RU2545857C2 - Обезвреживание раствора химического никелирования методом мембранного электролиза (варианты) - Google Patents
Обезвреживание раствора химического никелирования методом мембранного электролиза (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2545857C2 RU2545857C2 RU2013137551/02A RU2013137551A RU2545857C2 RU 2545857 C2 RU2545857 C2 RU 2545857C2 RU 2013137551/02 A RU2013137551/02 A RU 2013137551/02A RU 2013137551 A RU2013137551 A RU 2013137551A RU 2545857 C2 RU2545857 C2 RU 2545857C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- cathode
- nickel plating
- anode
- anolyte
- Prior art date
Links
Landscapes
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Изобретение относится к вариантам способа удаления катионов никеля, гипофосфит- и фосфит-анионов из раствора химического никелирования методом мембранного электролиза. В способе используют трехкамерный мембранный электролизер, в котором на погруженном в раствор химического никелирования катоде восстанавливают катионы никеля, а на аноде из нерастворимого материала на основе титана и диоксида свинца, погруженном в анолит - раствор серной кислоты, окисляют анионы при анодной плотности тока 1-20 А/дм2, при этом раствор химического никелирования помещают в среднее пространство электролизера, которое анионообменной мембраной отделяют от анолита и катионообменной или анионообменной мембраной отделяют от католита - раствора гидроксида натрия, в который погружен второй катод. Во втором варианте способа используют двухкамерный мембранный электролизер, в котором на погруженном в раствор химического никелирования катоде восстанавливают катионы никеля, а на аноде из нерастворимого материала на основе титана и диоксида свинца, погруженном в анолит - раствор серной кислоты, окисляют анионы при анодной плотности тока 1-20 А/дм2, при этом раствор химического никелирования отделяют от анолита анионообменной мембраной. Изобретение обеспечивает обезвреживание растворов химического никелирования путем удаления катионов никеля, гипофосфит- и фосфит-анионов и позволяет многократно увеличить время непрерывной работы используемых электролизеров. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 пр.
Description
Использование: в гальваническом производстве для обезвреживания (утилизации) рабочих и отработанных кислых или щелочных растворов химического никелирования методом мембранного электролиза и очистки промывной воды ванны улавливания, представляющей собой сильно разбавленный раствор химического никелирования, от катионов никеля, гипофосфит- и фосфит-анионов.
Изобретение относится к способу обезвреживания раствора химического никелирования, содержащего, г/л, например: 1) NiSO4×7H2O 20, CH3COONa×3H2O 10, NaH2PO2×H2O 10, СН3СООН 6-6,5, (NH2)2CS 0002-0,003, рН=4,5-5,0 или 2) NiSO4×7H2O 20-30, лимоннокислый натрий 40-50, NaH2PO2×H2O 15-20, аммиак до рН=8,0-9,0 [1] или промывной воды в ванне улавливания.
Предлагаемый способ позволяет обезвреживать растворы химического никелирования и очищать промывные воды в ванне улавливания от катионов никеля, гипофосфит- и фосфит-анионов.
Задачей изобретения является разработка способа обезвреживания растворов химического никелирования и очистки промывных вод в ванне улавливания от катионов никеля, гипофосфит- и фосфит-анионов методом мембранного электролиза.
В качестве объекта применения изобретения взят кислый ацетатный раствор химического никелирования, содержащий, например, моль/л: Ni2+ 0,05-0,15,
0,15-0,25,
0,15-0,30.
Сущность изобретения: известен способ обезвреживания кислого ацетатного раствора химического никелирования методом безмембранного электролиза [2], в процессе которого в растворе уменьшается концентрация катионов никеля за счет их восстановления на катоде до металла (с примесью фосфида никеля), а также гипофосфит- и фосфит-анионов за счет их окисления на нерастворимом аноде PbO2/Ti, изготовленным согласно [3], до фосфат-анионов. В процессе электролиза, для предотвращения преждевременного снижения выхода по току никеля, рН обрабатываемого раствора необходимо периодически корректировать, например, гидроксидом натрия, в сторону увеличения, что приводит к увеличению общего солесодержания обезвреженного раствора.
Мембранный электролиз позволяет удалить катионы никеля, гипофосфит- и фосфит-анионы, не увеличивая общее солесодержание обезвреживаемого раствора.
