RU2612248C1 - Method for cleaning and regeneration of acidic chromate solutions and device forits implementation - Google Patents

Method for cleaning and regeneration of acidic chromate solutions and device forits implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2612248C1
RU2612248C1 RU2015148696A RU2015148696A RU2612248C1 RU 2612248 C1 RU2612248 C1 RU 2612248C1 RU 2015148696 A RU2015148696 A RU 2015148696A RU 2015148696 A RU2015148696 A RU 2015148696A RU 2612248 C1 RU2612248 C1 RU 2612248C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
activated carbon
solutions
regeneration
cathode
electrodes
Prior art date
Application number
RU2015148696A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Викторович Драгунский
Владимир Иванович Дударев
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ")
Priority to RU2015148696A priority Critical patent/RU2612248C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2612248C1 publication Critical patent/RU2612248C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/18Electroplating using modulated, pulsed or reversing current

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: process of purification and recovery of acidic chromating solutions carried out at a constant current of 0.01-0.03 A, and a voltage of 0.5-1.5 V, with insoluble electrodes in the form of activated carbon with a particle size of from 0.5 to 2.0 mm. The electrode cell partition, which separates the anode chamber and the cathode, is made of an impermeable material and electrodes are used as filled in the anode compartment and the cathode at the height of 0.8-0.9 of the height of partitions activated carbon having a particle size of from 0.5 to 2.0 mm.
EFFECT: invention enhances the degree of separation while reducing power consumption by providing a new mechanism for separating the plurality of ions on the surface of the active centers in the interelectrode space.
3 cl, 1 ex, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электрохимических методов очистки воды и водных растворов от анионов и катионов и может быть использовано для очистки природных вод, стоков металлургической, машиностроительной и других отраслей промышленности.The invention relates to the field of electrochemical methods for the purification of water and aqueous solutions of anions and cations and can be used to purify natural waters, effluents of metallurgical, engineering and other industries.

Заявленное изобретение относится к приоритетному направлению развития науки и технологий «Технологии переработки и утилизации техногенных образований и отходов» [Алфавитно-предметный указатель к Международной патентной классификации по приоритетным направлениям развития науки и технологий / Ю.Г. Смирнов, Е.В. Скиданова, С.А. Краснов. - М.: ПАТЕНТ, 2008. - с. 58], так как позволяет регенерировать растворы хроматирования для повторного использования и устранить загрязнение окружающей среды в результате предотвращения сброса высококонцентрированных, канцерогенных отработанных производственных растворов.The claimed invention relates to a priority area of development of science and technology "Technologies for processing and disposal of technogenic formations and waste" [Alphabetical subject index to the International Patent Classification in priority areas of development of science and technology / Yu.G. Smirnov, E.V. Skidanova, S.A. Krasnov. - M.: PATENT, 2008 .-- p. 58], as it allows the regeneration of chromatographic solutions for reuse and eliminates environmental pollution by preventing the discharge of highly concentrated, carcinogenic waste industrial solutions.

Известен аналог способа регенерации кислотных растворов хроматирования, представляющий собой электрокоагуляционную обработку, обеспечивающую достаточно высокую степень очистки (90-95%) [Смирнов Г.Н., Генкин В.Е. Очистка сточных вод в процессах обработки металлов. - М.: Металлургия, 1989. - с. 141-145].A known analogue of the method for the regeneration of acid solutions of chromation, which is an electrocoagulation treatment that provides a fairly high degree of purification (90-95%) [Smirnov GN, Genkin V.E. Wastewater treatment in metal processing. - M.: Metallurgy, 1989 .-- p. 141-145].

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, является то, что для достижения максимального эффекта очистки растворов хроматирования применяется двукратное (или многократное) пропускание раствора через электролизер. Также при регенерации растворов хроматирования электроды(катоды и аноды) подключены к источнику постоянного тока.Signs of an analogue that coincide with the essential features of the proposed method is that in order to achieve the maximum cleaning effect of the chromatization solutions, double (or multiple) transmission of the solution through the electrolyzer is used. Also, during the regeneration of chromatographic solutions, electrodes (cathodes and anodes) are connected to a direct current source.

Недостатком аналога является необходимость поддержания рН в интервале от 3-6, в результате происходит увеличение содержания твердой фазы в образующихся при этом осадках, поскольку на 1 часть (по массе) осадка гидроксида хрома дополнительно образуется 3,12 частей (по массе) осадка гидроксида железа (3). Кроме того, необходимы периодическая механическая очистка поверхности электродных пластин от налипшего осадка, погружение (для промывки) пластин в раствор минеральной кислоты, продувка сжатого воздуха через воду с погруженными в нее электродными пластинами. Существенным недостатком при использовании плоских электродов для регенерации растворов является также повышенный расход электроэнергии.The disadvantage of the analogue is the need to maintain a pH in the range from 3-6, as a result, there is an increase in the solids content in the precipitates formed in this case, since 1.12 parts (by weight) of chromium hydroxide precipitate additionally forms 3.12 parts (by weight) of iron hydroxide (3). In addition, periodic mechanical cleaning of the surface of the electrode plates from adhering sediment, immersion (for washing) of the plates in a solution of mineral acid, and blowing of compressed air through water with electrode plates immersed in it are necessary. A significant disadvantage when using flat electrodes for the regeneration of solutions is also an increased energy consumption.

