MD4229C1 - Dispozitiv şi procedeu de control analitic al conţinutului ionilor de fier(III) în electrolitul de fierare şi instalaţie de regenerare electrochimică a electrolitului de fierare cu reglare automată - Google Patents
Dispozitiv şi procedeu de control analitic al conţinutului ionilor de fier(III) în electrolitul de fierare şi instalaţie de regenerare electrochimică a electrolitului de fierare cu reglare automată Download PDFInfo
- Publication number
- MD4229C1 MD4229C1 MDA20120018A MD20120018A MD4229C1 MD 4229 C1 MD4229 C1 MD 4229C1 MD A20120018 A MDA20120018 A MD A20120018A MD 20120018 A MD20120018 A MD 20120018A MD 4229 C1 MD4229 C1 MD 4229C1
- Authority
- MD
- Moldova
- Prior art keywords
- iron
- electrolyte
- ions
- iii
- content
- Prior art date
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 70
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 61
- -1 iron(III) ions Chemical class 0.000 title claims abstract description 37
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 title claims abstract description 35
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000007747 plating Methods 0.000 title abstract 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 24
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 9
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 9
- MSNWSDPPULHLDL-UHFFFAOYSA-K ferric hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Fe+3] MSNWSDPPULHLDL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 8
- 238000005242 forging Methods 0.000 claims description 6
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 claims description 6
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 2
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 2
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- HPYIMVBXZPJVBV-UHFFFAOYSA-N barium(2+);iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Ba+2] HPYIMVBXZPJVBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 abstract description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 abstract 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 abstract 1
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 abstract 1
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 9
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 9
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 7
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical group [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical group O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229940021013 electrolyte solution Drugs 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- FLTRNWIFKITPIO-UHFFFAOYSA-N iron;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Fe] FLTRNWIFKITPIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021577 Iron(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007832 Na2SO4 Substances 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-N hydrogen thiocyanate Natural products SC#N ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012770 industrial material Substances 0.000 description 1
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical compound Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010409 ironing Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000006262 metallic foam Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000021962 pH elevation Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000000954 titration curve Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Invenţia se referă la o instalaţie de regenerare electrochimică a electrolitului de fierare cu reglare automată, la un dispozitiv şi un procedeu de control analitic al conţinutului ionilor de fier(III) în electrolitul de fierare şi poate fi utilizată în producţia galvanică pentru restabilirea pieselor uzate ale maşinilor şi mecanismelor.Instalaţia, conform invenţiei, include un bloc de regenerare (11), în care este amplasat un catod volumic poros penetrabil din nichel spumat (12) şi un anod (14), separaţi printr-o diafragmă (13) formând spaţiul anodic şi spaţiul catodic, unit la o baie galvanică (8) printr-o conductă de recirculare (10), la care este unit un dispozitiv de control analitic al conţinutului ionilor de fier(III) prin racordul de admisie dozată a electrolitului de lucru şi racordul de evacuare a soluţiei coloidale formate, unit cu un nefelometru în flux (16). Dispozitivul include un electrocorector cilindric (1) de pH, în partea inferioară a căruia este amplasat un electrolizor în flux cu diafragmă, iar în partea superioară - un bloc de amestecare, în care este amplasat un senzor al pH-metrului (6) şi o încărcătură sferică gumată din hexaferit de bariu (5), iar de partea exterioară este amplasat un solenoid (7). Totodată, senzorul pH-metrului şi nefelometrul acestui dispozitiv sunt uniţi cu intrările amplificatorului (18) pH-metrului şi amplificatorului (17) nefelometrului, iar ieşirile lor - cu intrarea unui comparator (24), ieşirea căruia este unită în serie cu intrarea unui regulator de tensiune (25) şi cu un redresor (26), a doua ieşire a amplificatorului (18) pH-metrului este conectată cu intrarea altui comparator (19), care este unit cu un dispozitiv de reglare (20), ieşirea căruia este unită în serie cu un regulator de tensiune independent (21) şi cu un redresor (22).Procedeul, conform invenţiei, constă în aceea că se selectează probe de electrolit în regim continuu, se neutralizează până la un pH de 3,5...4,1 cu unreactiv alcalin, obţinut prin generarea electrochimică a ionilor OH-, cu formarea sedimentului coloidal de hidroxid de fier(III), concentraţia căruia apoi se determină după densitatea optică prin analiza nefelometrică la lungimea de undă de 342 nm.
Description
Invenţia se referă la o instalaţie de regenerare electrochimică a electrolitului de fierare cu reglare automată, la un dispozitiv şi un procedeu de control analitic al conţinutului ionilor de fier(III) în electrolitul de fierare şi poate fi utilizată în producţia galvanică pentru restabilirea pieselor uzate ale maşinilor şi mecanismelor.
