Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Дисертаційні роботи України
Національна безпека
Екологічна безпека

Диссертационная работа:

Ісаєва-Парцванія Ніна Володимирівна. Підвищення екологічної безпеки при електрохімічній переробці свинцево-кислотних акумуляторів у силіційфлуористих електролітах : Дис... канд. наук: 21.06.01 - 2006.

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальність теми. Відпрацьовані свинцево-кислотні акумулятори належать до категорії високотоксичних відходів і значно загрожують навколишньому середовищу. Вимоги до охорони навколишнього середовища передбачають обов'язковий збір і переробку акумуляторного брухту. Однак, використання застосовуваних в наш час пірометалургійних методів його переробки приводить до значного забруднення навколишнього середовища, що змушує до пошуку нових, екологічно більш чистих технологій. Перспективними з такого погляду стають технології, які включають електрохімічну стадію (зокрема електроліз водяних середовищ). Перевагою електрохімічних технологій переробки є те, що процеси ведуться при помірних температурах, на кінцевій стадії виходить метал досить високого ступеня чистоти, електричний струм виступає у ролі окислювача і відновника, що виключає необхідність введення додаткових реагентів, органічна фракція цілком виводиться з переробки. Однак, дотепер електрохімічні технології переробки акумуляторів не знайшли широкого застосування, що пов'язано з низькою швидкістю переробки, слабкою вивченістю залежності процесу переробки від різних факторів (складу електроліту, параметрів електролізу); не вивченістю ступеня екологічної безпеки даної технології.

З усіх електролітів свинцювання флуорвміщуючі електроліти дозволяють вести процес електроосадження металів у форсованому режимі. Граничні допустимі струми в таких електролітах у 2-4 рази перевищують величини граничних струмів в електролітах із сульфат- і фосфат- іонами. Рухливість іонів у флуорвміщуючих електролітах на 30-40 % вище, ніж в електролітах з іншими лігандами (Іванова, 1984). Силіційфлуористогідрогенна кислота є відходом виробництва суперфосфатів, що дозволяє значно здешевити процес переробки. Поляризація електродів в електролітах на основі силіційфлуористогідрогенної кислоти вище, ніж в іншіх (Граціанский, 1953), тому отримані осади свинцю більш якісні та компактні, вихід по струму вище, що повинно сприяти зниженню шкідливих викидів. Крім того, концентрація основних компонентів у силіційфлуористогідрогенному електроліті нижче, ніж у борфлуористогідрогенному (іонів свинцю в 1,5-2 рази, вільної кислоти в 1,3-2,3 рази), що зменшує утворення шкідливих рідких і газоподібних відходів, а отже скорочує витрати на їхнє знешкодження.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до Постанови КМ України "Програма використання відходів виробництва та споживання на період до 2005 р." № 668 від 26.08.97 р., наказів Міністерства промисловості України № 158 від 06.09.96 р., Міністерства науки та освіти України по пріоритетному напрямку № 4 "Екологічно чиста енергетика і технології, що зберігають ресурси", у рамках виконання бюджетної теми "Розробка та обґрунтування нових технологій очищення та переробки відходів промислових підприємств". Завдання 1 "Регенерація електроліту відпрацьованих свинцево-кислотних акумуляторів" Д-2-07-06 (від 16.11.2006 р. № 654), програми "Збереження навколишнього середовища і сталий розвиток Донбасу". Правовою основою для виконання досліджень за обраною темою є Закони України «Про хімічні джерела струму», «Про відходи», «Про охорону навколишнього природного середовища», «Про забезпечення санітарного та епідемічного благополуччя населення», а також «Положення про порядок збирання та перебобки відпрацьованих свинцево-кислотних акумуляторів» № 12/1816 від 27 січня 1997 р.

Мета і завдання дослідження. Метою досліджень є встановлення параметрів і характеристик для удосконалення більш екологічно чистої електрохімічної технології переробки свинцево-кислотних акумуляторів в електролітах на основі силіційфлуористогідрогенної кислоти, що дозволяє забезпечити більш повну переробку свинецьвміщуючих відходів і зниження навантаження на навколишнє середовище.