За прототип заявляемого способа принят способ очистки воды и водных растворов от анионов и катионов (патент RU №2213701, МПК7 C02F 1/46, C02F 103:16, опубликовано 10.10.2003), предназначенный для очистки природных вод, стоков металлургической, машиностроительной и других отраслей промышленности.The method of purification of water and aqueous solutions of anions and cations (patent RU No. 2213701, IPC 7 C02F 1/46, C02F 103: 16, published on 10.10.2003), intended for the purification of natural waters, metallurgical, engineering and other industries.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, являются:The signs of the prototype, coinciding with the essential features of the proposed method are:

- то, что способ может быть использован для очистки природных вод, стоков металлургической, машиностроительной и других отраслей промышленности;- the fact that the method can be used for the treatment of natural waters, effluents of metallurgical, engineering and other industries;

- электрохимический метод очистки воды и водных растворов от анионов и катионов;- electrochemical method of purification of water and aqueous solutions from anions and cations;

- использование пар нерастворимых электродов;- the use of pairs of insoluble electrodes;

- жидкость пропускают между электродами.- liquid is passed between the electrodes.

Недостатком прототипа является не достаточно высокая степень разделения анионов и катионов, так как площадь пластин намного меньше площади объемно-пористых электродов (активированного угля), что не позволяет вести процесс с высококонцентрированными растворами. Кроме того, следует отметить использование в прототипе дефицитного, дорогостоящего материала для изготовления электродов (нержавеющая сталь 12Х18Н10Т, титановый сплав ОТ 4-0), а также то, что использование электродов в виде пластин вызывает повышенный расход электроэнергии из-за большого значения перенапряжения при выделении газа на аноде,The disadvantage of the prototype is not a sufficiently high degree of separation of anions and cations, since the plate area is much smaller than the area of volume-porous electrodes (activated carbon), which does not allow the process with highly concentrated solutions. In addition, it should be noted that the prototype uses scarce, expensive material for the manufacture of electrodes (stainless steel 12X18H10T, titanium alloy OT 4-0), as well as the fact that the use of electrodes in the form of plates causes an increased energy consumption due to the high value of overvoltage gas at the anode

Известно устройство для извлечения металлов из растворов (Вайс А.А., Маслий А.И., Захаров М.А. Автономный электрохимический модуль. Патент РФ №2172796,МПК С25С 7/00, 1/20, 2001, опубл. 27.08.2001 г.), в котором катод выполнен из металлизированного синтепона (утеплителя объемного) и снабжен локальным кольцевым токоподводом, установленным на внешней стороне верхней части электролизера.A device for the extraction of metals from solutions is known (Weiss A.A., Masliy A.I., Zakharov M.A. Autonomous electrochemical module. RF patent №2172796, IPC С25С 7/00, 1/20, 2001, publ. 27.08. 2001), in which the cathode is made of metallized synthetic winterizer (surround insulation) and is equipped with a local ring current supply mounted on the outside of the upper part of the cell.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, является наличие объемно-пористых электродов и внешний токоподвод, а также использование постоянного тока для извлечения металлов из растворов.Signs of an analogue that coincide with the essential features of the claimed device is the presence of volume-porous electrodes and an external current supply, as well as the use of direct current for the extraction of metals from solutions.

Недостатками данного аналога устройства являются недостаточная степень разделения из-за недостаточного перемешивания раствора в межэлектродном пространстве, особенно по вертикали, вызванного верхней подачей раствора. Это затрудняет поступление раствора в нижнюю часть электролизера и приводит к неравномерному заполнению металлом катодной матрицы. Это также накладывает ограничения на вертикальные размеры электролизера и затрудняет его масштабирование. Также известное устройство не позволяет осуществлять регенерацию растворов хроматирования из-за агрессивности таких растворов, которые полностью разрушают органические материалы, из которых изготовлен электрод.The disadvantages of this analogue of the device are the lack of separation due to insufficient mixing of the solution in the interelectrode space, especially vertically, caused by the upper supply of the solution. This makes it difficult for the solution to enter the lower part of the cell and leads to an uneven filling of the cathode matrix with metal. It also imposes restrictions on the vertical dimensions of the cell and makes it difficult to scale. Also, the known device does not allow the regeneration of chromatization solutions due to the aggressiveness of such solutions that completely destroy the organic materials of which the electrode is made.

