Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Технология получения свинцового крона с использованием отходов гальванических производств

Диссертация: Технология получения свинцового крона с использованием отходов гальванических производств
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Целью настоящей работы является разработка технологии получения свинцового крона с использованием отработанных растворов гальванических производств. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: Возможно получение свинцового крона из ОХР двумя способами: химическим, путём взаимодействия очищенного ОХР с раствором соли свинца, и электрохимическим, при анодном… Читать ещё >

Технология получения свинцового крона с использованием отходов гальванических производств (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Глава 1. Литературный обзор
    • 1. 1. Экологическая опасность и масштабы применения хромсодержа-щих растворов в гальванотехнике
    • 1. 2. Методы переработки отработанных хромсодержащих растворов
    • 1. 3. Общие сведения о свойствах свинцового крона и способах его получения
      • 1. 3. 1. Свойства хромата свинца
      • 1. 3. 2. Химический состав и свойства свинцовых кронов
      • 1. 3. 3. Способы получения свинцового крона
    • 1. 4. Электрохимический синтез свинцового крона
      • 1. 4. 1. Анодное поведение свинца в электролитах различных типов
      • 1. 4. 2. Известные технические решения
    • 1. 5. Отработанные свинцовые аккумуляторы как потенциальная сырьевая база для получения крона
    • 1. 6. Обоснование направлений исследований
  • Глава 2. Методика эксперимента
    • 2. 1. Использованные растворы и реактивы
    • 2. 2. Потенциометрическое титрование
    • 2. 3. Химические анализы
    • 2. 4. Электрохимические исследования
      • 2. 4. 1. Снятие гальваностатических кривых и хроновольтамперо-грамм
      • 2. 4. 2. Измерение скорости выделения кислорода
      • 2. 4. 3. Снятие вольтамперных характеристик мембран
    • 2. 5. Получение крона и изучение его свойств
      • 2. 5. 1. Химический синтез свинцового крона
      • 2. 5. 2. Электролиз
      • 2. 5. 3. Мембранный электролиз
      • 2. 5. 4. Фильтрация суспензий и обработка осадков
      • 2. 5. 5. Исследование характеристик осадков
      • 2. 5. 6. Исследование свойств лакокрасочных покрытий
  • Глава 3. Подготовка отработанных растворов к синтезу свинцового крона
    • 3. 1. Расчет остаточных концентраций примесей
    • 3. 2. Определение удельного расхода щелочи на очистку
  • Глава 4. Химический синтез свинцового крона
  • Глава 5. Анодное поведение свинца в растворах, содержащих Сг (У1)
    • 5. 1. Распределение форм Сг (У1) в зависимости от рН раствора
    • 5. 2. Анодное поведение свинца в растворах без активаторов
    • 5. 3. Влияние ацетата натрия на анодное поведение свинца в хромсо-держащих растворах
    • 5. 4. Влияние различных факторов на скорость выделения кислорода на свинцовом аноде
    • 5. 5. Выводы
  • Глава 6. Электрохимический синтез хромата свинца
    • 6. 1. Влияние различных факторов на ВТ хромата свинца
    • 6. 2. Причины повышения рН при электролизе
    • 6. 3. Стабилизация рН при электролизе
    • 6. 4. Некоторые практические аспекты электролиза
    • 6. 5. О возможности применения мембранного электролиза для получения свинцового крона
    • 6. 6. Выводы
  • Глава 7. Технология получения свинцовых кронов

В современной гальванотехнике применяют десятки различных технологических растворов, содержащих соединения шестивалентного хрома. По мере накопления в этих растворах примесей (катионов Сг и катионов обрабатываемых металлов) растворы выходят из строя и обычно поступают в виде залповых сбросов на очистные сооружения. При очистке отработанных хромсодержащих растворов (ОХР) безвозвратно теряются соединения хрома и расходуются большие количества химикатов на нейтрализацию.

