Химическая обработка: Методы химической обработки металлов и подготовительные мероприятия перед обработкой

Содержание

Методы химической обработки металлов и подготовительные мероприятия перед обработкой

Металлы для достижения тех или иных целей, в частности перед покраской, поддают различным обработкам, особой популярностью среди которых пользуется химическая (также существует механическая и термическая). Так как почти каждый металл способен ржаветь, и ржавчина выступает настоящей болезнью металлических изделий, ухудшающей их свойства, их поверхности важно своевременно избавлять от признаков ржавчины. Это продлит срок службы техники и инструмента.

Химическая обработка металлов – это различные процессы, призванные удалить с металлической поверхности слой материала путем выполнения ряда химических реакций, а также создать защитный слой. Специальные растворы способствуют формированию окисных и прочих соединений. В результате появляется пленка, качество которой зависит от многих факторов, среди которых: химический состав раствора, температура обработки, продолжительность воздействия раствора на металл, а также степень дообработочной подготовки изделия.

Цель химической обработки – увеличение прочностных характеристик + защита от коррозии, и таким образом повышение эксплуатационного срока техники/изделий. Часто ее используют при ремонте технической базы предприятия.

Основные преимущества:

— значительная производительность, благодаря оперативности химических реакций;

— доступность обработки вязких и твердых материалов;

— отсутствие лишних влияний на металл (механического/температурного).

Методы химической обработки металлов

Их существует несколько. Выбрать нужно один, который подходит лучшим образом в конкретном случае. Стоит учесть, что для осуществления разных методов необходимы разное оборудование и инструмент.

Среди основных методов – следующие:

распыление (воздействие на металл струей раствора под низким давлением). Лучший вариант техники – тупиковые/проходные механизмы, за счет высокого уровня наработки. При этом проходным свойственна наивысшая производительность. Специальные агрегаты могут обрабатывать без прерывания работы. Предпочтение отдается одному типу конвейера как при подготовке, так и непосредственно при выполнении основной задачи. Чтобы результат был максимально качественным, скорость движения устройства допустимо ограничивать;

погружение (расположение металла в специально подготовленном растворе на определенное время). Здесь для подготовки понадобится оборудование, рабочее пространство которого выглядит, как отдельные расположенные в четком порядке емкости. Оно должно быть комплектовано смешивателями, трубчатыми разводками, идущими к отделению для сушки, и транспортером;

обработка паром, или пароструйная (воздействие паров необходимой концентрации). Данный метод используется, как правило, для покраски габаритных механизмов и тогда, когда организовать производственные площади не является возможным. Здесь имеет место ручная обработка при помощи очищающего ствола и с задействованием техники (передвижной или стационарной). Предварительно поверхность важно хорошо очистить от жира. Параллельный процесс – аморфное фосфатирование основания. Подходящая температура – 140 °С. В ходе работы возможно дополнительное использование хим. компонентов;

гидроструйная обработка (с применением соответствующих агрегатов).

Особым спросом на предприятиях металлургии, машиностроения и т.д. пользуется метод глубокого травления (хим. фрезерования). Он предпочтителен для изделий, имеющих сложную форму поверхности, произведенных из тонкого металла, и тогда, когда нужно обработать много небольших деталей.

Другие методы: оксидирование (формирование защитной оксидной пленки), анодирование (электрохим. оксидирование алюминия), воронение (нанесение оксидной пленки на сталь), цинкование (выполнение цинкового слоя-защиты), а также фторирование, хромирование, нитрирование и т.д. При этом постоянно появляются новые, более прогрессивные методы хим. обработки металлов.

Какой метод лучше в конкретной ситуации, зависит от производственных норм и площадей, конфигурации и габаритов обрабатываемых деталей, индивидуальных характеристик рабочих подразделений компании и т. д. Какой бы из методов ни был выбран, ему должны предшествовать подготовительные работы, например: обезжиривание, обработка песком, грунтование, протравливание хромитами. Их можно осуществлять с помощью спец. установок хим. подготовки.

Для осуществления этой задачи могут понадобиться различные химические средства. Основные из них – кислоты, главным образом, ортофосфорная, соляная и серная. Они эффективно очищают поверхности и ликвидируют коррозионные проявления. Используются, как правило, в разбавленном виде и совместно с ингибитором коррозии – уротропином. В зависимости от размера поверхности, покрытой ржавчиной, кислоты могут наноситься с помощью кисточки или распылителя.

Все средства хим. обработки принадлежат к одному из двух типов: смываемому или несмываемому. Первый достаточно результативный, но имеет один недостаток. После обработки такие средства смываются водой, а из-за этого ржавчину может сменить коррозия. Чтобы этого не произошло, сразу же после использования воды металл необходимо высушить и обработать антикоррозионным препаратом. При использовании несмываемых веществ, когда нет необходимости дополнительно задействовать воду, плюс к высокой эффективности прибавляется удобство, исключающее трату дополнительного времени, осуществление вспомогательных процессов и расходы на средства для постобработки.

Ортофосфорная кислота. Раствор данного вещества является особенно эффективным для обработки металлов, поэтому и задействуется наиболее часто. Его рабочая концентрация, как правило – 15-30 %. Он трансформирует ржавчину на металле в прочное покрытие. Чтобы улучшить эффект, ортофосфатную кислоту можно компонировать с бутанолом или винной кислотой. Положительный эффект реализуется путем образования на поверхности ортофосфата железа, создающего покрытие-защиту коричневого окраса.

Серная кислота и соляная кислота, а точнее их 5 %-е растворы с водой, принадлежат к веществам из группы несмываемых. Они также эффективны, но без уротропина их применять не рекомендовано. Иначе будет разъедена не только ржавчина, но и сама металлическая поверхность. Сульфатная кислота особо эффективно удаляет окиси из стали, цинка и серебра.

Кроме того, на помощь может прийти молочная кислота в совокупности с вазелиновым маслом. Такая смесь действует по очень простому принципу: ржавчина превращается в соль, которую после растворяет масло. Обратите внимание, что при таком способе обработки поверхность понадобиться протереть, когда реакция будет завершена.

Сульфат цинка. Данное вещество – важнейший участник такого процесса, как цинкование. Оптимальная концентрация – 200-300 г/л. Работы должны осуществляться при комнатной t.

Чтобы улучшить структуру покрытия, дополнительно можно использовать такие соли, как сульфат натрия (для увеличения электропроводности), сульфат алюминия (для стабилизации pH) и другие вещества.

Чтобы дополнительно увеличить защиту и товарный вид после цинкования осуществляют хроматирование в растворах с хроматами и бихроматами. Как правило, это серная кислота + хромовый ангидрид. Хотя состав раствора может быть разным и зависит от электролита, в котором осаждался цинк. Результат таких действий – пассивная пленка на поверхности металла.

Реактивы для обработки металлов

При металлообработке понадобятся и некоторые другие реактивы. Что и для чего нужно, читайте далее.

Хлорид цинка. Обработка кислотами может привести к образованию на металле серых пятен. Чтобы от них избавиться, необходимо использовать раствор хлорида цинка. Помещаете в него деталь, после вынимаете, немного подогреваете до высыхания и промываете водой. В результате таких несложных манипуляций серые пятна будут удалены, а поверхность станет совершенно чистой.

Азотная кислота. Может служить дополнением при очистке меди, бронзы и латуни с помощью концентрированной H2SO4. Также пригодится для того, чтобы сделать поверхность матовой. Для этого берут комплекс из азотной и серной кислот, плюс поваренная соль и сульфат цинка. Чем дольше металл будет находиться в таком растворе, тем его поверхность будет более матовой. После размещения в нем изделие необходимо хорошо промыть и оперативно просушить, к примеру, в опилках.

Концентрированная азотная кислота с сосновой сажей в небольшом объеме – отличный способ избавить от окиси железо и сталь. Здесь понадобится двукратное погружение в раствор с промежуточными промывками.

Также данная кислота убирает медный слой из цинковых изделий.

Кроме того, при обработке металлов могут понадобиться различные соединения натрия: бензоат натрия, нитрит натрия, гидрокарбонат натрия и другие реактивы.

Чтобы химическая обработка металлов привела к желаемым результатам, важно хорошо ориентироваться в специфике работы с теми или иными материалами. Химия и реактивы должны быть не только подходящими, но и качественными. Поэтому закупки лучше всего осуществлять у надежных компаний.

Если вам понадобилось что-либо из вышеупомянутых химических веществ или нужны другие компоненты для хим. обработки металлических поверхностей, обращайтесь! Наши специалисты предоставят всю необходимую информацию о товаре и организуют быструю доставку в любой регион Украины!

Химическая обработка поверхностей — Покрытия

Химическая обработка поверхностей

Категория:

Покрытия


Химическая обработка поверхностей

Если на поверхности деталей нет забоин, царапин и заусениц, а требования к фактуре поверхности специально не оговариваются, механическая отделочная обработка может оказаться не обязательной. В таких случаях детали перед нанесением на них покрытий подвергаются только химической обработке. Однако нередки случаи, когда химическая обработка должна предшествовать механической отделочной обработке. Типичным примером может служить химическое удаление толстого слоя окалины и минеральных масел со стальных деталей. Без такой операции трудоемкость механической обработки резко возрастает. Схема и режим химической обработки, состав применяемых растворов определяются природой конструкционного материала, характером загрязнений поверхности и особенностями выбранного вида и способа нанесения покрытия.

