×
10.06.2013
216.012.48ae

СПОСОБ ОЧИСТКИ ЭЛЕКТРОЛИТА ХРОМИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕНИЙ ШЕСТИВАЛЕНТНОГО ХРОМА ОТ ПРИМЕСИ КАТИОНОВ ТРЕХВАЛЕНТНОГО ЖЕЛЕЗА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002484186
Дата охранного документа
10.06.2013
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к гальваническому производству, а именно к способу восстановления работоспособности электролита хромирования на основе соединений шестивалентного хрома, загрязненного вредной примесью - катионами трехвалентного железа. Способ включает удаление катионов трехвалентного железа путем добавления твердой йодноватой кислоты или твердого ангидрида йодноватой кислоты или их водных растворов с концентрацией от 1,0 г/л до насыщения, полученных при температуре от 0°С до 100°С, при этом процесс проводят при мольном соотношении Fe: HIO=1:(0,3÷6) с осаждением йодата трехвалентного железа. Технический результат: продление срока службы электролита и предотвращение залпового сброса электролита на очистные сооружения. 3 з.п. ф-лы, 2 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Использование: в гальваническом производстве для восстановления работоспособности электролитов хромирования на основе соединений шестивалентного хрома.

Изобретение относится к способу очистки электролита хромирования на основе хромового ангидрида и серной кислоты от вредной примеси - катионов трехвалентного железа.

Предлагаемый способ позволяет очищать сильно загрязненные электролиты хромирования, содержащие от 5-10 г/л и более катионов трехвалентного железа, при этом продлевается срок службы электролита хромирования и предотвращается залповый сброс электролита на очистные сооружения.

Целью изобретения является разработка способа очистки электролита хромирования от катионов трехвалентного железа, не требующего использования ионообменных смол, ионообменных мембран и не использующих химических реагентов, после которых образуются трудно утилизируемые отходы.

В качестве объекта применения изобретения взят электролит хромирования, загрязненный примесью катионов трехвалентного железа.

Сущность изобретения: известен способ очистки стандартного электролита хромирования от примесей катионов железа и меди с помощью фосфата кальция [1, 2]. Недостаток такого способа - образование большого количества трудно утилизируемого осадка сульфата кальция (90-150 кг сульфата кальция на 1 м3 регенерируемого электролита).

Для осаждения катионов трехвалентного железа непосредственно из электролита хромирования необходимо, чтобы кислотная форма аниона-осадителя представляла собой сильную кислоту, а произведение растворимости, ПР, образующихся при этом соединений трехвалентного железа было наименьшим.

Йодноватая кислота, HIO3, удовлетворяет предъявленным выше требованиям: K1=1,6×10-1 [3], растворимость йодата трехвалентного железа Fe(IO3)3 в воде равна 3,6 г/л (0,0062 М) (при t=20°C) [4].

При растворении в воде йодноватая кислота диссоциирует с образованием йодат-анионов, IO3-, согласно уравнению реакции:

.

При добавлении в электролит хромирования йодноватой кислоты происходит осаждение катионов трехвалентного железа йодат-анионами согласно уравнению:

.

Для осаждения примеси катионов трехвалентного железа из электролита хромирования на основе соединений шестивалентного хрома в виде йодата трехвалентного железа необходимо использовать йодноватую кислоту или пятиокись йода.

При использовании солей щелочных металлов йодноватой кислоты в электролит совместно с йодат-анионами вводятся катионы щелочных металлов (натрия или калия), удалить которые трудно.

Применение солей щелочноземельных металлов (кальция или бария) йодноватой кислоты приводит к образованию дополнительных отходов - сульфата кальция или бария.

При извлечении катионов трехвалентного железа из электролита хромирования с помощью твердой йодноватой кислоты или ее водных растворов остаточная концентрация катионов примеси в электролите хромирования (после отделения осадка малорастворимого йодата трехвалентного железа и пересчета концентрации катионов трехвалентного железа и хромового ангидрида в фильтрате на концентрацию хромового ангидрида, соответствующую электролиту хромирования, содержащему 250 г/л CrO3) проходит через минимум.