Este cunoscut un procedeu de regenerare a electrolitului pentru depunerea acoperirilor feroase, care include reducerea ionilor de Fe(III) până la Fe(II) pe electrozi volumici poroşi penetrabili cu grosimea stratului de 0,5…1,0 cm, cu viteza fluxului de 0,5…0,75 L/m2·s la un regim al curentului periodic pulsativ în două etape cu densitatea curentului catodic Jk1 al primului impuls de 5…10 А/dm2 şi cu timpul de polarizare tk1 de 10…20 s, iar a celui de al doilea impuls Jk2 de 25…30 А/dm2 şi timpul de polarizare tk2 de 5…10 s, raportul timpului sumar de polarizare a impulsurilor ale ambelor etape la timpul pauzei tp dintre impulsuri fiind de (tk1 + tk2) : tp = 1 :(1…1,5). În calitate de electrozi volumici poroşi penetrabili se utilizează materialele fibrocarbonice [1].
Este cunoscută o instalaţie pentru regenerarea electrochimică a electrolitului de fierare oxidat, care include o baie galvanică în care este amplasat vertical un bloc electrodic, care conţine un cilindru perforat, o tijă amplasată coaxial şi unită la o sursă de curent electric. Totodată, tija în partea superioară este fixată prin intermediul unui arc cu un dispozitiv excentric acţionat de un motor amplasat pe braţul de fixare; de tijă, cu ajutorul unor bucşe, sunt fixaţi orizontal alternativ anozi de plasă uniţi cu conductorul central şi catozi volumici poroşi penetrabili uniţi cu conductorul periferic şi executaţi dintr-un aliaj al fierului în formă de spumă metalică, iar distanţa dintre anozi şi catozi este de 5…10 cm [2].
Dezavantajele acestor soluţii constau în aceea că implică mari cheltuieli de energie şi muncă, iar din lipsa controlului continuu al ionilor de fier(III) în electrolitul de fierare ele nu asigură posibilitatea reglării automate a procesului de regenerare a electrolitului.
În calitate de cea mai apropiată soluţie serveşte procedeul de control analitic al fierului trivalent în mediu apos, care include introducerea reactivului cu formarea compusului pentru determinarea lui fotocolorimetrică ulterioară la filtru de lumină verde. În acest scop în soluţie sunt introduşi ioni de tiocianaţi cu care ionii de fier(III) formează un compus complex colorat. Acest procedeu poate fi aplicat, în special, la analiza electroliţilor de fierare oxidaţi de înaltă concentraţie, în soluţiile cărora se acumulează ioni de fier(III) ca rezultat al oxidării ionilor de fier(II) cu oxigenul din aer şi a proceselor anodice, ceea ce duce la înrăutăţirea calităţii acoperirilor de fier şi la degradarea electrolitului [3].
Dezavantajul acestui procedeu constă în faptul că este prevăzut pentru o singură analiză şi nu este posibil un control continuu al ionilor de Fe(III) în sistemele automatizate de dirijare a procesului de regenerare a electroliţilor de fierare oxidaţi.
În calitate de cea mai apropiată soluţie serveşte şi instalaţia pentru regenerarea electrochimică a soluţiilor electroliţilor de fierare oxidaţi, care include un bloc electrodic, în care sunt amplasaţi un anod solubil şi un catod volumic poros penetrabil. Blocul este montat într-o baie galvanică, spaţiul anodic este separat de spaţiul catodic printr-o membrană, iar prin electrodul volumic poros penetrabil are loc recircularea electrolitului, care este pompat cu ajutorul unei pompe, asigurându-se astfel regenerarea electrochimică, iar în calitate de electrod volumic poros penetrabil este utilizat materialul carbonic fibros [4].
Dezavantajele acestei instalaţii constau în faptul că nu se asigură posibilitatea reglării automate a procesului de regenerare a electrolitului, iar reducerea ionilor de Fe(III) până la Fe(II) decurge insuficient şi cu un consum sporit de energie electrică. În afară de aceasta materialul carbonic fibros utilizat în calitate de electrod nu este suficient de rezistent în procesele electrochimice şi este supus distrugerii treptate.
Problema tehnică pe care o rezolvă invenţia constă în majorarea eficacităţii şi a siguranţei tehnologiei de regenerare fără reagenţi a electroliţilor de fierare oxidaţi şi diminuarea cheltuielilor energetice.
Problema se rezolvă prin aceea că dispozitivul de control analitic al conţinutului ionilor de fier(III) în electrolitul de fierare include un electrocorector cilindric de pH, în partea inferioară a căruia este amplasat un electrolizor în flux cu diafragmă, unit cu un racord de admisie a soluţiei de clorură sau de sulfat de sodiu. Totodată în electrolizor sunt amplasaţi un catod de oţel executat în formă de arc şi un anod de grafit, separaţi printr-o diafragmă, iar în partea superioară este amplasat un bloc de amestecare cu încărcătură sferică gumată din hexaferit de bariu, magnetizată până la saturaţie, iar de partea exterioară este amplasat un solenoid, blocul fiind unit cu un racord pentru admisia dozată a soluţiei de electrolit, precum şi cu un racord pentru evacuarea soluţiei coloidale formate, unit cu un nefelometru în flux, pe lângă aceasta partea superioară a electrocorectorului de pH este dotată cu un senzor al pH-metrului.
