экологичность гальванических производств, часть1
Лекция на 5 сессии Международной школы повышения квалификации 11-16 октября 1999 года в НИФХИ им. Л.Я.Карпова экологичность ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ Гальваническое производство является одним из наиболее опасных источников загрязнения окружающей среды, главным образом поверхностных и подземных водоемов, ввиду образования большого объёма сточных вод, и большого количества твердых отходов, особенно от реагентного способа обезвреживания сточных вод. Соединения металлов, выносимые сточными водами гальванического производства, весьма вредно влияют на экосистему водоем–почва–растение–животный мир–человек. Они обладают токсическим, канцерогенным (вызывают злокачественные новообра-зования — As, Se, Zn, Pd, Cr, Be, Pb, Hg, Co, Ni, Ag, Pt.), мутагенным (могут вызвать изме-нения наследственности — ZnS), тератогенным (способны вызвать уродства у рождаю-щихся детей — Cd, Pb, As, Co, Al и Li) и аллергенным действием (соединения Cr6+). Кроме того, некоторые неорганические соединения оказывают губительное действие на микроорганизмы очистных сооружений, прекращают или замедляют циклы биологической очистки сточных вод и сбраживание осадков в метантенках. Токсичные металлы в водоемах губительно действуют на флору и фауну и тормозят циклы самоочищения водоемов. При использовании воды загрязненных водоёмов для орошения цветные металлы выносятся на поля и концентрируются в верхнем наиболее плодородном гумусосодержащем слое почвы, снижая азотфиксирующую способность почвы и урожайность сельскохозяйственных культур, и вызывают накопление металлов выше допустимых концентраций в кормах и других продуктах. При одновременном присутствии в сточных водах гальванопроизводства нескольких вредных компонентов проявляется их совместное, комбинированное действие на организм человека, теплокровных животных, флору и фауну водоемов, на микрофлору очистных сооружений канализации, выражающееся в синергизме (эффект действия больше простого суммирования); антагонизме (действие нескольких ядов меньше суммированного) и в аддитивности (простое суммирование). Например, кадмий в сочетании с цинком и цианидами в воде усиливает их действие, мышьяк является антагонистом селена. Нередко наблюдаются и отступления от этой схемы. Как оценивать экологическую опасность гальванопроизводства и на что в первую очередь следует обращать внимание? Для оценки экологической опасности гальванического производства служит экологический критерий (ЭК), который определяется как отношение конечной концентрации комп. раствора в сбрасываемой (очищенной) воде (Скон) к его ПДК в воде рыбохозяйственных водоемов и прямо пропорционально зависит от концентрации комп. в технологическом растворе (С0), кратности разбавления промывными водами выносимого из ванны раствора (q/Q) и обратно пропорционально зависит от степени очистки сточных вод (a): Чем больше экологический критерий, тем большую экологическую опасность представляет тот или иной технологический раствор, гальванический цех; суммарно по всему гальваническому цеху с учетом работы очистных сооружений экологический критерий не должен превышать единицы: ЭК£1. Представленная зависимость демонстрирует, что снижение отрицательного воз-действия гальванического производства на окружающую среду достигается снижением экологической опасности применяемых растворов и электролитов (С0/ПДК), рационализа-цией водопотребления (q/Q) и повышением эфф. очистки сточных вод (a). при проведении работ по снижению экологической опасности гальванопроизводства в первую очередь необходимо проанализировать номенклатуру применяемых растворов и электролитов и по возможности произвести замену токсичных растворов на менее токсичные либо снизить концентрацию токсичных компонентов в применяемых растворах. Помимо этилендиамина и катапина, наибольшей экологической опасностью обладают ионы тяжелых цветных металлов. Среди кислотных остатков и лигандов при одинаковой концентрации наибольшей экологической опасностью обладают фторидные, цианидные и йодидные компоненты, наименьшей - сульфаты, хлориды и нитраты. Аммонийные и пирофосфатные соединения занимают промежуточное положение. В качестве примера в табл. 1 приведена сравнительная оценка экологической опасности наиболее известных электролитов цинкования: за счет более высокой концентрации компонентов кислые электролиты обладают наибольшей экологической опасностью, превышающей экологическую опасность цианистых электролитов. При замене растворов и электролитов необходимо учитывать эффективность очистных сооружений по очистке образующихся при этом стоков. Так, например, при замене цианистого электролита цинкования на сернокислый при одинаковой концентрации ионов цинка и неизменных системах промывки деталей и очистки кисло-щелочных стоков экологический критерий