CC BY
21
_Успехи в химии и химической технологии. ТОМ XXIX. 2015. № 4_
УДК 541.133:621.357
Е. А. Василенко*, Г. Н. Семенов, Е. Г. Винокуров, А. Ф. Салахов
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20 * e-mail: [email protected]
информационная система по составам растворов для электроосаждения металлических покрытий
Аннотация
В работе рассматривается подход к классификации составов растворов для электроосаждения металлов на основе их ресурсоемкости. Рассматриваются показатели и критерии ресурсоемкости. Приводится информационно -логическая модель, которая легла в основу разработки информационной системы, включающей базы данных по свойствам растворов, характеристикам металлических покрытий и процессам электроосаждения.
Ключевые слова: информационная система, инфологическая модель, электроосаждение металлов, составы растворов, критерии ресурсоемкости.
Для уменьшения ресурсопотребления Большую актуальность для специалистов,
(ресурсоемкости), экологической опасности работающих в области гальванотехники, гальванического производства, концентрации представляет обобщенная информация о составах загрязняющих веществ в сточных водах и нагрузки на используемых растворов, свойствах получаемых очистные сооружения необходимо минимизировать покрытий, характеристиках процесса, а также их унос в промывные воды, для чего использовать ресурсоемкость составов и прогнозирование низкоконцентрированные составы растворов. негативного воздействия электорохимических Решение проблемы ресурсоемкости гальванического производств на окружающую среду. производства имеет важное экологическое значение В таблице 1 представлен фрагмент данных по
[1,2]. исходным составам растворов для электроосаждения
цинка и никеля.
Таблица 1. Составы растворов для электроосаждения металлических покрытий [3]
Состав раствора Условия
№ п/п Концентрация электроосаждения
Компонент г/л моль/л моль экв./л i, А/дм2 t, °С
1 2 3 4 5 6 7
Цинкование
1 ZnSO4-7H2O 215 0,75 1,5 1-2 3-5 (с переме- 18-22
Ab(SO4M8H2O 30 0,05 0,27
Na2SO4-10H2O 50-100 0,15-0,3 0,3-0,6 шиванием)
Декстрин 10 - -
рН 3,8-4,4 - -
Общее солесодержание 1,03 2,23
Никелирование
2 NiSO4-7H2O 70-100 0,25-0,36 0,5-0,72 0,5-2,0 20-30
NaCl 15-20 0,26-0,34 0,26-0,34
H3BO3 15-20 0,25-0,33 0,25-0,33
рН 5,3 - -
Общее солесодержание 0,75-1,02 1,00-1,38
В работе [4] предпринята попытка теоретического обоснования и формирования показателей ресурсоемкости: концентрация электроосаждаемого металла (с), сумма концентраций основных
компонентов растворов (^ с^ ), число компонентов
(№), устойчивость состава растворов (Дс/сср), а также определению их граничных значений для классификации и выбора составов растворов.
В таблице 2 приведены критерии для классификации составов технологических растворов для электроосаждения металлических покрытий на основании предложенной методики.
Таблица 2. Граничные условия типов ресурсоемкости составов растворов
Типы составов технологических растворов для электроосаждения покрытий Ci, моль/л I С,, i моль экв./л N Ac
Ресурсоемкие составы (малоустойчивые) (I группа) Ci > 0,96 Z с, > 2,8 i N > 6 ^C < 0,21
Обычные составы (II группа) 0,71< Ci < 0,96 2,3 < £ С < 2,8 i 3 < N < 5 (N = 4; 5) ÀC 0,21 < — < 0,32 C*
Ресурсосберегающие составы (устойчивые) (III группа) Ci < 0,71 Z с, < 2,3 i N < 3 — > 0,32
При выборе состава раствора необходимо использовать комплексный подход, а значит, рассматривать составы растворов с учетом всех разработанных критериев.
Согласно предложенной методике были рассчитаны критерии составов растворов для электроосаждения металлических покрытий цинка, никеля, меди, олова, свинца, железа, хрома и других металлов.
