Исследование влияния поверхностных характеристик труднорастворимых соединений никеля на эффективность их извлечения из концентрированных растворов электролитов методом электрофлотации

X U в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. № 9

УДК 621.357:628.3:661.185.1

В.А. Бродский, В.А. Колесников, В.И. Ильин, А.С. Гончаренко Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК ТРУДНОРАСТВОРИМЫХ СОЕДИНЕНИЙ НИКЕЛЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИХ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИЗ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИИ

In the given work the process of extracting nickel hydroxide has been considered. It is shown that the presence of background ions (such as a S042", СГ, NO3") has a great influence on such parameters of electroflotation process, as the size and charge of particles of a disperse phase of hydroxides. Influence of the size and charge of the investigated particles on their degree of extraction (in the electroflotation treatment process) from modeling solutions is established.

В данной работе рассмотрен процесс извлечения гидроксида никеля. Показано, что наличие фоновых ионов (например, S042", CI", NO3") имеет большое влияние на размер и заряд частиц дисперсной фазы гидроксида. Установлена корреляция между разме-ром.зарядом исследуемых частиц и степенью их извлечения в процессе электрофлотации.

Одной из категорий сточных вод, образующихся на промышленных предприятиях, имеющих в своём составе электрохимические и смежные с ними производства являются концентрированные водные растворы электролитов.

Характерной особенностью данного вида стоков является наличие наряду с ионами различных металлов, примесей минеральных солей (электролитов), таких как NaCl, NaJNTCb, Na2S04 и др. (с концентрацией до 100 г/л и более), являющихся компонентами исходных технологических растворов.

Интерес к исследованию электрофлотационной активности труднорастворимых соединений металлов в концентрированных растворах фоновых солей вызван необходимостью глубже понять механизм электрофлотационного процесса.

Особый интерес представляет изучение влияния концентрированных растворов электролитов различной природы на поверхностные характеристики частиц дисперсной фазы извлекаемых соединений металлов, в частности дисперсный состав и заряд частиц флотоконцентрата, влияние поверхностных характеристик на эффективность электрофлотационного извлечения труднорастворимых соединений металлов [1].

Для выяснения механизма влияния фоновых ионов на процесс электрофлотации произведены экспериментальные исследования зависимости электрокинетического потенциала, а так же размера частиц дисперсной фазы труднорастворимых соединений никеля от типа фонового электролита.

Измерение размеров частиц труднорастворимых соединений никеля проводилось на лазерном анализаторе частиц «Анализетте 22 NanoTec/MikroTec/ ХТ». Определение распределениия частиц по размерам осуществлялось посредством лазерной дифракции, с использованием физи-

9

О Л 0 X U в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. № 9

ческого принципа рассеивания электромагнитных волн.

Измерение электрокинетического потенциала (дзета-потенциал Q частиц дисперсной фазы проводилось на приборе Zetasizer компании Malvern Instruments, работа которого основана на технологии измерения рассеивания лазерного света.

Исходная концентрация ионов Ni в модельных растворах - 50 мг/л, концентрация фоновых солей - 100 г/л, рН растворов - 10 - 10,5

Установлено, что на полноту и эффективность извлечения частиц труднорастворимых соединений никеля оказывает значительное влияние природа ионов фона.

Parncp частиц, мш

Рис. 1а. Дифференциальная кривая распределения частиц Ni(0H)2 по размерам:

Рис.

распределения частиц

Размер частиц, жш 16. Интегральная

кривая ь по размерам:

Рис. 1. Дифференциальная (а) и интегральная (б) кривые распределения частиц Ni (ОН)2 по размерам

В растворе, не содержащем фоновых солей, максимальная степень извлечения дисперсной фазы достигает 99% (тэф = 9 мин), остаточная концентрация по ионам №2+ не превышает 0,5 мг/л. Введение фоновых электролитов приводит к значительному повышению остаточных концентраций никеля. Так, в присутствии СГ ионов, С0Ст повышается до 3 мг/л, в присутствии БС^2" ионов - до 8,5 мг/л. Наиболее отрицательное влияние на полноту и эффективность электрофлотационного процесса оказывают Ж)з2" ионы. Че-

О Я & I VI в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. № 9

рез 15 минут после начала процесса электрофлотационного извлечения а не превышает 30%.

