RU2433212C2 - Method of cleaning chromium plating electrolyte from impurities of iron and copper cations (versions) - Google Patents
Method of cleaning chromium plating electrolyte from impurities of iron and copper cations (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2433212C2 RU2433212C2 RU2009146961/02A RU2009146961A RU2433212C2 RU 2433212 C2 RU2433212 C2 RU 2433212C2 RU 2009146961/02 A RU2009146961/02 A RU 2009146961/02A RU 2009146961 A RU2009146961 A RU 2009146961A RU 2433212 C2 RU2433212 C2 RU 2433212C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- iron
- copper
- chromium
- cations
- Prior art date
Links
Landscapes
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Abstract
Description
Использование: в гальваническом производстве для восстановления работоспособности электролитов хромирования на основе соединений шестивалентного хрома.Usage: in galvanic production to restore the performance of chromium electrolytes based on hexavalent chromium compounds.
Изобретение относится к способам очистки электролита хромирования на основе хромового ангидрида и серной кислоты от вредных примесей - катионов железа и меди. Предлагаемые способы позволяют очищать сильно загрязненные электролиты хромирования, содержащие от 5-10 г/л и более катионов железа и меди, а также сильно загрязненные концентраты электролитов хромирования, например, содержащие, г/л: CrO3 650, Fe3+ 45, Cu2+ 40.The invention relates to methods for purifying a chromium-plating electrolyte based on chromic anhydride and sulfuric acid from harmful impurities — iron and copper cations. The proposed methods make it possible to purify highly contaminated chromium electrolytes containing from 5-10 g / l or more iron and copper cations, as well as highly contaminated chromium electrolyte concentrates, for example, containing, g / l: CrO 3 650, Fe 3+ 45, Cu 2+ 40.
Технический результат предлагаемых способов - снижение содержания концентрации вредных примесей - катионов железа и меди до 1,0-5,0 г/л в зависимости от способа и варианта его проведения.The technical result of the proposed methods is to reduce the concentration of harmful impurities - iron and copper cations to 1.0-5.0 g / l, depending on the method and its implementation.
Сущность изобретения: известны различные способы очистки электролита хромирования: с помощью реагентов [1], ионообменных смол или мембранного электролиза [2]. Каждый из способов имеет свои недостатки. При очистке электролита хромирования реагентным способом образуется большое количество твердых отходов. В ионообменном методе требуется утилизация больших объемов растворов, возникающих в процессе восстановления работоспособности ионообменных смол. Мембранный электролиз характеризуется медленной скоростью очистки и необходимостью использования химически стойких ионообменных мембран и источников постоянного тока.The essence of the invention: there are various methods for purification of chromium electrolyte: using reagents [1], ion-exchange resins or membrane electrolysis [2]. Each of the methods has its drawbacks. When cleaning the chromium electrolyte with a reagent method, a large amount of solid waste is generated. In the ion-exchange method, the disposal of large volumes of solutions arising in the process of restoring the performance of ion-exchange resins is required. Membrane electrolysis is characterized by a slow cleaning rate and the need to use chemically resistant ion-exchange membranes and direct current sources.
Известно, что соединения, образованные катионами слабого основания, например, катионами трехвалентного железа, и кислотами средней силы, например, хромовой кислотой, подвергаются гидролизу в разбавленных водных растворах, при этом гидролиз усиливается с увеличением температуры [3], что связано с увеличением константы собственной диссоциации воды при увеличении температуры [4].It is known that compounds formed by weak base cations, for example, ferric cations, and medium strength acids, such as chromic acid, undergo hydrolysis in dilute aqueous solutions, while hydrolysis increases with temperature [3], which is associated with an increase in the intrinsic constant dissociation of water with increasing temperature [4].
При растворении хромового ангидрида в воде образуется смесь кислот: хромовой и дихромовой. При высокой концентрации хромового ангидрида образуются полихромовые кислоты. Бихромат-анион образуется из двух гидрохромат-анионов, причем константа диссоциации хромовой кислоты для образованием гидрохромат-анионов больше, чем константа образования бихромат-аниона из двух гидрохромат-анионов [5], следовательно, в разбавленных растворах хромового ангидрида сначала преимущественно образуются хромовая кислота, а с повышением концентрации хромового ангидрида, приводящей к повышению концентрации гидрохромат-анионов, образуется дихромовая кислота. При подкислении растворов, содержащих хромат-анионы, образуются бихромат-анионы, при этом данная реакция обратима [3].Upon dissolution of chromic anhydride in water, a mixture of acids is formed: chromic and dichromic. At a high concentration of chromic anhydride, polychromic acids are formed. The bichromat anion is formed from two hydrochromatic anions, and the chromic acid dissociation constant for the formation of hydrochromatic anions is greater than the constant of the dichromat anion formation from two hydrochromatic anions [5], therefore, in dilute solutions of chromic anhydride, primarily chromic acid is formed, and with an increase in the concentration of chromic anhydride, leading to an increase in the concentration of hydrochlorate anions, dichromic acid is formed. When acidifying solutions containing chromate anions, bichromate anions are formed, and this reaction is reversible [3].