Известные методы регенерации или рекуперации ОХР не всегда осуществимы или экономически рентабельны в условиях отдельно взятых гальванических производств. Однако имеется принципиальная возможность централизованного сбора большинства ОХР с группы предприятий с последующим усреднением состава, очисткой от катионных загрязнений и утилизацией соединений Сг (У1) в виде целевого продукта. Одним из таких продуктов является свинцовый крон, который может представлять собой как чистый хромат свинца РЬСЮ4, так и композиции на его основе, включающие, как правило, сульфат свинца. Свинцовые крона используются в качестве пигмента в лакокрасочной промышленности.

Возможно получение свинцового крона из ОХР двумя способами: химическим, путём взаимодействия очищенного ОХР с раствором соли свинца, и электрохимическим, при анодном растворении свинца по реакции: 2 РЬ + Сг2072″ + Н20 2 РЬСЮ4| + 2^+46.

Сырьевой базой по свинцу может быть как чистый свинец или его соединения, так и свинецсодержащие отходы. В качестве таких отходов перспективно использование лома вышедших из строя свинцовых аккумуляторных батарей, а именно, активной массы отрицательных электродов (АМОЭ) и металлических деталей (борны, баретки, межэлементные соединения, решетки), которые должны быть переплавлены в аноды.

Целью настоящей работы является разработка технологии получения свинцового крона с использованием отработанных растворов гальванических производств. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

— обосновать и разработать технологически приемлемый способ предварительной очистки отработанных хромсодержащих растворов от катионных загрязнений;

— подобрать недефицитные растворители и режимы растворения активной массы отрицательных электродов;

— изучить анодное поведение свинца в электролитах, содержащих соединения Сг (У1), для выбора состава электролита и режима электролиза;

— изучить динамику процессов при электролизе в условиях истощения электролита по Сг (У1);

— определить химический и фазовый состав получаемых кронов.

Основные выводы по работе.

1. Предложено в качестве сырьевой базы для получения свинцовых кро-нов использовать отработанные хромсодержащие растворы (ОХР) гальванических производств, за исключением растворов, содержащих фосфорную кислоту или соединения кадмия.

2. Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены условия очистки ОХР от катионных загрязнений (доведением рН до 6 раствором NaOH).

3. Подобраны растворители (3% NaOH и 10% СН3СООН) и режимы растворения для активных масс отрицательных пластин вышедших из строя стартерных аккумуляторных батарей. При смешении полученных растворов и очищенных ОХР получается крон, соответствующий по составу маркам КЛ-1 иКЛ-2.

4. Выяснено, что образование хромата свинца при электролизе сопровождается анодным выделением кислорода. Показано, что растворы на основе СЮз обладают меньшим пассивирующим эффектом по сравнению с бихро-матными растворами.

5. Выяснена невозможность осуществления процесса электрохимического синтеза хромата свинца с приемлемой для производства скоростью в чистых растворах хромового ангидрида или бихроматов, а также в этих растворах с добавлением сульфат-иона.

6. Обоснованы вид и концентрация активатора (ацетат натрия, 0,4 — 0,6 моль/л), вводимого в состав электролита для анодного растворения свинца. Обоснованы допустимые концентрации Cr (VI) в растворе для электролиза (не более 0,1 моль/л).

7. С учётом химических и электрохимических реакций, протекающих в электролизёре, рассчитаны максимальные значения допустимой расчетной степени истощения раствора, до которой не происходит увеличение рН. Показано, что при любом значении ВТ хромата свинца резкий рост рН может начаться после превращения в хромат свинца двух третей Сг (У1), находящегося первоначально в электролите.

8. Теоретически и экспериментально обоснована необходимость введения в состав электролита стабилизатора рН (уксусная кислота, около 0,3 моль/л) с целью получения однородного по составу продукта.

9. Обоснован режим электролиза при получении крона (диапазон плот.

2 2 ностей тока: 1−12,5 А/дм (оптимально — около 5 А/дог) — степень истощения.

ОХР по хрому при электролизе — 80−90%). Расход электроэнергии при оптимальных условиях составляет 1,27 кВт-ч/кг крона.

