Спосіб регенерації гальваничних електролитів та травильних розчинів від шкідливих катіонів металів

Предлагаемое изобретение относится к области гальваностегии и может быть использовано в гальванических и травильных производствах различных отраслей промышленности. Известен способ электроэкстракции из растворов различных ионов с помощью ионообменных мембран, используемых в качестве диафрагм в специальных электролизерах (Мембраны и мембранная техника. Каталог. НИИТЭХИМ, г.Черкассы, 1988, с.31). Этот метод получил распространение главным образом для опреснения воды. Для работы с агрессивными и окислительными средами ионообменные диафрагмы неприменимы из-за их низкой стойкости и быстрого старения в указанных средах. Целью предлагаемого изобретения является повышение стабильности работы диафрагменных электролизеров в процессах регенерации электролитов и травильных растворов, путем применения микропористых керамических или титановых диафрагм, пропитанных специальными химстойкими материалами. Например, в качестве пропиточного материала применен эпоксидный компаунд состава, %: эпоксидная смола ЭД-6 - 80; дибутилфталат - 2 ; ацетон - 8; отвердитель полиэтиленполиамин - 10. Пропиточный материал наносится на поверхность диафрагм равномерно мягкой кистью с последующей сушкой на воздухе при комнатной температуре в течение 24час. Присутствие дибутилфталата и ацетона исключает полную закупорку пор диафрагм. Указанная пропитка способствует увеличению гидрофобных свойств диафрагм, уменьшению диаметров пор и, как следствие, обеспечивает эффективное и качественное проведение процесса регенерации. Предлагаемый способ регенерации реализуется в диафрагменном электролизере, схема которого приведена на чертеже (фиг.). Рабочий раствор из гальванической ванны (Г.В.) насосом (Н1) подается в анодные камеры диафрагменного электролизера (ДЭ), где катионы вредных примесей (железа, меди и др.) переходят под действием электрополя через диафрагмы в катодные камеры. Очищенный от примесей анолит возвращается в Г.В. В катодные камеры подается насосом Н2 вспомогательный раствор с pH = 6 - 8. Здесь вспомогательный раствор дополнительно подщелачивается за счет ионизации кислорода воздуха. Мигрируемые из анодных камер катионы примесей гидролизуются с образованием взвешенного осадка гидроокисей металлов. Вспомогательный раствор вместе со взвешенным осадком подается в отстойник (Отст). В отстойнике происходит осаждение взвешенного осадка гидроокисей металлов. Последние поступают на утилизацию. Осветленный вспомогательный раствор снова поступает в катодные камеры ДЭ и цикл повторяется. Экспериментально установлено, что основные показатели процесса регенерации (выход по току примесей В.Т.прим ), оста точная концентрация примесей (Cк пр и др.) в значительной степени зависят от степени пропитки диафрагм пропиточным материалом (eпроп.) где Vпр × k - объем пропиточного материала после сушки; Vпр - объем пропиточного материала; Vпор - объем пор диафрагмы. Величина eпроп. в свою очередь определяет падение напряжения на диафрагме (DVД). Процесс регенерации протекает с достаточно высокими скоростями только при относительно высоких значениях DVд - 20В и более. Приведенные данные иллюстрируются следующими конкретными примерами. Пример 1 Регенерация электролита хромирования, загрязненного ионами железа и трехвалентного хрома. Исходный состав электролита (г/дм 3): CrO3 200; H2SO4-2; Fe3+ - 10; Cr3+ - 8,5. В качестве диафрагм были применены керамические втулки с диаметрами пор 30 - 50мкм, с общей объемной пористостью - 70%, с пропиткой вышеприведенным эпоксидным компаундом. Электродами служили свинцовые пластины. Режимы регенерации: Да = 15А/дм 2, Дк = 5А/дм 2; T°C - 50. Состав вспомогательного раствора: CrO3 120г/дм 3, NaOH - 10г/дм 3. Полученные результаты приведены в табл.1. Пример 2 - Регенерация травильного раствора, загрязненного ионами железа. Исходный состав раствора (г/дм 3): кислота серная - 12; FeSO4 - 95. Состав вспомогательного раствора (г/дм 3): Na2CO3 - 15. Температура цеховая. Остальные условия процесса регенерации те же, что в примере 1. Результаты регенерации травильного раствора приведены в табл.2. Полученные результаты конкретных примеров регенерации хромового электролита и травильного раствора подтверждают достаточно высокие технологические показатели процессов регенерации при использовании керамических диафрагм с соответствующей пропиткой. Лучшие показатели соответствуют e = 20 - 30% пропитки диафрагм. В этих условиях суммарный выход по току (по электрозкстракции Fe3+ и уменьшению концентрации Cr3+) близок к 100% - для процесса регенерации хромового электролита. Для регенерации травильного раствора также лучшие показатели соответствуют e = 20 - 30%. Аналогичные результаты получены и для титановых пористых диафрагм с теми же показателями пористости. Резкое улучшение технологических показателей процессов регенерации при степени пропитки диафрагмы e = 20 - 30% очевидно обусловлено возникновением на диафрагме высокого энергетического барьера - более 25В, обеспечивающего высокую селективность электроэкстракции катионов примесей и регенерируемых растворов. Важной особенностью применяемых диафрагм является их высокая стабильность в работе. В течение 200час. непрерывной работы пропитанных керамических и титановых диафрагм не были замечены какие-либо изменения их свойств (пористости, прочности и внешнего вида), а также показателей процесса регенерации наиболее агрессивного электролита хромирования. Технико-экономическая эффективность от разработанного способа регенерации достигается за счет исключения залповых сбросов отработанных экологически-опасных электролитов, экономии дорогостоящих химикатов и сокращения затрат на нейтрализацию отработанных составов. Так, например, при регенерации 5м 3 электролита хромирования чистый экономический эффект составляет более 1000млн.крб.