Известен нерастворимый анод для электроэкстракции металлов из водных растворов авторов: Ржевский И.В., Горяинов-Орановский Д.В., Егурнев М.А. (Патент РФ №2266982, МПК7 С25С 1/00, С25С 7/02, опубликовано 27.12.2005) с нерастворимыми анодами в виде цилиндрических элементов для электроэкстракции металлов из водных растворов с размещением этих элементов в отдельной пористой оболочке. Пористые оболочки, в каждую из которых был помещен цилиндрический элемент, изготавливали из лавсана (арт.56050).The insoluble anode for electroextraction of metals from aqueous solutions of the authors is known: Rzhevsky IV, Goryainov-Oranovsky DV, Egurnev MA (RF patent No. 2266982, IPC 7 С25С 1/00, С25С 7/02, published December 27, 2005) with insoluble anodes in the form of cylindrical elements for electroextraction of metals from aqueous solutions with the placement of these elements in a separate porous shell. Porous shells, in each of which a cylindrical element was placed, were made of lavsan (art.56050).

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, является нерастворимый анод и применение для электроэкстракции металлов из водных растворов пористой оболочки.Signs of an analogue that coincide with the essential features of the claimed device is an insoluble anode and the use for electroextraction of metals from aqueous solutions of a porous shell.

Недостатками такого устройства являются высокие значения перенапряжения из-за выделения газа на аноде, вследствие чего - повышенный расход электроэнергии и снижение степени разделения ионов из водных растворов. А также устройство не подходит для регенерации высококонцентрированных растворов хроматирования из-за агрессивности растворов, которые разрушают органические материалы, из которых изготовлен электрод.The disadvantages of this device are the high values of overvoltage due to the release of gas at the anode, resulting in increased energy consumption and a decrease in the degree of separation of ions from aqueous solutions. And also, the device is not suitable for the regeneration of highly concentrated chromatization solutions due to the aggressiveness of solutions that destroy the organic materials of which the electrode is made.

Известно устройство для извлечения металлов из растворов (патент США № 4,276,147, Apparatus for recovery of metals from solution, C25C 7/00 (20060101); C25C 1/00 (20060101); C25C 7/02 (20060101); C25C 1/20 (20060101); C25B 007/00, June 30, 1981), располагающееся непосредственно в ванне с раствором, состоящее из цилиндрического корпуса с входом и выходом и снабженное внешним контуром с насосом для циркуляции раствора. Расположенные в корпусе анод и катод подсоединены к источнику постоянного тока.A device for extracting metals from solutions is known (US Pat. No. 4,276,147, Apparatus for recovery of metals from solution, C25C 7/00 (20060101); C25C 1/00 (20060101); C25C 7/02 (20060101); C25C 1/20 ( 20060101); C25B 007/00, June 30, 1981) located directly in the solution bath, consisting of a cylindrical body with inlet and outlet and equipped with an external circuit with a pump for circulation of the solution. The anode and cathode located in the housing are connected to a direct current source.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, являются наличие нерастворимых электродов и использование постоянного тока для извлечения металлов из растворов.Signs of an analogue that coincide with the essential features of the claimed device are the presence of insoluble electrodes and the use of direct current to extract metals from solutions.

Недостатками устройства по патенту США № 4,276,147 являются низкая степень очистки раствора от электроположительных примесей и невозможность регулирования электрохимических параметров. Наличие внешнего насоса и системы трубопроводов с запорной арматурой требует обеспечения герметичности внешних перекачивающих систем, что усложняет их обслуживание и приводит к высоким потерям благородных металлов. Кроме того, регенерируемый раствор обладает высокими коррозионными свойствами, что разрушает устройство в короткое время.The disadvantages of the device according to US patent No. 4,276,147 are the low degree of purification of the solution from electropositive impurities and the inability to control electrochemical parameters. The presence of an external pump and piping system with shutoff valves requires the tightness of external pumping systems, which complicates their maintenance and leads to high losses of precious metals. In addition, the regenerated solution has high corrosion properties, which destroys the device in a short time.

Изобретение направлено на решение задачи по созданию эффективной технологии регенерации кислотных растворов хроматирования, позволяющей при небольших энергетических и материальных затратах провести регенерацию кислотных растворов хроматирования, разделять ценные компоненты хром и алюминий, которые можно использовать повторно в технологическом процессе.The invention is aimed at solving the problem of creating an effective technology for the regeneration of acid chromatization solutions, which allows for low energy and material costs to regenerate acid chromatization solutions, to separate the valuable components of chromium and aluminum, which can be reused in the process.

Технический результат заявляемой группы изобретений заключается в повышении степени разделения при одновременном снижении энергозатрат за счет обеспечения нового механизма разделения ионов на поверхности множества активных центров в межэлектродном пространстве.The technical result of the claimed group of inventions is to increase the degree of separation while reducing energy consumption by providing a new mechanism for the separation of ions on the surface of many active centers in the interelectrode space.

