Очистка сточных вод

          2.Основной процесс, цель которого заключается в образовании соответствующего металлического  покрытия  с  помощью гальванического метода.

          3.Отделочные операции. Они применяются  для облагораживания и  защиты гальванических покрытий. Наиболее часто для этих целей применяют пассивирование, окраску, лакирование и полирование.

     В обычных условиях для  меднения  применяется  электролит такого состава (в Г/л):

      

                 Хлорид меди                                         30-40

                 Соляная кислота                               400-550

                Уксусная кислота                                    5-10 

     При работе  с  повышенной  плотностью  тока   применяется электролит такого состава (в Г/л): 

      

                 Фторборат меди                                   400

                 Борфтористоводородная кислота         30

                 Борная кислота                                  15-20 

     Для никелирования же в стационарных и колокольных ваннах широко применяют электролит следующего состава (в Г/л):

               

        Сульфат никеля                240-340

                 Хлорид никеля                   80-85

                 Борная кислота                  30-40 

     Состав  электролита для блестящего никелирования (в Г/л):

              

         Сульфат никеля                           250-300    

                 Хлорид натрия                                 10-15

                 Борная кислота                               30-40

                 Формальдегид                           0,01-0,05

                 Хлорамин Б                                     20-2,5

                 

1.2.Классификация гальванических операций

     Для нужд технологии очистки сточных вод гальвано технологические операции чаще всего классифицируют, исходя из реакций и химического состава электролитов, служащих источником образования сточных вод. Гальванические операции делятся на 4 группы в соответствии с 4 видами сточных вод:

     1.Операции, при которых образуются растворы  или промывные воды, содержащие  цианистые соединения: к ним относятся  основные процессы электрохимического выделения металла из их цианистых, а также операции промывки после этих растворов.

     2.Операции, при которых растворы или промывные  воды содержат хромистые соединения: к ним относятся процессы хромирования, хромистой пассивации и операции промывки после этих растворов.

     3.Операции, при которых растворы и промывные  воды не содержат упомянутых  соединений: к ним относятся некоторые  вспомогательные работы (обезжиривание, травление), основные процессы и отделочные работы.

     4.Операции, при которых образуются растворы или промывные воды, содержащие ионы тяжелых металлов (в частности, ионы никеля и меди): к ним относятся основные процессы электрохимического выделения металла, а также операции промывки после этих растворов.

     Исходя  из приведенной классификации наши сточные воды, анализируя их состав, можно отнести к сточным водам, содержащим ИТМ. Чтобы определить источники загрязнения сточных вод разделим все сточные воды на концентрированные и разбавленные. Под концентрированными сточными водами будем понимать отработанные технологические растворы ванн или промывные воды отдельной технологической операции с высокой концентрацией загрязнителей. Эти воды образуются периодически, при смене отработанных технологических растворов на свежие. Под разбавленными сточными водами будем понимать воды, которые образуются при межоперационной промывке, проводимой с целью сохранения химического состава и чистоты электролитических растворов, применяемых в отдельных операциях. 

1.3. Промывочные, операционные и травильные ванны в гальваническом производстве 

     Для того, чтобы на металлическую поверхность можно было наносить покрытие, она должна быть соответствующим образом подготовлена. То есть с нее должны быть удалены жир, ржавчина и другие вредные элементы. Для такой обработки применяются промывочные, операционные и травильные ванны.

     Представляют  они собой емкости различного объема. Их наполняют агрессивными растворами кислоты. В эти растворы опускают металлические конструкции для обработки. Находясь в такой среде, поверхность любого изделия полностью очищается. После этого на нее можно наносить олово, цинк, хром никель и другие металлы. Ложась на подготовленную поверхность, такое покрытие на долгие годы обеспечит ей надежную защиту и эстетичный внешний вид.

     Говоря  о промывочных, операционных и травильных ваннах в гальваническом производстве, нужно подчеркнуть их особенности. Их изготавливают из материалов, которые могут длительное время переносить воздействие кислот и щелочей. Как правило, это винипласт и пропилен. Некоторые специалисты утверждают, что пропилен — более подходящий материал, и ванны из него отличаются наибольшей долговечностью.

     При этом рассматриваемые ванны —  это оборудование гальванического производства, которое изготавливается с учетом особенностей каждого производства. По желанию заказчика обмотка внутренних поверхностей может быть выполнена из различных материалов. Таким образом, получают изделия, в наибольшей степени подходящие для тех или иных работ.

     Внутреннее  пространство этих ванн также планируется в зависимости от потребностей производства. Могут быть установлены перегородки для того, чтобы в ванной можно было производить различные операции по обработке металлических поверхностей. Таким образом, гальваническое производство оптимизируется в зависимости от запросов предприятия. 

2. Основные экологические  проблемы гальванического производства

2.1 Источники и виды загрязнителей окружающей среды, характерные для данного производства 

     Гальваническое  производство является одним из наиболее опасных с экологической точки зрения. В большом объеме промывных и сточных вод содержатся практически все ионы тяжелых металлов, неорганические кислоты и щелочи, поверхностно-активные реагенты, твердые высокотоксичные отходы. В итоге, ионы тяжелых металлов попадают в окружающую среду, аккумулируются в растениях, негативно воздействуют на живые организмы, в том числе на человека.

