Электродиализная деминерализация с одновременным

концентрированием никель содержащих сточных вод.

Гоциридзе Р.С., Концелидзе З.И., Лория Л.И., Концелидзе Л.А.,

Батумский Государственный университет им. Шота Руставели

Гальваническое производство относится к числу наиболее неэкологичных, отличается вредными условиями труда и большим количеством отходов [1÷3]. В данной работе исследовался процесс обессоливания раствора хлористого никеля (NiCl₂) на модели электродиализной установки (МЭДУ), собранной по разработанной нами технологическая схема, позволяющей одновременное получение глубоко обессоленного диализата и высоко концентрированного рассола. Это позволит в гальвано производстве создать локальную замкнутую схему (вторую промывную для деталей проточную ванну сделать непроточной) и этим сэкономить чистую воду. Получаемый одновременно высоко концентрированный рассол можно использовать для приготовления электролита, а это экономия соли NiCl₂.

МЭДУ была укомплектована мембранами марок МК-40, МА-40 с общей площадью одноимённых мембран =1,3м². Рабочий пакет электродиализатора (ЭДА) состоял из 25 пар параллельно собранных камер (рис.2). Диализатный тракт МЭДУ работал в циркуляционном режиме (рис.1.). Исходный раствор NiCl₂ насосом из ёмкости подавался в диализатный тракт и вновь возвращался в него. В рассольный тракт раствор не поступал, а образовывался за счёт переноса в него ионов Ni²⁺ и Cl^- вместе c молекулами воды, самотёком выводился из ЭДА и собирался в отдельную ёмкость. Электродные камеры исполняли функции рабочих камер, то есть в одной полярности они являлись диализатными, в другой – рассольными. Источником постоянного тока служил преобразователь - ЛАТР с диодным мостом.

Эксперименты проводились при работе МЭДУ на постоянном гидравлическом режиме (скорость раствора в диализатном тракте=3см/сек), с концентрацией исходного раствора NiCl₂ = 100мг/л по иону Ni²⁺ (согласно данным [3] содержание никеля в гальвано стоках =100 мг/л и ниже) и различных напряжениях на клеммах электродов (1÷6) вольт на ячейку (в/яч.). В ходе каждого цикла обессоливания постоянно поддерживалось заданное напряжение. По окончании каждого цикла производился отбор проб диализата и рассола для определения в них содержания иона Ni²⁺(мг/л) и рН. Кроме того, в ходе цикла обессоливания через одинаковые промежутки времени определялась удельная электрическая проводимость диализата (К _д. Сим/м.) на кондуктометре марки ЛК-563М. Новый цикл обессоливания начинался после смены: гидравлических потоков в рабочем пакете ЭДА и полярности на клеммах электродов.

К

МК-40

1. 2.

Рис.1. Принципиальная гидравлическая схема циркуляционной электродиализной установки по обессоливанию раствора NiCl₂. 1- ёмкость с исходным раствором; 2 – насос; 3- электродиализатор;

запорные вентили: для диализата -4; для рассола -5.

Рис.2. Распределение рабочих потоков в камерах эда.

Анализ проведённых экспериментов показал:

- с повышением прилагаемого напряжения повышался pH в диализате (рН_д=6,25÷8.9) и снижался в рассоле (рНр=3,6÷2,65). pH исходного раствора снижался, так как при смене гидравлических потоков в модели, когда рассольный тракт становился диализатным и та часть рассола, что оставалась в рабочих камерах, попадала в циркуляционный бак подкисляла исходный раствор (рис.3);

- наблюдалось помутнение диализата и образование гелеобразного осадка приU=75в (рН_д=8,7);

Рис.3. Зависимость рН растворов от прилагаемого напряжения.

- удельная электрическая проводимость К_д снизилась с 7.8х10⁴сим/м при U=2в/яч до 3,55х10⁴ сим/м при U=7в/яч. Из графика видно, что уже при U=5в/яч. К_д=4х10⁴сим/м., то есть диализат был идентичен дистилляту (рис4);

- концентрация рассолов по иону Ni²⁺ соответственно увеличивалась с С_р.= 3082 мг/л до максимального значения = 3375мг/л. при U=5в/яч.

С ростом напряжения на клеммах электродов увеличивается и удельная производительность по диализату в интервале напряжений 1-5в/яч. далее идёт спад. Видимо это происходит из-за увеличения времени цикла обессоливания раствора NiCl₂ до заданного значения.

рис.4. Зависимость удельных значений по диализату: электрической проводимости (Кд) и производительности (μд.) от прилагаемого напряжения.

Таким образом, из рассмотренных результатов проведённых экспериментов можно заключить, что наиболее оптимальным режимом процесса обессоливания – концентрирования раствора NiCl₂ = 100мг/л по иону Ni²⁺ является режим при U=5в/яч.

При проведении экспериментов общая наработка составила 170 часов. После окончания работ была проведена ревизия мембранного пакета. В результате осмотра оказалось, что поверхность электродов чистая. В нижней при электродной камере, которая перед отключением аппарата работала как рассольная, на поверхности анионитовой мембраны по периметру, где кончается сетка, наблюдались незначительные отложения кристаллов NiCl_2. В рабочих камерах аппарата, какие либо отложения отсутствовали. Это подтверждает правильность выбора гидравлической и электрической схем, позволяющих одновременно получать обессоленную воду и рассол высокой концентрации, который можно использовать для приготовления рабочих растворов и экономить реактивы.

Литература.

[1] Состояние и перспективы развития методов очистки сточных вод гальванических производств. В.Д. Гребенюк, Т.Т. Соболевская, А.Г. Махно. Ж. Химия и технология воды т. 11 №5 1989г. Стр407-417.

[2] Эконоиико-экологические аспекты регенерации цветных металлов из сточных вод гальванических производств. / А.П. Цыганов, Г.А. Лаумянскас, О.Ф. Балицкий и др. // Хим. Промышленность. – 1981.-№1.-С. 36-39.

[3] Комплексные схемы очистки сточных вод гальванических производств. А.Н. Белевцев, П.Ф. Кандзас, Л.В. Милованов, кандидаты техн. Наук (ВНИИ ВОДГЕО). Ж. Водоснабжение и санитарная техника №10 1984г.с.4-6.