У зв'язку з цим, були поставлені наступні завдання:

вивчення кількісного і якісного складу компонентів відпрацьованих акумуляторів, що містять свинець;

розробка раціонального з екологічної та технологічної точок зору складу електроліту для переробки акумуляторів електрохімічним методом, вивчення експлуатаційних якостей отриманого електроліту;

вибір умов вилучення свинцю з акумуляторного шламу, які б забезпечували залучення усіх свинецьвміщуючих компонентів у процес переробки і найбільш повне вилучення свинцю з них;

визначення кількісного і якісного складу рідких відходів, які утворяться, у залежності від складу електроліту й умов проведення електролізу та розробка схеми очищення стічних вод оборотної системи водопостачання;

визначення кількісного і якісного складу газоподібних відходів, що утворяться;

оцінка впливу виробництва по електрохімічній переробці свинцево-кислотних акумуляторів на навколишнє середовище і розрахунок економічного ефекту від його впровадження.

Об'єктом дослідження є відпрацьовані свинцево-кислотні акумулятори.

Предмет дослідження - екологічні та технологічні характеристики електрохімічної технології переробки свинцево-кислотних акумуляторів в електролітах на основі силіційфлуористогідрогенної кислоти.

Методи досліджень. Аналіз і узагальнення наукових результатів, отриманих іншими авторами, натурні лабораторні методи досліджень, метод фізичного моделювання, статистичні методи обробки отриманих даних (кореляційний аналіз, однофакторний дисперсійний та регресійний аналізи), техніко-економічний аналіз.

Наукова новизна отриманих результатів:

  1. експериментально встановлено, що кількість виділень забруднюючих речовин з поверхні електроліту не залежить від величини електродної щільності струму, що дозволяє знизити кількість викидів у 1,5-2,0 рази за рахунок прискорення процесу переробки;

  2. встановлено, що раціональним з екологічної і технологічної точок зору є електроліт для переробки свинцево-кислотних акумуляторів складу, г/л: свинець – 70-100, силіційфлуористогідрогенна кислота – 15-30; борна кислота – 5-10; у якості ПАР – сульфітно-спиртова барда (ССБ) – 0,8-1,2 для збільшення швидкості осадження свинцю на катоді; багатоатомний спирт (гліцерин, етиленгліколь) – 1,0-5,0 для підвищення швидкості анодного розчинення акумуляторних пластин; желатина – 0,6-1,0, для збільшення стабільності електроліту. Використання електроліту даного складу дозволяє збільшити швидкість переробки в 1,5-2,6 рази;

  3. показано, що підвищення швидкості анодного розчинення акумуляторних пластин можливо шляхом збільшення швидкості електрохімічного розчинення за рахунок введення ПАР ССБ, що сприяє підвищенню припустимої електродної щільності струму (у 2,4 рази), і/чи підвищення хімічного розчинення за рахунок уведення добавок багатоатомних спиртів (гліцерину, етиленгліколю) – у 2,3-2,6 рази;

  4. експериментально встановлені залежності між складом електроліту та параметрами процесу електролізу та кількістю виділень забруднюючих речовин з поверхні електроліту при електрохімічній переробці свинцево-кислотних акумуляторів;

  5. виявлено, що основними забруднюючими атмосферне повітря речовинами при електрохімічній переробці в силіційфлуоридних електролітах є флуориди (97,6-99,5 %), викиди свинцю незначні (0,5-2,4 %).