Технический результат изобретения достигается тем, что в способе регенерации кислотных растворов хроматирования, включающем очистку и регенерацию кислотных растворов хроматирования электрохимическим методом, согласно изобретению, процесс очистки и регенерации кислотных растворов хроматирования проводят при помощи электролиза кислотных растворов хроматирования в течение 5-12 минут, по меньшей мере, в две стадии при постоянном токе 0,01-0,03 А с нерастворимыми электородами в виде активированного угля с размером частиц от 0,5 до 2,0 мм.The technical result of the invention is achieved by the fact that in the method for the regeneration of acidic chromate solutions, including the purification and regeneration of acid chromate solutions by the electrochemical method, according to the invention, the process of purification and regeneration of acid chromate solutions is carried out by electrolysis of acid chromate solutions for 5-12 minutes, at least at least in two stages with a constant current of 0.01-0.03 A with insoluble electrodes in the form of activated carbon with a particle size of from 0.5 to 2.0 mm.

Технический результат изобретения достигается тем, что в устройстве для регенерации кислотных растворов хроматирования, включающем корпус, снабженный перегородкой, разделяющей катодное и анодное пространство, согласно изобретению, перегородка, разделяющая катодное и анодное пространство, выполнена из непроницаемого материала, а в качестве электродов использован заполненный в катодном и анодном пространстве на высоту 0,8-0,9 от высоты перегородки активированный уголь с размером частиц от 0,5 до 2,0 мм.The technical result of the invention is achieved by the fact that in the device for the regeneration of acidic solutions of chromation, including a housing provided with a partition separating the cathode and anode space, according to the invention, the partition separating the cathode and anode space is made of impermeable material, and filled as electrodes cathode and anode space to a height of 0.8-0.9 from the height of the septum activated carbon with a particle size of from 0.5 to 2.0 mm

Проведение процесса при постоянном токе выше 0,03 А приводит к увеличению газовыделения, что будет отрицательно влиять на степень разделения, так как будет происходить покрытие электродов восстанавливаемыми металлами. Тем самым уменьшается поверхность электродов, увеличиваются энергозатраты, возможен выход из строя электродов. Проведение процесса при постоянном токе ниже 0,01 А приводит к недостаточному перемещению ионов к поверхности электродов и, как следствие, к снижению степени разделения ионов в растворе.Carrying out the process with a direct current above 0.03 A leads to an increase in gas evolution, which will adversely affect the degree of separation, since the electrodes will be coated with reduced metals. Thus, the surface of the electrodes decreases, energy consumption increases, and failure of the electrodes is possible. Carrying out the process with a direct current below 0.01 A leads to insufficient movement of ions to the surface of the electrodes and, as a result, to a decrease in the degree of separation of ions in solution.

Использование активированного угля с размером частиц от 0,5 до 2,0 мм в качестве нерастворимых электродов является самым эффективным, так как, например, при использовании активированного угля с размером частиц менее 0,5 мм увеличивается сопротивление слоем активированного угля прохождению раствора. Использование активированного угля с размером частиц крупнее 2,0 мм уменьшает площадь соприкосновения раствора и активированного угля.The use of activated carbon with a particle size of 0.5 to 2.0 mm as insoluble electrodes is the most effective, since, for example, when using activated carbon with a particle size of less than 0.5 mm, the resistance of the activated carbon layer to the passage of the solution increases. The use of activated carbon with a particle size larger than 2.0 mm reduces the contact area between the solution and activated carbon.

Выполнение перегородки, разделяющей катодное и анодное пространство, из непроницаемого материала приводит к возможности полного диэлектрического разделения анодного и катодного пространства.The implementation of the partition separating the cathode and anode space from an impermeable material leads to the possibility of complete dielectric separation of the anode and cathode space.

Использование в качестве электродов заполненного в катодном и анодном пространстве на высоту 0,8-0,9 от высоты перегородки активированного угля с размером частиц от 0,5 до 2,0 мм не позволяет соединяться (взаимодействовать) частицам активированного угля анодного и катодного пространства, что могло бы привести к замыканию и невозможности разделения ионов раствора.Using as electrodes filled in the cathode and anode space to a height of 0.8-0.9 from the height of the septum of activated carbon with a particle size of 0.5 to 2.0 mm does not allow you to connect (interact) particles of activated carbon anode and cathode space, which could lead to the closure and inability to separate the ions of the solution.

