Введение к работе
*туалыюсть работы. Экологические проблеми гальванотехники
ривлекают последние 10-15 лет широкое внимание ученых и іециалистов промышленности. Из-за несовершенства технологии кегодно в Россини и СНГ сбрасывается промышлешшми редприятиями около I млрд.м сточных вод и около 50 тыс. тонн эталлов: Си, HI, Zn, Сг, Al, Ре, Sn и др.
Выбор технологических счем ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ вод
эльванического производства достаточно сложная задача, что
ЭуслоЕлено многообразием находящихся в водо загрязняющих
[{градиентов и высокими требованиями, предъявляемыми к качеству
чищенной вода. Но, безусловно, предпочтительны такие метода,
ри использовании которых достигается минимальный расход
эагентов, достижение норм ПДК, возврат воды и ценных
эмпонентов на повторное использование. Лерсгоктгвнымп методами
ля решения указанных проблем в России могут стать мембранные и
лектрохимические методы, в частности электрофлотацип с
эрастворимыми анодами, мембранный электролиз, электродиализ,
эсмотря на то, что электрофлотация известна с 70-х годов, для
эшения проблем экологии и ресурсосбережения в гальванотехнике и
роизводстве печатных плат этот метод не применялся. В то же
ремя, метод является достаточно универсальным,
дсокоэффективным, экономичным, экологически безопасным.
Актуальность данной работы подтверждается Постановлениями
КИТ N 270 от 27.04.89 и N 360 от 29.03.91; Постановлениями ГНТП
Экологически безопасные процессы химии и химической
эхнологии"(1990 г) и ГНТП " Химия и технология чистой вода"
1992 г).
эль работы. Виявить новые закономерности процесса
лектрофлотационного извлечения труднорастворимых соединений
яжэлых цветных металлов и дисперсных органических загрязняющих
нгредиентов и на их основе разработать высокоэффективную
эхнологию их извлечения из промывных и сточных вод
альванических производств и производств электронной техники,
эзволяюшую очистить воду до ПДК, вернуть ценные компоненты в
вхнологический процесс, организовать водсоборот.
аучная новизна. Установлены новые закономерности
электрофлотации индивидуальных гидроксидов, карбонатов, фосфатої Ou, Sn, Pb, Fe, Co, Al, Cr и некоторых металлов переменно! „валентности (Мп, Ре, Ni, Со, Sn) в окисленном состоянии Выявлена роль состава среды, технологических параметров н эффективность процесса, обеспечивающего степень очистки 98-99% : остаточную концентрацию О.1-0.01 мг/л.
Установлены закономерности электрсфлотационного извлечени. смеси ионов тяжелых цветных металлов (МТМ) (Си, Ni, Zn, Cd, Cr Fe, Al, Pb) в двух, трех, четырех и пятикомпонентных системах присутствш' ионов осадителя ОН", S2", НР042_, Р0,3~. Показано что ионы Сг +, РЬ2+ тормозят процесс электрофлотации и снижаю степень извлечения сопутствующих ионов. Ионы Zn2+, Са2+, Fe3 интенсифицируют пр цесс извлечения гидроксидов многокомпонентно системи в 2-3 раза. Наиболее низкие остаточные концентращг 0.05-0.01 мг/л наОлю"-лптся в присутствии ионов осадителя S Р04 ~ и флокулянтов uIAA + FeCl3).
Показана важная роль меяфазных явлений на грагаще раздел фл-токопцентрат / раствор электролита в электрофлотационно процессе. Установлено, что заряд поверхности дисперсной фаз формируется с участием рН среда, ионов осадителя (ОН", S^" СОо , Р04 ) и присутствующего катиона металла. Наиболе эффективно процесс протекает в области изоэлектрической точк (=0) и при рН=рНм -0.5. Ряд катионов Ca2f, dig2*, St-2"1",^24 NH4+ и анионов .таких как COg2", S2", И2Р04~, НР042" результате адсорбции на гидроксидах изменяют заряд поверхности снижают эффективность процесса. Низкой флотационной активность обладают отрицательно заряженные дисперсные частицы (фосфата карбонаты, сульфиды, алюминаты). В реальных условиях флоташгош: извлекаются сложные соединения нестехиометрического состава.