Это связано с тем, что в концентратах электролита хромирования и в электролите хромирования образуются относительно сильные полихромовые кислоты, константа диссоциации которых становится сопоставимой с константой диссоциации йодноватой кислоты. В этом случае реакция осаждения примеси катионов начинает протекать в обратную сторону.

При использовании для удаления примеси катионов раствора йодноватой кислоты, особенно, разбавленного раствора, происходит разбавление электролита хромирования и, соответственно, деполимеризация полихромовых кислот с образованием менее сильных полихромовых кислот и снижение общей концентрации (активности) катионов водорода. В этом случае процесс осаждения примеси катионов происходит полнее и остаточная концентрация примеси катионов (с учетом последующего пересчета концентрации компонентов в очищенном фильтрате до концентрации, соответствующей концентрации хромового ангидрида в электролите хромирования, равной 250 г/л CrO3) будет меньше.

Дальнейшее значительное увеличение степени разбавления электролита хромирования при удалении примеси катионов при использовании раствора йодноватой кислоты приведет к ухудшению степени очистки, т.е. к увеличению остаточной концентрации примеси катионов (с учетом последующего пересчета концентрации компонентов в очищенном фильтрате до концентрации, соответствующей концентрации хромового ангидрида в электролите хромирования, равной 250 г/л CrO3). Это связано с заметной растворимостью йодата трехвалентного железа.

Значительное разбавление электролита хромирования для удаления примеси катионов трехвалентного железа нежелательно, так как в этом случае потребуется большой расход электроэнергии для последующего концентрирования очищенного фильтрата до концентрации по хромовому ангидриду, соответствующей электролиту хромирования, содержащему 250 г/л CrO3.

Для экономии количества йодноватой кислоты, используемой за один раз для удаления катионов трехвалентного железа из электролита хромирования, содержащего 250 г/л CrO3, йодноватую кислоту можно взять в недостатке против стехиометрического количества, указанного согласно уравнению (2). В этом случае необходимо регенерировать йодноватую кислоту из осадка йодата трехвалентного железа и использовать ее повторно для дальнейшей очистки этой же порции электролита хромирования.

Для увеличения степени очистки (снижения остаточной концентрации примеси катионов трехвалентного железа) можно сместить равновесие реакции (2) в сторону образования йодата трехвалентного железа, для чего взять йодноватую кислоту в избытке против стехиометрического количества, указанного в уравнении (2).

Предлагаемое мольное соотношение Fe3+:HIO3=1:(0,3÷6). Рекомендуемый вариант - использование стехиометрического количества йодноватой кислоты, согласно уравнению (2), т.е. мольное соотношение Fe3+:HIO3=1:3.

Вместо йодноватой кислоты можно использовать ангидрид йодноватой кислоты - пятиокись йода, I2O5. При растворении в воде I2O5 образуется йодноватая кислота, HIO3:

Йодноватая кислота (другое название йодатная кислота [3]), HIO3, и пятиокись йода, I2O5, очень хорошо растворимы в воде. Растворимость HIO3 составляет 236,7 (при 0°С) и 360,8 (при 80°С) г/100 г Н2О. Растворимость I2O5 составляет 187 (при 12°С) г/100 г Н2О [3].

Оба указанных вещества могут быть использованы как в твердом виде, так и в виде водных растворов различных концентраций (от 1,0 г/л до насыщенного раствора, приготовленного при температуре от 0 до 100°С) для удаления катионов трехвалентного железа из электролита хромирования на основе соединений Cr(VI).

