SU1428408A1 - Способ извлечени азотной кислоты из травильных растворов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике 82. ке электродиолиза и может быть использовано дл  безреагентного разделени  кислот и солей из кислотно-солевых растворов. Оно позвол ет увеличить производительность, чистоту и степень концентрировани  продукта. Способ касаетс  извлечени  азотной кислоты из травильных растворов, содержащих соли цинка, злектродиолизом в злект- родиолизаторе с чередующимис  катио- нообменными и анионообменными мёмб ранами, В качестве катионообменных и анионообменных мембран используют перфторуглеродистые мембраны. Электродиализ осуществл ют при плотности тока 3-10 А/дм. 3 табл. Ф

Description

Изобретение относитс  к те игике и техкологк -5 элактродиализа и может быть кспольэовано дл  безреагентного Ро.зделени  кислот и солей из кислот- Н О -солевых растворов,.. а более кон:х- ретно дл  извлечени  азотной кислотьс КЗ отработанных травильных растворов :«ол Г;рафической промышлеккос ги „

Цель изобретйний - увеличение про- ;:;:вoд:итeльиoc ги , повышение чистоты и C ieneHi концеитрирсванзт  азотной Ki-;c.r OTbf,.

Пр н высокой плотности тока5 превы--- шаюЕгей предельную гшотность тока в мембранной систетче вознкгсает ппоцесс.

рераспредалгни  ионов,, Катиоиь Zn

ионами Н ., и селективна  проницаемость ;;;:атионообменных - ембран по ионам водорода возрастает. Кроме то-- го,, в запредельг ом состо нии в камере обессолкван -1Я происходит подщела- чнвание раствора с в пр-кмембра нсй области катионообменной мембраны, В топком слое раствора, с повышенны - ЗгЕачениен рН ионы никла по реактши

мембраны на углеводородной основе F-.-iapKH , MTv-A r, перфторуглеродис тые катиокообкенные мембрашз марки МФ-4СК, анионообкенные мембраны на углеводородной основе марки МА-ДО,. MA-4 i, t IA- i1.n и перфторуглгродистьле акионообменные мембраны марок МА-1Л, M.A-tC, МА-25 ,, МА--1004, МА-С. ВП MA-IOZj , Мембраны ка уг- лбЕОДородной основе при испытани м   азотнокислых травилькьж растворах подвергаизтс  химической деструкции, что не позвол.кет гголучать воспроиз- зодкмые д,.

Данные п-о переработке раствора с использованием перфторуг.перодкстых ке: -1бран различкьж марок при плотност т ока 5 А/дм ггредставлень; в табл, 1 ,

Вытекак ций из камер концентриро- ТЛ1.НИЯ раствор анилизируют на содержаПо полученйьп

т . гие и оков Zn

да:- НЬ1м рассчитывают степень концент- ри|-;овани  азотной кислоты ,

,), со,л мз--1 цинка (,

степень загр знени  .

HNO,

HwOi

j рк

-2(Л/ОзЛ

превраи аютск ь ;:1икка 1--иоиьи Образо- вавЕУиес  отрицательвс зар женные цинкат ИОЛЫ под действиен,электрического пол  1чИ1 р:;- рукг; в глубину камеры обессолйБал  :, ГДЕ по обратной реакции превращаютс  в ионы Ъ: , В ре-- зультате вблк;;л кеткокообменной мем-- брань- коидектраиив каткоков цннка рззкс падает и, как следствие допол нительно возрастает селективна  нкца-е-мость по ионам водорода катио- нообтлениой мемб-раны:, Ионообменные мамбрань на углеводородной основе подвергаютс  деструкци  в среде азстйокислого 1 разильиого растЕора, котора  особенно усиливаетс  при прохолчДении etiS мембранную систему высокой плоткссти тока-. Поэтому сог- ла. пред. способу реге чера дни кислых травильньо : растворов злектродиапмз с исгользованкем перйторуглеродистых мембран,

П с и м е D ; , ОтработанкьЕЙ тра- т;и. ьный раствор состава isSN Zn(NO;;).- i.5NHMOs подают з лаборатот: ный t О- К.эмепный злехтродкалч атор , сое- г о щ кй из чередующихс  катио 5О Л э.нь с-онообнепньж мембран, В качестве гШ б оал ;-;спо.пьзутат катиг-:аообменны&

,,,Cw..VOi C /fi A OjJj,

аэзффициент разделени  (о Гк; )

., - ;X-( A/Ojjp

и удельную производительность по азотной кислоте, где С,/о, н С. эквивалентные ко-ктдентрации азотнЪй кис;лоты и азотнокислого цинка з концентрате , C°j,j,3. и ,.,- в исходном растворе.

Как видно из табл„ 1

каил-учшие

результаты по совокупности параметров „ хар актер из з ющих продесс регенерадии кислЕ; Х травильных растворов, -oj- учают на э.лактродиализаторе с использованием перфторуглеродистых мембр н марок МФ-4СК и M--l(C) . Поэ.г тому дальнейп1ие опь;ты провод т именно с этой ;арой мембран

Приме р 2 i Отработанньй тра н.нлы-ГоТЙ раствор состава 1,,4М Zn(),

г;,.а ст в рабо -1ие камеры дес :тикамерно :- о электрод1иализатора5 состо5-:о ;ег о из чере.дутошихс  перфторуглеродистых катионообменньк мембран марки МФ-4СК и перфторуг.перодистых анио но обмен но мембран iviapxH MA.--l(C)., образзидаих ка-меры обессоливани  и камеры ко - ;:е1-;трировани  „ Рабоча  плотддь каждой

л

иеь- браны 0; 1 дм , М елшембранное рас- ;то ииа в камерах обессоливани  3 мм

1 ;ф ,

меры концентрировани  выполнены гидравлически замкнутыми (непроточными ) , раствор в них переноситс  элект- роосмотически. Состав исходного раствора поддерживаетс  посто нным. В табл, 2 представлены результаты процесса регенерации указанного раствора при плотност х тока 0,3-10 А/дм ,

Как видно из табл. 2, гфи плотности тока 0,3 А/дм степень концентрировани  HNOj, равна  0,45; в 3-5 раз ниже, степень загр знени  азотной кислоты сол ми цинка, равна  0,18, в 2-6 раза больше, коэффициент разделени , равный 3,1, в 2-7 раз меньше, а удельна  производительность г-экв.

