Введение к работе
Актуальность работы
В конструкциях современных летательных аппаратов широко применяются сплавы на основе алюминия, ванадия, вольфрама, молибдена и других металлов благодаря их легкости, прочности и коррозионо-стойкости. Для их обработки широко используются гальванические технологии (такие как обезжиривание, травление, анодирование, химическое фрезерование), которые для обработки материалов применяются как наиболее эффективные и экономичные, а нередко и как единственно возможные способы обработки заготовок и деталей из современных конструкционных материалов. После обезжиривания, травления осуществляется промывка деталей.
Промывные воды этих производств содержат растворенные основания: едкий натр, едкий калий, гидроксид аммония и другие, а также соли тяжелых металлов, вследствие чего показатель активной реакции среды (рН) колеблется в пределах рН = 10...14. Актуальной является задача многократного, повторного использования водных ресурсов, которая предполагает разработку эффективного метода понижения активной реакции среды (рН) сточных вод гальванических производств до уровня нейтральной (рН = б,5...8,5).
Электрохимические методы находят все более широкое применение в технологиях водоочистки. При электрохимическом изменении рН окислители и восстановители получают непосредственно из воды и ее примесей, что исключает рост солесодержания и усложнение ионно-молекулярного состава водной фазы. Наиболее перспективными электрохимическими методами понижения рИ являются методы очистки воды импульсным током.
Разработка и внедрение электрохимической технологии понижения рН сточных вод позволит снизить воздействие на окружающую среду, способствует ресурсосбережению (уменьшение или исключение растворения электродных материалов, исключение усложнения ионно-молекулярного состава сточных вод), и в итоге - снижению материальных затрат. Отходы, образующиеся во время проведения процесса обработки, могут быть утилизированы, что делает разработанный процесс экологически безопасным.
Однако практическая реализация этих электрохимических методов понижения рН сдерживается отсутствием теоретических разработок моделирующих процесс очистки, а имеющиеся сведения о процессах протекающих в воде под действием импульсного тока носят ограниченный характер.
Цель работы - совершенствование электрохимического метода понижения рН промывных вод гальванических производств униполярным импульсным током.
Задачи исследования
-
Установить механизм электрохимического понижения рН промывных вод и водных растворов гальванических производств.
-
Определить характер влияния униполярного импульсного тока на процесс понижения рН.
-
Установить корреляционные зависимости технологических параметров процесса понижения рН от свойств волы.
-
Установить оптимальные технологические параметры процесса понижения РН.
-
Создать методику инженерного расчета электрохимического способа понижения активной реакции среды униполярным импульсным током.
Научная новизна
Процесс изменения активной реакции среды рассматривается как сложный многостадийный процесс, механизм которого может меняться в зависимости от условий протекания процесса.
Впервые осуществлена общая постановка и решение задачи математического моделирования нестационарных процессов понижения активной реакции среды в объеме жидкости.
Выявлены и обоснованы факторы, влияющие на механизм понижения активной реакции среды, на основе экспериментальных данных выведена математическая зависимость, позволяющая прогнозировать необходимое понижение активной реакции среды.
Построены физические модели изменения активной реакции жидкости. Основные элементы научной новизны зашишены патентом Лз 2206515 приоритет от И.01.2002
Практическая ценность
Применение разработанного метода и математических моделей обеспечивает теоретическое определение основных параметров процесса понижения активной реакции среды: необходимое понижение активной реакции среды, продолжительность процесса, производительность, технологический ток, режимы обработки. В итоге повышается объем повторного использования обработанной воды, сокращается энергоемкость производства, что ведет к понижению себестоимости процесса. Достигается значительная экономия электродного материала за счет увеличения срока эксплуатации электродов и оптимизации технологического процесса. Полученные теоретические и эмпирические зависимости, описывающие процесс могут быть использованы для развития теории воздействия импульсного электрического поля, создания различных видов промышленных и бытовых установок изменения свойств воды.
Методика работы
Для решения задач, поставленных в диссертации, применялся комплексный метод, включающий научный анализ современного состояния вопроса и обобщение данных по исследованию it практическому применению в промышленности химических, ионообменных и электрохимических методов понижения активной реакции среды (рН); теоретические и экспериментальные исследования по выявлению факторов, определяющих скорость понижения активной реакции среды, скорость коррозии электродного материала, определение закономерностей изменения активной реакции среды; создание нового технологического процесса с использованием математического планирования эксперимента. При создании теории использовались положения теоретической физики, теоретической электрохимии, квантовой механики. Изучение особенностей понижения активной реакции среды проводилось на базе экспериментальных разработок Сибирской Академии Свободной Энергии
(СибАСЭ) и Сибирского Государственного Аэрокосмического Университета (СибГАУ). Исследования проводились на модернизированном оборудовании и специальных установках с привлечением современных методов и средств измерения. Экспериментальные данные обрабатывались в соответствие с основными положениями теории вероятности и математической статистики,
Апробация результатов работы
Основные результаты работы докладывались на 61-й научно-технической конференции НГАСУ (СИБСТРИН) (6-9 апреля 2004г., г. Новосибирск); на научно-практической конференции САКС-2002 (декабрь 2002г„ г. Красноярск); на 2-ой Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы экологии и развития городов» (4-7 декабря 2001г, г. Красноярск); на IV Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов «Решетневские чтения» (10 - 12 ноября, 2000 г., г. Красноярск).
Публикации
По результатам работы опубликовано 13 работ, в том числе 1 патент и 1 свидетельство на полезную модель,
Объем диссертации Диссертация изложена на 133 страницах, содержит 9 таблиц, 25 рисунков и состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы, включающего 104 наименования, и приложение.