Хроматы, гидроксохроматы и гидроксиды тяжелых металлов нерастворимы в воде [4], а значения рН гидроксидообразования трехвалентного железа существенно меньше, чем у катионов двухвалентной меди и трехвалентного хрома при прочих равных условиях. РН гидроксидообразования катионов металлов (в скобках дана концентрация катиона металла, моль/л): железо трехвалентное: 1,5 (1М), 2,3 (0,01 М), 4,1 (<0,001 М), хром трехвалентный: 4,0 (1 М), 4,9 (0,01 М), 6,8 (<0,001 М), медь двухвалентная: 4,2 (1 М), 5,2 (0,01 М), 5,7 (<0,001 М) [4].Chromates, hydroxochromats and hydroxides of heavy metals are insoluble in water [4], and the pH of the hydroxide formation of ferric iron is much lower than that of cations of divalent copper and ferric chromium, ceteris paribus. PH of hydroxide formation of metal cations (in parentheses is given the concentration of metal cation, mol / L): ferric iron: 1.5 (1M), 2.3 (0.01 M), 4.1 (<0.001 M), trivalent chromium: 4 , 0 (1 M), 4.9 (0.01 M), 6.8 (<0.001 M), divalent copper: 4.2 (1 M), 5.2 (0.01 M), 5.7 (<0.001 M) [4].
Катионы меди могут быть переведены в осадок при значении рН раствора существенно ниже значения рН их гидроксидообразования за счет образования другого трудного растворимого соединения, например, хромата меди, ПР CuCrO4=3,6·10-6 [4].Copper cations can be precipitated when the pH of the solution is significantly lower than the pH of their hydroxide formation due to the formation of another difficult soluble compound, for example, copper chromate, PR CuCrO 4 = 3.6 · 10 -6 [4].
Предлагаются следующие способы очистки электролита хромирования:The following methods are proposed for purification of chromium electrolyte:
1) Загрязненный электролит смешивается с дистиллированной водой в таком соотношении, чтобы образовался раствор с концентрацией хромового ангидрида 2-10 г/л. Полученный раствор нагревается для протекания реакции гидролиза соединений трехвалентного железа и выпадения в осадок гидроксида трехвалентного железа, хроматов и гидроксохроматов железа и меди. Горячий раствор фильтруют. В результате этой операции из раствора извлекается максимально возможное количество соединений меди и большая часть соединений железа. Для более полного извлечения соединений железа фильтрат с концентрацией хромового ангидрида 2-10 г/л дополнительно разбавляют дистиллированной водой до концентрации хромового ангидрида 0,5-2 г/л, повторно нагревают для протекания реакции гидролиза соединений трехвалентного железа и фильтруют горячий раствор от выпавшего осадка. После концентрирования разбавленного раствора хромовой кислоты, очищенного по указанному выше способу, до концентрации по хромовому ангидриду 250 г/л, раствор будет содержать не более 1,0 г/л Fe3+ и не более 3,4 г/л Cu2+.1) The contaminated electrolyte is mixed with distilled water in such a ratio that a solution is formed with a concentration of chromic anhydride of 2-10 g / l. The resulting solution is heated to undergo a hydrolysis of ferric iron compounds and precipitation of ferric hydroxide, chromates and hydroxides of iron and copper. The hot solution is filtered. As a result of this operation, the maximum possible amount of copper compounds and most of the iron compounds are extracted from the solution. For a more complete extraction of iron compounds, the filtrate with a concentration of chromic anhydride of 2-10 g / l is additionally diluted with distilled water to a concentration of chromic anhydride of 0.5-2 g / l, reheated to proceed the hydrolysis of ferric compounds and the hot solution is filtered from the precipitate . After concentrating the diluted solution of chromic acid, purified by the above method, to a concentration of chromic anhydride of 250 g / l, the solution will contain not more than 1.0 g / l Fe 3+ and not more than 3.4 g / l Cu 2+ .
