RU2685840C1 - Method of regenerating chromate zinc passivation solution - Google Patents
Method of regenerating chromate zinc passivation solution Download PDFInfo
- Publication number
- RU2685840C1 RU2685840C1 RU2018135364A RU2018135364A RU2685840C1 RU 2685840 C1 RU2685840 C1 RU 2685840C1 RU 2018135364 A RU2018135364 A RU 2018135364A RU 2018135364 A RU2018135364 A RU 2018135364A RU 2685840 C1 RU2685840 C1 RU 2685840C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cathode
- chamber
- anode
- zinc
- catholyte
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G37/00—Compounds of chromium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
- C25D21/16—Regeneration of process solutions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам электрохимической регенерации хроматных растворов пассивирования цинковых покрытий и может быть использовано в производстве изделий, в состав которых входят оцинкованные детали.The invention relates to methods for the electrochemical regeneration of chromate solutions for the passivation of zinc coatings and can be used in the manufacture of products comprising galvanized parts.
Известен электрохимической способ обработки технологических растворов на основе хромовой кислоты и ее солей и соответствующих промывных вод в ваннах улавливания, который позволяет значительно уменьшить количество хроматов в сточных водах участка, в также расход химикатов, используемых при приготовлении свежих растворов и при обезвреживании отработанных. [S.S. Kruglikov, V.A. Kolesnikov, V.A. Brodski, A.F/ Gubin, N.E. Nekrasova, E.S. Kruglikova, Regeneration of Process Solutions and Purification of Water in Reclaim Tanks through Immersed Electyrochemical Modules //Galvanotechnik. - 2018. - Bd. 109, Nr. 2. - S. 246-252.].Known electrochemical method of processing technological solutions based on chromic acid and its salts and the corresponding wash water in the trapping baths, which can significantly reduce the amount of chromates in the waste waters of the site, as well as the consumption of chemicals used in the preparation of fresh solutions and in the disposal of waste. [S.S. Kruglikov, V.A. Kolesnikov, V.A. Brodski, A.F / Gubin, N.E. Nekrasova, E.S. Reclaim Tank through Immersed Electyrochemical Modules, Kruglikova, Regeneration of Process Solutions and Water Purification // Galvanotechnik. - 2018. - Bd. 109, Nr. 2. - S. 246-252.].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ электрохимической регенерации хроматных растворов, применяемых для пассивирования цинковых покрытий, путем электрохимической обработки в анодной камере двухкамерного электролизера с катионообменной мембраной, в ходе которой часть ионов трехвалентного хрома окисляется на аноде в ионы хромата, а часть вместе с ионами водорода и цинка переносится через катионообменную мембрану в католит - раствор серной кислоты. Одновременно происходит перенос молекул воды из анолита в католит, что вдет к образованию избыточных объемов последнего. [Kruglikov S.S. Removal of Metal Cations from Chromate-based Solutions by Membrane Electrolysis // Metal Finishing. - 2009. - Vol. 107, No. 11. - P. 13-15.]. Эти избыточные объемы представляют собой жидкие отходы, образующиеся в процессе регенерации, и содержат свободную серную кислоту и сульфаты цинка и хрома(Ш), а также хрома(П), образовавшегося в результате катодного восстановления хрома(Ш).The closest in technical essence and the achieved result is a method of electrochemical regeneration of chromate solutions used to passivate zinc coatings by electrochemical processing in the anode chamber of a two-chamber electrolyzer with a cation-exchange membrane, in which part of the trivalent chromium ions is oxidized at the anode to chromate ions, and some with hydrogen ions and zinc is transferred through a cation-exchange membrane in the catholyte - a solution of sulfuric acid. At the same time, water molecules are transferred from the anolyte to the catholyte, which leads to the formation of excess volumes of the latter. [Kruglikov S.S. Removal of Metal Cations from Chromate-based Solutions by Membrane Electrolysis // Metal Finishing. - 2009. - Vol. 107, No. 11. - P. 13-15.]. These excess volumes are liquid waste generated during the regeneration process and contain free sulfuric acid and zinc and chromium sulphate (III), as well as chromium (II) resulting from the cathode reduction of chromium (III).
