Введение
Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения - сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода).
Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.
Гальванотехника – одно из производств, серьезно влияющих на загрязнение окружающей среды, в частности ионами тяжелых металлов, наиболее опасных для биосферы. Главным поставщиком токсикантов в гальванике (в то же время и основным потребителем воды и главным источником сточных вод) являются промывные воды. Объем сточных вод очень велик из-за несовершенного способа промывки деталей, который требует большого расхода воды (до 2 м3 и более на 1 м2 поверхности деталей).Целью работы является изучение методов очистки сточных вод гальванического производства от хрома.
Гальваническое производство.
Гальваника - электролитическое осаждение тонкого слоя металла на поверхности какого-либо металлического предмета для защиты его от коррозии, повышения износоустойчивости, предохранения от цементации, в декоративных целях и т. д. Получаемые гальванические покрытия должны быть плотными, а по структуре мелкозернистыми. Чтобы достигнуть мелкозернистого строения осадков, необходимо выбрать соответствующие состав электролита, температурный режим и плотность тока.
Гальваническое покрытие металла - это прекрасный способ избежания многих проблем и увеличить срок службы оборудования, агрегатов и прочих устройств. Нанесение гальванических покрытий методом хромирования или никелирования требует специального производственного процесса и квалифицированного персонала.
Нанесение гальванических покрытий представляет собой электрохимический процесс, при котором происходит осаждение слоя металла на поверхности изделия. В качестве электролита используется раствор солей наносимого металла. Само изделие является катодом, анод - металлическая пластина. При прохождении тока через электролит соли металла распадаются на ионы. Положительно заряженные ионы металла направляются к катоду, в результате чего происходит электроосаждение металла.
Толщина, плотность, структура гальванических покрытий могут быть разными в зависимости от состава электролита и условий протекания процесса - температура, плотность тока. Так, например, варьируя соотношением этих двух параметров можно получить блестящее или матовое хромовое покрытие, для блестящего никелирования в электролит добавляют блескообразователи - сульфосоединения.
Декоративные покрытия имеют небольшую толщину, мелкозернистую структуру и достаточную плотность. Для обеспечения прочности сцепления покрытия с изделием необходимо проводить тщательную подготовку поверхности, которая включает механическую обработку (шлифовка и полировка), удаление окислов и обезжиривание поверхности. После нанесения покрытия изделие промывают и нейтрализуют в щелочном растворе.
Характеристика гальванического оборудования
Гальванические ванны - емкости, содержащие рабочие растворы, в которых выполняются подготовительные, основные (процессы нанесения покрытий) и заключительные операции химической или гальванической (электрохимической) обработки поверхности деталей, являются основным видом оборудования гальванических цехов и участков.
Несмотря на чрезвычайное разнообразие применяемых гальванических ванн, к ним предъявляется ряд общих требований: герметичность, химическая инертность материала ванны к содержащемуся в ней раствору, возможность создания и поддержания заданного теплового режима; удобство и безопасность обслуживания.
Различие в конструкции гальванических ванн определяется прежде всего особенностями технологического процесса, требующими подогрева или охлаждения электролита, перемешивания, качания штанг, непрерывной фильтрации, наложения различных физических факторов (ультразвука, магнитного поля, протока электролита и т.п.). Кроме того, для электрохимических ванн необходим также подвод электрического тока требуемой полярности и силы с возможно большей равномерностью распределения тока по поверхности деталей и меньшими потерями электрического напряжения.
Полипропилен - наиболее перспективный материал, обладающий высокой химической стойкостью, износостойкостью, термостойкостью (до 130 °С без механических нагрузок), высоким сопротивлением ударным нагрузкам, удовлетворительной механической прочностью, низким водопоглощением, низкой водо- и паропроницаемостью, высокими диэлектрическими свойствами. Полипропилен устойчив к воздействию водных растворов неорганических соединений (солей) и к воздействию почти всех кислот и щелочей, даже при высокой их концентрации и температуре выше 60 °С.
Представляют они собой емкости различного объема. Их наполняют агрессивными растворами кислоты. В эти растворы опускают металлические конструкции для обработки. Находясь в такой среде, поверхность любого изделия полностью очищается. После этого на нее можно наносить олово, цинк, хром никель и другие металлы. Ложась на подготовленную поверхность, такое покрытие на долгие годы обеспечит ей надежную защиту и эстетичный внешний вид.
Говоря о промывочных, операционных и травильных ваннах в гальваническом производстве, нужно подчеркнуть их особенности. Их изготавливают из материалов, которые могут длительное время переносить воздействие кислот и щелочей. Как правило это винипласт и пропилен.
Гальваническое хромирование деталей проводится для того, чтобы защитить поверхность металла от коррозийных процессов, а также для придания им приятного блеска. Особенно актуально хромирование при обновлении потертых и слишком старых поверхностей.
