CC BY
114
Section 10. Technical sciences
Fuchs Sophia Leyvikovna, Vyatka State University, Ph. D., Department of Chemistry E-mail: [email protected] Pinaeva Lyudmila Nikolayevna, Vyatka State University, Student, Department of Chemistry Devyaterikova Svetlana Vladimirovna, Vyatka State University, Ph. D., Department of Chemistry. E-mail: [email protected]
Wastewater from the electroplating of cobalt ions
Abstract: The problem of cleaning and recycling of waste concentrated cobalt plating electrolytes. Given technological scheme of purification of cobalt ions from the electrolyte in order to bring the concentration of cobalt ions to PDKr’s.
Keywords: galvanic production, electrolyte, cleaning, electrochemical method, ion exchange processes, technology.
Фукс Софья Лейвиковна, Вятский государственный университет, к. т.н., химический факультет E-mail: [email protected] Пинаева Людмила Николаевна, Вятский государственный университет, студентка, химический факультет Девятерикова Светлана Владимировна, Вятский государственный университет, к. т.н., химический факультет
Очистка сточных вод гальванического производства от ионов кобальта
Аннотация: В статье рассматривается проблема очистки и утилизации отработанных концентрированных электролитов кобальтирования. Приводится технологическая схема очистки электролитов от ионов кобальта с целью доведения концентрации ионов кобальта до ПДКк б.
Ключевые слова: гальваническое производство, электролит, очистка, электрохимический метод, ионообменные процессы, технологический процесс.
Жидкими отходами машиностроительных производств являются различные по составу сточные воды гальванических цехов. В основном — это концентрированные электролиты, содержащие соли тяжелых металлов, кислотно-щелочные стоки и промывные воды после нанесения покрытий.
В отработанных электролитах наряду с ионами тяжелых металлов содержатся различные добавки. Это блексообразователи, выравниватели и компоненты, поддерживающие кислотность на необходимом уровне. Некоторые растворы по своей природе содер-
жат незначительное количество ионов тяжелых металлов, например, щелочные цинксодержащие (10-15 г/л) или кислые фторидсодержащие электролиты кобальтирования (10-12 г/л). Технология утилизации цинка из таких электролитов известна [1, 10-15]. Способы переработки кислых фторсодержащих электролитов кобальтирования с возвратом солей в технологический цикл до сих пор практически не применяются.
В связи с этим разработка современной малоотходной технологии переработки концентрированных сточных вод является актуальной.
76
Wastewater from the electroplating of cobalt ions
Целью проведенной исследовательской работы являлось найти наиболее эффективный способ утилизации концентрированных кобальтсодержащих сточных вод [2, 212-243].
Для этого были поставлены следующие задачи:
— определить состав сточных вод;
— создать технологический процесс замкнутого цикла с учетом применения компонентов отходов в качестве готового продукта.
Для переработки поступали сточные воды с содержанием ионов кобальта не более 8 г/л. На первом этапе проводили электрохимическую очистку [3, 153-168] для получения в качестве конечного
продукта порошка кобальта, либо осадка на поверхности катодной подложки. Результаты приведены в таблице 1.
Из таблицы видно, что максимальная степень очистки этим способом невелика и составляет 23% при времени осаждения 20 мин и плотности тока 2,5 А/дм 2Удалось очистить сточные воды до концентрации 2,04 г/л ионов кобальта. Данная концентрация не соответствует уровню ПДКк б = 0,1 мг/л и тем более ПДКрх = 0,01 мг/л. В связи с этим проводили их доочистку методом экстракции стеаратом натрия с последующим разделением экстрагента и ионов кобальта в растворе серной кислоты при рН 4,3 (таблица 2).
Таблица 1. - Результаты электрохимической очистки
Концентрация Со 2+, г/л рН iR, А/дм 2 Степень очистки,%
до после
2,64 2,04 6,2 2,5 23
Из полученных результатов видно, что при увеличении количества стеарата натрия увеличивается степень очистки. Использование стеарата натрия в качестве экстрагента позволило существенно снизить концентрацию кобальта в сточных водах.
Высокая степень очистки (93%) достигается при расходе реагента (С17 Н35 COONa = 150 г/л). Однако и в этом случае не достигается ПДКк б Концентрация ионов кобальта в сточных водах составляет 0,1 г/л. Ситуация также осложняется образованием большого количества, сложно отжимаемого стеарата кобальта [4, 78-197].
В связи с этим было решено использовать концентрацию С17 Н35 COONa = 3 г/л с последующей до-
На основании полученных результатов была разработана технологическая схема очистки кобальтсодержащих сточных вод до ПДКк б (рисунок 1).
