Регенерация растворов это

Регенерация растворов это

Регенерация растворов кислотного травления и активации

У нас на линии цинкования имеются раствор травления (для снятия бракованного покрытия) и соответственно раствор активации, перед цинкованием. Подскажите пожалуйста, как их можно регенерировать? Можно ли использовать для этих целей жидкое стекло? Если да, то опишите пожалуйста технологию данного процесса, если нет, то оъясните почему? Ведь вроде бы при введении силиката натрия в раствор соляной кислоты, в которой накопилось уже какое-то определённое количество железа (или цинка), образуется нерастворимая соль силикат железа двухвалентного(или цинка) и хлорид натрия. Силикат железа отфильтруется, а вот как поведёт себя хлорид натрия я не знаю.

С уважением, Соловьёва Светлана

В отечественной гальванотехнике регенерация кислотных растворов, применяемых в линиях цинкования, обычно не применяется. В то же время, зарубежные компании предлагают использовать для извлечения железа и других металлов очистители на силикатной основе, добавляемые в кислые растворы для связывания металлов и их отфильтровывания, аналогично тому, как это написано в вашем вопросе. Предлагает такой импортный очиститель под названием «Травивек» г-н Байзульдин Б.М. (ООО «Сонис»), координаты которого есть в нашем журнале.

Хочу высказать большие сомнения в целесообразности применения технологии регенерации подготовительных кислых растворов в линии цинкования по следующим причинам.

1. Раствор травления (снятия цинка) допускает значительное количество загрязнений без ухудшения работоспособности и по мере достижения сильного загрязнения просто подлежит замене. Регенерация такого раствора потребует оснащения ванны фильтром непрерывного действия, сменных фильтров, добавки очистителя совместно с кислотой. Все это, при некоторой экономии кислоты, приведет к дополнительным расходам на добавки, фильтр-материалы и обслуживание системы. Посчитайте сами, «стоит ли овчинка выделки» по сравнению с «традиционной» технологией

2. Раствор активации является финишным в подготовки поверхности перед цинкованием и должен быть максимально свободным от дополнительных компонентов, особенно силикатного ряда, во избежание адсорбции силикатов на поверхности деталей и риска ухудшения адгезии покрытия. Концентрация кислоты в растворе активации, как правило, не велика и затраты на замену раствора также не велики.

3. Поскольку Вы просите совета, то советую тщательно просчитать экономическую целесообразность применения технологии регенерации, прежде чем принять решение.

С экологической точки зрения в предлагаемой технологии заметных преимуществ не просматривается, так как образующиеся силикатные шламы металлов также нуждаются в регламентированной утилизации, как и обычные гальванические.

Здравствуйте, Василий Васильевич! Большое спасибо за ответ. По поводу раствора активации всё понятно. Хотелось бы получить уточнения по поводу раствора травления.

Я обратилась к вопросу регенерации раствора травления именно после того, как ознакомилась с рекламой “Травивека”. Но меня тоже не устроил данный продукт по причине, во-первых, цена. Зачем платить за 3-х процентный водный раствор силиката натрия, когда его с успехом можно купить в обычном хозяйственном магазине и самой развести водой. И во-вторых установка непрерывной фильтрации тоже экономически невыгодна.

Мы на производстве 1 раз в месяц останавливаемся для фильтрации. И раствор травления просто фильтруем через п/п ткань. Естественно при такой фильтрации убирается только грязь, плюс ванна помоется, цинк естественно останется в растворе. Но ведь можно было бы, перед тем, как начать фильтрацию, влить в ванну определённое кол-во жидкого стекла, тщательно перемешать, дать отстояться, скажем ночь, и на следующий день, также как и раньше, отфильтровать через слой п/п ткани. И можно работать опять весь месяц. Я думаю, что таким образом, раствор прослужит годы (мы же его сбрасываем через каждые 6 месяцев).

C уважением, Соловьёва Светлана

Согласен с Вашими рассуждениями относительно технологии “Травивек”. Возможно, она была бы целесообразна для больших травильных ванн, применяемых , например, в сталепрокатных производствах. В гальванике объемы ванн травления обычно невелики и хлопоты по регенерации кислых растворов вряд ли оправданы.

