WO2014081330A1 - Способ подготовки и регенерации электролита и устройство для его воплощения - Google Patents
Способ подготовки и регенерации электролита и устройство для его воплощения Download PDFInfo
- Publication number
- WO2014081330A1 WO2014081330A1 PCT/RU2012/000969 RU2012000969W WO2014081330A1 WO 2014081330 A1 WO2014081330 A1 WO 2014081330A1 RU 2012000969 W RU2012000969 W RU 2012000969W WO 2014081330 A1 WO2014081330 A1 WO 2014081330A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- electrolyte
- value
- phase
- reagent
- redox potential
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
- B23H3/10—Supply or regeneration of working media
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
- C25D21/16—Regeneration of process solutions
- C25D21/18—Regeneration of process solutions of electrolytes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/04—Electroplating: Baths therefor from solutions of chromium
Definitions
- a method of preparing and regenerating an electrolyte device for its implementation A method of preparing and regenerating an electrolyte device for its implementation.
- the present invention relates to the field of electrolyte purification and can be used to supply, regenerate, and control electrolyte parameters.
- chromate ions belong to the 1st hazard class.
- the maximum permissible concentration of hexavalent chromium in wastewater is OD mg / l.
- chromat ions accumulate in the electrolyte and exceed permissible sanitary standards.
- sludge accumulates in the electrolyte, which affects the surface quality of the processed alloy. It is necessary to neutralize hexavalent chromium in an electrolyte solution, without first separating the sludge, which reduces the process time by eliminating the stage of removal of the sludge and its subsequent neutralization. In this case, the purified electrolyte is returned to production, and the neutralized sludge is disposed of.
- a known system of electrolyte circulation in an installation for electroplating coatings of products including a pipeline, a choke, a heater, a pump and a mechanical cleaning filter, while the electrolyte circulation system is additionally equipped with a buffer tank with a flow-cavitation reactor, and the pipeline in the near-electrode zone of the bath cathode is perforated this installation is equipped with a second circulation system containing a intake with a pumping pump and a mechanical cleaning filter, connected in series with the buffer molecular weight capacity (RF Patent N ° 2,410,477, C25D15 / 00, 27.01.201 1).
- a known installation for cleaning liquid from sludge consisting of a supporting frame, in which a drive system of shafts is mounted, between which an endless ribbon of filter material, a two-section tank is passed, while the lower branch of an endless ribbon of filter material above the first section of the tank is formed by shafts in the form of an inclined troughs, over which there is a collector for draining the liquid and an ultrasound emitter immersed in the liquid to be cleaned, and a brush drum, a screw conveyor is installed in the second section of the tank an ultrasonic emitter and immersed in the washing liquid, the edges of the endless tape of filtering material are flanged and have a fringing of an elastomer molded on both sides in the form of cavities for the teeth of the drive system shafts and a sealing lip round in cross section, and the drive system consists of a drive shaft corset shaped, cylindrical intermediate shafts, barrel-shaped shaping and clamping shafts, the electrolyte being used as the cleaning fluid (RF patent Ns 2409410, B01D
- a known system for the preparation and regeneration of the electrolyte of an electrochemical machine [Sedykin F.V., Dmitriev LB, Ivanov N.I. and other Equipment for dimensional electrochemical processing of sashin parts. - M. Mashinostroenie, 1980-S.161..162], containing a tank located in series for dissolving solid electrolyte and removing contaminants, a tank for preparing the electrolyte of the required concentration, an electrolyte preparation tank, electrolyte storage tank, electrochemical machine, electrolyte purification unit, stabilization system of physicochemical electrolyte parameters.
- the objective of the present invention is to ensure environmental cleanliness of electrochemical processing technology, improving the quality of electrolyte cleaning, due to the function of automatic removal of toxic ions from the spent electrolyte solution, reducing the cost of waste disposal - sludge and electrolyte, by neutralizing hexavalent chromium in the electrolyte solution, without first separating sludge.
- the problem is solved in that in the method of preparation and regeneration of the electrolyte, including stabilizing the temperature of the electrolyte and removing sludge from the electrolyte, according to the invention, neutralizing toxic chromium compounds, wherein in the first phase of the process the electrolyte the pH value lowered to values pHj t corresponding acidic electrolyte medium optimal for the reaction, during the first phase of the process is injected acid, after reaching the current value of the pH of a given level ⁇ , produce an electrolyte mixing , after which the transition to the second phase of the process is carried out, during which the pH value of the electrolyte is maintained at pH], and injections are made cc of a certain dose of a reagent that neutralizes the toxic chromium compound 4 and then the change in the redox potential is monitored, if the value of the redox potential begins to increase, then another injection of the reagent that neutralizes the toxic chromium compound is performed, then the process is repeated until after the
- the system of preparation and regeneration of the electrolyte, containing the tank, sensors for measuring the parameters of the electrolyte, pumps contains containers with reagents, pumps - dispensers and a two-section tank, the sections of which are separated by an impenetrable partition, equipped with two-way electromechanical cranes and a mixer, moreover, one section is equipped with a redox potential controller with a redox potential sensor and a pH controller having a pH sensor and a temperature sensor ur, while both sections of the two-section tank are equipped with four level sensors of a float type, of which the first and third installed at the level corresponding to the maximum filling of the sections, and the second and fourth are installed at the level corresponding to the minimum filling of the sections, and two two-way electromechanical cranes and three-way electromechanical cranes are installed at the inlet of the hydraulic line.
