Исследование процесса электрофлотационного извлечения дисперсной фазы металлов в аппарате проточного типа

стеклянным (ЭСЛ 43-07) и хлоридсеребряным электродами. Анализ содержания 0С-20 производился методом химического потребления кислорода по Лейте.

Исследовались зависимости степени извлечения ОС-20 от рН, концентрации солей и времени. Изучено влияние плотности тока на степень извлечения препарата ОС-20 в диапазоне i = 0,2- 0,8 А/л. Наибольшая степень извлечения (11%) наблюдается при ^=0,4 А/л, когда имеет место достаточное газонасыщение раствора, отсутствует турбулентное движение газов, и идет образование устойчивого флотокомплекса и подъем его на поверхность. При увеличении плотности тока до 0,8 А/л степень извлечения незначительно снижается за счет появления турбулентных потоков раствора.

Использовались растворы сульфата, карбоната, нитрата, фосфата натрия с концентрацией 100 г/л при значениях рН, равных 3, 7, 11.

При рН = 3 максимальная степень извлечения (40%) была достигнута в концентрированном растворе сульфата натрия (26% в растворе с концентрацией 1 г/л). В растворе нитрата натрия при том же значении рН степень извлечения составила 8% (3% в том же растворе с концентрацией 1 г/л). В растворе карбоната натрия (1г/л) степень извлечения составила 20%.

При рН = 7 максимальная степень извлечения (30%) была достигнута в растворах сульфата и карбоната натрия. В растворах нитрата и фосфата натрия при том же значении рН степень извлечения составила соответственно 13 и 6%( в растворах солей с концентрацией 1г/л - 7 и 12,5%).

При рН = 11 максимальная степень извлечения (55%) была достигнута в карбоната натрия. В растворах сульфата, нитрата и фосфата натрия степень извлечения составила соответственно 20, 27 и 16%, (в растворах этих же солей с концентрацией 1г/л -2, 5 и 13%).

Таким образом, наибольшая степень очистки (55%) была достигнута в концентрированном растворе карбоната натрия при рН=11.

Список литературы

1. Лейте, В. Определение органических загрязнений питьевых, природных и сточных вод/ В.Лейте. - М.: Химия, 1975. - 199 с.

2. Родионов, А.И. Очистка сточных вод от поверхностно- активных веществ и от ионов тяжелых металлов/ А.И.Родионов. - М.: МХТИ им. Д.И. Менделеева, 1979. - 48 с.

УДК 628.16.087

А. В. Перфильева, В. А. Колесников, В. И. Ильин, Е. А. Кузнецова Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ МЕТАЛЛОВ В АППАРАТЕ ПРОТОЧНОГО ТИПА

One of major directions of protection of an environment is perfecting ways and devices of clearing of the polluted water. On a foundation of the carried out(spent) researches in RHTU by him(it) the construction multicellular electroflotator for extraction from waste water of a dispersed phase of metals is developed.

Одним из важнейших направлений охраны окружающей среды является совершенствование способов и устройств очистки загрязненной воды. На основании проведенных исследований в РХТУ им. Д.И. Менделеева разработана конструкция многокамерного электрофлотатора для извлечения из сточных вод дисперсной фазы металлов.

Широкое применение электрохимических методов в технологии водоподготовки и очистки сточных вод ставят перед специалистами задачи создания новых и дальнейшего развития, совершенствования и изыскания путей интенсификации известных технологических приемов электрообработки загрязненных вод и техники по их осуществлению, обеспечивающих высокие технико-экономические показатели. Под интенсификацией понимается не только повышение производительности оборудования, но и повышение степени очистки сточных вод в них, равно как и сокращение затрат на обработку единицы объема очищаемой воды.

Одним из прогрессивных направлений технологий электрохимической водооб-работки является электрофлотация очистка сточных вод от дисперсных загрязняющих веществ с использованием малоизнашивающихся электродных материалов. Действие электрофлотационной техники основано на принципе аэрации жидкости высокодисперсными пузырьками газов (водорода и кислорода), образующимися при электролизе воды. Особенностями электрофлотации является возможность неограниченного насыщения очищаемой воды газовыми пузырьками и простота осуществлена процесса газонаполнения [1].

