Ферроксид реагентінің активтілігін анықтау әдістемесі

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 14 бет
Таңдаулыға:

Жоспар:
1) Кіріспе.
2) Гальванотехника.
3) Электрокоагуляция әдісі.
4) Технологиялық схема.
5) Есептеулер.
6) Қорытынды.
7) Қолданылған әдебиеттер.

Кіріспе.

Детальтарды қаптамас бұрын немесе гальваникалық процестер кезінде әр
түлі газдар мен шаңдар және де жұмысшылар мен құрылғыларға кері әсер
ететін шаңдар бөлінеді, сондықтан гальваникалық цехтарға үйлестірілген
соратын желдеткіш орнату қажет. Цехтағы жұмыс жағдайы санитарлы –
гигиеналық міндеттемелерге сай болу керек.
Шаң ванналарға түсіп кетпес үшін өңдеу, жылтырату бөлімінің бөлмесі
гальваникалық бөлімнен бөлек болу керек. Шаңның шектік концентрациясы
ауаның 4 мгм3 аспауы керек.
Гальваникалық цехтардағы зиянды заттар бөлінетін ванналар өңірлі
сорғыштармен жабдықталады, олар ваннаның екі жақ ұзындығында да болады.
Олар қалындығы 1 мм болаттан немесе винипластан жасалады. Егер ваннаның
көлемі 600 мм болса, онда бір жақты өңірлі сорғыш қолданылады, ал егер
көлемі 1000 мм жоғары болса екі жақтысы қолданылады. Осы өңірлі сорғыштан
басқа да гальваникалық цехтарда жалпы сорғыш бөлменің жоғарғы аймағынан
және бу, газ және улы бөліністерді өзінің шекті нормасынан аспауы үшін
жалпы кіру орналастырады. Көп мөлшерде улы газдар бөлінетін газдар ванналар
тартпалы шкафтарда орналастырылады.

Табиғи және ағынды суларды тазалау технологиясының негіздері пәні
бойынша курстық жобаға тапсырма.

Жоба тақырыбы: гальваникалық өндіріс ағынды суларының жергілікті
тазалау станциясының жобасын жасау.
Жобаға тапсырма:
1) Гальваника өндірісінің ағынды суларының түзілу шарттарына
сипаттама беру;
2) Құрамында улылығы жоғары хром (6+) бар ағынды суларды
тазалаудың негізгі әдістерін қарастыру, тотықсыздандырғыш
реагенттер қолданумен жүретін ағынды суларды тазартудың
реагенттер қолдану әдістеріне теориялық негіздеме беру;
3) Тазартудың технологиялық схемасы мен реагенттердің шығынын
есептеу;
4) Негізгі қондырғылардың параметрлері есептері мен тазартулардың
аппаратуралық схемасын келтіру.

Жобалауға арналған бастапқы мәндер:

Көрсеткіштер 2
Ағынды судың шығыны, м3сут 120,0
Судың рН (бастыпқы мәні) 3,5
Жалпы минералдылығы,мгл 240,0
Судың түсі,градус 50
Жүзгін заттар,мгл 240,0
Жалпы темір,мгл 6,0
Хром (6+),мгл 12,0
Цинк (2+),мгл 5,0
Мыс , (2+),мгл 10,5
Никель (2+),мгл -
Қорғасын (2+),мгл 0,5

Тазарту шарты
Когулянттың дозасы (Fe 2+), мгл 86,6
Әк сүттің дозасы,мгл 220.0
Хромның қалдық мөлшшері Отс.
Жүзгің заттардың қалдық мөлшері,мгл 2,5
Тазарған судың рН-ы 6-9
Айналымға қайтару, % 60
Канализацияға төгу, % 40

Гальванотехника.

