zinet home
home home
home ИНТЕЛЛЕКТ-ПОРТАЛ
home Стартовал прием материалов в сборник XХХIX-й научной конференции. Требования к публикациям - в разделе "Объявления".

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

РЕСУРСЫ ПОРТАЛА:

Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 28 мая 2016 г.)


Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)


Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)


Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24-27 ноября 2015 г.)


Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13-17 октября 2015 г.)


Тридцать третья научно-практическая конференция
(20-27 мая 2015 г.)


Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2-7 апреля 2015 г.)


Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)


Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)


Двадцать девятая международная научно-практическая конференция
(19-25 ноября 2014 г.)


Двадцать восьмая международная научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)


Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)


Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)


Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)


Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)


Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабя 2013 г.)


Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноябя 2013 г.)


Первая международная научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцать первая научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)


Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февряля - 3 марта 2013 г.)


Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)


Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)


Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)


Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01 - 07 марта 2012 г.)


Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)


Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)


Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)


Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля - 04 мая 2011 г.)


Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)


Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)


Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)


Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)


Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)


Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)


Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)


Третья научно-практическая конференция
(20-27 декабря 2008 г.)


Вторая научно-практическая конференция
(1-7 ноября 2008 г.)


Первая научно-практическая конференция
(10-15 мая 2008 г.)



НАШИ ПАРТНЕРЫ:

Студия веб-дизайна www.zinet.info



Студия ландшафтного дизайна Флора-МК


Уникальное предложение!



Сайт-визитка - теперь
всего за 200 грн!

подробнее>>>



ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОХІМІЧНИХ ПРОЦЕСІВ В ТЕХНОЛОГІЯХ ПЕРЕРОБКИ ВІДПРАЦЬОВАНИХ ТЕХНОЛОГІЧНИХ РОЗЧИНІВ ГАЛЬВАНІЧНОГО ВИРОБНИЦТВА

 

Корчик Н.М., Буденкова Н.М, Кучернюк Е.В.

Україна, м. Рівне, Національний університет

водного господарства та природокористування

 

Рассмотрены электрохимические процессы извлечения металлов в технологиях переработки отработанных технологических растворов гальванического производства, определены оптимальные параметры процесса. Разработана комплексная схема извлечения металлов из отходов гальванического производства. Отдельные элементы схемы апробированы в промышленных условиях.

 

Електрохімічні процеси у стічних водах гальванічного виробництва (ГВ) теоретично обґрунтовані в роботах Запольського А.К., Рогова В.М., Филипчук В.Л. та ін. [1, 2]. Під дією напруги електричного поля, продуктів реакції, спільної дії напруги та продуктів електродних реакцій відбуваються перетворення основних забруднень водних систем (йонів , молекул органічних речовин, комплексоутворювачів тощо).

В роботах Рогова В.М. розглянуті основні процеси, які відбуваються в об'ємі електроліту з низькою концентрацією солей (10-5-10-2М) при проходженні електричного струму (ЕС), та показані шляхи використання даних процесів для перетворення компонентів стічних вод [2].

При високих та відносно сталих концентраціях компонентів водних систем можна застосовувати закономірності, що розглядає теоретична електрохімія, а для технологічних розчинів (ТР) гальванічного виробництва і друкованих плат – гальванотехніка [3]. Але дані закономірності описують процеси, які, головним чином, відбуваються на межі електрод – розчину і не завжди можуть бути застосовані для відпрацьованих технологічних розчинів (ВТР).

Отже, актуальним є дослідження електрохімічних процесів при переробці ВТР гальванічного виробництва з метою знаходження оптимальних умов вилучення металів. В таблиці 1 наведена класифікація електрохімічних процесів переробки ВТР для утилізації металів.

Електрохімічне виділення металів частіше всього проводять з розчинів сульфатів, хлоридів або нітратів. Загальною катодною реакцією в даному випадку буде розряд гідратованих іонів металів їх наступним переходом в кристалічну гратку осаду, який утворюється на катоді  .