По своей природе растворы, применяемые для химической обработки, делятся на неводные, водные и смешанные, причем водные и смешанные, в зависимости от выполняемой функции, делятся на щелочные и кислые.

По способам применения эти растворы делятся на собственно химические и электрохимические; последние могут быть только водными.

Наконец, в соответствии с целью химической обработки они делятся на обезжиривающие, травящие и комбинированные.

Обезжиривающие растворы должны удалять с обрабатываемой поверхности все виды жировых загрязнений— смазочные масла, остатки шлифовально-полировальных паст и т. п.; травящие — различные окисные и другие пленки неорганического происхождения. Комбинированные растворы, как правило, содержат органические компоненты и водные растворы кислот, и служат одновременно для обезжиривания и травления.

Рассмотрим особенности химической обработки различных конструкционных материалов в зависимости от свойств наносимых покровных пленок. В этой связи обратим внимание на некоторые общие положения.

Все жировые загрязнения, встречающиеся в технологической практике, делятся на омыляемые и неомыляемые. Неомыляемые, особенно если они обильно покрывают поверхность деталей, целесообразно удалять обработкой в активных жидких или парообразных органических растворителях Наиболее эффективными из них являются хлорированные углеводороды. Однако ввиду их токсичности часто используются легкие фракции переработки нефти, особенно бензин и уайт-спирит.

Омыляемые жиры хорошо растворяются в горячих водных растворах щелочей.

В практике обезжиривания перед нанесением покрытий на металлические детали часто применяется последовательная обработка в органических растворителях и щелочных растворах. Дело в том, что после обработки в органических растворителях поверхность конструкционных материалов не смачивается водой, оставаясь гидрофобной, и приобретает гидрофильность только после щелочной обработки в соответствующих водных растворах.

Гидрофильность же является непременным условием надежного сцепления неорганических покрытий (оксидных, металлических и силикатных) с основой.

В случае нанесения органических покровных пленок, хорошая адгезия достигается и на гидрофобной поверхности Поэтому перед нанесением лакокрасочных и пластмассовых покрытий достаточно тщательной обработки изделий в органических растворителях. Иногда вместо обработки в органических растворителях (главным образом в случае деталей или изделий из черных металлов) применяется термообработка, при которой происходит выгорание жиров и масел. Такой способ пригоден только для изделий, выдерживающих сравнительно длительное воздействие температур порядка 500—600 °С. Однако если перед нанесением, например, лаковой или эмалевой пленки на сталь, требуется удалить с последней ржавчину путем травления в водных растворах кислот, то поверхность металла должна быть гидрофильной. В таких случаях после обработки в органических растворителях применяют горячие щелочные растворы или комбинированные, выполняющие одновременно обезжиривание и травление.

Обезжиривание в различных органических растворителях-может применяться для всех конструкционных металлов, силикатов и различных полимерных материалов; однако, не все пластмассы являются химически инертными по отношению к распространенным органическим растворителям. Например, широко используемый в качестве конструкционного материала полистирол разрушается даже в холодных углеводородах.

Обезжиривание с помощью органических растворителей осуществляется в специальных аппаратах периодического или непрерывного действия, снабженных устройством для регенерации загрязненного растворителя.

Особенно эффективны установки, в которых проводится последовательная обработка изделий сначала в горячем жидком растворителе, а затем в его парах.

За последнее время все большее признание находят методы так называемого двухфазного обезжиривания, в которых совмещены процессы обработки в органических растворителях и водных щелочных растворах. Слой органического растворителя в зависимости от его удельного веса может быть как над щелочным раствором, так и под ним. Детали на подвесках или в перфорированных контейнерах поочередно несколько раз погружаются в органический растворитель и водный обезжиривающий раствор.

В отличие от обезжиривания в органических растворителях обезжиривание в водных щелочных растворах обусловливается не простым растворением жиров, а сложным физико-химическим процессом.

Состав щелочных растворов меняется в зависимости от химической активности в щелочах различных конструкционных материалов. Однако все они содержат компоненты, способные эмульгировать и омылять различные жировые загрязнения. Для отрыва и эмульгирования капелек жира используются различные поверхностно-активные вещества, а омыляющим действием обладают щелочи или соли, имеющие резко выраженный основной характер.

Для обезжиривания черных металлов используются растворы, содержащие от 30 до 50 г/л едкого натра, в то время как цветные металлы и сплавы, особенно сплавы на основе алюминия и цинка, обрабатываются в слабощелочных растворах, исключающих заметное растворение основного материала.

На скорость обезжиривания при прочих равных условиях существенно влияет температура раствора, которая обычно поддерживается в пределах 80—90 °С.

Устройство для химического обезжиривания в щелочных растворах чаще всего представляет собой резервуар с паровым змеевиком или электронагревом и сливным карманом для удаления с зеркала раствора снятых с деталей жировых загрязнений. Процесс химического обезжиривания в зависимости от природы и количества жировых загрязнений может продолжаться от 10—15 мин до одного часа. Визуальным признаком полного удаления жиров с поверхности деталей служит хорошее равномерное смачивание их водой во время промывки.

Более совершенной разновидностью химического обезжиривания, применительно к металлическим конструкционным материалам, является электрохимическое обезжиривание в аналогичных описанным горячих щелочных растворах. Сущность его заключается в том, что между погруженными в раствор на специальных подвесках деталями и вспомогательными электродами пропускается постоянный электрический ток, плотность которого составляет 5—8 а/дм2.

При этом в результате электрохимического разложения воды на отрицательно заряженном электроде бурно выделяется газообразный водород, а на положительно заряженном — кислород. В начальной стадии процесса детали являются отрицательным полюсом (катодом) электролизера и омываются потоком пузырьков водорода; после изменения полярности они становятся анодом и на них разряжается кислород. Таким образом, химическое действие раствора эффективно ускоряется потоком выделяющегося газа, который способствует быстрому и полному удалению с поверхности деталей пленки жировых загрязнений.

Скорость и качество электрохимического обезжиривания выше химического. Однако необходимость обеспечения надежного электрического контакта всех деталей при электрохимическом обезжиривании делает его не всегда доступным.

Следует также иметь в виду, что при катодной электрохимической обработке возможно более или менее сильное наводороживание деталей, изготовленных из стали, которое сопровождается повышением их хрупкости. Это обстоятельство нужно особенно учитывать при обезжиривании стальных закаленных деталей типа пружин, мембран и т. п.

В производственной практике часто химическое обезжиривание сочетается с электрохимическим. Первое применяется в качестве предварительного, а второе— как чистовое, окончательное.

Травление, как одна из операций, входящих в комплекс подготовки деталей перед нанесением покрытий, в основном применяется для различных конструкционных металлов, хотя в ряде случаев возникает необходимость в травлении силикатов и полимерных материалов. В технологии покрытий под термином травление объединяются два понятия: собственно травление и, так называемое, декапирование. Собственно травление используется для удаления с поверхности деталей более или менее толстых окисных пленок типа окалины, ржавчины, литейных корок и т. п.; для получения на поверхности конструкционных материалов высокоразвитой шероховатой поверхности, способствующей улучшению адгезии покрытий; наконец, для получения рельефных технических и художественных контуров за счет сравнительно глубокого локального вытравливания основного материала.

Декапирование — это легкое кратковременное травление, задачей которого является удаление с поверхности деталей тонких невидимых невооруженным глазом окисных пленок, могущих препятствовать надежному сцеплению основы с наносимым покрытием.

В зависимости от природы конструкционных материалов собственно травление осуществляется в водных растворах сильных минеральных кислот — серной, соляной, азотной, хромовой, плавиковой или их смесей с добавками поверхностно-активных веществ, называемых ингибиторами коррозии. Последние используются главным образом при удалении окалины и ржавчины с черных металлов; при этом они препятствуют растворению основного металла и его наводороживанию в процессе травления. Черные металлы травят чаще всего в 20—50%-ных растворах серной кислоты с добавкой поваренной соли при температуре 40—60° С. Поверхность черных металлов, особенно- – после травления, чрезвычайно активна и быстро корродирует с образованием обильной ржавчины. Поэтому, если на деталь после травления не сразу Наносится покрытие, если она поступает на промежуточные операции, например, шлифовку, то после травления ее целесообразно подвергать пассивации. Пассивация осуществляется преимущественно обработкой травленных деталей концентрированными растворами нитрата или нитрита натрия. Пассивированные детали из черных металлов могут храниться, не ржавея, в течение нескольких суток.

Сплавы на основе меди травятся в смеси холодных азотной и серной кислот; цинковые сплавы — в растворах, содержащих хромовую, азотную и серную кислоты. Алюминий — в горячих щелочных растворах. Конструкционные материалы на основе силикатов — в растворах плавиковой кислоты различной концентрации.

Для ускорения процесса травления наряду с химическим применяется катодное электрохимическое травление (в основном, это относится к черным металлам). Выделяющийся на деталях водород способствует разрыхлению и механическому отрыву плотных слоев окалины или ржавчины. Однако, вероятность того, что детали приобретут хрупкость за счет их наводороживания, при электрохимическом травлении больше, чем при химическом.