- the electrolyte preparation and regeneration system can be equipped with an automatic control system comprising a main control unit made on a microcontroller, connected by a digital serial duplex data transmission channel to an indication unit containing a graphical sensory indication device, a redox sensor controller electrolyte potential associated with the control unit to which the electrolyte pH controller is connected, as well as pump controllers co-sponsors.
- Controllers of metering pumps provide injection of reagent solutions, for example NaOH, HNO 3 , Na 2 SO 3 , in portions necessary for the reaction.
- FIG. 1 shows a block diagram of a system for automatically controlling the preparation and regeneration of an electrolyte.
- Figure 2 shows a block diagram of a system for automatically controlling the preparation and regeneration of an electrolyte.
- Fig. 3 shows graphs of changes in the values of the redox potential and the hydrogen index of the electrolyte in the process of neutralizing toxic chromium compounds.
- the system of preparation and regeneration of the electrolyte (figure 1), connected to the automatic control system, contains reagent tanks 1,2,3 connected to the pumps - dispensers 4, 5,6, two-section tank 7, the main and additional sections of which are separated by an impenetrable partition 8, pump 9.
- the main section is equipped with a first two-way electromechanical crane 10, the additional section is equipped with a second two-way electromechanical crane 11).
- a stirrer vertical paddle mixer
- pH controller 13 the electrolyte redox potential controller 14.
- the pH 13 controller comprises a pH sensor 15 and a temperature sensor 16.
- the two-section tank 7 is equipped with a first level sensor I float type 17, set at the level corresponding to the maximum filling of the main section, the second level sensor float type 18, set at the level corresponding to the minimum filling of the main sections, the third level sensor of float type 19, set at the level corresponding to the maximum filling of the additional section, the fourth level sensor of the float type 20, set at the level corresponding to the minimum filling of the additional section.
- a first two-way electromechanical crane 21 and a second two-way electromechanical crane 22, a first three-way electromechanical crane 23 and a second three-way electromechanical crane 24 are installed.
- the automatic control system for the preparation and regeneration of the electrolyte contains the main control unit 25, built on an electronic computer (microcontroller), which provides the execution of process control algorithms connected to the display unit 26 with a digital serial duplex data transmission channel.
- Display unit 26 also built on the basis of a computer, and incorporates a graphical touch display device, which is also a control body for accepting operator control commands, setting parameter values and display: mnemonic installation diagram, current values of the main process parameters, current status of actuators.
- the controller of the redox potential of the electrolyte 14 is connected to the control unit 25, to which is connected the controller 13 of the hydrogen indicator (pH) of the electrolyte and the controllers of the metering pumps 27.28.29, respectively providing injection of reagent solutions, for example, NaOH, HNO3, Na 2 S0 3 , in portions necessary for the reaction.
- reagent solutions for example, NaOH, HNO3, Na 2 S0 3
- the invention is implemented as follows: The system for the preparation and regeneration of the electrolyte works as follows.
- the control unit 25 automatically sends a control signal to the first two-way electromechanical valve 21 to open, the electrolyte moves along the line to the pump 9 (the direction of movement of the electrolyte is indicated by arrows in Fig. 1).
- a three-way electromechanical valve 23 is translated into the "to two-section tank” position by a control signal from the control unit 25 (Fig. 2), a second three-way electromechanical valve 24 is translated into the position to the main section, the pump 9 is turned on, which transfers the electrolyte to the section of the two-section tank 7.
- the pump 9 When the first level sensor of the float type 17 is activated, the pump 9, automatically turning off the two-way electromechanical valves 21, 22, is transferred to the closed position.
- the second two-way electromechanical valve 11 is moved to the open position, the pump 9 is turned on and pumps the cleaned or pre-prepared pure electrolyte from the additional section of the two-section tank 7.
- the fourth level sensor 20 of the float type 20 When the fourth level sensor 20 of the float type 20 is activated, the pump 9 is automatically turned off, the second two-way electromechanical valve 11 is moved to the closed position.
- the agitator 12 is turned on, and the control unit 25 starts the electrolyte regeneration process.
- the stirrer 12 is turned off, the second three-way electromechanical crane 24 is put into position to the additional section, the crane 23 is put into the "two-section tank” position, the first two-way electromechanical crane 10 is put into the open position.
- the pump 9 is turned on and the purified electrolyte is pumped from the main section, when the level sensor 18 or 19 is activated, the pump 9 is automatically turned off, the first two-way electromechanical valve 10 is put into the closed position.
- the controller of the redox potential of the electrolyte 14 provides the conversion of the signal from the sensor electrode into an analog signal proportional to the current value of the potential, which is supplied to the control unit 25, the same action is performed by the controller 13 of the hydrogen indicator (pH) of the electrolyte.
- the controllers of metering pumps 27,28,29 respectively provide the injection of NaOH, HNO 3 , Na 2 S0 3 reagent solutions, in the portions necessary for the reaction, receiving pulse control signals specifying the dosage of the reagents directly from control unit 25.