Что касается применения жидкого стекла для удаления металлов из травильных растворов, то у меня нет опыта в этой области. Если все так просто, как Вы описываете, то почему бы не попробовать? Был бы очень признателен, если Вы проведете такую работу и сообщите мне результат. Хотелось бы, чтобы эта работа сопровождалась аналитическим контролем раствора до и после его очистки силикатами. На качестве травления присутствие некоторого небольшого количества силикатов не должно сказаться отрицательно.

Надо обратить внимание на следующее обстоятельство. Когда идет непрерывная фильтрация, добавки реагента идет малыми порциями и металлы постоянно выводятся из раствора в виде шлама. При периодической очистке раствора 1 раз в месяц, металлов в растворе накапливается много и потребуется залповая добавка эквивалентного количества жидкого стекла. При этом образуется гель кремневой кислоты и отделение осадка будет затруднено.

И еще один аспект. Целесообразность применения технологии регенерации растворов подготовки поверхности необходимо рассматривать в их взаимосвязи с нейтрализацией сточных вод от гальванической линии в целом. Обычно кислые и щелочные концентрированные стоки (отработанные растворы) взаимно нейтрализуются при реагентной схеме нейтрализации. Если благодаря регенерации раствор травления становится “вечным”, то в сточных водах баланс кислых и щелочных стоков сместится в щелочную сторону. Это приведет к необходимости добавлять кислоту в сточные воды для финишной корректировки рН перед их сливом. Аналогично, регенерация щелочных растворов обезжиривания приведет к дефициту щелочных стоков и будет необходимо добавлять щелочь для подгонки рН перед сбросом сточных вод. Таким образом, реальная экономия кислоты (щелочи) будет ниже ожидаемой. Очевидно, что фактическая экономия реагентов будет достигнута при одновременном и сбалансированном применении регенерационных технологий для кислотных и щелочных растворов с учетом их участия в процессе нейтрализации. Другие материальные затраты на регенерационные процессы соответственно возрастут. Все надо считать.

Читайте также:  Какой песок нужен для раствора

Однако дорогу осилит идущий. Дерзайте, Светлана, и удачи Вам!

Регенерация растворов обезжиривания в гальваническом производстве

В практике производства отработанные щелочные растворы обезжиривания часто сбрасываются, так как они являются дешевыми отходами. Однако, такие сбросы являются одними из самых вредных, поскольку они парализуют работу многих нереагентных очистных установок. Содержащиеся в отработанных растворах обезжиривания эмульгированные, неэмульгированные и омыленные жиры и масла отравляют ионообменные смолы и мембраны в системах водоочистки, пассивируют электроды в случаях применения электрохимических методов очистки сточных вод на предприятии. Таким образом, проблема предотвращения сбросов обезжиривающих растворов приобрела особое значение.

Методы регенерации растворов гальванического цеха

Выбор методов регенерации отработанных растворов обезжиривания определяется главным образом степенью их загрязненности и остаточным содержанием щелочных компонентов, влияющих на pH обрабатываемой среды. Из-за большого разнообразия их составов следует выделить высокощелочные растворы (с рН>13), такие как стандартные растворы электрохимического обезжиривания, и низкощелочные с применением ПАВ, такие как растворы химического обезжиривания. Причиной выхода их из строя является накопление в них неэмульгируемых и эмульгируемых масел, продуктов омыления жировых загрязнений, а также механических примесей. В зависимости от маслоемкости растворов накопление маслопродуктов в них может достигать 4-5 г/л и более.

Из применяемых способов разделения маслосодержащих растворов наиболее перспективными являются методы мембранной очистки (ультрафильтрация) и электрофлотации.

Ультрафильтрапионный метод позволяет очищать обезжиривающие растворы до остаточной концентрации масел не более 2 мг/л; получаемый маслоконцентрат, содержащий 70-95% масла, может быть утилизирован.

