CZ84092A3 - Způsob regenerace nebo likvidace vodných roztoků, obsahujících těžké kovy - Google Patents

Abstract

Tčžkč kovy se z regenerovaného nebo likvidovaného roztoku elektrolyticky vylučují na kovové nebo grafitové elektrodí v diskontinuálním cyklu bez míchání nebo cirkulace roztoku.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu získání rozpuštěného kovu v metalické formě z různých vodných roztoků, vznikajících v průmyslu jako odpadní vody, oplachové vody nebo využité mořící a leptací lázně.

jedná se o procesy a technologie z oblasti nanášení kovových vrstev nebo rozpouštění kovů a kovových sloučenin, zejména v galvanovnách, mořírnách a při leptání plošných spojů.

Dosavadní stav techniky

Dosud se k regeneraci nebo likvidaci roztoků kovů používají následující způsoby:

- Srážení kovového iontu převedením na nerozpustnou sloučeninu. Vzniklá sloučenina se musí oddělit a dále zpracovat k získání čistého kovu.

- Srážení kovu redukcí jiným kovem.

Metoda vyžaduje použití ekvivalentního množství jiného kovu, který přejde do roztoku.

- Zachycení iontů kovu v iontoměniči.

Tento způsob vyžaduje složitá zařízení. Oddělený kov je obsažen opět v roztoku regenerační kapaliny.

- Kontinuální oběhová elektrolýza.

Tento způsob vede k získání kovu za cenu velmi nízkého (max. jednotky %) využití elektrické energie.

Celkově lze konstatovat, že uvedené dosud používané metody mají řadu nedostatků, zejména potřebu většího počtu operací, nutnosti používání složitých zařízení, nedostatečnou čistotu nebo nevhodnou formu získaného kovu a nízké využití surovin a energie.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje způsob podle vynálezu. Jeho podstatou je, že regenerovaný nebo likvidovaný roztok kovu je po případné úpravě koncentrace, pH a vodivosti podroben diskontinuální elektrolýze za klidu, při použití vhodných elektrod a ovlivňování průběhu elektrolýzy napětím a proudovou hustotou tak, aby docházelo přednostně k vylučování kovu ve vhodné formě.

Praktické provedení spočívá v elektrolýze roztoku ve va“ novém elektrolyzéru bez míchání, za použití zpravidla svislých deskových elektrod. Materiál elektrod je volen dle složení zpracovávaného roztoku. Obvykle se používá oceli, austenitické oceli nebo grafitu.

Napětí na elektrodách se nastavuje na počátku cyklu těsně pod hodnotu vylučování vodíku na katodě. Proudová hustota na katodě se nastaví vzájemnou vzdáleností tak, aby se kov vylučoval v požadované formě (folie nebo prášek). K omezení nežá doucích reakcí lze použit filtrující diafragmu po celý cyklus nebo jeho část. S klesající koncentrací kovu v roztoku se zpra vidla objeví vývoj vodíku na katodě. Cyklus je možno dokončit beze změny nastavených parametrů s tím, že celkové využití elektrického náboje bude cca 15-30 %, nebo vývoj vodíku omezovat snižováním napětí a tak při prodlouženém cyklu zvýšit celkové využití prošlého elektrického náboje na cca 35 % a výše. Po dosažení požadované zbytkové koncentrace kovu v roztoku se * tento odčerpá přes filtr a získaný kov se vyjme z elektrolyzéru a filtru, (nebo sejme z katody), propere vodou a vysuší.

a

Popsaným způsobem úpravy kombinace napětí a proudové hustoty při diskontinuálním cyklu elektrolýzy lze využít k vyloučení kovu cca 15-100 % prošlého elektrického náboje. Způsob je zejména vhodný pro likvidaci ekologicky závadných roztoků těžkých kovů při současné regeneraci původního roztoku, např. leptacích lázní, ekonomických oplachů apod. Dále je vhodný pro získání vzácných nebo jinak cenných kovů, jako např. Ag, Au, Cu, Cd, Hg, apod. v čisté formě.