Делались попытки снизить количество образующихся отходов путем удаления из католита ионов цинка электроосаждением на катоде. С этой целью рН католита повысили до 2-4. Однако при разряде ионов цинка, на катоде начинался быстрый рост цинковых дендритов, которые прорастали сквозь мембрану, образуя в ней сквозные отверстия. Поэтому в процессе регенерации в католите всегда поддерживают рН около нуля, предотвращая таким образом разряд ионов цинка и рост дендритов. В итоге, по окончании цикла регенерации образуются жидкие отходы - избыточные объемы католита, содержащие свободную серную кислоту и сульфаты цинка и хрома. Совместное присутствие в католите ионов цинка и хрома не дает возможности устранить потери соединений хрома и вернуть их в раствор пассивирования для последующего анодного окисления в хромат.Attempts were made to reduce the amount of waste generated by removing zinc ions from catholyte by electrodeposition on the cathode. To this end, the catholyte pH increased to 2-4. However, when discharging zinc ions, a rapid growth of zinc dendrites started on the cathode, which germinated through the membrane, forming through holes in it. Therefore, in the process of regeneration in catholyte always maintain a pH around zero, thus preventing the discharge of zinc ions and the growth of dendrites. As a result, at the end of the regeneration cycle, liquid waste is generated - excess catholyte volumes containing free sulfuric acid and zinc and chromium sulphates. The joint presence in the catholyte of zinc and chromium ions makes it impossible to eliminate the loss of chromium compounds and return them to the passivation solution for subsequent anodic oxidation to chromate.
Задачей предлагаемого способа является удаление ионов цинка из католита при одновременном устранении роста цинковых дендритов, разрушающих мембрану.The objective of the proposed method is to remove zinc ions from catholyte while simultaneously eliminating the growth of zinc dendrites that destroy the membrane.
Поставленная задача решается способом регенерации хроматных растворов пассивирования цинка путем обработки регенерируемого раствора в анодной камере двухкамерного электролизера, состоящего из анодной камеры с анодом из платинированного титана или ниобия и отделенной от нее катионообменной мембраной катодной камеры, при этом электролиз проводят в два этапа и на первом этапе катодная камера содержит раствор серной кислоты 50-100 г/л и через католит пропускают 40-80 Ач/л при катодной и анодной плотности тока 3-5 А/дм2, а на втором этапе рН католита повышают до 3-4 и через католит пропускают 10-20 Ач/л при катодной плотности тока 0,5-2 А/дм2.The problem is solved by the method of regeneration of chromate solutions of zinc passivation by treating the regenerated solution in the anode chamber of a two-chamber electrolyzer consisting of an anode chamber with an anode of platinized titanium or niobium and a cation-exchange membrane of the cathode chamber separated from it, while electrolysis is carried out in two stages and in the first stage the cathode chamber contains a solution of sulfuric acid 50-100 g / l and 40-80 Ah / l is passed through the catholyte at a cathode and anodic current density of 3-5 A / dm 2 , and in the second stage the pH of the cathode Litas are increased to 3-4 and 10-20 Ah / l are passed through the catholyte at a cathode current density of 0.5-2 A / dm 2 .
Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами по сравнению с известным:The proposed method has the following advantages compared with the known:
1. Снижается расход хромовой кислоты или ее соли, так как все ионы хрома, перенесенные электрическим полем из анолита в католит, могут быть возвращены обратно в анолит, где они будут окисляться на аноде в ионы хромата. Таким образом, снижается расход хромата и предотвращается образование хром-содержащих жидких или твердых отходов.1. The consumption of chromic acid or its salt is reduced, since all chromium ions transferred by the electric field from the anolyte to catholyte can be returned back to the anolyte, where they will be oxidized at the anode to chromate ions. Thus, the consumption of chromate is reduced and the formation of chromium-containing liquid or solid waste is prevented.
2. Устраняется образование отходов, содержащих соединения цинка, поскольку из избыточных объемов католита цинк извлекается в виде металлического осадка и может быть возвращен в ванну цинкования путем анодного растворения2. The formation of wastes containing zinc compounds is eliminated, since zinc is extracted from excess catholyte volumes in the form of metal sediment and can be returned to the zinc bath by anodic dissolution
Реализацию предлагаемого способа иллюстрируют приведенные ниже примеры.The implementation of the proposed method is illustrated by the examples below.
ПРИМЕР 1.EXAMPLE 1.
