|
Малоотходные и безотходные технологии
| Малоотходные и безотходные технологии производства Технопарк РХТУ им Д.И. Менделеева разрабатывает малоотходные и безотходные технологии для машиностроительных комплексов. Малоотходные производства проектируются в рамках проекта Ресурсосберегающие технологии в промышленности. Среди основных направлений деятельности нашей организации: Создание систем оборотного водоснабжения с целью снижения водопотребления, отсутствия сброса жидких технологических отходов и промышленных стоков и платы за превышение пдк вредных веществ; Очистные сооружения сточных вод гальванического производства; Промышленная очистка воды для использования в технологических процессах. Снижение количества образующихся твердых отходов и инсталляция экологически безопасных печей сжигания отходов. Производство, поставка и монтаж оборудования - установок обратного осмоса и ультрафильтров, электрофлотаторов, промышленных фильтров, выпарных аппаратов, фильтр прессов, систем управления и автоматизации производственных процессов, электрические щиты для очистных сооружений, датчиков и электродов рН, ультразвуковых расходомеров, датчиков уровня. Проектирование гальванических цехов и изготовление оборудования для обработки поверхности металла и нанесения покрытий - гальванические ванны и линии, автооператоры, системы промышленной вентиляции и накопительные емкости для воды из полипропилена. 
Одной из основных задач технологии ресурсосбережения является снижение водоемкости производств путем внедрения систем оборотного водоснабжения и переход на водосберегающие технологии. К бессточным относятся производства, в которых функционируют замкнутые системы водоснабжения без сброса сточных вод в водоемы, с коэффициентом использования свежей воды, равным единице. При создании замкнутых систем водоснабжения на химических предприятиях необходимо использовать следующие основные положения: Водоснабжение и канализация предприятия должны рассматриваться как единая подсистема, включающая водоснабжение, водоотведение и очистку сточных вод, обеспечивающую их повторное использование; В системе водоснабжения основным источником воды должны быть очищенные сточные воды, а свежая вода из водоочистников должна использоваться только для особых целей и восполнения потерь в локальных системах; Очистка сточных вод должна сводиться к регенерации от работанных технологических растворов и воды в локальных системах технологического водоснабжения с целью их повторного использования в производстве; Должны использоваться такие методы регенерации технологических растворов и воды, которые обеспечивают одновременное извлечение ценных компонентов и доведение образующихся отходов до товарного продукта или до вторичного сырья при минимальных материальных и энергетических затратах.
При внутритехнологическом цикле вода вступает в непосред ственный контакт с перерабатываемыми продуктами. Очистка циркулирующей воды осуществляется в локальных очистительных сооружениях, которые являются продолжением технологических установок. На локальных установках очищаются сточные воды, которые без очистки не могут быть направлены в системы повторного или оборотного водоснабжения или на общезаводские очистные сооружения. На этих установках, как правило, из сточных вод извлекаются ценные примеси с использованием регенерационных методов очистки: отстаивания, флотации, экстракции, ректификации, дистилляции, адсорбции, ионного об мена, обратного осмоса и др. В ряде случаев на локальных установках осуществляется термическое обезвреживание сточных вод. Система внутритехнологического водооборота требует дополнительных капитальных и эксплуатационных затрат. Однако эти затраты окупаются за счет снижения общих расходов на водоподготовку и извлечения ценных компонентов. Консультацию специалистов Вы можете получить по телефонам: (495) 768-06-46 и (499) 978-49-59. Вы будете довольны результатами сотрудничества с нами, благодаря высокой квалификации наших сотрудников и высокому уровню сервиса. Поставка и монтаж технологического оборудования осуществляется на всей территории Российской Федерации. |
|
Регенерация электролита
| Регенерация электролита в производстве печатных плат В настоящее время одним из экологически напряженных процессов, широко применяемых на предприятиях различных отраслей промышленности, является производство печатных плат, что связано с накоплением отработанных растворов - высококонцентрированных агрессивных жидкостей. В последнее десятилетие разработке процессов регенерации посвящено значительное количество работ, однако в них решаются только отдельные технологические вопросы. Спецификой производства печатных плат является образование большого количества отработанных медьсодержащих растворов, получающихся при химическом осаждении меди или травлении схем печатного монтажа. Очистку стока производства печатных плат часто совмещают с очисткой гальванических стоков. Наиболее широко применяются аммиачные и хлоридно-пероксидные растворы травления, а также растворы FeCl3. При травлении медь с платы переходит в ионное состояние, а раствор обогащается ионами Cu+, Cu+2, Fe+2 и постепенно теряет свою активность. После этого можно еще на некоторое время восстановить травящую способность путем добавления окислителя, однако при дальнейшем увеличении концентрации ионов меди и железа она необратимо падает. Например, для получения тонкого токопроводящего слоя меди на диэлектрической основе печатной платы, применяют химическое восстановление. Для этого разработаны комплексные электролиты меди, а в качестве восстановителя используется формалин. Механизм химического восстановления меди имеет электрохимический характер, так как на покрываемой поверхности протекают сопряженные реакции. На анодных микроучастках окисляется формальдегид и освобождаются 2 электрона. НСОН + ЗОН- = НСОО- + 2Н2О + 2е Освободившиеся 2 электрона участвуют в катодной каталитической реакции восстановления меди на поверхности диэлектрической части печатной платы. Cu2 + 2e- = Сu.