Эффективность электрофлотационной очистки зависит не только от подготовки воды к электрофлотации и технологического режима проведения процесса, но и от конструктивных особенностей электрофлотационных аппаратов и их гидродинамических параметров. Поэтому изучение процессов, протекающих, в электрофлотационных аппаратах, выявление путей совершенствования их конструкций представляется необходимой предпосылкой для дальнейшего расширения возможностей электрофлотации и ее удешевлении. Для повышения производительности электрофлотационных аппаратов можно выделить два метода. Первый из них основан на увеличении объема флотока-мер, а второй - на использовании нескольких последовательно соединенных флотока-мер без увеличения исходного объема всего аппарата. Возможно также комбинирование этих методов [2]. Для оценки эффективности использования многокамерных электрофлотационных аппаратов в РХТУ им. Д.И. Менделеева были проведены исследования по извлечению дисперсной фазы металлов из электрофлотационных аппаратов с различным числом флотокамер. В таблице приведены результаты лабораторных исследований по извлечению дисперсной фазы гидроксида меди из сточной воды из электрофлотатора проточного типа с двумя и четырьмя флотокамерами.

Таблица 1. Влияние числа флотокамер и режима электрофлотации на степень извлечения Си(ОН)2 при исходной концентрации меди 50 мг/дм3 и рН 9,5

Режим электрофло- Степень Остаточная кон- Удельное ко- Удельные

тации, мин извлечения Си(ОН)2, % центрация Си(ОН)2, мг/дм3 личество электричества, Ач/м энергозатраты, кВтч/м

непрерывный 92,5 96,5 37 1,7 9,6 0,14

1,5 : 0,5 95,4 97,1 2.3 1.4 8,2 0,12

1,25 : 0,75 94,8 96,5 2,6 1,7 7,5 0,11

1 : 1 94,2 96,1 2,9 1,9 3,9 0,096

Примечание. В числителе приведены показатели для электрофлотатора с числом флотокамер - 2, а в

знаменателе - 4

Из приведенных данных видно, что с увеличением числа флотокамер с двух до четырех степень извлечения гидроксида меди повышается с 92,5 до 96,5%, т.е. на 4%,

где степень извлечения определяется как отношение разницы между начальной и конечной концентрации загрязняющих веществ в сточной воде к их начальной концентрации и выраженная в процентах. Интенсификация электрофлотационного процесса извлечения частиц дисперсной фазы в четырех камерном аппарате достигается увеличением пути прохождения воды (установлено 3 перегородки) и как следствие повышением времени пребывания воды в аппарате. Увеличение степени извлечения, на первый взгляд, недостаточно высокое позволяет снизить нагрузку на последующих сооружениях (например, установках фильтрации) применяемых для доочистки воды от дисперсной фазы металлов. Это в свою очередь увеличивает продолжительность фильтроцикла и сокращает расход воды на собственные нужды фильтровальной установки.

Как показали проведенные исследования, эффективным приемом совершенствования электрофлотационного процесса является проведение процесса при периодической подачи электрического тока, при которой время от времени отключается подача электрического тока в 2, 3 и 4-е флотокамеры в результате чего прекращается газовыделение и как следствие перемешивание воды и процесс очистки в этом случае происходит в условиях контакта дисперсной фазы извлекаемых веществ с ранее образовавшимися при электролизе воды, пузырьками газов. При электрофлотации в периодическом режиме подачи тока оптимальным может считаться соотношение времени включения и выключения электрического тока, при котором не происходит ухудшения степени очистки. Как видно из табличных данных это соотношение, равно (мин) 1,5:0,5-1,25:0,75. Осуществление электрофлотации при периодической подачи электрического тока позволяет сократить до 20% расход электроэнергии без ухудшения эффективности очистки.

Проведенные эксперименты по извлечению из сточных вод дисперсной фазы никеля подтвердили эффективность применения четырехкамерного электрофлотатора.

На основании полученных результатов была создана новая конструкция электрофлотатора и технология на ее основе для очистки промышленных сточных вод.

