Очистка сточных вод никелевой гальваники и щелочного травления алюминия
Вопрос.
Здравствуйте. Столкнулся с проблемой очистки сточных вод никелевой гальваники и щелочного травления алюминия. Заказывали модельные испытания и разработку технологической схемы. В итоге была предложена реагентная схема очистки, где для осаждения никеля в качестве основного реагента служит второй отход - щелочной раствор травления алюминия. Получается, подщелачивая кислый (рН примерно 2,5) раствор никеля раствором травления (рН примерно 12, соответственно в растворе алюминаты натрия и остаточная щелочь) получаем осадки гидроксидов никеля и алюминия. Проблема в том, что образование гидроксидов натрия и алюминия происходит при различной кислотности раствора. Так для алюминия максимальный рН выпадение гидроксида до 8 (по теории), а для никеля 9,5. Доводя общий раствор до пограничного рН=9, теоретически можно получить осаждение и того и другого, и это было подтверждено первыми модельными испытаниями. Однако на практике не удается добиться приемлемого результата при смешении суточного количества того и другого раствора. Что Вы можете посоветовать? Напрашивается двухэтапное осаждение: сначала при 9,5 осаждаем никель и часть алюминия, выводим никелевый осадок, затем доводим рН до 7,5-8 и осаждаем остальной алюминий. Реагент для подкисления - соляная кислота. (При использовании серной кислоты получается осадок более дисперсный, хуже осаждается). Флокулянт анионный - феррокрил или праестол. Однако здесь встает большая проблема с количеством осадка, по модели получается до 50% объемных. И осадок очень неплотный, сильно водянистый. Приемлемое же количество осадка -- 10% получаются при смешении 1:100 (травление:гальваника). И вторая проблема - требуется слишком большое количество кислоты: в пересчете на 1 куб гальванического раствора приходится примерно 55-56 литров 20% HCl (37 л конц. 30% кислоты в пересчете), тогда как по результатам первой модели получалось примерно 2,5 л 30% HCl.
Самый главный вопрос, на который так и не нашел ответа, за счет чего происходит значительное повышение рН при смешивании двух растворов. Так при начальном рН травильного раствора около 12, получаем при смешении с кислым (!) раствором гальваники рН примерно на единицу большим, т.е. около 13! Что там происходит? Идет какой-то гидролиз и образуется много свободных гидроксильных групп?
Исходные данные:
В гальвание используется сульфаматный никелевый электролит с содержанием никеля (в пересчете) 80 г/дм3. Содержание никеля в сточной воде примерно 28 мг/дм3.
Исходная концентрация гидроокиси натрия для травления 200 г/дм3. Содержание алюминия в отработанном растворе примерно 25 мг/дм3. Суточное соотношение примерно 1:10 (травильный раствор:раствор гальваники). ПДК на сброс по никелю 0,019 мг/дм3, по алюминию 0,62 мг/дм3. (Штрафы, вроде бы, начинаются после 10-кратного превышения ПДК, т.е. на выходе нам надо получить не более 0,2 мг/л никеля и 6 мг/л алюминия).
Заранее спасибо.
---
С уважением,
Сергей Ю. Уланов
Ответ.
Осаждение гидроксида алюминия из щелочных растворов протекает через несколько последовательных стадий: образования смешанных аквагидроксокомплексов, коллоидного золя гидроксида алюминия и далее его осадка. В щелочном растворе травления алюминия содержатся гидроксокомплексы алюминия, поэтому гидроксид-ионы находятся в растворе как в свободном виде, так в во внутренней сфере комплексов. При подкислении такого раствора происходит не только постепенная нейтрализация свободных гидроксид-ионов, определяющих рН раствора, но и увеличение концентрации комплексных частиц, содержащих пониженное количество гидроксид-ионов. Этому способствуют два фактора: 1) добавление кислоты смещает равновесие между различными алюминатными комплексами в пользу частиц, содержащих в качестве лигандов больше воды и меньше гидроксид-ионов; 2)осаждение гидроксида никеля освобождает сульфаматы-анионы, которые начинают образовывать комплексы с алюминием, вытесняя из внутренней сферы комплексов гидроксид-ионы.Оба процесса могут привести к частичному выделению в раствор свободных гидроксид-ионов и, соответственно, к временному подщелачиванию раствора.
Необходимо отметить, что точная оценка этого подщелачивания затруднена тем, что в сильно-щелочных средах измерение рН стеклянным электродом сопряжено с ошибкой, связанной, с одной стороны, с различием между аналитической концентрацией и активностью гидроксид-ионов, а, с другой стороны, с изменением состава стекла при длительной выдержке в сильно-щелочной среде. Для получения достоверных результатов надо после непосредственного измерения рН тщательно промывать электрод в кислом растворе и там же хранить до следующего измерения.
Предложение о поэтапном осаждении выглядит вполне разумным. Для сокращения расхода кислоты можно использовать добавление любого стока после кислых ванн, например, после кислого травления стали или после осветления алюминия в азотной кислоте.
15.06.2009
