Апр 05 2001

ЭЛЕКТРОМЕМБРАННЫЕ ПРОЦЕССЫ

Опубликовано в 12:31 в категории Утилизация отходов

ЭЛЕКТРОМЕМБРАННЫЕ ПРОЦЕССЫ

В УТИЛИЗАЦИИ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ

В.Г. Михайленко, Н.С. Юрьев, Е.А. Любавина

Харьковская государственная академия технологии

и организации питания, Украина

В настоящее время на большинстве машиностроительных предприятий Украины отсутствует комплексный подход к вопросам утилизации гальванических отходов. Преобладают схемы, основанные на смешивании всех гальваностоков, их кислотно-щелочной нейтрализации и сбросе в общезаводскую канализацию. Однако, при последующем поступлении таких стоков на заводские очистные сооружения, возникает целый ряд трудно решаемых проблем. Во-первых, универсальных методов, пригодных для очистки всех вредных веществ в широких диапазонах концентраций не существует, а во-вторых, безвозвратно теряются значительные количества химических реагентов и цветных металлов, которые загрязняют окружающую среду.

Выход из сложившейся ситуации нам представляется в разработке комплексных схем раздельной переработки стоков и отходов гальваники по группам в зависимости от химического состава и концентрации. Причем малоконцентрированные стоки, представляющие собой воды промывки деталей после гальванических покрытий, целесообразно обезвреживать по уже разработанным технологическим схемам на существующем оборудовании. Для отработанных концентрированных растворов целесообразно создание локальных малогабаритных установок по регенерации и повторному использованию металлов и химических реагентов.

Работы в этом направлении нами были начаты в 1993…1995 г.г. В эти годы на ряде харьковских предприятий широко использовали процессы травления медных деталей и плат печатного монтажа. При этом в канализацию, часто без обработки, выбрасывались концентрированные растворы, содержащие медь в различных соединениях. Для регенерации реагентов и меди нами были использованы электромембранные процессы.

Для регенерации раствора меди и хлорида железа(ІІІ) из раствора травления печатных плат использовать серийное электрохимическое оборудование не представляется возможным, поскольку при соотношении Fe(ІІІ) к Fe(ІІ) более 0,35 выход по току не превышает 15%. Регенераторы с неразделенным катодным и анодным пространствами могут работать с достаточной эффективностью только при соотношении Fe(ІІІ) к Fe(ІІ) до 0,30. Выход по току в таких условиях составляет 85%. Однако, поскольку регенерированный травильный раствор содержит в основном хлорид железа(ІІ), использовать такой регенератор можно только в последовательном комплексе с непрерывно работающими ваннами травления.

Нами разработана комплексная линия электрохимической регенерации меди и хлорного железа(ІІІ) из отработанных растворов травления. Линия включает регенератор, устройство для промывки и стабилизации медной губки, водородно-восстановительную сушилку, мельницу для размола порошка и сито для его рассеивания. Разработанный нами регенератор отличается от существующих аналогичных аппаратов наличием анионообменных мембран, разделяющих катодное и анодное пространства. Эти мембраны преграждают ионам Fe3+ путь к катоду и способствуют переносу в анодное пространство ионов Cl- из катодного. Отработанный раствор поступает вначале в катодное пространство, где из него на катоде выделяется медь, а эквивалентное количество ионов хлора мигрирует в анодное пространство. Туда же поступает освобожденный от меди раствор хлорида железа(ІІ) из катодного пространства. Здесь хлористое железо окисляется выделяющимся на анодах свободным хлором, образуя регенерированный раствор хлорного железа FeCl3. Регенератор может работать независимо от режима работы травильных ванн. Соотношение Fe3+ к Fe2+ в регенерированном растворе составляет 4…9 при выходе по току 75…85 %. По сути дела, из стока получается новый раствор хлорного железа, который пригоден для повторного травления печатных плат.

Медь на катоде образуется в виде порошка, и после описанной выше обработки отвечает ГОСТ 4960-75 «Порошок медный электролитический». Установка перерабатывает 20 л/ч сточного раствора с содержанием меди 60 г/л и производит 20 л/ч раствора FeCl3 и 1 кг/ч металлической меди. Электрическая мощность установки 7 кВт. За время эксплуатации установки на заводе «Радиодеталь» (г. Харьков) в 1994…1996 г.г. из стоков выделено примерно 2000 кг медного порошка и на 90 % уменьшена потребность завода в хлорном железе. Предотвращено загрязнение открытых водоемов указанным количеством вредных веществ. Установка регенерации меди и серной кислоты из растворов травления медных деталей, устроенная по аналогичному принципу, в это же время работала на заводе «Южкабель» (г. Харьков). На такой же установке с несущественными изменениями возможна переработка медных травильных растворов на основе CuCl2 и [Cu(NH3)4]Cl2, а также шламов, образующихся при смешивании кислых и щелочных травильных медьсодержащих растворов.

В 1999…2000 г.г. на харьковском заводе «Коммунар» был внедрен экспериментальный процесс электромембранной регенерации кадмия из шламов цианистого кадмирования. Отходы представляли собой кристаллический порошок десятиводного карбоната натрия с примесью цианида и карбоната кадмия. Указанные соли разделяли растворением в воде. При этом в раствор переходил весь карбонат натрия и некоторая часть цианида кадмия, а основная часть цианида и весь карбонат кадмия оставались в осадке.

Для предотвращения сброса цианида кадмия в заводскую канализацию и для разложения цианистых соединений раствор вместе с осадком подвергали электролитической проработке. Для этого предварительно в раствор вводили хлористый натрий, а затем проводили электролиз в электролизере с катионообменной мембраной. Выделяющийся на аноде газообразный хлор растворялся и окислял цианид-ионы, содержащиеся как в растворе, так и в осадке. При этом весь кадмий осаждался на дно ванны в виде карбоната кадмия. Катодное пространство заполняли буферным раствором карбоната натрия. После проведения электролитической проработки, когда концентрация цианидов в растворе снижалась до нуля, раствор декантировали с осадка и сливали.

Осадок тщательно промывали водой и растворяли серной кислотой, а образовавшийся раствор сульфата кадмия подавали в катодное пространство электролизера, отделенное от анодного пространства анионообменной мембраной. В процессе электролиза на катоде выделялся порошкообразный металлический кадмий, а эквивалентное количество сульфат-ионов мигрировало в анодное пространство, образуя раствор серной кислоты, который затем использовался для растворения новых порций осадка карбоната кадмия.

Всего переработано более 400 кг кадмийсодержащих отходов. Возвращено в производство и предотвращен сброс на полигон более 10кг кадмия.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.