Электрофлотатор представляет собой ёмкость прямоугольного сечения. Для возможности регулировки производительности аппарата в процессе эксплуатации ёмкость разделена перегородкой на две секции. Каждая секция, в свою очередь, состоит из четырех флотокамер, разделяемыми перегородками, способствующие улучшению гидродинамического режима движения воды в аппарате. Рабочий объём флотореактора (первая флотокамера) составляет 20% объёма установки, флоторазделителя (вторая, третья и четвертая камера) - 80%. Высота рабочей зоны аппарата составляет 0,8 м. Корпус аппарата оборудован входными и выходными патрубками с фланцами для присоединения к трубопроводам. В верхней части аппарата, расположенного выше уровня воды, монтируется пеноудаляющее устройство, состоящее из мотор-редуктора с устройством привода транспортёра с лопатками из пропилена для удаления флоташлама в приемник. Пеноудаляющее устройство приводится в движение электродвигателем редуктора мощностью 100 с числом оборотов 50-100 об/мин и перемещается автоматически по заданной программе. Во всех камерах аппарата размещены пакеты электродов (катодов и анодов). Соединение электродов предусмотрено таким образом, чтобы обеспечить автономную работу флотореактора и флоторазделителя. Во флотореак-торе создаются условия для эффективного взаимодействия газовых пузырьков и частиц загрязнений, а в последующих обеспечивается благоприятная гидродинамическая обстановка, способствующая эффективному завершению процесса электрофлотационного разделения. В первой и третьей флотокамерах вода с частицами загрязнений и газовые пузырьки движется вверх (прямоток), а во второй и четвертой флотокамерах вода с частицами загрязнений движется вниз навстречу, поднимающимся вверх газовым пузырькам (противоток), замедляя их всплытие, что обуславливает эффект "фильтрации" частиц загрязнений через плотный фильтр мелкодисперсных пузырьков электролитиче-

ских газов, приводящий к повышению эффективности очистки. Габариты электрофлотационного аппарата производительностью 10 м /ч составляют 2000 х 1100 х 1110 мм.

Водоочистное оборудование изготавливается в соответствии с ТУ и имеет гигиенический сертификат и сертификат соответствия.

Таким образом, замена двухкамерного электрофлотатора на четырехкамерный и проведение процесса очистки при периодической подачи электрического тока повышает эффективность очистки и сокращает эксплуатационные затраты на электрофлотационную очистку загрязненных вод.

Список литературы

1. Колесников, В.А. Электрофлотационная технология очистки сточных вод промышленных предприятий/ В.А.Колесников, В.И.Ильин, Ю.И.Капустин и др..-М.: Химия, 2007-304 с.

2. Дерягин, Б.В. Микрофлотация/ Б.В.Дерягин, С.С.Духин, Н.Н.Рулев. - М.: Химия, 1986 - 112 с.

УДК 621.357.7.

М.С. Пащенкова, И.Г. Двойных, А.В. Коровкин, Т.Е. Цупак

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЕ БЛЕСТЯЩИХ НИКЕЛЕВЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ СУЛЬФАТНО-СУКЦИНАТНО-ХЛОРИДНОГО ЭЛЕКТРОЛИТА В

ПРИСУТСТВИИ ПАВ

The producing of bright nickel finish from the sulphate-succinate-chloride electrolyte, containing ZCN and surface active agent(1,4-butindiol,saccharine,ZCN-14) additives, was studied in this work. The factors such as current output, allowed current density, quality of finish in electrolytes with analytical nickel concentration 1,0 mol/L and 0,5 mol/L (рНо 3,5 and 4,0) were evaluated. The influence of additives on cathode polarization was also examined.

В данной работе было исследовано получение блестящих никелевых покрытий из сульфатно-сукцинатно-хлоридного электролита с композицией добавок ЦКН и с композицией ПАВ (1,4-бутиндиол, сахарин, ЦКН-14). Оценены такие параметры как ВТ, допустимые плотности тока, качество покрытий в электролитах с аналитической концентрацией никеля 1,0 и 0,5 моль/л при pH 3,5 и 4,0. Изучено влияние добавок на катодную поляризацию.

Наиболее распространённым для получения блестящих никелевых покрытий является электролит Уоттса, где в качестве буферной добавки используется борная кислота. Борная кислота проявляет максимальные буферные свойства при pH 9 (pK1 9,22), что находится далеко за пределами рабочего диапазона pH электролитов никелирования (pH 3,0-5,8) [1]. Наиболее эффективными буферирующими добавками в электролитах никелирования являются слабые кислоты с pK^oTbi 3,5-5,5. В настоящем исследовании в качестве буфера использовалась янтарная кислота, у которой pK1 4,2, pK2 5,7 при t=50oC [2].

Для сульфатно-сукцинатно-хлоридного электролита был рассчитан равновесный состав. Данный электролит является сложным комплексным раствором. Основные ни-кельсодержащие компоненты [NiSO4] и Ni2+. Электролит содержит комплекс [NiSucc], выпадающий в осадок при pH>4. Поэтому допустимые плотности тока ограничиваются наличием данного комплекса.