 

Таблиця 1

Електрохімічні процеси в технологіях вилучення металів з відпрацьованих

технологічних розчинів (ВТР)

Метал, що вилучається

Метод обробки

Основні параметри

Електроліт (розчин), що підлягає обробці

Мідь

Прямий електроліз

і= 3-5 А/дм2; катод-

нержавіюча сталь

Купрумування

Прямий електроліз

і= 1,5-2 А/ дм2 гранична витрата енергії 1,8-2 кВт х

год/кг

Сульфатнокислі -

для травлення

міді і сплавів

Прямий електроліз

і= 10-15 А/ дм2 ка-

тод-титан, анод-

графіт; t=30-400С

Хімічне купру-

мування

Діафрагмений

електроліз

і= 2 А/ дм2; аноліт-

15-20% розчин сульфатної кислоти;

діафрагма на фто-

ропластовій основі.

Нітратнокислі -

для травлення

Купруму і сплавів

Цинк

Прямий електроліз

і= 3-5 А/ дм2; t =35-

360; катод-

нержавіюча сталь.

Цинкування

Нікель

Прямий електроліз

і= 1-1,5 А/ дм2; катод-нержавіюча

сталь.

Хімічне нікелювання

 

Широке поширення в гальванотехніці знаходить також катодне виділення металів з розчинів їх комплексних йонів:

,

де zвалентність металу в комплексі. При електроосадженні на катоді відбувається ряд послідовних процесів: деформація гідратної оболонки з одночасним витіснення чужорідних часток з поверхні електрода, звільнення йонів від гідратної оболонки, адсорбція та міграція їх до активних дільниць електроду, розряд та включення атомів, що утворюються, в кристалічну гратку.

Електрохімічна перенапруга катодного процесу зумовлена сповільненою стадією переносу заряду, тобто стадією розряду [4]. Однак, сутність електрохімічної стадії не зводиться до простої зміни заряду часток (розряд) та переносу заряду через межу поділу електрод – електроліт, а передбачає одночасну зміну фізико – хімічного та енергетичного станів системи. Так, наприклад, йон гідроксонію, що знаходяться у водному розчині, отримавши електрон від електроду, перетворюється з гідратованого протона в адсорбований електродом атом Гідрогену :

  .

Таким чином, процеси розряду завжди супроводжуються перебудовою частинок, що приймають в них участь, а також руйнуванням існуючих зв'язків та створенням нових [5, 6].

Багато дослідників намагалися вдосконалити теорію електровиділення металів, враховуючи електронні структури їх йонів. Так, за Лайонсом, величина металевої перенапруги залежить від характеру електронної структури йонів, що вилучаються при електролізі. При цьому перенапруга буде пов'язана:

·       з утворенням внутрішньорбітальних комплексів гідратованих йонів (аквакомплексів);

·       утворенням асоціатів з гідратованих йонів;

·       з великою різницею електронних структур йону і металу (в цьому випадку необхідна значна енергія активації для їх перегрупування в процесі розрядження) (табл.2).

 

Таблиця 2

Розташування металів в ряд по величині металічної перенапруги при їх

виділенні з розчинів простих солей [6]

Властивості

Метал

Hg, Ag, Tl, Pb,

Cd, Sn

Bi, Cu, Zn

Co, Fe, Ni

Перенапруга, в

0÷n·10-3

n·10-2

n·10-1

Струм обміну, А/см3

n·10-1÷n·10-3

n·10-4÷n·10-5

n·10-8÷n·10-9

Середні лінійні розміри

зерен осаду, см

≥10-3

10-3÷10-4

≤ 10-5

 

Йони, що розряджаються, як правило, мають іншу структуру, ніж йони, що присутні у розчині, тому що при їх адсорбції на електроді відбувається часткова дисоціація гідратованого або комплексного йону. При цьому до моменту розрядження відбувається перегрупування електронної структури йону, або з розкладом комплексу і вкрапленням металу в кристалічну гратку.