     Повышенные  требования к качеству гальванических покрытий может привести к возврату в производственные технологии цианидных электролитов цинкования, представляющих серьезную опасность для окружающей среды.

     Увеличивается объем производства функциональных покрытий, в частности черных никелевых, хромовых, олово-никель-молибденовых для солнечных источников энергии, толстых никелевых покрытий для радиоактивных контейнеров.

     Наряду  с проблемой очистки сточных  вод и воздуха, не менее важной проблемой становится регенерация химических реагентов. Последняя наиболее остро встает в производстве печатных плат с использованием химически осажденных покрытий (медь, золото), процессах предварительной подготовки поверхности путем очистки и обезжиривания, в травлении и полировании поверхности.

     Химическая  обработка поверхности (хроматирование и фосфатирование цинковых, железных и алюминиевых покрытий), нанесение органических покрытий (полимерные лаки, смолы) требуют активных химических реагентов, большая часть которых уходит в опасные отходы.

     Охрана  окружающей среды от загрязнения  отходами гальванических производств заключается, прежде всего, в использовании более современных наукоемких технологий с локальной очисткой на различных стадиях технологических процессов, физико-химических методах контроля содержания и состава используемых реагентов. Большое значение приобретает конструирование автоматических линий с программным управлением и безотходными технологиями.

     Не  менее важным аспектом является переработка  и утилизация отходов гальванических производств, как накопленных, так и вновь образующихся.

     Проблема  защиты окружающей среды в производстве печатных плат решается разработкой методов металлизации отверстий в печатных платах без применения химической меди, использованием лазерных технологий нанесения рисунка. В гальваническом осаждении металлов на подложки основными технологиями становятся управляемые компьютером операции нанесения покрытий на непрерывно движущийся материал подложки, применение блёскообразующих добавок в электролитах, пульсирующего тока, саморегулирующихся окислительно-восстановительных систем.

     В области лакирования органическими  композитами необходимо решить задачу замены органических растворителей на более безопасные. Разработанные на водной основе лаки уже конкурируют с органическими лаками. Практическое применение находят порошковые лаки для покрытия изделий больших размеров в авиа- и автомобильной промышленности, вагоностроении.

     Для достижения качества изделий и воспроизводимости  качества требуется контроль наиболее существенных параметров технологических стадий. С этой целью используются вычислительные системы (Total Quality Managements), рефлексионная спектроскопия (метод EDV с Online Surfage Quality Scanner), лазерные методы.

     Для исследования свойств тонких покрытий применяется инфракрасная спектроскопия, для анализа профиля поверхности пригоден метод эмиссионной спектроскопии, основанный на отражательной способности поверхности. Контроль дефектов можно проводить с помощью ультразвука.

     Для определения точной концентрации реагентов, их чистоты, содержания в ходе и после технологических операций, применимы различные физико-химические методы анализа: хроматография, электрохимия, спектрофотометрия, масс-спектрометрия, атомно-абсорбционная спектроскопия, спектроскопия ядерного магнитного резонанса (компьютерная томография).

 Основная  стратегия в плане защиты окружающей среды заключается в

     переориентации  гальванических производств с утилизации отходов на их регенерацию.

     Главным направлением становится создание замкнутых  производств и циклов, а также  использование природных источников сырья. К примеру, в установках фосфатирования можно применять дождевую воду, очищенную с помощью обратного осмоса. Имеются технологии очистки и использовании грунтовых вод, содержащих хлорированные углеводороды, путем фильтрации через фильтры.

     Из  сточных вод, содержащих масла, путем  центрифугирования в магнитном поле, регенерируется их большая часть. Сточные воды, содержащие комплексообразователи от растворов химического никелирования и хроматирования очищаются обработкой пероксидом водорода с одновременным УФ-облучением. Из сточных вод от процессов анодирования алюминия с помощью дымовых газов можно получать реактивные гидроокись и сульфат алюминия.

     Комплексное обезвреживание сточных вод предпочтительно  проводить не менее, чем в две  ступени: вначале металл осаждается электролитическими методами, затем оставшийся металл удаляется адсорбцией на цеолите, магнетите, скелетном графите, гидроксиапатите, ионообменных полимерных смолах.

     Экономически  эффективно использовать гальваношламы, содержащие медь, никель, хром в металлургическом производстве при выплавке легированных сталей. Алюминий – и железосодержащие шламы могут добавляться в цемент.

     Множество проблем охраны окружающей среды  от загрязнений гальванических производств могут быть решены только комплексным подходом, в том числе законодательными актами и их исполнением.

     Гальваническое  производство – неотъемлемая часть практически каждого предприятия машиностроения, металлообработки, металлургии, электроники и т. д. При этом гальваническое производство является одним из наиболее опасных источников загрязнения окружающей среды примесями тяжелых металлов, неорганических кислот и щелочей, поверхностно-активных веществ и других высокотоксичных соединений. Сточные воды гальванического производства включают в себя разбавленные стоки (промывные воды) и концентрированные растворы (моющие, обезжиривающие, травильные, электролиты). Как правило, они подлежат смешиванию и последующей совместной обработке. Реагентная обработка, как самый распространенный способ очистки стоков, предусматривающий слив очищенной воды в канализацию, часто не позволяет очистить воду до требуемых показателей по тяжелым металлам.