Способ извлечения азотной кислоты из травильных растворов

(51) 4 В 01 и 13/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО;ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Еп 8. Селеш, 1955, 47,Р 1, с. 82.Авторское свидетельство СССРУ 353528, кл. С 01 В 21/46, 1970 (54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ ИЗ ТРАВИЛЬНЫХ РАСТВОРОВ(57) Изобретение относится к технике электродиолиэа и может быть исполь" зовано для беэреагентного разделения кислот и солей из кислотно-солевых растворов. Оно позволяет увеличить производительность, чистоту и степень концентрирования продукта, Способ касается извлечения азотной кислоты из травильных растворов, содержащих соли цинка, электродиолизом в электродиолизаторе с чередующимися катионообменными и анионообменными мемб-ранами, В качестве катионообменных и анионообменных мембран используют перфторуглеродистые мембраны. Электродиализ осуществляют при плотности тока 3-10 А/дм , 3 табл.;то т)т,7),",Г) МЗОбоЕ ".Ниаа ОТНОСИТСЯ с Гак НИКЕ т Т;"ХНОПОГИ 3 ЯК 1"РОДИЯЛИЗЯ 11 МОЖЕТ быть 1 споп)тзоБЯНО лт 5 безРеагентного Р;-.ЗДЕЛГ НИЯ КИСПОТ И СО.)1 ЕЙ ИЗ КИСЛОТНОсоленьх г) ГсГБОроБЯ более кОих етно ппя 13 )ленения азо 1 ной кис 5)0 ГьОТОЯООТЯННЫХ ТраВИЛЬНЬГХ Зо.СТБОро 1 , ГЛ .; Г оса(ЪИт 1 Е С( й Пп ОМЬ)111)а т,-"К( СИ,;,: - ,:, цас)бтт, -,ниц уБ-ПсцЕИЕ П 0 т "- , с; Бтт т т,Но, 5 та. татъЬП 11 Е).)аИс ГОТЯт, -т: т Гт)Бат 111)ИПОБЯН.ТЯ ЯЗС)Той тт .(тх,т) Пс(, )ОС " т тсттк", 10 ЕРГ,. - )ГЮНГЕ)1 ПТ)ЕДЕЛЬНУЮ ППОН Ст Ток )тЕ)брат)НОИ Сс 3)31 тЕ ВОЗНИ Па Ттрс)Гасс Рс 0 Яс П с ст тЕ НИГ КОРОБ, 1 таТИОНЫ гп Б Ка Гс 000 б)ГЕПт;т)Х сЕ 1 боаияк Зсиаая)т,с,5 Г Ио НЯ): 11 И СЕЛЕКТИБНая ПОО КИ т;)Е,",югт)т- " .Т:0 тт )Об.4 ЕН-ЬХ сЕГКбраН По ИОННБОПО.",ОЦЯ БОЗРЯста(3 Г)тт 001"Е То Г с) . т) ;, Птр Е,ГЕ) Гт 30 М СОСТ 05 НИ и Б КЯМа" 0( Оба) СОП)ГВЯНИя ПротИСХОБИТ П)одцЕГЯ- чюание раствора с в прим-.мбраннсй обЛяс т И Гся 1 ОНззбмЕБ) Отс); ЕибраныВ 701 (От С ПЕ аао,ВорсаПОБЬДДЕГПттгт 5а)та;1. аГ ОГ т,) )аь )т ГКП)а о ОЕЯ С)тии П 1)Ь)с)Г,; ГН . .)Г)сК":.".Ио.Ь:. СООЯЗО-; с)Б.Й тз т Ер СП уЮДИХС я ( а ".:Оно" и":е бРсп)(ы на УГЛББОПОРОДНОЙ осноВемарки ,тот=тт 0 КК-ГГ) перфторуг 5 ерОДис-.тые катионсобменные мембраны марки1 Ф-(ГСК, анионообменные мембраны науГ.сЕБОИОООЦНОЙ ОСНОВЕ Мархн КА-.т)т".))А- с) 1МЛ: т)П И ПЕрфтОруГЛЕрОЦИСТЫЕанионообменные мембраны марок МА Л,ИА )С, ИА А; )000, ИА 1003 Ю СВс ,Ю-02. ИАС, Гембрань на угле;.Одородой основе при испытанияХ Б ЯЗОТНОсИСЛЬХ ТРЯВИЛЬНЫХ РЯСБОБЯХ ГОПБЕрГаЮтСя (СИМИ,ЕСЗ(ОЙ ПЕтзтруКЦИИ 9 т) Т сЕ ПОЗБСЛЯтат ПОЛУтатЬ БОСПРОИЗ 301 тсМЬ)Е,ЛЯННЫЕ,Данные пг переработке растнора сИСПОЛЬЗОВЯНИСМ ПЕ 04 тотт)У ГПЕООЛИСТЫХ;,а ИОНОВ т,П тс Н т, .10 ПОЛУ-ЕНБтЬИ цапным рассчигьгнают степень концентр)П 10 Бания азотной киспоты (СГГдоз /(аК Бнпт 10 "тз бл 1 таит).тттщиа-"У 1 Т" ТЫ )О СОВО)ттП Па Яат, ОП ХЯРаК ГЕ)РизтУЦ 11( ПРСЕСС РЕГЕНЕрации кислых травильных растнороя, - ОЛУЧЯЮТ На ЗЛЕКТРОДИаЛИЗЯТО.