RU2691791C1 - Способ регенерации хроматных растворов пассивирования - Google Patents
Способ регенерации хроматных растворов пассивирования Download PDFInfo
- Publication number
- RU2691791C1 RU2691791C1 RU2018132118A RU2018132118A RU2691791C1 RU 2691791 C1 RU2691791 C1 RU 2691791C1 RU 2018132118 A RU2018132118 A RU 2018132118A RU 2018132118 A RU2018132118 A RU 2018132118A RU 2691791 C1 RU2691791 C1 RU 2691791C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- cathode
- cadmium
- anode
- solution
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/86—Regeneration of coating baths
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
- C25F7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic removal of material from objects; Servicing or operating
- C25F7/02—Regeneration of process liquids
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электрохимической регенерации хроматных растворов, применяемых для пассивирования кадмиевых покрытий. Способ включает обработку регенерируемого раствора в анодной камере с анодом из платинированного металла трехкамерного электролизера, состоящего из анодной камеры, отделенной от нее катионообменной мембраной средней камеры и катодной камеры, которая отделена от средней камеры анионообменной мембраной. Электролиз проводят в два этапа, на первом этапе катод помещают в катодную камеру, содержащую раствор серной кислоты 10-50 г/л, пропуская через электролизер 25-80 Ач/л электричества при катодной и анодной плотности тока 1-10 А/дм, далее на втором этапе катод помещают в среднюю камеру с раствором серной кислоты 10-50 г/л и пропускают 0,8-4 Ач/л электричества при катодной и анодной плотности тока 0,05-0,5 А/дм. После в растворы из средней и катодной камер добавляют карбонат натрия до pH 9-10, затем отфильтровывают смесь гидроксидов и карбонатов кадмия и хрома и добавляют ее в раствор, прошедший обработку в анодной камере, а осадок металлического кадмия растворяют в электролите кадмирования. Изобретение обеспечивает регенерацию хроматных растворов пассивирования кадмия, позволяет ликвидировать потери соединений хрома и кадмия, предотвращает образование токсичных отходов. 1 з.п. ф-лы, 3 пр.
Description
Изобретение относится к способам электрохимической регенерации растворов пассивирования кадмиевых покрытий и может быть использовано в производстве изделий, в состав которых входят детали с кадмиевыми покрытиями.
Известен способ регенерации хроматных растворов, при котором достигается уменьшение количества образующихся отходов, содержащих соединения шестивалентного хрома и кадмия путем обработки регенерируемого раствора в анодной камере двухкамерного электролизера с катионообменной мембраной, описанный в статье [Анодные материалы для электролиза хроматно-нитратных растворов / С.С. Кругликов, А.В. Тележкина, Е.С. Капустин, Д.В. Кравченко // Гальванотехника и обработка поверхности. 2017. Т. 25, №3. С. 37-40.]. Применение этого способа позволяет полностью устранить образование отходов, содержащих соединения шестивалентного хрома, и снизить их расход. Однако в нем не устраняется образование отходов, содержащих соединения кадмия и трехвалентного хрома по следующим причинам:
1. В процессе электролиза происходит перенос ионов кадмия и трехвалентного хрома, а также молекул воды в катодную камеру, содержащую раствор серной кислоты. Перенос воды в католит приводит к образованию избыточных объемов католита, которые представляют собой жидкие отходы, которые необходимо утилизировать.
2. Ионы кадмия восстанавливаются на катоде в режиме диффузионного предельного тока и поэтому образуют порошкообразный осадок, значительная часть которого осыпается с поверхности катода в процессе электролиза и затем растворяется в католите.
