Изобретение относится к гальванотехнике, конкретно к способам регенерации раствора снятия кадмиевых покрытий на основе нитрата аммония и может быть использовано на участках кадмирования для предотвращения попадания ионов кадмия в сточные воды цеха. Отработанный раствор снятия кадмиевых покрытий на основе нитрата аммония (100-200 г/л) трудно поддается обезвреживанию ввиду образования устойчивых растворимых аммиачных комплексов с ионами кадмия. Известен способ регенерации хроматных растворов путем электрохимического переноса содержащихся в них катионов металлов через мембрану из хроматного раствора, находящегося в анодной камере двухкамерного электролизера, в катодную камеру, содержащую раствор серной кислоты [Kruglikov S.S., Metal Finishing, 2009, vol. 107, # 11, p. 13-15]. Этот способ применяется в настоящее время для регенерации растворов хроматирования цинковых и кадмиевых покрытий.
Наиболее близким по решаемой задаче и технической сущности является способ регенерации раствора черного хроматирования цинковых покрытий [RU 2481424, 28.07.230121], в котором ионы цинка и серебра извлекаются из регенерируемого раствора путем электрохимического переноса через катионообменную мембрану в католит - вспомогательный раствор, содержащий серную кислоту. Однако этот способ нельзя использовать для регенерации раствора снятия кадмиевых покрытий по следующим причинам:
1. Во избежание выхода из строя раствора снятия кадмиевых покрытий не допускается его загрязнение посторонними катионами и анионами. Это означает, что раствор серной кислоты нельзя использовать в качестве католита.
2. Сразу после включения тока в регенерируемом растворе, находящемся в анодной камере двухкамерного электролизера, начинается накопление свободной азотной кислоты. Это ведет к быстрому снижению скорости переноса ионов кадмия через мембрану, то есть эффективности процесса регенерации. Кроме того, накопление азотной кислоты свыше 10-15 г/л отрицательно сказывается на стойкости платинированного анода.
Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение возможности загрязнения регенерируемого раствора посторонними катионами и анионами и предотвращение накопления азотной кислоты в анолите. В предлагаемом изобретении поставленная задача решается тем, что способ регенерации раствора для снятия кадмиевого покрытия, содержащего нитрат аммония 100-200 г/л, включает электролиз регенерируемого раствора в двухкамерном электролизере с катионообменной мембраной, катодом из нержавеющей стали и платинированным ниобиевым анодом, который осуществляют при плотности тока на электродах 1-3,5 А/дм2, при этом в качестве анолита используют регенерируемый раствор, а в качестве католита - раствор, содержащий нитрат аммония в той же концентрации, что и в анолите, причем в анолит подают выделяющийся на катоде газ.
Устройство регенерации раствора для снятия кадмиевого покрытия содержит двухкамерный электролизер с катионообменной мембраной, катодом из нержавеющей стали и платинированным ниобиевым анодом, и барботер, установленный на дне анодной камеры и выполненный с возможностью подачи выделившегося на катоде газа в анолит-регенерируемый раствор, при этом газовое пространство над катодной камерой герметизировано и сообщается с внешней атмосферой через гидрозатвор, высота столба жидкости в котором соответствует глубине погружения барботера.
В предлагаемом способе обеспечено сохранение материального баланса для катионных компонентов раствора в анодной камере благодаря принципу саморегулирования pH католита и анолита, что в свою очередь, стабилизирует скорость переноса ионов кадмия через мембрану.
Таким образом, поставленная задача решена в предлагаемом способе и устройстве из католита в регенерируемый раствор (анолит) могут поступать только анионы нитрата, а рост концентрации азотной кислоты в анолите устраняется молекулами аммиака, поступающими в анолит в эквивалентном количестве.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1
Регенерацию раствора снятия кадмия проводили в двухкамерном электролизере с катионообменной мембраной, объемом анодной камеры 5 л, объемом катодной камеры 2 л. Электроды: катод - нержавеющая сталь, площадь 2 дм2, анод - платинированный ниобий, площадь 2 дм2.
Начальный состав анолита - раствор нитрата аммония 150 г/л, концентрация ионов кадмия 10 г/л.
Начальный состав католита раствор нитрата аммония 150 г/л.
Продолжительность электролиза 10 час при силе тока 5 А.
По окончании электролиза концентрация ионов кадмия в анолите снизилась до 7 г/л, в католите составила 1 г/л, а на катоде выделилось 8 г металлического кадмия.
После продолжения электролиза еще в течение 25 часов концентрация ионов кадмия в анолите снизилась до 5 г/л, в католите осталась на уровне 1 г/л, а на катоде выделилось еще 15 г металлического кадмия.
Пример 2
Описание электролизера приведено в Примере 1.
Начальный состав анолита - раствор нитрата аммония 100 г/л, концентрация ионов кадмия 3 г/л.
Начальный состав католита - раствор нитрата аммония 100 г/л. Сила тока 2 А.