Е С ИС.С.1 Ь 3 ОБ стн НЕГ ПЕРфт ОРУ ГЛС Р 0 ЦИ(ТЫХ ЕМбран МарОК тЬ ),( Н .й- Г,С) . ПОЗ-, со),т)у да(БРЕЙно ОПЬ)ТЬ ПрОВОцят РМЕНП р тт " Е ),l 0 тряботяННЬБтт Тояс"-Г)"т 0 а" "Б(т)т ( стсТЯБ т. т 70 (Г0 ) +тГ)ЯД 0астр ОС саПЮ , 0 т С 11/С ПО - сСс Р т) ЯС),";)на " )ФЕ аЫ Па " С тД 1(ЯМЗР Но= Злект)опия.иза трпа состоятцего из "е с(т ГГУ 50 ттсн -)е 01)О")тттглР 0 срта)стык (атионо.-бменнГьсх мембран с,арки Гф-(С( И Пагт(1)торуГ Е 30 ПИ ТЬГХ ЯНИОНОООМЕННЬтк ;.т(титбрас( т-.аоки ЯА-С), с)бт)аз;тщдих ЯмеРЫ аббес; литнант и камеРЫ кон= ,3";)НООБания Рсбоняя плоцядь кяжцой Г)Е:страны,т, 1,ЦМ, Ма;ст(ЯМбраННОЕ раС- ".,т)я;)ИЕ Б КяМЕ 0 ЯХ ОбЕ., 0)ПГВяния . ММ-С Я,.а 0 ау КОЬ ЦЕН "Риттонаиит , )Ст, ,(Я" 1428408меры концентрирования выполнены гидравлически замкнутыми (непротачными), раствор в них переносится электроосмотически. Состав исходного раствора поддерживается постоянным. Б табл. 2 представлены результаты процесса регенерации указанного растно 2 ра при плотностях тока 0,3-10 А/дмКак видно из табл. 2, гри плотности тока 0,3 А/дм степень концентрирования НМО, равная 0,45, в 3-5 раз ниже, степень загрязнения азотной кислоты солями цинка, равная 0,18, в 2-6 раза больше, коэффициент разделения, равный 3,1, н 2-7 раз меньше, а удельная производительностьг-экв(0,001 ) в 10-50 раз меньше, чемч дмпри остальных значениях плотноститока.При плотности тока 1 А/дм степеньконцентрирования возрастает до величины 1,47, однако степень загрязнения азотной кислоты солями цинка(0,14) в 2-5 раз выше, коэффициентразделения (4 1) в 2,5 раз ниже иудельная производительностьг-экв(0,04 ) в 4-10 раз ниже, чем прич дмпри плотности тока 3-10 А/пм2Как видно из табл, 2,при наступлении предельного тока (3 А/дм )степень концентрирования азотной кислоты, коэффициент разделения и удельная производительность резко возрастают. При этом удается получить азотную кислоту со степенью загрязнения3-77., пригодную для повторного использования в процессе травления.Использование непроточных камер концентрирования в электнадиялизаторепозволяет получать концентрированнуюкислоту (3,5-4,7 И) и исключить темсамым дополнительную стадию концентрирования НИОПри плотностях тока, больших 10 А/дм; происходит "перегрев мембран и транильного раствора, и данные становятся невоспроизводимыми,П р и м е р 3. Отработанный травильный раствор состава 1,45 И Еп (ИО ) + 1, 75 И БИО, подают в камеры обессолинания 10-камерного электродиализатора, собранного иэ мембран МФСК и ИА(С), рабочая площадь каждой мембраны 1 дм , Камеры концентрирования выполняют как проточными, так и непроточными. Межмембран нае расстояние н камерах абессолиняния и концентрирования 0,45 мм обеспечивается путем использования сетчатой прокладки из полипропилена.