CC BY
18ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ
Т 48 (1) ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2005
УДК 621.35.661
С.И.ВАРЛАМОВА
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ КАДМИЯ ИЗ ЭЛЮАТОВ И РАСТВОРОВ ВАНН УЛАВЛИВАНИЯ
(Ульяновский государственный университет, E-mail: [email protected])
Изучено электрохимическое осаждение кадмия на алюминиевом катоде из элюа-тов катионитовых фильтров и растворов ванн улавливания. Определены оптимальные значения плотности тока, расстояния между электродами, скорости потока в межэлектродном пространстве.
Элюаты катионитовых фильтров и растворы ванн улавливания сернокислого кадмирования содержат значительные количества сульфата кадмия. Катодное извлечение кадмия из растворов экономически оправдано при концентрации кадмия более 500 мг/л, чему соответствуют элюаты и растворы кадмирования [1].
Целью работы явилось определение оптимальных параметров осаждения кадмия из растворов кадмирования с применением проточного электролизера [2].
Экспериментальная установка включала проточный электролизер из органического стекла с алюминиевым катодом, емкости для раствора, циркуляционный насос, блок питания. Эксперименты проводили на модельных растворах с концентрацией ионов кадмия 25 г/л, приготовленных растворением сульфата кадмия в 10% серной кислоте.
В качестве материала для анода использовали свинец.
В ходе экспериментальных исследований определено, что оптимальные размеры электродов (0,25 х 0,08) м. Толщина электродов 0,2 см. Оптимальное расстояние между электродами 1 см.
В электролизерах проточного типа на величину коэффициента выхода по току существенно влияет скорость потока в межэлектродном пространстве. Экспериментально найдено, что скорость потока должна быть в пределах 0,010 - 0,012 м/с.
На коэффициент выхода по току влияет и величина плотности тока. Выход по току с увеличением плотности тока возрастает и при 70-75 А/дм2 достигает максимума; электролиз проводили при этих плотностях.
Электрохимическим путем можно достичь высокой степени извлечения кадмия из элюатов и растворов кадмирования (рисунок).
30 1
И 10-
0 5 10 15 20 25 Время процесса, ч
Рис. Изменение концентрации ионов кадмия от времени в процессе электрохимического восстановления.
При концентрациях иона кадмия в растворах 0,5 г/л и выше металл осаждается в виде плотного осадка, при меньших концентрациях осадок получается рыхлым.
Продолжительность электролиза для практически полного извлечения кадмия составляет 25 ч (с 25 до 0,9 г/л кадмия). Для извлечения 75-80% кадмия продолжительность электролиза 10 ч. Необходимая продолжительность электролиза определяется исходной концентрацией кадмия в растворе и в диапазоне средних концентраций не превышает 15 ч.
Эксперименты по извлечению кадмия из растворов сернокислого кадмирования, взятых с производственных линий, показали незначительное расхождение по параметрам электролиза.
Оптимизация параметров извлечения кадмия электролизом растворов сернокислого кадми-рования обеспечивает повышение коэффициента использования кадмия до 80-90%.
20
0
ЛИТЕРАТУРА 2. Техника экспериментальных работ по электрохи-
1. Запольский А.К., Образцов В.В. Комплексная мии, коррозии и поверхностной обработке метал-
переработка сточных вод гальванического произ- лов. /Под. ред. А.Т.Куна. С.-П.: Химия. 1994. 555 с. водства. Киев.: Техника. 1989. 195 с.
Кафедра природопользования
УДК 661.31.51:61.49
С.И.ВАРЛАМОВА
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РЕГЕНЕРАЦИИ КАДМИЯ ИЗ КАТИОНИТА КУ-2-8
(Ульяновский государственный университет, E-mail: [email protected])
Экспериментально исследована десорбция кадмия из катионита КУ-2-8. Для регенерации 80% кадмия оптимальная концентрация серной кислоты составляет 20% при скорости фильтрации 0,5-1,0 м/ч.
Одной из важных задач процесса сернокислого кадмирования является возврат ценного -5 металла в производственный цикл и восстановление работоспособности катионита после его насыщения [1].
Целью данной работы явилось исследование десорбции кадмия из катионита КУ-2-8 раствором серной кислоты и определение оптимальных параметров процесса.
Для экспериментов использовали насыщенную ионами кадмия колонку с катионитом КУ-2-8 диаметром 4,0 см, высотой 80 см со свободным пространством над смолой 40 см. В колонку с регулируемой скоростью подавали очищенную воду, в фильтрате определяли содержание ионов кадмия по стандартным методикам.
Для изучения закономерностей десорбции кадмия использовали метод выходных кривых. Влияние концентрации регенерирующего раствора на динамику десорбции изучали при скорости фильтрации 1,0 м/ч (рисунок).
Кривые имеют три характерных участка. На первом концентрация кадмия в элюате быстро возрастает и достигает максимума. На втором концентрация кадмия уменьшается. На третьем элюат содержит наименьшее количество ионов. При увеличении концентрации кислоты зона максимального вымывания кадмия проявляется более отчетливо. Величина максимума зависит также от степени насыщения катионита. Малая степень насыщения требует больших расходов серной кислоты.
50 100 150 Объем элюата, мл
Рис. Выходные кривые десорбции ионов кадмия из катионита при скорости фильтрации 1,0 м/ч: 1- 1,0; 2-5,0; 3-10,0; 4-20,0% раствором серной кислоты.
Для регенерации 75-80% кадмия наиболее эффективно применение 20% серной кислоты. Такая степень регенерации соответствует первым двум участкам выходной кривой. Объем регенера-ционного раствора при этом составляет 0,25-0,30 от объема, необходимого для полной регенерации. Повышение степени регенерации свыше 85% для практического применения нецелесообразно, поскольку приводит к резкому увеличению объема серной кислоты.
На процесс регенерации оказывает влияние скорость фильтрации (время контакта катионита с реагентом). В области скоростей от 0,5-1,0 до 3,0 м/ч, с увеличением скорости происходит увеличение удельного расхода реагента и объема элюата, причем, чем больше степень регенерации, тем