10. Рекомендации проверены на ОХР с использованием анода из РЬ-БЬ сплава, полученного переработкой вышедших из строя аккумуляторов. Получаемый крон по составу соответствует марке КЖ-3.

11. Описаны достоинства и недостатки мембранного электролиза при получении крона и показана его неконкурентоспособность по сравнению с обычным электролизом.

12. Выяснено, что по основным показателям: содержание СЮз 17 — 25%- рН водной вытяжки — 5,6 — 6,1- содержание водорастворимых веществдо 1%- содержание воды — до 0,42%, получаемые химическим и электрохимическим способами продукты соответствуют ГОСТ 478–80.

13. Разработана технологическая схема производства свинцового крона с использованием ОХР. Электрохимический вариант технологии прошёл промышленную апробацию.

Показать весь текст

Список литературы

  1. СанПиН 2.1.4.559 — 96. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Санитарные правила и нормы. — М.: 1996. — 11 с.
  2. С.С. Экологически безопасное гальваническое производство. М.: Произв.-издат. предприятие «Глобус», 1998. — 302 с.
  3. Технология электрохимических покрытий: Учеб. для средних специальных учебных заведений/ М. А. Дасоян, И. Я. Пальмская, Е. В. Сахарова. -JL: Машиностроение, 1989. 311 с.
  4. Н.Т. Электролитические покрытия металлами. М.: Химия, 1979.-352 с.
  5. Инженерная гальванотехника в приборостроении / Под ред. д-ра техн. наук A.M. Гринберга. -М.: Машиностроение, 1977. 512 с.
  6. С.С. Организация гальванического производства. Оборудование, расчёт производства, нормирование/ Под ред. В.Н. Кудрявцева- приложение к журналу «Гальванотехника и обработка поверхности». «Глобус».-М.: 2002.-208 с.
  7. Н.С. Ресурсосберегающие технологические схемы промывок в гальваническом производстве. Журн. ВХО им. Менделеева. 1988. — 32, № 2.-с.199−202 с.
  8. Пат. 4 108 770 США Chromium reduction process (цит. по 7.)
  9. Д.В., Киштене Д. П. Использование отходов производства мебели для обезвреживания хромсодержащих растворов // Гальванотехника и обработка поверхности. М.: 1994, т 3 № 3, С. 41.
  10. Т.Ф., Строгая Г. М., Широкова Т. М. Удаление шестивалентного хрома из отработанного раствора травления пластмасс // Гальванотехника и обработка поверхности. М.: 1996, т 4 № 3, С. 38−43.
  11. С.С., Губская Е. С. Утилизация жидких концентрированных хромсодержащих отходов гальванического производства // IV Украинекая республиканская конференция по электрохимии: Тез. докл. Киев: На-ук.думка, 1984. 188 с.
  12. С.Г., Савич Ж. Д., Жарских И. М., Бершевиц O.A. О возможности электрохимической регенерации отработанных растворов хроматиро-вания меди // Гальванотехника и обработка поверхности. М.: 1993, т 2 № 4, С. 80−83.
  13. Гибкие автоматизированные гальванические линии: Справочник /Под ред. B.JI. Зубченко и др.- М.: Машиностроение, 1989. 672 с.
  14. Е.Ф., Рискин И. В. Химия и технология пигментов. М.: Химия, 1974.-656 с.
  15. Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. 5-е изд. М.: Химия 1979.-480 с.
  16. П.И., Индейкин Е. А., Толмачев И. А. Пигменты и пигментированные лакокрасочные материалы: учеб. пособие для вузов. JL: Химия, 1987.-200 с.
  17. ГОСТ 478 80. Крона свинцовые. Технические условия. — изд. стандартов, 1981. -9 с.