Хромирование в несколько слоев способствует защите поверхностей от условий повышенной влажности резких температурных колебаний. Кроме того, нанесение хрома на поверхность металла увеличивает его твердость, что продлевает срок его использования.
Хромирование деталей позволяет им приобрести светоотражающие свойства и декоративный внешний вид.
Хромирование гальваническим методом представляет собой нанесение на деталь слоя гальванического покрытия с оттенком стали. Если точнее, то блестящий зеркальный вид поверхности достигается сочетанием использующихся элементов хром-медь-никель.
На сегодняшний день выделяют два типа хромирования в гальваническом производстве: твердое хромирование и гальваническое хромирование.
Оба эти метода осуществляются при помощи резервуаров и являются отличным способом придания деталям высокой твердости, прочности и устойчивости к коррозии.
К тому же, технология гальванического хромирования позволяет придать изделию декоративный и более товарный вид, что в последнее время значительно способствовало повышению спроса на хромированные детали.
В последнее время гальваническое хромирование деталей широко используется в обработке наружных автомобильных запчастей, в предметах и аксессуарах сантехники, мебели, деталях интерьера, сувенирах и многом другом.
Декоративные и защитные свойства никеля и хрома имеют также огромное значение при восстановлении исходного размера деталей, утративших свои исходные параметры в процессе эксплуатации. Коэффициент светоотражения может быть при необходимости снижен, благодаря использованию черного хрома. При этом возникает большой объем сточных вод. Состав сточных вод представлен в таблице 2.В таблице 1 приведены показатели исходной технической воды для промывки изделий.
Таблица 1 - показатели исходной технической воды для промывки изделий.[1]
| Наименование показателя | Норма для категории | ||
| Водородный показатель pH | 6,0-9,0 | 6,5-8,5 | 5,4-6,6 |
| Cухой остаток, мг/дм3, не более | 5,0 | ||
| Жесткость общая, мг-экв/дм3, не более | 7,0 | 6,0 | 0,35 |
| Мутность по стандартной шкале, мг/дм3, не более | 2,0 | 1,5 | - |
| Сульфаты(SO42-), мг/дм3, не более | 0,5 | ||
| Хлориды(Cl-), мг/дм3, не более | 0,02 | ||
| Нитраты(NO3-), мг/дм3, не более | 0,2 | ||
| Фосфаты(PO43-), мг/дм3, не более | 3,5 | 1,0 | |
| Аммиак, мг/дм3, не более | 5,0 | 0,02 | |
| Нефтепродукты, суммарно, мг/л, не более | 0,5 | 0,3 | - |
| Химическая потребность в кислороде, мг/дм3, не более | - | ||
| Остаточный хлор, мг/дм3, не более | 1,7 | 1,7 | - |
| Поверхностно-активные вещества (ПАВ), мг/дм3, не более | 5,0 | 1,0 | - |
| Ионы тяжелых металлов, мг/дм3, не более: | 5,0 | 0,4 | |
| железо | 0,3 | 0,1 | 0,05 |
| медь | 0,3 | 0,3 | 0,02 |
| никель | 0,1 | 1,0 | - |
| цинк | 5,0 | 1,5 | 0,2 |
| хром трехвалентный | 0,01 | 0,5 | - |
| Удельная электропроводность, См/м | 2*10-3 | 1*10-3 | 5*10-4 |
Примечание. В системах многократного использования воды допускается содержание вредных ингредиентов в очищенной воде выше, чем в табл. 1. но не выше допустимых значений в промывной ванне после операции промывки
Таблица 2. Концентрации основных ингредиентов в воде на выходе из гальванического производства.[2]
| Наименование ингредиента | Концентрация основных вредных игредиентов в воде на выходе из гальванического цеха, мг/л, не более |
| Хром шестивалентный | |
| Медь | |
| Никель | |
| Цинк | |
| Кадмий | |
| Свинец | |
| Олово | |
| Хлориды (Cl-) | |
| Сульфаты (SO42-) | |
| Цианиды (CN-) | |
| Нитраты (NO3-) | |
| Аммиак |
Безопасность и экологичность:
Общетоксическое действие сказывается в поражении печени, почек, желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой системы. Независимо от пути введения в первую очередь поражаются почки.
При попадании на кожу растворимых соединений хрома (хроматов,бихроматов и др.) развиваются хромовые дерматиты, сыпь, аллергии. Попадание на поврежденную кожу ведет к образованию плохо заживающих язв.
При попадании в желудок – от поражения желудочно-кишечного тракта, слизистой до гастрита и язвенной болезни двенадцатиперстной кишки. При вдыхании – поражение органов дыхания, кашель.
К работе допускаются лица не моложе восемнадцати лет, прошедшие
медицинский осмотр, не имеющие противопоказаний к выполнению работ с реагентами, прошедшие инструктаж по безопасности труда.