Всі метали, наведені в таблиці 2, утворюють "зовнішньоорбітальні" аквакомплекси, тобто комплекси утворені за участю електронів, що знаходяться на зовнішніх орбіталях. Висока перенапруга металів групи Феруму пояснюється тим, що електронна структура їх аквакомплексів значно відрізняється від структури відповідного металу. Визначається також, структура комплексу у водному розчині, а також частинок які адсорбуються на поверхні, залежать від природи аніонів, а також продуктів їх окиснення (відновлення).

Для ВТР з межею повної гідратації електрохімічне вилучення металів з водних систем завжди здійснюється з комплексних сполук типу - ліганд-вода. У водній системі існує набір комплексів, що розрізняються за складом координаційної сфери залежно від співвідношення концентрації: [ліганд], природи комплексоутворю-вача і ліганда, pH розчину. Зміна pH обумовлює протонування і депротонування лігандів, утворення біядерних комплексів і гідпроксокомплексів. Все це визначає стан електрохімічної системи.

Аналіз робіт з електрохімічного вилучення металів свідчить про відсутність універсального електрохімічного механізму. Однією з причин розбіжності може бути те, що катодна і анодна стадії взаємно впливають одна на одну. Інша причина – наявність неелектрохімічної складової реакції. Розбіжність результатів за співставленням експериментально визначеної швидкості електрохімічного відновлення та за даними поляризаційних вимірів може бути зумовлена:

·       зміною кислотно-основного та окисно-відновного характеру середовища та відповідним зміщенням хімічних рівноваг;

·       перетворенням компонентів як на поверхні поділу розчин-електрод, так і в об'ємі розчину;

·       утворенням відновника, наприклад, при окисненні деяких органічних речовин, а також розряду комплексних йонів, що призводить, як правило, до збільшення швидкості катодної стадії процесу;

·       утворенням сильного окисника на аноді, що гальмує процес катодного вилучення металів, особливо коли цей процес відбувається постадійно.

Для вивчення електрохімічних процесів вилучення металів були проведені дослідження в діафрагмених та бездіафрагмених електролізерах лабораторного та дослідно-промислового типу. Основні режими обробки: матеріал електродів, густина електричного струму на катоді, температура відповідає даним, що обґрунтовані у відповідних розділах прикладної електрохімії, в тому числі, гальванотехніки. Для вивчення окремих процесів впливу ЕС на перетворення компонентів ВТР в якості технологічних показників розглядали витрату ЕС D Кл/л та ступінь перетворення. Результати лабораторних досліджень та математичного моделювання представлені в табл.3.

 

Таблиця 3

Результати лабораторних досліджень та математичного моделювання оптимальних умов вилучення металів

Тип відходів

Операція, режим

Наймену-вання показників

Діапазон зміни параметрів

Математичні вирази взаємодії

 

Рідкі відходи гальванічного виробництва,

що містять Нікол

Електроліз (катодне вилучення)

α-ступінь перетворення

D-витрата струму

α=1-100%

D=50-1000Кл/л

 

що містять Цинк

Хімічна обробка

рН

 

 -витрата кислоти, м3/ м3

 

 

рН=7-10

= 0,1-0,6

 

 

Електроліз (катодне вилучення)

 

Перетворення

α=0-1(доля одиниці)

D=0,001*

10+6-0,009*10+6 Кл/л

 

що містять Станум

Хімічна обробка

α- ступінь перетворення

 - витрата лугу

 

α=1-100%

=2-12м33

 

 

що містять Купрум

Електроліз (катодне вилучення)

α-ступінь перетворення

D-витрата струму

α=1-100%

D =

10000-60000Кл/л

 

Електроліз (катодне вилучення)

α-ступінь перетворення

D-витрата струму

α=1-100%

D =

50000-250000Кл/л

 

 

На основі проведених досліджень розроблена комплексна схема вилучення металів, в тому числі у формі металічного осаду, яка влючає наступні елементи: реактор- змішувач періодичної дії (в системі рідина-рідина та рідина-тверда речовина) та електролізер (рис.1).