При удалении примеси катионов трехвалентного железа из электролита хромирования на основе соединений шестивалентного хрома с помощью растворов йодноватой кислоты рекомендуется осуществить следующий температурный цикл при периодическом перемешивании электролита: выдержка обрабатываемого электролита при повышенной (60-100°С) температуре (от 1 часа до 3 дней, желательно сутки), далее выдержка при комнатной температуре (от 1 часа до 3 дней, желательно сутки), далее желательна выдержка при пониженной температуре (-5÷5°С) (от 1 часа до 3 дней, рекомендуется сутки). Количество полных температурных циклов должно быть от 1 до 10.

Нагревание снижает пересыщение раствора по малорастворимому йодату трехвалентного железа, однако снижает и вязкость электролита, что способствует росту крупных кристаллов, которые легко можно отделить декантацией или фильтрованием.

Нагревание электролита с осадком малорастворимого йодата трехвалентного железа вызывает "старение" осадка, образование крупных кристаллов и снижение его ПР, и, соответственно, растворимости.

Охлаждение электролита с осадком, после длительного прогрева до комнатной или ниже температуры, приводит к росту пересыщения, что необходимо для образования зародышей кристаллов и роста имеющихся маленьких кристаллов. Увеличение вязкости раствора, препятствующей росту кристаллов, в этом случае будет небольшим, так как к этому моменту большая часть йодата трехвалентного железа уже выпадет в осадок.

Периодическая многочасовая тепловая обработка электролита с выдержкой при комнатной или ниже (-5°С) температуре способствует быстрому достижению равновесия при распределении йодата трехвалентного железа между жидкой фазой (обрабатываемый электролит) и твердой фазой (осадок малорастворимого йодата трехвалентного железа).

Как было сказано выше, твердая йодноватая кислота, твердая пятиокись йода или их водные растворы в широком диапазоне концентраций могут быть использованы для очистки от примеси катионов трехвалентного железа как концентратов электролита хромирования на основе соединений шестивалентного хрома, так и разбавленных электролитов хромирования на основе соединений шестивалентного хрома.

Диапазон рекомендуемого разбавления (или концентрирования) относительно исходного электролита хромирования, содержащего 250 г/л CrO3, после введения твердой йодноватой кислоты, твердой пятиокиси йода или их водных растворов, составляет от 0,25 (концентрирование в 4 раза, 1000 г/л CrO3) до 5 раз (разбавление в 5 раз, 50 г/л CrO3).

Пример 1

В плотно закрывающиеся колбы с одинаковыми пробами электролита хромирования, состава, в г/л: CrO3 251,6+H2SO4 2,48+Fe3+ 19,1 добавлялось стехиометрическое (согласно уравнению (2)) количество концентрированного водного раствора йодноватой кислоты (полученного путем растворения соответствующего (согласно уравнению (3)) стехиометрического количества пятиокиси йода в минимальном количестве воды) и далее добавляется вода, так что суммарный объем полученных растворов увеличился в: 1,15; 2; 3,4 и 5 раз по сравнению с исходным объемом проб электролита. После этого полученные пробы растворов в колбах были герметично закрыты пробкой, перемешаны и выдержаны на водяной бане в общей сложности сутки при температуре 60-80°С. Периодически содержимое колб перемешивалось, охлаждалось до комнатной температуре, а также до температуры -5°С, после чего снова нагревалось на водяной бане. После завершения нагревания пробы выдерживались сутки при комнатной температуре. Для анализа отбиралась осветленная проба раствора над осадком, и она дополнительно профильтровывалась через стеклянный фильтр с мелкими порами. Анализ фильтратов на Fe3+ показал, что в пробах содержится Fe3+, в г/л, соответственно: 3,16; 1,30; 0,744; 0,545 и 0,502. Пересчет концентрации Fe3+ на концентрацию, соответствующую стандартному электролиту хромирования (250 г/л CrO3), дает следующие значения концентрации

Fe3+, в г/л, соответственно: 3,61; 2,58; 2,22; 2,17 и 2,49.

