Основные требования к воде в гальванике | Гальванические стоки - очистка

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.

Таблица 1. Категории качества воды для гальванического производства

НАИМЕНОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯНОРМА ДЛЯ КАТЕГОРИИМЕТОД ИСПЫТАНИЯ
123
1. Водородный показатель pH6,0…9,06,5…8,55,4…6,6Измеряют на pH-метре со стеклянным электродом с погрешностью измерений ±0,1
2. Сухой остаток, мг/дм3, не более10004005,0ГОСТ 18164
3. Жесткость общая, мг-экв/дм3, не более7,06,00,35ГОСТ 4151
4. Мутность по стандартной шкале, мг/дм3, не более2,01,5ГОСТ 3351
5. Сульфаты (SO42- ), мг/дм3, не более500500,5ГОСТ 4389
6. Хлориды (Cl ), мг/дм3, не более350350,02*ГОСТ 4245
7. Нитраты (NO3 ), мг/дм3, не более45150,2*ГОСТ 18826
8. Фосфаты (PO43-), мг/дм3, не более303,51,0ГОСТ 18309
9. Аммиак, мг/дм3, не более10,05,00,02*ГОСТ 4192
10. Нефтепродукты, мг/дм3, не более0,50,3Контроль проводят по действующим методикам, утверждённым в установленном порядке
11. Химическая потребность в кислороде, мг/дм3, не более15050То же
12. Остаточный хлор, мг/дм3, не более1,71,7ГОСТ 18190
13. Поверхностно-активные вещества (сумма анионных и неионогенных), мг/дм3, не более5,01,0Контроль проводят по действующим методикам, утверждённым в установленном порядке
14. Ионы тяжёлых металлов, мг/дм3, не более:15,05,00,4
железо0,30,10,05ГОСТ 4011
медь1,00,30,02ГОСТ 4388
никель5,01,0Контроль проводят по действующим методикам, утверждённым в установленном порядке
цинк5,01,50,2*ГОСТ 18293
хром трёхвалентный (III)5,00,5Контроль проводят по действующим методикам, утверждённым в установленном порядке
15. Удельная электрическая проводимость при 20°С, См/м, не более2∙10-31∙10-35∙10-4Измеряют на кондуктометре любого типа
* Нормы ингредиентов для воды 3-й категории определяются по ГОСТ 6709.

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 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 мембраны. Производительность можем повышать, либо повышая давление, либо увеличивая площадь поверхности 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. Следует иметь ввиду, что в системах многократного использования воды допускается содержание вредных ингредиентов выше чем в приведённой таблице, но не выше допустимых значений в промывной ванне, после операции промывки.

Таблица 2. Допустимые концентрации компонентов в воде после промывки.

Наименование компонента или иона электролитаНаименование операции, перед которой проводится промывкаНаименование электролита, перед которым проводится промывкаДопустимая концентрация компонента в воде после операции промывки Сд, мг/дм3
Общая щёлочность в пересчёте на едкий натрЩелочной
Кислый или цианистый
800
100
Анодное окисление алюминия и его сплавов50
Красители (для окрашивания покрытий Ан. Окс.)Межоперационная промывка, сушка5
Кислота в пересчёте на сернуюКислый
Щелочной
Цианистый
100
50
10
Наполнение и пропитка покрытий, сушка10
CNобщ., Sn2+, Sn4+, Zn2+, Cr6+, Pb2+Межоперационная промывка, сушка10
CNS, Cd2+Межоперационная промывка, сушка15
Cu2+, Cu+Никелирование,
сушка
2
10
Ni2+Меднение,
Хромирование, сушка
20
10
Fe2+Сушка30
Соли драгоценных металлов в
пересчёте на металл
Сушка1,0

ПРИМЕЧАНИЯ:

  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 здесь не учитываются соли уже присутствующие в исходной воде, что, в свою очередь, влияет на весь проект в целом: от водоподготовки до очистки стоков.

Таблица 3. Допустимые концентрации в сточной воде гальванического цеха.

Наименование ингредиентаКонцентрация основных вредных ингредиентов 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.
На вновь проектируемых и реконструируемых гальванических производствах при промывке деталей и приготовлении электролитов в операциях подготовки поверхностей деталей к покрытию необходимо применять воду 2 и 3-й категории. При промывке деталей применять схемы многократного использования воды.
Микробиологические показатели воды для всех трёх категорий — по ГОСТ Р 51232-98. В системах многократного использования, воду проверяют не менее одного раза в месяц на соответствие требованиям ГОСТ Р 51232-98.
Промывку деталей от рабочих растворов и электролитов осуществляют по различным схемам, обеспечивающим установленную концентрацию основных компонентов в промывной воде. Для операций промывки, требующих больших расходов проточной воды, а также для извлечения ценных компонентов рабочей ванны, следует применять дополнительные 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 (что также немаловажно), 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. Оптимизировать эти процедуры необходимо в ходе отладки технологии коатирования. Тем не менее в ниже приведённых таблицах показана зависимость продолжительности промывок от метода и конфигурации деталей (Методы промывок).

Таблица 4. Методы промывок.

Наименование методаОбласть примененияДополнительные указания
Погружной — промывка в ваннах с проточной и непроточной водойОбработка на подвесках деталей, имеющих пазы, углубления и т.п. Обработка деталей насыпьюМинимальная продолжительность промывки 20 с
Струйный или импульсно- струйный — промывка из душирующих устройствОбработка на подвесках деталей преимущественно простой конфигурацииМинимальная продолжительность промывки 10 с
Комбинированный — последовательно струйный и погружнойПромывка деталей после обработки в трудно смываемых растворах и деталей сложной конфигурацииМинимальная продолжительность промывки 20 с

Методы промывки, приведённые для одноступенчатой схемы, распространяются на все схемы промывок.
Для аэрозольного метода промывки используют сжатый воздух нечётного класса загрязнений по ГОСТ 17433.
Среди основных способов промывки, как видно из таблицы, можно выделить: погружной, струйный и смешанный. Струйные или импульсно-струйные методы более экономичны, чем погружные, так как происходит процесс замещения плёнки гальванического раствора с поверхности детали слоем воды за счёт гидродинамического воздействия, в случае погружного метода — всего лишь разбавление (снижение концентрации) в этой поверхностной плёнке. Однако, в случае деталей со сложной конфигурацией, струйная промывка малоэффективна, и может быть применена как дополнительная к погружному методу. Струйную промывку применяют, в основном на линиях производства печатных плат.
Наиболее распространён — погружной метод промывки, который может осуществляться как впроточных, так и непроточных условиях.
Могут быть применены и другие экономически и экологически обоснованные методы промывок, обеспечивающие требования стандарта. Но об этом читайте в других источниках.

Таблица 5. Максимальная норма удельного выноса.

Вид обработкиВремя стекания не менее, сНорма удельного выноса, л/м2
Кислые растворыЩелочные и хромсодержащие растворы
На подвесах60,20,3
В колоколах150,40,6
В барабанах150,40,6
В корзинах и сетках150,50,75