Problema se mai rezolvă prin procedeul de control analitic al conţinutului ionilor de fier(III) în electrolitul de fierare, care constă în aceea că se selectează probe de electrolit în regim continuu, se neutralizează până la un pH de 3,5...4,1 cu un reactiv alcalin, obţinut prin generarea electrochimică a ionilor OH- în dispozitivul de control analitic al conţinutului ionilor de fier(III), cu formarea sedimentului coloidal de hidroxid de fier(III), concentraţia căruia apoi se determină după densitatea optică prin analiza nefelometrică la lungimea de undă de 342 nm.
Instalaţia de regenerare electrochimică a electrolitului de fierare cu reglare automată include un bloc de regenerare, dotat cu racorduri de admisie şi de evacuare a electroliţilor de lucru şi auxiliar, în care este amplasat un catod volumic poros penetrabil din nichel spumat şi un anod, separaţi printr-o diafragmă, formând spaţiul anodic, unit prin intermediul unei pompe la un vas cu electrolit auxiliar, şi spaţiul catodic, unit la o baie galvanică printr-o conductă de recirculare, la care este unit dispozitivul de control analitic al conţinutului ionilor de fier(III) prin racordurile de admisie dozată a electrolitului de lucru şi de evacuare a soluţiei coloidale formate. Totodată senzorul pH-metrului şi nefelometrul acestui dispozitiv sunt uniţi cu intrările amplificatorului pH-metrului şi al nefelometrului, iar ieşirile lor - cu intrarea unui comparator, ieşirea căruia este unită în serie cu intrarea unui regulator de tensiune şi cu un redresor, cu posibilitatea asigurării reglării densităţii curentului la electrozii blocului de regenerare, iar a doua ieşire a amplificatorului pH-metrului este conectată cu intrarea altui comparator, care este unit cu un dispozitiv de reglare, ieşirea căruia este unită în serie cu un regulator de tensiune independent şi cu un redresor pentru reglarea curentului la electrocorectorul de pH.
Rezultatul tehnic al invenţiei constă în majorarea eficacităţii şi a siguranţei tehnologiei de regenerare fără reagenţi a electroliţilor de fierare oxidaţi şi diminuarea cheltuielilor energetice.
În calitate de catod volumic poros penetrabil cu structură celulară pentru regenerarea electroliţilor oxidaţi de fierare este utilizat un nou tip de material industrial - nichel spumat, care se caracterizează prin densitate specifică scăzută, suprafaţă activă sporită - 500...4000 m2/m3, o porozitate de 80...97% şi rezistenţă hidraulică scăzută.
O particularitate a electroliţilor pentru obţinerea acoperirilor de fier este valoarea mică a pH-ului în limitele 1,5...2,0. Curbele de titrare demonstrează diferenţa mare a valorilor pH-ului de formare a hidroxizilor ionilor de fier(III), care formează hidroxizi în limitele pH=2,5…4,5, în timp ce ionii de Fe(II) formează hidroxizi la pH=7,5...8. În aceste condiţii, alţi ioni ai metalelor (Ni2+, Co2+ ş. a.), care pot fi prezenţi în soluţie la obţinerea aliajelor electrolitice, la fel formează hidroxizi la valori mai mari ale pH-ului. De aceea este posibilă aplicarea metodei nefelometrice de determinare a ionilor de fier(III) la un pH controlat în limitele menţionate, când are loc legarea completă a ionilor de Fe(III) în formă de hidroxid şi formarea numai a particulelor coloidale de Fe(OH)3. Curba de calibrare a dependenţei D - CFe(III) (fig.1), determinată cu ajutorul fotocolorimetrului ФЭК-56M, reprezintă o linie dreaptă. Acest fapt face posibilă aplicarea metodei propuse de control analitic la elaborarea sistemului de reglare automată a procesului de regenerare a electroliţilor de fierare.
Astfel, dozarea uniformă şi continuă a electrolitului de fierare, concomitent cu dozarea uniformă a soluţiei de clorură sau de sulfat de sodiu, care asigură generarea electrochimică a ionilor de OH-, în toate cazurile duce la formarea Fe(OH)3, concentraţia căruia este proporţională cu conţinutul ionilor de fier(III) în electrolitul de fierare. Aceasta permite de a utiliza analiza nefelometrică în suspensii.
În fig. 2 este reprezentată schema instalaţiei de regenerare electrochimică a electrolitului de fierare cu reglare automată a procesului şi dispozitivului de control analitic al conţinutului ionilor de fier(III) în electrolitul de fierare.