- the whole process (figure 2) is divided into three main phases: the first phase (time interval from To to T 2 about), the second phase (time interval from T 20 to T N + 1 ), the third phase (time interval from ⁇ ⁇ + ⁇ to Tn + d)
- the pH of the electrolyte is reduced to a pHj corresponding to the acidic environment of the electrolyte, optimal for the reaction.
- Acidification of the electrolyte to pH 2
- acidification is used 10% nitric acid solution having the same anions with sodium nitrate.
- the automatic control system provides control actions to the acid metering pump, after the current pH reaches the specified pHj level (the electrolyte is mixed with a vertical paddle mixer until time T 2 schreib, after which the transition to the second phase is carried out.
- the pH value is maintained at pH! if necessary, giving out control actions on pumps - acid and alkali dispensers.
- T 2 a certain dose of the reagent Na 2 S0 3 is injected, after which the change in the redox potential is monitored.
- the potential value begins to increase (a certain growth rate is set when the system is set up)
- the next injection of reagent Na 2 S0 3 time interval T30L 31
- T30L 31 time interval
- the reagent Na 2 S0 3 is injected N-1 times in time periods [ ⁇ 2 ⁇ , ⁇ 2 , [T 3 o, T 31 ) .. [ ⁇ ⁇ 0 , ⁇ ) 5 number of iterations of the cycle (N-1) depends on the initial contamination of the electrolyte with toxic chromium compounds.
- Cg 6+ is reduced to Cg 3+ with a 20% sodium sulfite solution according to the reaction:
- Hydrogen ions are involved in the reaction, so they must be introduced into the reaction medium, periodically injecting a solution of nitric acid in automatic mode, maintaining a pH of 2, at which the reaction proceeds at a high speed.
- the pH value of the electrolyte increases to pH 2
- alkali is added to the electrolyte
- the condition for the end of the third phase of the process is to reach pH 2 .
- the precipitate obtained trivalent chromium and dissolved by acidification of the sludge with a 5% sodium hydroxide solution are precipitated. Planting is also carried out automatically until a pH value of 8 is reached.
- a potentiometric method was used to track the progress of the reaction and find the end point of the titration. The titration was carried out until a constant value of the redox potential was reached, which did not change during Zmin., The time required for the reaction of the added sodium sulfite with hexavalent chromium ions. At the titration endpoint, the concentration of Cr + is less than 0.1 mg / L.
- Redox potential is monitored by the E.CO.Rx controller of ETATRON.D.S.
- the pH of the system is set and maintained by a constant controller E.CO.rH from ETATRON D.S.
- the concentration of Cr 6+ at the titration endpoint is determined by the photometric method according to GOST 52962-2008 (ISO 18412: 2005) on an Expert-003 photometer from Econix Expert and visually by the color of the solution with an indicator on Cr b + diphenylcarbazide.
- the claimed invention provides an automated compact and autonomous system that converts toxic hexavalent chromium into trivalent chromium, which is less toxic and convenient for disposal, as it precipitates, and also provides a method for automatically controlling the preparation and regeneration of electrolyte, which allows to adapt the concentration of reagents depending on the actual state and composition of the electrolyte and automatically controlling all the main phases of chemical reactions.
- the claimed invention allows to ensure the environmental cleanliness of the technology of electrochemical processing, to improve the quality of electrolyte cleaning, due to the function of automatic removal of toxic ions from the spent electrolyte solution, to reduce the cost of waste disposal - sludge and electrolyte, due to the neutralization of hexavalent chromium in the electrolyte solution, without separating pre-slurry.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Removal Of Specific Substances (AREA)
Abstract
Изобретение относится к очистке электролита и может быть использовано для подачи, регенерации электролита при электрохимической обработке. В способе осуществляют нейтрализацию токсичных соединений хрома в электролите, при этом в первой фазе процесса водородный показатель электролита понижают до значения pH1 соответствующего кислой среде. Во второй фазе поддерживают значение водородного показателя электролита равным pH1 и производят впрыск дозы реагента, нейтрализующего токсичное соединение хрома, контролируют изменение окислительно-восстановительного потенциала, и если его значение увеличивается, то производят очередной впрыск реагента. Процесс повторяют до тех пор, пока окислительно- восстановительный потенциал будет оставаться неизменным или будет уменьшаться в течение достаточно длительного времени. В третьей фазе значения водородного показателя электролита увеличивают до заданного уровня рН2. Изобретение обеспечивает экологически чистую технологию электрохимической обработки, повышает качество очистки электролита, позволяет автоматически удалить токсичные ионы из отработанного раствора и обезвредить шестивалентный хром в растворе электролита без предварительного отделения шлама.
Description
Способ подготовки и регенерации электролита устройство для его воплощения.
Описание изобретения
Настоящее изобретение относится к области очистки электролита и может быть использовано для подачи, регенерации и регулирования параметров электролита.
