Способ очистки и регенерации концентрированных отработанных хромсодержащих растворов

 

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в процессах переработки хромсодержащих растворов, образующихся при электрохимической и химической обработке металлов с применением химических методов. Способ, позволяющий ускорить процесс флокуляции осадка - наиболее длительной стадии процесса в 5-10 раз, состоит в нагревании раствора до 60-80^oС, введении флокулянта - водорастворимого полиэлектролита, добавлении щелочного агента до достижения рН 5,3-7,0, фильтрации образовавшегося осадка и корректировке раствора по величине рН введением хромового ангидрида в количестве, экивалентном введенному щелочному агенту. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в процессах переработки хромсодержащих растворов, образующихся при электрохимической и химической обработке металлов с применением химических методов.

Многие процессы электрохимической и химической обработки металлов (хромирование, пассивирование цинка и кадмия, травление меди и ее сплавов, оксидирование и хроматирование алюминия и его сплавов, полирование и т.д.) ведут в концентрированных растворах хромовой кислоты или ее солей - хроматов, бихроматов - с разными добавками. В ходе процессов в растворах накапливаются примеси ионов железа, кадмия, цинка, меди и других металлов, а также ионы трехвалентного хрома. Они нарушают нормальный ход процесса вплоть до выхода из строя рабочих ванн. После этого концентрированные отработанные растворы шестивалентного хрома сливают, хотя в них еще содержится 70-98% потребляемого хромсодержащего сырья, и заменяют свежеприготовленными. Кроме того, образуется много разбавленных хромсодержащих растворов с концентрацией 0,5-150 мг/л от промывки водой обрабатываемых деталей и изделий. В промывные стоки попадает 3-5%, а в концентрированные - 70-98% потребляемого хромового сырья (Афонский С.С. Химические и электрохимические методы очистки и регенерации электролитов и стоков гальванических производств. Киев, 1986, с. 2). Известен способ регенерации отработанных хроматных растворов для хроматирования цинка и кадмия, состоящий в регулировке рН раствора в интервале 5-9, введении флокулирующего агента - полиакриламида, декантации раствора с осадка, подкислении раствора серной кислотой до рабочих значений рН и добавлении хроматной соли в раствор для корректировки раствора по бихромату натрия (патент Англии 1538656, С 23 F 9/00, опубл. 1979). Однако при этом в рабочих растворах накапливается сульфат натрия, не являющийся необходимым компонентом раствора, и при больших избытках его необходимо удалять. Стадия образования осадка продолжается 1,5-2,0 ч. При этом корректировка раствора ванны по бихромату осуществляется с использованием двух реактивов - серной кислоты и бихромата натрия.

Сокращенным временем процесса при уменьшении расхода реагентов характеризуется способ по авт. свид. СССР 865812, C 01 G 37/00, опубл. 1981 г., в соответствии с которым очистка и регенерация хромсодержащих отработанных растворов осуществляется нагреванием отработанных растворов до 40-50^oС, обработкой гидроокисью натрия до рН 5,9 (в примерах - до 5,7) с последующим отделением образовавшегося осадка и корректировкой раствора по бихромату натрия введением хромового ангидрида в количестве, эквивалентном введенной щелочи. Это техническое решение, как наиболее близкое к предложенному способу по технической сущности и достигаемому результату, принято за прототип. В способе по прототипу длительность образования осадка после введения щелочи составляет 5-15 мин.

Задача, решаемая изобретением, состоит в разработке технологии, обеспечивающей ускорение процесса флокуляции - наиболее длительной стадии процесса.

Поставленная задача реализуется тем, что в способе очистки и регенерации концентрированных отработанных хромсодержащих растворов, включающем нагревание раствора, добавление щелочного агента до достижения рН > 5, отделение образовавшегося осадка фильтрацией и корректировку раствора по величине рН введением хромового ангидрида в количестве, эквивалентном введенному щелочному агенту, нагревание раствора осуществляют до 60-80^oС и перед добавлением щелочного агента вводят флокулянт - водорастворимый полиэлектролит. При этом щелочной агент добавляют до достижения рН 5,3-7,0.

В качестве флокулянта может быть использован любой водорастворимый полимерный электролит, такой как полиакриловая кислота, сополимер акриловой кислоты с акриламидом, сополимер метакриловой кислоты с метакриламидом, полиакриламид, продукт неполного омыления полиакрилонитрила и др., предпочтительно сополимерные полиэлектролиты.

Полимерный электролит предпочтительно вводится в количестве 0,005-0,01 г/л (5,0-10,0 мг/л).

В качестве щелочного агента могут быть использованы гидроокиси щелочных или щелочноземельных металлов, предпочтительно гидроокись натрия или гидроокись кальция.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

В колбе емкостью 2 л нагревает 1 л концентрированного отработанного хромсодержащего раствора процесса хроматирования цинка и кадмия, содержащего 98 г бихромата натрия, 3,8 г ионов двухвалентного цинка и 3 г ионов двухвалентного кадмия. Нагрев ведут до 80^oС, после чего добавляют 8 мг полиакриловой кислоты, а затем 3,2 г гидроокиси натрия. При этом величина рH возрастает с 2,1 до 7,0, а образовавшийся осадок примесей полностью коагулирует в течение 2 мин. Осадок удаляют фильтрацией, после чего в очищенный раствор вводят 8 г хромового ангидрида до достижения рабочего значения рН 1,5.

Сведения по примерам 2-13 приведены в таблице.

Примеры 2-9 иллюстрируют способ в соответствии с изобретением; пример 10 иллюстрирует пример 3 по прототипу (авт.свид.СССР 865812); примеры 11-13 - контрольные: способ по примеру 11 выполнен в условиях примера 1, но без нагревания и без введения флокулянта; пример 12 повторяет способ по примеру 3, но без добавления полиакриловой кислоты; способ по примеру 13 выполнен в условиях примера 3, но в отсутствии нагревания.

Как следует из представленной таблицы, предложенный способ по сравнению с прототипом позволяет значительно интенсифицировать процесс за счет сокращения времени коагуляции в 5-10 раз.

Контрольные примеры подтверждают тот факт, что эффект в части ускорения коагуляции не является суммарным, т.к. во всех контрольных примерах время полной коагуляции значительно выше, чем по способу в соответствии с изобретением.

Формула изобретения

1. Способ очистки и регенерации концентрированных отработанных хромсодержащих растворов, включающий нагревание раствора, добавление щелочного агента до достижения рН > 5, отделение образовавшегося осадка фильтрацией и корректировку раствора по величине рН введением хромового ангидрида в количестве, эквивалентном введенному щелочному агенту, отличающийся тем, что нагревание раствора осуществляют до 60-80^oС и перед добавлением щелочного агента вводят флокулянт - водорастворимый полиэлектролит.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что щелочной агент добавляют до достижения рН 5,3-7,0.

РИСУНКИ

Рисунок 1