автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.03, диссертация на тему:Разработка электрохимической технологии регенерации отработанных растворов щелочного травления алюминия и очистки промывных вод

Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева

рг6 од

. -, | На правах рукописи

МАЙОРОВ ВИКТОР БОРИСОВИЧ

разработка электрохимической технологии регенерации отработанных растворов щелочного травлении алюминия

и очиетки промывных вод

05.17.03 — Электрохимические производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва — 1994

Работа выполнена в Российском химико-технологическом университете им. Д. И. Менделеева.

Научный руководитель — кандидат химических наук, доцент Колесников В. А.

Научный консультант — кандидат химических наук,'доцент Кокарев Г. А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Атанасянц А. Г.; кандидат химических наук, старший научный сотрудник Дьяченко А. В.

Ведущее предприятие — НИИ «Синтез».

Защита состоится М<Я#_1994 г.

в У/ час, в ауЪйЛ на заседании специализированного совета Д 053.34.06 в РХТУ имени Д. И. Менделеева по адресу: 125047, Москва, А-47, Миусская пл., 9.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-информационном центре Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева.

Автореферат разослан _ /апреля 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета

В, Т. НОВИКОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Развитие химической, металлургической,

авиационной и других отраслей промышленности в последние десятилетия обусловило серьезную проблему, связанную с охраной окружающей среды.

На предприятиях, связанных с обработкой алюминия, практически не делается попыток обезвреживать стоки, содержащие алюминий, и тем более не рассматривается возможность возврата алюминия, воды, щелочи, кислоты на повторное использование. На гех предприятиях, на которых есть какие-либо очистные вооружения, обработка стока проводится по общей схеме, а не яокально. Однако, т.к. величина рН при обработке промывных вод т гальванических производствах составляет 9,5-10,5; а оптимальная величина рН обработки вод, содержащих алкминий, равна 7,0; то при общей очистке растворов с несколькими загрязняющими ингредиентами большая часть алюминия остается в растворе. Поэтому, очистка от алюминия должна проводится токально. Учитывая низкую эффективность существующих методов очистки и регенерации щелочных растворов травления алюминия, таких как реагевтнчй и мембранный электролиз, перспективными ®годами для решения данных проблем могут стать )лектрохимические методы, в частности электрофлотация с юрастворимыми анодами с использованием предварительной »лектрокоррекции рН.

Актуальность данной работы подтверждается Постановлениями ТСНТ N 360 от 29.03.91; Постановлениями ГНТП "Экологически безопасные процессы химии и химической технологии" (1990 г) и 'НТП "Химия и технология чистой воды" (1992 г). ЕЛЬ РАБОТЫ. Разработать эффективные технологии извлечения ионов

люминия из щелочных промывных вод и регенерации отработанных астворов его щелочного травления с возвратом ценных компонентов технологический процесс и организацией водооборота. АУЧНАЯ НОВИЗНА. Установлены закономерности электрофлотационного

звлеченйя гидроксида алюминия и алюминатов. Выявлена роль остава среды, режима обработки, природы выделяемого газа, оковой. нагрузки и других технологических параметров на Эффективность процесса электрофлотацин.

Разработаны новые технологические приемы, позволяющие извлекать алюминат-ионы из щелочных прошеных вод гальванических производств б электрофлотаторе с электрокорректором pH.

Разработаны новые технологические приемы регенерации отработанных растворов щелочного травления AI. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ. Разработана электрохимическая

технология очистки щелочных промывных вод, содержащих алюминий с водооборотом и регенерацией НаОН.

разработана электрохимическая технология регенерации отработанных растворов щелочного травления алюминия. - найдены новые технологические приемы, позволяющие повысить эффективность электрофлотационного процесса, снизить остаточную концентрацию алюминия, сократить время обработки, регенерировать NaOH.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты диссертационной работы

были изложены в докладах и выступлениях на Республиканской конференции "Ресурсосберегающие технологии в электрохимических производствах", Харьков, 1987г., VIII Всесоюзном совещании "Совершенствование технологий гальванических покрытий", Киров, 1991г., Всесоюзной научно-практической конференции "Пути и средства утилилизации промстоков" Курган, 1991г., Семинаре "Экологические проблемы в гальваническом производстве", Москва, 1992г., Семинаре "Прогрессивная технология и вопросы экологии в гальванопроизводчтве", Пенза, 1992г., Surfase treatment of aluminium and other light metals, Schwäbisch Gmünd, Germany, 1992, XU Менделеевском съезде по общей и прикладной химии, Минск, 1993г., журнале "Гальванотехника и обработка поверхности", Москва, 1993г.