Травление и декапирование производится в ваннах, футерованных материалами, стойкими в данных травильных растворах. Конструкция ванны предусматривает возможность подогрева травильных растворов паром или другим теплоносителем и требует мощной вытяжной аспирации.

Как уже упоминалось, травление может применяться не только с целью очистки поверхности конструкционных материалов. Оно с успехом используется как самостоятельный технологический процесс для получения на металлах точных рельефных изображений и сложных конструктивных элементов, особенно в тех случаях, когда изготовление механической оснастки для этой цели дорого и нерационально. Однако технологию точного локального травления удобнее рассмотреть в главе, посвященной комбинированным покрытиям.

Родственным процессу травления, хотя качественно отличным от него, является способ обработки конструкционных металлов, известный под названием химической и электрохимической полировки. Сущность этого метода заключается в том, что при определенных условиях процесс растворения поверхности металлов и сплавов происходит только на микровыступах, в то время как микровпадины защищены вязкой пленкой, образуемой продуктами растворения. Следствием такой избирательности процесса является постепенное сглаживание микрорельефа, сопровождающееся повышением класса чистоты и степени блеска поверхности.

Рис. 1. Схематическое изображение стадий электролитического полирования.

Несмотря на обилие рекомендаций для химического и электрохимического полирования самых различных металлов и сплавов, широкое практическое применение и экономическую целесообразность имеют пока только процессы электрополирования алюминия, нержавеющей стали и отчасти сплавов на основе меди.

Электрополированная поверхность, особенно в сочетании с хорошей механической обработкой, обладает высокими декоративными и оптическими качествами и сравнительно долго, без специальной защиты, сохраняет блеск. Электрополирование с успехом применяется как подготовительная операция перед нанесением блестящих гальванических покрытий на сплавы на основе меди, перед анодным оксидированием алюминия, а также для окончательной отделки изделий из нержавеющей стали. Растворы для обработки этих металлов методом электрополирования чаще всего представляют собой различные композиции на основе ортофосфорной, хромовой и серной кислот, применяемые при различных температурных режимах. Электрополирование протекает на положительном полюсе электролизера при плотностях тока от 1 до 10 а/дм2 в течение нескольких минут. Установка для электролитического полирования представляет собой гальваническую ванну с кислотоупорной футеровкой и нагревательной рубашкой. Ванна снабжена мощной вытяжной вентиляцией и источником питания постоянного тока. Технико-экономическая целесообразность применения электролитического полирования взамен механического определяется в каждом конкретном случае.

Кратко рассмотренные выше операции химической обработки конструкционных материалов перед нанесением покрытий преследуют цель создания однородной, свободной от жировых загрязнений и окислов поверхности. Однако в ряде случаев комплекса этих операций бывает недостаточно, чтобы обеспечить надежное сцепление покрытия с основой. Тогда прибегают к дополнительной обработке, которую в отличие от обычных широко применяемых методов можно назвать специальной. Сюда относятся различные виды обработки, изменяющие физико-химическое состояние или природу тончайшего поверхностного слоя, следствием чего является усилие адгезионных сил между основой и покрытием

Примером специальной обработки может служить обработка стекла водным раствором двухлористого олова перед химическим серебрением, обеспечивающая хорошее сцепление серебряного слоя с основой, или алюминия в щелочном цинкатном растворе перед его гальваническим никелированием.

Более подробно случаи специальной обработки будут рассмотрены в связи с описанием технологии нанесения покрытий на различные конструкционные материалы.

Анализ технологических схем подготовки поверхности перед нанесением покрытий

На рис. 2 приведена схема, иллюстрирующая в наиболее общем виде комплекс подготовительных операций, применяемых перед нанесением органических и неорганических покрытий. Анализ схемы показывает, что трудоемкость подготовки перед нанесением органических покрытий меньше, чем перед нанесением неорганических.

Нанесению органических покрытий обычно предшествует один из трех основных вариантов подготовки. Наиболее простой из них ограничивается обработкой в органических растворителях (операция первая). Он применяется в тех случаях, когда поверхность деталей свободна от окислов и других пленок минерального происхождения и не требует отделочной механической обработки. Второй вариант оканчивается четвертой операцией, с помощью которой удаляют окалину, ржавчину и литейные корки, и тоже применяется в тех случаях, когда покрываемая поверхность не требует механической обработки. В третьем варианте, который состоит из шести последовательных операций, предусмотрена необходимость механической обработки деталей, имеющих обильные жировые и окисные загрязнения.

Перед нанесением неорганических покрытий на детали, не требующие отделочной механической обработки, но имеющие на своей поверхности заметные жировые и окисные пленки, в большинстве случаев бывает достаточно первых трех операций. В случае же применения механических операций — шлифовки, голтовки и других процесс подготовки заканчивается восьмой или, в особых случаях, девятой операцией. Зато перед нанесением как органических, так и неорганических покрытий на детали, не имеющие больших жировых и окис-ных загрязнений, но требующие механической обработки из-за наличия заусениц, царапин и следов обрабатывающего инструмента, процесс подготовки может начинаться с пятой операции. Если же и механическая обработка не нужна, процесс подготовки перед нанесением неорганических покрытий начинается с седьмой операции. Для органических покрытий этот вариант 1 ограничивается, как уже упоминалось, первой или, что одно и то же, шестой операцией.

Рис. 2. Схема комплекса подготовительных операций перед нанесением органических и неорганических покрытий.

В процессе подготовки деталей к нанесению органических покрытий, благодаря особенностям адгезионных связей последних с конструкционными материалами как правило, нет необходимости стремиться к достижению однородной (гомогенной) поверхности, обладающей гидрофильными свойствами. Поэтому в случае необходимости такая подготовка всегда может быть выполнена без применения водных растворов. Напротив, неорганические покрытия, для обеспечения надежного сцепления с основой, должны наноситься на однородную поверхность, которая обладает максимальной гидрофильностью.

В этой связи следует обратить внимание на некоторые частные случаи подготовки отдельных конструкционных материалов перед нанесением неорганических покрытий.

В первую очередь обратимся к черным металлам, являющимся одним из ведущих конструкционных материалов. Если подготовка поверхности большинства конструкционных сталей перед нанесением любых металлических и неметаллических покрытий не вызывает затруднений, то подготовительная обработка чугунного литья и деталей, изготовленных методами порошковой металлургии на основе железных порошков, имеет определенную специфику.

Литейную корку с чугунных отливок можно удалить травлением или механической обработкой. Однако механическая обработка, особенно деталей сложной формы, является дорогой и малопроизводительной. В этом смысле травление безусловно имеет преимущества. Но в результате травильной операции поверхность чугуна становится весьма неоднородной за счет вытравливания железа и обогащения свободным углеродом в виде включений графита. На такой поверхности, даже при условии ее высокой гидрофильности, нельзя получить надежного сцепления неорганических покрытий с основой. Включения графита можно удалить только струйной обработкой абразивными порошками или крацеванием стальными дисковыми щетками.

Еще сложнее процесс подготовки поверхности деталей перед нанесением неорганических покрытий, если эти детали изготовлены на основе железа и других метилов методами порошковой металлургии. Изделия, полученные спеканием порошков, имеют сплошную пористость, причем объем пор обычно составляет не менее 10% от объема деталей. Для того, чтобы обрабатывающие водные растворы не проникали в лабиринт капиллярных пор, откуда их практически невозможно извлечь, детали перед химической обработкой и нанесением покрытий обрабатывают в вакууме специальными составами, гидрофобизирующими поры. Такая обработка препятствует попаданию воды и водных растворов в поры. Следует, однако, иметь в виду, что гидрофобные составы неустойчивы в сильнокислых и щелочных растворах.

На цветных металлах и сплавах на основе меди после несложных операций подготовки можно получать различные неорганические покрытия с хорошим сцеплением, в то время как сплавы на основе алюминия и цинка перед нанесением на них металлических покрытий требуют специальной, иногда сложной подготовки. Особенно трудно получать надежно сцепленные покровные пленки, например, на силуминах, содержащих до 9% кремния.

Не менее сложна подготовка поверхности полимерных материалов и силикатов перед нанесением на них металлических покрытий из водных растворов.

Значительные трудности возникают при подготовке поверхности комбинированных деталей, состоящих из различных по своей природе материалов. К таким сложным объектам относятся, например, алюминиевые Детали, армированные сталью, узлы состоящие из латуни и стали или латуни и алюминия, некоторые нестойкие в кислотах и щелочах полимерные материалы, армированные металлами и т. п. В подобных случаях конструктор должен, выбирая систему конструкционный материал — покрытие, учитывать возможные технологические осложнения в цехах покрытий.

Данные о технологической стойкости основных конструкционных материалов в различных средах

Материалов в агрессивных средах, применяющихся при подготовке поверхностей перед нанесением на них покрытий. Под технологической стойкостью в данном случае подразумевается устойчивость конструкционных материалов в средах, применяемых для химической обработки поверхностей на протяжении всего технологического процесса.

В заключение обзора способов подготовки конструкционных материалов перед нанесением покрытий необходимо остановиться на общих требованиях, которые технология подготовки поверхностей и нанесения покрытий предъявляет к форме и конструкции деталей.

Наиболее удобными для всех отделочных операций являются детали, имеющие форму тел вращения, на которых отсутствуют острые углы, ребра и различные полости. Это следует иметь в виду при оценке технологичности конструкции деталей неправильной формы и сложной конфигурации. На них, по возможности, должны отсутствовать труднодоступные для механической и химической обработки участки, а также полости, не имеющие достаточных отверстий для циркуляции и дренажа жидкостей.

