Электродиализ сточных вод процессов аммиакатного цинкования и меднения

Главная » Литература » Тезисы » Электродиализ сточных вод процессов аммиакатного цинкования и меднения
Автор: Шишкина С.В., Желонкина Е.А., Михайлова И.Ю., Гараева К.А.
Год издания: 2016

Вятский государственный университет, Киров

Известно[1], что применение электродиализа для локальной очистки  раствора ванны улавливания, является эффективным решением экологической проблемы и проблемы ресурсосбережения в гальваническом производстве, т.к. позволяет вернуть в технологический процесс сконцентрированный раствор солей, а воду с пониженным солесодержанием – на промывные операции. Однако склонность ионов меди и цинка к гидратообразованию создает проблемы пассивации мембран в процессе электродиализа. Присутствие комплексообразователей в электролитах для нанесения гальванических покрытий может снижать опасность гидратообразования при электродиализе. Однако проблема использования электролитов на основе комплексных соединений состоит не только в уносе ионов ТТМ в сточные воды, но и в том, что туда попадают в большом количестве лиганды, резко снижающие эффективность реагентной очистки смешанных стоков вследствие комплексообразования [2]. Решение этой проблемы возможно при использовании мембранного разделения, которое может обеспечить возврат в технологический процесс всех ионов, входящих в состав технологической ванны.

Целью нашей работы было изучение эффективности процесса электродиализной переработки растворов, содержащих 0,02 н ZnCl2 и 0,06 н NH4Cl и растворов CuCl2 (0,01 н). Исследования проводились в 13-камерном лабораторном электродиализаторе с 9-ю рабочими камерами с межмембранным расстоянием 1 мм, рабочей площадью одной мембраны 18 см2. Материал катода нержавеющая сталь, анода – ОРТА.

Проведено комплексное исследование электрохимического поведения промышленных гетерогенных ионообменных мембран МК-40 и МА-40 в растворах, моделирующих сточные воды линии аммиакатного цинкования. Показано, что транспортные характеристики мембран определяются как комплексообразованием в растворе, так и с функциональными группами ионита, а также депротонирующим действием иона аммония на функциональные группы анионообменной мембраны. Обработка экспериментальных данных с помощью уравнений термодинамики неравновесных процессов позволила оценить транспортные характеристики мембранной пары МК-40/МА-40. Показано, что преобладающий механизм транспорта воды в этой системе электроосмотический. Электродиализ растворов, моделирующих сточные воды процесса аммиакатного цинкования, с мембранами МК-40/МА-40 отличается стабильностью, имеет выход по току ионов цинка (20%) и ионов аммония (60%) (рис.1), состав рассола близок к составу ванны покрытия.

На примере процесса электродиализной переработки 0,01 н раствора CuCl2 проведено сравнение эффективности работы мембран отечественного и зарубежного производства: МК-40, МА-40 (Россия) и СМ-РР, АМ-РР (Чехия). В присутствии ионов меди возникает опасность гидратообразования и пассивации мембран при увеличении рН растворов в камерах ячейки. Изменение рН потоков, граничащих с анионообменной мембраной (поток 2), с катионообменной (поток 4) и в камере обессоливания модельной ячейки (поток 3) представлено на рис.2 (а, б) свидетельствует о преимуществе мембранной пары МК-40/МА-40. Все потоки вплоть до i=3iпр подкисляются (рис.2,а), что исключает пассивацию мембран.

Рис. 1. Зависимости концентрации ZnCl2 (1,1’) и NH4Cl (2,2’) от количества пропущенного электричества при концентрировании растворов: 0,2 н NH4Cl+0,06 н ZnClбез добавок (1,2) и в присутствии добавок (1’, 2’); i=5,5 мА/см2, νлин=0,1 см/с

Зависимости рН растворов от плотности тока при электродиализе с использованием мембранных пар

Рис. 2. Зависимости рН растворов от плотности тока при электродиализе с использованием мембранных пар МК-40/МА-40 (а) и СМ-РР/АМ-РР (б): кривая 1- поток 2, кривая 2- поток 4, кривая 3-поток 3 

Литература

1. Шишкина С.В., Дюков А.В., Михайлова И.Ю. Гальванотехника и обработка поверхности. 2008. Т. XVI. В. 2. С. 27-33

2. Ю. П. Хранилов, Экология и гальванотехника: проблемы и решения, ВятГТУ, Киров, 2000. 97 с.