Пример 1.Example 1
6 мл загрязненного электролита хромирования, содержащего CrO3=250 г/л, Fe3+=18,0 г/л и Cu2+=14,8 г/л, вносят в термостойкую мерную колбу емкостью 1 л, куда добавляют дистиллированной воды до суммарного объема 0,5 л и перемешивают. Нагревают содержимое колбы до кипения и выдерживают при температуре кипения 0,5 ч, добавляя дистиллированную воду по мере ее испарения. Горячий раствор быстро фильтруют через фильтр. Отбирают 300 мл фильтрата и в другой мерной термостойкой колбе емкостью 1 л смешивают с 600 мл дистиллированной воды, нагревают содержимое колбы до кипения и выдерживают при температуре кипения 0,5 ч, добавляя дистиллированную воду по мере ее испарения. Горячий раствор быстро фильтруют через фильтр. Фильтрат содержит CrO3=0,95 г/л, Fe3+=0,0035 г/л и Cu2+=0,0128 г/л. После концентрирования фильтрата путем испарения воды до концентрации по CrO3, равной 250 г/л, концентрация катионов-примесей стала равной: Fe3+=0,92 г/л и Cu2+=3,36 г/л.6 ml of contaminated chromium plating electrolyte containing CrO 3 = 250 g / l, Fe 3+ = 18.0 g / l and Cu 2+ = 14.8 g / l are added to a heat-resistant volumetric flask with a capacity of 1 l, to which distilled water is added to a total volume of 0.5 l and mix. Heat the contents of the flask to a boil and incubate at a boiling point of 0.5 h, adding distilled water as it evaporates. The hot solution is quickly filtered through a filter. 300 ml of the filtrate are taken and mixed with 600 ml of distilled water in another heat-resistant 1-liter volumetric flask, the contents of the flask are heated to boiling and maintained at a boiling temperature of 0.5 h, adding distilled water as it evaporates. The hot solution is quickly filtered through a filter. The filtrate contains CrO 3 = 0.95 g / L, Fe 3+ = 0.0035 g / L and Cu 2+ = 0.0128 g / L. After concentrating the filtrate by evaporating water to a concentration of CrO 3 equal to 250 g / l, the concentration of impurity cations became equal to: Fe 3+ = 0.92 g / l and Cu 2+ = 3.36 g / l.
Разбавление электролита хромирования дистиллированной водой сразу до концентрации хромового ангидрида 0,5-2 г/л, последующий нагрев и фильтрование от осадка, приведет к максимально возможной очистке от катионов железа и, одновременно, к некоторому ухудшению очистки электролита хромирования от катионов меди, т.к. с увеличением величины разбавления, остаточная концентрация катионов железа (при последующем после разбавления гидролизе и концентрировании разбавленного раствора хромовой кислоты до концентрации по хромовому ангидриду 250 г/л) будет непрерывно уменьшаться и стремиться к некоторому минимальному значению (около 1,0 г/л), а меди - сначала уменьшаться, далее проходить минимум, а затем снова увеличиваться, что связано с заметной растворимостью хромата меди в воде (ПР CuCrO4=3,6·10-6 [4]).Dilution of the chromium electrolyte with distilled water immediately to a concentration of chromic anhydride of 0.5-2 g / l, subsequent heating and filtering from the precipitate, will lead to the maximum possible purification from iron cations and, at the same time, to some deterioration in the purification of the chromium electrolyte from copper cations, t. to. with an increase in dilution, the residual concentration of iron cations (during subsequent hydrolysis after dilution and concentration of the diluted solution of chromic acid to a concentration of chromic anhydride of 250 g / l) will continuously decrease and tend to a certain minimum value (about 1.0 g / l), and copper - first decrease, then pass a minimum, and then increase again, which is associated with a noticeable solubility of copper chromate in water (PR CuCrO 4 = 3.6 · 10 -6 [4]).
Рекомендуется перед очисткой электролита хромирования предварительно удалить серную кислоту из загрязненного электролита хромирования стандартным методом с помощью расчетного количества карбоната бария. Удаление сильной кислоты - серной кислоты - способствует дальнейшему более глубокому протеканию гидролиза.It is recommended that prior to purification of the chromium electrolyte, sulfuric acid must first be removed from the contaminated chromium electrolyte by the standard method using the calculated amount of barium carbonate. Removal of a strong acid - sulfuric acid - contributes to a further deeper course of hydrolysis.
Степень очистки раствора от катионов железа и меди зависит от температуры раствора при прочих равных условиях. Гидролиз разбавленных водных растворов соединений трехвалентного железа идет с заметной скоростью при температуре 70°С. С повышением температуры раствора скорость гидролиза существенно увеличивается, поэтому процесс очистки лучше вести при температуре кипения получившегося водного раствора, которая близка к температуре кипения чистой воды. Поскольку рост температуры благоприятно сказывается на результатах очистки, а температура процесса ограничивается температурой кипения воды, то для повышения температуры кипения водного раствора необходимо использовать повышенное избыточное давление.The degree of purification of the solution from cations of iron and copper depends on the temperature of the solution, ceteris paribus. The hydrolysis of dilute aqueous solutions of ferric iron compounds proceeds at a noticeable rate at a temperature of 70 ° C. With increasing temperature of the solution, the hydrolysis rate increases significantly, therefore, the cleaning process is best carried out at the boiling point of the resulting aqueous solution, which is close to the boiling point of pure water. Since the increase in temperature favorably affects the cleaning results, and the process temperature is limited by the boiling point of water, it is necessary to use increased overpressure to increase the boiling temperature of the aqueous solution.
Время выдержки раствора для завершения гидролиза и установления равновесия при выбранной температуре составляет 1-30 мин.The exposure time of the solution to complete the hydrolysis and establish equilibrium at the selected temperature is 1-30 minutes.