Суммарная реакция процесса восстановления меди выглядит следующим образом:
Cu2+ + 2НСОН + 4ОН- = Cu + 2НСОО- + Н2 + 2Н2О-
При этом формалин частично окисляется в щелочной среде по реакции (побочная реакция):
НСОН + ОН- = НСОО- + Н2
Протекают также другие побочные реакции, так что проблема регенерации раствора для химического меднения не является простой. Более доступно выделение меди из отработанных растворов, например, электроосаждением меди на катоде с нерастворимым анодом. Наиболее просто травильный раствор восстанавливают путем разбавления его и корректируют по содержанию окислителя, а также других компонентов. Однако такой прием дает кратковременный эффект и сопряжен с другими неудобствами, что ограничивает его практическое применение. Травильные растворы могут быть также регенерированы электрохимически: катодным выделением меди (избытка) и анодным окислением Fe(II) в Fe(III) (основной компонент). Характерной особенностью такого метода является присутствие компонентов в различных степенях окисления. В бездиафрагменном электролизере это может привести к тому, что полученные на аноде ионы Fe(III), могут восстанавливаться на катоде до ионов Fe(II), которые, диффундируя к аноду, снова окисляются. Анодный и катодный выходы по току могут снизиться до нуля. Данное явление можно ослабить, используя при регенерации раствора различные по величине анодную и катодную плотности тока: ik >> ia, при этом величина ik должна превышать значение, при котором происходит саморастворение меди в электролите. Как правило, соотношение ik : ia составляет 2 :10 при it = 10-30 А/дм2. Это позволяет повысить выход по току целевых продуктов до 40-60% в случае регенерации медно-аммиачных растворов до 20-30% - для хлоридно-железных, до 30-50% - для хлоридно-пероксидных. Таким образом, эффективность регенерации травильных растворов методом бездиафрагменного электролиза невелика. Кроме того, серьезную проблему представляет невысокая устойчивость нерастворимых анодов: традиционно используемый графит промышленных марок склонен к разрушению при высоких анодных потенциалах. В настоящее время в процессах регенерации начинают использовать малоизнашиваемые аноды на основе металлооксидов. В сернокислых средах достаточно устойчивы титановые аноды с оксидным покрытием из RuO2, IrO2, MnO2, РbО2 и платиново-титановые аноды. В растворах, содержащих пероксид водорода, металлоксидные аноды на основе MnO2 и РbО2 малоустойчивы, так как в отсутствии тока протекает окислительно-восстановительный процесс, сопровождающийся восстановлением активного слоя оксида. Поэтому при регенерации растворов травления необходимо произвести выбор устойчивых в данных условиях анодов. Определенные трудности возникают и в связи с медью, образующейся на катоде, так как при высоких плотностях тока медь выделяется в присутствии ионов железа не в виде компактного осадка, а в виде губки, оседающей на катодах рыхлым слоем и создающей большое электросопротивление. Значительно большие выходы по току достигаются при использовании ионообменных мембран. В этом случае побочные реакции на электродах сводятся к минимуму. Различные варианты регенерации травильных растворов различаются типом мембран и направлением потоков электролита. Анионообменные мембраны обычно используются при извлечении кислоты из отработанных травильных растворов (способ аналогичен описанному ранее способу утилизации растворов травления стали). Для регенерации травильных растворов, работающих по принципу окисления-восстановления компонентов, используются катионообменные мембраны. Отработанные старые растворы электролитов на основе хлорида железа поступают в анодную камеру, при этом часть меди и железа переходит в катодную камеру и осаждается на катоде. Перенос этих ионов происходит одновременно с ионами Н+, поэтому выход по току незначителен. Для повышения эффективности процесса предлагается до начала электролиза