Использование катионообменных мембран в процессе утилизации раствора химического никелирования описано в [4], взятым за прототип.
Предложенный в [4] способ имеет недостатки: 1) токсичные гипофосфит- и фосфит анионы практически не удаляются из обрабатываемого раствора; 2) образуется дополнительный отход - раствор серной кислоты, загрязненный органическими соединениями, соединениями фосфора со степенью окисления +1, +3 и +5 и соединениями свинца от разрушающегося индикаторного электрода из PbO2/Pb; 3) в процессе работы необходимо корректировать рН раствора гидроксидом натрия, что приводит к увеличению общего солесодержания обрабатываемого раствора.
Недостатки прототипа [4] устраняются при использовании трех- или двухкамерного мембранного электролизера.
Способ удаления катионов никеля, гипофосфит- и фосфит-анионов из раствора химического никелирования методом мембранного электролиза включает использование трехкамерного мембранного электролизера, в котором на погруженном в раствор химического никелирования катоде восстанавливают катионы никеля, а на аноде из нерастворимого материала на основе титана и диоксида свинца, погруженном в анолит - раствор серной кислоты, окисляют анионы при анодной плотности тока 1-20 А/дм2, при этом раствор химического никелирования помещают в среднее пространство электролизера, которое анионообменной мембраной отделяют от анолита и катионообменной или анионообменной мембраной отделяют от католита - раствора гидроксида натрия, в который погружен второй катод.
В качестве католита используют раствор гидроксида натрия с концентрацией 5-50 г/л, а в качестве анолита - раствор серной кислоты с концентрацией 5-200 г/л. Доля тока, протекающего через катод, находящийся в католите, составляет от 1 до 99% от величины тока, пропускаемого через анод. Доля тока, протекающего через катод, находящегося в среднем пространстве, составляет от 1 до 99% от величины тока, пропускаемого через анод. Катодная плотность тока равна 0,5-5,0 А/дм2, а материал катода - никель, нержавеющая сталь или сталь.
Способ удаления катионов никеля, гипофосфит- и фосфит-анионов из раствора химического никелирования методом мембранного электролиза включает использование двухкамерного мембранного электролизера, в котором на погруженном в раствор химического никелирования катоде восстанавливают катионы никеля, а на аноде из нерастворимого материала на основе титана и диоксида свинца, погруженном в анолит - раствор серной кислоты, окисляют анионы при анодной плотности тока 1-20 А/дм2, при этом раствор химического никелирования отделяют от анолита анионообменной мембраной.
Катодная плотность тока равна 0,5-5,0 А/дм2, а материал катода - никель, нержавеющая сталь или сталь. В качестве анолита используют раствор серной кислоты с концентрацией 5-200 г/л.
При использовании трехкамерного мембранного электролизера катодное пространство отделяется от среднего с помощью катионообменной или анионообменной мембраны, среднее пространство отделяется от анодного с помощью анионообменной мембраны. В катодное пространство заливают раствор гидроксида натрия 5-50 г/л, в среднее - раствор химического никелирования или соответствующую промывную воду, в анодное - раствор серной кислоты 5-200 г/л. При электролизе используют два катода (материал катодов - никель, нержавеющая сталь или сталь): один катод помещают в катодное пространство, второй - в среднее пространство. Рекомендуемая катодная плотность тока 0,5-5 А/дм2. В анодное пространство помещают анод PbO2/Ti, разработанный согласно [3]. Рекомендуемая анодная плотность тока 1-20 А/дм2.
При использовании двухкамерного мембранного электролизера с одной анионообменной мембраной в катодное пространство (катод - никель, нержавеющая сталь или сталь, катодная плотность тока 0,5-5 А/дм2) помещают раствор химического никелирования (или соответствующую промывную воду), подлежащий обезвреживанию. В анодное пространство помещают раствор серной кислоты 5-200 г/л и электрохимически стойкий нерастворимый анодный материал на основе титана и диоксида свинца, разработанный согласно [3]. Рекомендуемая анодная плотность тока 1-20 А/дм2. Двухкамерный мембранный электролизер предпочтительно использовать для обработки растворов химического никелирования, содержащих сильные лиганды или их смеси (аммиак, лимонная кислота и т.п.), которые затрудняют образование осадка гидроксида никеля при переходе рН раствора из кислой области значений рН в щелочную область значений рН.