Dispozitivul include electrocorectorul 1 de pH cu capacitatea cu soluţie auxiliară de clorură de sodiu, catodul 2, diafragma separatoare 3, anodul 4, încărcătura sferică gumată din hexaferit de bariu, magnetizată până la saturaţie 5, senzorul pH-metrului 6 şi solenoidul 7 în set cu regulatorul de tensiune, nefelometrul 16, care se include în instalaţia de regenerare a electrolitului de fierare cu reglare automată, care conţine blocul de regenerare 11, în care este amplasat catodul volumic poros penetrabil din nichel spumat 12 şi anodul 14, separaţi prin diafragma 13, baia galvanică 8, dotată cu pompa circulantă 9 şi conducta 10. Schema blocului de reglare automată conţine nefelometrul în flux 16, amplificatorul 17 nefelometrului şi amplificatorul 18 pH-metrului, conectat la comparatorul 19, care are legătură cu ieşirea dispozitivului de reglare 20, iar ieşirea comparatorului 19 este unită cu regulatorul de tensiune 21 şi prin intermediul lui cu redresorul 22. A doua ieşire a amplificatorului 18 semnalului pH-metrului este conectată la blocul de comparare 23, iar prin acesta cu comparatorul 24, ieşirea căruia este conectată cu regulatorul de tensiune 25, care reglează redresorul 26 pentru aplicarea curentului continuu la electrozii blocului de regenerare 11.
Deoarece ionii de Fe(III) în electroliţii de fierare, acumulându-se permanent în urma proceselor de oxidare care au loc în timpul electrolizei, înrăutăţesc calitatea acoperirilor şi le uzează odată cu formarea hidroxizilor în soluţie, şi în special în zona din apropierea catodului, este necesară regenerarea continuă a electrolitului. Pentru estimarea conţinutului ionilor de Fe(III) se propune de a utiliza proprietatea lor de formare a hidroxizilor la valori scăzute ale pH-ului pentru controlul concentraţiei acestora în electrolitul de lucru. Acest fapt face posibilă aplicarea metodei de determinare a ionilor de fier(III) la un pH controlat în limitele 3,5…4,1, când are loc legarea completă a ionilor de Fe(III) în formă de hidroxid.
Instalaţia funcţionează astfel.
În volumul electrocorectorului cilindric 1 de pH, separat prin diafragma 3 în spaţiul anodic şi spaţiul catodic, este debitată cu ajutorul unei micropompe-dozator soluţia de 5% de clorură sau de sulfat de sodiu, după care se conectează curentul electric continuu la electrozii 2 şi 4. Datorită prezenţei diafragmei 3, care separă anolitul recirculant, care se formează în procesul electrolizei, catolitul alcalin este direcţionat în zona superioară, unde la magnetofiuidizarea încărcăturii sferice gumate din hexaferit de bariu 5 în câmpul electromagnetic de la solenoidul 7 se amestecă uniform cu electrolitul de fierare dozat în microcantităţi (2...3 mL/min) până la atingerea pH=3,5...4,1, valoare înregistrată de senzorul pH-metrului 6. Astfel, valoarea prestabilită a pH-ului se asigură prin reglarea densităţii curentului catodic de la redresorul 22 cu menţinerea vitezei constante de debitare a soluţiei de 3...5% de clorură sau de sulfat de sodiu. Ca rezultat al amestecării soluţiei alcaline cu electrolitul de fierare în cazul prezenţei în acesta a ionilor de Fe3+ se formează particule coloidale de hidroxid de fier(III) (Fe(OH)3), care în condiţii de flux în formă de suspensie ajung în cuva nefelometrului 16. Totodată, datorită diferenţei mari a valorilor pH-ului de formare a hidroxizilor ionilor de Fe(III), care se precipită la pH=3,5...4,l, ionii de Fe(II) (ca şi alţi ioni ai metalelor, inclusiv nichel, cobalt ş.a.), care reprezintă baza electroliţilor şi care formează hidroxizi la pH≥7,5...8,0, rămân în stare solubilă. În condiţia dozării uniforme a soluţiilor se exclude eroarea măsurărilor. Soluţia revine în conducta de recirculare 10, influenţa ei fiind una minimă asupra soluţiei electrolitului de fierare, de unde cu ajutorul pompei 9 se introduce în blocul de regenerare 11.
Apoi electrolitul de fierare sub acţiunea suprapresiunii trece prin catodul poros 12, unde este asigurată reducerea electrochimică a ionilor de Fe3+ până la Fe2+, după care electrolitul regenerat iarăşi este introdus în baia galvanică 8. În acelaşi timp, în spaţiul anodic al blocului 11, amplasat între anodul 14 şi diafragma 13, circulă cu ajutorul pompei 15 soluţia neutră de 3…5% de NaCl sau Na2SO4 pentru decuplarea circuitului electric în acest bloc.