Кобальтсодержащие стоки после ванны кобаль-тирования, двух ванн улавливания и ванны промывки накапливаются в резервуаре. Далее они проходят электрохимическую очистку в электролизере. С катодов удаляется полученный металл и отправляется на переработку. Электролит перекачивается в реактор, где он разбавляется. Далее происходит процесс очистки методом экстракции стеаратом натрия.
очисткой путем ионообменной фильтрации. Средняя эффективность очистки на первой стадии достигла 97%. Концентрация Co 2+ в очищенных сточных водах составила 50 и 11 мг/л для неразбавленных и разбавленных стоков соответственно.
При проведении ионообменной очистки [5, 523-607] в один этап уровень ПДКк.б для кобальта не достигается. При включении в систему доочистки последовательно двух катионитных колонок [6, 83208] оказалось, что средняя эффективность очистки на второй стадии достигла 99% и концентрация Co 2+ составила 0,2 и 0,1 мг/л для неразбавленного и разбавленного в два разарастворов соответственно, т. е. достигнут уровень ПДКк б кобальта.
Обедненный по кобальту раствор обезвоживается на ленточном вакуум-фильтре, накапливается в накопительной емкости и отправляется на переработку. Осветленная часть перемещается на ионообменную доочистку в катионовых ионообменниках. Очищенная вода сбрасывается в водный объект культурно — бытового назначения.
Предложенная технологическая схема очистки позволяет довести концентрацию ионов кобальта [7, 44-81] в сточных водах до уровня ПДКк б и тем самым снизить негативное воздействие на окружающую среду.
Таблица 2. - Результаты доочистки сточных вод методом экстракции
Концентрация Со 2+, г/л Масса С17 Н35 СОО№, г/л Степень очистки,%
До очистки После очистки
2,25 0,44 50 80
2,25 0,29 100 82
2,25 0,15 150 93
77
Section 10. Technical sciences
Рисунок 1. - Технологическая схема процесса очистки кобальтсодержащих сточных вод 1 — накопительная емкость, 2 — реактор, 3 — электролизер, 4 — ленточный фильтр, 5 — ионообменник
Список литературы:
1. Багровская Н. А., Никифорова Т. Е., Рожкова О. В. и др. патент № 2121008 «Способ извлечения цинка и кадмия из водных растворов электролита» от 27.10. 1998 г.
2. Виноградов С. С.«Экологически безопасное гальваническое производство» под ред. В. Н. Кудрявцева. -Изд. 2-е, перераб. И доп. «Глобус». М., 2002. - 352 с.
3. Родионов, А. И. Технологические процессы экологической безопасности [Текст]: учеб./А. И. Родионов, В. Н. Клушин, В. Г. Систер. - Калуга: Изд. Бочкаревой, 2000. - 800 с.
4. Ямпольский, А. М. Гальванические покрытия [Текст]: учеб./А. М. Ямпольский. - Л.: Машиностроение, 1978. -168 с.
5. Ямпольский, А. М. Краткий справочник гальванотехника [Текст]: справ./А. М. Ямпольский, В. А. Ильин. -3-е изд., перераб. и доп.. - Л.: Машиностроение, 1981. - 270 с.
6. Гальванические покрытия в машиностроении [Текст]: справочник: в 2 т./под ред. М. А. Шлугера. - М.: Машиностроение. Т. 1. - 1985. - 240 с.
7. Вишенков, С. А. Химические и электротермохимические способы осаждения металлопокрытий [Текст]: учеб./С. А. Вишенков. - М.: Машиностроение, 1975. - 312 с.
Provatar Alexey Gennadievich Russia, Astrakhan, Chief of “navigation faculty ", "chief of the practice and assistance to employment of graduates organization center" Caspian institute of sea and river transport FSFEI HE "VSUWT" branch.
E-mail: [email protected]
Additive technologies in engine-building
Abstract: Additive technologies (AF — Additive Manufacturing), or technologies of layer-by-layer synthesis is one of the most dynamically developing directions of “digital" production. The principle is that the product is created by means of layer-by-layer addition of material in various ways, for example, building up or evaporating of metal powder, liquid polymer, composite material. This concept is necessary to add the traditional methods of production based on removal of primary material (for example: milling, turning, planning, grinding). Piston engines are one of most constructionally and technologically difficult complexes. The elements of these complexes forming the power cylinder capacity are cylinder bushing, cylinder heads. Pistons work in the extreme conditions which don’t have analogs in other mechanisms. The cylinder bushing and cylinder head are the characteristic elements of the engine which should have the demanded properties on various surfaces for providing the declared functional characteristics of the mechanism, and such properties are to be given by means of AF technologies.
Key words: Additive technologies, 3D printing technologies, AF technologies, the cylinder bushing, centrifugal molding, cast iron, foundry steel, heat insulators, running-in antifriction coatings, cylinder heads.
78