Существенное отличие заявляемых способа и устройства от способа-прототипа и устройства-прототипа заключается в нетрадиционном использовании активированного угля и применении его для решения новой задачи в новом качестве, используя его физико-механические и эксплуатационные свойства в качестве электродного материала для увеличения эффективности разделения за счет увеличения доступной поверхности и большей емкости активированного угля. Кроме того, активированный уголь является стойким к агрессивной среде и недорогим электродным материалом по отношению к электродному материалу прототипа (нержавеющая сталь 12Х18Н10Т, титановый сплав ОТ 4-0). Эффективность работы данной установки с использованием пористого электродного материала - активированного угля в виде электродов (катода и анода) на его основе тем выше, чем больше поверхность, пористость и размер слоя используемых электродных материалов.A significant difference between the proposed method and device from the prototype method and the prototype device is the unconventional use of activated carbon and its application to solve a new problem in a new quality, using its physical, mechanical and operational properties as electrode material to increase separation efficiency by increasing accessible surface and greater capacity of activated carbon. In addition, activated carbon is resistant to aggressive environments and inexpensive electrode material with respect to the electrode material of the prototype (stainless steel 12X18H10T, titanium alloy OT 4-0). The efficiency of this installation using a porous electrode material - activated carbon in the form of electrodes (cathode and anode) based on it, the higher, the larger the surface, porosity and layer size of the used electrode materials.

Отличие заявленных способа и устройства от способа-прототипа и устройства-прототипа доказывает соответствие заявляемой группы изобретений условию патентоспособности «новизна». Из уровня техники неизвестно использование электродов в виде активированного угля с размером частиц от 0,5 до 2 мм, заполненных в анодном и катодном пространстве, и неизвестно проведение очистки и регенерации кислотных растворов хроматирования при постоянном токе 0,01-0,03 А и напряжении 0,5-1,5 В, с нерастворимыми электродами в виде активированного угля с размером частиц от 0,5 до 2,0 мм. Это доказывает соответствие заявляемой группы изобретений условию патентоспособности «изобретательский уровень».The difference between the claimed method and device from the prototype method and the prototype device proves the compliance of the claimed group of inventions with the condition of patentability "novelty". It is not known from the prior art to use electrodes in the form of activated carbon with a particle size of 0.5 to 2 mm filled in the anode and cathode space, and it is not known to carry out the purification and regeneration of acid chromatization solutions at a constant current of 0.01-0.03 A and voltage 0.5-1.5 V, with insoluble electrodes in the form of activated carbon with a particle size of from 0.5 to 2.0 mm. This proves the compliance of the claimed group of inventions with the condition of patentability "inventive step".

Изобретение поясняется чертежами, гдеThe invention is illustrated by drawings, where

на фиг. 1 представлено схематично (в разрезе) устройство для регенерации кислотных растворов хроматирования;in FIG. 1 shows schematically (in section) a device for the regeneration of acid chromatization solutions;

на фиг. 2 представлена зависимость степени разделения по стадиям при 1,5 В и 0,03 А.in FIG. 2 shows the dependence of the degree of separation in stages at 1.5 V and 0.03 A.

Элементам устройства для регенерации кислотных растворов хроматирования присвоены следующие цифровые обозначения:The elements of the device for the regeneration of acid chromatization solutions are assigned the following numerical designations:

1 - корпус (электродная ячейка)1 - housing (electrode cell)

2 - перегородка2 - partition

3 - активированный угль3 - activated carbon

4 - токоподвод4 - current supply

5 - слив (кран) с анодного или катодного пространства (в зависимости от того, как будет подключен источник питания на «плюс» или «минус», также можно менять полюса для очистки электродов).5 - drain (tap) from the anode or cathode space (depending on how the power source is connected to “plus” or “minus”, you can also change the poles for cleaning the electrodes).

Способ осуществляют следующим образом. Отработанный высококонцентрированный раствор хроматирования пропускают между электродами в виде активированного угля с размером частиц от 0,5 до 2,0 мм, заполненных в анодном и катодном пространстве. При очистке и разделении и раствора хроматирования используется постоянный ток 0,01-0,03 А и напряжение 0,5-1,5 В. В ходе разделения из раствора удаляются ионы алюминия Al3+, а ионы хрома CrO4 2- возвращают в ванну хроматирования. Образующийся при разделении анолит, содержащий ионы алюминия Al3+, сливается из анодной камеры, где из него извлекаются ионы алюминия, а католит, содержащий ионы хрома, из катодной камеры возвращают в ванну хроматирования. Способ обеспечивает циркуляцию хрома в замкнутом технологическом цикле при отсутствии каких-либо потерь и образования отходов. Для уменьшения(или более полного извлечения ионов алюминия Al3+) из раствора, который возвращают в ванну хроматирования электролиз кислотных растворов хроматирования проводят в течение 5-12 минут, как минимум, в две стадии.The method is as follows. A spent highly concentrated chromatization solution is passed between the electrodes in the form of activated carbon with a particle size of 0.5 to 2.0 mm, filled in the anode and cathode space. During purification and separation of the chromatization solution, a direct current of 0.01-0.03 A and a voltage of 0.5-1.5 V are used. During the separation, aluminum ions Al 3+ are removed from the solution, and chromium ions CrO 4 2- are returned to chromate bath. The anolyte formed during separation, containing Al 3+ aluminum ions, is discharged from the anode chamber, where aluminum ions are extracted from it, and the catholyte containing chromium ions is returned from the cathode chamber to the chromate bath. The method provides the circulation of chromium in a closed process cycle in the absence of any losses and waste generation. To reduce (or more fully recover the aluminum ions Al 3+ ) from the solution that is returned to the chromatography bath, the electrolysis of acidic chromation solutions is carried out for 5-12 minutes in at least two stages.

