УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ МЕДИ ИЗ АММИАЧНЫХ СРЕД МЕТОДОМ МЕМБРАННОЙ ЖИДКОСТНОЙ ЭКСТРАКЦИИ

Полезная модель относится к устройству для извлечения ионов меди из аммиачных травильных растворов и аммиачных промывных вод и может быть использована в приборостроительной, радиоэлектронной, электротехнической и электронной отраслях промышленности.
Известно устройство для экстракции и реэкстракции меди, в котором используются три смесительно-отстойных аппарата ящичного типа из пластика. [Шкундина С. Анизатропное травление печатных плат. Печатный монтаж, №6, 2011 с. 158-168]. Недостатком устройства является громоздкость оборудования и сложность в управлении материальными потоками.
Известно, выбранное в качестве прототипа устройство для извлечения ионов меди из аммиачных сред методом мембранной жидкостной экстракции, содержащее корпус, в котором расположены: вертикальная перегородка, образующая камеру экстракции и реэкстракции, в которых расположены турбинные мешалки, в верхней части горизонтальная перегородка, на которой размещена вертикальная Z-образная перегородка, разделяющая каждую из камер на две секции [Губин А.Ф., Колесников В.А., Кондратьева Е.С., Ильин В.И. Экстракционное извлечение меди из аммиачных сред. Химическая промышленность сегодня. 2012, №6, с. 36-42].
Недостатком устройства является невозможность одновременного извлечения меди из аммиачных растворов травления и аммиачных промывных вод.
Технической задачей и результатом, на решение которых направлено заявляемое устройство является обеспечение одновременного извлечения ионов меди из аммиачного раствора травления печатных плат и аммиачной промывной воды в одном устройстве методом мембранной жидкостной экстракции.
Технический результат достигается тем, что устройство для извлечения ионов меди из аммиачных сред методом мембранной жидкостной экстракции содержит корпус с образованными в нем камерами экстракции и реэкстракции, в которых расположены турбинные мешалки. Новым, согласно предложенной полезной модели, является то, что оно снабжено двумя вертикальными сплошными перегородками, расположенными в корпусе с образованием камеры экстракции меди из аммиачных промывных вод с патрубками для ввода аммиачной промывной воды, содержащей ионы меди, и вывода обедненной медью аммиачной промывной воды, камеры экстракции меди из аммиачных растворов травления с патрубками для ввода аммиачного раствора травления, содержащего ионы меди, и вывода обедненного медью аммиачного раствора травления, и камеры реэкстракции, снабженной патрубками для ввода сернокислого раствора и вывода насыщенного медью сернокислого раствора, при этом в верхней части корпуса расположена горизонтальная перегородка, на которой размещена Y-образная вертикальная перегородка, которая разделяет верхнюю часть каждой из упомянутых камер на секцию аккумулирования и секцию разделения, причем горизонтальная перегородка в секциях разделения выполнена перфорированной, а под секциями аккумулирования - сплошной.
Предлагаемая полезная модель устройства иллюстрируется рисунком, где на фиг. 1 представлено трехмерное изображение устройства.
Устройство состоит из корпуса 1, в котором расположены две вертикальные сплошные перегородки 2 и 3, образующие камеру экстракции меди из аммиачных промывных вод 4, снабженную патрубками для ввода 5 аммиачной промывной воды, содержащей ионы меди, и вывода 6, обедненной медью, аммиачной промывной воды; камеру экстракции меди из аммиачных растворов травления 7, снабженную патрубками для ввода 8 аммиачного раствора травления, содержащего ионы меди, и вывода 9,
обедненного медью аммиачного раствора травления; камеру реэкстракции 10, снабженную патрубками для ввода 11 сернокислого раствора и вывода 12 насыщенного медью сернокислого раствора.
В верхней части устройства расположена горизонтальная перегородка 13, на которой размещена Y-образная вертикальная перегородка 14, делящая верхнюю часть каждой из камер 4, 7 и 10, на две секции: аккумулирования 15, 16, 17 и разделения 18, 19 и 20. Горизонтальная перегородка расположена на 10 мм ниже верхнего уровня вертикальных перегородок, при этом под секциями разделения она выполняется перфорированной, а под секциями аккумулирования сплошной. В камерах экстракции 4, 7 и реэкстракции 10 расположены турбинные мешалки 21, 22 и 23 (верхняя часть которых расположена в секциях аккумулирования) с целью улучшения контакта между водными и органической фазами и интенсификации массообменного процесса.
