Способ извлечения серебра из сточных вод и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к очистке сточных вод в химико-фотографической отрасли электролизом, в частности к способам извлечения серебра при регенерации кинофотопленок. Сущность изобретения: электролиз ведут с одновременной обработкой сточных вод постоянным магнитным полем и инфранизкочастотным импульсным электромагнитным полем с последующим отстаиванием и отделением осадка, причем обработку ведут при непрерывной циркуляции одного и того же объема сточных вод. Для этого в устройство, содержащее корпус с входным и выходным патрубками, расположенные в нем анод и катод, установленные с возможностью вращения, введены постоянные магниты и система инфранизкочастотного импульсного электромагнитного поля, включающая соответствующий генератор и связанную с ним катушку, установленную по периметру корпуса. Входной и выходной патрубки соединены между собой трубопроводом, на котором установлен насос, а постоянные магниты установлены на катодах, корпусе и упомянутом трубопроводе. 2 с. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к очистке сточных вод в химико-фотографической отрасли, в частности к способам извлечения серебра при регенерации кинофотопленок.

Существуют различные способы извлечения серебра из сточных вод: реагентные, безреагентные, комплексные и т. п.

Примером реагентного способа может служить, например, способ (авт. св. СССР N 1758021, кл. C 02 F 1/58), который ведут методом химического осаждения. Заключается способ в следующем: в сточные воды вводят эмульсию, содержащую мас.

Полиметилсилоксановая жидкость 48 Двуокись кремния 2 Поливиниловый спирт 2 Дистиллированная вода 48 в количестве 0,01 0,02 мл на 100 мл сточных вод, затем сточные воды обрабатывают сернокислым алюминием, после чего осуществляют осаждение и разделение фаз.

К недостаткам этого способа относится значительные потери серебра при осаждении, больше затраты энергии и химреактивов.

Известен способ очистки сточных вод (патент РФ N 2001882, МКИ C 02 F 1/32), заключающийся в импульсной обработке источником УФ-излучения сплошного спектра с длительностью импульса 10^-6 -5·10^-4 и плотность импульсной мощности излучения на единицу поверхности обрабатываемой сточной воды не менее 100 кВт/м², при этом в качестве источников УФ-излучения сплошного спектра используют открытые или ограниченные кварцевой стенкой импульсные электрические разряды в газах или парах металлов и диэлектриков с плотностью импульсной электрической мощности, вкладываемой на единицу длины межэлектродного промежутка, не менее 10⁶ Вт/м.

Недостатком известного способа является сложность его осуществления, кроме того, способ является небезопасным для обслуживающего персонала.

Наиболее близким аналогом к предполагаемому является способ извлечения серебра из сточных вод, включающий их регенерацию электролизом при непрерывной циркуляции одного и того же объема сточных вод при перемешивании вращающимися катодами с осаждением осадка серебра на катоде и последующим его отделением (Меретуков М.А. Орлов А.М. Металлургия благородных металлов. Зарубежный опыт. М. Металлургия, 1991, с. 275, 291).

К недостаткам известного способа можно отнести низкую производительность регенерации серебра, большие затраты времени на ведение способа и плохие условия для разделения фаз.

Для устройства, реализующего предлагаемый способ извлечения серебра из сточных вод, за прототип, как наиболее близкое техническое решение, принято устройство для электролитической регенерации серебра из фотохимических растворов (патент РФ N 1822451, МКИ C 25 C 7/00). Устройство содержит корпус с входным и выходным патрубками, размещенными в верхней и нижней его частями соответственно, установленные в корпусе коаксиально аноды и цилиндрический катод, установленный между анодами с возможностью вращения и выполненный в виде стакана. В верхней части катода с образованием зазора с его боковой стенкой установлена турбина с винтовыми лопатками, соединенная с патрубком для подачи раствора.

Однако известное устройство предназначено только для электролитической регенерации серебра, что ограничивает область его применения и делает невозможным его использование для осуществления предлагаемого способа.

Техническое решение направлено на сокращение времени осаждения, улучшение условий разделения фаз и повышение производительности регенерации серебра.