Сущность мембранной технологии (ультрафильтрации) заключается в том, что поток обрабатываемой жидкости непрерывно прогоняется при определенных скоростях и давлении через каналы (трубки), у которых стенки являются пористыми мембранами (рис.6 Л.). При этом растворитель (вода) или низкомолекулярные фракции (щелочные компоненты) проходят сквозь поры мембраны и отводятся из аппарата, а в циркулирующем потоке остаются высокомолекулярные вещества. Многократной рециркуляцией достигаются разделение веществ в нужной степени и их концентрирование.

Казанское ПО “Тасма” производит трубчатые ультрафильтры типа БТУ 0,5/2,0. Они представляют собой конструкцию из семи параллельно расположенных открытопористых стеклопластиковых трубок, концы которых герметизированы отвержденным эпоксидным компаундом в виде обойм цилиндрической формы. На внутренней части стеклопластиковых трубок и торцах обойм находится полупроницаемая мембрана из фторопласта марки Ф

1 с удельной производительностью по фильтрату 50 л/(м 2 -ч), рабочим давлением 0,5 МПа, рабочей температурой 50 С, pH рабочей среды 1-13.

Схема очистки растворов гальванического цеха

Рис. 6.1. Схема мембранной очистки обезжиривающих растворов

Большинство из существующих ультрафильтрационных аппаратов работают по принципу концентрирования маслопродуктов, при этом по мере возрастания концентрации маслопродуктов снижается производительность процесса. Этот недостаток устраняется предварительным удалением скоалесцированных масел из обрабатываемой среды методом электрофлотации, а также за счет электродиализной обработки жидкости со смещением её pH в кислую область (до pH 8-10), Повышение эффективности протекания мембранных процессов также возможно за счет совмещения ультрафильтрации с коагуляцией деэмульгированных масляных глобул (с помощью электрохимически генерированного коагулянта) и электрофоретическим удалением их от поверхности мембраны. Для электрохимической генерации коагулянта используют растворимые алюминиевые электроды, размещенные внутри трубчатых элементов, и катоды в виде спирали, намотанной с внешней стороны трубок. Другим способом повышения проницаемости мембран за счет снижения концентрационной поляризации является интенсивная турбулизация пропускаемого раствора методом магнитоожижения. Это осуществляется путем введения в напорные каналы (трубки) ультрафильтров микросфер, изготовленных из магнитотвердого материала, что дает возможность с помощью переменного магнитного поля соленоидов создавать в напорных каналах псевдоожиженный слой сферической загрузки, чем обеспечивается максимальная турбулизация (перемешивание) раствора у поверхности мембраны.

Электрофлотанионный метод позволяет очищать обезжиривающие растворы от деэмульгированных и скоалесцированных маслопродуктов до остаточной концентрации не более 0,5 мг/л; получаемый маслоконцентрат может быть утилизирован в качестве добавок вместо мазута в сырьевую смесь для производства керамзита, в качестве смазочного материала для форм при производстве железобетонных изделий или сдаваться в качестве вторичных маслопродуктов.

Сущность электрофлотационной технологии заключается в том, что поток обрабатываемой жидкости непрерывно пропускается через электролизер, содержащий блок нерастворимых электродов, где в результате электролиза воды происходит выделение газов: водорода и кислорода. Дисперсные частицы прилипают к поверхности пузырьков газа с образованием флотокомплексов, плотность которых значительно ниже плотности раствора. Поэтому флотокомплексы всплывают на поверхность раствора, где образуют устойчивый пенный слой, удаляемый в приемник пены механическим пеносборным устройством. Очищенный раствор поступает в рабочую ванну. Расход электроэнергии составляет 1-2 кВт-ч/м 3 .

Достоинством электрофлотационного метода является простота конструкции и эксплуатации, а также продолжительность работы до смены электродного блока (до 10 лет).

Применяются также химические методы регенерации обезжиривающих растворов. Например, растворы с pH 7-14, не содержащие фосфатов и силикатов, регенерируют добавлением раствора фосфата или силиката натрия (1-5 г/л), а затем раствором солей кальция (0,3-2 г/л) или магния (0,2-1,2 г/л) при температуре 20 °С. Фосфаты кальция или магния выпадают в осадок, а на поверхности образуется слой масла. После отделения осадка и масла раствор пригоден для повторного использования. Химический реагентный способ проще и дешевле ультрафильтрации. Введение в отработанные обезжиривающие растворы гидроксидов кальция и магния позволяет удалить омыленную органику в виде хлопьевидного хорошо фильтруемого и флотируемого осадка за счет малой растворимости кальциевых и магниевых мыл.