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертационной работы опубликовано: 8

тезисов докладов, 2 статьи, подана заявка на патентование. ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертационная работа изложена на 181

е., додержит 49 рис., I? табл.. и состоит из введения, литературного обзора, методики эксперимента, четырех экспериментальных разделов и их обсуждения, раздела разработки технологии, выводов и списка литературы из 155 библиографических наименований. НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

1. Закономерности электрофдотации гидроксида алюминия из

промывных вод и отработанных растворов щелочного травления алюминия в проточных и непроточных электрофлотационных установках с электрокорректором рН.

2. Новые технические решения, позволяющие извлекать ионы А102 из щелочных промывных вод и отработанных растворов щелочного травления, в электрофлотаторе с электрокорректором рН с возвратом воды и утилизацией щелочи.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Введение. Показана актуальность разрабатываемой проблемы, определены основные задачи и цели работы.

2. Обзор литературы. Проанализированы возможности решения

экологических проблем гальванического производства, связанного с обработкой алюминия и его сплавов. Отмечено, что алюминий и его сплавы по масштабам производства и применения занимают первое место среди цветных металлов и сплавов, а также специфические особенности и трудности гальванического покрытия алюминия. Приведены составы растворов и режимы травления алюминия.

Подробно рассмотрен механизм гидролиза солей алюминия . в зависимости от коэдентрации присутствующих веществ, температуры раствора, ионного состава среды, рН системы, степени разбавления исходного раствора. Приведены характеристики алюминатов по их природе, растворимости, дисперсности, стойкости, . выходу алюмината в твердую фазу. Показано, что значение рН образования труднорастворимых гидроксидных осадков полиядерных гидроксокомплексов зависит от температуры среды, концентрации и исходного состояния алюминия в растворе, активности присутствующих ионов и др.

Проанализированы общие вопросы очистки сточных вод гальванопроизводств. Сделан обзор применяемых методов очистки сточных вод от различных примесей. Приведены достоинства и недостатки существующих методов. Рассмотрены теоретические основы процессов флотации и электрофлотации, механизм взаимодействия частицы и пузырька газа, факторы, влияющие на фдотируемость частиц.

Сделан обоснованный выбор оптимально^ технологии локальной очистки сточных вод и регенерации отработанных растворов щелочного травления алюминия.

3. Методика эксперимента. Приводятся методика приготовления

исследуемых растворов, методики проведения эксперимента в электрофлотаторе периодического действия, электрокорректоре периодического действия, в проточной электрофлотационной установке с электрокорректором рН (как для извлечения алюминия из промывных вод, так и из отработанных концентрированных растворов), методики определения содержания алюминия и щелочи в растворе.

4. Экспериментальные результаты и их обсуждение.

4.1. Влияние основных параметров на эффективность процесса электрофлотации соединений алюминия.

В данном разделе анализируется влияние некоторых электрохимических и других параметров на электрофлотационный процесс. Рассматриваются факторы, влияющие как на термодинамические параметры (растворимость), так и на кинетические (скорость электрофлотационного процесса). Установлено, что оптимальная величина рН раствора для электрофлотационного извлечения гвдроксида алюминия находится в интервале от 6,8-7,4. В некоторых случаях оптимальная величина рН может несколькол отличатся, что, однако, может быть использовано на практике в гальванопроизводстве. Так например, в присутствии в системе анионов РО^- или N03" оптимальное значение рН сдвигается в щелочную область и достигает величины 7,8-8,2. В присутствии хлорид-иона значение рН сдвигается в кислую область и равняется 6,0-6,5.

Оптимальное время обработки для непроточной установки периодического действия составляет 8-12 минут. Для проточной установки с электрокорректором рН время обработки зависит от многих факторов, в частности, от исходной реличины рН среды, исходной концентрации алюминия, от требуемой величины остаточной концентрации по алюминию и др.