Příklady provedeni vynálezu

Příklad 1: Získání kovového stříbra z ekonomického oplachu po galvanickém stříbření.

Výchozí složení zpracovaného oplachu bylo:

6g/l, 5g/l KCN, nezměřené množství K₂C0j Celkové množství roztoku 620 1.

Elektrolýza byla provedena přímo v cplachové vaně. Do roztoku byla ponořena anoda z ocelového plechu a katoda z leštěného plechu z austenitické oceli tř. 17 240. Celková plocha katody 100 dm^.

Vzájemnou vzdáleností elektrod 200 mm byla nastavena proudová hustota 0,1 A/drri při napětí zdroje 1 V. Po 90 hodinách elektrolýzy při konstantních podmínkách klesl obsah Ag v roztoku na 0,2 g/1. Cyklus byl ukončen a sejmutím Ag ve formě plechu získáno 3 600 g čistého Ag.

Využití elektrického náboje dosáhlo 99,4 %.

Celková spotřebovaná elektrická energie byla 0,9 kWh, tj.

0,25 kWh/kg Ag.

Příklad 2: Získání kovové mědi z využité leptací lázně pro plošné spoje.

Výchozí složení využité lázně:

Cu ..... . 109 g/1 ve formě komplexu cu(nh₃)₄ci₂

NH^¹.....120 g/1

Cl'¹ . .... 136 g/1 pH.......9,2

- 4 Výchozí lázeň byla upravena přídavkem 50 ml vody a 54 ml HC1 38 % ke 100 ml lázně. Tím došlo k rozrušení komplexu a úpravě pH do silně kyselé oblasti. Reakcí došlo k zahřátí lázně na 55°C. Při této teplotě - 5°C probíhala elektrolýza, protože teplota byla udržována ohmickým teplem, vznikajícím při průchodu elektrického proudu lázní. Byly použity grafitové elektrody ve vzájemné vzdálenosti 60 mm, uprostřed oddělené diafragmou z bavlněné tkaniny.

Pracovní podmínky na začátku cyklu byly nastaveny na 4 V 2 na zdroji a 16 A/dm na katodě.

Po 5 hodinách, kdy nastal intenzivní vývoj vodíku, byla vyjmuta diafragma, vzdálenost elektrod upravena na 36 mm a elektrolýza dokončena při napětí 2 V a proudové hustotě 8 A/d& na katodě po dobu 2 hod.

Po skončení cyklu byla měď ve formě prášku odfiltrována z elektrolytu a setřena z katody. Po promytí a vysušení měla získaná měď hmotnost 109,6 g. Zbytkový obsah Cu ve zpracované lázni byl 0,11 g/1.

Využití prošlého elektrického náboje na vyloučení mědi dosáhlo 38

Spotřebovaná elektrická energie byla 0, 101 kWh, tj.

9,2 kWh/kg Cu.

Claims (4)

1. Způsob regenerace nebo likvidace vodných roztoků obsahujících těžké kovy, vyznačující se tím, že kovy se vylučují elektrolyticky v metalickém stavu na kovové nebo grafitové elektrodě v diskontinuálním pracovním cyklu bez nuceného míchání nebo cirkulace zpracovávaného roztoku.
2. 2. Způsob dle nároku 1 vyznačující se tím, že k potlačení vedlejších reakcí, k dosažení maximálního využití prošlého elektrického náboje a získání práškové nebo foliové formy vylučovaného kovu se užívá nastavení vhodné kombinace elektrického napětí a proudové hustoty.
3. 3. Způsob dle narckuž vyznačující se tím, že nastavená kombinace elektrického napětí a proudové hustoty se během cyklu jednou nebo několikrát mění pomocí změny napětí zdroje a vzájemné vzdálenosti elektrod.
4. 4. Způsob dle naíroku vyznačující se tím, že k potlačení vedlejších reakcí se může použít diafragmy během celého pracovního cyklu nebo jeho částí.