В процессе электролиза в двух- или в трехкамерном мембранном электролизере на катоде, погруженном в раствор химического никелирования или в соответствующую промывную воду, происходит восстановление катионов никеля до металла. Одновременно с этим происходит миграция из обрабатываемого раствора через анионообменную мембрану в анодное пространство (раствор серной кислоты) сульфат, ацетат, цитрат, гипофосфит и фосфит-анионов. При достижении поверхности анода из PbO2/Ti гипофосфит и фосфит анионы окисляются до анионов фосфорной кислоты, а анионы органических кислот окисляются до углекислого газа и воды. Таким образом, при электролизе в анодном пространстве образуется раствор, содержащий смесь серной и фосфорной кислоты, который может быть использован, например, для уменьшения значения рН католита в случае его чрезмерного увеличения.
Применение трехкамерного мембранного электролизера позволяет не использовать раствор из анолита (смесь серной и фосфорной кислот) для подкисления раствора химического никелирования. Чрезмерное увеличение рН раствора химического никелирования или промывной воды в процессе электролиза устраняется за счет удаления части катионов щелочных металлов путем их миграции в католит через катионобменную мембрану. Использование в трехкамерном электролизере анионообменной мембраны вместо катионообменной для отделения раствора в католите от раствора в среднем пространстве позволяет увеличивать рН раствора в среднем пространстве при его чрезмерном уменьшении за счет миграции гидроксид анионов из католита в среднее пространство.
Удаление катионов никеля, гипофосфит- и фосфит-анионов из раствора химического никелирования (аналогично обрабатывается промывная вода в ванне улавливания) методом мембранного электролиза в трех- или в двухкамерном электролизере приведено на следующих примерах.
Пример 1.
В катодное пространство трехкамерной ячейки с катионообменной и анионообменной мембраной поместили 200 мл раствора гидроксида натрия 10 г/л, в среднее пространство 200 мл раствора химического никелирования, содержащего, моль/л: Ni2+ 0,15,
0,25,
0,30. В анодное пространство залили 200 мл раствора серной кислоты с концентрацией 10 г/л. В катодное и среднее пространство поместили по одному катоду. Мембранный электролиз провели при следующих условиях: материал каждого из катодов - никель, площадь катода, Sкат=0,4 дм2, материал анода PbO2/Ti, площадь анода, Sан=0,2 дм2, сила тока, пропускаемая через анод, I=1 А, время электролиза t=18,0 ч. В процессе электролиза рН раствора в среднем пространстве поддерживали в диапазоне 2,5-5,0 за счет кратковременного периодического включения катода, находящегося в католите, и пропускания через него доли тока в количестве от 99 до 1% от величины тока, пропускаемого через анод. В этом случае, соответственно, доля тока, протекающего через катод, находящийся в среднем пространстве, составляет от 1 до 99% от величины тока, пропускаемого через анод. После электролиза в обработанном растворе содержится, моль/л: Ni2+ 0,007,
0,01,
0,02.
Пример 2.
В катодное пространство двухкамерной ячейки с анионообменной мембраной поместили 250 мл раствора химического никелирования, содержащего, моль/л: Ni2+ 0,10,
0,20,
0,25. В анодное пространство залили 250 мл раствора серной кислоты с концентрацией 50 г/л. Мембранный электролиз провели при следующих условиях: материал катода - никель, площадь катода, Sкат=0,5 дм2, материал анода PbO2/Ti, площадь анода, Sан=0,2 дм2, сила тока, I=1 А, время электролиза t=16,0 ч. В процессе электролиза рН раствора в катодном пространстве поддерживали в диапазоне 2,5-5,0. При увеличении рН раствора в среднем пространстве более 5,0, рН корректировали в сторону уменьшения, используя раствор из анолита. После электролиза в обработанном растворе содержится, моль/л: Ni2+ 0,005,
0,03,
0,02.
В приведенных примерах использовался один и тот же нерастворимый анодный материал на основе титана и диоксида свинца, разработанный в [3]. При проведении экспериментов не отмечено какого-либо разрушения (шламообразования) нерастворимого анодного материала на основе титана и диоксида свинца.