В связи с повышением требований по защите окружающей среды от вредных выбросов производства особую роль приобретает переход на замкнутый цикл работы по использованию электролита при электрохимической обработке (ЭХО), обеспечение экологической чистоты электролита, что требует проведения мероприятий по регенерации электролита: обезвреживанию от токсичных элементов и удалению накопившегося шлама. При ЭХО высоколегированных сталей и сплавов в электролит, представляющий нейтральный водный раствор азотнокислого натрия, легирующие сплав металлы переходят в ионном виде:
Me - пе = Меп+
Но хром в условиях ЭХО частично растворяется в шестивалентной форме с образованием хромат-ионов, не образующих осадка: Сг6+ + 4Н2О = CrO4 2" + 8Н+
Хромат-ионы по токсичности относятся к 1-му классу опасности. ПДК шестивалентного хрома в сточных водах составляет ОД мг/л. По мере ЭХО хромат-ионы накапливаются в электролите и превышают допустимые санитарные нормы. Кроме того в электролите накапливается шлам, который ухудшает качество поверхности обрабатываемого сплава. Необходимо обезвреживание шестивалентного хрома в растворе электролита, не отделяя предварительно шлам, что позволяет сократить время процесса за счет исключения стадии удаления шлама и его последующего обезвреживания.
При этом очищенный электролит возвращается в производство, а обезвреженный шлам идет на утилизацию.
Известна система циркуляции электролита в установке для гальванопластических покрытий изделий, включающая трубопровод, дроссель, нагреватель, насос и фильтр механической очистки, при этом система циркуляции электролита снабжена дополнительно буферной емкостью с проточно-кавитационным реактором, а трубопровод в приэлектродной зоне катода ванны выполнен перфорированным, при этом установка снабжена второй системой циркуляции, содержащей заборник с откачивающим насосом и фильтр механической очистки, последовательно соединенные с буферной емкостью (патент РФ N° 2410477, C25D15/00, 27.01.201 1).
Известна установка для очистки жидкости от шлама, состоящая из несущего каркаса, в котором смонтирована приводная система валов, между которыми пропущена бесконечная лента из фильтрующего материала, двухсекционного бака, при этом нижняя ветвь бесконечной ленты из фильтрующего материала над первой секцией бака сформирована валами в виде наклонного желоба, над которым расположен коллектор для слива жидкости и погруженный в очищаемую жидкость излучатель ультразвука, а во второй секции бака установлен щеточный барабан, шнековый транспортер и погруженный в промывочную жидкость излучатель ультразвука, при этом края бесконечной ленты из фильтрующего материала отбортованы и имеют окантовку из эластомера, отформованного с двух сторон в виде впадин для зубьев валов приводной системы и круглой в сечении уплотнительной кромки, а приводная система состоит из ведущего вала корсетной формы, промежуточных валов цилиндрической формы, формообразующего и прижимного валов бочкообразной формы, причем в качестве очищаемой жидкости применен электролит (патент РФ Ns 2409410, B01D33/04, 20.01.2011).
Известно оборудование электрохимической установки для стабилизации параметров электролита в рабочей зоне обработки, представляющее собой датчик температуры электролита, стационарно размещенный в электролите и соединенный с устройством регулирования температуры электролита, конструктивно совмещенным с замкнутой трубопроводной системой принудительной циркуляции и очистки электролита, при этом размещенный в рабочей зоне обработки датчик температуры соединен с блоком управления работой устройства регулирования температуры электролита, а конструктивно совмещенные устройство регулирования температуры электролита и система циркуляции и очистки электролита выполнены в виде трубопроводного участка слива электролита из рабочей зоны обработки, подведенного к емкости с фильтром, которая в свою очередь, подсоединена через два параллельных трубопроводных участка циркуляции электролита, с введенными в них в одном - емкостью со средством нагрева электролита и в другом - емкостью со средством охлаждения электролита, к входу насоса, соединенного своим выходом через трубопроводный участок подачи электролита с рабочей зоной обработки, при этом блок управления работой устройства регулирования температуры электролита подключен к средствам нагрева и охлаждения электролита через электромагнитные клапаны, встроенные в трубопровод на входе емкостей с указанными средствами регулирования температуры электролита, при этом емкость с фильтром на выходе снабжена встроенным в трубопровод блокировочным выключателем-сигнализатором для выключения средства нагрева электролита и имеет нижнюю крышку для удаления шлама, а стационарно размещенный в рабочей зоне обработки датчик плотности электролита соединен с прибором непрерывного контроля концентрации электролита, причем датчики температуры и плотности электролита размещены в рабочей зоне обработки, образованной рабочей ванной с электролитом - катодом и погруженными в электролит подвесными металлическими изделиями - анодом в установке поверхностной
электрохимической обработки для электрохимического и электротермического воздействия на поверхность изделий в условиях подачи постоянного напряжения 200-400 В и достижения технологического электротока до 600 А (патент РФ J 42972, В23НЗ/10, В23Н7/36, 27.12.2004). Известна система приготовления и регенерации электролита электрохимического станка [Седыкин Ф.В., Дмитриев Л.Б., Иванов Н.И. и др. Оборудование для размерной электрохимическкой обработки деталей сашин.- М. Машиностроение, 1980-С.161..162], содержащая расположенные последовательно бак для растворения твердого электролита и удаления загрязняющих примесей, бак для приготовления электролита необходимой концентрации, бак подготовки электролита, бак хранения электролита, электрохимический станок, агрегат очистки электролита, систему стабилизации физико-химических параметров электролита.