Регенерацию проводили для раствора пассивирования оцинкованных деталей следующего номинального состава:Regeneration was carried out for the passivation solution of galvanized parts of the following nominal composition:
Раствор, бывший в эксплуатации и подлежащий регенерации, содержал:The solution, which was in operation and subject to regeneration, contained:
450 мл этого раствора поместили в анодную камеру двухкамерного электролизера, в которой находился платинированный титановый анод. В катодной камере с катодом из нержавеющей стали и отделенной от анодной камеры катионообменной мембраной МК40-Л, находилось 450 мл раствора серной кислоты с концентрацией 50 г/л.450 ml of this solution was placed in the anode chamber of a two-chamber electrolyzer, in which there was a platinized titanium anode. In the cathode chamber with a stainless steel cathode and the cation-exchange membrane MK40-L separated from the anode chamber, there was 450 ml of a solution of sulfuric acid with a concentration of 50 g / l.
Первый этап электролиза проводили при катодной и анодной плотности тока 3 А/дм2. Количество электричества, прошедшего через католит составило 40 Ач/л. Перед началом втрого этапа электролиза значение рН католита повысили до 3 добавлением гидроксида натрия, и начали 2-ой этап после чего электролиз был продолжен при катодной и анодной плотности тока 0,5 А/дм2. Количество электричества, прошедшее через католит в ходе второго этапа составило 10 Ач/л. В ходе второго этапа на катоде выделился цинк в форме компактного слоя, без развитых дендритов. Вес катодного осадка составил 2,4 г. По окончании второго этапа к католиту добавили гидроксид натрия и выпавший осадок гидроксида хрома отфильтровывали и растворяли в анолите.The first stage of electrolysis was carried out at a cathodic and anodic current density of 3 A / dm 2 . The amount of electricity passed through the catholyte was 40 Ah / l. Before starting the second stage of electrolysis, the pH of the catholyte was increased to 3 by adding sodium hydroxide, and the 2nd stage was started, after which the electrolysis was continued at a cathodic and anodic current density of 0.5 A / dm 2 . The amount of electricity passed through the catholyte during the second stage was 10 Ah / l. During the second stage, zinc was released on the cathode in the form of a compact layer, without developed dendrites. The weight of the cathode sediment was 2.4 g. At the end of the second stage, sodium hydroxide was added to the catholyte and the precipitated chromium hydroxide precipitate was filtered and dissolved in the anolyte.
ПРИМЕР 2.EXAMPLE 2.
Регенерацию проводили для раствора состава, указанного в Примере 1. Раствор, бывший в эксплуатации и подлежащий регенерации содержал:Regeneration was carried out for a solution of the composition specified in Example 1. The solution, which was in operation and subject to regeneration, contained:
450 мл этого раствора поместили в анодную камеру двухкамерного электролизера, описанного в ПРИМЕРЕ 1, в котором анодом служил платинированный ниобий, а катодом - титан. Католит - раствор серной кислоты с концентрацией 100 г/л.450 ml of this solution was placed in the anode chamber of a two-chamber electrolyzer described in EXAMPLE 1, in which platinized niobium served as the anode and titanium as the cathode. Catholyte is a solution of sulfuric acid with a concentration of 100 g / l.
Первый этап электролиза проводили при анодной и катодной плотности тока 5 А/дм2, пропустив через католит 80 Ач/л электричества. Перед началом второго этапа к католиту добавили гидроксид натрия до рН 4. Во втором этапе через католит пропущено 20 Ач/л при катодной и анодной плотности тока 2 А/дм2.The first stage of electrolysis was carried out at an anodic and cathodic current density of 5 A / dm 2 , passing 80 Ah / l of electricity through the catholyte. Before the beginning of the second stage, sodium hydroxide was added to the catholyte to pH 4. In the second stage, 20 Ah / l was passed through the catholyte at a cathodic and anodic current density of 2 A / dm 2 .
По окончании второго этапа на катоде получен компактный слой цинка без дендритов. Вес осадка металлического цинка - 2,3 г. По окончании второго этапа к католиту добавили гидроксид натрия и выпавший осадок гидроксида хрома отфильтровывали и растворяли в анолите.At the end of the second stage, a compact zinc layer without dendrites was obtained at the cathode. The weight of the zinc metal sediment is 2.3 g. At the end of the second stage, sodium hydroxide was added to the catholyte and the precipitated chromium hydroxide precipitate was filtered and dissolved in the anolyte.