  18. H.A., Левин А. Н., Ваулина A.A. A.c. 427 036 СССР. Способ получения свинцовых кронов. Б. и., 1974, № 1.
  19. Е.В., Шутов A.A., Бабинский С. Р. и др. A.c. 558 067 СССР. Раствор для электролитического получения жёлтого свинцового крона. Б. и., 1977, № 18.
  20. A.A., Кривцова Е. В., Куваев К. Г. Возможность электрохимического растворения свинца в некоторых электролитах // Химия и хим. технология, 1981, т. 25, вып. 6, с. 721 723.
  21. A.A., Бурмыкина Е. И. Физико-химические условия электрохимического синтеза свинцового крона.// Химия и хим. технология, 1982, т. 25, вып. 6, с. 77 80.
  22. A.A., Бурмыкина Е.И. A.c. 1 231 083 СССР. Способ получения желтого свинцового крона. Б.и., 1974, № 18.
  23. Прикладная электрохимия. Изд. 3-е. / Под ред. A.JI. Ротиняна. Д.: Химия, 1974, 536 с.
  24. Дж.Н. Ионные равновесия. (Математическое описание). Пер. с англ., Изд-во «Химия», Л., 1973, 425 с.
  25. Нгуен Дык Ким, Сухотин A.M. Границы пассивного состояния свинца в растворах различного анионного состава // ЖПХ 1990, № 8, С. 1821 -1824.
  26. Справочник по электрохимии / Под ред. A.M. Сухотина. JL: Химия, 1981.-488 с.
  27. Нгуен Дык Ким, Сухотин A.M. О природе реакций пассивации и перепассивации свинцового анода // ЖПХ 1990, № 8, с 1824 1828.
  28. М.А., Агуф И. А. Современная теория свинцового аккумулятора. Л.: «Энергия», 1975, 312 с.
  29. Azzam A.M., Abd El Rehim and Boctor W.H. Anodic behavior and passivation of lead in sulfuric acid solution. Potential vs time curves // Acta Chimica Academiae Scientiarum Hungaricae 1977, tomus 95 (4), pp 367 372.
  30. J.P., Hampson N.A., Taylor R. Вольт-амперометрическое изучение поликристаллов Pb и электроосаждения РЬОг в растворах H2SO4. // Elec-troanal. Chem., 1971, vol 33, № 1, pp 109 120.
  31. Л.H. Работа отрицательного электрода свинцового аккумулятора. // Промышл. Армении, 1960, № 9, С 56 58.
  32. G., Harrison J.A. Электрохимическое растворение Pb с образованием PbS04. // Electroanal. Chem., 1972, vol 34, № 1, pp. 21 26.
  33. .Н. Анодное пассивирование Pb в H2SO4. Труды 2 конференции по корроз. метал., т. 2, Изд-во АН СССР, М., 1943, С 67 — 85.
  34. Н., Schwarz W. Изменение поверхности Pb-электродов при электролизе. // Electroch. Acta, 1966, vol. 11, № 1, pp. 111 114.
  35. Pavlov D. Processes in solid state at anodic oxidation of a lead electrode in H2SO4 solution and their dependence on the oxide structure and properties // Elec-trochimica Acta. 1978, pp 845 854.
  36. Barradas R.G., Belinko К., Ambrose J. Electrochemical Behavior of the Lead Electrode in HC1 and NaCl Aqueous Electrolytes // Can g. Chem. 1974. pp 389−406.
  37. В.И. Защитные покрытия. M.: Металлургия, 1974. — 599 с.
  38. Д.А. (патент США 3 940 265, выдан 24 февраля 1976 г.- Министерство внутренних дел США).
  39. Т.Д., Шелтон Р. К., Колвелл Е.Дж. (патент США 4 9 833, выдан 1 марта 1977 г.- фирма «ИСБ Инкорпорейтед»).
  40. А.Е. (патент США 4 18 567, выдан 19 апреля 1977 г.).
  41. Г. (патент США 4 26 477, выдан 31 мая 1977 г.- фирма «А. Тонолли и Ко. СпА», Италия).
  42. Е.В., Вуххольц К. М. (патент США 4 98 685, выдан 4 июля 1978 г.- фирма «Акерлоу Индастриз, Инк.»).