В основу информационной системы легли базы данных исходных составов растворов, распределение их по ресурсоемкости, по свойствам покрытий, характеристикам растворов и процессов электроосаждения.
Для создания информационной системы была разработана информационно-логическая модель (инфологическая модель), которая представлена на рисунке 1.
Для реализации задачи разработки информационной системы были проанализированы существующие СУБД с целью выбора наиболее оптимальной, отвечающей требованиям
функциональности, комплексности, простоты разработки, универсальности интерфейса и доступности.
В качестве средства для разработки БД по составам растворов для электрохимических металлических покрытий была выбрана СУБД Microsoft Access, как наиболее доступная и органично сочетающаяся со всеми удобствами и преимуществами ОС Windows. Несмотря на то, что Access является мощной системой построения локальных приложений, его использование не сложно и для непрофессиональных пользователей.
Рис. 1. Инфологическая модель информационной системы Для наполнения системы использованы данные по исходным составам более, чем для 100 растворов согласно литературным источникам, обобщенным в работе [5].
Информация, представленная в разработанной системе, позволяет по пользовательскому запросу определить, к какому типу ресурсоемкости относится искомый состав и, соответственно, спрогнозировать ресурсопотребление и экологическую опасность гальванического производства. При этом система позволяет получить информацию по свойствам получаемого покрытия и важную для технологов - по характеристикам процесса.
по составам растворов для электроосаждения металлов
Информационная система предназначена для широкого круга специалистов в области электрохимии, практиков-технологов по
электроосаждению металлических покрытий и для студентов соответствующих специальностей.
В настоящее время информационная система работает в локальном режиме и в дальнейшем для удобства пользователей предполагается разработка удаленного доступа.
Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках выполнения базовой части государственного задания.
Василенко Елена Алексеевна, к.х.н., доцент кафедры Информационных компьютерных технологий РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Семёнов Геннадий Николаевич, к.т.н., доцент кафедры Информационных компьютерных технологий РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Винокуров Евгений Геннадьевич, д.х.н., профессор кафедры Аналитической химии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Салахов Александр Фаритович, студент 5 курса факультета Информационных технологий и управления РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Литература
1. Мешалкин В.П., Товажнянский Л.Л., Капустенко П.А. Основы энергоресурсоэффективных экологически безопасных технологий нефтепереработки. - Харьков: НТУ «ХПИ», 2011. - 616 с.
2. Оценка потенциала ресурсосбережения при электроосаждении металлических покрытий по показателю устойчивости состава растворов / Фадина С.В. [и др.]. Теоретические основы химической технологии. - 2014. - Т. 48. - № 6. - С. 695.
3. Оптимизация травильных растворов меди / Орехова В.В. [и др.]. Гальванотехника и обработка поверхности. - 1994. - Т. 3, № 1. - С. 32-34.
4. Концентрационный критерий классификации ресурсосберегаюих составов растворов для электроосаждения металлических покрытий / Винокуров Е.Г. [и др.]. Теоретические основы химической технологии. - 2012. - Т. 46. - № 5. - С. 569-575.
5. Фадина С. А. Многокритериальный подход при разработке и выборе ресурсосберегающих составов растворов для электроосаждения металлических покрытий: Дисс. ... канд. техн. наук/Рос.хим-технол. ун-т им. Д.И. Менделеева. - М., 2013. - 176 с.
Vasilenko Elena Alekseevna*, Semenov Gennadiy Nikolaevich, Vinokurov Evgeny Gennadevich, Salahov Aleksandr Faritovich
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia. * e-mail: [email protected]
information system on bath compositons for electroplating of metals
Abstract
It is considered an approach on classification of solutions compositions for electroplating of metals on the basis of their resource intensity. There are considered some indicators and criterions of resource intensity. It is given the infological model which formed the basis of development of the information system including databases on properties of solutions, properties of metal coverings and processes of electroplating.
Key words: information system, infological model, electroplating of metals, compositions of solutions, resource intensity indexes.