Читайте также:  Гидрофобный раствор для кирпича

При обработке гидроксидом кальция одновременно с кальциевыми мылами выпадает в осадок малорастворимый хромат кальция, тем самым происходит очистка обезжиривающего раствора от соединений Сг 6+ , попадающих в ванну электрохимического обезжиривания с покрытых хромом частей подвесочных приспособлений или при использовании ванны электрохимического обезжиривания для снятия дефектного хромового покрытия.

Регенерация травильных растворов в производстве печатных плат

Процесс травления печатных плат обычно неотделим от серьёзных проблем, связанных с необходимостью жёсткого поддержания постоянства характеристик травильного состава, образованием большого количества отходов, возникновением в процессе травления опасных и сложных с точки зрения утилизации соединений.

Мы предлагаем использовать технологию травления без подобных недостатков. В специальной установке УРР травильный раствор регенерируется в течение нескольких лет, и нет необходимости его заменять (один раствор может работать в травильной машине до трех лет). Такая технология позволяет одновременно в одной машине травить платы, изготавливаемые как по позитивному, так и по негативному методам. Монтаж установки УРР прост: система подключается к отстойнику любой травильной машины и не требует ее дополнительной переделки. Один или несколько модулей УРР будут связаны в замкнутом цикле с вашей травильной установкой посредством двух трубопроводов.

  1. В первом цикле происходит постоянное восстановление травильного раствора (регенерация 1) по показаниям pH.
  2. Во втором цикле происходит электролитическое восстановление меди из отработанного травильного раствора (регенерация 2) на электродных биполярных пластинах электролизера.

1. Регенерация травильного раствора

2. Регенерация травильного вещества — электролиз меди

В модуле регенерации установки УРР часть травильного раствора, содержащего одновалентные ионы меди, направляется к модулю электролиза. Там медь осаждается на катоде и снижает уровень содержания меди в растворе. Осажденную с помощью электролиза медь можно легко снять с электродов в виде тонкого листа металлической меди после выключения модуля регенерации. Образовавшиеся на аноде газы (кислород и аммиак) удаляются из электролизера и подаются обратно в травильный раствор для поддержания процесса обратного окисления меди. Оба цикла отделены друг от друга в пространственном отношении и протекают независимо друг от друга. Однако, процессы травления и регенерации меди логически связаны между собой.

3. Координация циклов посредством измерения плотности

Совместное протекание регенерации I и II координируется двумя измерителями плотности. Устройство измерения плотности регенерации I контролирует плотность травильного раствора в травильной установке на данный момент времени. Как только заданное значение плотности в травильной машине повышается, автоматически включается регенерация II (электролиз).

Совместное протекание процессов измерения плотности, повышение уровня концентрации меди в электролизере и разбавление травильного вещества в травильной машине происходит до тех пор, пока идет процесс регенерации всей меди из отработанного раствора травления. Если констатируется, что установленное значение плотности в травильной машине стало ниже заданного, электролиз автоматически выключается. Итак, электролиз происходит только тогда, когда это необходимо для ликвидации повышенного уровня концентрации меди в травильной машине.

  • Модуль регенерации травильного раствора: циркуляционный насос, 2 инжекторных насоса, устройство измерения плотности, устройство контроля значения уровня рН и фильтрация — байпас.
  • Модуль регенерации меди: электролизер с циркуляционным насосом, система подачи охлаждающей воды с регулированием температуры, система контроля уровня, система измерения тока электролизера, предохранительный термостат для травильного раствора и контактные выводы для электродов, предохранительный выключатель на крышке электролизера, система вытяжки газов и устройство для обогрева во время пауз в работе.
  • Шкаф управления: Шкаф управления содержит блок управления, трансформатор и выпрямитель. В него встроены индикаторы для контроля температуры травильного раствора в электролизере, значения уровня рН и тока электролиза, а также расположены световые индикаторы, предназначенные для контроля процесса и отображения неисправностей.