Ребра, образуемые сопряжением плоских граней или криволинейных поверхностей, следует скруглять фасками с максимально допустимым радиусом.

В крупных деталях, отделка которых не может осуществляться насыпью в барабанах или колоколах, необходимо предусматривать возможность их надежного крепления на соответствующих подвесочных приспособлениях.

От выполнения перечисленных требований в значительной мере зависит степень технологичности деталей, а в конечном счете добротность и технико-экономические показатели отделочных работ.


Реклама:

Читать далее:

Оксидные и фосфатные покрытия

Статьи по теме:

  • Оценка покрытий некоторых изделии
  • Методика выбора покрытий
  • Текстурированные металлолаковые покрытия
  • Граничащие покрытия
  • Многослойные покрытия

Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум

404 Not Found

  • Город
    • Паспорт города
      • История
      • Символика
      • Структура, полномочия администрации города Ставрополя
      • Приоритеты
    • Жизнь города
      • Фотогалерея
      • Новости города
      • Лента коротких новостей
      • Анонсы и события
      • Благоустройство объектов в городе Ставрополе
    • Общественный совет
    • Безопасность
      • Телефоны доверия
      • Защита населения
      • Служба спасения
      • Общественная безопасность
      • Защита персональных данных
      • Отдел надзорной деятельности по городу Ставрополю управления надзорной деятельности и профилактической работы Главного управления МЧС России по СК
      • Безопасность дорожного движения
    • Открытые данные
      • Открытый бюджет для граждан
      • Генеральный план
    • Перечень пространственных сведений
    • Социальная сфера
      • Образование
      • Социальная защита
      • Cоциальные программы и проекты
      • Меры социальной поддержки населения и порядок их предоставления
      • Информация для населения
      • Общие данные
      • Пенсионный фонд
      • Форма обратной связи с гражданами по вопросам неформальной занятости
      • Реестр социально ориентированных НКО – получателей поддержки, за счет средств местного бюджета
      • Советы ветеранов города Ставрополя
    • Торговля и муниципальный заказ
    • ЖКХ
      • Азбука ЖКХ
      • Отбор получателей субсидий
      • Информация для населения
      • Исполнение бюджета
      • План проведения плановых проверок юр. лиц и ИП
      • Информация о результатах внутренних и внешних проверок органа местного самоуправления
      • Реестр управляющих организаций, получивших лицензию
      • Противодействие коррупции
      • Реестр управляющих компаний
      • Развитие жилищно-коммунального хозяйства
      • Консультация граждан по жилищным вопросам
      • График плановых отключений горячей воды
      • Пассажирские перевозки города
      • Формирование современной городской среды
      • Дорожное хозяйство города
      • Благоустройство и санитарная очистка города
      • Озеленение города
      • Ресурсоснабжение города
      • Переселение граждан из аварийного жилищного фонда
      • Учет граждан, нуждающихся в жилых помещениях
      • Обеспечение жильем молодых семей в городе Ставрополе
      • Приватизация жилищного фонда в г. Ставрополе
      • Формирование современной городской среды
      • Заявки на субсидии
    • СМИ города
    • Консультации для граждан
    • Международное и межрегиональное сотрудничество
      • Межмуниципальное сотрудничество
      • Сотрудничество с международными, общероссийскими, региональными объединениями муниципальных образований и другими организациями
      • English version
    • Документы территориального планирования
      • Градостроительная документация
      • Публичные слушания комитета градостроительства администрации города Ставрополя (до 03. 08.2018)
      • Общественные обсуждения по проектам решений о предоставлении разрешения на условно разрешенный вид использования земельного участка и (или) объекта капитального строительства, проектам решений о предоставлении разрешения на отклонение от предельных параметров разрешенного строительства, реконструкции объектов капитального строительства
      • Публичные слушания по вопросам градостроительной деятельности города Ставрополя
      • Общественные обсуждения по вопросам градостроительной деятельности города Ставрополя
      • Градостроительные регламенты
      • Решения о комплексном развитии территории
      • Комплексные кадастровые работы
    • Прокуратура
  • Экономика
    • Экономика
    • Документы стратегического планирования
      • Экономика
      • Документы стратегического планирования
      • Информация для предпринимателей
      • Взаимодействие с Северо-Кавказстатом
      • Взаимодействие с налоговыми органами
      • Список крупных предприятий города
      • Инвестиционная деятельность
      • Общественные обсуждения проектов документов
      • Туризм
      • Развитие конкуренции
      • Публичные слушания и общественные обсуждения
    • Информация для предпринимателей
    • Взаимодействие с Северо-Кавказстатом
    • Взаимодействие с налоговыми органами
    • Список крупных предприятий города
    • Инвестиционная деятельность
    • Публичные слушания и общественные обсуждения проектов документов
    • Туризм
      • Гостиницы
      • Турагенства
      • Перечень объектов культурного наследия
      • Интересные места города Ставрополя
      • Информация о состоянии туристической отрасли в городе Ставрополе
      • Инвестиционные проекты в сфере туризма
      • Конкурсы и Гранты
      • Совет по развитию туризма
    • Развитие конкуренции
  • Администрация
    • Глава города Ставрополя Ульянченко Иван Иванович
      • Комитет правового обеспечения деятельности
      • Управление кадровой политики
      • Управление по информационной политике
      • Отдел учета и отчетности
    • Первый заместитель главы администрации Семёнов Дмитрий Юрьевич
      • Администрация Ленинского района
      • Администрация Октябрьского района
      • Администрация Промышленного района
      • Комитет городского хозяйства
    • Первый заместитель главы администрации Грибенник Александр Дмитриевич
      • Комитет финансов и бюджета
      • Комитет экономического развития и торговли
      • Комитет по управлению муниципальным имуществом
      • Комитет градостроительства
    • Заместитель главы администрации Алпатов Денис Валерьевич
      • Комитет общественной безопасности
      • Комитет по делам гражданской обороны и чрезвычайным ситуациям
    • Заместитель главы администрации Диреганова Ангелина Владимировна
      • Комитет труда и социальной защиты населения
      • Комитет образования
      • Комитет культуры и молодежной политики
      • Комитет физической культуры и спорта
      • Отдел социальных программ и проектов
    • Заместитель главы администрации города Ставрополя Зритнев Виталий Владимирович
      • Комитет информационных технологий
      • Управление делопроизводства и архива
      • Управление международных и межрегиональных связей
      • Отдел референтуры
      • Организационный отдел
      • Отдел приёма граждан
      • Муниципальное казенное учреждение «Хозяйственное управление администрации города Ставрополя»
    • Заместитель главы администрации города Ставрополя, руководитель комитета финансов и бюджета администрации города Ставрополя Бондаренко Николай Анатольевич
      • Комитет финансов и бюджета
      • Комитет экономического развития и торговли
      • Комитет по управлению муниципальным имуществом
      • Комитет градостроительства
      • Отдел приёма граждан
      • Муниципальное казенное учреждение «Хозяйственное управление администрации города Ставрополя»
    • Заместитель главы администрации города Ставрополя, руководитель комитета по управлению муниципальным имуществом города Ставрополя Кравченко Денис Сергеевич
    • Заместитель главы администрации города Ставрополя, руководитель комитета городского хозяйства администрации города Ставрополя Скорняков Иван Александрович
    • Заместитель главы администрации города Ставрополя, руководитель комитета градостроительства администрации города Ставрополя Уваров Андрей Викторович
      • Комитет градостроительства администрации города Ставрополя
      • График приема заявителей специалистами комитета в период ограничительных мер
      • Кадровое обеспечение
      • Сведения о доходах, расходах, об имуществе и обязательствах имущественного характера
      • Нормативные правовые акты
      • Методические материалы
      • Формы документов, связанные с противодействием коррупции, для заполнения
      • Противодействие коррупции
      • Перечень муниципальных услуг в сфере градостроительства
      • Схема размещения рекламных конструкций на территории города Ставрополя
      • Конкурс на право заключения договоров на установку и эксплуатацию рекламных конструкций на территории города Ставрополя
      • Планы проведения аудиторских проверок в комитете градостроительства администрации города Ставрополя в рамках осуществления внутреннего финансового аудита
      • Планы проверок ведомственного контроля в сфере закупок комитета градостроительства администрации города Ставрополя
      • Заседания межведомственной комиссии по признанию помещения жилым помещением, жилого помещения пригодным (непригодным) для проживания граждан, а также многоквартирного дома аварийным и подлежащим сносу или реконструкции в городе Ставрополе
      • Калькулятор процедур
      • Общественные обсуждения по проектам решений о предоставлении разрешения на условно разрешенный вид использования земельного участка или объекта капитального строительства, проектам решений о предоставлении разрешения на отклонение от предельных параметров разрешенного строительства, реконструкции объектов капитального строительства
      • Шаблоны документов
      • О порядке распространения наружной рекламы на территории города Ставрополя
      • Муниципальный контроль
      • Подведомственные организации
      • Информация о порядке применения законодательства о градостроительной деятельности
  • Функции
    • Муниципальные услуги
    • Муниципальный контроль
      • Муниципальный лесной контроль
      • Муниципальный контроль в сфере использования и охраны особо охраняемых природных территорий местного значения
      • Муниципальный контроль в сфере дорог
      • Муниципальный жилищный контроль
      • Муниципальный контроль в сфере благоустройства
      • Муниципальный земельный контроль
      • Муниципальный контроль в сфере теплоснабжения
    • Антикоррупционная деятельность
      • Противодействие коррупции
      • Нормативные правовые и иные акты в сфере противодействия коррупции
      • Антикоррупционная экспертиза
      • Методические материалы
      • Формы документов, связанных с противодействием коррупции, для заполнения
      • Сведения о доходах, расходах, об имуществе и обязательствах имущественного характера
      • Комиссия по соблюдению требований к служебному поведению и урегулированию конфликта интересов
      • Обратная связь для сообщений о фактах коррупции
    • Результаты проверок
    • Подведомственные организации
    • Кадровое обеспечение
      • Нормативно-правовые акты по вопросам проведения конкурса и отбора в кадровый резерв
      • Порядок поступления на муниципальную службу
      • Вакансии
      • Кадровые резервы
      • Объявления о проведении отбора претендентов в кадровый резерв
      • Результаты проведения отбора претендентов в кадровый резерв
      • Объявления о проведении конкурсов
      • Результаты проведения конкурсов
      • Аттестация
      • Награждения
      • Резюме соискателя
    • Нормотворческая деятельность
      • Нормативные правовые акты
      • Проекты нормативных правовых актов
      • Проекты муниципальных программ
      • Общественные обсуждения проектов правовых актов
      • Порядок обжалования правовых актов главы города Ставрополя, администрации города Ставрополя и ее должностных лиц
      • Оценка регулирующего воздействия
      • Экспертиза действующих нормативных правовых актов
      • Информация о результатах мониторинга нормативных правовых актов администрации города Ставрополя
      • Оценка обеспечения соответствия требованиям антимонопольного законодательства
    • Документы и отчеты органов администрации
      • Документы органов администрации
    • Аукционы и конкурсы
    • Закупки
    • Антимонопольный комплаенс
  • Важные ссылки
    • Куда обратиться
      • Консультации для граждан
      • Интернет-приемная (создать обращение)
      • Информация о порядке записи на прием
      • Установленные формы обращений
      • Обзоры обращений граждан
      • Внимание! Важная информация!
    • Прием граждан
    • Умный Ставрополь
    • Канал прямой связи инвесторов с руководством города Ставрополя
    • Торговый реестр
    • Внимание, розыск!
    • Противодействие коррупции
    • Прокуратура города Ставрополя
    • Информация о заключении Трехстороннего соглашения между администрацией города Ставрополя, представительством Территориального союза «Федерация профсоюзов Ставропольского края» и Ассоциацией работодателей города Ставрополя (территориальным объединением работодателей) на 2022-2024 гг.
  • Сервисы
    • База учета разрешений (ордеров) по земельным работам в городе Ставрополе
    • Комфортная городская среда
    • Интерактивные карты
    • Для арендаторов земель и муниципального имущества