Источники информации
1. Ильин В.А. Металлизация диэлектриков./Под ред. Вячеславова П.М. - Л., Машиностроение, 1977. - 80 с.
2. Тураев Д.Ю. Излечение катионов никеля и цинка из растворов, содержащих гипофосфит- или цианид-анионы. Оборонный комплекс - научно-техническому прогрессу России, 2009, №3, стр. 66-70.
3. Тураев Д.Ю. Способ изготовления электрода из диоксида свинца. Патент RU 2318080 С1, Россия. Заявлено 12.05.06. Опубл. 27.02.08. Бюл. №6.
4. Кругликов С.С., Бугуславская Е.С., Кругликова Е.С., Петров Ю.В., Кодинцева Е.Ю. Способ утилизации отработанного раствора химического никелирования. Патент RU 2481421, С2. Заявлено 28.07.2011, опубл. 10.05.2013. Бюл. №13.
Claims (8)
1. Способ удаления катионов никеля, гипофосфит- и фосфит-анионов из раствора химического никелирования методом мембранного электролиза, включающий использование трехкамерного мембранного электролизера, в котором на погруженном в раствор химического никелирования катоде восстанавливают катионы никеля, а на аноде из нерастворимого материала на основе титана и диоксида свинца, погруженном в анолит - раствор серной кислоты, окисляют анионы при анодной плотности тока 1-20 А/дм2, при этом раствор химического никелирования помещают в среднее пространство электролизера, которое анионообменной мембраной отделяют от анолита и катионообменной или анионообменной мембраной отделяют от католита - раствора гидроксида натрия, в который погружен второй катод.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве католита используют раствор гидроксида натрия с концентрацией 5-50 г/л, а в качестве анолита - раствор серной кислоты с концентрацией 5-200 г/л.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что доля тока, протекающего через катод, находящийся в католите, составляет от 1 до 99% от величины тока, пропускаемого через анод.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что доля тока, протекающего через катод, находящегося в среднем пространстве, составляет от 1 до 99% от величины тока, пропускаемого через анод.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что катодная плотность тока равна 0,5-5,0 А/дм2, а материал катода представляет собой никель, сталь или нержавеющую сталь.
6. Способ удаления катионов никеля, гипофосфит- и фосфит-анионов из раствора химического никелирования методом мембранного электролиза, включающий использование двухкамерного мембранного электролизера, в котором на погруженном в раствор химического никелирования катоде восстанавливают катионы никеля, а на аноде из нерастворимого материала на основе титана и диоксида свинца, погруженном в анолит - раствор серной кислоты, окисляют анионы при анодной плотности тока 1-20 А/дм2, при этом раствор химического никелирования отделяют от анолита анионообменной мембраной.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что катодная плотность тока равна 0,5-5,0 А/дм2, а материал катода представляет собой никель, сталь или нержавеющую сталь.
8. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве анолита используют раствор серной кислоты с концентрацией 5-200 г/л.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013137551/02A RU2545857C2 (ru) | 2013-08-12 | 2013-08-12 | Обезвреживание раствора химического никелирования методом мембранного электролиза (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013137551/02A RU2545857C2 (ru) | 2013-08-12 | 2013-08-12 | Обезвреживание раствора химического никелирования методом мембранного электролиза (варианты) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013137551A RU2013137551A (ru) | 2015-02-20 |
RU2545857C2 true RU2545857C2 (ru) | 2015-04-10 |
Family
ID=53281999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013137551/02A RU2545857C2 (ru) | 2013-08-12 | 2013-08-12 | Обезвреживание раствора химического никелирования методом мембранного электролиза (варианты) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2545857C2 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1148903A1 (ru) * | 1983-12-30 | 1985-04-07 | Химико-металлургический институт АН КазССР | Способ переработки медного электролита |
JPS63303078A (ja) * | 1987-06-01 | 1988-12-09 | Tokuyama Soda Co Ltd | 化学ニツケルメツキ液の処理方法 |