Гальванотехника ( гальвано – және техника ) – металл не металл емес
бұйымдардың бетін электролиз арқылы металмен қаптау техникасы. Ол
гальванопластика және гальваностегия тәсілі арқылы іске асырылады.
Гальванопластика жолымен бұйымның дәл көшірмесін алады. Бұнда көшірменің
бұйым бетінен ажырауы да оңай. Бұйымды металмен жұқалап қаптау
гальваностегия арқылы жүргізіледі. Гальваника тәсілін бірінші болып 1838
жылы орыс ғалымы Б. С. Якоби тапты. Гальванопластика 19 – ғасырда негізінен
мүсін жасауда қолданылды. Мысалы, Петербургтың Исаакиев соборындағы металл
статуялар мен бедерлер, Царское селодағы Екатерина паркі үшін жасалған
мүсіндер, Москвадағы үлкен театр фонтанындағы Аполон квадригасы және т.б.
осы әдіспен жасалды. 20 – ғасырда әскери өндіріс талабының өсуіне
байланысты гальваностегия тез дамыды.
Гальваника процесі алдымен бұйым бетін дайындаудан басталады.
Гальванопластикада бұйым негізінен, яғни матрица жасау үшін гипс, воск,
стеарин, целулоид т.б. металл емес материалдар пайдаланылады. Бетін
графиттеу немесе металл ұнтағымен қаптау арқылы оларға электр өткізгіштік
қасиет беріледі. Металл матрицалар тотықтырғыштың әлсіз ерітіндісімен
көбінесе калий не натрий бихроматымен өңделеді. Соның арқасында матрица
бетінде пассивті пленка пайда болып, көшірме матрицадан оңай ажыратуға
болады. Гальваностегия тәсілінде негізінде металл мен қаптама арасындағы
байланыс берік болу үшін бұйым бетін қышқылмен өртеп, тотықтан тазартады
және майдан арылтады. Бұйымды қорғаныш әрі сәндік қабатпен қаптар алдында
оны қышқылмен өңдеп, бұйым беттін ажарлайды, сонан соң жылтыратады.
Қаптауға қажетті электролит ерітіндісіне металл тұздары мен қатар басқа да
компоненттер қосады. Олар ерітіндінің электр өткізгіштік қабілетін
арттыруға, яғни процесс жүрісін арттыруға, сондай ақ майда кристалдардан
құралған металл тұнбасын алуға арналады. Процесс аяқталғанша ерітінді
құрамын айнытпай сақтау үшін еритін анод қолданылады немесе құрамында
ерітіндіге қажетті металл бар қоспаларды оған ауық-ауық қосып отырады.

Гальваникалық қаптаманың қалындығы гальваностегия тәсілінде 0,0003-0,2
мм, ал гальванопластикада 0,1мм ден бірнеше мм-ге жетеді. Пайдаланылатын
ток тығыздығы күміспен, алтынмен және темірмен қаптауда 0,1-0,3 адм2,
мырыштау, кадмийлеу, мыстау және никельдеу 1-2 а
дм2, хромдауда 50 адм2 және одан да жоғары болады.
Хромдаудан басқа процесстерде ерітіндіні қыздыру және оны үзбей
араластыру арқылы ток тығыздығымен қаптау шапшандығын едәуір арттыруға
болады.
Гальваника процестері арнаулы астауларда жүргізіледі. Жай жүретін
гальваностегиялық және гальванопластикалық процесттер үшін ерітінділер
араластыратын және оның температурасын реттейтін құралдармен жабдықталған
орнықты астаулар қолданылады. Жаппай өндірісте детальдарды
механикаландарылған барабан тәрізді астауларда, жартылай және толығымен
автоматтандырылған астауларда қаптайды.
Гальванопластика көбінесе полиграфияда, граммпрластинка өндірісінде ,
радио өнеркәсібінде, сондай-ақ статуя, барельеф жасауда және т.б.
қолданылады.
Гальваника цехтары қаптаманы күмістен, темірден, алтыннан, хлордан,
никельден жасайды
Біздің курстық жұмыста осы гальваника өндірісіндегі хромдау
қаптамаларынан шыққан ақаба және ағынды суларды тазалау әдісін қолданамыз.