      Сервис для арендаторов земель/помещений (КУМИ)

    • Канал прямой связи инвесторов с руководством города Ставрополя
    • Умный Ставрополь
    • Опросы
    • Карта загруженности окон МФЦ
      • База учета разрешений (ордеров) по земельным работам в городе Ставрополе
      • Комфортная городская среда
      • Интерактивные карты
      • Для арендаторов земель и муниципального имущества

        Сервис для арендаторов земель/помещений (КУМИ)

      • Канал прямой связи инвесторов с руководством города Ставрополя
      • Умный Ставрополь
      • Опросы
      • Карта загруженности окон МФЦ
    • Ставрополь онлайн
  • Онлайн — опросы
    • Опрос выбор тротуарной плитки
    • Выбор фильма для кинопоказа 12. 08.2017
    • Выбор фильма для кинопоказа 29.07.2017
    • Выбор фильма для кинопоказа 22.07.2017
    • Выбор фильма для кинопоказа 15.07.2017
    • Выбор фильма для кинопоказа 01.07.2017
    • Выбор фильма для кинопоказа 10.09.2016
    • Выбор фильма для кинопоказа 24.06.2017
    • Выбор фильма для кинопоказа 17.06.2017
    • Выбор фильма для кинопоказа 12. 06.2017
    • Выбор фильма для кинопоказа 03.06.2017
    • Выбор фильма для кинопоказа 03.09.2016
    • Выбор фильма для кинопоказа 13.08.2016
    • Выбор фильма для кинопоказа 06.08.2016
    • Выбор фильма для кинопоказа 30.07.2016
    • Выбор фильма для кинопоказа 23.07.2016
    • Выбор фильма для кинопоказа 16.07.2016
    • Выбор фильма для кинопоказа 09. 07.2016
    • Выбор фильма для кинопоказа 02.07.2016
    • Выбор фильма для кинопоказа 11.09.2015
    • Выбор фильма для кинопоказа 04.09.2015
    • Выбор фильма для кинопоказа 28.08.2015
    • Выбор фильма для кинопоказа 21.08.2015
    • Выбор фильма для кинопоказа 14.08.2015
    • Выбор фильма для кинопоказа 07.08.2015
    • Выбор фильма для кинопоказа 31. 07.2015
    • Выбор фильма для кинопоказа 24.07.2015
    • Выбор фильма для кинопоказа 17.07.2015
    • Выбор фильма для кинопоказа 10.07.2015
    • Какое дерево, по Вашему мнению, должно стать визитной карточкой улицы Дзержинского?
    • Объект в районе городской стоматологической поликлиники на ул. Доваторцев
    • Опрос по благоустройству территорий в 2019
    • Где по Вашему мнению необходимо установить светофор по «по требованию» (с вызывным устройством)?
    • Благоустройство сквера на 50 лет ВЛКСМ
    • Опрос по проектам благоустройства территорий в рамках программы поддержки местных инициатив в 2020 году
    • Формирование комфортной городской среды 2020
    • Голосование за присвоение имени Андрея Хасановича Джатдоева одному из городских объектов

Большие проблемы химической обработки опасных загрязнителей

Введение

Огромный рост индустриализации и урбанизации привел к образованию большого количества сточных вод, а также опасных отходов (Chai et al. , 2021; Titchou et al., 2021) . Гетерогенные твердые отходы обычно попадают на свалки, которые претерпевают различные физико-химические изменения (Xiong et al., 2019; Patel et al., 2021). Характер и состав опасных отходов варьируются в зависимости от исходных материалов. Фильтрат со свалок может повлиять на качество воды, если он попадет в водотоки через дождевых/ливневых вод (Bishop et al., 1986; Gautam et al., 2019). Накопление опасных загрязняющих веществ приводит к загрязнению почвы, воды и воздуха (Quesada et al., 2019; Alemany et al., 2021; Dionne and Walker, 2021; Николаева et al., 2021; Yadav et al., 2021; Łyszczarz et al. ., 2021).

Тяжелые металлы широко используются в различных отраслях промышленности и из-за неэффективного удаления могут прямо или косвенно попадать в водоемы. Металлы не поддаются биологическому разложению и могут легко накапливаться в окружающей среде (Gholizadeh and Hu, 2021; Xu et al., 2021). Различные отрасли промышленности, такие как текстильная, косметическая, кожевенная, производство продуктов питания и напитков, выделяют в окружающую среду токсичные биостойкие опасные загрязнители (Choina et al. , 2013; Muszyński et al., 2019).; Кесада и др., 2019 г.; Кескин и др., 2021). Наличие в водоемах как органических, так и неорганических загрязнителей может оказывать вредное воздействие на водную среду. Кроме того, сильнокислые или щелочные сточные воды также могут оказывать вредное воздействие на водную среду.

Кроме того, различные органические загрязнители, такие как фармацевтические препараты, ЭДХ, огнеупорные органические вещества и красители, могут образовывать более токсичные соединения в результате разложения или взаимодействия с другими доступными видами загрязняющих веществ (Tijani et al., 2013). Иногда побочные продукты деградации даже более токсичны по сравнению с их исходным соединением (Yin et al., 2017). Присутствие новых загрязняющих веществ (ЭЗ) в окружающей среде вызывает серьезную озабоченность из-за их вредного воздействия, с одной стороны, и больших проблем в существующих технологиях очистки воды с точки зрения их эффективности удаления, с другой стороны (Ahmed et al. , 2021; Zamri и др., 2021).

Потребление загрязненной воды может представлять серьезную угрозу для живых существ, поэтому сточные воды необходимо надлежащим образом очищать перед сбросом в водоемы (Gitis and Hankins, 2018; Hussein and Jasim, 2021).

Следует отметить, что из-за нехватки воды и загрязнения окружающей среды выбросами загрязняющих веществ постоянно растет глобальная озабоченность по поводу очистки сточных вод, чтобы сделать их доступными для повторного использования (Hussein and Jasim, 2021; Patel et al., 2021). Из-за неэффективных традиционных технологий очистки в окружающую среду попадают различные загрязняющие вещества, которые прямо и/или косвенно воздействуют на флору и фауну. Удаление более низких концентраций загрязняющих веществ является более сложной задачей, и различные концентрации возникающих загрязнителей могут быть обнаружены в муниципальном иле и сточных водах муниципальных очистных сооружений.