На основании дифференциальных и интегральных кривых распределения частиц дисперсной фазы по размерам (рис. 2 а, б) установлено, что введение солей в растворы, содержащие ионы никеля, приводит к снижению среднего гидродинамического диаметра частиц дисперсной фазы (с1ср) по сравнению с диаметром частиц в растворе без фоновых солей, вне зависимости от природы соли.

Так, введение в раствор нитрата натрия приводит к снижению с1ср с 50 до 31 мкм (Аёср = - 38 %) и повышению общего содержания дисперсной фазы с размером до 10 мкм (% < 10 мкм) с 3,1 до 6,3 %. Введение хлорида и сульфата натрия приводит к снижению с1ср на 18 и 24 % соответственно; содержание мелкодисперсной фазы с размером частиц до 10 мкм в обоих случаях не превышает 4 %.

Показано, что введение в растворы фоновых солей приводит к снижению значений заряда ((^-потенциала) частиц дисперсной фазы никеля с -0,45 мВ в растворе без фона до -6,7 мВ в растворе №Ж)з и -9,3 - -9,9 мВ для частиц в растворах №С1 и №2804 соответственно. Знак заряда частиц не меняется.

Основные экспериментальные результаты представлены в таблице.

Влияние размера и ^-потенциала труднорастворимых соединений никеля на их электрофлотационную активность (а) в концентрированных растворах электролитов

Параметр Электролит

- ШС1 №N03 №2804

с1ср, мкм 50 41 31 38

<10 мкм, % зд 3,6 6,3 4,0

С,мВ -0,5 -9,3 -6,7 -9,9

а, % (13 мин) 98 94 30 81

Можно предположить, что наибольший вклад в эффективность процесса электрофлотационного извлечения труднорастворимых соединении № вносит фактор дисперсности, находящийся в зависимости от природы соли. С уменьшением среднего гидродинамического диаметра частиц и увеличением содержания мелкодисперсной фазы эффективность процесса заметно снижается, что объясняет низкую эффективность извлечения труднорасто-римых соединений никеля в растворе №Ж)з (а < 30%). Столь низкое значение а так же может быть обусловлено электрохимической активностью N03 иона. Снижение степени извлечения в растворе №2804 по сравнению с раствором №С1 (при сопоставимых дисперсных характеристиках и значениях (^-потенциалов частиц) может быть обусловлено высокой сорбционной

9

О Л 0 X U в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. № 9

активностью сульфат-ионов на свежеобразованных гидроксидах.

Следует отметить высокую электрофлотационную активность частиц дисперсной фазы № в растворе NaCl.

Установлено, что в процессе электрофлотационной очистки такого раствора частицы дисперсной фазы меняют цвет с бело-зелёного до тёмно-коричневого. Известно, что СГ ионы анодно окисляются до газообразного хлора, который затем растворяется с образованием хлорноватистой кислоты, реагирующей с присутствующими в растворе ионами ОН" с образованием гипохлорит-иона СЮ". При взаимодействии дисперсной фазы Ni (II) с гипо-

•2+ *3+

хлоритом, Ni окисляется до Ni , соединения которого имеют характерную коричневую окраску. В результате флотируемый продукт представляет собой смесь различных соединений никеля (II, III). Установлено, что средний размер dcp частиц дисперсной фазы Ni (III) превышает размер частиц дисперсной фазы Ni (II) в растворе без фона и составляет 60 мкм, что позволяет нивелировать уменьшение газонасыщения раствора в результате анодного окисления хлора [2].

В то же время, полученные данные позволили прийти к выводу, что заряд частиц труднорастворимых соединений № оказывает минимальное влияние на полноту и эффективность электрофлотационного процесса.

Библиографические ссылки

1. Электрофлотационная технология очистки сточных вод промышленных предприятий. / В.А. Колесников, В.И. Ильин, Ю.И. Капустин [и др.];/ [под ред. В.А. Колесникова]; М.: Химия, 2007. 304с.

2. Бродский В.А., Колесников В.А., Ильин В.И. Подходы к интенсификации электрофлотационного процесса извлечения труднорастворимых соединений Ni из сточных вод гальванических производств // Гальванотехника и обработка поверхности, 2010. Т XVIII. № 3. С.41-47.

УДК 620.193:620.197.2/.6

Н.В. Кулюшина, Н.С. Григорян, Д.В. Мазурова, Т.А. Ваграмян

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

ЗАЩИТНЫЕ АДГЕЗИОННЫЕ ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Currently, as an alternative to phosphating technology offers an environmentally safer processes for the preparation of metal surfaces using organosilicon compounds conforming to en-