Устройство для очистки и регенерации кислотных растворов хроматирования (фиг. 1) содержит корпус 1, представляющий собой электродную ячейку прямоугольной формы. В центре корпуса 1 установлена перегородка 2 (непроницаемая диафрагма), разделяющая электродное пространство на катодное и анодное пространство. Перегородка 2, разделяющая катодное и анодное пространство, выполнена из непроницаемого материала, например из поликарбоната. Токоподвод 4 выполнен из графита марки ГЭ-3, а в качестве электродов использован заполненный в катодном и анодном пространстве на высоту 0,8-0,9 от высоты перегородки 2 активированный уголь 3 с размером частиц от 0,5 до 2,0 мм.A device for the purification and regeneration of acid chromatization solutions (Fig. 1) comprises a housing 1, which is a rectangular-shaped electrode cell. In the center of the housing 1, a partition 2 (impermeable diaphragm) is installed, dividing the electrode space into the cathode and anode space. The partition 2 separating the cathode and anode space is made of impermeable material, for example polycarbonate. The current lead 4 is made of graphite grade GE-3, and activated carbon 3 with a particle size of 0.5 to 2.0 mm filled in the cathode and anode space to a height of 0.8-0.9 from the height of the partition 2 is used as electrodes.

Устройство работает следующим образом. Активированный уголь, высушенный при температуре 105°C до постоянной массы, засыпается в корпус 1 электродной ячейки - отдельно в анодное и катодное пространство. Промывается дистиллированной водой для очистки от примесей. Заливается кислотный раствор хроматирования выше уровня насыпанного активированного угля 3 и выше на 0,5-1,0 см от верхнего края перегородки 2. От источника постоянного тока подается электрический ток через токоподводы 4, выполненные из графита, к поверхности активированного угля 3. Устанавливается заданное напряжение величиной в интервале 0,5-1,5 В и ток величиной от 0,01-0,03 А, при данных условиях происходит процесс регенерации растворов хроматирования. Раствор, разделенный на аналит и каталит, через сливы 5 сливается в пробоотборники (на чертеже не показаны). Аналит - это очищенный, по меньшей мере в две стадии в течение 5-12 минут, от алюминия раствор и является концентрированным раствором хроматирования, который возвращается в ванну хроматирования для повторного использования, а каталит представляет собой раствор, содержащий ионы алюминия, который направляется в емкость для дальнейшего технологического использования в производстве ценных компонентов. Например, для получения флокулянта и др.The device operates as follows. Activated carbon, dried at a temperature of 105 ° C to constant weight, is poured into the housing 1 of the electrode cell - separately in the anode and cathode space. It is washed with distilled water to remove impurities. Chromatic acid solution is poured above the level of poured activated carbon 3 and higher by 0.5-1.0 cm from the upper edge of the partition 2. An electric current is supplied from the direct current source through current leads 4 made of graphite to the surface of activated carbon 3. The set value is set voltage between 0.5-1.5 V and current between 0.01-0.03 A; under these conditions, the process of regeneration of the chromatization solutions occurs. The solution, divided into analyte and catalytic, is drained through plums 5 into samplers (not shown in the drawing). An analyte is a solution, purified from at least two stages within 5-12 minutes, of aluminum and is a concentrated chromatization solution that is returned to the chromatography bath for reuse, and catalite is a solution containing aluminum ions that is sent to a container for further technological use in the production of valuable components. For example, to obtain a flocculant, etc.

Эффективность работы данной установки с использованием пористого электродного материала - активированного угля в виде электродов (катод или анод) на его основе тем выше, чем больше удельная поверхность, пористость и рабочая толщина используемых электродных материалов.The efficiency of this installation using a porous electrode material - activated carbon in the form of electrodes (cathode or anode) based on it, the higher, the greater the specific surface, porosity and working thickness of the used electrode materials.

