CC BY
52
УДК 541.135 Тураев Д.Ю.
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
СОВРЕМЕННЫЙ РЕАГЕНТНО-МЕМБРАННЫЙ МЕТОД РЕГЕНЕРАЦИИ СТАНДАРТНОГО ЭЛЕКТРОЛИТА ХРОМИРОВАНИЯ И ОЧИСТКИ ПРОМЫВНОЙ ВОДЫ ОТ СОЕДИНЕНИЙ Cr(VI)
Приведено краткое описание современного реагентно-мембранного метода регенерации стандартного электролита хромирования. Рассмотрена возможность регенерации исходных реагентов для повторного их использования. Показано преимущество в скорости процесса регенерации стандартного электролита хромирования реагентно-мембранным методом по сравнению с методом мембранного электролиза. Приведены результаты очистки промывной воды ванны улавливания для ванны хромирования в производственных условиях.
The short description of a modern reagentno-membranous method of regeneration of standard electrolyte of chromium plating is resulted. Possibility of regeneration of initial reagents for their repeated use is considered. Advantage in speed of process of regeneration of standard electrolyte of chromium plating by a reagentno-membranous method in comparison with a method of membranous electrolysis is shown. Results of purification of washing water of a bath of catching for a chromium plating bath under production conditions are resulted.
Регенерация электролита хромирования мембранным электролизом
3+
требует расхода количества электричества 50-100 F на 1 моль Fe или
2+
Cu , или 10 F на 1 моль Cr(VI). В тоже время мольная концентрация соединений Cr(VI) в электролите хромирования примерно в 10 раз больше, чем концентрация Fe3+ или Cu2+, следовательно, время полной регенерации и расход количества электричества будут примерно одинаковыми.
Реагентный метод с помощью добавки АМ336 позволяет быстро уда-
3+
лить Fe , однако, для экономии средств необходимо регенерировать добавку
3+
АМ336 из ее соединения с Fe . Также необходимо извлечь из электролита остатки добавки АМ336 с помощью специальных реагентов, а из полученных продуктов регенерировать добавку АМ336. С этой целью вещества, содержащие добавку АМ336 в связанном состоянии, обрабатывают раствором гидроксида или карбоната щелочного металла. Осадок гидроксида трехвалентного железа отфильтровывают, а раствор, содержащий добавку АМ336 в виде соединения с щелочным металлом, подвергают мембранному электро-
лизу в трехкамерной ячейке с катионообменной и анионообменной мембраной. В катодном пространстве накапливается раствор гидроксида щелочного металла, который используется повторно. Расход количества электричества составляет 1,4-2,0 Б на 1 моль гидроксида щелочного металла. В анодном пространстве получается раствор добавки АМ336 необходимой концентрации с расходом количества электричества 2,8-4,0 Б на 1 моль добавки. Электролит хромирования, подлежащий регенерации, смешивается с раствором добавки АМ336 до концентрации Сг03 62 г/л и подвергается термообработке,
3+
приводящей к образованию осадка, содержащего Бе и добавку АМ336 в химически связанном друг с другом состоянии. Ввод небольшого избытка добавки АМ336 относительно стехиометрического позволяет уменьшить
3+
концентрацию Бе в очищенном растворе до 0,25 г/л. После отделения осад-
3+
ка, содержащего соединения Бе , остатки добавки АМ336 химически связываются в осадок при последовательном введении двух вспомогательных реагентов. Остатки вспомогательных реагентов удаляются стандартным методом в виде веществ, которые часто образуются при корректировке или работе
3+
ванны хромирования. Очищенный от Бе и от остатков добавки АМ336 раствор, содержащий Сг03 62 г/л, концентрируется до содержания Сг03 500 г/л и охлаждается. К охлажденному концентрату электролита хромирования добавляется при перемешивании равный объем холодного раствора добавки
2+
АМ743, образующий с Си"" осадок, который быстро отделяют декантированием. Слабым нагреванием осадка, содержащего химически связанные друг с
2+
другом
Си2+
и добавку АМ743, получают порошок металлической меди. Очищенный электролит хромирования перед использованием анализируется на содержание Сг03, И2Б04, Бе3+, Си2+ и Сг3+.
Увеличение скорости регенерации электролита хромирования реа-гентно-мембранным методом по сравнению с мембранным методом заключается в примерно трех- пятикратном превышении относительной скорости синтеза добавки АМ336 с учетом ее стехиометрического коэффициента взаимодействия с Бе3+ по сравнению с относительной скоростью удаления катионов Бе3+ только методом мембранного электролиза.
Промывная вода после промывки хромированных деталей содержит токсичные соединения Сг(УТ), которые необходимо извлечь из промывной
воды, чтобы не допустить их попадания в окружающую среду. Для этой цели можно использовать мембранный электролиз. Сравнительно низкая относительная скорость удаления соединений Сг(У1) (10 Б на 1 моль Сг(У1)) и технические ограничения по безопасному напряжению на установке приводят к большим трудностям при обработке растворов, содержащих менее 10 г/л Сг03. Ограниченное количество промывных ванн (редко более двух) и жесткие требования по содержанию соединений Сг(У1) в сточных водах гальванического цеха приводят к необходимости поиска альтернативных методов очистки промывной воды от соединений Сг(У1), работающих в широком диапазоне концентраций (от 0,01 г/л Сг03). Этим условиям удовлетворяет добавка АМ258, которая может быть использована как в сочетании с мембранным электролизом, либо вместо него в случае, если ванна непроточной промывки одна. Результаты применения в производстве добавки АМ 258 для очистки промывной воды в ванне улавливания от соединений Сг(УТ) показаны на рис. 1.
Рис. 1. Очистка промывной воды ванны улавливания в производственных условиях от соединений Сг(У1) с помощью добавки АМ 258. Фото слева - до очистки (С Сг03=16,3 г/л),
справа - после очистки (С Сг03=0,00 г/л)
После очистки промывной воды ванны улавливания от соединений Сг(У1) с помощью добавки АМ 258, промывную воду, после отделения осадка Сг(0Н)3, можно повторно использовать для промывки деталей.