Установлены новые закономерности электрофлотационног
извлечения меди, цинка и их смеси из промывных вод в присутств!
лигандов (цианида, пирофос^ата, тартрата, аммиака, ЭДТА!
Показано, что эффективное извлечение происходит при и з біт
металла по отношению к лиганду. Избыток металла возрастает с
1.5 до II в ряду лигандов МН3;ЭДТА;Р20т;Тартрат. Извлечение Ct
Zn в присутствии цианида протекает при наличии в систег
окислителя.
Практическая значимость работы. Решена крупні
народохозяйственная задача, связанная с обезвреживанием жидга
отходов гальванических производств. Разработаны новые технологии и аппараты для решения проблем экологии и ресурсосбережения гальванических производств, а именно:
- алектрофлотатор с нерастворимым анодом для извлечения
дисперсных загрязнений из хидках отходов;
алектрофлотатор с электрокоррвктором рК для извлечения ИТМ, а также органических загрязнителей из кислых и щелочных промывных и сточных вод;
локальная электрофлотационная установка для извлечения Си, N1, Zn, Al, Fe, Cr, Cd, фоторезиста и др. компонентов из промывных вод с возвратом вода и утилизацией цэнных компонентов ,-
Сезроагентный электрохимический модуль для предварительной очистки сточных вод от ИТМ до концентраций 0.5-1 мг/л;
электрофлотационый модуль глубокой очистки сточных вод до концентраций 0.01-0.05 мг/л для ШШ;
электрохимическая установка очистки сточных вод с водооборотом;
- электрофлотационная технология и оборудование для очистки
сточных вод от соединений Сг(1И), Cr(VI) и смеси
Ог(Ш)-їе(И)-Ге(ИІ);
- электрофлотационная технология очистки цианидсодержащх
сточных вод (Си, Zn, Си), а также промивних вод, содержащих
лиганды (ішрофосфат, тартрат, ЭДТА и др.);
- электрофлотационная технология регенерации щелочных растворов
обезжиривания и травления алюминия.
Найдены технологические приемы, позволяющие повысить эффективность электрофлотациошюго процесса, снизить остаточную концентрацию загрязнителя, сократить время обработки, повысить надежность работы установок и управлять технологическим процессом. Разработаны консхрукции электрофлотаторов производительностью 1,5,10 м3/ч, электрофлотаторов с электрокорректором рН производительностью 1-5 м /ч и организовано их. производство в РХТУ и в: НИИ "Импульс" (г.Москьа), организуется на ЭМЗ "Буревестник" (г.Санкт-Петербург). Выпущено и передано заказчикам в промышленное использование свыше 40 аппаратов. Разработанные технические решения использованы в' виде, технологической части проектов институтов МГІШ, ГСП-10 (КалуА), Сайтехпроект, Гипроворфь, Ипроммаш, " Гипростапок, ГСП (Воронеж), Гипронниэлектро.
- 4і-
,. ; ЗлектіххІшо*аторй";с^«^Ва|іни'уке работают в ПО . "Лисма"
(г^Саранск), ПО "Цветотрон**(г. Брест), на- заводе. "Мелодия''.
(г.Москва) й .в ШИЇ ;:j. (г.Хймки), "Машиностроитель"
(г.6оскресенск), "Монолит* :(г:Вйїебсй),'ПО "Москвич" (г.Москва),
ШО "Эра" (г.Пенза), ЯИИ Пйіщглье* (rVMQCKBa).
' Технология її оборудование для злвктрофлотационной очистки
- сточных вод приобретены лб контракту в 3992 году фирмой Coinid
(Италия) и в 1993 году. Шанхайским нефтехимическим комбинатом'
". (КНР). ' '-.'
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и
обсуждены в период .с І986 по 1993 год на 35 Всесоюзных, республиканских симпозиумах, конференциях, семинарах по вопросам экологии и' ресурсосбережения, электрохимии, а также на мзадународных конгрессах, конференциях и встречах в Англии (1989 . г), Бельгии (I991 г), США (1992 г), ФРГ (1991 г), Китае (1991,1993 г), Франции (1993 г), Канаде (1992 г), Москве (1993г) Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 120
печатных работ, в том числе 3 обзора, I учебное пособие,
получоно 9 авторских свидетельств и I патент.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на -459