Пример 2

Две одинаковые пробы электролита хромирования, состава, в г/л: CrO3 251,6+H2SO4 2,48+Fe3+ 19,1 упариваются в 3 и в 2 раза соответственно. После охлаждения до комнатной температуры к обеим пробам добавляется стехиометрическое (согласно уравнению (2)) количество концентрированного водного раствора йодноватой кислоты (полученного путем растворения соответствующего (согласно уравнению (3)) стехиометрического количества пятиокиси йода в минимальном количестве воды) и далее добавляется вода, так что суммарный объем полученных проб изменился, соответственно, в 0,5 и 1 раз по сравнению с исходным объемом пробы электролита. После этого полученные пробы растворов в колбах были герметично закрыты и выдержаны на водяной бане в общей сложности сутки при температуре 60-80°С. Периодически содержимое колб перемешивалось, охлаждалось до комнатной температуре, а также до температуры -5°С, после чего снова нагревалось на водяной бане. После завершения нагревания пробы выдерживались сутки при комнатной температуре. Отбиралась осветленная проба раствора над осадком и дополнительно профильтровывалась через фильтр из пористого стекла. Анализ фильтратов на Fe3+ показал, что в пробах содержится Fe3+ в г/л, соответственно: 8,93; и 3,91. Пересчет концентрации Fe3+ на концентрацию, соответствующую стандартному электролиту хромирования (250 г/л CrO3), дает следующие значения концентрации Fe3+, в г/л, соответственно: 4,44 и 3,89.

После отделения осадка йодата трехвалентного железа электролит хромирования содержит остаточное количество йодноватой кислоты, которая удаляется электрохимической проработкой электролита (электролизом) или добавлением соответствующего количества гидроксида бария.

Для регенерации йодноватой кислоты осадок йодата трехвалентного железа, Fe(IO3)3, нагревают, пары йода конденсируют на холодной поверхности в виде кристаллов:

Твердый йод смешивают с крепкой азотной кислотой и нагревают [5]:

.

После обесцвечивания раствора жидкость полностью испаряют, а получившиеся кристаллы йодноватой кислоты нагревают до 240°С, при этом следы азотной кислоты, вредной для электролита хромирования, полностью удаляются, и образуется пятиокись йода, которая удобна для хранения, взвешивания и быстрого приготовления растворов йодноватой кислоты в широком диапазоне концентраций.

Источники информации

1. Добрыднев С. В., Ларьков А. П. Способ регенерации сульфатного электролита хромирования. Патент №2175691. Заявлено 23.01.2001, опубликовано 10.11.2001.

2. Добрыднев С. В., Ларьков А. П. Способ регенерации сульфатного электролита хромирования. Патент №2197568. Заявлено 24.07.2001, опубликовано 27.01.2003.

3. Краткий справочник по химии. Под редакцией академика АН УССР А.Т.Пилипенко. Киев, Наукова думка, 1987, с.829.

4. http://www.ponics.ru/2009/03/solutable (дата просмотра 01.02.2012).

5. Руководство по неорганическому синтезу. Под ред. Брауэра Г. Т.2, М. 1985, с.361-362.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 22 items.
10.04.2014
№216.012.af74

Электролит и способ осаждения меди на тонкий проводящий подслой на поверхности кремниевых пластин

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано в технологии микроэлектроники, в которой слой меди необходимо нанести на тонкий подслой кобальта или его сплавов (кобальт-фосфор, кобальт-вольфрам-фосфор) или меди, находящейся на поверхности кремниевых пластин. Электроосаждение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510631
Дата охранного документа: 10.04.2014
27.11.2014
№216.013.09b2

Способ очистки промывной воды в ванне улавливания от соединений свинца, олова и борфторид-анионов