Важным средством управления процессом электрофлотации является регулирование токовой нагрузки в аппарате. Экспериментальные данные позволяют сделать заключение о том, что зависимость степени извлечения от токовой нагрузки в расчете на сечение аппарата (13), как правило, проходит для всех объектов через максимум. Выделяются, три возможных случая протекания флотационного процесса. При значениях 13<10ПТ степень газонасыщения жидкости шла и процесс протекает недостаточно

эффективно, при Is-IonT процесс протекает с максимальной эффективностью, при ls>lQm, степень турбулизации раствора резко повышается, происходит разрушение пенного слоя и степень очистки снижается. Показано, что оптимальная токовая нагрузка зависит от природы флотируемого объекта и его концентрации.

Показано, что для непроточной установки величина оптимальной токовой нагрузки равна 40-50 к/иг для растворов, содержащих анионы S042". СГ и N03~. При использовании других добавок эта величина находится в интервале от 80 до 100 А/кг. Для проточной установки величина оптимальной токовой нагрузки зависит от исходной концентрации алюминия, скорости подачи раствора в аппарат и химического состава среды. Так, для раствора алюминия, содержащего сульфат-ион, величина токовой нагрузки меняется от "50 до 250 А/мл Для раствора, содержащего нитрат-ион, она изменяется от 25 до 150 А/м^.

Отмечены особенности протекания электрофлотационного процесса. Выделено, что основным отличием процесса электрофлотации от других методов флотации является малый размер пузырьков, что и обеспечивает высокую скорость процесса. Поверхностный заряд электролитических пузырьков создает благоприятные условия для . сближения и столкновения разноименнозаряженных частиц и пузырьков. Дополнительные преимущества использования электрофлотационного метода связаны с возможностью совмещения процесса газоввделения и электрохимического превращения раствора.

4.2. Электрофлотационное извлечение алюминия в непроточном аппарате периодического действия.

В данном разделе изложен материал по исследованию влияния различных факторов на извлечение^алюминия из промывных вод в непроточном аппарате. Установлено, что состав среди и, в первую очередь, рН оказывает влияние на скорость процесса и степень извлечения гидроксида. Показано, что максимальная степень извлечения гидроксида алюминия достигается при рН~ 6,8-7,5. Получены результаты, показывающие, что оптимальное время ведения процесса флотации находится в диапазоне от 8 до 12 минут.

Проведены эксперименты по изучению влияния флокулянтов на извлечение гидроксида алюминия. Анализ показывает, что степень извлечения г-ависит от величины токовой нагрузки и природы ф/мжуяянта. Наибольшая степень извлечения гидроксида алюминия

достигается при. использовании добавки ПАА в интервале токовой нагрузки от 20 до 100 А/м2.

Изучено влияние химического состава среды на извлечение гвдроксида алюминия. Установлено, что для изученных составов сред наилучшим для извлечения алюминия является присутствие S04 В табл. 1 приведены данные по извлечению гидроксида алюминия для сред различных составов.

Таблица I

Зависимость остаточной концентрации алюминия от рН среды для растворов различного состава Is- 40 А/м2

Исходная концентрация алюминия - 100 мг/л

рН раствора Остаточная концентрация (CQGT), мг/л

Al 2(S04)3 А1С1 3 AHN03)3

1 2 . 1 г 2

5,0 7,3 9,9 48,0 54,0 14.9 *

6,0 1,5 2,4 36,0 47,0 13,2

7,0 1,2 1.9. 11,0 17,0 6,2

8,0 6,1 8,4 42,0 51,0 4,0

9,0 17,0 21,0 - - 25,0

1 - электрофлотация с последующей фильтрацией

2 - электрофлотация без фильтрации • - рН - 5,3

Оценено влияние природы присутствующих ь растворе аниокон и катионов на извлечение гидроксида алюминия. На . основании экспериментальных резулгтатов можно утверждать, что степень извлечения алюминия практически не изменяется в присутствии анионов за исключением К" и СГ. Ионы Р" и СГ склонны к процессам комплексообразования и их присутствие приводит к снижению степени извлечения гидроксида алюминия с ростом их концентрации. Экспериментальные результаты представлены на рко.1.

