В практике производства отработанные щелочные растворы обезжиривания часто сбрасываются, так как они являются дешевыми отходами. Однако, такие сбросы являются одними из самых вредных, поскольку они парализуют работу многих нереагентных очистных установок. Содержащиеся в отработанных растворах обезжиривания эмульгированные, неэмульгированные и омыленные жиры и масла отравляют ионообменные смолы и мембраны в системах водоочистки, пассивируют электроды в случаях применения электрохимических методов очистки сточных вод на предприятии. Таким образом, проблема предотвращения сбросов обезжиривающих растворов приобрела особое значение.
Методы регенерации растворов гальванического цеха
Выбор методов регенерации отработанных растворов обезжиривания определяется главным образом степенью их загрязненности и остаточным содержанием щелочных компонентов, влияющих на pH обрабатываемой среды. Из-за большого разнообразия их составов следует выделить высокощелочные растворы (с рН>13), такие как стандартные растворы электрохимического обезжиривания, и низкощелочные с применением ПАВ, такие как растворы химического обезжиривания. Причиной выхода их из строя является накопление в них неэмульгируемых и эмульгируемых масел, продуктов омыления жировых загрязнений, а также механических примесей. В зависимости от маслоемкости растворов накопление маслопродуктов в них может достигать 4-5 г/л и более.
Из применяемых способов разделения маслосодержащих растворов наиболее перспективными являются методы мембранной очистки (ультрафильтрация) и электрофлотации.
Ультрафильтрапионный метод позволяет очищать обезжиривающие растворы до остаточной концентрации масел не более 2 мг/л; получаемый маслоконцентрат, содержащий 70-95% масла, может быть утилизирован.
Сущность мембранной технологии (ультрафильтрации) заключается в том, что поток обрабатываемой жидкости непрерывно прогоняется при определенных скоростях и давлении через каналы (трубки), у которых стенки являются пористыми мембранами (рис.6 Л.). При этом растворитель (вода) или низкомолекулярные фракции (щелочные компоненты) проходят сквозь поры мембраны и отводятся из аппарата, а в циркулирующем потоке остаются высокомолекулярные вещества. Многократной рециркуляцией достигаются разделение веществ в нужной степени и их концентрирование.
Казанское ПО “Тасма” производит трубчатые ультрафильтры типа БТУ 0,5/2,0. Они представляют собой конструкцию из семи параллельно расположенных открытопористых стеклопластиковых трубок, концы которых герметизированы отвержденным эпоксидным компаундом в виде обойм цилиндрической формы. На внутренней части стеклопластиковых трубок и торцах обойм находится полупроницаемая мембрана из фторопласта марки Ф~1 с удельной производительностью по фильтрату 50 л/(м2-ч), рабочим давлением 0,5 МПа, рабочей температурой 50 С, pH рабочей среды 1-13.
Схема очистки растворов гальванического цеха
Рис. 6.1. Схема мембранной очистки обезжиривающих растворов
Большинство из существующих ультрафильтрационных аппаратов работают по принципу концентрирования маслопродуктов, при этом по мере возрастания концентрации маслопродуктов снижается производительность процесса. Этот недостаток устраняется предварительным удалением скоалесцированных масел из обрабатываемой среды методом электрофлотации, а также за счет электродиализной обработки жидкости со смещением её pH в кислую область (до pH 8-10), Повышение эффективности протекания мембранных процессов также возможно за счет совмещения ультрафильтрации с коагуляцией деэмульгированных масляных глобул (с помощью электрохимически генерированного коагулянта) и электрофоретическим удалением их от поверхности мембраны. Для электрохимической генерации коагулянта используют растворимые алюминиевые электроды, размещенные внутри трубчатых элементов, и катоды в виде спирали, намотанной с внешней стороны трубок. Другим способом повышения проницаемости мембран за счет снижения концентрационной поляризации является интенсивная турбулизация пропускаемого раствора методом магнитоожижения. Это осуществляется путем введения в напорные каналы (трубки) ультрафильтров микросфер, изготовленных из магнитотвердого материала, что дает возможность с помощью переменного магнитного поля соленоидов создавать в напорных каналах псевдоожиженный слой сферической загрузки, чем обеспечивается максимальная турбулизация (перемешивание) раствора у поверхности мембраны.
Электрофлотанионный метод позволяет очищать обезжиривающие растворы от деэмульгированных и скоалесцированных маслопродуктов до остаточной концентрации не более 0,5 мг/л; получаемый маслоконцентрат может быть утилизирован в качестве добавок вместо мазута в сырьевую смесь для производства керамзита, в качестве смазочного материала для форм при производстве железобетонных изделий или сдаваться в качестве вторичных маслопродуктов.
Сущность электрофлотационной технологии заключается в том, что поток обрабатываемой жидкости непрерывно пропускается через электролизер, содержащий блок нерастворимых электродов, где в результате электролиза воды происходит выделение газов: водорода и кислорода. Дисперсные частицы прилипают к поверхности пузырьков газа с образованием флотокомплексов, плотность которых значительно ниже плотности раствора. Поэтому флотокомплексы всплывают на поверхность раствора, где образуют устойчивый пенный слой, удаляемый в приемник пены механическим пеносборным устройством. Очищенный раствор поступает в рабочую ванну. Расход электроэнергии составляет 1-2 кВт-ч/м3.
Достоинством электрофлотационного метода является простота конструкции и эксплуатации, а также продолжительность работы до смены электродного блока (до 10 лет).
Применяются также химические методы регенерации обезжиривающих растворов. Например, растворы с pH 7-14, не содержащие фосфатов и силикатов, регенерируют добавлением раствора фосфата или силиката натрия (1-5 г/л), а затем раствором солей кальция (0,3-2 г/л) или магния (0,2-1,2 г/л) при температуре 20 °С. Фосфаты кальция или магния выпадают в осадок, а на поверхности образуется слой масла. После отделения осадка и масла раствор пригоден для повторного использования. Химический реагентный способ проще и дешевле ультрафильтрации. Введение в отработанные обезжиривающие растворы гидроксидов кальция и магния позволяет удалить омыленную органику в виде хлопьевидного хорошо фильтруемого и флотируемого осадка за счет малой растворимости кальциевых и магниевых мыл.
При обработке гидроксидом кальция одновременно с кальциевыми мылами выпадает в осадок малорастворимый хромат кальция, тем самым происходит очистка обезжиривающего раствора от соединений Сг6+, попадающих в ванну электрохимического обезжиривания с покрытых хромом частей подвесочных приспособлений или при использовании ванны электрохимического обезжиривания для снятия дефектного хромового покрытия.