3. Эквивалентно количеству образующихся хромсодержащих отходов возрастает расход хромовой кислоты или ее солей, которые приходится добавлять в раствор пассивирования в процессе его эксплуатации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ электрохимической регенерации хроматных растворов, применяемых для пассивирования цинковых покрытий путем окисления ионов трехвалентного хрома в анодной камере электролизера с катионообменной мембраной и анодом из платинированного ниобия [пат. РФ №2481424 «Способ регенерации раствора черного хроматирования цинковых покрытий» Кругликов С.С, Петров Ю.В., Андрианова Н.А., Бугуславская Е.С. приоритет от 28.07.2011, опубликовано 10.05.2013] Его применение позволяет сократить расход химикатов - хромовой кислоты и ее солей, устранить потери серебра и уменьшить количество образующихся отходов - отработанных растворов пассивирования, содержащих соединения тяжелых металлов (цинка, шести- и трехвалентного хрома).
Однако этот способ не устраняет потерь соединений хрома и образование отходов, содержащихся в избыточных объемах католита - сульфата трехвалентного хрома, перешедшего из анолита через мембрану, и сульфата кадмия, образовавшегося в результате растворения кадмиевого порошка, осыпающегося с поверхности катода.
Задачей предлагаемого способа является устранение указанных недостатков: ликвидация потерь соединений хрома и предотвращение образования токсичных отходов, содержащих соединения хрома и устранение потерь кадмия и образования токсичных отходов, содержащих кадмий.
Поставленная задача решается способом регенерации хроматных растворов пассивирования металлов второй группы путем обработки регенерируемого раствора в анодной камере с анодом из платинированного металла трехкамерного электролизера, состоящего из анодной камеры, отделенной от нее катионообменной мембраной средней камеры и катодной камеры, при этом катодная камера отделена от средней камеры анионообменной мембраной, а в качестве металла второй группы используют кадмий и электролиз проводят в два этапа, при этом на первом этапе катод помещают в катодную камеру, содержащую раствор серной кислоты 10-50 г/л, пропуская через электролизер 25-80 Ач/л электричества при катодной и анодной плотности тока 1-10 А/дм2, далее катод помещают в среднюю камеру с раствором серной кислоты 10-50 г/л и пропускают 0,8-4 Ач/л электричества при катодной и анодной плотности тока 0,05-0,5 А/дм2, после чего в растворы из средней и катодной камеры добавляют карбонат натрия до рН 9-10, затем отфильтровывают смесь гидроксидов и карбонатов кадмия и хрома и добавляют ее в раствор, прошедший обработку в анодной камере, а осадок металлического кадмия растворяют в электролите кадмирования.
В качестве анода из платинированного металла используют платинированный титан или платинированный ниобий.
Реализацию предлагаемого способа иллюстрируют приведенные ниже примеры.
ПРИМЕР 1.
Регенерацию проводили для раствора пассивирования кадмированных деталей следующего состава:
| HNO3 | 10-20 г/л. |
| Na2SO4 | 10-20 г/л. |
| Na2Cr2O7 | 10-25 г/л. (в пересчете на хром (VI) 3,9-9,9 г/л). |
Раствор, бывший в эксплуатации и подлежащий регенерации, содержал:
| Cг(VI) | 5,3 г/л. |
| Сr(III) | 0,85 г/л. |
| Cd | 3,2 г/л. |
300 мл этого раствора поместили в анодную камеру трехкамерного электролизера, в которой находился платинированный титановый анод. В средней камере, отделенной от анодной камеры катионообменной мембраной МК40-Л, находилось 300 мл раствора серной кислоты с концентрацией 10 г/л. В катодной камере, отделенной от средней камеры анионообменной мембраной МА41-ИЛ, находился катод из нержавеющей стали и содержалось 300 мл раствора серной кислоты с концентрацией 10 г/л.
Первый этап электролиза проводили при катодной и анодной плотности тока 1 А/дм2. Количество электричества, прошедшего через анолит и католит составило 25 Ач/л. По окончании первого этапа электролиза в католит и раствор в средней камере добавляют карбонат натрия до рН 9. Второй этап проводили при анодной и катодной плотности тока 0,05 А/дм2, пропустив 0,8 Ач/л.