SU1475953A1 (ru) * | 1987-06-15 | 1989-04-30 | Предприятие П/Я В-8657 | Способ извлечени металла из отработанных азотнокислых травильных растворов |
RU2033840C1 (ru) * | 1990-05-03 | 1995-04-30 | Головное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Энергия" | Устройство для дегазации жидкости |
RU2318080C1 (ru) * | 2006-05-12 | 2008-02-27 | Тураев Дмитрий Юрьевич | Способ изготовления электрода из диоксида свинца |
RU2481421C2 (ru) * | 2011-07-28 | 2013-05-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ утилизации отработанного раствора химического никелирования |
-
2013
- 2013-08-12 RU RU2013137551/02A patent/RU2545857C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1148903A1 (ru) * | 1983-12-30 | 1985-04-07 | Химико-металлургический институт АН КазССР | Способ переработки медного электролита |
JPS63303078A (ja) * | 1987-06-01 | 1988-12-09 | Tokuyama Soda Co Ltd | 化学ニツケルメツキ液の処理方法 |
SU1475953A1 (ru) * | 1987-06-15 | 1989-04-30 | Предприятие П/Я В-8657 | Способ извлечени металла из отработанных азотнокислых травильных растворов |
RU2033840C1 (ru) * | 1990-05-03 | 1995-04-30 | Головное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Энергия" | Устройство для дегазации жидкости |
RU2318080C1 (ru) * | 2006-05-12 | 2008-02-27 | Тураев Дмитрий Юрьевич | Способ изготовления электрода из диоксида свинца |
RU2481421C2 (ru) * | 2011-07-28 | 2013-05-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ утилизации отработанного раствора химического никелирования |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013137551A (ru) | 2015-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4028199A (en) | Method of producing metal powder | |
Trokhymenko et al. | Study of the Process of Electro Evolution of Copper Ions from Waste Regeneration Solutions | |
Yan et al. | An efficient Two-Chamber Electrodeposition-Electrodialysis combination craft for nickel recovery and phosphorus removal from spent electroless nickel plating bath | |
CN102828198A (zh) | 氯碱用全氟离子交换膜法电解有机铵盐制备高纯季铵碱的方法 | |
RU2691791C1 (ru) | Способ регенерации хроматных растворов пассивирования | |
CN110902898A (zh) | 镁阳极电渗析法去除污水中氮磷的装置及其方法 | |
DE2115687C3 (de) | Verfahren zur kontinuierlichen Auf bereitung von bei der galvanischen oder stromlosen Metallabscheidung anfallenden Waschwassern durch Elektrodialyse | |
RU148901U1 (ru) | Устройство для электрохимической очистки сточных вод от соединений цветных и редкоземельных металлов | |
RU2545857C2 (ru) | Обезвреживание раствора химического никелирования методом мембранного электролиза (варианты) | |
Mahmoud et al. | Removal of surfactants in wastewater by electrocoagulation method using iron electrodes | |
EA018147B1 (ru) | Способ и устройство для осаждения катионных гидроксидов металлов и извлечения серной кислоты из кислотных растворов | |
JPH0780253A (ja) | 電気透析精製法 | |
RU2723177C1 (ru) | Регенерация кислых хроматных растворов методом мембранного электролиза | |
DE19624023B4 (de) | Verfahren zur Sanierung saurer, eisenhaltiger Tagebaurestlochgewässer | |
RU2591025C1 (ru) | Способ электромембранной регенерации раствора снятия хромовых покрытий | |
JPS5919994B2 (ja) | 金属の稀薄溶液から金属粉末を製造する方法 | |
RU2764583C1 (ru) | Способ регенерации раствора пассивирования меди и устройство для его осуществления | |
RU2763856C1 (ru) | Способ обработки отработанного раствора блестящего травления меди | |
Amitesha et al. | Removal of heavy metal from electroplating wastewater using electrocoagulation: a review | |
RU2603642C1 (ru) | Способ получения нитрата церия (iv) | |
JP3179721B2 (ja) | 放電電解加熱による廃水処理方法及び装置 | |
RU2481426C2 (ru) | Способ очистки промывной воды при электроосаждении покрытий свинцом и его сплавами | |
DE2119979B2 (de) | Verfahren zur elektrolytischen Hydrodimerisierung von Acrylnitril | |
RU2712325C1 (ru) | Способ извлечения кадмия из промывных вод, содержащих цианиды | |
CN212127828U (zh) | 一种镁阳极电渗析法去除污水中氮磷的装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150813 |
|
BF4A | Cancelling a publication of earlier date [patents] |
Free format text: PUBLICATION IN JOURNAL SHOULD BE CANCELLED |