Общими недостатками аналогов являются отсутствие в них устройств и систем контроля и управления, позволяющих удалить токсичные ионы из отработанного раствора электролита. Например, ионы Сг+6 хорошо, растворимого в воде. Отсутствие таких систем не позволяет в ряде случаев обеспечить безопасность оператора станка, а также существенно усложняет и удорожает процесс утилизации отходов - шлама и электролита.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение экологической чистоты технологии электрохимической обработки, повышения качества очистки электролита, за счет функции автоматического удаления токсичных ионов из отработанного раствора электролита, снижение затрат на утилизацию отходов - шлама и электролита, за счет обезвреживания шестивалентного хрома в растворе электролита, не отделяя предварительно шлам.
Поставленная задача решается тем, что в способе подготовки и регенерации электролита, включающем стабилизирование температуры электролита и удаление шлама из электролита, согласно изобретению,
осуществляют нейтрализацию токсичных соединений хрома, при этом в первой фазе процесса водородный показатель электролита понижают до значения pHj t соответствующего кислой среде электролита, оптимальной для проведения реакции, в течение первой фазы процесса впрыскивают кислоту, после достижения текущим значением рН заданного уровня ρΗι , производят перемешивание электролита, после чего осуществляют переход ко второй фазе процесса, в течение которой поддерживают значение водородного показателя электролита равным рН] , и производят впрыск определенной дозы реагента, нейтрализующего токсичное соединении хрома4 после чего контролируют изменение окислительно-восстановительного потенциала, если значение окислительно-восстановительного потенциала начинает увеличиваться, то производят очередной впрыск реагента, нейтрализующего токсичное соединении хрома, далее процесс повторяют до тех пор, пока после очередного впрыска реагента, нейтрализующего токсичное соединении хромаЛ окислительно-восстановительный потенциал будет оставаться неизменным или уменьшаться в течение достаточно длительного интервала времени, по истечении которого определяется окончание реакции, в третьей фазе процесса производят увеличение значения водородного показателя электролита до уровня рН2, добавлением в электролит щелочи. Поставленная задача решается тем, что система подготовки и регенерации электролита, содержащая бак, датчики измерения параметров электролита, насосы, согласно изобретению, содержит емкости с реагентами, насосы - дозаторы и двухсекционный бак, секции которого разделены непроницаемой перегородкой, оснащенный двухходовыми электромеханическими кранами и перемешивателем, причем одна секция оснащена контроллером окислительно-восстановительного потенциала с датчиком Редокс-потенциала и контроллером рН, имеющим датчик рН и датчик температуры, при этом обе секции двухсекционного бака оснащены четырьмя датчиками уровня поплавкового типа, из которых первый и третий
установлены на уровне соответствующем максимуму заполнения секций, а второй и четвёртый установлены на уровне соответствующем минимуму заполнения секций, причем на входе гидравлической магистрали установлены два двухходовых электромеханических крана и трехходовые электромеханические краны.
Кроме того, система подготовки и регенерации электролита, согласно изобретению, может быть оснащена системой автоматического управления, содержащей основной блок управления, выполненный на микроконтроллере, соединенный цифровым последовательным дуплексным каналом передачи данных с блоком индикации, содержащим графическое сенсорное устройство индикации, контроллер датчика окислительно- восстановительного потенциала электролита, связанный с блоком управления, к которому подключен контроллер рН электролита, а также контроллеры насосов- дозаторов. Контроллеры насосов - дозаторов обеспечивают впрыск растворов реагентов, например NaOH, HNO3, Na2SO3, в необходимых для проведения реакции порциях.
Существо изобретения поясняется чертежами. На фи г Л представлена схема подготовки и регенерации электролита. На фиг.2 изображена блок- схема системы автоматического управления подготовкой и регенерацией электролита. На фиг.З представлены графики изменения значений окислительно-восстановительного потенциала и водородного показателя электролита в процессе нейтрализации токсичных соединений хрома.
Сущность изобретения
Система подготовки и регенерации электролита (фиг.1), подключенная к системе автоматического управления, содержит реагентные емкости 1,2,3, соединенные с насосами - дозаторами 4, 5,6, двухсекционный бак 7,
основная и дополнительная секции которого разделены непроницаемой перегородкой 8, насос 9. Основная секция оснащена первым двухходовым электромеханическим краном 10, дополнительная секция - вторым двухходовым электромеханическим краном 11), В основной секции двухсекционного бака 7 размещен перемешиватель (вертикальная лопастная мешалка) 12. контроллер рН 13, контроллер окислительно- восстановительного потенциала электролита 14. Контроллер рН 13 содержит датчик рН 15 и датчик температуры 16. Двухсекционный бак 7 оборудован первым датчиком уровня поплавкового типа 17, установленным на уровне соответствующем максимуму заполнения основной секции, вторым датчиком уровня поплавкового типа 18, установленным на уровне соответствующем минимуму заполнения основной секций, третьим датчиком уровня поплавкового типа 19, установленным на уровне соответствующем максимуму заполнения дополнительной секции, четвертым датчиком уровня поплавкового типа 20, установленным на уровне соответствующем минимуму заполнения дополнительной секции. На входе гидравлической магистрали установлены первый двухходовой электромеханический кран 21 и второй двухходовой электромеханический кран 22, первый трехходовой электромеханический кран 23 и второй трехходовой электромеханический кран 24.