6 7 8 9 Рис Л. Зависимость степени извлечения

о

труднорастворимых соединений алюминия от рН среды и природы анионов

Цф=15 мин., 15=40 А/м2 Концентрация анионов - 25 мг/л Концентрация алюминия - 100 мг/л

I - На2504 ; 2 - №аС1; 3 - №а3Р04; 4 - На2С03; 5 - Иа^; 6 - ИаР

В работе проанализирована возможность совместного извлечения ионов алюминия и Р~ из сточных вод, при условии, если оба эти компонента присутствуют в растворе, как например, в случае травления или электрохимического полирования алюминия и его сплавов. На основании проведенных экспериментов показана принципиальная возможность совместного извлечения алюминия и фтора, определено, что флотационная активность системы высокая. Полученные данные приведены в таЛи 2.

Влияние катионов изучалось на основе использования в

а, р, о I

качестве добавок и Са^ . Добавка Ре° несколько ухудшает степень извлечения алюминия по сравнению с исходным . раствором, сдвигая при этом диапазон оптимальных значений рН извлечения в щелочную область. Использование в качестве добавки ионов Са^+ несколько улучшает извлечение гидроксида алюминия, а диапазон оптимальных значений рН остается таким же0 как и при флотации

алюминия из исходных растворов,

и

Таблица 2

Влияние исходной концентрации Р~ на совместное извлечение алюминия и фтора Исходная концентрация алюминия - 100 мг/л 13- 80 А/м2; . Ьфд-15 мин

Концентрация Р", мг/л Степень извлечения, 1

алюминий фтор

рН раствора

б 7 8 6 7 8

10 91 93 88 97 98 ' 99

50 63 72 58 78 89 97

100 42 52 37 69 85 94

300 24 30 21 63 82 92

500 6 10 3 60 80 91

Проанализировано влияние кинетики злектрофлотационного процесса на извлечение алюминия в присутствии посторонних ионов. Сделан вывод о том, что определение оптимального времени извлечения гидроксида алюминия до заданной степени очистки позволяет избежать расхода лишних энергозатрат и, таким обр-азом, снизить себестоимость процесса электрообрабгл

Изучено 'влияние токовой нагрузки на извлечение гидроксида алюминия в присутствии посторонних ионов (РС4°~, СО3 , , Са?+). . Установлено, что электрофлотащ-.онное извлечение гздрохскда алюминия эффективно протекает прг величине токовой загрузки равной 80 к/ьг.

4.З.* Электрофлотациояяое извлечения гидроксида алюминия в проточном аппарате с электрокорректором рН.

Показано, .что зависимость степени извлечения от токозой нагрузки для различных начальных концентраций алюминия имеет двоякий характер. Для низких исходных концентраций (до 50 мг/л)

степень извлечения, а также оптимальная токовая нагрузка снижаются по мере увеличения скорости подачи раствора в аппарат. Снижение степени извлечения объясняется тем, что при более высокой скорости подачи степень турбулизации повышается. С другой стороны, увеличение скорости подачи раствора приводит к тому, что большее количество гидроксида алюминия увлекается вверх с потоком раствора. Кроме того, с повышением плотности тока возрастает содержание пузырьков газа в единице объема жидкости, которые нарушают ламинарное течение потока. Данные- по зависимости степени извлечения алюминия от-токовой нагрузки на флотаторе приведены на рис.2.

В том случае, когда алюминий присутствует в растворе в более высоких концентрациях (например 100 мг/л) величина оптимальной токовой нагрузки также снижается с ростом скорости подачи раствора. Однако, в данном случае степень извлечения алюминия проходит через максимум. При высоких скоростях подачи раствора повышается степень турбулизации потока, что приводит к снижению ■лепени извлечения. а,%

15, ^

Рис.2. Зависимость степени извлечения алыминия от токовой нагрузки на флотаторе при различных скоростях подачи раствора

Раствор - А^ЭО^з

Исходная концентрация алюминия - 25 мг/л

Скорости подачи раствора: I - 3,7 л/ч; 2 - 5,3 л/ч; 3 - 7,0 л/ч;

4 - 9,2 л/ч; 5 - 12,2 л/ч

Результаты экспериментальных данных позволяют проанализировать вклад кислорода и водорода в процесс извлечения гидроксида алюминия. Отмечено, что основной вклад в процесс флотации вносит кислород, который позволяет поднимать от 80 до 90% частиц гидроксида алюминия для приведенных концентраций и скоростей подачи раствора.

