Вода для гальванических производств | Гальванические стоки - очистка

logo

EnglishGermanItalianRussian

Вода в гальванических производствахНеобходимо сказать пару слов о воде, применяемой в технологическом процессе коатирования. Не секрет, что одним из основных критериев, влияющих на качество получаемых гальванических покрытий, является не только количество, но и качество используемой воды, как для промывок, так и для приготовления электролитов. Чистая вода, с пониженным солесодержанием улучшает параметры гальванических процессов, и в то же время, снижает энергетические затраты на дальнейший процесс её очистки и запуска её в рецикл.  Одним из нормативных документов, регламентирующих параметры качества применяемой воды и её количества в производстве, является стандарт 1991 года, действующий в наши дни: ГОСТ 9.314-90 «Вода для гальванического производства и схемы промывок. Общие требования». Этот стандарт распространяется на техническую воду для гальванического производства и устанавливает общие требования к качеству воды, способам её рационального использования и применению маловодных и малоотходных схем промывок. Выполнение требований стандарта обеспечивает сокращение расхода воды, реагентов при обезвреживании гальваностоков и снижение нагрузки на очистные сооружения.

Понятно, что вода прежде всего, должна быть химически инертна к покрытию, и не разрушать его. А вот что касается физико-химических показателей, то здесь необходимо сразу учесть, что будет с ней дальше: либо, отправят на сброс после нейтрализации и извлечения токсичных компонентов, либо, запустят в рецикл после очистки. Тут нужно исходить из экономической составляющей процесса. Сразу нужно учесть, что для глубокой очистки воды с высоким солесодержанием, потребуется высокопроизводительное насосное оборудование и арматура, выдерживающая давление более 16 атм. Повышая солесодержание, мы, тем самым, увеличиваем осмотическое давление жидкости, которое необходимо преодолеть для фильтрации через осмотический слой. Производительность же мы можем повышать, либо повышая давление, либо увеличивая поверхность фильтрующего слоя. Это касается глубокой очистки оборотной воды. В некоторых случаях целесообразно нейтрализовать токсичные примеси, удалить их из водного раствора, а солёную воду подмешивать в хозяйственно-бытовой сток, не превышая допустимые нормы по сбросу. Ниже приведём таблицу с некоторыми физико-химическими показателями воды, используемой в гальваническом производстве. Более полную версию смотрите в выше обозначенном стандарте.

Таблица 1. Основные физико-химические показатели воды

Наименование показателя

Норма для категории

Метод испытания

1

2

3

1. Водородный показатель

6,0 - 9,0

6,5 - 8,5

5,4 - 6,6

Измеряют на рН-метре любой модели
со стеклянным электродом
с погрешностью измерений ±0,1

2. Сухой остаток, мг/дм3, не более

1000

400

5,0*

ГОСТ 18164
3. Жесткость общая, мг-экв/дм3, не более

7,0

6,0

0,35*

ГОСТ 4151
4. Мутность по стандартной шкале, мг/дм3, не более

2,0

1,5

---

ГОСТ 3351
5. Сульфаты (SO42-), мг/дм3, не более

500

50

0,5*

ГОСТ 4389
6. Хлориды (Cl -), мг/дм3, не более

350

35

0,02*

ГОСТ 4245
7. Нитраты (NO3-), мг/дм3, не более

45

15

0,2*

ГОСТ 18826
8. Фосфаты (PO43-), мг/дм3, не более

30

3,5

1,0

ГОСТ 18309
9. Аммиак, мг/дм3, не более

10

5,0

0,02*

ГОСТ 4192
10. Нефтепродукты, мг/дм3, не более

0,5

0,3

---

Контроль проводят по действующим методикам,
утверждённым в установленном порядке

11. Химическая потребность в кислороде (ХПК), мг/дм3, не более

150

50

---

То же
12. Остаточный хлор, мг/дм3, не более

1,7

1,7

---

ГОСТ 18190
13. Поверхностно-активные вещества (сумма анионных и неионогенных), мг/дм3, не более

0,5

1,0

---

Контроль проводят по действующим методикам,
утверждённым в установленном порядке

14. Ионы тяжёлых металлов, мг/дм3, не более:

15

5,0

0,4

ЖЕЛЕЗО

0,3

0,1

0,05

ГОСТ 4011
МЕДЬ

1,0

0,3

0,02

ГОСТ 4388
НИКЕЛЬ

5,0

1,0

---

Контроль проводят по действующим методикам,
утверждённым в установленном порядке

ЦИНК

5,0

1,5

0,2*

ГОСТ 18293
ХРОМ (III)

5,0

0,5

---

Контроль проводят по действующим методикам,
утверждённым в установленном порядке

15. Удельная электрическая проводимость при 20° С, См/м, не более

2∙10-3

1∙10-3

5∙10-4

Измеряют на кондуктометре любого типа


* Нормы ингредиентов для воды 3-й категории определяются по ГОСТ 6709
П р и м е ч а н и е. В системах многократного использования воды допускается содержанние вредных ингредиентов в очищенной воде выше, чем в таблице 1, но не выше допустимых значений в промывной ванне после операции промывки (см. таблицу 2)

 


Далее приведём таблицу 2, в которой указаны допустимые концентрации основного компонента в воде после операции промывки. Исходя из этих данных, а также основываясь на методах расчёта расхода воды на промывные операции, зависящие от применяемой схемы промывки (одноступенчатая с одной ванной улавливания, двухступенчатая противоточная, двухступенчатая прямоточная и т.д.) и зная удельный вынос электролита, можно рассчитать среднее количество расходуемой воды в процессе. Эти данные необходимы для проектирования системы водоподготовки и системы обеззараживания и очистки гальванических стоков.