Достигается это тем, что в способе извлечения серебра из сточных вод, включающем регенерацию электролизом при непрерывной циркуляции одного и того же объема сточных вод при перемешивании вращающимися катодами с осаждением осадка серебра на катоде и последующим его отделением, регенерацию осуществляют при одновременной обработке сточных вод постоянным магнитным полем и инфранизкочастотным импульсным электромагнитным полем. Для этого в устройство, содержащее корпус с входным и выходным патрубками, расположенные в нем анод и катоды, установленные с возможностью вращения, введена система постоянного магнитного поля, содержащая постоянные магниты, и система инфранизкочастотного импульсного электромагнитного поля в виде генератора и связанной с ним катушки, установленной по периметру корпуса, при этом постоянные магниты установлены на катодах, корпусе и трубопроводе, а входной и выходной патрубки соединены между собой трубопроводом, на котором установлен насос.

Техническое решение обладает новизной, так как аналогов, имеющих признаки, сходные с его существенными отличительными признаками, не выявлено, имеет изобретательский уровень и является промышленно применимым. Из всего вышеуказанного следует, что предлагаемое техническое решение соответствует критериям изобретения.

На чертеже приведено схематичное изображение устройства для извлечения серебра из сточных вод.

Устройство содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. Внутри корпуса 1 установлен анод 4 и катода 5, подключенные к источнику тока 6 и выполненные в виде барабанов, вращающихся от электродвигателей 7. Патрубки 2 и 3 соединены между собой трубопроводом 8, на котором установлен насос 9. Устройство содержит так же систему постоянного магнитного поля, состоящую из постоянных магнитов 10, которые установлены на катодах 5, корпусе 1 и трубопроводе 8, и систему инфранизкочастного импульсного электромагнитного поля, включающую соответствующий генератор 11 и связанную с ним катушку 12, установленную по периметру корпуса 1.

Предлагаемый способ извлечения серебра из сточных вод рассмотрен на примере работы устройства для его реализации.

Устройство работает следующим образом.

Сточные воды загружают в корпус 1 (резервуар), включают двигатели 7 вращения катодов 5, источник тока 6, инфранизкочастотный импульсный электромагнитный генератор 11 с катушкой 12 и насос 9. Катоды 5, вращаясь, перемешивают сточные воды, а с помощью насоса 9 осуществляется непрерывная циркуляция сточных вод в замкнутой системе: корпус 1, входной патрубок 3, насос 9, трубопровод 8 с постоянным магнитом 10, входной патрубок 2, корпус 1. При этом, сточные воды подвергаются активному воздействию постоянного поля, создаваемого постоянными магнитами 10, установленными на катодах 5, корпусе 1 и трубопроводе 8, и, одновременно, инфранизкочастотного импульсного электромагнитного поля, наводящегося катушкой 12, установленной по периметру корпуса 1 и связанной с генератором 11.

Результатом такой комплексной обработки сточных вод является воздействие на их ионные связи, которое приводит к регенерации серебра и осаждению его на катодах 5. По истечении заданного времени работы устройства, которое зависит от объема сточных вод, от процентного содержания в них серебра и от требуемой степени очистки, устройство отключают, сточные воды отстаивают, удаляют известными способами осажденное на катодах 5 серебро, а очищенные воды, в зависимости от технического процесса, сливают в канализацию или используют вторично.

Конкретный пример осуществления способа.

Фиксаж с составом раствора, моль/л: Na₂S₂O₃ 0,806 K₂S₂O₃ 9·10² MN₄Cl 0,96 pH 4,4 объемом 60 л загружают в резервуар 1 устройства.

При непрерывной циркуляции этого объема фиксажа и при перемешивании его вращающимися катодами, раствор подвергают воздействию инфранизкочастотного импульсного электромагнитного генератора, создающего поле с характеристиками:
I 1000 A, τ = 0,01 μc F 10 Гц
и постоянного магнитного поля
B 100 эрстед.

По истечении времени обработки (t=2,5 ч) устройство отключается, сточные воды отстаивают в течение 1 ч и удаляют осажденное на катодах серебро. При этом процент извлечения серебра составил 95,5
Влияние постоянного магнитного поля на сточные воды широко известно из техники, поэтому рассматривается лишь принцип инфранизкочастотного импульсного электромагнитного воздействия на сточные воды.