Основные технические характеристики установки приведены ниже в таблице:

Очистка и регенерация бурового раствора

Очистка и регенерация бурового раствора – важный компонент циркуляционных систем буровых установок.

Обычно этот компонент представлен блоком очистки и регенерации бурового раствора, причем обработке подвергается так называемый утяжеленный буровой раствор

Рис. Система очистки бурового раствора GN200 GPM HDD

Утяжеленный буровой раствор – многокомпонентная полидисперсная система, в которой дисперсная фаза обычно представлена глиной, а дисперсионная среда – водой.

Установки очистки и регенерации бурового раствора главным образом предназначены для поддержания буровых работ с использованием малоотходных технологий и позволяют:

  • очищать буровые растворы от шлама с размером частиц более 5 мкм

(так, с помощью вибросита могут удаляться частицы более 65 микрон, ситогидроциклонная установка позволяет удалять частицы более 55 микрон, а пескоотделитель более 40 микрон и др.)

  • обрабатывать сливы песко- и илоотделителя на центрифуге
  • регенерировать барит (сульфат бария или тяжелый шпат) при бурении и после завершения бурения скважины
  • перерабатывать избытки бурового раствора, попутно разделяя его на фракции
  • дегазировать буровой раствор

В самом общем виде установки (блоки) очистки и регенерации бурового раствора комплектуются следующими субкомпонентами:

Что дает использование подобных установок очистки и регенерации ?

1) значительно сокращается объем отходов бурения (в 2-3 раза)

2) снижается количество расходуемых барита и химических реагентов (до 60%)

3) на выходе из бурового блока удается получать шлам пониженной влажности, что дает возможность максимально безопасно транспортировать его в контейнерах и других средств перевозки

Помимо традиционных установок для очистки и регенерации утяжеленного бурового раствора, существует также любопытные патентные разработки:

Например, устройство для очистки бурового раствора, включающее металлическую проволочную сетку и элементы крепления, подсоединяемые к виброситу и размещенные на противоположных краях сетки. Такое устройство устанавливается в виброситах с помощью натяжных механизмов.

Другой пример – система очистки утяжеленных буровых растворов с циркуляционной емкостью с отсеками, а также перемешивателями утяжеленного бурового раствора. Этот вариант установки относится к системам промывки бурящихся нефтяных и газовых скважин.

Регенерация технологических растворов производства печатных плат

Наиболее широко применяются аммиачные и хлоридно-пероксидные растворы травления, а также растворы FeCl3. При травлении медь с платы переходит в ионное состояние, а раствор обогащается ионами Cu+, Cu+2, Fe+2 и постепенно теряет свою активность. После этого можно еще на некоторое время восстановить травящую способность путем добавления окислителя, однако при дальнейшем увеличении концентрации ионов меди и железа она необратимо падает.
Например, для получения тонкого токопроводящего слоя меди на диэлектрической основе печатной платы, применяют химическое восстановление. Для этого разработаны комплексные электролиты меди, а в качестве восстановителя используется формалин. Механизм химического восстановления меди имеет электрохимический характер, так как на покрываемой поверхности протекают сопряженные реакции. На анодных микроучастках окисляется формальдегид и освобождаются 2 электрона.

НСОН + ЗОН- = НСОО- + 2Н2О + 2е

Освободившиеся 2 электрона участвуют в катодной каталитической реакции восстановления меди на поверхности диэлектрической части печатной платы.

