Способ регенерации отработанных кислых травильных растворов

Способ регенерации отработанных кислых травильных растворов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

«»653306

Союз Советских

Социалистимеских

Реотубпнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 02.08.74(21)2050870/22-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 25.03,79.Бюллетень № 11

Дата опубликования описания 28.03,79 (51) М. Кл

С 23 О 1/36

B 010 13/02

Государственный комитет

СССР оо делам изооретений и открытий (53) УДК 621.359..7{ 088.8) (72) Авторы изобретения

И. И. Игнатов, Г. Е. Дубровская, С. Б. Иев и Г. С. Володина

Всесоюзный научи -исследовательский и про институт по очистке технологических газов, сточных вод и использованию вторичных эне предприятий черной металлургии (71) Заявитель (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ КИСЛЫХ

ТРАВИЛЬНЫХ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к регенерации кислых травильных растворов, кислотных элюатов катионитовых фильтров и любых других концентрированных растворов, содержащих кислоты совместно с их солями.

Известен способ регенерации отработанных кислых травильных растворов путем электролиза в диафрагменном электролизере с использованием инертного анода при плотности тока 2,5 — 10 а/дм и температуре 30—

100 С (1) .

Недостатком этого способа является невысокая степень регенерации травильных растворов.

Известен способ регенерации отработанных кислых травильных растворов путем электродиализа в электродиализаторе, разделенном катионообменной мембраной. При этом в анодном пространстве регенерируется кислота, а катионы металлов проникают через мембрану в катодную камеру, куда необходимо ввести определенное количество кислоты (2), Недостатком способа является невозможность получения после регенерации травильных растворов, содержащих соляную или серную, или азотную кислоту концентрацией

5 — 22% с одновременным получением порошкообразного металла.

Цель предлагаемого изобретения — обеспечение регенерации растворов, содержащих соляную или серную, или азотную кислоту, с получением кислоты концентрацией

5 — 22% и порошкообразных металлов.

Для этого процесс проводят в трехкамерном электродиализаторе с заполнением катодной камеры регенерируемым раствором, анодной камеры кислотой, средней камеры выработанным католитом при плотности тока 20 — 50 а/дм2 до остаточного содержания металла в католите 1,5 — 15 вес. %.

На чертеже представлена схема, иллюстрирующая предлагаемый способ.

Электродиализатор 1 с анионитовой и катионитовой мембранами 2 и 3 разделен на три равные по объему камеры. В крайние камеры помещают электроды: катод 4 в камеру, образованную анионитовой мембраной, а анод 5 — в камеру, образованную катионитовой мембраной, бак-сборник 6 для слабоконцентрированных растворов.

653306

15 го ме

Катодную камеру заполняют раствором, подлежащим регенерации и представляющим собой высококонцентри рова иную кислотно-солевую систему.

Среднюю камеру, заключенную между анионитовой и катионитовой мембранами, для обеспечения электропроводности заполняют слабоконцентрирова иным раствором (первоначально подкисленной водой) той же кислоты или соли, что и в катодной камере.

Анодную камеру, независимо от природы регенерируемого раствора, заполняют серной кислотой с концентрацией 600 — 800 г/л.

При подключении электродиализатора к источнику постоянного тока в каждой из камер протекают следующие процессы: а) в катодной камере идет процесс разложения кислот и их солей; катионы водорода, а затем и катионы металлов (кроме щелочных и щелочноземельных) разряжаются на катоде с образованием молекулярного водорода и чистого металла, а отрицательно заряженные анионы кислот и соли под действием сил электрического поля и в силу закона электронейтральности раствора проходят сквозь анионообменную мембрану в среднюю камеру.

Реакции разложения протекают по схе2Н+2е = Hz)

Ме +е=Ме.

В результате общая концентрация католита уменьшается и в зависимости от длительности процесса может достигнуть любой, заранее заданной, величины; выработанный католит собирается в бак-сборник 6; б) в анодной камере, в силу того, что ионы гидроксила разряжаются на аноде значительно легче, чем сульфат-ионы, основным процессом является разложение воды с оо, разованием молекулярного кислорода и свободных водородных ионов:

2Нг О + 4е = Ог1+ 4Н

Под действием сил электрического поля и в силу закона электронейтральности раствора образовавшиеся свободные ионы водорода проходят сквозь катионитовую мембрану из анодной камеры в среднюю камеру.