Важнейшим показателем электрохимических установок являются

о

энергозатраты на обработку I м раствора, которые зависят от общей потребляемой мощности аппарата и расхода раствора.

На основании результатов исследований на лабораторной установке проведен расчет затрат электроэнергии при использовании электрофлотационной технологии. В табл. 3 представленыданные, полученные при извлечении гидроксида алюминия и- относящиеся к электрокорректору рН, электрофлотатору и аппарату в целом. Анализ показывает, что 80-90% всех энергозатрат приходится на электрокорректор рН.

Таблица 3

Затраты электроэнергии на очистку I м^ электрофлотатора с электрокорректором рН Исходные концентрации алюминия, мг/л: 1-25; 2-50; 3 - 100

Расход Затраты электроэнергии, кВт'ч

раствора, токовая

л/ч на на общие нагрузка

- корректор флотатор У\г

I 2 3 I 2 3 I 2 3 I 2 3

2,52 д _ 1,4 _ _ 0,1 _ _ 1,5 _ __ « 150

3,66 0,4 1,2 1,8 0.1 0,1 0,1 0,5 1,3 1,9 250 100 100

5,34 0,5 1,3 2,3 0,1 0,1 0,1 0,6 1,4 2,4 150 100 50

7,08 0,5 2,4 0,1 - 0,2 0,6 - 2,6 100 - 50

9,20 0.6 3,0 0,2 - 0,2 0,8 - 3,2 100 - 50

12,16 0,6 - 0,2 - - 0,8 - - 100 - -

4.4. Извлечение алюминия из отработанных концентрированных растворов щелочного травления с регенерацией NaOH.

- 1Г-

В данном разделе рассматриваются вопросы обработки травильных растворов в непроточном корректоре гН периодического действия и в проточной установке с электрокорректором рН. Показано, что гидроксид алюминия эффективно извлекается в проточной установке.

Для обработки отработанных травильных растворов предложен метод разбавления исходной смеси в различных соотношениях. Установлено, что степень разбавления практически не влияет на степень извлечения алюминия, которая находится в интервале от

Таблица 4

Параметры процесса электрофлотации отработанных растворов травления алюминия с предварительной электрокоррекцией рН

РАСТВОРЫ:

ПАРА- 1* 2 3 4* 5*

МЕТРЫ Плотность тока, А/л Скорость циркуляции л/ч

4 8 12 4 8 12 3.6 7 12

икор'В vе 35 8 18 7 31 4 42 5,5 18,7 9,9 27 6 7,7 2'! Г- 32 3,9 31 4 40 3 6

РНнач' анод. РНкон' катод. 12,2 II. 7 12,4 13,1 12,3 II.8 12,6 13,5 12.7 13.8 12,8 12,7 12,9 13,2 12,3 12,7 12,65 13,4 12 ;3 11,8 .12.7 13.5

СостА1 мг/л 6,8 8,5 7.7 7,5 19,7 7,5 5,0 О 6.4 7.7 12,0

Время процесса, ч 0,75 1.5 0,92 0,7 2,58 1,75 1,33 1 -ХУ I 0,92 0,5

Растворы: I- разбавление 1:200 ; 2 и 5- Т: Г'"".'-: '- I .-;?■'>; .4- 1:25 * - плотность тока на корректоре - в А/л.

96,5 до 99,5%. Однако, повышение степени извлечения алюминия при меньшем разбавлении раствора связано не с увеличением эффективности процесса, а только лишь с тем, что при меньшем

разбавлении исходная концентрация алюминия растет. Выбран оптимальный интервал разбавлений: 1:100-1:50.

Приведены зависимости изменения рН раствора и наработки НаОН в катодной камере электрокорректора от токовой нагрузки.

Определены зависимости степени извлечения алюминия от скорости циркуляции раствора. Замечено, что при увеличении скорости циркуляции степень извлечения снижается, хотя и незначительно. Объяснением этому может служить повышение турбулизации потока раствора с увеличением скорости циркуляции.