технологии цинкования ухудшается в сотни раз из-за практически полной очистки стоков от цианидов (до ПДК) и незначительной степени очистки сточных вод от сульфатов (до 30%). Поэтому в случае надежной системы обезвреживания цианистых стоков проблема замены цианистых электролитов определяется не столько степенью воздействия на окружающую природу, сколько санитарно-гигиеническими условиями труда при приготовлении и эксплуатации этих электролитов, и необходимостью организации отдельных систем обезвреживания циансодержащих сточных вод и другими технико-экономическими моментами. Если же заменять цианистые электролиты на аммиакатные, то это может вызвать дополнительные трудности при очистке сточных вод, содержащих медь. Табл.1. равнительная оценка экологической опасности электролитов цинкования
| Компоненты | Цианистые | Цинкатные | Аммиа-катный | Кислые | | обычный | малоциа-нистый | № 1 | № 2 | серно-кислый | хлористый | | ZnO | 40-45 | 8-10 | 8-10 | 8-10 | 35-40 | - | - | | ZnSO4 ·7H2O | - | - | - | - | - | 200-300 | - | | ZnCl2 | - | - | - | - | - | - | 135-150 | | NaCN | 80-85 | 18-20 | - | - | - | - | - | | NaOH | 40-60 | 60-80 | 100-120 | 100-120 | - | - | - | | Na2SO4 | - | - | - | - | - | 50-100 | - | | NaCl | - | - | - | - | - | - | 200-230 | | Al2(SO4)3 ·18H2O | - | - | - | - | - | 30-50 | - | | NH4Cl | - | - | - | - | 200-220 | - | - | | ПЭИ | - | - | 0,5-1,0 | - | - | - | - | | ЛВ-8490 | - | - | - | 1-4 | - | - | - | | Уротропин | - | - | - | - | 20-25 | - | - | | Препарат ОС-20 | - | - | - | - | 4-5 | - | - | | Диспергатор НФ | - | - | - | - | 6-8 | - | - | | Декстрин | - | - | - | - | - | 8-10 | - | | Экологическая опасность эл-та | 4,5 · 106 | 1,02 · 106 | 1,8 · 106 | 0,8 · 106 | 3,88 · 106 | 6,8 · 106 | 7,2 · 106 |
Замена основного иона металла возможна лишь в весьма ограниченных случаях, так как это приводит к изменению качества и свойств покрытия. Так, например, возможны замены: меднения в случае нанесения первого слоя на стальные детали на никелирование; электролитов на основе шестивалентного хрома на электролиты на основе трехвалентного хрома в случаях тонкослойного декоративного хромирования; защитно-декоративное или просто декоративное хромирование на блестящее никелирование и иногда цинкование. В то же время замена комплексообразователей, блескообразователей и других добавок не так сильно влияет на качество и свойства покрытий, поэтому здесь возможностей больше. Так, например, в подавляющем большинстве случаев допускается замена цианистого электролита цинкования на слабокислые или щелочные цинкатные электролиты с выравнивающими и блескообразующими добавками (при этом необходимо учитывать возможности очистных сооружений). Замена таких добавок, как ПЭИ, ОС-20, диспергатор НФ, и катапина (в растворах травления сталей) не представляет особых трудностей. Применение же синтанола ДС-10 в циклах обезжиривания вообще не оправдано в виду возможности их замены анионоактивными ПАВ. Из всего перечня особо опасных для окружающей среды компонентов растворов и электролитов замена на менее токсичные вызывает наибольшие затруднения для ионов металлов, ионов фтора и цианистых электролитов кадмирования, серебрения и золочения. В то же время снижение концентрации токсичного комп. прямо пропорционально снижает экологическую опасность электролита. Если замена токсичных электролитов на менее токсичные ограничена требованиями к получаемым покрытиям, то сокращение расхода воды на промывку возможно в широком диапазоне. При этом огромное значение имеет где осуществляется сокращение водопотребления: в действующем, реконструируемом или строящимся цехе.Читайте далее: В октябре экспорт ферросплавов уменьшился на 0,03% до 108,9 тыс. тонн, Производство алюминия продолжает расти, Китай за 10 месяцев увеличил выпуск медной продукции на 6,6% до 4,6 млн. т, Чистая прибыль ОАО "Ульяновский автомобильный завод", "Российские металлургические компании и ЕС - особые отношения", Evraz увеличивает выплаты, Чистая прибыль Borealis в III квартале выросла в 2,6 раза, Росбанк стал держателем 29,33% "Норникеля", Новая волна слухов на тему консолидации в мировой металлургии, Стратегия развития металлургической промышленности, Информационное обеспечение химического комплекса, Спрос на оцинкованную сталь растет, Высокие цены не помогли «Полиметаллу», Ультрадисперсные алмазы в гальванотехнике, Экологические, технологические и экономические аспекты замены шестивалентных растворов хроматирование (пассивирования), Использование гальванических шламов при производстве керамических пигментов, экологичность гальванических производств, часть2, Интенсификация цикла твердого износостойкого хромирования, Экологическая и экономическая эффективность в технологических решениях при организации гальванических производств и очистных сооружений промышленных сточных вод,
|
