含六价铬溶液的电化学处理制造技术

本发明专利技术描述涉及电化学还原含有六价铬溶液的方法，可以选择再加上一个最终阶段的化学整理。电化学还原利用圆柱几何形槽和切线溶液进出口，其建立和维持穿过整个电解体的螺旋形流，实现有效的质量输送条件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含六价铬溶液的电化学处理专利技术的描述
技术介绍
六价铬，以铬酸及其衍生物盐的形式，具有长期的工业应用记录， 例如在制革、水处理和电工业中，特征在于增加了与高毒性有关的困 难。例如，已经以数十ppm的水平将铬酸钠作为防腐剂应用于具有塔 循环的工业工厂的冷却水中这样的循环特征在于两种释放，前者由液 体清洗(liquid purge)組成，通常对其进行影响，目的是将在循环 水中的盐分维持恒定的水平，以及后者由在塔气流中的微滴阻挡 (drag)组成。尽管例如通过加入化学还原刑然后通过沉淀的三价铬 的过滤而使得前者无害，但后者却避开任何合理处理的可能性，因此 构成了对周围环境的重污染源。由于这个原因，在塔冷却循环的情况 下铬酸盐被长期弃置不用，目前它们的应用限于密封冷却系统，该密 封冷却系统的特征为任选的只有液体清洗的存在。相反，在电工业中以铬酐和硫酸溶液的形式对六价铬的使用，尤 其是对于用于机械应用的硬铬镀敷，仍然在实施，且目前看上去并没 有任何有力的竟争者。镀镀敷工厂释放废物，其主要由用于成品件的 冲洗水和废浴组成，通常包含硫酸和铬酸盐，后面的术语指得是根据 pH建立的复杂聚合均衡而产生的离子族。这些溶液也含有三价铬离 子，其实际上是铬金属沉积反应的副产物，和其它金属离子，尤其是 由要镀敷的产品所释放出的铁离子。三价铬的存在消极地影响铬镀敷 效率和最终产物的质量，因此，允许其累积达到某一严格的水平，在该水平以外需要精确地进行溶液清洗。必须对这些溶液进行处理，以 使其符合直接的或者协会的污水排放的规定，根据其，所允许的六价 铬的浓度为每百万份之数份的部分的数量级(ppm)，典型地是0.05-0. 25ppm。釆用的方法在大多数情况下为化学类型且提供还原剂的添 加，如亚硫酸钠或亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、分散的金属铁颗粒，结合 具有对沉淀的氢氧化物进行最后过滤的酸性中和，和在引用的还原 剂中，亚硫酸钠(或焦亚硫酸氢钠)是最常见的。亚硫酸钠，Na2S03， 根据以下反应，能够将六价铬(铬酸盐)的浓度降低至低于排放规定 所提出的限定2H2Cr04 + 3Na2S03 + 3H2S04 ■> Cr2(S04)3 + 3Na2S04 + 5H20 该反应表明亚硫酸钠的使用决定总盐浓度的显著增加，这样使其在最终处置中或在可能的通过硫酸铬结晶的三价铬的回收中造成明显的困难。在技术文献中，也公开了几种电化学方法有两类是非常突出的， 其特征分别是在电解槽阴极上六价铬的直接还原和利用在槽本身中所 产生的还原剂的间接还原。前类方法的一些实施方案公开在EP 074936、 US3679557、 US4256557中，其特征在于总反应2H2Cr04 + 3H2S04 — Cr2 (S04) 3 + 3/202 + 5H20在所有的实施方案中，阴极总是具有高的表面积，例如由导电的 炭颗粒床组成，要处理的溶液被输送穿过该炭颗粒床。该复杂的电极 结构的目的为即使在低的最终六价铬浓度下也获得高的质量输送能 力，以至于将槽大小保持在合理的限度内。阳极可以具有和阴极相同 的结构炭，不管如何受到氧阳极析出所导致的腐蚀，无论如何都能 防止铬由三价再氧化成六价。由于制造由颗粒床组成的大尺寸的电极的复杂性和需要周期的介入以重新构建被腐蚀的阳极，因此从实际的 观点考虑，该方法不令人满意。在技术文献中公开的第二种方法如下，即电解槽的阳极是释放亚 铁离子的铁阳极或是释放亚锡离子的锡阳极，如JP 54110147所述， 两种离子都能够与六价铬反应因此，六价铬的还原不再是直接在阴 极表面上进行，而是在溶液本体中在均相中间接地进行。该间接的方 法克服了与质量输送相关的问题，但由于在阳极消耗超过特定限定时 需要周期的介入，因此其证明几乎不实际的。本专利技术的一个目的是提供一种用于还原六价铬(铬酸盐)的电化 学方法，其特征在于使用简化的结构的电解槽，不含如现有技术的电 化学方法中的由颗粒床形成的阴极。