Жидкостная связь между смежными камерами электродиялизатора исключается, чта сводит к минимуму утечкиэлектрического така, Гидравлическийрежим камер абессоливания электропиялиэятаря - циркуляционный, Линейная скорость раствора 0,02 см/с,электрический режим - гальвяностатический, Объем исходного травильно 15, га раствора 2 дм , Через камеры концентрироняния электродиализатора с проточными камерами концентрирования циркулирует 0,0111 раствор НИОз,объем раствора 1 дм , В ходе эксперимента3определяют состав концентрата и исходного раствора их объемы, рассчитывают степень концентрирования и степень загрязнения НМ 01, коэффициент разделения, удельную производи 20 тельность по Н 110 и коэффициент извриравания и степень загрязненности азотной кислоты солями цинка. Затраты электроэнергии при проведенни процесса в запредельном режиме лечения НБО из отработанного травильного раствора по формулек кСячо,К,где С н,д,. и Ч - концентС нмозрация НМО н концентрате и его объем,и у - концентрация НМО висходном транильном растворе и егообъем. Данные по переработке растворов представлены н табл. 3.Как видно из табл. 3, при плотности тока 0,5 и 1 А/дм процесс разделения идет с низкой эффективностью:регенерировянная кислота на 24-253в проточных камерах концентрированияи на 397. в замкнутых загрязнена со 40лями цинка и не может быть использо"вана для транления печатных плат,низка также степень извлечения азотной кислоты из травильного раствора(40-537).45При плотности тока, равной и большей 3 А/дм , когда катионообменнаямембрана находится в запредельномрежиме, степень извлечения кислотыувеличивается до 80-92/, а получаемая кислота пригодна для травления,Лучшие результаты получаются в электродиализаторе с нероточными камерами концентрирования, особенно по таким показателям как степень канцентТаб,пица 1 Коэффициентразделения Степень эагрязСтепеньконцентая протель Состав концентрата, г-экв/л Марки перфторуглеродистыхмембран нениянио рированияНХО,ляминка,Х 0,028 0,15 МФСК 1 Л 3,1-4 СК МА-4 СК МАС514 не превышает 1 кВт-ч в расчете на 1 г-экв регенерированной кислотыРесурсные испытания, проведенные в течение 200 ч, показывают, что злектродиализаторы с проточными и гидравлически замкнутыми камерами концентрирования, собранные на основе перфторуглеродистых мембран МФСК и МА, не изменяют своих характеристик со временем.Предлагаемый способ извлечения азотной кислоты иэ травильных растворов, содержащих соли цинка, по сравнению с известным способом позволяет в 4-10 раз повысить производительность процесса, в 1,2-1,6 раз степень концентрирования и в 2-5 раз чистотуполучаемого продукта.Ф о р и у л а изобретения 5Способ извлечения азотной кислотыиэ травильных растворов, содержащихсоли цинка, электродиалиэом в электродиализаторе с чередующимися катионообменными и анионообменными мембранами, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью увеличения производительности, повышения чистоты и степени концентрирования продукта, вкачестве катионообменных и анионообменных мембран используют перфторуглеродистые мембраны и процесс ведут при плотности тока 3-10 А/дмф-,