Система автоматического управления подготовкой и регенерацией электролита (фиг.2) содержит основной блок управления 25, построенный на электронной вычислительной машине (микроконтроллере), обеспечивающий выполнение алгоритмов управления процессом, соединенный с блоком индикации 26 цифровым последовательным дуплексным каналом передачи данных. Блок индикации 26, также построен на основе ЭВМ, и имеет в своем составе графическое сенсорное устройство индикации, одновременно являющееся органом управления для принятия управляющих команд оператора, задания значений параметров и
отображения: мнемонической схемы установки, текущих значений основных параметров процесса, текущего состояния исполнительных механизмов. Контроллер окислительно-восстановительного потенциала электролита 14 связан с блоком управления 25, к которому подключен контроллер 13 водородного показателя (рН) электролита и контроллеры насосов - дозаторов 27.28.29, обеспечивающих соответственно впрыск растворов реагентов, например, NaOH, HNO3, Na2S03, в необходимых для проведения реакции порциях.
Изобретение реализуют следующим образом: Система подготовки и регенерации электролита работает следующим образом.
При возникновении необходимости удалить из рабочего электролита ионы шестивалентного хрома Сг6+ блок управления 25 автоматически подает управляющий сигнал первому двухходовому электромеханическому крану 21 на открытие, электролит по магистрали движется к насосу 9 (направление движения электролита указано на фиг.1 стрелками). Трехходовой электромеханический кран 23 переводится в положение «к двухсекционному баку» управляющим сигналом с блока управления 25 (фиг.2), второй трехходовой электромеханический кран 24 переводится в положение к основной секции, включается насос 9, который осуществляет перекачку электролита в секцию двухсекционного бака 7. При срабатывании первого датчика уровня поплавкового типа 17 насос 9, автоматически отключая двухходовые электромеханические краны 21 , 22, переводят в закрытое положение. Второй двухходовой электромеханический кран 11 переводится в открытое положение, включается насос 9 и перекачивает очищенный или заранее приготовленный чистый электролит из дополнительной секции двухсекционного бака 7. При срабатывании четвертого датчика уровня поплавкового типа 20 насос 9 автоматически отключается, второй
двухходовой электромеханический кран 11 переводится в закрытое положение.
Включается перемешиватель 12, и блок управления 25 запускает процесс регенерации электролита. После отработки цикла очистки электролита от Сг6+, перемешиватель 12 отключается, второй трехходовой электромеханический кран 24 переводится в положение к дополнительной секции, кран 23 переводится в положение «к двухсекционному баку», первый двухходовой электромеханический кран 10 переводится в открытое положение. Включается насос 9 и перекачивает очищенный электролит из основной секции, при срабатывании датчика уровня 18 или 19 насос 9 автоматически отключается, первых двухходовой электромеханический кран 10 переводится в закрытое положение.
Контроллер окислительно-восстановительного потенциала электролита 14 обеспечивает преобразование сигнала с электрода датчика в аналоговый сигнал, пропорциональный текущему значению потенциала, который подается в блок управления 25, то же самое действие выполняет контроллер 13 водородного показателя (рН) электролита. Контроллеры насосов- дозаторов 27,28,29 обеспечивают соответственно впрыск растворов реагентов NaOH, HNO3, Na2S03, в необходимых для проведения реакции порциях, получая импульсные сигналы управления, задающие дозировку реагентов, непосредственно с блока управления 25.
Пример реализации
Условно весь процесс (фиг.2) разделен на три основные фазы: первая фаза ( интервал времени от То до Т2о), вторая фаза (интервал времени от Т20 до TN+1), третья фаза (интервал времени от ΤΝ+ι до Тн+г)«
В первой фазе водородный показатель электролита понижают до значения pHj , соответствующего кислой среде электролита, оптимальной для проведения реакции. (Подкисление электролита до рН =2). Во избежание попадания в электролит посторонних ионов для подкисления используется
10%-ный раствор азотной кислоты, имеющий одинаковые анионы с азотнокислым натрием. В течение первой фазы системой автоматического управления подают управляющие воздействия на насос - дозатор кислоты, после достижения текущим значением рН заданного уровня pHj ( производят перемешивание электролита вертикальной лопастной мешалкой до момента времени Т2о , после чего осуществляют переход ко второй фазе.
В течение всей второй фазы процесса поддерживают значение водородного показателя равным рН! по необходимости выдавая управляющие воздействия на насосы - дозаторы кислоты и щелочи. С момента времени Т2о по Τ2ι производят впрыск определенной дозы реагента Na2S03, после чего контролируют изменение окислительно- восстановительного потенциала. Если значение потенциала начинает увеличиваться (при настройке системы задается определенная скорость роста), то производят очередной впрыск реагента Na2S03 (временной интервал Т30Л 31), и так далее, до тех пор, пока после впрыска реагента Na2S03 окислительно-восстановительный потенциал будет оставаться неизменным или уменьшаться в течение достаточно длительного интервала времени (определенного при настройке системы) по истечении которого система управления детектирует условие окончания реакции (момент времени TN+I). Таким образом, впрыск реагента Na2S03 производят N-1 раз в периоды времени [Τ2ο,Τ2 , [Т3о,Т31) ..[ΤΝ0,ΤΝΙ)5 количество итераций цикла (N-1) зависит от исходной загрязненности электролита токсичными соединениями хрома. Восстанавливают Сг6+ до Сг3+ 20% -ным раствором сульфита натрия по реакции:
3Na2S03 + Сг207 2" + 14Н* = 3Na2SO4 + 2Сг3+ + 7Н20
В реакции участвуют ионы водорода, поэтому их необходимо вводить в реакционную среду, периодически впрыскивая в автоматическом режиме раствор азотной кислоты, поддерживая рН, равным 2, при котором реакция идет с большой скоростью.