Изобретение относится к области гальванотехники. Способ очистки промывной воды ванны улавливания от соединений свинца, олова и борфторид-анионов с помощью двухкамерного мембранного электролизера включает удаление из католита - промывной воды - соединений олова и свинца путем восстановления на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533890
Дата охранного документа: 27.11.2014
10.04.2015
№216.013.3821

Обезвреживание раствора химического никелирования методом мембранного электролиза (варианты)

Изобретение относится к вариантам способа удаления катионов никеля, гипофосфит- и фосфит-анионов из раствора химического никелирования методом мембранного электролиза. В способе используют трехкамерный мембранный электролизер, в котором на погруженном в раствор химического никелирования катоде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545857
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.07.2015
№216.013.5b5a

Способ обработки анионообменной мембраны ма-40 в растворе пероксида водорода

Изобретение относится к способу химической обработки анионообменной мембраны марки МА-40 в растворе пероксида водорода с целью облегчения переноса через обработанную таким способом мембрану под действием электрического тока анионов, содержащих соединения шестивалентного хрома (хромат, бихромат-...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554927
Дата охранного документа: 10.07.2015
20.02.2019
№219.016.c35f

Способ обезвреживания водных растворов, содержащих соединения шестивалентного хрома

Изобретение относится к гальваническому производству, конкретно к способу обезвреживания промывной воды и электролитов, содержащих соединения шестивалентного хрома. Способ основан на восстановлении соединений шестивалентного хрома растворами гидразина или гидроксиламина. Причем реакции...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002433961
Дата охранного документа: 20.11.2011
20.03.2019
№219.016.e355

Солевой комбинированный мембранный аккумулятор

Изобретение относится к вторичным источникам электрической энергии. Согласно изобретению солевой аккумулятор представляет собой аккумулятор, в котором электроды, погруженные каждый в свой солевой электролит (католит и анолит), разделены химически стойкой анионной мембраной. Техническим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002279161
Дата охранного документа: 27.06.2006
20.03.2019
№219.016.e3ac

Кислотный комбинированный мембранный аккумулятор

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении кислотного комбинированного аккумулятора, в котором электроды, погруженные каждый в свой электролит, разделены химически стойкой перфторированной катионной мембраной. В первых двух вариантах отрицательный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002282918
Дата охранного документа: 27.08.2006
19.04.2019
№219.017.1d35

Реагентный метод регенерации солянокислого медно-хлоридного раствора травления меди

Изобретение может быть использовано в производстве печатных плат. Для регенерации солянокислого медно-хлоридного раствора травления меди ионы двухвалентной меди восстанавливают гидразином до ионов одновалентной меди в одной из двух заранее рассчитанных частей общего объема раствора травления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685103
Дата охранного документа: 16.04.2019
29.04.2019
№219.017.428c

Способ модификации анионообменной мембраны ма-40

Изобретение относится к модификации мембран для электродиализных установок. Техническим результатом изобретения является улучшение обменных свойств мембраны. Способ модификации анионообменной мембраны МА-40 заключается в том, что анионобменную мембрану МА-40 обрабатывают путем погружения при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002303835
Дата охранного документа: 27.07.2007
09.06.2019
№219.017.7a1c

Способ изготовления электрода из диоксида свинца

Изобретение относится к изготовлению нерастворимого электрода с рабочим слоем из диоксида свинца, используемого в качестве анода в химических источниках тока, в гальваническом производстве, в процессах регенерации хроматных растворов и других электрохимических процессах. На поверхность основы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002318080
Дата охранного документа: 27.02.2008
Showing 1-10 of 14 items.
10.04.2014
№216.012.af74

Электролит и способ осаждения меди на тонкий проводящий подслой на поверхности кремниевых пластин

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано в технологии микроэлектроники, в которой слой меди необходимо нанести на тонкий подслой кобальта или его сплавов (кобальт-фосфор, кобальт-вольфрам-фосфор) или меди, находящейся на поверхности кремниевых пластин. Электроосаждение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510631
Дата охранного документа: 10.04.2014
27.11.2014
№216.013.09b2