ПримерExample

В электродную ячейку размером 60×30 мм и высотой 30 мм подавалось 100 мл кислотного раствора хроматирования, с содержанием основных компонентов:In the electrode cell measuring 60 × 30 mm and a height of 30 mm, 100 ml of an acidic chromation solution was supplied, containing the main components:

Figure 00000001
Figure 00000001

Устанавливалось напряжение 1,5 В и ток 0,03 А, при которых проводился процесс регенерации кислотных растворов хроматирования. Аналит и каталит собирался в отдельные сборники и по результатам анализа определялось содержание хрома в аналите и каталите. Для определения концентрации ионов хрома в растворе использовали колориметр фотоэлектрический концентрационный КФК-2УХЛ 4,2. По полученным данным оптической плотности построен градуированный график, позволяющий определять концентрацию ионов хрома в растворе. В зависимости от назначения регенерации раствора хроматирования, можно уменьшить содержание хрома в каталите до определенных значений, то есть до значений, необходимых для проведения процесса хроматирования. Для более глубокого извлечения ионов хрома можно использовать многостадийный процесс очистки и регенерации кислотного раствора хроматирования. Так, например, при проведении 2-х стадий разделения исходного раствора с содержанием ионов хрома 52,671 г/л, снизилась концентрация ионов хрома до 25,217 г/л, а при проведении 3-х стадий концентрация ионов хрома снизилась до 18,913 г/л (см. фиг. 2).A voltage of 1.5 V and a current of 0.03 A were established at which the process of regeneration of acid solutions of chromation was carried out. The analyte and catalit were collected in separate collections and the chromium content in the analyte and catalyte was determined by the results of the analysis. To determine the concentration of chromium ions in the solution, a KFK-2UKHL 4.2 photoelectric concentration calorimeter was used. Based on the obtained optical density data, a graded graph is constructed that allows one to determine the concentration of chromium ions in solution. Depending on the purpose of the regeneration of the chromatization solution, it is possible to reduce the chromium content in the catalyte to certain values, that is, to the values necessary for the chromatization process. For a deeper extraction of chromium ions, you can use the multi-stage process of purification and regeneration of an acidic solution of chromation. So, for example, during the 2 stages of separation of the initial solution with the content of chromium ions 52.671 g / l, the concentration of chromium ions decreased to 25.217 g / l, and during the 3 stages the concentration of chromium ions decreased to 18.913 g / l (cm Fig. 2).

Не требуется дорогостоящих химических реагентов, при регенерации шламовых отходов для дальнейшей утилизации в специальных хранилищах. Энергозатраты, потребляемые установкой даже на максимальных значениях, составляют 0,03А×1,5 В=0,045 Вт. Кроме того, активированный уголь обладает поверхностью 500-2200 м2/на 1 г угля и это не сравнимо больше плоских электродов, применяемых в прототипе. При очистке и регенерации кислотного раствора хроматирования концентрация хрома в каталите уменьшилась в 7 раз, а в аналите она возросла до значения, достаточного для повторного использования в технологическом процессе хроматирования.It does not require expensive chemicals when regenerating sludge waste for further disposal in special storage facilities. The energy consumption consumed by the installation even at maximum values is 0.03A × 1.5 V = 0.045 W. Furthermore, the activated carbon has a surface of 500-2200 m 2 / g charcoal for 1 and it is not comparable to larger planar electrodes used in the prior art. During purification and regeneration of the acid solution of chromation, the concentration of chromium in the catalyte decreased by 7 times, and in the analyte it increased to a value sufficient for reuse in the technological process of chromation.

Claims (3)

1. Способ очистки и регенерации кислотных растворов хроматирования, включающий проведение электролиза кислотных растворов хроматирования, отличающийся тем, что электролиз кислотных растворов хроматирования проводят при постоянном токе 0,01-0,03А и напряжении 0,5-1,5 В с нерастворимыми электродами в виде активированного угля с размером частиц от 0,5 до 2,0 мм.1. The method of purification and regeneration of acid solutions of chromation, including the electrolysis of acid solutions of chromation, characterized in that the electrolysis of acid solutions of chromation is carried out at a constant current of 0.01-0.03 A and a voltage of 0.5-1.5 V with insoluble electrodes in in the form of activated carbon with a particle size of from 0.5 to 2.0 mm. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электролиз кислотных растворов хроматирования проводят в течение 5-12 минут, по меньшей мере, в две стадии.2. The method according to p. 1, characterized in that the electrolysis of acid solutions of chromation is carried out for 5-12 minutes, at least in two stages. 3. Устройство для очистки и регенерации кислотных растворов хроматирования, содержащее корпус с перегородкой, разделяющей катодное и анодное пространства, отличающееся тем, что разделяющая катодное и анодное пространства перегородка выполнена из непроницаемого материала, а в качестве электродов использован активированный уголь с размером частиц от 0,5 до 2,0 мм, которым заполнены катодное и анодное пространства на высоту 0,8-0,9 от высоты перегородки.3. A device for the purification and regeneration of acid solutions of chromation, containing a housing with a baffle separating the cathode and anode spaces, characterized in that the baffle separating the cathode and anode spaces is made of impermeable material, and activated carbon with a particle size of 0, is used as electrodes 5 to 2.0 mm, which filled the cathode and anode spaces to a height of 0.8-0.9 from the height of the partition.
RU2015148696A 2015-11-12 2015-11-12 Method for cleaning and regeneration of acidic chromate solutions and device forits implementation RU2612248C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015148696A RU2612248C1 (en) 2015-11-12 2015-11-12 Method for cleaning and regeneration of acidic chromate solutions and device forits implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015148696A RU2612248C1 (en) 2015-11-12 2015-11-12 Method for cleaning and regeneration of acidic chromate solutions and device forits implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2612248C1 true RU2612248C1 (en) 2017-03-03