Ақаба және ағынды суларды тазалаудың бірнеше әдістері бар: ион алмасу,
флотация, дистиляция, адсорбция, электрохимиялық әдістер: электрофлотация,
электросорбция, электродиализ.
Біз хлорды тазалау үшін электрокоагуляция әдісін қолданамыз.
Электрокоагуляция. Ағынды суларды электрокоагу- ляциялық тазарту әдісі
отандық практикада хромды бөліп алу үшін қолданылады. Сонымен қатар кей
жағдайларды бұл әдіс ағынды суларды ауыр металдардан тазарту үшін
қолданылады. Электрокоагуляция әдісін жүзеге асырғанда төмендегідей физико-
химикалық процестер жүреді: судың электролизі, бөлшектердің поляризациясы,
электрофорез, тотығу-тотықсыздану процестері, электролиз өнімдерінің бір-
бірімен әрекеттесуі.
Ағынды судағы хром қосылыстар хромат иондары (Cr2O7) және хромат
иондары (Cr2O4) түрінде болады, электрокоагулят аппараттарында болат
анодтың еруі нәтижесінде түзілген екі валентті темірдің катиондарымен
төмендегі реакция бойынша тотықсызданады:

Ғе – 2 е = Fe2+

Екі валентті темірмен Cr катионының тотықсыздануы, жеткілікті жоғары
жылдамдықпен , қышқыл, нейтралды және сілтілік ортада төмендегі теңдеулер
бойынша жүреді:

Cr2O72- + 6Fe2+ + 14 H+ = 6 Fe3+ +2 Cr3+ + 7 H2O
CrO2-4 + 3Fe(OH)2 + 4H2O = 2Cr(OH)3 + Fe(OH)3 + +2OH-

Сонымен қатар Cr (6+) тотықсыздануы төмендегі электрохимиялық
реакциялардың әсерінен де жүреді:
Cr2O72- + 14H+ + 6e = 2Cr3+ + 7H2O
CrO42- +4H2O + 3e = Cr(OH)3 + 5OH-
Fe3+ + e = Fe2+ ; Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2

Соңғы екі электрохимиялық реакциялардың өнімдері алдыңғы реакцияларға
қатысты.

Хромы бар ағынды суларды электрокоагуляциялық тазарту әдісі де рН тың
оптималды мәндері 3 – 6 шамасында болады. Өңделіп шыққан судың рН мәнін
бақылаудың маңызы зор, ол 5,5- тен аспауы керек, ал асып кеткен жағдайда,
Cr(OH)3 толық тұнбаға түсірілмейді және өңделген судың құрамында Cr
иондар болады.
Электрохимиялық әдісті бастапқы судағы хром мөлшері 0,3 мглитрден
артық кезде қолданған тиімді. Егер тұздардың концентрациясы көрсетілген
шамадан аз болса, ақаба суға электр өткізгіштігін арттыру үшін
электролиттер қосады, нәтижесінде оларды өңдеуге жұмсалатын меншікті
шығынның мөлшері азаяды. Жүзгіндердің мөлшері электрокоагуляция процесіне
өте қатты әсер етеді, егер бұл параметрдің мәні 100 млитрден артық болса
электрокоагуляция процесінің тиімділігін төмендетеді. Электрокоагуляция
процесін әдетте ток тығыздығы 10 Ам артық емес, электродтардың
арақашықтығы 20 мм артық емес және судың жылдамдығы 0,5 мс кем емес болған
жағдайда жүргізіледі.
Гальваникалық хром жабулары (қорғасын, декоративтік немесе т.б.)
тұрмыста да, техникада да кең қолданыс табады. Хром жабумен жабу үшін,
негізгі компоненттері хром қышқылы немесе хром оксиді болып табылатын
электролиттер қолданылады.
Улылығы өте жоғары хромның (6+) қосылыстары гальваникалық өңдеу
процесінде түзілген, жууға қолданылған ағынды сулардың және жұмыс істеп
шыққан технологиялық ерітінділердің құрамында болады.
Өндірістік ағынды суларда 600 мглитр дейін хром (6+) болуы мүмкін.
Сонымен қатар жууға қолданылған ағынды сулардың құрамында, әдетте біраз
мөлшерді мыс, мырыш, никель, темір, қорғасын қосылыстар, сульфаттар,
хлоридтер, фосфориттер, және т.б. болуы мүмкін.
Мұндай ағынды суларды канализацияға төгуге тиым салынған. Мысалы,
Алматы қаласы бойынша ағынды суларды канализацияға төгуге төмендегідей
нормативтер тағайындалған: хром (6+) – 0,1 мгл; хлоридтер – 350 мгл; хром
(3+) – 2,5 мгл; сульфаттар – 500 мгл; мыс – 0,5 мгл; фосфаттар – 8,0
мгл; никель – 0,5 мгл; мұнай өнімдері – 3,0 мгл; қорғасын – 0,1 мгл;
СБАЗ – 20,0 мгл.