экстрагировать железо, а затем медьсодержащий раствор направить в катодную камеру, где образуется металлическая медь. Исходный раствор можно подавать сначала в катодную камеру электролизера с катионообменной мембраной, а после извлечения избытка меди - в анодную для окисления Fe(II) в Fe(III). Процесс можно проводить в последовательно соединенной линии установок, предусматривающей возврат католита в анодную камеру головного аппарата. Реализован способ, предполагающий использование электродиализатора, одна из камер которого заполняется индифферентным раствором; сам процесс осуществляется в другой камере. Данный метод применим в случае регенерации растворов, активность которых восстанавливается при введении окислителя (например, хлористо-пероксидного электролита). При этом целесообразно использование аппарата с катионообменной мембраной и раствором серной кислоты в анодной камере. Раствор подается в катодную камеру для удаления избыточной меди, а затем в него вводится пероксид водорода. Регенерация растворов травления меди в производстве печатных плат В промышленности широкое применение нашли травильные растворы, которые подразделяют на кислые и щелочные. Предпочтение следует отдавать щелочным травильным растворам вследствие более простой возможности их регенерации. Для всех рецептур по мере вытравливания содержание ионов меди в растворе возрастает, а содержание окислителей уменьшается. В результате скорость травления падает. Такие растворы подлежат корректировке, которая заключается в отделении части отработанного раствора на регенерацию меди и добавлении в оставшуюся часть остальных компонентов. Корректировка эффективна для сравнительно свежих растворов. Вследствие накопления в растворе большого количества побочных продуктов со временем она становится невозможной. Далее раствор может быть регенерирован по более сложной методике или из него может быть выделена медь. Ниже будут рассмотрены эти вопросы. 
|
|
Пленочный фоторезист
| Очистка сточных вод производства печатных плат от пленочного фоторезиста Пленочный фоторезист это многокомпонентная система, в состав которой входят: олигомерный ненасыщенный полиэфир, акриловый олигомер, сополимеры мономеров - стирола и акрилового олигомера. А также специальные добавки: фотосенсибилизатор, фотоинициатор, краситель, остаточные растворители. При обработке пленочный фоторезист претерпевает термическое и радиационное воздействие, а затем в результате щелочного травления (проявления и снятия резиста) поступает в сточные воды производства печатных плат. Отходы фоторезиста отличаются по составу от исходной композиции и присутствуют в сточных водах в растворимом, диспергированном и эмульгированном состоянии. На процесс электрофлотации сточных вод, содержащих отходы сухого пленочного фоторезиста СПФ, оказывает влияние: pH, исходное содержание фоторезиста, токовая нагрузка, присутствие фоновых электролитов, ионная сила раствора, концентрация флокулянта и/или коагулянта. При рН=2-3 перешедший в дисперсное состояние (взвешенные вещества) пленочный фоторезист ПФ полностью извлекается из сточной воды производства печатных плат в электрофлотаторе, что обусловлено подавлением диссоциации карбоксильных групп. Оптимальная эффективность сточных вод от сухого пленочного фоторезиста СПФ наблюдается, когда в поступающих на очистку сточных водах его концентрация (по ХПК) не превышает 3000 мгО2/л. При этом очистка воды от фоторезиста методом электрофлотации в сравнении отстаиванием характеризуется: более высокой эффективностью очистки сточных вод производства печатных плат (степени извлечения пленочного фоторезиста превышают соответствующие величины на 10-15% при исходном содержании фоторезиста 1000-2500 мгО2/л, и в 2 раза - при содержании фоторезиста ПФ до 1000 мгО2/л); значительным сокращением продолжительности процесса - 10 минут в электрофлотаторе и сутки в отстойнике соответственно.