Viteza şi eficacitatea regenerării se află într-o dependenţă directă de densitatea curentului aplicat, care este cel mai dinamic parametru pentru dirijarea acestui proces. Alţi parametri (viteza fluxului, grosimea electrodului ş.a.) pot fi stabiliţi invariabili pentru anumite condiţii. Astfel, la concentraţia de (5,5...8,9)·10-2 mol/l de ioni Fe3+ procesul de regenerare trebuie efectuat la densităţi mari ale curentului - până la 12…15 A/dm2, iar pe măsura scăderii concentraţiei până la limita minimă admisibilă acest proces poate fi efectuat la densităţi mai mici ale curentului - 3…5 A/dm2. Optimizarea acestui proces de regenerare în regim automat diminuează considerabil cheltuielile energetice şi permite majorarea calităţii acoperirilor de fier obţinute.
Sistemul de dirijare, care este un tot întreg, este divizat funcţional în două părţi, prima dintre care reglează densitatea curentului în electrocorectorul 1 de pH pentru menţinerea acidităţii constante a dozelor neutralizate destinate pentru analiza electrolitului de fierare cu ajutorul senzorului pH-metrului 6, iar partea a doua reglează densitatea curentului în blocul de regenerare 11 în dependenţă de indicaţiile nefelometrului 16, care înregistrează conţinutul cantitativ de hidroxid de fier(III).
Reglarea automată a procesului de regenerare a electrolitului de fierare oxidat se realizează astfel.
Pe măsura decurgerii electrolizei în electrocorectorul 1 de pH se stabileşte valoarea prestabilită a pH-ului în spaţiul catodic, aceasta fiind înregistrată de senzorul pH-metrului 6, semnalul de la care se transmite prin amplificatorul 18 atât la blocul de separare a comparatorului 19, cât şi la intrarea în blocul de comparare 23. Dispozitivul de reglare 20, conectat cu comparatorul 19 cu ajutorul mecanismului de execuţie din regulatorul de tensiune 21 dirijează redresorul 22, asigurând densitatea de curent necesară la electrozii 2 şi 4. Ca rezultat al electrolizei apei sub acţiunea curentului continuu pe catod se eliberează ionii OH- şi se stabileşte valoarea dată a pH-ului, care condiţionează alcalinizarea spaţiului catodic în camera catodică, care duce la formarea suspensiei de hidroxid de fier(III).
Concentraţia particulelor formate de hidroxid de fier(III) în suspensie, înregistrată de nefelometrul 16, formează semnalul corespunzător, care se amplifică cu ajutorul amplificatorului 17 şi ajunge la blocul de comparare 23, apoi la comparatorul 24, care transmite semnalul la mecanismul de executare - regulatorul de tensiune 25, micşorând sau majorând automat curentul de la redresorul 26, optimizând procesul de regenerare a electrolitului de fierare şi facilitând diminuarea cheltuielilor energetice.
Exemplu de realizare a invenţiei
Experimentele au fost efectuate având ca bază soluţii model cu utilizarea electrolitului de fierare cu componenţa standard, ce conţine 300 g/L FeCl2·4H2O, pH=1,0 la temperatura de 60±2°C. Conţinutul iniţial de ioni de Fe3+ în electrolit a fost de 2,8 g/L. Volumul electrolitului regenerat în experiment a fost de 1 L. În calitate de catod volumic poros a fost utilizat nichelul spumat cu suprafaţa de gabarit de 0,25 dm2, grosimea electrodului de 1 cm şi suprafaţa activă de 30 cm2/cm3, viteza fluxului (30 mL/min) 0,5 mL/s·cm2, durata fiecărui experiment 1 oră. Densitatea de gabarit a curentului catodic, calculată la suprafaţa poroasă activă a electrodului a fost de 1, 3 şi 5 A/dm2.
Reglarea procesului de regenerare a electrolitului oxidat s-a efectuat automat conform invenţiei propuse. În procesul de electroliză în camera catodică a electrocorectorului de pH automat a fost stabilit regimul de electroliză astfel încât să se menţină valoarea pH-ului în limitele 3,5...4,1 prin reglarea automată a densităţii curentului catodic la o viteză constantă a fluxului (clorurii de sodiu), iar în partea superioară cu viteză constantă au fost introduse microdoze de electrolit de fierare oxidat pentru a asigura decurgerea deplină a reacţiei de formare a hidroxidului de fier(III), înregistrat de nefelometrul (16). Apoi cu ajutorul dispozitivelor secundare 17, 18, 20 şi 23 au fost scoase semnalele de eroare, determinate de diferenţa pH-lui, a concentraţiei hidroxidului de fier(III), care cu ajutorul comparatoarelor 19 şi 24 şi a regulatoarelor de tensiune 21 şi 25 reglează alimentarea redresoarelor 22 şi 26, dirijând astfel procesul de electroliză şi menţinându-l la un nivel optim.
Concomitent au fost efectuate experimente conform celei mai apropiate soluţii. Rezultatele sunt prezentate în tabel.
