Способ получения оксида хрома /III/ Советский патент 1993 года по МПК C25B1/00 C02F1/46 

Изобретение относится к гальваностегии, а более конкретно - к технологическим процессам, в которьГх используются концентрированные хромсодержащие растворы, например, при пассивации цинка и кадмия, травлении меди и ее сплавов, нанесении хромовых покрытий.

Из-за насыщения в процессе эксплуатации концентрированных хромовокислых растворов солями железа, цинка, меди и других металлов или загрязнения нитрат- ионами они теряют свою работоспособность и должны быть очищены или утилизированы. Причем, в некоторых случаях по экономическим и техническим соображениямутилизация является предпочтительной.

Известен способ получения оксида хрома (III), включающий электрохимическое восстановление ионов шестивалентного хрома электролизом в бездиафрагменном электролизере с нерастворимыми анодами.

Недостатком известного способа является невысокое содержание оксида хрома в основном продукте.

Предлагаемый способ обработки концентрированных хромовокислых растворов был опробирован при утилизации отработанного электролита твердого хромирования состава: СгОз - 130 г/л; Cr(lll) - 26 г/л; Fe(lll)- 11 г/л; Н2$04-5г/л..

Первый этап обработки (электрохимическое восстановление) проводили в электролизере объемом 1 литр при постоянном перемешивании, используя графитовый катод площадью 1,5 дм и титан-никелевый (55% TI, 45% Ni) анод площадью 0,5 дм2. Напряжение на электродах поддерживали равным 3 В. После падения тока до нуля (конец электрохимического восстановления) и выгрузки электродов раствор перелили в металлическую емкость (нейтрализатор) и при перемешивании ввели ту- да расчетное количество гидрооксида аммония в виде аммиачной воды. Расчет проводили по формуле:

Ё

VI

00

00

о

00 XI

VNKOH

° 6 -tCrCVI) Ммн;,он 100 3 - МН дОН -dNH40H

-- 1ъ

Здесь: Cr(Vlj - содержание шестивалентного хрома в исходном электролите по результатам анализа (г-экв/л); Уэ- объем обрабатываемого электролита (л);. MNHVOH 35; (, МЩОН, VNH он -. плотность, концентрация (%) и объем аммиачной

Нейтрализатор с образовавшейся пастообразной смесью загружали в сушильный, шкаф, где продукт сушился в течение 8 часов при t° 210°С. Сушка продукта при тем-, пературах, меньших 200°С, не обеспечивает разложения бихромата аммония, поэтому нагрев проводят при любой температуре, превышающей 200°С.

Предлагаемый способ позволяет полностью обезвреживать концентрированные хромовокислые растворы, т.к. содержание токсичного компонента (Сг) здесь после обработки равно Нулю. Способ же обработки по прототипу обеспечивает снижение содержания Cr(VI) только до 0,66 г/л.

Оптимальный р ежим электрохимического восстановления шестивалентного хрома реализуется при использовании в качестве катода графита, а анода - титан-никелевого сплава с соотношением 3:1 и напряжении 3 В. По сравнению с графитовым электродом на катодах из других материалов предельная скорость восстановления Cr(Vl) существенно ниже (табл.2).

А использование пары: катод- графит, анод

-титан-никель, обеспечивает полный перевод шестивалентного хрома в трехвалент. ный (отношение Cr(VI)/Cr(lII) здесь после 20

часов электролиза равно 0/65).

При соотношении StoSa, превышающем 4:1 и меньшем 2:1, заметно возрастает расход электроэнергии (табл.3). Использование напряжения в диапазоне 2.5 В U 3,5 В

увеличивает время обработки из-за снижения при малых U рабочих плотностей тока и выделения водорода при больших U (табл,4). Таким образом, заявленный способ позволяет выделить трехвалентный хром практически полностью.

Формула изобретен и я Способ получения оксида хрома , включающий электрохимическое восстановление ионов шбстивалентного хрома электролизом в бездиафрагменном электролизере с нерастворимыми анодами, о т- личающийся тем, что, с целью увеличения содержания оксида хрома в основном продукте, электролиз.ведут при напряжении 2,5-3,5 В с использованием графитово - го катода и титан-никелевого анода при соотношении площадей катода и анода (2- 4):1 с осаждением ионов трехвалентного хрома гидроксидом аммония и сушкой продукта при температуре не ниже 200°С.

Способ предназначен для извлечения Cr(l 11) из растворов, содержащих Cr(VI). Сущность изобретения: раствор .шестивалентного хрома подают в электролизер. Напряжение на электролизере 2,5-3,5 В. Соотношение площадей катода и анода (2- 4):1. Получают раствор, содержащий Сг(1М). Трехвалентный хром осаждают гидрокси-. дом аммония. Осадок сушат при температуре не ниже 200°С. 4 табл.

Т а б л и ц а 1

Влияние напряжения электрохимической обработки (Do) содержание СгОз в растворе после обработки (г/л), выход по току реакции Cr(VI)(lll) и содержание оксида хрома (III) в выделяемом продукте (% Сг20з). Исходный состав обрабатываемого раствора

(г/л): СгОз-40; Fe3+ - 5; N2804 - 5. Катод - графит, анод-сплав титан-никель, SniSa 3:1.

Прототип

Т а б л и ц а 2

Влияние материала электродов на соотношение содержания Cr(VI)/Cr(lll) через 20 часов электрохимической обработки хромовокислого раствора и максимальное значение катодной плотности тока (DK,max), исключающее выделение водорода

. Т а б л и ц а 3

Влияние соотношения площадей катода и анода (графит: титан-никель) на время электрохимической обработки хромовокислого раствора и расход электроэнергии ()

Таблица 4

Влияние напряжения на электродах (графит:титан-никель) на время электромеханической обработки хромовокислого раствора и расход электроэнергии (5к:5а 3:1)