По окончании первого этапа концентрация Cr(VI), Cr(III) и Cd составили:
(а) в анолите:
| Cr(VI) | 5,6 г/л. |
| Cr(III) | 0.19 г/л. |
| Cd | 0,26 г/л. |
(б) в средней камере:
| Cr(VI) | 0. |
| Cr(III) | 0,27 г/л. |
| Cd | 2,94 г/л. |
По окончании второго этапа, соответственно:
(а) в анолите:
| Cr(VI) | 5,8 г/л. |
| Cr(III) | 0,11 г/л |
| Cd | 0,19 г/л |
(б) в средней камере:
| Cr(VI) | 0 г/л. |
| Сr(III) | 0,30 г/л. |
| Cd | 0,21 г/л. |
На катоде, находившемся во время 2-го этапа в промежуточной камере, получен компактный осадок кадмия 0,75 г. По окончании второго этапа электролиза растворы из средней и катодной камер соединяли им вместе, добавляли карбонат натрия до рН 9 и отфильтровывали осадок, содержащий гидроксиды и карбонаты хрома и кадмия. Затем осадок добавляли в анолит.
ПРИМЕР 2.
300 мл раствора, состав которого приведен в ПРИМЕРЕ 1, поместили в анодную камеру трехкамерного электролизера, описанного в ПРИМЕРЕ 1, в котором анодом служил платинированный ниобий, а катодом - титан. Анолит - раствор, указанный в ПРИМЕРЕ 1, раствор в средней и катодной камерах - раствор серной кислоты с концентрацией 50 г/л. По окончании первого этапа к католиту и раствору в средней камере добавили карбонат натрия до рН 10.
Первый этап электролиза проводили при анодной и катодной плотности тока 10 А/дм2, пропустив 80 Ач/л электричества. Во втором этапе пропущено 4 Ач/л при катодной и анодной плотности тока 0,5 А/дм2.
По окончании второго этапа получен компактный осадок кадмия с небольшими дендритами на краях катода, а состав анолита и раствора в средней камере составил, соответственно:
(а) анолит:
| Cr(VI) | 5,6 г/л. |
| Сr(III) | 0,2 г/л. |
| Cd | 0,15 г/л. |
(б) раствор в средней камере:
| Cr(VI) | 0 г/л. |
| Сr(III) | 0,33 г/л. |
| Cd | 0,14 г/л. |
Осадок металлического кадмия - 0,83 г. Растворы из катодной и средней камер обработали, как в Примере 1.
ПРИМЕР 3.
300 мл раствора, состав которого приведен в ПРИМЕРЕ 1, поместили в анодную камеру трехкамерного электролизера, описанного в ПРИМЕРЕ 1, в котором анодом служил платинированный ниобий, а катодом - нержавеющая сталь. Анолит - раствор, указанный в ПРИМЕРЕ 1, раствор в средней и катодной камерах - раствор серной кислоты с концентрацией 30 г/л.
По окончании первого этапа к католиту и раствору в средней камере добавили карбонат натрия до рН 9,5.
Первый этап электролиза проводили при анодной и катодной плотности тока 5 А/дм2, пропустив 40 Ач/л электричества. Во втором этапе пропущено 2 Ач/л электричества при анодной и катодной плотности тока 0,2 А/дм2.
По окончании второго этапа получен компактный осадок кадмия без дендритов, а состав анолита и раствора в средней камере составил, соответственно:
(а) анолит:
| Cr(VI) | 5,6 г/л. |
| Сr(III) | 0,25 г/л. |
| Cd | 0,2 г/л. |
(б) раствор в средней камере:
| Cr(VI) | 0 г/л. |
| Сr(III) | 0,3 г/л. |
| Cd | 0,17 г/л. |
Осадок металлического кадмия - 0,8 г. По окончании электролиза растворы из средней и катодной камер обработали, как описано в Примере 1.
Как видно из приведенных примеров, в предлагаемом способе в отличие от способа, описанного в прототипе:
1. Полностью устранены потери хрома и обеспечена 100%-ная его циркуляция в замкнутом технологическом цикле.
2. Полностью устранены потери кадмия и образование жидких и твердых отходов, содержащих соединения кадмия. Рекуперация кадмия, стравленного с поверхности обрабатываемых деталей, осуществляется в виде компактного металлического осадка, возвращаемого в производственный цикл путем анодного растворения в ванне кадмирования.
Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами по сравнению с известным:
1. Полностью устраняются потери соединений кадмия и хрома и образование из них токсичных отходов. Металлический кадмий осаждается в форме компактного осадка на втором этапе процесса. Отходом процесса является нетоксичный раствор сульфата натрия.
2. Снижается расход хромата.
3. Обеспечивается 100%-ная рекуперация кадмия и соединений хрома в результате возвращения в анолит соединений хрома и кадмия, которые растворяются, нейтрализуя избыток серной кислоты, накопившейся в анолите в процессе электролиза.
Claims (2)
1. Способ регенерации хроматных растворов пассивирования кадмия, включающий обработку регенерируемого раствора в анодной камере с анодом из платинированного металла трехкамерного электролизера, состоящего из анодной камеры, отделенной от нее катионообменной мембраной средней камеры и катодной камеры, отличающийся тем, что катодная камера отделена от средней камеры анионообменной мембраной, а электролиз проводят в два этапа, при этом на первом этапе катод помещают в катодную камеру, содержащую раствор серной кислоты 10-50 г/л, пропуская через электролизер 25-80 Ач/л электричества при катодной и анодной плотности тока 1-10 А/дм2, далее на втором этапе катод помещают в среднюю камеру с раствором серной кислоты 10-50 г/л и пропускают 0,8-4 Ач/л электричества при катодной и анодной плотности тока 0,05-0,5 А/дм2, после чего в растворы из средней и катодной камер добавляют карбонат натрия до pH 9-10, затем отфильтровывают смесь гидроксидов и карбонатов кадмия и хрома и добавляют ее в раствор, прошедший обработку в анодной камере, а осадок металлического кадмия растворяют в электролите кадмирования.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве анода из платинированного металла используют платинированный титан или платинированный ниобий.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018132118A RU2691791C1 (ru) | 2018-09-07 | 2018-09-07 | Способ регенерации хроматных растворов пассивирования |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018132118A RU2691791C1 (ru) | 2018-09-07 | 2018-09-07 | Способ регенерации хроматных растворов пассивирования |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2691791C1 true RU2691791C1 (ru) | 2019-06-18 |
Family
ID=66947635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018132118A RU2691791C1 (ru) | 2018-09-07 | 2018-09-07 | Способ регенерации хроматных растворов пассивирования |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2691791C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2723177C1 (ru) * | 2019-11-26 | 2020-06-09 | Дмитрий Юрьевич Тураев | Регенерация кислых хроматных растворов методом мембранного электролиза |
| CN113772856A (zh) * | 2021-10-11 | 2021-12-10 | 厦门紫金矿冶技术有限公司 | 一种高盐黄金冶炼废水循环回用处理方法 |
| RU2764583C1 (ru) * | 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) | Способ регенерации раствора пассивирования меди и устройство для его осуществления |
| RU2789159C1 (ru) * | 2022-05-23 | 2023-01-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Способ регенерации электролита хромирования |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6376884A (ja) * | 1986-09-18 | 1988-04-07 | Asahi Glass Co Ltd | クロメ−ト処理液の再生方法 |
| RU2481424C2 (ru) * | 2011-07-28 | 2013-05-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ регенерации раствора черного хроматирования цинковых покрытий |
| RU2591025C1 (ru) * | 2015-03-11 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева" (РХТУ им. Д. И. Менделеева) | Способ электромембранной регенерации раствора снятия хромовых покрытий |