В табл. 4 сведены общие параметры процесса алектрофлотавдонной обработки растворов травления алюминия с предварительной электрокоррекцией рй..

Были проведены расчеты по определению потребляемой мощности аппарата, а "также затрат электроэнергии на обработку I м^ раствора. '

• Таблица 5.

Технико-экономические показатели методов регенерации растворов травления алюминия

¿у,А/л Энерго- Стоимость Экономия от Сост, А1 Количество

затраты, обработки, регенерации мг/л регенериру-

кВт1 ч/м3 руб/м3 щелочи воды • емой щелочи

тыс.руб./кг для I

I 2 I 2 I 2 I 2 кг/м т/год

4 96 152 1050 36750 23,0 5.4 19,7 13000 250 30,0

8 118 728 1060 19580 30,2 10,8 7,5 6700 330 39,6

12 174 1444 1080 7724 33,8 16,2 '5,0 2200 370 44,4

1 - электрофлотатор с корректором рН

2 - мембранный электролиз

Стоимостные выражения приведены в ценах на I квартал 1993г.

В данном случае,- также как и при обработке сточных вод, основная часть затрат электроэнергии приходится на корректор рН.

В табл. 5 приведены техника-экономические показатели методов регенерации растворов травления алюминия. Дня сравнения в таблице указаны лашаж цзтода кеыбракного электролиза.

Пятый раздел посвящен разработке электрохимических

технологий извлечения гидроксида алюминия из промывных вод и отработанных растворов щелочного травления алюминия.

Разработанные технологии обеспечивают локальную обработку промывных вод и отработанных травильных растворов. Предлагаемый модуль работает в непрерывном режиме и обеспечивает извлечение алюминат-ионов в виде гидроксида, регенерацию НаОН, обессоливание воды, доведение рН раствора до оптимальных значений. Модуль представляет собой трехсекционный электрохимический аппарат, две камеры которого разделены мембранами, вспомогательные емкости для отработанного раствора, промывной и очищенной воды.

Принципиальная технологическая схема регенерации отработанного раствора щелочного травления алюминия представлена на рис. 3.

Работа модуля основана на электрохимических процессах электролиза воды, электрохимической коррекции рН среды ' и электрофлотационном извлечении гидроксида алюминия.

В соответствии с предлагаемой схемой отработанный раствор щелочного травления, содержащий 40-50 г/л алюминия и 100-150 г/л }!а0Н, из ванны травления (I) подается в емкость гдя отработанного раствора (3). Из емкости (3) раствор подается в емкость для разбавления (4), а затем поступает з анодную камеру электрокорректора рН (6). При необходимости в схеме устанавливается дополнительный блок электрокоррекции рН (5). В результате электролиза происходит выделение пузырьков кислорода и подкисление раствора, сопровождающееся образованием частиц гидроксида алюминия. Раствор из анодной камеры (б) попадает в электрофлотатор (8), а затем опять в электрокорректор рН. Раствор многократно циркулирует по контуру "анодная камера электрокорректора - электрофлотатор". В электрофлотаторе образующийся гидроксид алюминия и частично алюминат переходят в пенный слой и затем удаляются из аппарата пеносборником. За единицу времени образуется небольшая порция гидроксида алюминия, что предотвращает перегрузку аппарата по дисперсной фазе.

Разделение электрокорректора рН на камеры катионообменной мембраной позволяет накапливать в катодной камере (7) незагрязненный примесями раствор ИаОН, возвращаемый в ванны

Рис 3.' Принципиальная технологическая схема регенерации щелочного раствора травления алюминия

I - ванна травления; 2 - ванна .размерной обработки; 3 - емкость для отработанного раствора; 4 - емкость для разбавления; 5 - дополнительный электрокорректор рН; 6 - анодная камера основного плектрокорректора рН; 7 - катодная камера основного электрокорректора рН; 8 - электрофлотатор; 9 - приемник пены; 10 - сборник очищенной воды; II - сборник нарабатываемой щелочи; 12 - пеносборник; 13 - вентиляционный зонт; 14 - насос; 15 -вентиль

травления или размерной обработки.

Основной составляющей частью предлагаемого модуля является электрофлотатор с электрокорректором рН.