ПРИМЕР 3.EXAMPLE 3.
Регенерацию проводили для раствора состава, указанного в Примере 1. Раствор, бывший в эксплуатации и нуждающийся в регенерации, содержал:Regeneration was carried out for a solution of the composition specified in Example 1. The solution, which was in operation and in need of regeneration, contained:
450 мл этого раствора поместили в анодную камеру двухкамерного электролизера, описанного в Примере 1, в котором анодом служил платинированный ниобий, а катодом - титан.450 ml of this solution was placed in the anodic chamber of a two-chamber electrolyzer described in Example 1, in which platinized niobium served as the anode and titanium as the cathode.
450 мл этого раствора поместили в анодную камеру двухкамерного электролизера, описанного в Примере 1. Католит - раствор серной кислоты с концентрацией 75 г/л.450 ml of this solution was placed in the anode chamber of the two-chamber electrolyzer described in Example 1. Catholyte is a solution of sulfuric acid with a concentration of 75 g / l.
Первый этап электролиза проводили при анодной и катодной плотности тока 4 А/дм2, пропустив через католит 60 Ач/л электричества. Перед началом второго этапа рН католита повысили до 3,5 добавлением гидроксида натрия. Во втором этапе пропущено 40 Ач/л электричества при анодной и катодной плотности тока 1 А/дм2.The first stage of electrolysis was carried out at an anodic and cathodic current density of 4 A / dm 2 , passing 60 Ah / L of electricity through the catholyte. Before the beginning of the second stage, the pH of the catholyte was increased to 3.5 by the addition of sodium hydroxide. In the second stage, 40 Ah / l of electricity at anode and cathode current density of 1 A / dm 2 was passed.
По окончании второго этапа получен компактный осадок цинковой губки без дендритов, массой 2,3 г. По окончании второго этапа к католиту добавили гидроксид натрия и выпавший осадок гидроксида хрома отфильтровывали и растворяли в анолите.At the end of the second stage, a compact precipitate of zinc sponge without dendrites was obtained, weighing 2.3 g. At the end of the second stage, sodium hydroxide was added to the catholyte and the precipitated chromium hydroxide precipitate was filtered and dissolved in the anolyte.
Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами по сравнению с известным способом, описанным в прототипе:The proposed method has the following advantages compared with the known method described in the prototype:
1 Предотвращено образование цинковых дендритов, разрушающих мембрану, так как металлический цинк осаждается на катоде в форме компактного металлического осадка.1 The formation of a zinc dendrite that destroys the membrane has been prevented, since metallic zinc is deposited on the cathode in the form of a compact metallic precipitate.
2. Полностью устранено образование жидких и твердых отходов, содержащих соединения цинка и хрома, так как после удаления цинка оставшиеся в католите ионы хрома (Ш) и (П) осаждают добавлением щелочного реагента и в виде гидроксидов растворяют в анолите, нейтрализуя избыточную кислотность последнего.2. The formation of liquid and solid wastes containing compounds of zinc and chromium is completely eliminated, since after removing zinc, the chromium (III) and (II) ions remaining in the catholyte are precipitated by adding an alkaline reagent and dissolved in the anolyte as hydroxides, neutralizing the excess acidity of the latter.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018135364A RU2685840C1 (en) | 2018-10-08 | 2018-10-08 | Method of regenerating chromate zinc passivation solution |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018135364A RU2685840C1 (en) | 2018-10-08 | 2018-10-08 | Method of regenerating chromate zinc passivation solution |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2685840C1 true RU2685840C1 (en) | 2019-04-23 |
Family
ID=66314863
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018135364A RU2685840C1 (en) | 2018-10-08 | 2018-10-08 | Method of regenerating chromate zinc passivation solution |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2685840C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2723177C1 (en) * | 2019-11-26 | 2020-06-09 | Дмитрий Юрьевич Тураев | Regeneration of acidic chromate solutions by membrane electrolysis |
RU2764583C1 (en) * | 2021-03-29 | 2022-01-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Method for regeneration of copper passivation solution and device for its implementation |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1294873A1 (en) * | 1985-06-12 | 1987-03-07 | Череповецкий Металлургический Комбинат Им.50-Летия Ссср | Method for regeneration of chromate treatment solutions |