Продолжительность электролиза 20 час. По окончании электролиза концентрация ионов кадмия в анолите снизилась до 1,4 г/л, в католите составила 0,8 г/л, а на катоде выделилось 6,4 г металлического кадмия.
Пример 3
Описание электролизера приведено в Примере 1.
Начальный состав анолита - раствор нитрата аммония 200 г/л, концентрация ионов кадмия 13 г/л.
Начальный состав католита - раствор нитрата аммония 200 г/л. Сила тока 7 А.
Продолжительность электролиза 7 час. По окончании электролиза концентрация ионов кадмия в анолите снизилась до 9 г/л, концентрация ионов кадмия в католите составила 1,5 г/л, а на катоде выделилось 17 г металлического кадмия.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет регенерировать раствор снятия кадмиевых покрытий путем извлечения из него ионов кадмия и при этом не загрязнять его посторонними катионами и анионами, добавляемыми для стабилизации его кислотности, либо переносимыми в него из катодной камеры в результате электрохимического переноса или диффузии.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ НИТРАТНО-АММОНИЙНОГО РАСТВОРА СНЯТИЯ КАДМИЕВЫХ ПОКРЫТИЙ | 2020 |
|
RU2750654C1 |
Способ регенерации хроматных растворов пассивирования | 2018 |
|
RU2691791C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРАТА ЦЕРИЯ (IV) | 2015 |
|
RU2603642C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРАТА ЦЕРИЯ (IV) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ ОКИСЛЕНИЕМ НИТРАТА ЦЕРИЯ (III) | 2015 |
|
RU2578717C1 |
СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ РАСТВОРА ПАССИВИРОВАНИЯ МЕДИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2021 |
|
RU2764583C1 |
СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ХРОМАТНОГО РАСТВОРА ПАССИВИРОВАНИЯ ЦИНКА | 2018 |
|
RU2685840C1 |
СПОСОБ ЭЛЕКТРОМЕМБРАННОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ РАСТВОРА СНЯТИЯ ХРОМОВЫХ ПОКРЫТИЙ | 2015 |
|
RU2591025C1 |
СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ РАСТВОРА ЧЕРНОГО ХРОМАТИРОВАНИЯ ЦИНКОВЫХ ПОКРЫТИЙ | 2011 |
|
RU2481424C2 |
РЕГЕНЕРАЦИЯ КИСЛЫХ ХРОМАТНЫХ РАСТВОРОВ МЕТОДОМ МЕМБРАННОГО ЭЛЕКТРОЛИЗА | 2019 |
|
RU2723177C1 |
СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ МЕДНО-АММИАЧНОГО ТРАВИЛЬНОГО РАСТВОРА | 2016 |
|
RU2620228C1 |
Изобретение относится к регенерации технологических растворов. Способ регенерации раствора для снятия кадмиевого покрытия, содержащего нитрат аммония 100-200 г/л, включает электролиз регенерируемого раствора в двухкамерном электролизере с катионообменной мембраной, катодом из нержавеющей стали и платинированным ниобиевым анодом. Электролиз осуществляют при плотности тока на электродах 1-3,5 А/дм2, в качестве анолита используют регенерируемый раствор, а в качестве католита - раствор, содержащий нитрат аммония, и в анолит подают выделяющийся на катоде газ. Способ осуществляют в устройстве, содержащем двухкамерный электролизер с катионообменной мембраной, катодом из нержавеющей стали и платинированным ниобиевым анодом, и барботер, установленный на дне анодной камеры и выполненный с возможностью подачи выделившегося на катоде газа в анолит. Изобретение позволяет осуществить регенерацию раствора для снятия кадмиевого покрытия и исключить возможность загрязнения регенерируемого раствора посторонними ионами. 2 н.п. ф-лы, 3 пр.
1. Способ регенерации раствора для снятия кадмиевого покрытия, содержащего нитрат аммония 100-200 г/л, включающий электролиз регенерируемого раствора в двухкамерном электролизере с катионообменной мембраной, катодом из нержавеющей стали и платинированным ниобиевым анодом, который осуществляют при плотности тока на электродах 1-3,5 А/дм2, при этом в качестве анолита используют регенерируемый раствор, а в качестве католита - раствор, содержащий нитрат аммония в той же концентрации, что и в анолите, причем в анолит подают выделяющийся на катоде газ.
2. Устройство для регенерации раствора для снятия кадмиевого покрытия, содержащее двухкамерный электролизер с катионообменной мембраной, катодом из нержавеющей стали и платинированным ниобиевым анодом и барботер, установленный на дне анодной камеры электролизера и выполненный с возможностью подачи выделившегося на катоде газа в анолит-регенерируемый раствор, при этом газовое пространство над катодной камерой электролизера изолировано и сообщено с внешней атмосферой через гидрозатвор, высота столба жидкости в котором соответствует глубине погружения барботера.
СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ РАСТВОРА ЧЕРНОГО ХРОМАТИРОВАНИЯ ЦИНКОВЫХ ПОКРЫТИЙ | 2011 |
|
RU2481424C2 |
Авторы
Даты
2016-11-27—Публикация
2015-03-25—Подача