В условиях промышленного производства, как правило, осуществляется смешение сточных вод щелочного травления фоторезиста со сточными водами гальванического производства. В присутствии ионов тяжелых металлов эффективность электрофлотационного извлечение пленочного фоторезиста увеличивается, что связано с образованием более труднорастворимых соединений. При совместном извлечении фоторезиста ПФ и меди происходит повышение эффективности удаления из сточных вод обоих компонентов. При этом диапазон pH расширяется до щелочной области. Для доочистки сточных вод от остаточных растворимых органических загрязнений предусмотрена финишная обработка воды на сорбионных фильтрах с загрузкой активированного угля. Испытания в промышленных условиях показали, что максимальное извлечение пленочного фоторезиста достигается при комбинировании электрофлотатора и сорбционных фильтров с загрузкой активированных углей марок АГ-3 и модифицированного варианта БАУ. 
|
|
Очистка сточных вод от фенола
| Очистка сточных вод от фенола Фенолы - весьма распространенный вид загрязнений промышленных сточных вод. Они встречаются в сточных водах производств, связанных с тепловой переработкой древесины, сланцев, торфа, бурых и каменных углей (например, коксохимические заводы, газогенераторные станции); в сточных водах нефтеперерабатывающих заводов, заводов пластмасс, искусственных смол, лесохимических заводов, заводов органических красителей, древесностружечных плит, обогатительных фабрик цветной металлургии и др. Фенолы это производные ароматических углеводородов, в которых отдельные атомы водорода замещены гидроксильной группой. К фенолам относятся: собственно фенолы C6H5OH, то есть карболовая кислота, обладающая наиболее выраженными антисептическими свойствами; менее ядовитые крезолы -CH3-C6H4OH- используются как дезинфицирующие вещества при добавлении к мыльным растворам; нерастворимые в воде ксиленолы -(CH3)2·C6H4OH- используются для получения искусственных смол; наиболее мягкий антисептик тимол -C10H13OH- используется в зубных порошках, пастах. В настоящее время фенолы в основном используют для получения фенолформальдегидных смол и капролактама, а также в связи с их высокими пенообразующими свойствами они широко применяются при флотации руд. Септическое действие фенола проявляется при его концентрациях выше 1 г/л; растворы, содержащие фенол в количестве менее 0,5 г/л, практически не ядовиты. Однако фенол обладает неприятным запахом, который воспринимается при концентрации 0,2 мг/л. Еще более сильным и неприятным запахом обладают хлорфенолы - они ощутимы уже при концентрации 0,001 мг/л, которая и принята как предельно допустимая в воде водоема. Концентрации фенолов в различных сточных водах колеблются в широких пределах от 5 мг/л до 30 г/л. Наиболее загрязнены фенолами так называемые подсмольные воды, образующиеся при сухой перегонке древесины, сланцев и пр. По экономическим соображениям регенерация фенолов из сточных вод целесообразна, если концентрация их превышает 2 г/л, однако иногда регенерационные методы применяют и при более низких концентрациях. К наиболее распространенным методам регенерационной очистки сточных вод от фенолов относят экстракцию, выпаривание, сорбцию. Методом многоступенчатой экстракции, применяя такие экстрагенты, как бензол, бутилацетат, достигают изъятия фенолов на 90-95% при остаточных концентрациях 200-300 мг/л. Такие результаты характерны для пяти- шестиступенчатой экстракции при подаче в каждую ступень 10% экстрагента. Увеличивая число ступеней и удельный расход экстрагента, можно получить на выходе концентрацию фенола 15-20 мг/л, однако, как правило, промышленные установки на такую очистку не рассчитываются. С очищенной водой уходит от 100 до 300 мг/л экстрагента, который затем отгоняется. Растворившиеся в экстрагенте фенолы извлекают из него с помощью каустика; регенерацию экстрагента осуществляют также путем отгонки. Экстракция это распространенный метод очистки сточных вод на газогенераторных станциях и других аналогичных предприятиях. На выпарных установках очищают ежегодно свыше 10 млн. м3 фенолсодержащих сточных вод. Эффективность извлечения фенолов при этом составляет 90-93%, а остаточные концентрации 200-300 мг/л. Очистку загрязненного фенолами пара производят в