После гидролиза очищенный сильно разбавленный раствор хромовой кислоты необходимо сконцентрировать до концентрации хромового ангидрида 50 г/л (этот раствор используется для корректировки рабочей ванны хромирования) или 250 г/л (этот раствор пригоден для составления новой ванны хромирования). Для концентрирования использовать некоторые из известных способов с соответствующим аппаратурным оформлением, например:After hydrolysis, the purified, highly diluted chromic acid solution must be concentrated to a concentration of chromic anhydride of 50 g / l (this solution is used to adjust the working chromium bath) or 250 g / l (this solution is suitable for creating a new chromium bath). For concentration, use some of the known methods with the appropriate hardware design, for example:
а) испарение при комнатной или повышенной температуре с или без применения вентиляции (пропусканием потока воздуха, в том числе предварительного подогретого, над поверхностью жидкости для более быстрого испарения воды),a) evaporation at room or elevated temperature with or without ventilation (by passing a stream of air, including pre-heated, above the surface of the liquid for faster evaporation of water),
б) испарение при температуре кипения при атмосферном давлении,b) evaporation at boiling point at atmospheric pressure,
в) испарение при температуре кипения при пониженном давлении Р, P=2÷10 кПа,c) evaporation at boiling point under reduced pressure P, P = 2 ÷ 10 kPa,
г) вымораживание,g) freezing,
д) обратный осмос.e) reverse osmosis.
В большинстве приведенных выше способов концентрирования разбавленного раствора хромового ангидрида образуется дистиллированная вода, которую необходимо использовать повторно для проведения гидролиза новой порции загрязненного электролита хромирования, что приводит к существенному уменьшению расхода электроэнергии и размеров установки.In most of the above methods for concentrating a dilute solution of chromic anhydride, distilled water is formed, which must be reused to hydrolyze a new portion of the contaminated chromium electrolyte, which leads to a significant reduction in the energy consumption and installation size.
Для осуществления в производственных условиях непрерывной очистки электролита хромирования от примесей катионов железа и меди нужно загрязненный электролит хромирования смешать в необходимой пропорции с дистиллированной водой, поступающей из сборника дистиллята, и полученный раствор направить с помощью насоса в первый титановый нагреватель, представляющий собой змеевик, изготовленный из титана или иного химически стойкого материала, работоспособного при повышенной температуре и давлении. Титановый змеевик обогревается перегретым паром или электрическими нагревательными элементами. Длина, внутренний диаметр змеевика и толщина стенок титановой трубки, скорость подачи раствора и расположение тепловыделяющих элементов выбираются таким образом, чтобы жидкость за короткое время нагревалась до требуемой температуры (70-120°С) и выдерживалась при этой температуре не менее 1-5 минут. Горячий раствор после гидролиза из змеевика поступает на первый сменный фильтр, где отделяется твердый осадок. Далее горячий фильтрат для более полного удаления катионов железа смешивается в необходимом соотношении с дистиллированной водой, поступающей из сборника дистиллированной воды, и направляется насосом во второй титановый змеевик, по конструкции аналогичный первому. Горячий раствор из второго титанового змеевика подается на второй сменный фильтр. Далее горячий фильтрат поступает в испаритель, где происходит концентрирование раствора хромовой кислоты. С целью экономии электроэнергии упаривание раствора хромовой кислоты производится под уменьшенным давлением с использованием теплового насоса. Дистиллят - теплая дистиллированная вода без дополнительного охлаждения направляется непосредственно в сборник дистиллированной воды, а концентрат - раствор хромовой кислоты с концентрацией 50 г/л используется для корректировки имеющейся ванны хромирования или, при дальнейшем концентрировании до концентрации 250 г/л по хромовому ангидриду, - для приготовления нового электролита хромирования.For continuous purification of chromium electrolyte from impurities of iron and copper cations under industrial conditions, it is necessary to mix the contaminated chromium electrolyte in the required proportion with distilled water coming from the distillate collector, and send the resulting solution using a pump to the first titanium heater, which is a coil made of titanium or other chemically resistant material, operable at elevated temperature and pressure. The titanium coil is heated by superheated steam or electric heating elements. The length, inner diameter of the coil and wall thickness of the titanium tube, the feed rate of the solution and the location of the fuel elements are selected so that the liquid in a short time heats up to the required temperature (70-120 ° C) and is kept at this temperature for at least 1-5 minutes. The hot solution after hydrolysis from the coil enters the first filter cartridge, where a solid precipitate is separated. Next, the hot filtrate for more complete removal of iron cations is mixed in the required ratio with distilled water coming from the distilled water collector, and pumped to the second titanium coil, similar in design to the first. The hot solution from the second titanium coil is fed to the second filter cartridge. Next, the hot filtrate enters the evaporator, where the concentration of the chromic acid solution occurs. In order to save energy, the evaporation of a solution of chromic acid is carried out under reduced pressure using a heat pump. Distillate - warm distilled water without additional cooling is sent directly to the distilled water collector, and the concentrate - a solution of chromic acid with a concentration of 50 g / l is used to adjust the existing chromium bath or, with further concentration to a concentration of 250 g / l according to chromic anhydride, - preparing a new chromium electrolyte.