Tabel
Nr. experimen-tului Densitatea curentului catodic, igab., A/dm2 Timpul electrolizei, min Consumul specific de energie electrică, kW·oră Conţinutul de ioni Fe3+ în electrolitul regenerat, g/L 20 40 60 Conform invenţiei 1. 1,0 0,8 0,3 0,15 0,28 2. 3,0 0,6 0,25 0,1 0,46 3. 5,0 0,4 0,1 0,08 0,6 Conform celei mai apropiate soluţii 4. 10,0 (Curent în impulsuri) 1,2 0,8 0,25 1,0
Din rezultatele obţinute rezultă că concentraţia ionilor de Fe(III) în electrolitul regenerat conform invenţiei peste 0,5...1 oră de electroliză se diminuează până la valori destul de mici, care corespund concentraţiei optime în electrolitul de fierare. Totodată, comparativ cu cea mai apropiată soluţie, cheltuielile energetice se diminuează cu 40...80% şi de 3 ori se majorează eficacitatea procesului de regenerare, caracterizată prin concentraţia remanentă de ioni de Fe(III) în electrolit, ceea ce demonstrează atingerea scopului invenţiei.
1. MD 4032 B1 2010.04.30
2. MD 211 Y 2010.05.31
3. Кульский Л. Теоретические основы и технология кондиционирования воды. Киев, Наукова Думка, 1980, с. 345-346
4. SU 1254066 A1 1986.08.30
Claims (3)
1. Dispozitiv de control analitic al conţinutului ionilor de fier(III) în electrolitul de fierare, care include un electrocorector cilindric de pH, în partea inferioară a căruia este amplasat un electrolizor în flux cu diafragmă, unit cu un racord de admisie a soluţiei de clorură sau de sulfat de sodiu, totodată în electrolizor sunt amplasaţi un catod de oţel executat în formă de arc şi un anod de grafit, separaţi printr-o diafragmă, iar în partea superioară este amplasat un bloc de amestecare cu încărcătură sferică gumată din hexaferit de bariu, magnetizată până la saturaţie, iar de partea exterioară este amplasat un solenoid, blocul fiind unit cu un racord pentru admisia dozată a soluţiei de electrolit, precum şi cu un racord pentru evacuarea soluţiei coloidale formate, unit cu un nefelometru în flux, pe lângă aceasta partea superioară a electrocorectorului de pH este dotată cu un senzor al pH-metrului.
2. Procedeu de control analitic al conţinutului ionilor de fier(III) în electrolitul de fierare, care constă în aceea că se selectează probe de electrolit în regim continuu, se neutralizează până la un pH de 3,5...4,1 cu un reactiv alcalin, obţinut prin generarea electrochimică a ionilor OH- în dispozitivul de control analitic al conţinutului ionilor de fier(III), definit în revendicarea 1, cu formarea sedimentului coloidal de hidroxid de fier(III), concentraţia căruia apoi se determină după densitatea optică prin analiza nefelometrică la lungimea de undă de 342 nm.
3. Instalaţie de regenerare electrochimică a electrolitului de fierare cu reglare automată, care include un bloc de regenerare, dotat cu racorduri de admisie şi de evacuare a electroliţilor de lucru şi auxiliar, în care este amplasat un catod volumic poros penetrabil din nichel spumat şi un anod, separaţi printr-o diafragmă, formând spaţiul anodic, unit prin intermediul unei pompe la un vas cu electrolit auxiliar, şi spaţiul catodic, unit la o baie galvanică printr-o conductă de recirculare, la care este unit dispozitivul de control analitic al conţinutului ionilor de fier(III), definit în revendicarea 1, prin racordurile de admisie dozată a electrolitului de lucru şi de evacuare a soluţiei coloidale formate, totodată senzorul pH-metrului şi nefelometrul acestui dispozitiv sunt uniţi cu intrările amplificatorului pH-metrului şi al nefelometrului, iar ieşirile lor - cu intrarea unui comparator, ieşirea căruia este unită în serie cu intrarea unui regulator de tensiune şi cu un redresor, cu posibilitatea asigurării reglării densităţii curentului la electrozii blocului de regenerare, iar a doua ieşire a amplificatorului pH-metrului este conectată cu intrarea altui comparator, care este unit cu un dispozitiv de reglare, ieşirea căruia este unită în serie cu un regulator de tensiune independent şi cu un redresor pentru reglarea curentului la electrocorectorul de pH.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
MDA20120018A MD4229C1 (ro) | 2012-02-16 | 2012-02-16 | Dispozitiv şi procedeu de control analitic al conţinutului ionilor de fier(III) în electrolitul de fierare şi instalaţie de regenerare electrochimică a electrolitului de fierare cu reglare automată |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