скрубберах при орошении их раствором щелочи. Образующийся при этом фенолят поступает на переработку. Выпарные установки характерны для коксохимических заводов. Как экстракция, так и выпаривание не обеспечивают остаточных концентраций фенолов, близких к ПДК, после них необходима существенная доочистка. Более эффективны сорбционные методы очистки сточных вод от фенола. В качестве сорбентов применяют активированный уголь и некоторые промышленные стоки золу, шлаки, генераторную пыль и пр. Активированный уголь способен задерживать фенолы в количестве 20-30 г на 1 кг собственной массы, с его помощью можно получать воду, практически не содержащую фенолы. Однако срок службы активированного угля непродолжителен, а его регенерация и извлечение задержанных фенолов представляют известную сложность. Требуется промывка загрузки бензолом или другим растворителем фенолов с последующим извлечением фенола из растворителя известью или отгонкой. Можно регенерировать загрузку пропариванием с извлечением фенола из пара щелочью. Все это делает метод сорбции фенолов на активированном угле дорогостоящим, поэтому на практике его применяют редко. Сорбция фенолов на золе и шлаке возможна в целях доочистки, когда не ставят задачу извлечения фенолов и их повторного использования. Сорбционная способность золы по фенолам зависит от ее происхождения. Так, торфяная зола способна сорбировать 1 г фенола на 1 кг собственной массы, зола бурого угля всего 160 мг/кг. Очистку фенолсодержащих сточных вод с помощью золы и шлаков можно осуществлять путем их сброса на золоотвалы, фильтрацией стоков через дамбы, отсыпаемые из золы или шлака, путем смешивания фенольных сточных вод со стоками гидрозолоудаления ТЭЦ или использования их для смыва и транспортирования золы и шлака от котельных установок. Когда концентрация фенолов невысока, и регенерировать их невыгодно, для доочистки сточных вод от фенолов после их регенеративного извлечения прибегают к деструктивным методам как биологическое или химическое окисление. Биологическую очистку промышленных сточных вод от фенолов выполняют на биофильтрах или в аэротенках. Обычные сооружения биологической очистки, рассчитанные на очистку хозяйственно бытовых сточных вод или их смесей с промышленными, способны перерабатывать фенолы при концентрации не выше 50 мг/л (допустимая концентрация по СНиП 2.04.04-84 составляет 15 мг/л). Биологическая очистка промышленных сточных вод допустима при содержании фенолов до 500-1000 мг/л и БПК20 не более 800 мг/л для биофильтров и 1200 мг/л для аэротенков. В противном случае требуется предварительное разбавление сточных вод технической водой или бытовыми сточными водами. При этом окислительная способность биофильтров по фенолу составит 300-500 г/сутки на 1 м3 загрузки, а аэротенков 1000 г/сутки на 1 м3 объема. Чтобы уменьшить вредное влияние возможных залповых сбросов, рекомендуют использовать аэротенки смесители, а также предусматривать в технологических схемах сооружения, предупреждающие проскок сточных вод с недопустимой концентрацией фенолов на установки биологической очистки (усреднители, аварийные накопители и пр.). Эффективность биологической очистки от фенолов достигает 80-90% при остаточных концентрациях 10-50 мг/л. Химический метод очистки сточных вод от фенолов заключается в добавлении сильных окислителей: хлора, озона. При добавлении в воду с некоторым избытком хлора гипохлористый ион реагирует с молекулами фенола и образует малеиновую кислоту. В случае недостатка хлора возможно образование хлорфенола, поэтому для надежности и полноты окисления прибегают к перехлорированию сточных вод, добавляя такое количество хлора, чтобы остаточное содержание активного хлора находилось в пределах 1-10 мг/л. При обеспечении 30-минутного контакта фенольной воды с хлором этот метод дает практически полную очистку от фенолов. Озонирование производят в барботажных колоннах при продувке воды содержащим озон газом. Как и при хлорировании, окисляться будут не только фенолы, но и другие загрязнения, поэтому для достижения приемлемой очистки от фенолов требуется значительный расход озона (1,5-3 г/л) и электроэнергии для его получения. Озонирование приемлемо при доочистке от фенолов сточных вод с небольшой окисляемостью, прошедших предварительную фильтрацию. 