2) Концентрирование раствора, содержащего 1,0 г/л хромового ангидрида, требует значительного расхода электроэнергии. Для снижения расхода электроэнергии необходимо обеспечить достижение значения рН, образования осадка гидроксида трехвалентного железа, хроматов, гидроксохроматов железа и меди при меньшем разбавлении. С этой целью электролит разбавляют дистиллированной водой до концентрации хромового ангидрида 50-10 г/л, нагревают до температуры 70-100°С и выдерживают при выбранной температуре 1-30 мин. Горячий раствор фильтруют. В охлажденный до комнатной температуры профильтрованный раствор вводят порциями при перемешивании раствор пероксида водорода 3-30 мас.%, до достижения значения рН, обеспечивающего нужную степень очистки раствора от катионов железа и меди. Пероксид водорода реагирует с хромовой кислотой согласно уравнению:2) Concentration of a solution containing 1.0 g / l of chromic anhydride requires a significant energy consumption. To reduce energy consumption, it is necessary to achieve a pH value, the formation of a precipitate of ferric hydroxide, chromates, iron and copper hydroxochromates with less dilution. For this purpose, the electrolyte is diluted with distilled water to a concentration of chromic anhydride of 50-10 g / l, heated to a temperature of 70-100 ° C and kept at the selected temperature for 1-30 minutes. The hot solution is filtered. In a filtered solution cooled to room temperature, a solution of hydrogen peroxide 3-30 wt.% Is introduced in portions with stirring until a pH value is achieved that provides the desired degree of purification of the solution from iron and copper cations. Hydrogen peroxide reacts with chromic acid according to the equation:
5 5
В процессе реакции из хромовой кислоты образуется соль хромовой кислоты - хромат хрома и рН раствора увеличивается, выпадает осадок гидроксида трехвалентного железа, хроматов, гидроксохроматов железа и меди. Для коагуляции осадка и разложения остатка пероксида водорода раствор подогревают до кипения и фильтруют в горячем состоянии. Далее раствор подвергается концентрированию до концентрации суммарного (трех- и шестивалентного) хрома, соответствующей той, которая имеется в стандартном электролите хромирования (250 г/л в пересчете на хромовый ангидрид). В сконцентрированном растворе концентрация трехвалентного хрома отличается от требуемой для проведения процесса хромирования. Если она больше необходимой для процесса хромирования, то для уменьшения концентрации трехвалентного хрома окисляют избыток трехвалентного хрома в шестивалентный хром стандартным способом - анодной проработкой (электролизом при определенном соотношении площадей катода и анода). Следует отметить, что электролиз полностью удалит возможные остаточные количества пероксида водорода, т.к. пероксид водорода подвергается восстановлению до воды на катоде и окислению до кислорода и катионов водорода на нерастворимом аноде.During the reaction, a chromic acid salt is formed from chromic acid - chromium chromate and the pH of the solution increase, a precipitate of ferric hydroxide, chromates, iron and copper hydroxochromates precipitates. To coagulate the precipitate and decompose the residue of hydrogen peroxide, the solution is heated to boiling and filtered while hot. Next, the solution is concentrated to a concentration of total (tri- and hexavalent) chromium corresponding to that found in the standard chromium electrolyte (250 g / l in terms of chromic anhydride). In a concentrated solution, the concentration of trivalent chromium differs from that required for the chromium plating process. If it is more necessary for the chromium plating process, then to reduce the concentration of trivalent chromium, excess trivalent chromium is oxidized into hexavalent chromium in the standard way - anode processing (by electrolysis at a certain ratio of the areas of the cathode and anode). It should be noted that electrolysis will completely remove possible residual amounts of hydrogen peroxide, because hydrogen peroxide is reduced to water at the cathode and oxidized to oxygen and hydrogen cations at the insoluble anode.
