Запольский А.К., Образцов В.В. Комплексная переработка сточных вод гальванического производства.

- Киев: Техника, 1989. - 199 с.

2. Певницкая М.В., Стариковский Л.Г., Усов В.Ю., Бо-родихина Л.И. Исследование работы электроионит-ного аппарата при глубокой деионизации воды и пути оптимизации процесса // Журнал прикладной химии.

- 1981. - Т. 54. - № 9. - С. 2077-2081.

3. Певницкая М.В. Электромембранная технология деионизации вод с общим содержанием менее 300 мг/л

// Теория и практика сорбционных процессов. -1989. - № 20. - С. 135-137.

4. ПерминоваЛ.Г., БородихинаЛ.И., Певницкая М.В., Белобаба А.Г. Управление технологическим процессом глубокой деионизации воды электроионитным методом//Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук. - 1985.

- № 2/1. - С. 135—139.

5. Решетникова А.К., Шапошник В.А., Спицина Л.П. Стационарные фронты компонентов при глубоком обессоливании воды электроионированием // Теория и практика сорбционных процессов. - 1981. - № 14. -С. 110-112.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.