MDA20120018A MD4229C1 (ro) | 2012-02-16 | 2012-02-16 | Dispozitiv şi procedeu de control analitic al conţinutului ionilor de fier(III) în electrolitul de fierare şi instalaţie de regenerare electrochimică a electrolitului de fierare cu reglare automată |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
MD4229B1 MD4229B1 (ro) | 2013-05-31 |
MD4229C1 true MD4229C1 (ro) | 2013-12-31 |
Family
ID=48537080
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
MDA20120018A MD4229C1 (ro) | 2012-02-16 | 2012-02-16 | Dispozitiv şi procedeu de control analitic al conţinutului ionilor de fier(III) în electrolitul de fierare şi instalaţie de regenerare electrochimică a electrolitului de fierare cu reglare automată |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
MD (1) | MD4229C1 (ro) |
Citations (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU346389A1 (ru) * | В. А. Бабенко, П. Д. Дунищев, А. В. Митр ков, В. А. Чечеткина | Способ восстановления окисленного хлористого электролита железнения | ||
SU1182094A1 (ru) * | 1984-04-12 | 1985-09-30 | Всесоюзный Проектно-Конструкторский Институт По Электробытовым Машинам И Приборам | Устройство дл регенерации хлористого электролита железнени |
SU1254066A1 (ru) * | 1985-01-24 | 1986-08-30 | Институт Прикладной Физики Ан Мсср | Электродный блок дл электрохимической регенерации окисленного электролита |
JPS63259089A (ja) * | 1987-04-16 | 1988-10-26 | Kawasaki Steel Corp | 鉄系めつき液中の第二鉄イオン電解還元方法 |
JPS6457149A (en) * | 1987-08-28 | 1989-03-03 | Nisshin Steel Co Ltd | Control method of iron based electroplating liquid |
SU1502668A1 (ru) * | 1987-08-10 | 1989-08-23 | Кишиневское Научно-Производственное Объединение Технологии Электробытового Машиностроения "Технология" | Устройство дл электрохимической регенерации окисленного электролита железнени |
JPH0219500A (ja) * | 1988-07-05 | 1990-01-23 | Asahi Glass Co Ltd | 鉄メツキ液の再生処理方法 |
JPH02175900A (ja) * | 1988-12-28 | 1990-07-09 | Nisshin Steel Co Ltd | 鉄系めっき液の3価の鉄イオン低減方法 |
JPH05331696A (ja) * | 1992-06-01 | 1993-12-14 | Kobe Steel Ltd | 鉄系電気めつき方法 |
MD211F1 (ro) * | 1994-11-29 | 1995-05-31 | Inst Cercetari Stiintifice | Uscator pentru materiale lichide |
MD528F1 (ro) * | 1995-05-03 | 1996-04-30 | Univ De Stat Din Moldova | Procedeu de reglare automata a procesului regenerarii solutiilor de electrolit |
JPH08176853A (ja) * | 1994-12-26 | 1996-07-09 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 塩化第二鉄液の再生装置 |
JPH1038830A (ja) * | 1996-07-25 | 1998-02-13 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 鉄系めっき液の3価鉄イオン濃度の検出方法、3価鉄イオンの還元剤および鉄系めっき液の3価鉄イオンの還元方法 |
MD2504F1 (ro) * | 2002-11-26 | 2004-07-31 | Univ De Stat Din Moldova | Procedeu de reglare automata a procesului de regenerare a electrolitilor cromati |
JP2006312785A (ja) * | 2005-05-05 | 2006-11-16 | Headway Technologies Inc | 電気めっき法 |
MD3455G2 (ro) * | 2006-01-26 | 2008-10-31 | Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы | Procedeu de depunere a fierului electrolitic pe suprafeţe cilindrice |
MD3661C2 (ro) * | 2005-06-03 | 2009-02-28 | Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы | Procedeu de obţinere a acoperirilor galvanice de fier |
MD4032B1 (ro) * | 2009-05-22 | 2010-04-30 | Universitatea De Stat Din Moldova | Procedeu de regenerare a unui electrolit pentru depunerea acoperirilor feroase |
-
2012
- 2012-02-16 MD MDA20120018A patent/MD4229C1/ro not_active IP Right Cessation
Patent Citations (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU346389A1 (ru) * | В. А. Бабенко, П. Д. Дунищев, А. В. Митр ков, В. А. Чечеткина | Способ восстановления окисленного хлористого электролита железнения | ||
SU1182094A1 (ru) * | 1984-04-12 | 1985-09-30 | Всесоюзный Проектно-Конструкторский Институт По Электробытовым Машинам И Приборам | Устройство дл регенерации хлористого электролита железнени |
SU1254066A1 (ru) * | 1985-01-24 | 1986-08-30 | Институт Прикладной Физики Ан Мсср | Электродный блок дл электрохимической регенерации окисленного электролита |
JPS63259089A (ja) * | 1987-04-16 | 1988-10-26 | Kawasaki Steel Corp | 鉄系めつき液中の第二鉄イオン電解還元方法 |
