Исследование электрофлотационного процесса извлечения труднорастворимых соединений цинка(II) в растворах оксалатов Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННОГО ПРОЦЕССА ИЗВЛЕЧЕНИЯ ТРУДНОРАСТВОРИМЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЦИНКА(П) В РАСТВОРАХ ОКСАЛАТОВ Тангалычев Р. Д. Email: Tangalychev1132@scientifictext.ru

Тангалычев Роман Данилович — магистрант, кафедра технологии электрохимических производств, факультет химических технологий, Казанский национальный исследовательский технологический университет, г. Казань

Аннотация: выполнены исследования электрофлотационного процесса извлечения труднорастворимых соединений цинка(11) в водных растворах гидроксидов и оксалатов, подобраны оптимальные pH среды, при заданном составе раствора. Практически определено влияние добавок ПАВ и флокулянтов. Объектами исследования являются модельные растворы, содержащие цинк(11) в различных соединениях, в большинстве своём - оксалата цинка, а также соединений с ПАВ и флокулянтами различных типов: катионные, анионные, неионогенные. Использован лабораторный непроточный флотатор периодического действия.

Ключевые слова: электрофлотация, оксалат цинка, труднорастворимые соединения, ПАВ и флокулянты.

STUDY OF EXTRACTION SPARINGLY SOLUBE COMPOUNDS OF ZINC(II) IN THE OXALATE SOLUTINS USING ELECTROFLOTATION

Tangalychev R.

Tangalychev Roman - undergraduate, DEPARTMENT OF TECHNOLOGY OF ELECTROCHEMICAL PRODUCTION, FACULTY OF CHEMICAL TECHNOLOGY, KAZAN STATE TECHNOLOGICAL UNIVERSITY, KAZAN

Abstract: the studies electroflotation's extraction process of sparingly soluble zinc(II) compounds in aqueous solutions of hydroxides and oxalates, choose the optimal pH range for a given part of the solution. Almost determined the effect of surfactants and flocculants additives. Objects of the study are model solutions containing zinc(II) in different compounds, most of them - zinc oxalate, and compounds with surfactants and flocculants different types: cationic, anionic, nonionic. It uses laboratory not flow skimmer batch. Keywords: electroflotation, zinc oxalate, sparingly soluble compounds, surfactants and flocculants.

УДК 544.6

Введение:

Сточные воды производства образуются на стадии водной промывки металлических изделий, подвергаемых производственным операциям. При обработке изделий, изготовленных из цинка, сплавов цинка и оцинкованных деталей, моющий рабочий раствор загрязняется, в основном, цинком и его соединениями.

Для удаления остатков рабочего раствора обработанные изделия подвергаются водной промывке. Вначале осуществляется промывка умягченной водой, а затем деионизированной водой. С целью уменьшения расхода воды обе промывки осуществляются в замкнутых оборотных циклах. Однако из-за остатков рабочего раствора на промываемых изделиях происходит постоянное загрязнение оборотных промывных растворов, в первую очередь, в танке-емкости с умягченной водой, а затем и в танке с деионизированной водой. Поэтому, часть промывных вод периодически выводится из цикла и поступает на заводские очистные сооружения. На очистку поступают также сливные воды при мокрой уборке производственных помещений.

Сущность электрофлотации заключается в образовании при пропускании постоянного электрического тока через водный раствор мелкодисперсных пузырьков газа (водорода и кислорода), равномерно распределяемых в объеме обрабатываемого раствора. Газовые пузырьки, поднимаясь вверх, сталкиваются с дисперсными частицами извлекаемого вещества, прилипают к ним и затем поднимают их на поверхность воды, образуя устойчивый пенный слой - флотошлам. Сюда же выносятся отдельные растворимые вещества, физически адсорбирующиеся на дисперсных частицах [1].

Электрофлотация значительно расширяет технологические возможности гидромеханических методов очистки и разделения гетерогенных систем, например, процесс разделения ускоряется по сравнению с

методом отстаивания в 5-10 раз, в сравнении с центрифугированием упрощается конструкция аппарата, по сравнению с флотацией возникает возможность разделения тончайших частиц [2].

Научный интерес вызван предположением, что высокая степень извлечения двухвалентного цинка имеет место быть в модельных системах, составленных из оксалата, а также ПАВ и флокулянтов различной природы. Созданы модельные растворы, для проведения практических испытаний.