Суммарная реакция процесса восстановления меди выглядит следующим образом:

Cu2+ + 2НСОН + 4ОН- = Cu + 2НСОО- + Н2 + 2Н2О-

При этом формалин частично окисляется в щелочной среде по реакции (побочная реакция):

НСОН + ОН- = НСОО- + Н2

Протекают также другие побочные реакции, так что проблема регенерации раствора для химического меднения не является простой. Более доступно выделение меди из отработанных растворов, например, электроосаждением меди на катоде с нерастворимым анодом. Наиболее просто травильный раствор восстанавливают путем разбавления его и корректируют по содержанию окислителя, а также других компонентов. Однако такой прием дает кратковременный эффект и сопряжен с другими неудобствами, что ограничивает его практическое применение.
Травильные растворы могут быть также регенерированы электрохимически: катодным выделением меди (избытка) и анодным окислением Fe(II) в Fe(III) (основной компонент). Характерной особенностью такого метода является присутствие компонентов в различных степенях окисления. В бездиафрагменном электролизере это может привести к тому, что полученные на аноде ионы Fe(III), могут восстанавливаться на катоде до ионов Fe(II), которые, диффундируя к аноду, снова окисляются. Анодный и катодный выходы по току могут снизиться до нуля. Данное явление можно ослабить, используя при регенерации раствора различные по величине анодную и катодную плотности тока: ik >> ia, при этом величина ik должна превышать значение, при котором происходит саморастворение меди в электролите. Как правило, соотношение ik : ia составляет 2 :10 при it = 10-30 А/дм2. Это позволяет повысить выход по току целевых продуктов до 40-60% в случае регенерации медно-аммиачных растворов до 20-30% – для хлоридно-железных, до 30-50% – для хлоридно-пероксидных. Таким образом, эффективность регенерации травильных растворов методом бездиафрагменного электролиза невелика. Кроме того, серьезную проблему представляет невысокая устойчивость нерастворимых анодов: традиционно используемый графит промышленных марок склонен к разрушению при высоких анодных потенциалах. В настоящее время в процессах регенерации начинают использовать малоизнашиваемые аноды на основе металлооксидов. В сернокислых средах достаточно устойчивы титановые аноды с оксидным покрытием из RuO2, IrO2, MnO2, РbО2 и платиново-титановые аноды. В растворах, содержащих пероксид водорода, металлоксидные аноды на основе MnO2 и РbО2 малоустойчивы, так как в отсутствии тока протекает окислительно-восстановительный процесс, сопровождающийся восстановлением активного слоя оксида. Поэтому при регенерации растворов травления необходимо произвести выбор устойчивых в данных условиях анодов.
Определенные трудности возникают и в связи с медью, образующейся на катоде, так как при высоких плотностях тока медь выделяется в присутствии ионов железа не в виде компактного осадка, а в виде губки, оседающей на катодах рыхлым слоем и создающей большое электросопротивление.
Значительно большие выходы по току достигаются при использовании ионообменных мембран. В этом случае побочные реакции на электродах сводятся к минимуму. Различные варианты регенерации травильных растворов различаются типом мембран и направлением потоков электролита. Анионообменные мембраны обычно используются при извлечении кислоты из отработанных травильных растворов.
Для регенерации травильных растворов, работающих по принципу окисления-восстановления компонентов, используются катионообменные мембраны. Отработанные старые растворы электролитов на основе хлорида железа поступают в анодную камеру, при этом часть меди и железа переходит в катодную камеру и осаждается на катоде. Перенос этих ионов происходит одновременно с ионами Н+, поэтому выход по току незначителен. Для повышения эффективности процесса предлагается до начала электролиза экстрагировать железо, а затем медьсодержащий раствор направить в катодную камеру, где образуется металлическая медь. Исходный раствор можно подавать сначала в катодную камеру электролизера с катионообменной мембраной, а после извлечения избытка меди – в анодную для окисления Fe(II) в Fe(III). Процесс можно проводить в последовательно соединенной линии установок, предусматривающей возврат католита в анодную камеру головного аппарата.
Реализован способ, предполагающий использование электродиализатора, одна из камер которого заполняется индифферентным раствором; сам процесс осуществляется в другой камере. Данный метод применим в случае регенерации растворов, активность которых восстанавливается при введении окислителя (например, хлористо-пероксидного электролита). При этом целесообразно использование аппарата с катионообменной мембраной и раствором серной кислоты в анодной камере. Раствор подается в катодную камеру для удаления избыточной меди, а затем в него вводится пероксид водорода.

Оцените статью
Добавить комментарий