Способ очистки промывной воды в ванне улавливания от соединений свинца, олова и борфторид-анионов

Изобретение относится к области гальванотехники. Способ очистки промывной воды ванны улавливания от соединений свинца, олова и борфторид-анионов с помощью двухкамерного мембранного электролизера включает удаление из католита - промывной воды - соединений олова и свинца путем восстановления на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533890
Дата охранного документа: 27.11.2014
10.04.2015
№216.013.3821

Обезвреживание раствора химического никелирования методом мембранного электролиза (варианты)

Изобретение относится к вариантам способа удаления катионов никеля, гипофосфит- и фосфит-анионов из раствора химического никелирования методом мембранного электролиза. В способе используют трехкамерный мембранный электролизер, в котором на погруженном в раствор химического никелирования катоде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545857
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.07.2015
№216.013.5b5a

Способ обработки анионообменной мембраны ма-40 в растворе пероксида водорода

Изобретение относится к способу химической обработки анионообменной мембраны марки МА-40 в растворе пероксида водорода с целью облегчения переноса через обработанную таким способом мембрану под действием электрического тока анионов, содержащих соединения шестивалентного хрома (хромат, бихромат-...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554927
Дата охранного документа: 10.07.2015
20.03.2019
№219.016.e355

Солевой комбинированный мембранный аккумулятор

Изобретение относится к вторичным источникам электрической энергии. Согласно изобретению солевой аккумулятор представляет собой аккумулятор, в котором электроды, погруженные каждый в свой солевой электролит (католит и анолит), разделены химически стойкой анионной мембраной. Техническим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002279161
Дата охранного документа: 27.06.2006
20.03.2019
№219.016.e3ac

Кислотный комбинированный мембранный аккумулятор

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении кислотного комбинированного аккумулятора, в котором электроды, погруженные каждый в свой электролит, разделены химически стойкой перфторированной катионной мембраной. В первых двух вариантах отрицательный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002282918
Дата охранного документа: 27.08.2006
19.04.2019
№219.017.1d35

Реагентный метод регенерации солянокислого медно-хлоридного раствора травления меди

Изобретение может быть использовано в производстве печатных плат. Для регенерации солянокислого медно-хлоридного раствора травления меди ионы двухвалентной меди восстанавливают гидразином до ионов одновалентной меди в одной из двух заранее рассчитанных частей общего объема раствора травления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685103
Дата охранного документа: 16.04.2019
19.06.2019
№219.017.8a9e

Способ извлечения катионов меди из кислых растворов, содержащих сильные окислители

Изобретение относится к гальваническому производству, а именно к способу восстановления работоспособности кислых растворов и электролитов, содержащих сильные окислители. Способ включает добавление в раствор при температуре от 5 до 25°С твердой щавелевой кислоты или дигидрата щавелевой кислоты,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002436874
Дата охранного документа: 20.12.2011
20.06.2019
№219.017.8dc0

Способ изготовления электрода из армированного диоксида свинца

Изобретение относится к способу изготовления нерастворимого анода из армированного диоксида свинца с рабочей поверхностью из диоксида свинца, в котором электрохимическим методом на токопроводящую подложку из титана или ниобия осаждают предварительный тонкий слой диоксида свинца толщиной не...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691967
Дата охранного документа: 19.06.2019
29.06.2019
№219.017.a277

Цинк-диоксидно свинцовый щелочно-кислотный мембранный аккумулятор

Изобретение относится к способу получения цинк-диоксидно свинцового щелочно-кислотного мембранного аккумулятора. Цинк-диоксидно свинцовый щелочно-кислотный мембранный аккумулятор представляет собой два полуэлемента: первый полуэлемент - свинцовый электрод, покрытый слоем диоксида свинца,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692753
Дата охранного документа: 27.06.2019
+ добавить свой РИД