Family

ID=58459592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015148696A RU2612248C1 (en) 2015-11-12 2015-11-12 Method for cleaning and regeneration of acidic chromate solutions and device forits implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2612248C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4699701A (en) * 1986-10-29 1987-10-13 Tenneco Canada Inc. (Erco Division) Electrochemical removal of chromium from chlorate solutions
RU2075448C1 (en) * 1993-12-23 1997-03-20 Акционерное общество Завод "Теплообменник" Plant for regenerating chromium-containing liquors
RU2087423C1 (en) * 1993-12-09 1997-08-20 Закрытое акционерное общество "РЭП Водоканал" Method of cleaning water streams
RU2158713C1 (en) * 1999-12-15 2000-11-10 Быков Игорь Николаевич Method of treatment of sewage waters and device for its embodiment
RU2011131512A (en) * 2011-07-28 2013-02-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) METHOD FOR REGENERATING A SOLUTION OF BLACK CHROMATING ZINC COATINGS

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4699701A (en) * 1986-10-29 1987-10-13 Tenneco Canada Inc. (Erco Division) Electrochemical removal of chromium from chlorate solutions
RU2087423C1 (en) * 1993-12-09 1997-08-20 Закрытое акционерное общество "РЭП Водоканал" Method of cleaning water streams
RU2075448C1 (en) * 1993-12-23 1997-03-20 Акционерное общество Завод "Теплообменник" Plant for regenerating chromium-containing liquors
RU2158713C1 (en) * 1999-12-15 2000-11-10 Быков Игорь Николаевич Method of treatment of sewage waters and device for its embodiment
RU2011131512A (en) * 2011-07-28 2013-02-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) METHOD FOR REGENERATING A SOLUTION OF BLACK CHROMATING ZINC COATINGS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101748430B (en) Copper recovery system of printed board acid etching waste solution and etching solution regeneration method
CN201777952U (en) Integrated device for treatment of wastewater containing heavy metals
CN201713362U (en) Plate type compound electrochemical device used for recovering heavy metal in wastewater
CN101798131A (en) High-efficiency electroplating wastewater treatment and resource utilization device
Vasudevan et al. Effect of alternating and direct current in an electrocoagulation process on the removal of cadmium from water
CN102001776B (en) Method and device for recycling organic wastewater with high salinity
CN105399187B (en) A kind of method of recycling steel wire rope pickle liquor
CN201614411U (en) Printed-board acid etching waste liquid regenerating and copper recycling device
CN101935126B (en) Combined treatment method for electro-deposition and membrane separation of zinc-containing heavy metal waste water
CN102633326A (en) Ion exchange membrane electrolysis method for treating acid waste water containing chloride in copper metallurgy process
CN101423269A (en) Method and apparatus for treating electroplating waste water
CN106430746A (en) Process for pretreating natural gas produced water with electric flocculation
CN104030500B (en) A kind of Processes and apparatus removing nickel ion in section aluminum waste water
RU148901U1 (en) DEVICE FOR ELECTROCHEMICAL WASTE WATER TREATMENT FROM COMPOUNDS OF NON-FERROUS AND RARE-EARTH METALS
CN203833685U (en) Low-concentration heavy metal wastewater membrane electrolysis treatment device
CN203960016U (en) Heavy metal device in solid waste is removed and reclaimed to electrochemistry
Yilmaz et al. Removal of cadmium by electrocoagulation and a cost evaluation
RU2612248C1 (en) Method for cleaning and regeneration of acidic chromate solutions and device forits implementation
CN104726866A (en) Acidic etching waste liquid regeneration and copper recovery device
CN203307440U (en) Recycling device for processing copper ions in electroplating wastewater
CN115465979A (en) Rotational flow electrolysis-ion exchange coupling system and method for deeply removing and recovering heavy metal ions in water body
CN102642906B (en) Additive applied to treatment of chlorine containing solution through ion exchange membrane electrolytic technology
CN206384963U (en) A kind of electric flocculation equipment
CN201678496U (en) Electroplating waste water electrolytic tank with hydraulic cyclone separator
CN102557306A (en) Application of titanium anode in high-concentration industrial wastewater treatment

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201113