Опасные отходы и сточные воды можно очищать физическими, химическими, термическими, биологическими, а также физико-химическими методами. Традиционные технологии, такие как физико-химические и биологические методы очистки, в основном используются для очистки сточных вод и опасных твердых отходов. Однако эффективная работа этих систем энергоемка и требует значительных затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание (Patel et al., 2021). Наиболее многообещающий подход к очистке сточных вод и опасных твердых отходов требует восстановления возможных ресурсов, сокращения объема отходов/сточных вод и эффективного удаления токсичных загрязнителей (Ahmed et al., 2021). Существующие технологии очистки сточных вод (СОСВ) не способны устранить ЭУ, поэтому в сточных водах обнаруживаются низкие концентрации этих загрязняющих веществ.

Как правило, использование одного метода очистки сточных вод недостаточно для идеальной очистки. Эту проблему можно решить, комбинируя различные процессы, следующие друг за другом (Du et al., 2021; Huang et al., 2021; Hussein and Jasim, 2021). В последние годы гибридным системам, включающим как традиционные, так и усовершенствованные процессы очистки, уделяется больше внимания из-за их повышенной эффективности удаления опасных загрязнителей (Saúco et al. , 2021; Kim et al., 2022). При очистке опасных твердых отходов и сточных вод ресурсы могут быть эффективно восстановлены, а очищенные сточные воды могут быть повторно использованы для различных целей.

Химическая обработка широко используется для различных опасных загрязнителей и очень эффективна для твердых отходов, а также жидких отходов или сточных вод (Azbar et al., 2004; Reddy et al., 2010; Bustos-Terrones et al., 2021 ). Химическая обработка может превратить токсичные отходы в нетоксичные конечные продукты и помочь в их безопасной утилизации. В основном это осаждение, ионный обмен, нейтрализация, окисление, коагуляция, флокуляция и электрохимический процесс (Ullah et al., 2020; Patel et al., 2021).

Химическая обработка может эффективно воздействовать на низкие/высокие концентрации опасных загрязняющих веществ. Выбор любого процесса химической обработки сильно зависит от целевых загрязняющих веществ и окружающей их среды. Его необходимо выбирать либо отдельно, либо в сочетании с другими методами для получения эффективных результатов очистки экономически эффективным способом и экологически безопасным подходом с целью соблюдения руководящих принципов природоохранного законодательства.

Проблемы химической обработки опасных загрязнителей

Химическая обработка была признана очень эффективной в случае опасных твердых отходов, жидких отходов и сточных вод, но она всегда ограничена из-за высокой стоимости химикатов и образования вторичных отходов, которые необходимо дополнительно обрабатывать для безопасного удаления. В связи со строгим природоохранным законодательством опасные отходы необходимо перерабатывать с использованием соответствующей технологии, которая способствует сокращению и восстановлению ресурсов. Химическая обработка, такая как хлорирование, эффективна, но связана с образованием побочных продуктов дезинфекции (ППД) (Song et al., 2021). Другая химическая обработка, такая как озонирование, эффективна против многочисленных стойких загрязнителей, но этот процесс очень энергоемкий (Бен Хамида и др., 2017; Бен Хамида и др., 2018). Низкая эффективность минерализации, селективность по отношению к загрязняющим веществам и низкая растворимость в воде делают этот подход более дорогим (Wang and Chen, 2020). Применение коагулянтов в обычных процессах очистки воды приводит к образованию значительного количества ила (Bouchareb et al., 2020).

Использование большего количества химикатов для уменьшения и обработки опасных загрязнителей не является достойным подходом к устойчивому решению. Более того, процесс Фентона эффективен при разложении органических загрязнителей, но он связан с образованием железистого шлама и охватывает узкий диапазон рН (Азбар и др., 2004). Дальнейшая обработка вторичных отходов, образующихся в процессе Фентона, требует устойчивой обработки. Обработка на основе катализатора оказалась очень эффективной при очистке от возникающих загрязняющих веществ, и для этой цели был разработан широкий спектр гомогенных и гетерогенных катализаторов (Hammouda et al., 2017; Minh et al., 2019).). Из-за отсутствия эффективной системы регенерации катализатора более мелкие частицы катализатора могут попасть в потоки сточных вод или в конечном итоге превратиться в твердый шлам, который может оказать дополнительное вредное воздействие на окружающую среду.

Растет потребность в разработке эффективных экологически чистых технологий химической обработки, чтобы свести к минимуму вторичные отходы и сократить потребление химикатов. Следует уделять больше внимания экологичному подходу к синтезу катализатора для снижения токсичности специально разработанных катализаторов (Yadav et al., 2021). Возможность использования более экологичных технологий с использованием материалов на биологической основе, природных минералов для разработки ионообменного материала, коагулянта или катализатора может сделать процесс химической обработки более безопасным и экологичным. Применение химикатов на биологической основе для приготовления катализатора может быть эффективным в этой последовательности.

Кроме того, в последние несколько лет электрохимический метод приобрел популярность, поскольку он не требует использования химических реагентов, как другие методы химической обработки, поскольку окисление органических загрязнителей происходит на электроде (Bouchareb et al. , 2020). Электрокоагуляция, процесс Электро-Фентона, электрокаталитическое озонирование, процесс фотоэлектрона-Фентона, процессы электрохимического персульфатного окисления оказались эффективными при удалении различных загрязняющих веществ (Ltaïef et al., 2018; Martínez-Huitle and Panizza, 2018; Цяо и Сюн, 2021 г.). Тем не менее, разработка высококачественного электрода по-прежнему является сложной задачей, и иногда он очень селективен в отношении видов загрязняющих веществ, и всегда необходимо выполнить некоторые этапы предварительной обработки, чтобы получить эффективные результаты от электрохимического подхода к очистке. Кроме того, выщелачивание токсичных химических веществ с поверхности электрода может привести к образованию следовых количеств химических веществ в сточных водах. Однако электрохимический метод с использованием зеленых материалов для изготовления электродов может быть очень эффективным с точки зрения снижения вторичных загрязнителей. Комбинация фотокаталитической обработки и электрохимической обработки обеспечивает новую стратегию удаления органических загрязнителей из потоков отходов.

В последние годы увеличилось применение различных химических веществ для обработки следовых концентраций возникающих загрязняющих веществ, но неблагоприятные последствия накопления этих химических веществ в окружающей среде еще недостаточно изучены (Gitis and Hankins, 2018). Химическая обработка очень эффективна при удалении широкого спектра опасных загрязнителей из твердых и жидких отходов. Наоборот, они сильно зависят от характеристик опасных загрязняющих веществ и должны выбираться соответствующим образом. Существует растущая потребность в усовершенствовании эффективных ионообменных материалов, каталитических материалов, коагулянта, эффективных электродных материалов для электрохимического подхода и т. д. для эффективного и устойчивого подхода к химической обработке для обеспечения более безопасной окружающей среды.

Целью раздела «Специализированный раздел по химической обработке в области химии окружающей среды» является предоставление новейшей и высококачественной исследовательской работы и обзорной статьи в области исследований химической обработки опасных загрязнителей из твердых отходов, жидких отходов и сточных вод.

Вклад авторов

Автор подтверждает, что является единственным автором этой работы и одобрил ее публикацию.

Конфликт интересов

Автор заявляет, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Примечание издателя

Все претензии, изложенные в этой статье, принадлежат исключительно авторам и не обязательно представляют претензии их дочерних организаций или издателя, редакторов и рецензентов. Любой продукт, который может быть оценен в этой статье, или претензии, которые могут быть сделаны его производителем, не гарантируются и не поддерживаются издателем.

Благодарности

Я хотел бы поблагодарить доктора Яти А. П. Шриваставу за ее очень полезный вклад и конструктивные комментарии. Благодарим за финансовую поддержку Академии Финляндии (решение № 346537).

Ссылки

Ахмед С.Ф., Мофиджур М. , Нужат С., Чоудхури А.Т., Рафа Н., Уддин М.А. и др. (2021). Последние разработки в области физических, биологических, химических и гибридных методов очистки для удаления возникающих загрязнителей из сточных вод. Дж. Азар. Матер. 416, 125912. doi:10.1016/j.jhazmat.2021.125912

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Алемани С., Кру-Боу М., Вилор-Техедор Н., Мила-Алома М., Суарес-Кальве М., Сальвадо Г. и др. (2021). Связь между загрязнением воздуха и биомаркерами болезни Альцгеймера у когнитивно неповрежденных людей. Окружающая среда. Междунар. 157, 106864. doi:10.1016/j.envint.2021.106864

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Азбар Н., Йонар Т. и Кестиоглу К. (2004). Сравнение различных усовершенствованных процессов окисления и методов химической обработки для ХПК и удаления цвета из стоков крашения полиэфирных и ацетатных волокон. Хемосфера 55, 35–43. doi:10.1016/j.chemosphere.2003.10.046

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Бен Хамида С. , Ифтехар С., Амбат И., Сривастава В., Силланпаа М., Амри З. и др. (2018). Сухое и влажное озонирование джинсовой ткани: продукты разложения, механизм реакции, оценка токсичности и цитотоксичности. Хемосфера 203, 514–520. doi:10.1016/j.chemosphere.2018.03.199