Применение анодной камеры необходимо для предотвращения непосредственного контакта анода с легкоразряжающимися анионами, накапливающимися в средней камере.

Серная кислота, не разлагающаяся на аноде, обеспечивает электропроводность раствора.

При этом кислота не расходуется и количество ее в анолите остается неизменным; в) в средней камере в результате непроницаемости анионитовой мембраны для катионов и катионитовой мембраны для анионов концентрируются ионы водорода и анионы, образованные разложением в катодной камере кислоты и их солей, т.е. идет процесс образования и концентрирования кислоты.

25 зо

З5

4О

При выборе интервала концснтрации получаемой кислоты руководствовал ись тем, что предлагаемый способ позволяет получить кислоту любой концентрации, не более 22%.

Однако кислота концентрации меньше 5% используется редко. Чаще всего для травления используют кислоту концентрацией 15—

20%.

Плотность тока, необходимая для получения на катоде порошкообразного металла, зависит от концентрации соли металла в католите, которая в процессе его выработки уменьшается.

В предлагаемом способе интервал плотности тока составляет 20 — 10 а/дм, верхнего предела содержания металла в католите не существует. Чем больше соли в процессе регенерации можно оставить, тем лучше.

Нижний предел — 1,5% обусловлен особенностями процесса: возрастание энергозатрат при более глубокой выработке электролита.

Наряду с основным процессом регенерации наблюдается также перенос воды через анионитовую мембрану из катодной камеры в среднюю камеру, обусловленный наличием у анионов гидратных оболочек. В результате, по мере протекания процесса объем католита уменьшается, а объем раствора в средней камере увеличивается, что приводит к некоторому разбавлению отрегенерированной кислоты и к несоответствию между объемом раствора, поданного на регенерацию, и объемом отрегенерированного раствора. В зависимости от природы анионов ,(т.е. природы регенерируемых кислот) водоперенос составляет от 10 до 40 об.%.

Для устранения вредного влияния водопереноса предлагается следующая последовательность операций для одного цикла регенерации:

1. Средняя камера перед началом процесса заполняется первоначально подкисленной водой, а во всех последующих циклах слабоконцентрированным раствором из бака-сборника. При этом камера заполняется не полностью, а так, чтобы разница между объемом раствора в катодной камере и объемом раствора в средней камере перед началом процесса соответствовала величине водопереноса. Поэтому первоначальное заполнение камеры составляет 60 — 70 об. %.

2. По мере протекания процесса убывание воды из катодной камеры компенсируется добавлением в нее слабоконцентрированного раствора из бака-сборника, причем величина добавок к концу процесса регенерации соответствует величине переноса.

3. Процесс регенерации ведут до тех пор, пока раствор в катодной камере не выработается до такой концентрации соли металла, которая доп стима треоованиями к качест ву отрегенерированной кислотьь

653306

4. После окончания процесса отрегенерированная кислота удаляется из средней камеры и используется в производстве, а выработанный (слабоконцентрированный) раствор удаляется из камеры и собирается в бак-с6орник.

Формула изобретения

При этом катод очищается от выделившегося на нем порошкообразного металла, после чего следует новый цикл регенерации.

Таким образом, на каждую единицу объема раствора, поданного на регенерацию, образуется единица отрегенерированного раствора с допустимым содержанием соли металла при отсутствии собственного сброса сточных вод с установки.

Предлагаемый способ обеспечивает получение раствора для регенерации, содержащего соляную или серную, или азотную кислоты концентрацией 5 — 22 вес. о/о и порошкообразных металлов.

Способ регенерации отработанных кислых травильных растворов путем электродиализа, отличающийся тем, что, с целью обеспечения регенерации растворов, содержащих соляную или серную, или азотную кислоту, с получением кислоты концентрацией 5—

22 /, и порошкообразных металлов, процесс проводят в трехкамерном электродиализато10 ре с заполнением катодной камеры регенерируемым раствором, анодной камеры кислотой, средней камеры выработанным католитом при плотности тока 20 — 50 а/дм до остаточного содержания металла в католите

1,5 — 15 вес о/оИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 438729, кл. С 23 G 1/36, 1970.

2. Патент США № 3481851, кл. 204 — 180, 1969.

Составитель О. Зобнин

Ре.иктор Л. Морозова Текред О. Луговая Корректор П. Макаревич

Заказ I 231/22 Тираж I!29 Подписное

ЫНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

II3Î35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4