В третьей фазе процесса происходит увеличение значения водородного показателя электролита до уровня рН2, добавлением в электролит щелочи, условием окончания третьей фазы процесса является достижение значения рН2. Осуществляют высаждение в осадок полученного трехвалентного хрома и растворившегося при подкислении шлама 5%-ным раствором гидроокиси натрия. Высаждение также проводится в автоматическом режиме до достижения значения рН=8.
Для отслеживания хода реакции и нахождения конечной точки титрования использовался потенциометрический метод. При этом титрование проводили до достижения постоянного значения редокс-потенциала, не изменяющегося в течение Змин., времени, необходимом для реакции добавленного сульфита натрия с ионами шестивалентного хрома. В конечной точке титрования концентрация Сгб+ менее 0,1 мг/л.
Редокс-потенциал отслеживают по контроллеру E.CO.Rx фирмы ETATRON.D.S. рН системы устанавливают и поддерживают постоянным контроллером Е.СО.рН фирмы ETATRON D.S.
Концентрацию Сг6+ в конечной точке титрования определяют фотометрическим методом по ГОСТ 52962-2008 (ИСО 18412:2005) на фотометре «Эксперт - 003» фирмы «Эконикс Эксперт» и визуально по окраске раствора с индикатором на Сгб+ дифенилкарбазидом.
Таким образом, в заявляемом изобретении представлена автоматизированная компактная и автономная система, осуществляющая преобразование токсичного шестивалентного хрома в трехвалентный, который менее токсичен и удобен для утилизации, так как выпадает в осадок, а также представлен способ автоматического управления подготовкой и регенерацией электролита, позволяющий адаптировать концентрации реагентов в зависимости от фактического состояния и состава электролита и
контролирующего в автоматическом режиме все основные фазы химических реакций.
Итак, заявляемое изобретение позволяет обеспечить экологическую чистоту технологии электрохимической обработки, повысить качество очистки электролита, за счет функции автоматического удаления токсичных ионов из отработанного раствора электролита, снизить затраты на утилизацию отходов — шлама и электролита, за счет обезвреживания шестивалентного хрома в растворе электролита, не отделяя предварительно шлам.
Claims
1. Способ подготовки и регенерации электролита, включающий стабилизирование температуры электролита и удаление шлама из электролита, отличающийся тем, что осуществляют нейтрализацию токсичных соединений хрома, при этом в первой фазе процесса водородный показатель электролита понижают до значения ρΗι , соответствующего кислой среде электролита, оптимальной для проведения реакции, в течение первой фазы процесса впрыскивают кислоту, после достижения текущим значением рН заданного уровня pHi t производят перемешивание электролита, после чего осуществляют переход ко второй фазе процесса, в течение которой поддерживают значение водородного показателя электролита равным pHi , и производят впрыск определенной дозы реагента, нейтрализующего токсичное соединении хромаЛ после чего контролируют изменение окислительно-восстановительного потенциала, если значение окислительно-восстановительного потенциала начинает увеличиваться, то производят очередной впрыск реагента, нейтрализующего токсичное соединении хрома, далее процесс повторяют до тех пор, пока после очередного впрыска реагента, нейтрализующего токсичное соединение хрома^ окислительно-восстановительный потенциал будет оставаться неизменным или уменьшаться в течение достаточно длительного интервала времени, по истечении которого определяется окончание реакции, в третьей фазе процесса производят увеличение значения водородного показателя электролита до уровня рНг, добавлением в электролит щелочи.
2.Система для подготовки и регенерации электролита, содержащая бак, датчики измерения параметров электролита, насосы, отличающаяся тем, что содержит емкости с реагентами, насосы - дозаторы и двухсекционный бак, секции которого разделены непроницаемой перегородкой, оснащенный двухходовыми электромеханическими кранами и перемешивателем, причем одна секция оснащена контроллером окислительно-восстановительного
потенциала с датчиком Редокс-потенциала и контроллером рН, имеющим датчик рН и датчик температуры, при этом обе секции двухсекционного бака оснащены четырьмя датчиками уровня поплавкового типа, из которых первый и третий установлены на уровне соответствующем максимуму заполнения секций, а второй и четвёртый установлены на уровне соответствующем минимуму заполнения секций, причем на входе гидравлической магистрали установлены два двухходовых электромеханических крана и трехходовые электромеханические краны.
