Технологические основы очистки загрязненной водной среды и регенерация концентрированных отработанных нитратно-хлоридно-сульфатных промышленных растворов

Проблематика. Останнім часом гостро постає проблема утилізації та регенерації концентрованих відпрацьованих технологічних розчинів, що містять іони кольорових металів, зокрема міді. Особливу складність переробки таких розчинів спричиняє наявність у них нітратів і хлоридів, які зумовлюють їх високу агресивність. Електроосадженню міді з такого типу розчинів присвячена дуже велика кількість праць. Проте технологічні засади регенерації нітратовмісних розчинів методом електроекстракції є малорозробленими. Мета дослідження. Розробка технологічних засад очищення забрудненого водного середовища та дослідження процесу регенерації концентрованих нітратовмісних розчинів методом електроекстракції міді зі встановленням впливу катодної густини струму і складу розчину на ефективність вилучення міді та якість катодних осадів. Методика реалізації. Методом вольтамперометрії встановлено вплив складу розчину на поляризацію та граничну густину струму осадження міді. На основі гравіметричних досліджень визначено вплив густини струму і міжелектродної відстані на катод­ний вихід за струмом міді та якість катодного осаду. Методом рентгенофлюоресцентного аналізу досліджено кількісний та якісний склад катодних осадів міді. Результати дослідження. Показано можливість отримання компактної міді за густин струму 15–25 А/дм2 при виході за струмом близько 100 % та вмісті міді в розчині 2 М. Встановлено, що за густин струму, менших 10 А/дм2, вихід за струмом міді перевищує 100 %, що пов’язано з випадінням основних солей міді у прикатодному шарі. На основі вольт-амперних вимірювань встановлено, що електроосадження міді з досліджуваних нітратно-хлоридно-сульфатних розчинів відбувається з дифузійними обмеженнями. Висновки.У результаті проведених досліджень встановлено основні технологічні параметри процесу електроекстракції міді з концентрованих нітратно-сульфатно-хлоридних розчинів. Отримані дані є необхідними для вирішення важливих екологічних проблем утилізації концентрованих металовмісних промислових відходів. Подальші дослідження будуть спрямовані на оптимізацію струмового режиму процесу електроекстракції міді та розробку напівпромислової установки для електроекстракції міді з нітратовмісних розчинів.Background. Recently, the problem of recycling and regeneration of concentrated waste technological solutions containing non-ferrous metal ions, in particular copper, has become acute. The particular complexity of processing such type of solutions is caused by the presence of nitrates and chlorides in their composition, causing their chemical aggressiveness. There is a great number of works devoted to electrodeposition of copper from nitrate-containing solutions. However, the background technology for the regeneration of nitrate-containing solutions by electrowinning method is poorly developed. Objective. The aim of the investigation is to develop background technology for the purification of contaminated aquatic environment and to study the process of regeneration of concentrated nitrate-containing solutions by the method of copper electrowinning with establishing the influence of the cathodic current density and solution composition on the efficiency of copper extraction and the quality of cathode deposits. Methods. The effect of the solution composition on the polarization and limiting current density of copper deposition was determined by voltammetry. The influence of current density and inter-electrode distance on the cathodic copper current efficiency and the quality of the cathode sediments were determined on the basis of gravimetric studies. The quantitative and qualitative composition of copper cathode deposits was investigated by X-ray fluorescence analysis. Results. The possibility of compact copper obtaining in the solution with copper content of 2 M at the current densities of 15–25 A/dm2 with the current efficiency of about 100 % was shown. It was established that for current densities less than 10 A/dm2 the copper current efficiency exceeds 100 %, which is due to the precipitation of basic copper salts in the cathode layer. On the basis of current-voltage measurements it was established that the electrodeposition of copper from the investigated nitrate-chloride-sulfate solutions occurs with diffusion limitations. Conclusions.As a result of the conducted research the main technological parameters of the copper electrowinning process from concentrated nitrate-sulfate-chloride solutions are established. The obtained data are not indispensable for solving the important environmental problems of removing the concentrated metal-containing industrial waste. Further investigations will focus on optimization of the current mode of copper electrowinning process and development of semi-industrial plant for copper electrowinning from nitrate-contain solutions.Проблематика. В последнее время остро стоит проблема утилизации и регенерации концентрированных отработанных технологических растворов, содержащих ионы цветных металлов, в частности, меди. Особую сложность переработки таких растворов вызывает наличие в них нитратов и хлоридов, которые обусловливают их высокую агрессивность. Относительно электроосаждения меди из такого типа растворов существует большое количество работ. Однако технологические основы регенерации нитрат-содержащих растворов методом электроэкстракции мало разработанны. Цель исследования. Целью исследований является разработка технологических основ очистки загрязненной водной среды и исследование процесса регенерации концентрированных нитратсодержащих растворов методом электроэкстракции меди с определением влияния катодной плотности тока и состава раствора на эффективность извлечения меди и качество катодных осадков. Методика реализации. Методом вольтамперометрии установлено влияние состава раствора на поляризацию и предельную плотность тока осаждения меди. На основе гравиметрических исследований определено влияние плотности тока и межэлектродного расстояния на катодный выход по току меди и качество катодного осадка. Методом рентгенофлюоресцентного анализа исследованы количественный и качественный состав катодных осадков меди. Результаты исследования. Показана возможность получения компактной меди в интервале плотностей тока 15 – 25 А/дм2 при выходе по току около 100% и содержании меди в растворе 2 М. Установлено, что при плотностях тока меньше 10 А/дм2 выход по току меди превышает 100%, что связано с осаждением основных солей меди в прикатодному слое. На основе вольтаперних измерений установлено, что электроосаждение меди из исследуемых нитратно-хлоридно-сульфатных растворов происходит с диффузионными ограничениями. Выводы. В результате проведенных исследований установлены основные технологические параметры процесса электроэкстракции меди из концентрированных нитратно-сульфатно-хлоридных растворов. Полученные данные является не обходным для решения важных экологических проблем утилизации концентрированных металлосодержащих промышленных отходов. Дальнейшие исследования будут направлены на оптимизацию токового режима процесса электроэкстракции меди и разработку полупромышленной установки для электроэкстракции меди из нитратсодержащих растворов

Determination the Number of Salts Content by the Method Potentiometric Titration

В статті розглядаються результати дослідження можливості застосування методу потенціометричного титрування для визначення вмісту йонів у водно-сольових розчинах з використанням реакцій йонного обміну.In the article considers the results of the research of the application the method of potentiometric titration to determination of ions in aqueous salt solutions with the use of ionic exchange reactions