Устройство работает следующим образом. Аммиачная промывная вода, содержащая ионы меди, через патрубок 5, и органический раствор экстрагента из секции 15 посредством засасывания турбинной мешалкой 21, поступают одновременно в камеру экстракции 4, в которой в результате контакта медьсодержащей промывной воды с раствором экстрагентом происходит переход ионов меди из водной фазы в органическую фазу за счет обмена ионов меди на ион экстрагента.
Раствор экстрагента, обогащенный ионами меди, за счет меньшей плотности, пройдя сквозь отверстия в горизонтальной перегородке 13, всплывает в секции 18, откуда через перегородку 2 переливается в секцию 16, из которой засасывается турбинной мешалкой 22 и подается в нижнюю часть камеры экстракции 7, в которой в результате контакта медьсодержащего раствора травления (поступающем в эту камеру через патрубок 8) с раствором экстрагентом происходит переход ионов меди из водной фазы в органическую фазу за счет обмена ионов меди на ион экстрагента.
Далее раствор экстрагента, дообогащенный ионами меди, за счет меньшей плотности, пройдя сквозь отверстия в горизонтальной перегородке, всплывает в секции 19, откуда через перегородку 7 переливается в секцию 17, в которой засасывается турбинной мешалкой 23 и подается в нижнюю часть камеры реэкстракции 10, в которой в результате контакта насыщенного медью экстрагента с сернокислым водным раствором (поступающим в эту камеру через патрубок 11) происходит переход ионов меди из органической фазы экстрагента в водную фазу за счет обмена ионов меди на ион водорода с образованием сернокислого медьсодержащего раствора.
Раствор экстрагента за счет меньшей плотности, пройдя сквозь отверстия в горизонтальной перегородке, всплывает в секции 20, откуда через перегородку 3 переливается в секцию 15, из которой засасывается турбинной мешалкой 21 и подается в нижнюю часть камеры экстракции 4.
В результате происходит непрерывная циркуляция органического раствора экстрагента между камерами экстракции 4, 7 и реэкстракции 10 и извлечение ионов меди из аммиачного раствора травления печатных плат и аммиачной промывной воды в одном устройстве методом мембранной жидкостной экстракции.
В процессе эксплуатации верхний уровень органического раствора одновременно находится в 6 секциях 15, 16, 17, 18, 19 и 20 и циркулирует между тремя водными растворами (аммиачный раствор травления печатных плат, аммиачная промывная вода, сернокислый раствор), при этом экстрагент выполняет роль не накопителя целевого продукта, а переносчика ионов меди из одной секции устройства в другую.
Обедненные по ионам меди аммиачная промывная вода и аммиачный раствор травления печатных плат отводятся из устройства через патрубок 6 и 9 соответственно, а сернокислый медьсодержащий раствор, обогащенный ионами меди, через патрубок 12.
Применение данного устройства исключает необходимость использования оборудования в виде сложной установки, состоящей из
нескольких экстракционных и реэкстракционных аппаратов, организации и контроля за материальными потоками органической фазы.
Технический результат при решении поставленной задачи достигается за счет того, что устройство для извлечения ионов меди из аммиачных сред методом жидкостной экстракции, содержащее корпус с образованными в нем камерами экстракции и реэкстракции, в которых расположены турбинные мешалки, дополнительно снабжено двумя вертикальными сплошными перегородками, расположенными в корпусе с образованием камеры экстракции меди из аммиачных промывных вод с патрубками для ввода аммиачной промывной воды, содержащей ионы меди, и вывода обедненной медью аммиачной промывной воды, камеры экстракции меди из аммиачных растворов травления с патрубками для ввода аммиачного раствора травления, содержащего ионы меди, и вывода обедненного медью аммиачного раствора травления, и камеры реэкстракции, снабженной патрубками для ввода сернокислого раствора и вывода насыщенного медью сернокислого раствора, при этом в верхней части корпуса расположена горизонтальная перегородка, на которой размещена Y-образная вертикальная перегородка, которая разделяет верхнюю часть каждой из упомянутых камер на секцию аккумулирования и секцию разделения, причем горизонтальная перегородка в секциях разделения выполнена перфорированной, а под секциями аккумулирования - сплошной.
Предлагаемая конструкция устройства полезной модели позволяет в одном аппарате одновременно извлекать ионы меди из аммиачного раствора травления печатных плат и аммиачной промывной воды в одном устройстве методом мембранной жидкостной экстракции.