Метод за неутрализиране на водни разтвори, съдържащи съединения на шествалентен хром - RF патент
Изобретението се отнася до галванопластика, по-специално до метод за неутрализиране на промивни води и електролити, съдържащи съединения на шествалентен хром. Методът се основава на редукция на съединения на шествалентен хром с разтвори на хидразин или хидроксиламин. Освен това реакциите протичат в диапазона на рН от киселинно до леко алкално без допълнително въвеждане на киселина или основа за промяна на рН. В края на реакцията на редукция, утаената утайка от хромов хидроксид се филтрира от разтвора. ТЕХНИЧЕСКИ ДЕЙСТВИЕ: разработване на реагентен метод за неутрализиране на промивни води в безпоточни промивни вани и електролити, съдържащи съединения на шествалентен хром, без използването на такива химически реагенти, след което се образуват допълнителни, трудни за рециклиране отпадъци. 1 з.п. летя.
Употреба: в галваничното производство за неутрализиране на промивна вода в непроточна промивна вана (уловител) и електролити, съдържащи съединения на шествалентен хром.
Изобретението се отнася до метод за неутрализиране на промивни води в сифонни вани и електролити, съдържащи съединения на шествалентен хром. Предложеният метод позволява да се неутрализират промивните води и електролитите, съдържащи съединения на шествалентен хром, с образуването на минимално количество допълнителни отпадъци.
Целта на изобретението е да се разработи реагентен метод за неутрализиране на промивни води в сифонни вани и електролити, съдържащи съединения на шествалентен хром, без използването на такива химични реагенти, след което се образуват допълнителни, трудни за рециклиране отпадъци.
Същността на изобретението: известни са различни реактивни методинеутрализиране на промивни води и електролити, съдържащи съединения на шествалентен хром. Най-често съединенията на шествалентен хром първо се редуцират до съединения на тривалентен хром с помощта на редуциращи агенти: железен сулфат или натриев сулфит. Реакцията, като правило, се провежда в кисела среда, за която първо се добавя разтвор на сярна киселина към разтвор, съдържащ съединения на шествалентен хром. След реакцията на редукция разтворимите съединения на тривалентен хром се превръщат в неразтворими, за което се добавя подходящо количество алкален разтвор
[1]. При извършване на неутрализация на разтвори, съдържащи съединения на шествалентен хром, по подобен начин се образува допълнително значително количество твърди отпадъци - утайка, съдържаща железен хидроксид (в случай на използване на железен сулфат като редуциращ агент) и голямо количество натриев сулфат (при използване на натриев сулфит или железен сулфат и сярна киселина и алкали като редуциращ агент за създаване на необходимата стойност на рН на разтвора).
За да се намали количеството на допълнителните твърди отпадъци и да се намали солеността на получените разтвори, е необходимо да се избере редуциращ агент, който взаимодейства със съединения на шествалентен хром в широк диапазон на рН (главно от киселинната област до леко алкална). Процесът на окисление на редуциращия агент трябва да протича почти напълно, като продуктите от окисляването на редуциращия агент не трябва да замърсяват разтвора или да изискват допълнителни мерки за тяхното обезвреждане или използване.
Използвайки референтните стойности на стандартните електродни потенциали за окисление на хидразин и редукция на шествалентен хром, взети от [2, 3], можем даизчислете стойностите на електродните потенциали на тези реакции за различни стойности на рН на разтвора. За рН, равно на 0, 7 и 14, стойността на електродния потенциал на реакцията на редукция на съединения на шествалентен хром е 1,33, +0,56 и -0,13 V, а стойността на електродния потенциал на реакцията на окисление на хидразин е съответно -0,33, -0,74 и -1,16 V. От представените стойности следва, че с увеличаване на стойността на рН на разтвора, окислителните свойства на съединенията на шествалентен хром намаляват, докато редукционните свойства на хидразина се увеличават. Потенциалната разлика на общата редокс реакция е много по-голяма от нула в целия диапазон на рН, следователно хидразинът ще бъде окислен от съединения на шествалентен хром в широк диапазон на рН на разтвора. Хидроксиаминът също има силни редуциращи свойства. Основните продукти на окислението на хидразин или хидроксиламин са азот и вода.