При протекании реакции (1) не требуется дополнительного введения катионов водорода, т.е. нет необходимости введения дополнительного количества сильной минеральной кислоты, например, серной, ввод которой приведет к последующему обязательному удалению сульфат-ионов до требуемой концентрации, которая имеется в стандартных электролитах хромирования на основе хромового ангидрида и серной кислоты. Также не вводятся катионы щелочных или щелочно-земельных металлов. Продукты восстановления пероксида водорода - кислород и вода не требуют каких-либо специальных методов для их удаления из раствора. При использовании раствора пероксида водорода необходимо учесть, что следы катионов железа и меди вызывают ускоренное самопроизвольное разложение пероксида водорода согласно уравнению реакции:In the course of reaction (1), additional introduction of hydrogen cations is not required, i.e. there is no need to introduce an additional amount of a strong mineral acid, for example, sulfuric, the introduction of which will lead to the subsequent mandatory removal of sulfate ions to the required concentration, which is available in standard chromium electrolytes based on chromic anhydride and sulfuric acid. Also, alkali or alkaline earth metal cations are not introduced. Hydrogen peroxide reduction products - oxygen and water do not require any special methods for their removal from solution. When using a hydrogen peroxide solution, it must be taken into account that traces of iron and copper cations cause accelerated spontaneous decomposition of hydrogen peroxide according to the reaction equation:
Пример 2.Example 2
15 мл загрязненного электролита хромирования, содержащего CrO3=250 г/л, Fe3+=18,0 г/л и Cu2+=14,8 г/л, вносят в термостойкую мерную колбу емкостью 0,5 л, куда добавляют 235 мл дистиллированной воды и перемешивают. Нагревают содержимое колбы до кипения и выдерживают при температуре кипения 0,5 ч, добавляя дистиллированную воду по мере ее испарения. Горячий раствор быстро фильтруют через фильтр. После охлаждения фильтрата до комнатной температуры отбирают 100 мл фильтрата и в другой мерной термостойкой колбе емкостью 0,25 л смешивают с 20 мл 30 мас.%, раствора пероксида водорода, который добавляют порциями. После введения всего количества раствора пероксида водорода, нагревают содержимое колбы до кипения и выдерживают при температуре кипения 0,5 ч, добавляя дистиллированную воду по мере ее испарения. Горячий раствор быстро фильтруют через фильтр. Фильтрат содержит CrO3=10,7 г/л, Fe3+=0,033 г/л и Cu2+=0,16 г/л. После концентрирования фильтрата путем испарения воды до концентрации по CrO3, равной 250 г/л, концентрация катионов-примесей стала равной: Fe3+=0,77 г/л и Cu2+=3,73 г/л.15 ml of contaminated chromium plating electrolyte containing CrO 3 = 250 g / l, Fe 3+ = 18.0 g / l and Cu 2+ = 14.8 g / l, are introduced into a heat-resistant volumetric flask with a capacity of 0.5 l, where 235 ml of distilled water and stirred. Heat the contents of the flask to a boil and incubate at a boiling point of 0.5 h, adding distilled water as it evaporates. The hot solution is quickly filtered through a filter. After the filtrate was cooled to room temperature, 100 ml of the filtrate was collected and mixed with 20 ml of 30% by weight hydrogen peroxide solution, which was added in portions, in another 0.25 L heat-resistant volumetric flask. After the introduction of the entire amount of hydrogen peroxide solution, the contents of the flask are heated to a boil and kept at a boiling temperature of 0.5 h, adding distilled water as it evaporates. The hot solution is quickly filtered through a filter. The filtrate contains CrO 3 = 10.7 g / l, Fe 3+ = 0.033 g / l and Cu 2+ = 0.16 g / l. After concentrating the filtrate by evaporating water to a concentration of CrO 3 equal to 250 g / l, the concentration of impurity cations became equal to: Fe 3+ = 0.77 g / l and Cu 2+ = 3.73 g / l.
3) Следует также отметить, что с увеличением активности катионов водорода (уменьшении значения рН раствора) значение стандартного окислительно-восстановительного потенциала для системы, содержащей шестивалентный хром, увеличивается в большей степени, чем для системы, содержащей пероксид водорода при прочих равных условиях. С увеличением концентрации хромового ангидрида в растворе его рН уменьшается, поэтому для восстановления шестивалентного хрома с образованием хромата хрома по реакции (1) добавлять пероксид водорода лучше непосредственно в электролит хромирования без его предварительного разбавления.3) It should also be noted that with an increase in the activity of hydrogen cations (a decrease in the pH of the solution), the value of the standard redox potential for a system containing hexavalent chromium increases to a greater extent than for a system containing hydrogen peroxide, ceteris paribus. With an increase in the concentration of chromic anhydride in the solution, its pH decreases, therefore, to restore hexavalent chromium with the formation of chromium chromate according to reaction (1), it is better to add hydrogen peroxide directly to the chromium electrolyte without preliminary dilution.
Если содержание катионов железа и меди в загрязненном электролите велико, то добавляемая перекись водорода будет в большом количестве самопроизвольно расходоваться по реакции (2), а не вступать в целевую реакцию (1). В этом случае пероксид водорода, как уже было сказано выше, добавляется после предварительного разбавления электролита и удаления в осадок части катионов железа и меди, т.е. концентрация катионов железа и меди, каталитически разлагающих пероксид водорода, будет существенно снижена до добавления пероксида водорода.If the content of iron and copper cations in the contaminated electrolyte is high, then the added hydrogen peroxide will be consumed in large quantities spontaneously by reaction (2), and not enter into the target reaction (1). In this case, hydrogen peroxide, as mentioned above, is added after preliminary dilution of the electrolyte and removal of some cations of iron and copper, i.e. the concentration of iron and copper cations catalytically decomposing hydrogen peroxide will be significantly reduced before the addition of hydrogen peroxide.