Технология, разработанная для обработки промывных вод, обеспечивает очистку от алюминия до остаточной концентрации

0.5.1,0 мг/л в зависимости от исходной концентрации. Производительность установки до 5 мЗ/ч. В случае технологии, разработанной для отработанных концентрированных растворов щелочного травления, остаточная концентрация алюминия составляет 5-20 мг/л. Производительность установки до 0,5 м^ в сутки. Способ и устройство патентуются.

ВЫВОДЫ

1. Изучены основные закономерности электрофлотационного извлечения гидроксида алюминия из промывных вод гальванических производств. Установлено влияние состава раствора, режима обработки, природы выделяемого газа и токовой нагрузки на эффективность процесса электрофлотации.

2. Установлено, что величина исходных концентраций ионов алюминия, рН раствора, присутствие фоновых солей и коагулянтов оказывают существенное влияние на скорость процесса и степень извлечения гидроксида алюминия.

3. Выявлено, что электрофлотационное извлечение гидроксида алюминия протекает наиболее эффективно при рН - 6,5 - 7,5 из раствора на основе аниона БО^ . При оптимальных технологических режимах процесса электрофлотации степень очистки по атаминию достигает 98 - 99,5%; а остаточная концентрация составляет 0,5 -2,0 мг/л.

4. Установлены закономерности регенерации отработанных растворов щелочного травления алюминия. Показано, чт.; ,:чвместно с извлечением гидроксида алюминия в кят.;;ной камере электрокорректора рН происходит наработка раствора КаОН. Выявлено, что при исходной концентрации алюминия 40000 мг/л, остаточная концентрация находится на уровне 5 - 20 мг/л.

5. Разработаны новые технические решения, позволяющие извлекать алюминат-ионы из щелочных промывных вод ■гальванических производств и растворов щелочного травления в- электрофлотаторе с электрокорректором рН с возвратом воды и ценных компонентов.

6. Разработана и предложена для проектирования высокоэффективная технология извлечения гидроксида алюминия из щелочных промывных вод гальванических производств с возвратом воды и утилизацией

НаОН. Эффективность очистки при использовании данной технологии достигает 95 - 98%, а затраты электроэнергии составляют от I до 5 кВт'ч/м3.

7. Разработана и предложена для проектирования технология извлечения гидроксида алюминия из отработанных растворов щелочного травления и ванн размерной обработки, которая предусматривает извлечение алюминия и регенерацию NaOH. Технология характеризуется эффективностью очистки по алюминию 99 - 99,9% и затратами электроэнергии 70 - 100 кВт'ч/м^ обрабатываемого раствора или 30-40 кВт'ч/кг регенерируемой щелочи.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Колесников В.А., Шалыт Е.А., Майоров В.Б. Технология регенерации щелочных растворов травления алюминия // Совершенствование технологий гальванических покрытий. Тез. докл. к VIII Всесоюз. совещ., Киров, 1991, с.7.

2. Колесников В.А., Шалыт Е.А.; Майоров В.Б. Разработка технологической схемы счистки сточных вод и регенерации щелочных растворов травления алюминия // Н.-т. семинар, Санкт-Петербург, апрель 1992, с.87.

3. Колесников В.А., Шалыт Е.А., Майоров В.Б. Очистка сточных вод и регенерация щелочных растворов травления алюминия на электрохимических модулях // Экологические проблемы в гальваническом производстве, Мат. сем., М., ЦРДЗ, 1992, с.104. 4- Kudryavtsev Y.H., Kolesnikov V.A., Majorov Y.B. Electroflotation removal of aluminium ions from electroplating waste waters // Surface Treatment of Aluminium and Other Light Metals. Berichtsband über den 3.EAST-Kongress vom 12 bis „13 November 1992 in Schwäbisch Gmünd., p.120-122.

5. Колесников В.А., Кокарев Г.А., Майоров В.Б., Крючкова Л.А. Экологические проблемы гальванотехники и опыт реализациии новых технологий // Материалы XV Менделеевского съезда по общей и прикладной химии, Минск, 1993, с.112-113.

6. Колесников В.А., Майоров В.Б. Очистка промывных вод гальванических производств и отработанных растворов // Гальванотехника и обработка поверхности, М., 1993, т.2, HI, с.38.