ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ обезвреживания водных растворов, содержащих соединения шестивалентного хрома

Классы МПК:C02F1/70 восстановлением
C25D21/18 электролитов
C25D21/20 промывных растворов
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Тураев Дмитрий Юрьевич (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-02-04
публикация патента:

Изобретение относится к гальваническому производству, конкретно к способу обезвреживания промывной воды и электролитов, содержащих соединения шестивалентного хрома. Способ основан на восстановлении соединений шестивалентного хрома растворами гидразина или гидроксиламина. Причем реакции протекают в области рН от кислой до слабощелочной без дополнительного введения кислоты или щелочи для изменения рН. По окончании реакции восстановления выпавший осадок гидроксида хрома отфильтровывают от раствора. Технический результат: разработка реагентного способа обезвреживания промывной воды в ваннах непроточной промывки и электролитов, содержащих соединения шестивалентного хрома, без использования таких химических реагентов, после которых образуются дополнительные, трудноутилизируемые отходы. 1 з.п. ф-лы.

Использование: в гальваническом производстве для обезвреживания промывной воды в ванне непроточной промывки (ванне улавливания) и электролитов, содержащих соединения шестивалентного хрома.

Изобретение относится к способу обезвреживания промывной воды в ваннах улавливания и электролитов, содержащих соединения шестивалентного хрома. Предлагаемый способ позволяют обезвреживать промывную воду и электролиты, содержащие соединения шестивалентного хрома с образованием минимального количества дополнительных отходов.

Целью изобретения является разработка реагентного способа обезвреживания промывной воды в ваннах улавливания и электролитов, содержащих соединения шестивалентного хрома, без использования таких химических реагентов, после которых образуются дополнительные, трудноутилизируемые отходы.

Сущность изобретения: известны различные реагентные способы обезвреживания промывной воды и электролитов, содержащих соединения шестивалентного хрома. Чаще всего соединения шестивалентного хрома сначала восстанавливают в соединения трехвалентного хрома с использованием восстановителей: сульфата двухвалентного железа или сульфита натрия. Реакцию, как правило, проводят в кислой среде, для чего к раствору, содержащему соединения шестивалентного хрома, предварительно добавляют раствор серной кислоты. После протекания реакции восстановления растворимые соединения трехвалентного хрома переводят в нерастворимые, для чего добавляют соответствующее количество раствора щелочи

[1]. При проведении обезвреживания растворов, содержащих соединения шестивалентного хрома, подобным способом образуется дополнительное значительное количество твердых отходов - осадка, содержащего гидроксид трехвалентного железа (в случае использования в качестве восстановителя сульфата двухвалентного железа), и большое количество сульфата натрия (при использовании в качестве восстановителя сульфита натрия или сульфата двухвалентного железа и серной кислоты и щелочи для создания необходимого значения pH раствора).

Для снижения количества дополнительных твердых отходов и уменьшения солесодержания образующихся растворов необходимо подобрать восстановитель, взаимодействующий с соединениями шестивалентного хрома в широкой области pH (преимущественно от кислой области до слабощелочной). Процесс окисления восстановителя должен протекать практически полностью, а продукты окисления восстановителя не должны загрязнять раствор или требовать каких-либо дополнительных мер по их утилизации или использованию.

Используя справочные значения стандартных электродных потенциалов окисления гидразина и восстановления шестивалентного хрома, взятые из [2, 3], можно рассчитать значения электродных потенциалов этих реакций для различных значений pH раствора. Для pH, равном 0, 7 и 14, значение электродного потенциала реакции восстановления соединений шестивалентного хрома равно 1,33, +0,56, и -0,13 В, а значение электродного потенциала реакции окисления гидразина -0,33, -0,74 и -1,16 В соответственно. Из представленных значений следует, что с увеличением значения pH раствора окислительные свойства соединений шестивалентного хрома уменьшаются, в то же время восстановительные свойства гидразина возрастают. Разность потенциалов суммарной окислительно-восстановительной реакции намного больше нуля во всем диапазоне значений pH, следовательно, будет происходить окисление гидразина соединениями шестивалентного хрома в широкой области pH раствора. Сильными восстановительными свойствами обладает также гидроксиамин. Основными продуктами окисления гидразина или гидроксиламина являются азот и вода.