(0,001

ч -дм

) в 10-50 раз меньше, чем

при остальных значени х плотности тока.

При плотности тока 1 А/дм степень концентрировани  возрастает до величины 1,47, однако степень загр знени  азотной кислоты сол ми цинка (0,14) в 2-5 раз выше, коэффициент разделени  (4,1) в 2,5 раз и

Как видно из табл. 2,при наступлении предельного тока (i 3 А/дм) степень концентрировани  азотной кислоты , коэффициент разделени  и удельна  производительность резко возрастают . При этом удаетс  получить азотную кислоту со степенью загр знени  3-7%, пригодную дл  повторного использовани  в процессе травлени .Использование непроточных камер концентрировани  в электродиализаторе позвал ет получать концентрированную кислоту (3,5-4,7N) и исключить тем самым дополнительную стадию концентрировани  ,

При плотност х тока, больших 10 происходит -перегрев мембран и травильного раствора, и данные станов тс  невоспроизводимыми.

Пример 3. Отработанньй тра- вильньй раствор состава 1,45N Zn(NOj) +- 1,75N NNGj подают в камеры обессоливани  10-камёрного элект- родиадизатора, собранного из мембран МФ-4СК и МА-1(С), рабоча  площадь каждой мембраны 1 дм . Камеры концентрировани  выполн ют как проточными , так и непроточными, Мелсмембран0

нее рассто ние в камерах обессолива- ни  и концентрировани  0,45 мм обеспечиваетс  путем использовани  сетчатой прокладки из полипропилена. Жидкостна  св зь между смежными камерами электродиализатора исключаетс , что сводит к минимум утечки электрического тока. Гидравлический режим камер обессоливани  электродиализатора - циркул ционньв. Линейна  скорость раствора 0,02 см/с, электрический режим - гальваностатический . Объем исходного травильного раствора 2 дм. Через камеры концентрировани  электродиапизатора с проточными камерами концент-рировани  циркулирует OjOIN раствор ,объем раствора 1 дм, В ходе эксперимента определ ют состав концентрата и ис ходного раствора, их объемы, рассчитывают степень концентрировани  и степень загр знени  HNGj, коэффициент разделени , удельную производи- 5 тельность по НМОз и коэффициент извлечени  HNOj из отработанного травильного раствора по формуле

5

0

5

0

5

0

5

исходном травильном растворе и его объем. Данные по переработке растворов представлены в табл. 3

Как видно из табл. 3, при плотности тока 0,5 и 1 А/дм процесс разделени  идет с низкой эффективностью: регенерированна  кислота на 24-25% в проточных камерах концентрировани  и на 39% в замкнутых загр знена сол ми цинка и не может быть использована дл  травлени  печатных плат, низка также степень извлечени  азотной кислоты из травильного раствора (40-53%).

При плотности тока, равной и большей 3 А/дм.5 когда катионообмен1 а  мембрана находитс  в запредельном режиме, степень извлечени  кислоты увеличиваетс  до 80-92%, а получаема  кислота пригодна дл  травлени , Лучшие результаты получаютс  в элект родиализаторе с непроточными камерами концентрировани , особенно по таким показател м как степень-концентрировани  и степень загр зненности азотной кислоты сол ми цинка.

Затраты электроэнергии при проведении процесса в запредельном режиме

ке превьшает 1 кВт-ч в расчете на 1 г-экв регенерированной кислоты,,

Claims (1)

1. Ресурсные испытани , проведенные в течение 200 ч показывают, что электродиализаторы с проточными и гидравлически гзамкнутыми камераьп-i концентрировани S собранные на осноконцентрирований и в 2-5 раз чистоту получаемого продукта, Формула изобретени  Способ извлечени  азотной кислоты из травильных растворов, содержащих соли цинка, электродиализом в электродиализаторе с чередуюн;имис  катио- ве перфторуглеродистых мембран Ф-4СК нообменными и анионообменными мемб- и MA-I, не измен ют своих характе- Q ранами, отл ичающийс  тем, ристик со временем.что., с целью увеличени  производиПредлагаемый способ извлечени  тельности, повышени  чистоты и сте азотной кислоты из травильных раство- пени концентрировани  продукта, в ров, содержащих соли цинка, по срав- качестве катионообменных и анионооб- нению с известным способом позвол ет g менных мембран используют перфтор- в 4-10 раз повысить производитель- углеродистые мембраны и процесс ве- ность процесса, в 1,2-1,6 раз степень дут при плотности тока 3-10 А/дмЧ

   Таблица 1

   МФ-4СК ;1Л

   МФ-4СК МА-1(С)

   Ш)-4СК КА-2

   МФ-4СК МА-1003

   МФ-4СК

   МА--1004

   Ш-4СК MA-Cj-ВП

   МФ-4СК МА-102 МФ-4СК MAC-12

   Таблица 2