Құрамында хром бар ағынды суларды тазарту үшін реагентті әдіспен
тазарту кең тараған. Бұл кезде ағынды су екі сатымен жүреді:
1) алты валентті хромды улылығы аз үш валентті хромға дейін
тотықсыздандыру;
2) үш валентті хромды және басқа да металдардың иондарын гидроксид
түрінде, сілтілік реагент қосу арқылы тұнбаға түсіру.
Реагент тотықсыздандырғыш ретінде күкіртті қышқылдың натрий тұздары
(натрийдің сульфиті және бисульфиді) және т.б. қолданылуы мүмкін. Сонымен
қатар, темірдің екі валентті тұздары, оның ішінде темір сульфаты кең
қолданыс тапқан. Осындай, құрамында темір бар реагенттерді (ферроксидтерді)
металл түріндегі темірдің қалдықтарын (болат жаңқаларын) , оларды минералды
қышқылдармен (күкірт, тұз, азот) өңдеу арқылы алуға болады.
Хромды (6+) екі валентті темірдің тұздарымен тотықсыздандыру қышқыл,
нейтрал және сілтілік ортада жүреді. Мысалы, қышқыл ортада хромның
тотықсыздануы келесі реакция бойынша жүреді:

Cr2O72+ + 6Fe2+ + 14H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O (1)

(1) – теңдеу бойынша хромның (6+) 1 бөлігі ( масса бойынша ) үшін
темірдің (2+) 3,23 бөлігі қажет. Ары қарай металдардың гидроксидін және
хром (3+) тұнбаға түсіру үшін рН-тың оптимальді мәнін 8,5 – 9,0 арасында
болу керек, сілітілік реагенттер, көбінісе известь сүтін қосу арқылы осы
шамаға жеткізеді.

Cr3+ + 3OH- = Cr(OH)3
Хромның (6+) тотықсыздану процесінде, темірдің (2+) жақсы коагулянт
болып табылатын және ағынды судағы ластаушы заттарды толық бөліп алуға
мүмкіндік беретін темірге (3+) дейін тотығуы жүретіндігін айтып өту керек.
Алты валентті хромды тотықсыздандыру үшін қажетті ферроксид реагентінің
мөлшерін есептеудің мысалы.
Мысалы: егер бастапқы ағынды судың құрамында 10 мгл алты валентті хром
болса, (1) реакцияның теңдеуі бойынша 32,3 мгл Ғе екі валентті қосу керек
екендігі эксперимент жүзінде анықталған, ал реакция толық аяғына дейін жүру
үшін реагент мөлшерін 10 % артық беретіндігімізден, 36 мгл қосамыз.
Жоғарыда көрсетілгендей алдымен ферроксид реагенттінің активтілігін анықтау
керек, яғни оның құрамындағы активті екі валентті темірдің мөлшерін анықтау
керек. Мысалы, реагенттің Ғе екі валентті бойынша активтілігі 5 гл тең
болса (ферроксид реагентінің пробасында екі валентті темірдің стандартты
әдістеме бойынша анықталған мөлшері), онда 1 мл реагенттің құрамында 5 мг
темір бар, 0,5 % темір ерітіндісі болады. Пропорция арқылы, құрамында 36 мг
темір болатындай реагент мқлшерін есептейміз:
5 мг – 1 мл
36 мг – х мл х = 7,2 мл
Сонымен, 1 л бастапқы ағынды суға 7,2 ферроксид (екі валентті темір
бойынша активтілігі 5 гл ) реагентін қоса отырып, біз ақаба суға 36 мгл
темір (2+) еңгіземіз. Осыған сәйкес, егер тәжірибе үшін 1 л емес, 200 мл су
алсақ онда ағынды судың осы мөлшері үшін 1,5 мл реагент қосамыз.
Хромды (6+) анықтаудың дифенилкарбазидпен колориметриялық әдісінің
қысқартылған әдістемесі.
Дифенилкарбазид хромды анықтау үшін арнайы реагент болып табылады.
Дифенилкарбазид қышқыл ортада ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.