SU1502668A1 (ru) * | 1987-08-10 | 1989-08-23 | Кишиневское Научно-Производственное Объединение Технологии Электробытового Машиностроения "Технология" | Устройство дл электрохимической регенерации окисленного электролита железнени |
JPS6457149A (en) * | 1987-08-28 | 1989-03-03 | Nisshin Steel Co Ltd | Control method of iron based electroplating liquid |
JPH0219500A (ja) * | 1988-07-05 | 1990-01-23 | Asahi Glass Co Ltd | 鉄メツキ液の再生処理方法 |
JPH02175900A (ja) * | 1988-12-28 | 1990-07-09 | Nisshin Steel Co Ltd | 鉄系めっき液の3価の鉄イオン低減方法 |
JPH05331696A (ja) * | 1992-06-01 | 1993-12-14 | Kobe Steel Ltd | 鉄系電気めつき方法 |
MD211F1 (ro) * | 1994-11-29 | 1995-05-31 | Inst Cercetari Stiintifice | Uscator pentru materiale lichide |
JPH08176853A (ja) * | 1994-12-26 | 1996-07-09 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 塩化第二鉄液の再生装置 |
MD528F1 (ro) * | 1995-05-03 | 1996-04-30 | Univ De Stat Din Moldova | Procedeu de reglare automata a procesului regenerarii solutiilor de electrolit |
JPH1038830A (ja) * | 1996-07-25 | 1998-02-13 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 鉄系めっき液の3価鉄イオン濃度の検出方法、3価鉄イオンの還元剤および鉄系めっき液の3価鉄イオンの還元方法 |
MD2504F1 (ro) * | 2002-11-26 | 2004-07-31 | Univ De Stat Din Moldova | Procedeu de reglare automata a procesului de regenerare a electrolitilor cromati |
JP2006312785A (ja) * | 2005-05-05 | 2006-11-16 | Headway Technologies Inc | 電気めっき法 |
MD3661C2 (ro) * | 2005-06-03 | 2009-02-28 | Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы | Procedeu de obţinere a acoperirilor galvanice de fier |
MD3455G2 (ro) * | 2006-01-26 | 2008-10-31 | Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы | Procedeu de depunere a fierului electrolitic pe suprafeţe cilindrice |
MD4032B1 (ro) * | 2009-05-22 | 2010-04-30 | Universitatea De Stat Din Moldova | Procedeu de regenerare a unui electrolit pentru depunerea acoperirilor feroase |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Кульский Л. Теоретические основы и технология кондиционирования воды. Киев, Наукова Думка, 1980, с. 345-346 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
MD4229B1 (ro) | 2013-05-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
El-Taweel et al. | Removal of Cr (VI) ions from waste water by electrocoagulation using iron electrode | |
Xu et al. | Optimization and assessment of Fe–electrocoagulation for the removal of potentially toxic metals from real smelting wastewater | |
US10676378B2 (en) | Cathode, electrochemical cell and its use | |
CN112714803B (zh) | 不溶性阳极酸性电镀铜的镀液生产和再生工艺及装置 | |
CN102433443B (zh) | 从电镀污泥、电镀废液中回收铜的方法 | |
Ren et al. | Electrodeposition conditions of metallic nickel in electrolytic membrane reactor | |
CN109607705A (zh) | 一种工业水脱氯方法 | |
RU148901U1 (ru) | Устройство для электрохимической очистки сточных вод от соединений цветных и редкоземельных металлов | |
CN209722326U (zh) | 一种湿法冶金隔膜电解槽 | |
CN202246872U (zh) | 一种印制板酸性蚀刻废液的再生和铜回收系统 | |
CN215976101U (zh) | 焊丝电镀生产线 | |
CN110902898A (zh) | 镁阳极电渗析法去除污水中氮磷的装置及其方法 | |
CN104512946B (zh) | 金属废水的在线电沉积方法和装置 | |
US10392274B2 (en) | Device for electrocoagulation and process | |
CN109422332A (zh) | 含镍电镀废水处理方法 | |
CA2104274A1 (en) | Method for the operation of electrolytic baths | |
Jian et al. | Electrodeposition of cobalt in double-membrane three-compartment electrolytic reactor | |
MD4229C1 (ro) | Dispozitiv şi procedeu de control analitic al conţinutului ionilor de fier(III) în electrolitul de fierare şi instalaţie de regenerare electrochimică a electrolitului de fierare cu reglare automată | |
CN205204884U (zh) | 一种处理高盐工业废水的多电极多隔膜电解槽 | |
WO2017051452A1 (ja) | 3室型電解水製造装置および電解水製造方法 | |
RU2031855C1 (ru) | Способ очистки сточных вод и устройство для его осуществления | |
CN115465979A (zh) | 一种用于水体重金属离子深度去除及回收的旋流电解-离子交换耦合系统及方法 | |
US20200248325A1 (en) | Method for producing metallic silver by electro-deposition | |
CN108862752A (zh) | 一种ro浓水的深度浓缩再利用工艺及系统 | |
CN211394645U (zh) | 一种电解水制氧设备 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TK4A | Erratum in official gazette in regard to patent for invention |
Free format text: RECTIFICATION IN INID 57 |
|
FG4A | Patent for invention issued | ||
KA4A | Patent for invention lapsed due to non-payment of fees (with right of restoration) | ||
MM4A | Patent for invention definitely lapsed due to non-payment of fees |