Под действието на ограничено количество хидразин върху разтвори на хромна киселина се образува хромен хромат:
С увеличаване на количеството хидразин, взаимодействащ с хромовата киселина, редукцията протича до образуването на тривалентен хромен хидроксид:
Реакциите (1) и (2) протичат бързо и почти напълно. Както водата за измиване на секцията за хромиране, съдържаща 0,01 g/l CrO3 (събирателна вана), така и отработеният електролит за хромиране, съдържащ
250 g/l CrO3. Когато се използва като редуциращ агент, хидразинът не изисква въвеждането на киселина или основа за създаване на желаната стойност на pH на разтвора, т.к. редукцията на съединенията на шествалентен хром се извършва в широк диапазон на pH на разтвора. Продуктите на окисление на хидразин - азот и вода не изискват допълнителни мерки за тяхноторециклиране.
Хидроксиаминът има подобни силни редуциращи свойства, който реагира със съединения на шествалентен хром (хромна киселина) съгласно уравненията:
Хидроксиламинът, както и хидразинът за реакцията (3) и (4), не изискват въвеждането на киселина или основа за промяна на рН, а продуктите на окисление на хидроксиламин - азот и вода не изискват допълнителни методи за обезвреждане.
Разтвори и електролити, съдържащи в допълнение към шествалентен хром, много свободна силна киселина (електролити за полиране на стомана и нейните сплави, избелващи разтвори за цинк, мед и нейните сплави, цинкови и медни пасивиращи разтвори) изискват въвеждането на допълнително количество алкали за неутрализиране на излишната киселина и утаяване на тривалентен хромен хидроксид след въвеждането на редуциращ агент - хидразин или хидроксилам не.
За да се намали потокът от съединения на шествалентен хром във ваната за измиване на потока, е необходимо да се стремим да поддържаме най-ниската концентрация на съединения на шествалентен хром, например 0,1-1,0 g/l по отношение на CrO3, във ваната за улавяне (непроточна вана за измиване), предназначена за измиване на части след операцията по хромиране в стандартен електролит. Когато концентрацията на хромна киселина във ваната за улавяне се достигне в диапазона 0,1-1,0 g/l по отношение на CrO3, изчисленото количество разтвор на хидразин или хидроксиламин се добавя към ваната, разбърква се и се оставя за няколко часа (през нощта). В края на реакцията утаената утайка от хромов хидроксид се отделя (декантира или филтрира) от разтвора. Пречистеният разтвор се използва повторно като събирателна вана.
За неутрализиране на електролита за хромиране към него се добавя изчислено количество разтвор на малки порции при разбъркванехидразин или хидроксиламин. След завършване на реакцията, утайката от тривалентен хром се отделя чрез филтруване. Ако е необходимо, остатъчното количество хидразин или хидроксиламин във филтрата се отстранява чрез въвеждане на разтвор на водороден прекис или продухване на въздух през филтрата (катализаторите за окислителната реакция на хидразин или хидроксиламин са медни или железни съединения). В утайката от хромов хидроксид остатъците от хидразин или хидроксиламин постепенно се окисляват от атмосферния кислород (малки количества медни и железни съединения, които служат като катализатори за този процес, винаги присъстват в производствения електролит за хромиране).
[1]. Приложна електрохимия. / Под. изд. А.П.Томилова. - 3-то изд., преработено. - М.: Химия, 1984, стр. 349-350.
[2]. Кратък справочник по химия. / Под общата сума. изд. Куриленко О.Д. - Киев: Наукова думка, 1974. С. 359-361.
[3]. Лури Ю.Ю. Наръчник по аналитична химия. - 4-то издание. - М.: Химия, 1971, 456 с.
ИСК
1. Метод за неутрализиране на водни разтвори, съдържащи съединения на шествалентен хром, включително добавяне на изчислено количество хидразин редуциращ агент според реакциите: 10 H2 CrO4+3 N2H4=2 Cr2 (CrO4)3+16 H2O+3 N2, 4 H2CrO4+3 N2H 4=4 Cr(OH)3 +4 H2O+3 N2, или добавяне на изчислено количество хидроксиламин според реакциите: 5 H 2CrO4 + 6 NH2OH \u003d Cr2 (CrO 4) 3 + 14 H2O + 3 N2, 2 H2CrO4 + 6 NH2OH \u003d 2 Cr (OH) 3 + 8 H2O + 3 N2, освен това реакциите протичат в рН варира от киселинно до леко алкално без допълнително въвеждане на киселина или основа за промяна на рН, смесване и филтриране на утайката от тривалентен хромов хидроксид.
2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че промивната вода на нетечащата вана се неутрализира или електролитът се неутрализира.хромиране.