SU1361110A1 (en) * | 1986-05-06 | 1987-12-23 | Челябинский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Водоснабжения, Канализации, Гидротехнических Сооружений И Инженерной Гидрогеологии "Водгео" | Method of regeneration of used chromium-containing solutions |
JPS6376884A (en) * | 1986-09-18 | 1988-04-07 | Asahi Glass Co Ltd | Method for regenerating chromate treatment liquid |
RU2195430C1 (en) * | 2001-04-23 | 2002-12-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт пластических масс им. Г.С.Петрова" | Method of cleaning and regeneration of concentrated waste chromium-containing solutions |
RU2481424C2 (en) * | 2011-07-28 | 2013-05-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Method of regenerating solution from black chromating of zinc coats |
-
2018
- 2018-10-08 RU RU2018135364A patent/RU2685840C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1294873A1 (en) * | 1985-06-12 | 1987-03-07 | Череповецкий Металлургический Комбинат Им.50-Летия Ссср | Method for regeneration of chromate treatment solutions |
SU1361110A1 (en) * | 1986-05-06 | 1987-12-23 | Челябинский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Водоснабжения, Канализации, Гидротехнических Сооружений И Инженерной Гидрогеологии "Водгео" | Method of regeneration of used chromium-containing solutions |
JPS6376884A (en) * | 1986-09-18 | 1988-04-07 | Asahi Glass Co Ltd | Method for regenerating chromate treatment liquid |
RU2195430C1 (en) * | 2001-04-23 | 2002-12-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт пластических масс им. Г.С.Петрова" | Method of cleaning and regeneration of concentrated waste chromium-containing solutions |
RU2481424C2 (en) * | 2011-07-28 | 2013-05-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Method of regenerating solution from black chromating of zinc coats |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
KRUGLIKOV S.S. Removal of metal cations from chromate-based solutions by membrane electrolysis. Metal Finishing. 2009, v.107, No.11, p.13-15. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2723177C1 (en) * | 2019-11-26 | 2020-06-09 | Дмитрий Юрьевич Тураев | Regeneration of acidic chromate solutions by membrane electrolysis |
RU2764583C1 (en) * | 2021-03-29 | 2022-01-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Method for regeneration of copper passivation solution and device for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2685840C1 (en) | Method of regenerating chromate zinc passivation solution | |
RU2691791C1 (en) | Method of regenerating chromate solutions of passivating | |
CN105923852A (en) | Steel pickling waste water treating process | |
US3304246A (en) | Method of electrolytically descaling steel including selective recovery of dissolved scale products | |
RU2481424C2 (en) | Method of regenerating solution from black chromating of zinc coats | |
US4144149A (en) | Method for working up aqueous residues from metallizing baths | |
Kruglikov | Application of electromembrane processes in chromium electroplating technology | |
FR2452303A1 (en) | ELECTRODIALYSIS METHOD AND CELL FOR REGENERATING CHROMIC ACID BATHS | |
US4337129A (en) | Regeneration of waste metallurgical process liquor | |
USRE34191E (en) | Process for electroplating metals | |
US4684453A (en) | Purification of dye baths | |
RU2764583C1 (en) | Method for regeneration of copper passivation solution and device for its implementation | |
RU2591025C1 (en) | Method of electric membrane regeneration of solution for removal of chromium coatings | |
RU2481425C2 (en) | Method of cleaning chromium plating electrolytes | |
RU2723177C1 (en) | Regeneration of acidic chromate solutions by membrane electrolysis | |
RU2750654C1 (en) | Method for regeneration of nitrate-ammonium solution of removing cadmium coatings | |
RU2789159C1 (en) | Method for regeneration of the chromium plating electrolyte | |
RU2712325C1 (en) | Method of extracting cadmium from flush water containing cyanides | |
US4052276A (en) | Treatment process for electrolytic purifying of used solution for electrolytic tin plating | |
DE4315411C2 (en) | Process for the regeneration of spent chromic acid solutions | |
JP3161494B2 (en) | Method for cleaning and draining aluminum material after anodizing | |
CA1256357A (en) | Method of pickling iron or steel objects | |
RU2481426C2 (en) | Method cleaning flush water when electroplating with lead and alloys thereof | |
RU2066707C1 (en) | Method for utilization of nickel from spent solutions of chemical nickel-plating | |
CN113912225B (en) | Method for treating and recycling wastewater containing copper coke |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200914 Effective date: 20200914 |