  43. М. Извлечение металлов и неорганических соединений из отходов. Справочник-М.Металлургия, 1985,-408 с.
  44. М. (патент США 4 30 916,21 июня 1977 г.).
  45. Л. X. (патент США 4 102 676, выдан 25 июля 1978 г. и 4 180 251, выдан 25 декабря 1979 г.- фирма «Драво Корпорейшн»).
  46. М.Е., Кланг Дж.К. (патент США 4 118 219, выдан 3 октября 1978 г.- фирма «Гоулд Инк.»).
  47. X., Линдроос Дж., Сарккинен В., Сеппанен Р. (патент США 4 96 045, выдан 20 июня 1978 г).
  48. А.Ф., Данчилович-Матулас В. (патент США 4 107 007, выдан 15 августа 1978 г.- «Общество поддержки исследовательских работ в гугенотской Высшей технической школе», Швейцария).
  49. К.Д., Рао М.В. (патент США 4 115 109, выдан 19 сентября 1978 г.- фирма «НЛ Индастриз, ИНк»).
  50. В.Ф. Скоростное хромирование Киев.: Изд-во Техника, 1965 г.-249 с.
  51. Ф.И. Ускоренный контроль электролитов, растворов и расплавов. Справочник. М., Машиностроение, 1978, 191 с.
  52. А.П., Бабушкина H.A., Братковский А. М. Физические Величины: справочник под ред. И. С. Григорьева. -М.- Энергоиздат. 1991 1232 с.
  53. Ю.И., Ганженко Т. С., Черкасов В. А. (патент РФ 2 200 745, выдан 20 марта 2003).
  54. ГОСТ 21 119.3 75. Красители органические и пигменты неорганические. Метод определения реакции водной суспензии и водной вытяжки. — 8 с.
  55. ГОСТ 21 119.2 75. Красители органические и пигменты неорганические. Методы определения содержания веществ, растворимых в воде. — 8 с.
  56. ГОСТ 21 119.1 75. Красители органические и пигменты неорганические. Методы определения содержания воды и летучих веществ. — 8 с.
  57. ГОСТ 6806 73. Материалы лакокрасочные. Метод определения эластичности плёнки при изгибе. — 6 с.
  58. ГОСТ 5233 89. Материалы лакокрасочные. Метод определения твёрдости покрытия по маятниковому прибору. — 8 с.
  59. ГОСТ 15 140 78 Материалы лакокрасочные. Методы определения адгезии. — 8 с.
  60. ГОСТ 896 69 Материалы лакокрасочные. Фотоэлектрический метод определения блеска. — 7 с.
  61. ГОСТ 4765 73 Материалы лакокрасочные. Метод определения прочности плёнки при ударе. — 4 с.
  62. ГОСТ 9.403 80 Покрытия лакокрасочные. Методы испытаний на стойкость к статическому воздействию жидкостей. — 12 с.
  63. Д.В., Симонова A.A., Макаров C.B., Зайцев В. А. Получение хромихромата при обезвреживании концентрированных гальванических растворов // Очистка сточных вод и регенерация ценных компонентов. Сб. науч. трудов. М.: Машиностроение, 1990. — 54 с.
  64. Г. Курс неорганической химии, учеб. Том.З., М.: Изд-во Мир, 1972.
  65. Свойства неорганических соединений. Справочник / Ефимов А. И. и др. Л.: Химия, 1983. — 392 с. 67.http://www.familyhome.by/family/production/plasticandpolimer/pigmen t/krona
  66. Д.Ю. Применение мембранного электролиза для регенерации и утилизации растворов на основе соединений хрома. Автореф. дисс. М. 2002.
  67. Краткий справочник физико-химических величин /Под ред. A.A. Равделя и A.M. Пономаревой. JL: Химия, 1983. — 232 с.
  68. В.Н., Дасоян М. А., Никольский В. А. Химические источники тока. М.: ВШ., 1990. — 240 с.
  69. ГОСТ 17 553–72. Мембраны ионообменные. Методы подготовки к испытанию. -М.: Изд-во стандартов, 1972. 68 с.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!