Практичне значення отриманих результатів. Впровадження у виробництво електрохімічної переробки свинцево-кислотних акумуляторів замість застосовуваних у даний час пірометалургійних методів допоможе значно збільшити ступень вилучення свинцю з свинецьвміщуючих відходів, скоротити обсяги шкідливих твердих, рідких і газоподібних відходів, що утворяться під час переробки. Розроблені в дисертаційній роботі склади електролітів для переробки свинецьвміщуючих компонентів свинцево-кислотних акумуляторів дозволяють збільшити ступінь вилучення свинцю з відпрацьованих акумуляторів, знизити навантаження на навколишнє середовище за рахунок підвищення швидкості переробки. Запатентований склад електроліту може застосовуватися як для переробки свинцево-кислотних акумуляторів і іншої свинецьвміщуючої вторинної сировини, так і в процесах електрорафінування свинцю. Запропоновані методи очищення стічної води можуть застосовуватися в електрохімічних процесах з використанням електролітів на основі силіційфлуористогідрогенної кислоти.

Розроблений у роботі склад електроліту впроваджений у виробництво на заводі "Експеримент" (м. Донецьк), проведено дослідно-промислові випробування установки для електрохімічної переробки з використанням електроліту даного складу в ЗАТ "Свинець" (м. Костянтинівка), отримані акти впровадження.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно проведений аналіз літературних даних по темі дослідження, здійснений підбор методик для проведення досліджень, проведені експерименти, отримані дані оброблені за допомогою методів статистичного аналізу, здійснені систематизація і науковий аналіз отриманих результатів, розроблена удосконалена технологія переробки свинцево-кислотних акумуляторів в електролітах на основі сіліційфлуористогідрогенної кислоти, проведені дослідно-промислові випробування установки по переробці акумуляторів.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи і матеріали досліджень доповідалися й обговорювалися на: ІІ-V-ій Міжнародних наукових конференціях аспірантів і студентів "Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів" (м. Донецьк, 2003-2006 рр.); VІ-ій Міжнародній науково-практичній конференції студентів, аспірантів і молодих вчених "Екологія. Людина. Суспільство" (м. Київ, 2004 р.); V-ій Всеукраїнській науково-методичній конференції "Екологія та інженерія. Стан, наслідки, шляхи створення екологічно чистих технологій" (м. Дніпродзержинськ, 2004 р.); І-ій Міжнародній практичній конференції "На шляху до сталого розвитку регіонів. Екологічні та соціально-економічні аспекти" (м. Полтава, 2004 р.); науково-технічних конференціях Донбаської національної академії будівництва й архітектури (м. Макіївка, 2004-2005 рр.); VІІІ-ій Міжнародній науково-практичній конференції "Хімія - XXІ вік: нові технології, нові продукти" (м. Кемерово, 2005 р.).

Публікації. Основні положення дисертації приведені автором у публікаціях у співавторстві з науковими керівниками. По темі роботи мається 18 публікацій, у тому числі 9 статей - у журналах, рекомендованих ВАК України, 1 стаття у науковому журналі, 7 тез доповідей, отриманий патент на корисну модель.

Подобные работы
Ятчишин Юрій Йосипович
Підвищення екологічної безпеки у безвідходних технологіях переробки багатокомпонентних солевмісних матеріалів
Депутат Богдан Юліанович
Підвищення екологічної безпеки нафтових родовищ на кінцевій стадії розробки
Іванова Інна Миколаївна
Концептуально-методичні засади підвищення екологічної безпеки виробництва синтетичних ниток, волокон, плівок
Данилова Тетяна Григорівна
Підвищення екологічної безпеки при поводженні з відходами металургійного виробництва
Дмитренко Тетяна Володимирівна
Підвищення екологічної безпеки використання джерельних вод (на прикладі Харківського регіону)
Поліщук Дмитро Володимирович
Розробка засобів і способів підвищення екологічної безпеки при дії шкідливих фізичних полів техногенного походження
Лісняк Володимир Михайлович
Підвищення екологічної безпеки при аварійних викидах токсичних речовин
Пукіш Арсен Володимирович
Підвищення екологічної безпеки при спорудженні нафтогазових свердловин
Насонкіна Надія Геннадіївна
Підвищення екологічної безпеки систем питного водопостачання
Варламов Геннадій Борисович
Маловитратні технології для підвищення екологічної безпеки теплоенергетичних об’єктів та систем:

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net