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Бен Хамида С., Сривастава В., Силланпаа М., Шестакова М., Танг В. З. и Ладхари Н. (2017). Экологически безопасное отбеливание одежды, окрашенной индиго, с помощью передовых процессов окисления. Дж. Чистый. Произв. 158, 134–142. doi:10.1016/j.jclepro.2017.04.166

CrossRef Full Text | Google Scholar

Бишоп П.Л., Браун Т.М. и Шивли В.Е. (1986). «Выбросы щелочности и выщелачивание тяжелых металлов из стабилизированных/отвержденных отходов», в Chemistry for Protection of the Environment 1985 . Редакторы Л. Павловски, Г. Алартс и В. Дж. Лейси (Амстердам, Нидерланды: Elsevier), 217–233. doi:10.1016/s0166-1116(08)70942-7

CrossRef Full Text | Академия Google

Бушареб Р. , Дербал К., Озай Ю., Биличи З. и Дизге Н. (2020). Комбинированная естественная/химическая коагуляция и мембранная фильтрация для очистки сточных вод деревообработки. J. Водный процесс. англ. 37, 101521. doi:10.1016/j.jwpe.2020.101521

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Bustos-Terrones, Y. A., Hermosillo-Nevarez, J. J., Ramirez-Peda, B., Vaca, M., Rangel-Peraza, J. G., Bustos-Terrones, V., et al. (2021). Удаление текстильного красителя BB9 с помощью биологической, физической, химической и электрохимической обработки. Дж. Тайвань Инст. хим. англ. 121, 29–37. doi:10.1016/j.jtice.2021.03.041

CrossRef Full Text | Google Scholar

Chai, W.S., Cheun, J.Y., Kumar, P.S., Mubashir, M., Majeed, Z., Banat, F., et al. (2021). Обзор традиционных и новых материалов для адсорбции тяжелых металлов при очистке сточных вод. Дж. Чистый. Произв. 296, 126589. doi:10.1016/j.jclepro.2021.126589

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чойна Дж. , Косслик Х., Фишер К., Флехсиг Г.-У., Фрунза Л. и Шульц А. (2013). Фотокаталитическое разложение примесей фармацевтического ибупрофена в воде на титановом катализаторе. заявл. Катал. Б: Окружающая среда. 129, 589–598. doi:10.1016/j.apcatb.2012.09.053

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Дионн, Дж., и Уокер, Т. Р. (2021). Воздействие загрязнения воздуха целлюлозно-бумажным комбинатом, расположенным в прилегающих районах, Эдмундстон, Нью-Брансуик, Канада, и Мадаваска, Мэн, США. Окружающая среда. Challenges 5, 100245. doi:10.1016/j.envc.2021.100245

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ду, З., Джи, М., и Ли, Р. (2021). Улучшенный контроль загрязнения мембраны и удаление следов органических соединений во время микрофильтрации за счет сочетания коагуляции и адсорбции в электрическом поле. Науч. Общая окружающая среда. 795, 148830. doi:10.1016/j.scitotenv.2021.148830

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Гаутам П. , Кумар С. и Локхандвала С. (2019). Усовершенствованные процессы окисления для обработки фильтрата со свалки опасных отходов: критический обзор. Дж. Чистый. Произв. 237, 117639. doi:10.1016/j.jclepro.2019.117639

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Голизаде М. и Ху Х. (2021). Удаление тяжелых металлов из почвы с помощью Biochar Composite: критический обзор механизма. Дж. Окружающая среда. хим. англ. 9, 105830. doi:10.1016/j.jece.2021.105830

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гитис, В., и Хэнкинс, Н. (2018). Химикаты для обработки воды: тенденции и проблемы. J. Water Process Eng. 25, 34–38. doi:10.1016/j.jwpe.2018.06.003

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Хаммуда С. Б., Чжао Ф., Сафаи З., Шривастава В., Лакшми Рамасами Д., Ифтехар С. и др. (2017). Разложение и минерализация фенола в водной среде гетерогенной моноперсульфатной активацией на наноструктурированных перовскитных катализаторах на основе кобальта ACoO 3 (A = La, Ba, Sr и Ce): характеристика, кинетика и изучение механизма. заявл. Катал. Б: Окружающая среда. 215, 60–73. doi:10.1016/j.apcatb.2017.05.051

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хуанг Х., Ян К., Хе К., Ху Х., Ху З. и Ван В. (2021). Сочетание биопленки и мембранной флокуляции для улучшения одновременного удаления питательных веществ и уменьшения загрязнения мембраны. науч. Общая окружающая среда. 796, 148922. doi:10.1016/j.scitotenv.2021.148922

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Хусейн Т.К. и Джасим Н.А. (2021). Сравнительное исследование процессов химической коагуляции и электрокоагуляции для очистки сточных вод, содержащих реактивный синий краситель. Матер. Сегодня проц. 42, 1946–1950. doi:10.1016/j.matpr.2020.12.240

CrossRef Full Text | Google Scholar

Кескин Б., Эрсахин М. Э., Озгун Х. и Коюнджу И. (2021). Пилотное и полномасштабное применение мембранных процессов для очистки сточных вод в текстильной промышленности: критический обзор. J. Water Process Eng. 42, 102172. doi:10.1016/j.jwpe.2021.102172

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким С., Нам С.-Н., Джанг А., Джанг М., Пак К. М., Сон А. и др. (2022). Обзор адсорбционно-мембранных гибридных систем очистки воды и сточных вод. Chemosphere 286, 131916. doi:10.1016/j.chemosphere.2021.131916

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Лтаиф А. Х., Сабатино С., Пройетто Ф., Аммар С., Гадри А., Галия А. и др. (2018). Электрохимическая обработка водных растворов органических загрязнителей электрофентоном с природными гетерогенными катализаторами под давлением с использованием анодов Ti/IrO2-Ta2O5 или BDD. Хемосфера 202, 111–118. doi:10.1016/j.chemosphere.2018.03.061

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Лыщаз С., Ласота Дж., Стацель К. и Блоньска Э. (2021). Влияние лесопользования и сельскохозяйственных угодий на накопление полициклических ароматических углеводородов в зависимости от свойств почв и возможных источников загрязнения. Для. Экол. Управлять. 490, 119105. doi:10.1016/j.foreco.2021.119105

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мартинес-Хуитл, К.А., и Паницца, М. (2018). Электрохимическое окисление органических загрязнителей для очистки сточных вод. Курс. мнение Электрохимия 11, 62–71. doi:10.1016/j.coelec.2018.07.010

CrossRef Full Text | Google Scholar

Minh, T.D., Ncibi, M.C., Srivastava, V., Thangaraj, S.K., Jänis, J., and Sillanpää, M. (2019). Углеродная сборка на основе имбирных пряников для эффективной пероксимоносульфат-опосредованной деградации возникающих фармацевтических загрязнителей. Заяв. Катал. Б: Окружающая среда. 244, 367–384. doi:10.1016/j.apcatb.2018.11.064

Полный текст CrossRef | Академия Google

Мушинский А., Марциновский П., Максимец Дж., Бесковска К., Кальварчик Э. и Богацки Дж. (2019). Косметическая очистка сточных вод с помощью комбинированного процесса свет/Fe0/h3O2 в сочетании с активным илом. Дж. Азар. Матер. 378, 120732. doi:10.1016/j.jhazmat.2019.06.009

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Николаева О., Карпухин М., Стрелецкий Р., Розанова М., Чистова О., Панина Н. (2021). Связь загрязнения придорожных почв с экотоксикологической реакцией пяти высших растений. Экотоксикология Окружающая среда. Саф. 208, 111586. doi:10.1016/j.ecoenv.2020.111586

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Патель А., Аркаткар А., Сингх С., Раббани А., Солорза Медина Дж. Д., Онг Э. С. и др. (2021). Стратегии физико-химической и биологической очистки для преобразования городских сточных вод и их остатков в ресурсы. Chemosphere 282, 130881. doi:10.1016/j.chemosphere.2021.130881

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Цяо, Дж., и Сюн, Ю. (2021). Технология электрохимического окисления: обзор ее применения для высокоэффективной очистки сточных вод, содержащих стойкие органические загрязнители. J. Water Process Eng. 44, 102308. doi:10.1016/j.jwpe.2021.102308

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кесада, Х. Б., Баптиста, А. Т. А., Кусиоли, Л. Ф., Зайберт, Д., де Оливейра Безерра, К., и Бергамаско, Р. (2019). Загрязнение поверхностных вод фармацевтическими препаратами и альтернатива удаления недорогими адсорбентами: обзор. Хемосфера 222, 766–780. doi:10.1016/j.chemosphere.2019.02.009

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Редди Д. А., Ханделвал С. К., Муфия Р., Шанмугамани А. Г., Пол Б., Рао С. В. С. и др. (2010). Кондиционирование шлама, полученного в результате химической обработки жидких радиоактивных отходов — опыт эксплуатации. Энн. Нукл. Энерг. 37, 934–941. doi:10.1016/j.anucene.2010.03.014

CrossRef Full Text | Академия Google

Сауко К., Кано Р., Марин Д., Лара Э., Рогалла Ф. и Арбиб З. (2021). Гибридная система очистки сточных вод, основанная на сочетании пруда с высокой скоростью водорослей и вертикальной системы водно-болотных угодий в крупном масштабе. J. Water Process Eng. 43, 102311. doi:10.1016/j.jwpe.2021.102311

