Способ регенерации отработанных кислых травильных растворов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ Н ИЯСоюз Советских Социалистицеских Реотубпик(61) Допол (22) Заявле тельное к авт, свио 02.08.74(21)205еиием заявкиву 51) М, Клй С 23 О 1/ 7 О/22 оед 010 13/О Государственный комитет СССР ао делам изобретений н открытий) Приоритет вано 25. 03,79,5 юллет бликования описания 53) УДК 621.35(71) Заяв сточных вод и использованию втопредприятий черной металлургии ных ане РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ КИСЛЫАВИЛЬНЫХ РАСТВОРОВ 4) СПОС ную кислоту концентременным получением иалла.аемого изобретения -ции растворов содеррную, или азотную кикислоты концентршкообразных металлов ей серную, или азо5 - 22% с одновкообразного метЦель предлаие регенерую или сес получением5 - 22% и поро жащих слоту, ацией печен солян и травил яную и Изобретение относится к регенерации кислых травильных растворов, кислотных элюатов катионитовых фильтров и любых другихконцентрированных растворов, содержащихкислоты совместно с их солями,Известен способ регенерации отработанных кислых травильных растворов путемэлектролиза в диафрагменном электролизерес использованием инертного анода при плотности тока 2,5 - 10 а/дми температуре 30 -100 С (1.1 ОНедостатком этого способа является невысокая степень регенерации травильныхрастворов.Известен способ регенерации отработанных кислых травильных растворов путемэлектродиализа в электродиализаторе, разделенном катионообменной мембраной, Приэтом в анодном пространстве регенерируется кислота, а катионы металлов проникаютчерез мембрану в катодную камеру, куданеобходимо ввести определенное количествокислоты 2,Недостатком способа является невозможность получения после регенерациьных растворов, содержащих солли 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/дм 2 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 б для слабоконцентрированных растворов,1 о 15 го ме Катодную камеру заполняют раствором, подлежащим регенерации и представляющим собой высококонцентрированную кислотно-солевую систему.Среднюю камеру, заключенную между анионитовой и катионитовой мембранами, для обеспечения электропроводности заполняют слабоконцентрированным 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 в 8 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 схе 2 Н+2 е = НгФМе +е=Ме.В результате общая концентрация като- лита 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 об,разованием молекулярного кислорода и свободных водородных ионов:2 Нг О + 4 е = Ог 1+ 4 НПод 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 аниона. ми, 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, образованныеразложением в катодной камере кислоты и их солей, т.е, идет процесс образования и концентрирования кислоты. 25 зо З 5 4 О 45 50 55 При выборе интервала концснтрации получаемой кислоты руководствовались 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) водо- перенос составляет от 10 до 40 об.%.Для устранения вредного влияния водо- переноса 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 допустима требованиями к качеству отрегенерированной кислотьь65330664. После окончания процесса отрегенерированная кислота удаляется из средней камеры и используется в производстве, а выработанный (слабоконцентрированный) раствор удаляется из камеры и собирается в бак-сбооник,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/, и порошкообразных металлов,Способ регенерации отработанных кислых травильных растворов путем электродиализа, отличающийся тем, что, с целью обеспе 5 чения регенерации растворов, содержащихсоляную или серную, или азотную кислоту,с получением кислоты концентрацией 5 -22/, и порошкообразных металлов, процесспроводят в трехкамерном электродиализато 1 Оре 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 католите1,5 - 15 вес, /,.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМо 438729, кл. С 23 б 1/36, 1970.2. Патент США й 1 о 3481851, кл. 204 в 1,1969,мнтетаи откр кая на ул. Релактор Л.МорозоваЗаказ 1231122 ЫНИИПИ Госупо делам113035, Москва лиал ПГ 1 П Па Составитель О. Зобинекрел О. 1 говаяираки 1129 рственного ко изобретений Ж, Рауш нт, г. Ужго Корректор П. МаПодписноеСССРтийд. 4/5Проектная, 4