Экспериментальная часть:

Для проведения электрофлотационных опытов по извлечению цинка использовалась методика для общих случаев извлечения тяжелых и цветных металлов. Исследования по электролотационному извлечению проводились при комнатной температуре (20±2 °С) в непроточном электрофлотаторе объёмом 500 мл с площадью поперечного сечения аппарата 10 см2; используемый анод - ОРТА (оксидный рутениево-титановый), катод - сетка из нержавеющей стали. Схема установки показана на рисунке 1.

2

4

Рис. 1. Схема лабораторной электрофлотационной установки периодического действия: 1 — колонна электрофлотатора, 2 — вентиль; 3 — электродный блок; 4 — анод; 5 — катод; 6—резиновая прокладка; 7 — источник постоянного тока

Для определения концентрации железа использовался атомно-абсорбционный масс-спектрометр. Степень извлечения индивидуального элемента а рассчитывалась по формуле:

_ Сисх

•100%

(1)

где Сисх и Сост - содержание железа исходное и после обработки, мг/л.

Важным этапом проведения исследования является определение оптимального значения рН, при котором будет идти электрофлотационный процесс, в частности, предварительные исследования показали, что предпочтительным значением является рН=8 и рН=10.

Вторым этап заключался в составлении модельного раствора с неизменяемыми концентрациями основных веществ: концентрация ионов

цинка(11) - 2г/л, концентрация ионов оксалата - 2г/л. Добавки ПАВ и флокулянтов - 10мг/л. Заданы стандартные условия проведения электрофлотационного процесса: объём исследуемого модельного раствора - 500мл; объёмная плотность тока (1у) - 0,4 А/л, 1 - 22°С; время снятия проб - 10 минут.

Результаты эксперимента представлены в таблице:

7

С

С

Таблица 1. Объединённые данные по условиям извлечения труднорастворимых соединений цинка из систем с оксалатом при различныхрН средах (рН=8: рН=10); видах флокулянтов А-137(анионный); С-496(катионный) и ПЭО-1500 (неионогенный), ПАВ МаОВБ (анионный) и СептаПАВ (катионный)

pH а,%

(C2O4)2+ +СептаПАВ +NaDDS +ПЭО-1500 А-137 С-496

8 53 63 23 82 54 49

10 89 92 98 99 98 98

Примечание: каждая добавка использовалась в присутствии оксалат-ионов в растворе.

Выводы:

По результатам проведенных работ разработана последовательность процессов для извлечения оксалатов цинка в водных средах с помощью электрофлотационной обработки.

Исходя из полученных данных, электрофлотационный процесс извлечения цинка(П) наилучшим образом происходит при pH-10.

Подобранны оптимальные параметры для процесса извлечения:

Jv - 0,4 А/л; t - 22°C; концентрация ионов железа - 2г/л, концентрация ионов оксалата - 2г/л; концентрация добавок флокулянтов и ПАВ - 10мг/л.

Смело можно добавить, что наивысшая интенсификация электрофлотационного процесса извлечения (при заданных условиях) происходит при добавлении ПЭО-1500 (неионогенный флокулянт), который повышает степень извлечения (а) до 99%.

Список литературы / References

1. Виноградов С. С. Экологически безопасное гальваническое производство / Под. ред. проф. Кудрявцева // М.: ПИП «Глобус», 1998. 302 с.

2. Колесников В. А., Ильин В. И., Капустин Ю. И. Электрофлотационная технология очистки сточных вод промышленных предприятий // М.: Химия. Москва, 2007. 307 с.

РАСЧЕТ СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРИВОДА ЛЕНТОЧНОГО

КОНВЕЙЕРА Сергеев А. А. Email: Sergeev1132@scientifictext.ru

Сергеев Алексей Андреевич — магистрант, кафедра автомобилей и технологических машин, автодорожный факультет, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, г. Пермь

Аннотация: основными задачами конструирования являются повышение эксплуатационных и качественных показателей, сокращение времени разработки и внедрения новых машин, повышение их надежности и долговечности, удобных и безопасных в обслуживании. Объектом является привод конвейера, использующий большинство деталей и узлов, общемашиностроительного применения. Расчет по конструированию сопровождается анализом условий работы узлов и деталей, их обработки и сборки. Любая передача характеризуется следующими параметрами: мощностью, быстроходностью или передаточным отношением и коэффициентом полезного действия. Мощность и быстроходность - основные характеристики передачи, они минимально необходимы и достаточны для проведения расчета.

Ключевые слова: соосный редуктор, внутренние зацепление, кинематический расчет.