В онлайне: 2 (гостей - 2, участников - 0)  Вход | Регистрация

 

УДК 541.135:541.183

Прогнозирование загрязнения атмосферы фторидами и свинцом при электрохимических процессах переработки аккумуляторов

 

Ялалова М.М., ассистент, Сердюк А.И., профессор

Донбасская национальная академия строительства и архитектуры

 

Выведены уравнения зависимости содержания фторидов и соединений свинца в выбросах фторсодержащих электролитов от концентрации кремнийфтористоводородной и борфтористоводородной кислот и их свинцовых солей. Определено, что, изменяя состав электролита можно добиться минимального удельного количества выбросов фторидов и свинца.

 

 В настоящее время отмечается высокая степень вторичного применения свинцово-кислотных аккумуляторов. Благодаря простоте процессов, сегодня более 70 % от веса батареи подвергается вторичной переработке [1].

Переработка свинцовых аккумуляторов является одной из приоритетных в сфере обращения с отходами. 

Электрохимическая переработка таких отходов, используемая в Италии, Канаде и Германии, характеризуется технологическими и экологическими достоинствами по сравнению с пирометаллургическим способом и является перспективной ввиду ужесточения экологических требований к переработке аккумуляторных батарей [2].

Прогноз загрязнения воздуха таким многокомпонентным отходом обусловлен причинами как технологического, так и экологического характера.

При электрохимической переработке отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов (ОСКА) используются разнообразные электролиты, но наибольшее промышленное применение получили электролиты на основе кремнийфтористоводородной и борфтористоводородной кислот. Эти электролиты обладают высокой скоростью извлечения свинца из раствора, но имеют высокую токсичность выбросов в атмосферу.

Известно, что состав электролита оказывает влияние как на состав выбросов загрязняющих веществ, так и на эффективность процесса переработки ОСКА [3].

Количественная оценка выбросов будет зависеть как от концентрации фторсодержащей кислоты в растворе, так и от содержания в нем свинцовых солей данных кислот [4]. Поэтому количественное исследование зависимости эмиссии загрязняющих веществ от состава электролита представляет актуальную задачу с точки зрения уменьшения загрязнения окружающей среды.

Измеряли количество выбросов фторидов с зеркала электролита, состоящего из свинцовой соли кремнефтористоводородной кислоты 40 г/л, свободной кремнефтористоводородной кислоты 25-90 г/л и борной кислоты с концентрацией 25 г/л. В качестве поверхностно-активного вещества (ПАВ) применяли желатин с концентрацией 0,5 г/л. Температура электролита – 25 °С. Анодом служила специально обработанная ячейка отработанного аккумулятора, катодом - свинцовая пластинка. Катодная плотность тока - 100 А/м2

По методу наименьших квадратов (МНК) рассчитали зависимость выбросов фторидов  (VудF1) от концентрации кремнийфтористоводородной кислоты в электролите при постоянной концентрации кремнийфтористоводородного свинца 30, 60, 90 г/л, которая описывается следующим уравнением:

 

                                                  (1)

 

где  – концентрация кремнийфтористоводородной кислоты в электролите (по фтору), г/л.

Использовали электролит, содержащий 100 г/л свинца борфтористого, 20–200 г/л свободной борфтористоводородной кислоты и 30 г/л борной кислоты. Температура электролита равна 25 °С. Для получения плотных гладких осадков в электролит добавляли желатин 0,5 г/л. Выход по току составил 95–97 %.

По МНК рассчитали линейную зависимость выбросов фторидов  (VудF1) от концентрации борфтористоводородной кислоты  (СHBF4) в электролите  при постоянной концентрации борфтористоводородного свинца 40, 80, 150  и 200 г/л, которая описывается уравнением:

 

                                                                  (2)

 

где  – концентрация борфтористоводородной кислоты в электролите (по фтору), г/л.

Рассчитали зависимость выбросов фторидов (Vуд F) и свинца (Vуд Pb) при разной концентрации соли свинца (СPbSiF6) в кремнийфтористоводородном электролите и постоянной концентрации кислоты равной 30, 70 и 120 г/л:

   

                                                     (5)

                                                               (6)

 

Рассчитали зависимость выбросов фторидов (Vуд F) и свинца (Vуд Pb) при разной концентрации соли свинца (СPb(BF4)2) в электролите и постоянной концентрации кислоты борфтористоводородной кислоты равной 20, 60, 150 и 200 г/л, которая описывается нижеприведенными уравнениями:

 

                                                    (3)

                                              (4)

 

Установлено, что выбросы фторидов не зависят от концентрации соли свинца в диапазоне  40 - 200 г/л как для кремнийфтористоводородного, так и борфтористоводородного электролита. С другой стороны, выбросы соли свинца и фторидов за счет свинцовой соли не зависят от концентрации кремний- и борфтористоводородных кислот. Это позволяет в таких диапазонах составных компонентов электролита предложить общие уравнения удельных выбросов фторидов и свинца с поверхности кремний- и борфтористоводородного электролита (∑V):

 

                                    (7)

                 (8)

 

Проведенные эксперименты также показали, что выбросы фторидов и свинца не зависят от  катодной плотности тока от 0 до 200 А/м2, определяющей скорость процесса выделения из водного раствора металлического свинца на катоде.

Проанализировав уравнения (7 и 8), можно сказать, что сумма токсичных выбросов фторидов и свинца с поверхности борфтористоводородного электролита на порядок ниже (11-12 раз), чем для кремнийфтористоводородного электролита.

Результаты, полученные  вследствие проведенных исследований, позволяют говорить о возможности замены токсичных электролитов менее опасными при сохранении высоких эксплуатационных качеств.

 

Библиографический список

  1. Хрусталев Д.А. Аккумуляторы. - М.: Изумруд, 2003. - 224 с.
  2. Байсупов И.А. Электрохимическая обработка металлов. − М.: Высшая школа, 1981. − 152 с.
  3. Сердюк А.И. Воздействие электролита различного состава на выбросы фторидов при электрохимической переработке свинецсодержащих аккумуляторов./ Сердюк А.И., Ялалова М.М. // II-я Международная научно-техническая интернет-конференция «Кадастр недвижимости и мониторинг природных ресурсов». – Тула: ТГУ, 2017. – С.509-515.
  4. Мельников П.С. Справочник по гальванопокрытиям в машиностро-ении. — М.: Машиностроение, 1979. — 296 с.

 

Разделы конференции »

  1. Государственный кадастр недвижимости и земельно-имущественные отношения
  2. Мониторинг природных ресурсов и охрана окружающей среды
  3. Комплексное использование природных ресурсов
  4. Современные вопросы геологии
  5. Физика горных пород
  6. Новые технологии в природопользовании
  7. Применение современных информационных технологий
  8. Экономические аспекты недвижимости
  9. Мониторинг использования объектов недвижимости
  10. Топографо-геодезическое обеспечение кадастровых работ

 

Проекту Kadastr.ORG требуются средства на хостинг и развитие

Сумма: руб.