 

Рис. 1. Технологічна схема комплексного вилучення металів:

1, 2, 3, 4 - ємності для збору металів Zn, Cu, Ni, Sn; 5 - реактори періодичної дії в системі рідина-осад; 6 - випарний апарат; 7 – електролізер; 8, 9, 10, 11, 13 - проміжна ємність; 12 - збірник осаду; 14 - цементатор; 15 - реактор періодичної дії в системі рідина-рідина

 

Таким чином, розглянуті електрохімічні процеси вилучення металів з ВТР з точки зору структури водної системи для визначення оптимальних параметрів процесу. Розроблена комплексна схема вилучення металів з відходів гальванічного виробництва. Окремі елементи схеми апробовані в промислових умовах.

 

Література

1.       Запольський А.К. Комплексная переработка сточных вод гальванического производства [Текст] / А.К. Запольський , В.В. Образцов // К.: Техника, 1989. – 199 с.

2.       Рогов В.М. Электрохимическая технология изменения свойств воды [Текст] / В.М. Рогов, В.Л. Филипчук // Львов: Вища школа, 1989. – 128 с.

3.       Корчик Н.М. Хімічні процеси очищення кислих відпрацьованих розчинів гальванічного виробництва від операцій покрить [Текст] / Н.М. Корчик // Вісник НУВГП: Зб.наук.праць. – Вип.3(63). –2013, С.93-100.

4.       Дамаскін Б.Б. Основы теоретической электрохимии [Текст] / Б.Б. Дамаскін, О.А. Петрій // М.: Вища школа, 1978. – 239 с.

5.       Кришталик Л. И. Электродные реакции: механизм элементарного акта [Текст] / Л.И. Кришталик // М.: Наука, 1979. – 224 с.

6.       Филипчук В.Л. Електрохімічна обробка стічних вод в системах оборотного водопостачання підприємств [Текст] / В.Л. Филипчук// Вісник НУВГП: Зб.наук.праць. – Вип.3(63). – Рівне: НУВГП, 2013. – С. 68-76.



Первая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(10-15 мая 2008 г.)


(отчет)
Вторая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(1-7 ноября 2008 г.)
(отчет)
Третья научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(20-27 декабря 2008 г.)
(отчет)
Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)
(отчет)
Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)
(отчет)
Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)
(отчет)
Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)
(отчет)
Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)
(отчет)
Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)
(отчет)
Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)
(отчет)
Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля 04 мая 2011 г.)
(отчет)
Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)
(отчет)
Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)
(отчет)
Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)
(отчет)
Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01-07 марта 2012 г.)
(отчет)
Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)
(отчет)
Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)
(отчет)
Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)
(отчет)
Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февраля - 3 марта 2013 г.)
(отчет)
Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)
(отчет)
Двадцать первая научно-практическая конференция
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Первая международная научно-практическая конференция
"Перспективные направления отечественной науки - ХХI век"
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноября 2013 г.)
(отчет)
Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабря 2013 г.)
(отчет)
Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)
(отчет)
Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)
(отчет)
Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)
(отчет)
Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)
(отчет)
Двадцать восьмая научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)
(отчет)
Двадцать девятая научно-практическая конференция"
(19-25 ноября 2014 г.)
(отчет)
Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)
(отчет)
Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)
(отчет)
Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2 - 7 апреля 2015 г.)
(отчет)
Тридцать третья научно-практическая конференция
(20 - 27 мая 2015 г.)
(отчет)
Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13 - 17 октября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24 - 27 ноября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)
(отчет)
Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)
(отчет)
Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 25 мая 2016 г.)
(отчет)

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

Copyright © Zinet.info. Разработка и поддержка сайта - Студия веб-дизайна Zinet.info