| RU2603522C2 (ru) * | 2015-03-25 | 2016-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева" (РХТУ им. Д. И. Менделеева) | Способ электромембранной регенерации раствора снятия кадмиевых покрытий и устройство для его осуществления |
-
2018
- 2018-09-07 RU RU2018132118A patent/RU2691791C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6376884A (ja) * | 1986-09-18 | 1988-04-07 | Asahi Glass Co Ltd | クロメ−ト処理液の再生方法 |
| RU2481424C2 (ru) * | 2011-07-28 | 2013-05-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ регенерации раствора черного хроматирования цинковых покрытий |
| RU2591025C1 (ru) * | 2015-03-11 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева" (РХТУ им. Д. И. Менделеева) | Способ электромембранной регенерации раствора снятия хромовых покрытий |
| RU2603522C2 (ru) * | 2015-03-25 | 2016-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева" (РХТУ им. Д. И. Менделеева) | Способ электромембранной регенерации раствора снятия кадмиевых покрытий и устройство для его осуществления |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2723177C1 (ru) * | 2019-11-26 | 2020-06-09 | Дмитрий Юрьевич Тураев | Регенерация кислых хроматных растворов методом мембранного электролиза |
| RU2764583C1 (ru) * | 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) | Способ регенерации раствора пассивирования меди и устройство для его осуществления |
| CN113772856A (zh) * | 2021-10-11 | 2021-12-10 | 厦门紫金矿冶技术有限公司 | 一种高盐黄金冶炼废水循环回用处理方法 |
| RU2789159C1 (ru) * | 2022-05-23 | 2023-01-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Способ регенерации электролита хромирования |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2691791C1 (ru) | Способ регенерации хроматных растворов пассивирования | |
| US5785833A (en) | Process for removing iron from tin-plating electrolytes | |
| CN102633326B (zh) | 处理铜冶金流程中含氯酸性废水的离子交换膜电解方法 | |
| RU2481424C2 (ru) | Способ регенерации раствора черного хроматирования цинковых покрытий | |
| RU2685840C1 (ru) | Способ регенерации хроматного раствора пассивирования цинка | |
| Kruglikov | Application of electromembrane processes in chromium electroplating technology | |
| RU2723177C1 (ru) | Регенерация кислых хроматных растворов методом мембранного электролиза | |
| RU2481425C2 (ru) | Способ очистки электролитов хромирования | |
| RU2764583C1 (ru) | Способ регенерации раствора пассивирования меди и устройство для его осуществления | |
| RU2591025C1 (ru) | Способ электромембранной регенерации раствора снятия хромовых покрытий | |
| RU2712325C1 (ru) | Способ извлечения кадмия из промывных вод, содержащих цианиды | |
| RU2750654C1 (ru) | Способ регенерации нитратно-аммонийного раствора снятия кадмиевых покрытий | |
| RU2603642C1 (ru) | Способ получения нитрата церия (iv) | |
| RU2789159C1 (ru) | Способ регенерации электролита хромирования | |
| Koliehova et al. | Electrochemical extraction of zinc from acid and neutral regeneration solutions | |
| RU2545857C2 (ru) | Обезвреживание раствора химического никелирования методом мембранного электролиза (варианты) | |
| Serdiuk et al. | Laboratory and industrial testing of membrane electrochemical devices for purification and regeneration of chromium-containing galvanic solutions | |
| RU2709305C1 (ru) | Регенерация солянокислого медно-хлоридного раствора травления меди методом мембранного электролиза | |
| RU2080415C1 (ru) | Способ извлечения цинка из ванн улавливания хлораммиакатных электролитов | |
| RU2481426C2 (ru) | Способ очистки промывной воды при электроосаждении покрытий свинцом и его сплавами | |
| SU802412A1 (ru) | Раствор дл электрохимическойОбРАбОТКи СТАлЕй | |
| DE19900715A1 (de) | Verfahren und Zelle zur elektrochemischen Behandlung aluminiumhaltiger Lösungen | |
| RU2183589C2 (ru) | Способ очистки сточных вод от хрома | |
| DE4315411A1 (de) | Verfahren zur Regenerierung von verbrauchten Chromsäurelösungen | |
| CA1256357A (en) | Method of pickling iron or steel objects |