ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЕ МЕДИ В УЛЬТРАЗВУКОВОМ ПОЛЕ ИЗ ОТРАБОТАННЫХ ТРАВИЛЬНЫХ РАСТВОРОВ
Аннотация
Изучена возможность регенерации и утилизации отработанных азотнокислых растворов травления меди и ее сплавов с целью создания экологически чистого производства с замкнутым циклом по регенерируемым электролитам. Установлено, что при применении электрохимического способа в процессе регенерации этих растворов возникают некоторые трудности: при электроосаждении меди из отработанных медьсодержащих азотнокислых растворов происходит разложение азотной кислоты с бурным выделением диоксида азота, что препятствует восстановлению ионов меди. В целях подавления побочного процесса предложено частично нейтрализовать раствор, не достигая pH гидратообразования меди (pH 4-5). Выявлено, что в результате частичной нейтрализации азотной кислоты, содержащейся в растворе, концентрированным раствором щелочи происходит снижение концентрации катионов металлов. Для повышения эффективности процесса электроосаждения ионов металлов из разбавленных растворов использовался импульсный режим электролиза. Установлено, что применение импульсного электролиза позволяет снизить диффузионные затруднения, возникающие в разбавленном отработанном азотнокислом медьсодержащем растворе, тем самым интенсифицировать процесс электроосаждения меди. Показана перспективность применения ультразвука для увеличения скорости процесса электроосаждения меди и улучшения качества получаемого покрытия. Исследовано влияние ультразвукового поля на зародышеобразование при электроосаждении меди в импульсном режиме из частично нейтрализованного электролита, моделирующего отработанный нитратный раствор травления медных сплавов, на подложки из различных материалов потенциостатическим методом. Установлен рост числа зародышей меди, формирующихся на исследуемых подложках (графит, медь, сталь) в начальный момент времени, при действии ультразвукового поля. Увеличение выхода по току при электроосаждении меди и повышение степени извлечения меди при использовании ультразвукового поля наблюдается при уменьшении катодных плотностей тока в импульсе. Обосновано использование графитовой фольги и стали в качестве катодных материалов при извлечении меди из отработанного азотнокислого раствора травления.
Литература
Chellammal S., Raghu S., Kalaiselvi P., Subramanian G. Electrolytic recovery of dilute copper from a mix in-dustrial effluent of high strength COD. J. Hazard. Mat. 2010. N 180. P. 91-97. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2010.03.103.
Datsenko V.V., Khobotova E.B. Ecological approach to solving the problem of galvanic waste disposal. EC and P: Ekol. Prom. Rossii. 2013. N 2. P. 10-13 (in Russian). DOI: 10.18412/1816-0395-2013-2-10-13.
Zubkova O.S., Alekseev A.I., Zalilova M.M. Research combined use of carbon and aluminum compounds for wastewater treatment. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Teknol. 2020. V. 63. N 4. P. 86-91. DOI: 10.6060/ivkkt.20206304.6131.
Kostyukevich G.V., Brazovskiy I.I., Evseenko T.I. The technology for cleaning washing wastewater from galvanic production. Ecol. Prom. Rossii. 2011. N 1. P. 16-17 (in Russian).
Il’in V.I., Sidoruk Yu.K. The use of electrochemical processes for wastewater treatment of galvanic industries. Khim. Khim. Proizv. 2009. N 2. P. 63-64 (in Russian).
Silva-Martinez S., Roy S. Copper recovery from tin stripping solution: Galvanostatic deposition in a batch-recycle system. Sep. Purif. Techn. 2013. N 118. P. 6-12. DOI: 10.1016/j.seppur.2013.06.030.
Kruglikov S.S. Recovery of pickling solutions and copper recovery in the manufacture of printed circuit boards. Galv. Obr. Poverkh. 1993. V. 2. N 4. P. 69-72 (in Russian).
Zorkina O.V. Waste solution disposal of etching printed circuit boards by electrochemical method. Izv. PGPU im. V.G. Belinskogo. 2011. N 25. P. 697-699 (in Russian).
Donchenko M.I., Barsukov V.Z., Motronyuk T.I. Complexation as a cause of accelerated electrodeposition of copper in nitrate electrolytes. Galv. Obr. Poverkh. 2001. V. 9. N 2. P. 16-21 (in Russian).
Datsenko V.V. Solving environmental problems in the disposal of wastewater components from galvanic plants. Vost.-Evrop. Zhur. Pered. Tekhnol. 2012. V. 6. N 10 (60). P. 3-38 (in Russian).
Frolov I.N., Zabudkov S.L., Yakovlev A.V., Lopukhova M.I. Selection of mode of anodic treatment of graphite in a spent nitric acid etching solution for producing thermally expanding graphite compounds. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2019. V. 62. N 6. P. 77-83. DOI: 10.6060/ivkkt.20196206.5873.
Gamburg Yu.D. The use of pulsed and non-stationary modes during electrodeposition of metals and alloys. Galv. Obr. Poverkh. 2003. V. 11. N 4. P. 60-65 (in Russian).
Pomogaev V.V., Volkovich A.V., Shuvakin A.E. About the features of the periodic current influence on the cop-per plating electrolytes scattering power. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2009. V. 52. N 6. P. 74-76 (in Russian).
Borisova T.F., Kichigin V.I. Extraction of metals from dilute solutions during pulsed electrolysis. Galv. Obr. Poverkh. 1999. N 3. P. 43-47 (in Russian).
Datsenko V.V. Pickling solutions regeneration of galvanic production. Ekol. Proizv. 2014. N 1. P. 63-67 (in Russian).
Vinogradova A.V., Kladiti S.Yu., Kudryavtsev V.N., Vinogradov S.S. Regeneration of copper from a capture bath after copper plating from a sulfate electrolyte. Galv. Obr. Poverkh. 2010. V. 18. N 2. P. 43-48 (in Russian).
Pashayan A.A., Shchetinskaya O.S., Pashayan A.A., Roeva N.N. New solutions and environmental and eco-nomic approaches in the disposal of copper etching solutions. Ekol. Prom. Rossii. 2007. N 10. P. 36-38 (in Rus-sian).
Gamburg U.D. Electrochemical crystallization of metals and alloys. М.: Yanus-K. 1997. P. 131-162 (in Russian).
Savelieva E.A., Dikun M.P., Raspopova N.S., Solovieva N.D. The influence of pulsed electrolysis on the cleaning solutions efficiency of copper cations. Vest.Technol. Univ. 2016. V. 19. N 13. P. 91-93 (in Russian).
Dikun M.P., Kotlyarova E.V., Ryabova O.V., Savelieva E.A. Complex utilization of copper-containing pickling solutions. Technosphere Safety Systems: Proceedings of the All-Russian Conference and School for Young Scien-tists. Taganrog: YuFU. 2014. P. 90-91 (in Russian).
Gamburg Yu.D. The number of nuclei formed during electrochemical crystallization and the general current dependence of their growth on time. Elektrokhim. 2004. V. 40. N 1. P. 91-99 (in Russian).
Zapryanova T., Danilov A.I., Milchev A. The effect of electrolyte concentration on the growth kinetics of single copper crystals. Elektrokhim. 2010. V. 46. N 6. P. 645-648 (in Russian).