При действии ограниченного количества гидразина на растворы хромовой кислоты образуется хромат хрома:

способ обезвреживания водных растворов, содержащих соединения   шестивалентного хрома, патент № 2433961 .

При увеличении количества гидразина, взаимодействующего с хромовой кислотой, восстановление протекает до образования гидроксида трехвалентного хрома:

способ обезвреживания водных растворов, содержащих соединения   шестивалентного хрома, патент № 2433961

Реакции (1) и (2) протекают быстро и практически полностью. Обезвреживанию подвергается как промывная вода участка хромирования, содержащая способ обезвреживания водных растворов, содержащих соединения   шестивалентного хрома, патент № 2433961 0,01 г/л CrO3 (ванна улавливания), так и отработанный электролит хромирования, содержащий ~250 г/л CrO3. При использовании в качестве восстановителя гидразина не требуется введения кислоты или щелочи для создания нужного значения pH раствора, т.к. восстановление соединений шестивалентного хрома происходит в широком диапазоне pH раствора. Продукты окисления гидразина - азот и вода не требуют каких-либо дополнительных мер по их утилизации.

Аналогичными сильными восстановительными свойствами обладает гидроксиамин, который реагирует с соединениями шестивалентного хрома (хромовой кислотой) по уравнениям:

способ обезвреживания водных растворов, содержащих соединения   шестивалентного хрома, патент № 2433961

способ обезвреживания водных растворов, содержащих соединения   шестивалентного хрома, патент № 2433961

Гидроксиламин, также как и гидразин для протекания реакции (3) и (4), не требует введения для изменения pH кислоты или щелочи, а продукты окисления гидроксиламина - азот и вода не требуют каких-либо дополнительных методов утилизации.

Растворы и электролиты, содержащие, кроме шестивалентного хрома, много свободной сильной кислоты (электролиты полирования стали и ее сплавов, растворы осветления цинка, меди и ее сплавов, растворы пассивации цинка, меди) требуют введения дополнительного количества щелочи для нейтрализации избытка кислоты и осаждения гидроксида трехвалентного хрома после введения восстановителя - гидразина или гидроксиламина.

Для уменьшения поступления соединений шестивалентного хрома в ванну проточной промывки необходимо стремиться к тому, чтобы поддерживать в ванне улавливания (ванне непроточной промывки), предназначенной для промывки деталей после операции хромирования в стандартном электролите, наименьшую концентрацию соединений шестивалентного хрома, например, 0,1-1,0 г/л в пересчете на CrO3. При достижении в ванне улавливания концентрации хромовой кислоты из диапазона 0,1-1,0 г/л в пересчете на CrO3 в ванну добавляют расчетное количество раствора гидразина или гидроксиламина, перемешивают и оставляют на несколько часов (на ночь). По окончании реакции выпавший осадок гидроксида хрома отделяют (декантируют или отфильтровывают) от раствора. Очищенный раствор используют повторно в качестве ванны улавливания.

Для обезвреживания электролита хромирования к нему небольшими порциями при перемешивании добавляют расчетное количество раствора гидразина или гидроксиламина. После завершения реакции выпавший осадок трехвалентного хрома отделяют фильтрованием. В случае необходимости остаточное количество гидразина или гидроксиламина в фильтрате удаляются введением раствора пероксида водорода или продувкой воздуха через фильтрат (катализаторами реакции окисления гидразина или гидроксиламина являются соединения меди или железа). В осадке гидроксида хрома остатки гидразина или гидроксиламина постепенно окисляются кислородом воздуха (небольшие количества соединений меди и железа, служащие катализаторами этого процесса, всегда имеются в производственном электролите хромирования).