3. Система по п.2, отличающаяся тем, что она оснащена системой автоматического управления, содержащей основной блок управления, выполненный на микроконтроллере, соединенный цифровым последовательным дуплексным каналом передачи данных с блоком индикации, содержащим графическое сенсорное устройство индикации, контроллер датчика окислительно-восстановительного потенциала электролита, связанный с блоком управления, к которому подключен контроллер рН электролита, а также контроллеры насосов - дозаторов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2012/000969 WO2014081330A1 (ru) | 2012-11-23 | 2012-11-23 | Способ подготовки и регенерации электролита и устройство для его воплощения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2012/000969 WO2014081330A1 (ru) | 2012-11-23 | 2012-11-23 | Способ подготовки и регенерации электролита и устройство для его воплощения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2014081330A1 true WO2014081330A1 (ru) | 2014-05-30 |
Family
ID=50776380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2012/000969 Ceased WO2014081330A1 (ru) | 2012-11-23 | 2012-11-23 | Способ подготовки и регенерации электролита и устройство для его воплощения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2014081330A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN119555160A (zh) * | 2025-01-24 | 2025-03-04 | 江苏海德森能源有限公司 | 一种基于数字信号的铅酸电池电解液综合评估系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4031979A1 (de) * | 1990-09-26 | 1992-04-02 | Huang Yun Fu | Vorrichtung zum entfernen von verunreinigungen, die in chrom-galvanisierbaedern enthalten sind |
| US5298161A (en) * | 1991-01-07 | 1994-03-29 | Erosonic Ag | Apparatus for cleaning the working liquid of an EDM or ECM machine |
| RU42972U1 (ru) * | 2004-04-14 | 2004-12-27 | Закрытое акционерное общество научно-производственная компания "Трибоника" | Оборудование электрохимической установки для стабилизации параметров электролита в рабочей зоне обработки |
| RU2422374C2 (ru) * | 2005-11-30 | 2011-06-27 | Индустрие Де Нора С.П.А. | Электрохимическая обработка растворов, содержащих шестивалентный хром |
| RU115269U1 (ru) * | 2011-07-14 | 2012-04-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Есм" | Станок для электрохимической обработки |
-
2012
- 2012-11-23 WO PCT/RU2012/000969 patent/WO2014081330A1/ru not_active Ceased
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4031979A1 (de) * | 1990-09-26 | 1992-04-02 | Huang Yun Fu | Vorrichtung zum entfernen von verunreinigungen, die in chrom-galvanisierbaedern enthalten sind |
| US5298161A (en) * | 1991-01-07 | 1994-03-29 | Erosonic Ag | Apparatus for cleaning the working liquid of an EDM or ECM machine |
| RU42972U1 (ru) * | 2004-04-14 | 2004-12-27 | Закрытое акционерное общество научно-производственная компания "Трибоника" | Оборудование электрохимической установки для стабилизации параметров электролита в рабочей зоне обработки |
| RU2422374C2 (ru) * | 2005-11-30 | 2011-06-27 | Индустрие Де Нора С.П.А. | Электрохимическая обработка растворов, содержащих шестивалентный хром |
| RU115269U1 (ru) * | 2011-07-14 | 2012-04-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Есм" | Станок для электрохимической обработки |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN119555160A (zh) * | 2025-01-24 | 2025-03-04 | 江苏海德森能源有限公司 | 一种基于数字信号的铅酸电池电解液综合评估系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103864181B (zh) | 一种循环水电解处理装置及其方法 | |
| RU2471594C1 (ru) | Способ автоматического управления системой подготовки и регенерации электролита и устройство для его воплощения | |
| CN105000708A (zh) | 一种废乳化液减量处理工艺和装置 | |
| TWI880111B (zh) | 酸性氯化銅蝕刻廢液沉澱取銅電解再生方法及其裝置 | |
| CN108117238B (zh) | 一种汽车工业废水处理全自动系统及控制方法 | |
| CN104499038B (zh) | 工业镀锌电解液中铁离子的去除方法及连续自动除铁装置 | |
| CN201532328U (zh) | 干酪根智能提取仪 | |
| CN212050891U (zh) | 高浓度含氟废水处理装置 | |
| WO2014081330A1 (ru) | Способ подготовки и регенерации электролита и устройство для его воплощения | |
| US4693798A (en) | Method of treating contaminant ions in an aqueous medium with electrolytically generated ferrous ions, and apparatus therefor | |
| CN212403725U (zh) | 一种污水提取重金属装置 | |
| RU2120412C1 (ru) | Способ получения питьевой воды и очистки промышленных стоков и автоматизированная установка для его реализации | |
| JP2003164886A (ja) | キレート系重金属処理剤の必要添加量の決定方法及び薬注制御方法 | |
| CN212222753U (zh) | 一种基于orp电位判断生物制剂协同氧化法终点的装置 | |
| CN204474457U (zh) | 一种含铊工业废水处理装置 | |
| CN107640859A (zh) | 高浓度cod废棕化液的综合处理设备及工艺 | |
| Kruglikov et al. | Increasing the efficiency of electromembrane processes in the area of electrochemical cadmium plating | |
| CN214734946U (zh) | 一种重金属淋洗污水处理及回用系统 | |
| CN111115944A (zh) | 一种化工废水处理全自动系统及控制方法 | |
| CN214781289U (zh) | 一种煤电一体化废水资源化智能处理系统 | |
| CN202953854U (zh) | 一种循环水电解处理装置 | |
| CN209098375U (zh) | 工业废水中重金属离子的分步处理与资源化回收装置 | |
| CN1099377C (zh) | 含有磷酸根离子之废水的处理方法 | |
| CN223722968U (zh) | 一种含铬废水处理装置 | |
| CN2890044Y (zh) | 一种生化废水净化处理机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 12888806 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 12888806 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |