Введение к работе
Актуальность темы. Рациональное использование природных ресурсов требует предотвращения загрязнения окружающей среды, в частности, природных вод и почв высокотоксичными ионами тяжелых металлов. Значительное количество их рассеивается с отходами гальванических производств. Одним из источников загрязнения такого рода являются электролиты химического никелирования, переработка которых традиционными способами оказалась проблематичной. Присутствие в растворах прочных комплексных соединений никеля при избытке конплексообразующих реагентов не допустимо для сброса на очистные сооружения предприятия и требует локальной переработки.
В связи с этим необходима технология, исключающая образование неутилизируемых стоков и обеспечивающая возврат ценного металла в технологическую сеть.
Актуальность проблемы подтверждена программой ГНТП "Химия и технология чистой воды", принятой в 1992 году.
необходимость выполнения работы подтверждена запросами промышленных предприятий: ММПО им.Чернышёва (г.Москва), НПО "Темп" (г.Москва), НПО "Сапфир" (г.Москва), НПО "Радиоприбор"(г.Казань), НПО "Интеграл" (г.Саратов) и др.
Цель работы. Определить возможности утилизации отработанных растворов химического никелирования, содержащих аминоуксусную кислоту. Разработать технологии регенерации и утилизации растворов хнминикелирования, обеспечивающие возврат целевого компонента (никеля) в технологический процесс и снижение ущерба окружающей среде.
Научная новизна. Впервые для утилизации отработанных растворов химического никелирования применены методы экстракционного извлечения металла, определены особенности экстракции никеля из растворов, содержащих значительное количество конплексообразующих реагентов. Установлено, что извлечение никеля осуществимо только при помощи смесей экстрагентов, обеспечивающих синергетноё увеличение коэффициента распределения металла между органической и водной фазами.
Определен состав смеси для синергетного извлечения металла из этработанного технологического раствора химникелирования (коэффи-уіент распределения u = 0,75).
Установлено, что аммиачная регенерация электролитов химического никелирования приводит к образованию прочных кинетически инертных комплексных соединений никеля в водной фазе и осложняет таким образом последующую утилизацию отработанных растворов как экстракционным, так и электрохимическим путём. Выявлено отрицательное влияние ионов аммония на скорость образования покрытия в процессе химического никелирования.
В связи с этим предложено регенерировать раствор в процессе эксплуатации методом электрохимической коррекции с растворимьми анодами. Определены технологические условия электрохимической коррекции электролита (токовые нагрузки, объёмная плотность тока, температура и время). Обоснована необходимость использования хлорида никеля в технологическом процессе химникелирования с электрохимической коррекцией.
Показано, что проведение электрохимической регенерации позволяет утилизировать отработанные растворы химникелирования методой мембранной экстракции индивидуальными растворами ди-2-этилгексил-фосфорной кислоты (а = 1,1-1,2).
Практическая значимость работы. Разработаны технологии электрохимической регенерации рабочих растворов химникелирования и мембранной экстракции металла из отработанных электролитов. Предлагаемая технологическая схема позволяет практически полностью утилизировать никель методом мембранной экстракции, возвратить концентрат хлорида никеля в технологический процесс, а также уменьшить ущерб окружающей среде от сброса аммиачных электролитов, неутнлизируемых в настоящее время. ' Содержание никеля в очищенных стоках не превышает норм ПДК.
В РХТУ им. Д. И.Менделеева разработана конструкторская документация на основное технологическое оборудование, на ММПО им.Чернышёва изготовлено нестандартизированное оборудование для установи с пропускной способностью 3,6 м3 в год отработанного электролита химникелирования. Предлагаемая технологическая схема реализована е промышленных условиях. Коммерческий эффект от её внедрения составляет 507 млн.руб. (по ценам 1995 года) и достигнут за счёт экономии солей никеля, снижения платы за сброс сточных вод и затрат нг приобретение оборудование.
Показано, что разработанная технологическая схема и оборудование могут быть использованы для реконструкции действующих предп-
риятий - НПО "Темп" (г.Москва), НПО "Сапфир" (г.Москва). НПО "Радиоприбор" (г.Казань), НПО "Интеграл" (г.Саратов) - и создания новых технологических схем для процесса химического никелирования. На защиту выносятся:
результаты исследований экстракционного и электрохимического извлечения никеля из модельных и отработанных электролитов хим-никелирования;
результаты исследований по определению условий электрокоррекции растворов;
технологическая схема регенерации и утилизации электролитов химникелирования в процессе эксплуатации;
эколого-экономическое обоснование предлагаемого процесса-электрокоррекции-экстракции для растворов химического никелирования.
Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в докладах и выступлениях на семинарах и конференциях: Всероссийская научно-практическая конференция "Очистка и кондиционирование природных и сточных вод" - Мнасс, 1993; Всероссийская научно-практическая конференция "Решение экологических проблем г.Москвы. Программа "Конверсия - городу" -Москва. 1994; семинар "Технология и оборудование для химических и гальванических методов обработки материалов. Защита от коррозии. Защита окружающей среды" - ВИМИ. Москва, 1994. По теме диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ.
Структура и объём диссертации. Диссертация изложена mAW страницах машинописного текста, содержит таблиц \\Sy рисунков, состоит из введения .четырёх глав, выводов, списка использованной литературы из 168 наименований и приложения.