Источники информации

[1]. Прикладная электрохимия. / Под. ред. А.П.Томилова. - 3-е изд., перераб. - М.: Химия, 1984, с.349-350.

[2]. Краткий справочник по химии. / Под общ. ред. Куриленко О.Д. - Киев.: Наукова думка, 1974. с 359-361.

[3]. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. - 4-е издание. - М.: Химия, 1971, 456 с.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ обезвреживания водных растворов, содержащих соединения шестивалентного хрома, включающий добавление расчетного количества восстановителя гидразина по реакциям:

10 H2 CrO4+3 N2H4=2 Cr2 (CrO4)3+16 H2O+3 N2 ,

4 H2CrO4+3 N2H 4=4 Cr(ОН)3способ обезвреживания водных растворов, содержащих соединения   шестивалентного хрома, патент № 2433961 +4 H2O+3 N2,

или добавление расчетного количества гидроксиламина по реакциям:

5 H 2CrO4+6 NH2OH=Cr2(CrO 4)3+14 H2O+3 N2,

2 H2CrO4+6 NH2OH=2 Cr(ОН) 3способ обезвреживания водных растворов, содержащих соединения   шестивалентного хрома, патент № 2433961 +8 H2O+3 N2,

причем реакции протекают в области рН от кислой до слабо-щелочной без дополнительного введения кислоты или щелочи для изменения рН, перемешивание и фильтрование выпавшего осадка гидроксида трехвалентного хрома.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что проводят обезвреживание промывной воды ванны непроточной промывки или проводят обезвреживание электролита хромирования.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2433961

patent-2433961.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C02F1/70 восстановлением

Патенты РФ в классе C02F1/70:
способ утилизации отработанных растворов, содержащих соединения шестивалентного хрома -  патент 2491232 (27.08.2013)
способ очистки кислых многокомпонентных дренажных растворов от меди и сопутствующих ионов токсичных металлов -  патент 2465215 (27.10.2012)
электрохимическая обработка растворов, содержащих шестивалентный хром -  патент 2422374 (27.06.2011)
способ обработки загрязненной воды при помощи бифункциональной системы, состоящей из железа и цеолитов -  патент 2416572 (20.04.2011)
способ нейтрализации отработанных растворов, содержащих хром (+6) -  патент 2395463 (27.07.2010)
способ каталитического удаления из органических жидкостей растворенного в них кислорода -  патент 2374183 (27.11.2009)
удаление нитрата из аквариумной воды -  патент 2348584 (10.03.2009)
способ обезвреживания отработанного раствора оксидирования стали -  патент 2347757 (27.02.2009)
способ разрушения гипохлорита натрия в водных растворах -  патент 2296101 (27.03.2007)
способ снижения концентрации нитрата и/или азотной кислоты в водных растворах -  патент 2227789 (27.04.2004)

Класс C25D21/18 электролитов

Патенты РФ в классе C25D21/18:
способ очистки электролита хромирования на основе соединений шестивалентного хрома от примеси катионов трехвалентного железа -  патент 2484186 (10.06.2013)
способ очистки электролитов хромирования -  патент 2481425 (10.05.2013)
способ автоматического управления системой подготовки и регенерации электролита и устройство для его воплощения -  патент 2471594 (10.01.2013)
способ извлечения катионов меди из кислых растворов, содержащих сильные окислители -  патент 2436874 (20.12.2011)
способ очистки электролита хромирования от примесей катионов железа и меди (варианты) -  патент 2433212 (10.11.2011)
способ регенерации хромовых электролитов (его варианты) -  патент 2208067 (10.07.2003)
способ переработки отработанных сернокислых, азотнокислых, хлоридных электролитов электродиализом -  патент 2198967 (20.02.2003)
способ регенерации сульфатного электролита хромирования -  патент 2197568 (27.01.2003)
способ утилизации отработанного раствора электролита -  патент 2177056 (20.12.2001)
способ регенерации сульфатного электролита хромирования -  патент 2175691 (10.11.2001)

Класс C25D21/20 промывных растворов



Наверх