CC BY
33
УДК 544.6;546.47;546.56
Аунг Пьяе, Щербакова Г.А., Хейн Тху Аунг., Колесников А.В.
ВЛИЯНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ КОМПОЗИЦИЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ОБРАБОТКЕ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛОВ НА ПРОЦЕСС ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ СМЕСИ ТРУДНОРАСТВОРИМЫХ СОЕДИНЕНИЙ МЕДИ И НИКЕЛЯ
Аунг Пьяе, аспирант кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов РХТУ имени Д.И. Менделеева, Россия, Москва.
Галина Александровна Щербакова, Магистрант кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии, РХТУ им. Менделеева, Москва.
Хейн Тху Аунг, к.т.н., докторант кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов РХТУ имени Д.И. Менделеева, Россия, Москва.
Колесников Артем Владимирович, к.т.н., старший научный сотрудник Технопарка <<Экохимбизнес 2000+>> РХТУ имени Д.И. Менделеева, Россия, Москва.
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20 8(916)107-66-24 aungPYae05@gmail.com
Изучено влияние различных органических композиций концентрацией 1 - 10 мг/л на процесс электрофлотационного извлечения труднорастворимых соединений меди и никеля. Показано, что при попадании в сточную воду очищающей жидкости ОЖ-1, в состав которой входит этиловый спирт и неионогенный ПАВ, степень извлечения снижается по линейной зависимости и при максимальной концентрации 10 мг/л составляет до 40-43 %. Введение пенетранта ЛЖ-6А содержащего дитолилметан в бутиловом спирте снижает эффективность извлечения до 80 - 85% вне зависимости от его концентрации. Добавление в модельную систему лака ФЛ-5111 основой которого служит резольная фенолоформальдегидная смола в этиловом спирте концентрацией 1 мг/л приводит к снижению степени извлечения до 25 - 40%. Увеличение концентрации лака способствует росту степени извлечения и стабилизации процесса электрофлотации. Растворитель Р-5, представляющий собой смесь бутилацетата ацетона и толуола концентрацией 1 мг/л приводит к резкому падению степени извлечения до 10%. С дальнейшим увеличением его концентрации наблюдается рост степени извлечения до 70% при концентрации 5 мг/л и до 93-94% при 10 мг/л.
Ключевые слова: электрофлотация, очистка сточных вод, медь, никель, органические композиции, очищающая жидкость ОЖ-1, пенетрант ЛЖ-6А, растворитель Р-5, лак ФЛ-5111
EFFECT OF ORGANIC COMPONENTS USED IN THE TREATMENT OF THE METAL SURFACE ON THE PROCESS OF EXTRACTING TWO-COMPONENT MIXTURES OF COPPER AND NICKEL COLOR METALS
Aung Pyae, Shcherbakova G.A., Hein Thu Aung, Kolesnikov A.V. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia.
The influence of various organic compositions with concentrations of 1 to 10 mg/L insoluble copper and nickel compounds on the process of electroflotation extraction has been studied. It is shown that when ingested purifying liquid ОЖ-1, which includes ethyl alcohol and nonionic PAV, the degree of extraction is reduced by linear dependence and at a maximum concentration of 10 mg/l is up to 40-43%. Introduction of penetrant ЛЖ-6А containing ditolylmethane in butyl alcohol reduces the efficiency of extraction to 80 - 85% regardless of its concentration. Adding to the model system varnish ФЛ-5111 the basis of which is a phenol-formaldehyde resin in ethyl alcohol concentration of 1 mg/L leads to a reduction in the extraction rate to 25 - 40%. Increased lacquer concentration contributes to an increase in the degree of extraction and stabilization of the process of electroflotation. Р-5 solvent, a mixture of acetone butyl-acetate and toluene with a concentration of 1 mg/ leads to a sharp drop in the degree of extraction to 10%. With a further increase in its concentration, the extraction rate increased to 70% at 5 mg/L and up to 93-94% at 10 mg/L.
Keywords: electroflotation, wastewater treatment, copper, nickel, organic compositions, purifying liquid ОЖ-1, penetrant ЛЖ-6А, solvent Р-5, varnish ФЛ-5111
В процессе обработки поверхности металлов используются органические компоненты, которые при попадании в сточную воду оказывают существенную опасность для окружающей среды. Поэтому необходима разработка
высокоэффективной технологии для их обезвреживания. [1]
Исследования по электрофлотационному извлечению смеси труднорастворимых соединений меди и никеля осуществлялись в лабораторном непроточном электрофлотаторе периодического
действия на модельных растворах по описанной в
литературе методике [2, 3]
Эффективность электрофлотационного процесса
оценивали степенью извлечения а (%), которая
рассчитывается по формуле:
Сисх - Срст
аЭф= —--100 %,
Сни
где Сисх, Скон -исходная и конечная концентрация металлов в водной среде, мг/л, которую определяли атомно- адсорбционным методом в ЦКП им. Д.М. Менделеева.
Дополнительную фильтрацию раствора с помощью обеззоленных фильтров «Синяя лента» ТУ 2642-001-13927158-2003 (диаметр пор ~ 1 мкм).
Для приготовления модельных растворов использовались соответствующие реактивы: СиБ04 х 5Н20, N1804 х 7Н2О, №2804, №0Н и Ы2804 квалификации хч.
Органические компоненты, изученные в работе: Очищающая жидкость ОЖ-1, применяемая как средство для очистки поверхности при люминесцентной дефектоскопии. Основной компонент - этиловый спирт высокой очистки с добавкой поверхностно-активного вещества неионогенной природы ОП7.