|
|
Утилизация шламов гальванического производства
| Утилизация шламов гальванического производства Шламы гальванического производства могут быть переработаны в сырьевые продукты для других производств. Например, для специализированного производства по хромированию можно рекомендовать получение компонентов полировальных паст из обезвоженных и высушенных шламов гидроксидов железа и хрома. Утилизировать шламы из оксида цинка можно для получения резинотехнических изделий после фильтрования, промывки, сушки, обжига при 600°С и помола до необходимой степени дисперсности. Небольшое количество примесей других тяжелых металлов не оказывает отрицательного влияния на качество полученных изделий при утилизации гальваношлама. Гидроксидные шламы также могут быть утилизированы в качестве сырья для получения оксидных катализаторов. При обработке хромсодержащих шламов фосфорной кислотой можно получить связующее для производства высокотемпературных материалов и керамических изделий специального назначения. Учитывая сложный и постоянно изменяющийся состав шламов гальванического производства, целесообразно осуществлять утилизацию шламов в многотоннажных производствах с минимальными переделами. Предложено использование шламов в промышленности строительных материалов для производства кирпича, бетона, асфальтобетона, компонентов строительной керамики. Гидроксиды, гидроксокарбонаты, карбонаты и фосфаты тяжелых металлов легко включаются в силикатные соединения и кристаллизуются с использованием труднорастворимых соединений. Добавление (до 5%) шламов к строительным сырьевым примесям в некоторых случаях улучшает строительно-технические свойства силикатов: например, введение алюминий- и хромсодержащих шламов в бетоны снижает их водопроницаемость. При утилизации шлама высокотемпературной обработкой - гидроксиды и другие соединения тяжелых металлов превращаются в труднорастворимые стабильные оксиды. Введение силикатных и щелочных добавок позволяет получить стеклованную массу. В качестве силикатного составляющего можно использовать песок (10-15%), а для достижения сыпучего состояния добавляют опилки, угольную пыль, торф. Сжигание проводится при температуре плавления силикатов. К аналогичному результату приводит сплавление шламов с металлургическими шлаками. 
|
|
Производство лецитина и выделение фосфолипидов
| Получение фосфолипидов из растительных масел и фосфатидных концентратов Фосфолипиды - сложные эфиры многоатомных спиртов глицерина (сфингозина) с высшими жирными кислотами и фосфорной кислотой. Фосфолипиды также содержат азотосодержащие соединения: этаноламин (серин) и холин. В зависимости класса многоатомного спирта, участвующего в образовании фосфолипидов (сфингозин или глицерин), последние подразделяют на две группы: сфинго-фосфолипиды и глицерофосфолипиды. Нужно отметить, что в глицерофосфолипидах либо этаноламин (серин), либо холин соединены эфирной связью с остатком фосфорной кислоты. В составе сфинголипидов присутствует только холин. В тканях животных наиболее распространены глицерофосфолипиды. Содержание фосфолипидов в семенах льна находится на уровне 0,4%. Выделенный из семян препарат представляет собой комплекс фосфолипидов, включающий: Фосфатидилхолин (лецитин), Фосфатидилэтаноламин (кефалин), Фосфатидилсерин, Фосфатидилинозит. Комплекс фосфолипидов находит широкое применение в научных исследованиях, в производстве лекарственных средств, в пищевой промышленности для производства пищевых добавок и кормов, в сельском хозяйстве, в производстве косметических средств. Фосфатидилхолин - Лецитин, наиболее частый, если не главный глицеролипид животной ткани, и часто основной липидный компонент растительных тканей и микроорганизмов. Положение sn-1 в фосфатидилхолинах животных особей всегда неизменно замещено в большей степени насыщенными жирными кислотами, в то время как sn-2 позиция содержит по большей части С18, С20 и С22 полиненасыщенные жирные кислоты. Фосфатидилхолин (Лицетин) C42H80NO8P Структура молекулы и химическая формула В настоящее время на базе мембранных технологий разработан метод выделения фосфолипидов из отходов производства растительных масел и фосфатидного концентрата. Главным преимуществом разработанного метода выделения фосфолипидов и получения лецитина по сравнению с существующими технологиями является использование в качестве носителя воды, а также применения процессов мембранного разделения и концентрирования, что позволяет получать товарные продукты высочайшего качества при низких эксплуатационных затратах. |
|
|
|