4) Более экономичным с точки расхода восстановителя для повышения рН электролита хромирования является использование гидразина или его водных растворов с концентрацией 1-60 мас.%. Гидразин - сильный восстановитель и реагирует с хромовой кислотой по уравнению с выделением большого количества тепла:4) The use of hydrazine or its aqueous solutions with a concentration of 1-60 wt.% Is more economical from the point of consumption of the reducing agent to increase the pH of the chromium electrolyte. Hydrazine is a strong reducing agent and reacts with chromic acid according to the equation with the release of a large amount of heat:
Так же как и при использовании пероксида водорода продукты окисления гидразина - азот и вода не требуют каких-либо специальных методов их извлечения. В систему не вводятся дополнительные количества катионов металлов: натрия, калия, кальция, магния и бария или анионы. Для протекания реакции (3) не требуется введения извне дополнительного количества сильной минеральной кислоты для повышения окислительно-восстановительного потенциала системы, содержащей шестивалентный хром. Наличие катионов железа и меди в кислой среде в присутствии сильного окислителя - шестивалентного хрома не препятствует протеканию реакции (3). После достижения требуемого значения рН раствора из интервала 1,5-4,0, осадок, содержащий гидроксид трехвалентного железа, хромат, гидроксохромат трехвалентного железа и меди, отделяют фильтрованием раствора. Для полноты осаждения и коагуляции осадка электролит подогревают. Для уничтожения (окисления) возможного остатка не прореагировавшего токсичного гидразина и его нестойких промежуточных продуктов неполного окисления в электролит после фильтрования вводят 3-30 мас.%, раствор пероксида водорода в количестве 1-5 мл на каждый литр электролита, после чего электролит нагревают и фильтруют. В фильтрате концентрацию трехвалентного хрома уменьшают до необходимого уровня стандартным способом - анодной проработкой электролита при определенном соотношении катодной и анодной площадей электродов. В отличие от пероксида водорода при использовании концентрированного, например, 50 мас.%, водного раствора гидразина электролит хромирования разбавляется слабо и поэтому практически не нуждается в испарении избытка воды, вносимой вместе с гидразином.As well as when using hydrogen peroxide, the products of hydrazine oxidation - nitrogen and water do not require any special methods for their extraction. The system does not introduce additional quantities of metal cations: sodium, potassium, calcium, magnesium and barium or anions. For the progress of reaction (3), it is not necessary to introduce an additional amount of strong mineral acid from the outside to increase the redox potential of the system containing hexavalent chromium. The presence of iron and copper cations in an acidic medium in the presence of a strong oxidizing agent, hexavalent chromium, does not prevent the reaction from occurring (3). After reaching the required pH value of the solution from the range of 1.5-4.0, the precipitate containing ferric hydroxide, chromate, ferric hydroxide and ferric copper, is separated by filtration of the solution. To complete the precipitation and coagulation of the precipitate, the electrolyte is heated. To destroy (oxidize) a possible residue of unreacted toxic hydrazine and its unstable intermediate products of incomplete oxidation, 3-30 wt.% Is introduced into the electrolyte after filtration, a solution of hydrogen peroxide in an amount of 1-5 ml per liter of electrolyte, after which the electrolyte is heated and filtered . In the filtrate, the concentration of trivalent chromium is reduced to the required level in a standard way — by anodic processing of the electrolyte at a certain ratio of the cathodic and anodic areas of the electrodes. In contrast to hydrogen peroxide, when a concentrated, for example, 50 wt.%, Aqueous solution of hydrazine is used, the chromium electrolyte is diluted slightly and therefore practically does not need to evaporate the excess water introduced with hydrazine.
Дальнейшее добавление гидразина, после протекания реакции (3), приведет к образованию гидроксида или гидроксохромата трехвалентного хрома. Поскольку рН гидратообразования трехвалентного железа существенно меньше, чем рН гидратообразования трехвалентного хрома (при прочих равных условиях), то выпадение гидроксида трехвалентного железа будет практически полностью завершено до окончания реакции образования хромата хрома. Следовательно, для удаления катионов железа из электролита хромирования необходимо восстановить не более 2/5 (или 40%) имеющегося в электролите хромирования хромового ангидрида. На практике эта величина в зависимости от степени загрязненности электролита хромирования катионами железа и меди лежит в интервале 10-30%.Further addition of hydrazine, after reaction (3), leads to the formation of trivalent chromium hydroxide or hydroxochromate. Since the pH of hydrate formation of ferric iron is much lower than the pH of hydrate formation of ferric chromium (ceteris paribus), the precipitation of ferric hydroxide will be almost complete before the end of the formation of chromium chromate. Therefore, to remove iron cations from the chromium electrolyte, it is necessary to restore no more than 2/5 (or 40%) of the chromic anhydride present in the chromium electrolyte. In practice, this value, depending on the degree of contamination of the chromium electrolyte with cations of iron and copper, lies in the range of 10-30%.
Аналогичными сильными восстановительными свойствами обладает гидроксиамин, который реагирует по уравнению:Hydroxyamine possesses similar strong reducing properties, which reacts according to the equation:
Гидроксиламин, также как и гидразин для протекания реакции (4), не требует введения в электролит хромирования дополнительного количества какой-либо сильной минеральной кислоты, например, серной, а продукты окисления гидроксиламина - азот и вода не требуют каких-либо специальных методов их извлечения.Hydroxylamine, as well as hydrazine for reaction (4), does not require the introduction of an additional amount of any strong mineral acid, for example, sulfuric, into the chromium electrolyte, and the products of hydroxylamine oxidation, nitrogen and water, do not require any special methods for their extraction.