技术实现思路
本专利技术由电化学方法构成，允许在不含分隔体且具有不锈钢阴极和适合于析氧的阳极的电解槽中对包含在原溶液(raw solution)中 的六价铬进行阴极还原成三价铬，能够以低的溶液流量、优选不超过 每m2阴极表面的1 OmVh在整个本体中建立和维持高的鴻流条件。在本专利技术一个优选的实施方案中，在槽中进行该方法，所述槽的 特征在于具有构成外壁的阴极和作为同轴阳极而安装的阳极的圆柱几何外形；该槽具有切向进口和出口，分别用于原溶液和还原溶液 (reduced solution)。本专利技术的方法优选如下进行，即、使用在三价铬向六价铬的氧化 根本不会发生或者以不显著防碍阴极还原的速度而发生的电势下适合 于析氧的阳极。在本专利技术的一个实施方案中，进行该六价铬的阴极还 原，同时形成三价铬和金属铬。在一个优选的实施方案中，适合于析氧的阳极具有能充当扩散阻 挡层的多孔催化惰性的外层。在本专利技术的一个优选实施方案中，延长阴极还原直到获得六价 铬的残留浓度符合适用于工业源的液体废物排放的标准；然后可对处 理了的溶液进行中和，将三价铬氢氧化物沉淀和通过过滤进行分离，或者可通过蒸发进行浓缩，通过结晶将三价铬作为硫酸铬而分离。 在一个可替换的实施方案中，在最终六价铬的浓度比适用的工业源的液体废物的标准所规定的限定高时，则相反地停止阴极还原，用 化学还原剂对所得到的溶液进行最终处理，使其复合所述的标准，例 如亚-危酸钠或焦亚硫酸钠。为了更容易地理解本专利技术，参考附图，其只是具有例示的目的，决 不构成对本专利技术的限制。 附图说明现在在以下附图的帮助下描述本说明。图1:包含适合于本专利技术的第一实施方案的立式圆柱几何形状的 电解槽的循环。图2:包含适合于本专利技术的第二实施方案的立式圆柱几何形状的 电解槽的循环。 详细附图说明图1显示为，对相对尺寸没有任何的提及，专有地通过电化学方 式的在六价铬的完全还原的方法中所使用的循环的主要组成尤其是，(1)表明总循环，(2)配备圆柱形阴极(3)和同轴中心阳极(4) 的电解槽，(5)贮存容器，其含有要被还原成三价铬的六价铬的原溶 液，(6)用于将原溶液进料到槽的泵，(7)分别在槽阴极和阳极析 出的氢和氧，(8)包含电解了的溶液和气体的两相混合物，(9)气-液分隔体，(10 )需要将氩浓度保持在燃烧极限(f lammability threshold)以外的稀释空气，(11)含有从溶液中分离出的氢和氧的 稀释空气，(12)将电解了的溶液再循环至所维持的贮存容器直至达 到希望的六价铬的最终浓度，(13)用于由稀释空气携带的水微滴的 分隔体，配备除雾器(14) ， (15)用于含有氢和氣的稀释空气的出 口，但带下的溶液(dragged solution)除外，(16)由分离的微滴 形成的液相的再循环，(17 )启动的泵和电解结束以将包含在贮存容 器中的还原溶液转移到最终硫酸铬中和与过滤、或者蒸发与结晶处理(在图中没有示出)。才艮据例如在Al^0032042"公开的结构，槽配备 较低和较高的喷嘴，两者分别水平且切线地排列，分别用于对含有要 还原的六价铬的原溶液进行进料和萃取由气体(在槽中产生的氢和氧) 和六价铬耗尽了的电解了的溶液组成的混合物。通过该喷嘴的排列， 溶液流动呈现螺旋配置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减少原溶液中的六价铬的含量并生产还原溶液的方法，其包括在电解槽中进行电解还原，所述电解槽不含分隔体，具有能维持高的质量输送通过槽整体的原溶液的进口和出口，以及具有不锈钢阴极和适合于析氧的阳极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P罗西，
申请(专利权)人：德诺拉工业有限公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]