Пенетрант ЛЖ-6А - люминесцирующая жидкость желто-зеленого цвета, применяемая в капиллярной дефектоскопии для определения
качества покрытия. Основа дитолилметан в бутиловом спирте.
Растворитель Р-5 - специальный состав, призванный реагировать со связующим веществом и одновременно с этим понижать вязкость краски. Состав: бутилацетат (30%), ацетон (30%), толуол (40%). Применяется для снятия краски с поверхности металлических изделий и изготовления композиционных материалов.
Лак ФЛ-5111 - резольная
фенолоформальдегидная смола - от 55% до 65% в этиловом спирте применяется для изоляции отдельных участков поверхности металлов.
Концентраты органических компонентов представлены с промышленного предприятия в г. Москва.
Рис 1. Влияние концентрации органических компонентов на процесс электрофлотационного извлечения смеси
гидроксидов меди и никеля. Условия эксперимента: Си2+ = 50мг/л, №2+ = 50мг/л, = 1 г/л, . = 0.4 А/л, т=20 минут, рН=10.
На представленных графиках видно, что при увеличении концентрации вводимых органических компонентов степень извлечения меди и никеля уменьшается. При отсутствие органических компонентов степень извлечения
труднорастворимых соединений меди и никеля достигает 95-97%.
При попадании в сточную воду очищающей жидкости ОЖ-1 концентрацией от 1 до 10 мг/л степень извлечения снижается по линейной зависимости и при максимальной концентрации 10 мг/л составляет до 40-43 %. Пенетрант ЛЖ-6А снижает эффективность извлечения до 80 - 85% вне зависимости от его концентрации.
Введение в модельную систему лака ФЛ-5111 концентрацией 1 мг/л приводит к снижению степени извлечения до 25 - 40%. Отметим, что влияние на гидроксид меди существеннее, чем на гидроксид никеля. Увеличение концентрации лака способствует росту степени извлечения и стабилизации процесса электрофлотации.
Добавление в модельный раствор растворителя Р-5 концентрацией 1 мг/л приводит к резкому падению степени извлечения до 10%. С дальнейшим увеличением его концентрации наблюдается рост степени извлечения до 70% при концентрации 5 мг/л и до 93-94% при 10 мг/л.
Таблица 1. Влияние последующей фильтрации на эффективность извлечения смеси гидроксидов меди и никеля в присутствие органических композиций.
Время, мин а, %
С(0мг/л) С(1мг/л) С(5мг/л) ^Шм^л)
Cu Ni Cu Ni Cu Ni Cu Ni
ОЖ-1 91 98 99 99 86 93 80 88
Пенетрант 91 98 99 98 97 98 81 83
Лак 91 98 96 96 95 96 91 93
Растворитель Р-5 91 98 96 95 99 98 99 99
Условия эксперимента: Cu + = 50мг/л, Ni + = 50мг/л, Na2SO4 = 1 г/л, Jv = 0.4 А/л, т=20 минут, pH=10.
Различное влияние изученных органических композиций объясняется их химическим составом. В состав очищающей жидкости ОЖ-1, входят этиловый спирт и ПАВ неионогенной природы ОП7. Известно, что неионогенные ПАВ подавляют процесс электрофлотации [2]. Этиловый спирт при адсорбции на гидроксидах меди и никеля придаёт поверхности гидрофильные свойства, что также негативно сказывается на флотационной активности. Поэтому ожидаемо, что с увеличением концентрации очищающей жидкости ОЖ-1 степень извлечения снизится. Последующая фильтрация говорит о том, что в области высоких концентраций может быть уменьшение размера частиц до размера менее 1 мкм.
Основой пенетранта ЛЖ-6А является гидрофобный компонент дитолилметан в гидрофильном бутиловом спирте, которые по всей видимости плохо адсорбируются на поверхности гидроксидов металлов, и практически не оказывают влияния на процесс электрофлотации.
Входящие в состав растворителя Р-5 -бутилацетат и ацетон являются гидрофильными компонентами, толуол - гидрофобным. При концентрации 1 мг/л происходит подавление процесса извлечения, в то же время с ростом концентрации процесс электрофлотации улучшае
тся и при концентрации растворителя 10 мг/л достигает высокой степени извлечения. Последующая фильтрация с увеличением концентрации так же улучшается.
В присутствие лака ФЛ-5111 подавление процесса электрофлотации при концентрации 1 мг/л объясняется входящим в его состав этиловым спиртом, негативное влияние которого на процесс
электрофлотации описаны выше. При увеличении концентрации лака гидрофобная
фенолоформальдегидная смола входящая в его состав начинает работать в качестве связующего компонента, улучшая процесс электрофлотации.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках Соглашения о предоставлении субсидии N°14.574.21.0169 от 26 сентября 2017 г., уникальный идентификатор работ (проекта) RFMEFI57417X0169.
Список литературы
1. Колесников В. А., Губин А. Ф., Колесникова О. Ю., Перфильева А. В. Повышение эффективности электрофлотационной очистки сточных вод производства печатных плат от ионов меди в присутствии комплексообразователей поверхностно-активных веществ и флокулянтов. // Журнал прикладной химии. 2017. Т.90. №5. С.598-603.
2. Increasing the efficiency of the electroflotation recovery of finely dispersed carbon material in the presence of surfactants from liquid technogenic waste / V. A. Kolesnikov, A. V. Desyatov, A. D. Milyutina, A. V. Kolesnikov and // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. — 2018. — Vol. 52, no. 1. — P. 67-73.
3. Аунг Пьяе, Хейн Тху Аунг, Колесников А.В., Колесников В.А. Повышение эффективности электрофлотационного процесса совместного извлечения ионов Cu и Zn в составе многокомпонентных систем. // МКХТ-2017-UCChT . — 23с .