Источники информацииInformation sources
[1]. Способ регенерации отработанных хромовых электролитов. Степаненко Е.К., Смирнов А.Л. Патент РФ №2061802, опубликовано 10.06.1996.[one]. The method of regeneration of spent chromium electrolytes. Stepanenko E.K., Smirnov A.L. RF patent No. 2061802, published on June 10, 1996.
[2]. Гибкие автоматизированные гальванические линии. Справочник. В.Л.Зубченко и др. М.: "Машиностроение". 1989, 379 с.[2]. Flexible automated galvanic lines. Directory. V.L. Zubchenko and others. M .: "Engineering". 1989, 379 p.
[3]. Общая химия. Глинка Н.Л. Л., 1985, изд. 24, с.249-254, с.636.[3]. General chemistry. Glinka N.L. L., 1985, ed. 24, p. 249-254, p. 636.
[4]. Краткий справочник по химии. Под ред. А.Т.Пилипенко. Киев: Наукова думка, 1987, 828 с.[four]. A quick reference to chemistry. Ed. A.T. Pilipenko. Kiev: Naukova Dumka, 1987, 828 p.
[5]. Краткий справочник по химии. Под общ. ред. Куриленко О.Д. Киев: Наукова думка, 1974. с 345.[5]. A quick reference to chemistry. Under the total. ed. Kurylenko O.D. Kiev: Naukova Dumka, 1974.p. 345.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009146961/02A RU2433212C2 (en) | 2009-12-18 | 2009-12-18 | Method of cleaning chromium plating electrolyte from impurities of iron and copper cations (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009146961/02A RU2433212C2 (en) | 2009-12-18 | 2009-12-18 | Method of cleaning chromium plating electrolyte from impurities of iron and copper cations (versions) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009146961A RU2009146961A (en) | 2011-06-27 |
RU2433212C2 true RU2433212C2 (en) | 2011-11-10 |
Family
ID=44738583
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009146961/02A RU2433212C2 (en) | 2009-12-18 | 2009-12-18 | Method of cleaning chromium plating electrolyte from impurities of iron and copper cations (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2433212C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2484186C1 (en) * | 2012-02-27 | 2013-06-10 | Дмитрий Юрьевич Тураев | Method for clearing chrome plating electrolyte based on hexavalent chrome compounds from trivalent iron cathions |
RU2572957C1 (en) * | 2014-10-21 | 2016-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" | Method for regeneration purification of copper-tartrate alkali galvanic electrolytes |
-
2009
- 2009-12-18 RU RU2009146961/02A patent/RU2433212C2/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2484186C1 (en) * | 2012-02-27 | 2013-06-10 | Дмитрий Юрьевич Тураев | Method for clearing chrome plating electrolyte based on hexavalent chrome compounds from trivalent iron cathions |
RU2572957C1 (en) * | 2014-10-21 | 2016-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" | Method for regeneration purification of copper-tartrate alkali galvanic electrolytes |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009146961A (en) | 2011-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6223442B2 (en) | Method and apparatus for producing or recovering hydrochloric acid from a metal salt solution | |
CN108455680B (en) | Environment-friendly resource utilization method of steel pickling waste liquid | |
US10577676B2 (en) | Process for recycling chromium from waste water containing hexavalent chromium | |
CN112607893A (en) | Plating solution wastewater treatment method for nickel plating of plated part | |
CN108191039A (en) | A kind of efficient compound Fenton reagent and preparation method thereof | |
CN111304444B (en) | Treatment method for separating and recovering copper, iron, zinc, nickel and chromium from chromium-containing sludge | |
RU2433212C2 (en) | Method of cleaning chromium plating electrolyte from impurities of iron and copper cations (versions) | |
JP2002526256A (en) | Treatment method for metal contaminated water | |
CN100418890C (en) | Method for preparing potassium ferrate by using waste liquid from acid washing steel | |
CN105330102A (en) | Improved DSD acid production technology | |
CN102951706B (en) | Processing method of wastewater containing salts and chloride ions | |
SU1058511A3 (en) | Method for recovering hexavalent uranium | |
JP4154052B2 (en) | Method for producing ferric sulfate solution | |
JP2021151945A (en) | High concentration iron flocculant and method for producing the same | |
KR102116420B1 (en) | Waste water treatment method of removing fluorine and cyanides | |
CN115135607B (en) | High-concentration iron flocculant and production method thereof | |
JPS591118B2 (en) | How to treat organic wastewater | |
JPH0137981B2 (en) | ||
Bujanović et al. | Application of waste iron in ferrate (VI) synthesis and phenol removal as confirmation of efficiency | |
JP2002079278A (en) | Method for treating hydrazine-containing wastewater | |
RU2374343C1 (en) | Method of vanadium extracting of water sodium-bearing solutions | |
RU2097335C1 (en) | Method for producing coagulating agents | |
JPS60264314A (en) | Method for concentrating phosphoric acid or nitric acid | |
TW201542469A (en) | Method for treating wastewater | |
JP2001293485A (en) | Method and device for treating hexavalent chromium- containing waste water |