Таблица 2. Допустимая коцентрация основного компонента в воде после промывки

Наименование компонента
или иона электролита
Наименование операции,
перед которой проводится промывка
Наименование электролита,
перед которым проводится промывка
Допустимая концентрация основного компонента
в воде после операции промывки сд, мг/дм3
Общая щёлочность в пересчёте на едкий натр---Щелочной
Кислый или цианистый
800
100
Анодное окисление алюминия и его сплавов---50
Красители (для окрашивания покрытий Ан. Окс)Межоперационная пормывка, сушка---5
Кислота в пересчёте на серную---Кислый
Щелочной
Цианистый
100
50
10
Наполнение и пропитка покрытий, сушка---10
CN-общ, Sn2+, Sn4+, Zn2+, Cr6+, Pb2+Межоперационная промывка, сушка---10
CNS-, Cd2+Межоперационная промывка, сушка---15
Cu2+, Cu+Никелирование
Сушка
---2
10
Ni2+Меднение
Хромирование, сушка
---20
10
Fe2+Сушка---30
Соли драгоценных металлов в пересчёте на металлСушка---1

П р и м е ч а н и я:
1. За основной компонент (ион) данного раствора или электролита принимают тот, для которого критерий промывки является наибольшим.
2. При промывке изделий, к которым предъявляют особо высокие требования, допустимые концентрации основного компонента могут устанавливаться опытным путём.

 


Концентрация основных ингредиентов в воде на выходе из гальванического производства, так же, регламентируется стандартом, но в ней не учитываются соли, которые присутствуют в исходной воде. Это, в свою очередь, влияет на весь проект в целом: от вододготовки до очистки стоков.

Таблица 3. Концентрации основных ингредиентов в воде на выходе из гальванического производства

Наименование ингредиентаКонцентрация на выходе из
гальванического цеха, мг/дм3, не более
Хром шестивалентный1000
Медь30
Никель50
Цинк50
Кадмий15
Свинец10
Олово10
Хлориды (Cl-)500
Сульфаты (SO42-)1000
Цианиды (CN-)30
Нитраты (NO3-)60
Аммиак15

 


В гальваническом производстве следует применять системы многократного использования воды, обеспечивающие её регенерацию и рекуперацию ценных компонентов.

Промывку деталей от рабочих растворов и электролитов осуществляют по различным схемам, обеспечивающим установленную концентрацию основных компонентов в промывной воде (таблица 2). Для операций промывки, требующих больших расходов проточной воды, а также для извлечения ценных компонентов рабочей ванны следует дополнительно применять ванны улавливания с непроточной водой. Ванны улавливания наполняют водой такого же качества, как и рабочие ванны. Растворы из ванн улавливания следует использовать при корректировке рабочих ванн или утилизировать.

Другими важными критериями, обеспечивающими более рациональное использование ресурсов и реагентов, являются время промывки и время стекания растворов, которые должны быть оптимальны в ходе процесса. В зависимости от применяемого метода промывки, устройства системы фиксации деталей (подвесы или барабаны), а также в зависимости от конфигурации самих изделий, подбирают время для этих операций. В справочниках есть некоторые данные, хотя и весьма условные. И оптимизировать эти процедуры приходится уже в ходе отладки технологии коатирования. Тем не менее ниже приведём таблицы зависимости продолжительности промывок от метода и конфигурации деталей (таблица 4), а также удельный вынос растворов в зависимости от систем фиксации деталей и времени стекания (таблица 5).

Таблица 4. Зависимость времени промывки от применяемого метода

Наименование метода промывкиОбласть примененияДополнительные указания
Погружной - промывка в ваннах с проточной и не проточной водойОбработка деталей имеющих пазы, углубления на подвесах, а также, обработка деталей насыпьюМинимальное время промывки 20 секунд
Струйный или импульсный - промывка из душирующих устройствОбработка деталей преимущественно простой конфигурации на подвесахМинимальная продолжительность промывки 10 секунд
Комбинированный - последовательно струйный и погружнойПромывка деталей после обработки в трудно смываемых растворах и деталей сложной конфигурацииМинимальнаяпродолжительность промывки 20 секунд

 


Таблица 5. Значение удельного выноса растворов

Вид обработки

Удельный
вынос рас-
творов, л/м2

На подвесах с выдержкой над ванной для стекания раствора не менее 6 секунд

0,2

В колоколах и барабанах с выдержкой над ванной не менее 15 секунд

0,4

В корзинах и сетках с выдержкой над ванной не менее 15 секунд

0,5

На подвесах и в барабанах в особо агрессивных растворах; время стекания не регламентируется (например, травление меди в смеси азотной и серной кислот)

0,7