Известно, что электромагнитные волны, отражаясь или поглощаясь в телах, на которые они попадают, оказывают на них давление. Это давление возникает в результате воздействия магнитного поля волны на электрические токи, возбуждаемые электрическим полем той же волны. Пусть электромагнитная волна распространяется в однородной среде, обладающей поглощением. Наличие поглощения означает, что в среде будет выделяться джоулевая теплота с объемной плотность σE² а поэтому σ ≠ 0 т. е. поглощающая среда обладает проводимостью. Электрическое поле волны в такой среде возбуждает электрический ток с плотностью j = σE вследствие чего на единицу объема среды действует амперова сила F_eg= [jB] = σ[EB] направленная в сторону распространения волны. Эта сила и вызывает давление электромагнитной волны на вещество, в результате чего последнее приобретает определенный импульс.

Однако в замкнутой системе, состоящей из вещества и электромагнитной волны, возникло бы нарушение закона сохранения импульса, если бы импульсом обладало только вещество. Импульс такой системы может сохраняться лишь при условии, что электромагнитная волна (поле) также обладает импульсом, т. е. вещество приобретает импульс за счет импульса, передаваемого ему электромагнитным полем. Наличие давления электромагнитной волны на тело позволяет учитывать следующее: когда волна попадает нормально на поверхность тела, то она частично отражается в противоположном направлении. Согласно закону сохранения импульса:

где импульсы падающей и отраженной волн соответственно;
импульс, переданный телу.

Спроектировав это равенство на направление падающей волны, и отнеся все величины к единице времени и к единице площади поперечного сечения, получим:

где: <G> и <G'> средние значения плотности импульсов падающей и отраженной волны;
C скорость распространения волны.

В результате дальнейшего превращения, выражение давления электромагнитной волны на тело принимает вид:
p = (1+ρ)<W>
где: ρ коэффициент отражения;
<W> энергия воздействия импульса на тело.

С учетом вышеизложенной теории, опытным путем установлено, что для селективного выделения серебра из общей массы сточных вод оптимальным давлением электромагнитной волны, при котором происходит максимальное осаждение серебра, обладают импульсы инфранизкочастотного спектра.

В результате экспериментов по регенерации серебра, проводимых с фиксажным раствором получено, что процесс регенерации серебра по заявляемому изобретению происходит в два раза быстрее, чем при использовании известных способов, при этом процент извлечения достигает 95-97
Для возможности вторичного использования фиксажа нецелесообразно проводить полное выделение серебра из каждой порции, достаточно уменьшить его содержание в фиксаже до 1 г/л и вновь вернуть его в производство.

Таким образом, техническое решение позволяет:
сократить время осаждения серебра, что экономит электроэнергию;
улучшить условия разделения фаз;
повысить выход достаточно чистого серебра.

Кроме того, простота и доступность, позволяет использовать данное изобретение как для очистки сточных вод крупных промышленных предприятий, так и для регенерации фиксажных растворов в выделением серебра и их повторного использования в небольших фотомастерских.

Формула изобретения

1. Способ извлечения серебра из сточных вод, включающий регенерацию электролизом при непрерывной циркуляции одного и того же объема сточных вод при перемешивании вращающимися катодами с осаждением осадка серебра на катоде и последующим его отделением, отличающийся тем, что электролиз осуществляют при одновременной обработке сточных вод постоянным магнитным полем и инфранизкочастотным импульсным электромагнитным полем.

2. Устройство для извлечения серебра из сточных вод, содержащее корпус, расположенные в нем анод и катоды, установленные с возможностью вращения, и входной и выходной патрубки, соединенные трубопроводом с установленным на нем насосом, отличающееся тем, что оно снабжено системой постоянного магнитного поля, содержащей постоянные магниты, и системой инфранизкочастотного импульсного электромагнитного поля в виде генератора и связанной с ним катушки, установленной по периметру корпуса, при этом постоянные магниты установлены на катодах, корпусе и трубопроводе.

РИСУНКИ

Рисунок 1