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сун, З.-М., Ян, Л.-Л., Лу, Ю., Ван, К., Лян, Дж.-К., Ду, Ю., и др. (2021). Характеристика трансформации природного органического вещества и побочных продуктов дезинфекции после хлорирования, ультрафиолетового облучения и обработки ультрафиолетовым облучением/хлорированием. Хим. англ. J. 426, 131916. doi:10.1016/j.cej.2021.131916

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тиджани Дж. О., Фатоба О. О. и Петрик Л. Ф. (2013). Обзор фармацевтических препаратов и соединений, разрушающих эндокринную систему: источники, эффекты, удаление и обнаружение. Вода Воздух Почва Загрязнитель. 224, 1770. doi:10.1007/s11270-013-1770-3

CrossRef Full Text | Google Scholar

Titchou, F.E., Zazou, H., Afanga, H., El Gaayda, J., Ait Akbour, R., Nidheesh, P.V., et al. (2021). Удаление органических загрязнителей из сточных вод с помощью процессов усовершенствованного окисления и их сочетания с мембранными процессами. Хим. англ. Процесс. — Интенсификация процессов 169, 108631. doi:10.1016/j.cep.2021.108631

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Улла А., Хуссейн С., Васим А. и Джаханзаиб М. (2020). Разработка системы поддержки принятия решений по выбору технологий очистки сточных вод. науч. Общая окружающая среда. 731, 139158. doi:10.1016/j.scitotenv.2020.139158

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ван Дж. и Чен Х. (2020). Каталитическое озонирование для очистки воды и сточных вод: последние достижения и перспективы. Науч. Общая окружающая среда. 704, 135249. doi:10.1016/j.scitotenv.2019.135249

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Xiong, X., Liu, X., Yu, I.K.M., Wang, L., Zhou, J., Sun, X., et al. (2019). Потенциально токсичные элементы в потоках твердых отходов: судьба и подходы к управлению. Окружающая среда. Загрязн. 253, 680–707. doi:10.1016/j. envpol.2019.07.012

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Xu, S.-J., Shen, Q., Luo, L.-H., Tong, Y.-H., Wu, Y.-Z., Xu, Z.-L., et др. (2021). Поверхностно-активные вещества, прикрепленные к тонкопленочной композитной (TFC) нанофильтрационной (NF) мембране посредством межмолекулярного взаимодействия для удаления тяжелых металлов. Дж. Член. науч. 642, 119930. doi:10.1016/j.memsci.2021.119930

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ядав, Н., Гарг, В.К., Чхиллар, А.К., и Рана, Дж.С. (2021). Обнаружение и устранение загрязнителей для поддержания экологической устойчивости с использованием нанотехнологий: обзор. Chemosphere 280, 130792. doi:10.1016/j.chemosphere.2021.130792

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Инь Л., Ван Б., Юань Х., Дэн С., Хуанг Дж., Ван Ю. и др. (2017). Обратите особое внимание на продукты трансформации PPCP в окружающей среде. Возникающие загрязнители 3, 69–75. doi:10.1016/j.emcon.2017.04.001

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Замри М.Ф.М.А., Бахру Р., Суджа Ф., Шамсуддин А.Х., Праманик С.К. и Фаттах И.М.Р. (2021). Стратегии обработки для улучшения удаления химических веществ, разрушающих эндокринную систему, из систем водоснабжения и сточных вод. J. Water Process Eng. 41, 102017. doi:10.1016/j.jwpe.2021.102017

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Процесс химической очистки сточных вод

Сточные воды образуются в домах, на предприятиях, в промышленности, а также из ливневых и дождевых стоков. Как правило, сточные воды содержат около 99,9% воды по весу, а остальные 0,1% представляют собой растворенные твердые вещества или другие взвешенные вещества. Этот материал может включать экскременты, моющие средства от мытья одежды и посуды, пищевые отходы, жир, масла, пластик, соли, песок, песок и тяжелые металлы. Некоторые сточные воды промышленных или сельскохозяйственных процессов могут также содержать химические вещества, которые могут быть опасны для окружающей среды или здоровья населения и которые необходимо нейтрализовать или удалить из воды, прежде чем их можно будет безопасно повторно ввести в окружающую среду. Основная цель процессов очистки сточных вод состоит в том, чтобы очистить воду и убедиться, что она безопасна для последующего использования после того, как она будет возвращена в окружающую среду в рамках круговорота воды.

Очистка сточных вод включает ряд стадий, включающих процессы, которые являются механическими (физическими), биологическими, химическими, а также мембранными (фильтрационными) процессами.

В этой статье будут рассмотрены основы этих стадий процессов очистки сточных вод, после чего будет более подробно рассмотрена химическая очистка сточных вод.

Процессы механической очистки сточных вод

Начальная стадия очистки сточных вод включает механические процессы, которые удаляют около 20-30% твердых веществ в воде. Во-первых, сточные воды направляются на сито или барабанный сит, которые отфильтровывают относительно крупные примеси, такие как листья, текстиль, бумага или другие крупные материалы. Используется ряд сит различной степени очистки от нескольких сантиметров до нескольких миллиметров для отсеивания крупных загрязняющих веществ в воде. Скорость, с которой сточные воды проходят через фильтры на каждом этапе, тщательно контролируется для обеспечения эффективности процесса фильтрации. Любой мусор, собранный на ситах, отправляется на другие этапы процесса, где материал обезвоживается, а затем сжигается.

Следующим шагом обычно является отправка сточных вод в процесс сбора песка. Специальный отстойник используется для удаления грубых частиц, таких как камни, осколки стекла, песок или любой неуловленный органический материал. На этом этапе скорость сточных вод замедляется, чтобы позволить этим отложениям осесть из воды и собраться на дне резервуара. Можно использовать различные типы коллекторов песка, которые могут использовать аэрацию для переноса жиров и масел на поверхность воды или центробежную силу для отделения воды от других материалов.

Дальнейшее замедление скорости сточных вод осуществляется за счет расширения бассейна по мере поступления воды в бак первичной очистки. Более низкая скорость позволяет более мелким частицам оседать в осадок, который скапливается на дне резервуара. Этот последний очистной резервуар представляет собой окончание процесса механической очистки сточных вод. Удаленный шлам направляется в башню ферментации, где любой органический материал преобразуется в газообразный метан и может использоваться для производства электроэнергии для питания перерабатывающей установки.

Процессы биологической очистки сточных вод

После механической очистки сточные воды поступают в биологический процесс для дальнейшей очистки. Аэротенки используются для добавления кислорода в воду и обеспечения циркуляции воды с помощью гребных винтов. Кислород стимулирует рост бактерий и микроорганизмов, которые питаются любыми органическими загрязнениями в воде и превращают их в неорганические вещества. В результате этого процесса образуются хлопья активного ила, которые свободно плавают в воде. Из аэрационных или циркуляционных резервуаров вода подается в резервуар вторичной очистки сточных вод, и снова скорость воды замедляется, позволяя происходить осаждению. Шлам оседает на дно очищенной воды и поэтому может быть удален механическим способом со дна резервуара. Однако часть ила, известного как возвратный ил, не удаляется, а вместо этого подается обратно в циркуляционный резервуар, чтобы обеспечить наличие достаточного количества бактерий и микроорганизмов для обеспечения жизнеспособности процесса биологической очистки. Удаляемый шлам обычно направляется в метантенк для дальнейшей обработки и получения метанового газа, который будет использоваться для производства электроэнергии.

Во многих случаях завершения первых двух этапов очистки сточных вод достаточно для того, чтобы воду можно было снова направить в реку или ручей. Однако для некоторых потоков промышленных и сельскохозяйственных отходов необходимы дополнительные этапы обработки. Здесь вступают в действие процессы химической очистки сточных вод. Баланс этой статьи будет в основном сосредоточен на этих процессах.

Процессы химической очистки сточных вод

Химические вещества используются при очистке сточных вод в ряде процессов для ускорения дезинфекции. Эти химические процессы, вызывающие химические реакции, называются химическими единичными процессами и используются наряду с биологическими и физическими процессами очистки для достижения различных стандартов воды.

Специализированные химические вещества, такие как хлор, перекись водорода, хлорит натрия и гипохлорит натрия (отбеливатель), действуют как средства, которые дезинфицируют, дезинфицируют и способствуют очистке сточных вод на очистных сооружениях.

Существует несколько отдельных химических технологических процессов, включая химическую коагуляцию, химическое осаждение, химическое окисление и расширенное окисление, ионный обмен, а также химическую нейтрализацию и стабилизацию, которые можно применять к сточным водам во время очистки.

Нейтрализация

Нейтрализация включает добавление химикатов с целью регулирования pH сточных вод. Это включает добавление кислот (для снижения pH) или щелочей (для повышения pH) в зависимости от начального pH входящего потока.

Химическое осаждение

Химическое осаждение является наиболее распространенным методом удаления растворенных металлов из растворов сточных вод, содержащих токсичные металлы. Для перевода растворенных металлов в твердую форму к смеси добавляют реагент для осаждения. Химическая реакция, запускаемая реагентом, приводит к тому, что растворенные металлы образуют твердые частицы. Затем можно использовать фильтрацию для удаления частиц из смеси. Насколько хорошо работает процесс, зависит от вида присутствующего металла, концентрации металла и типа используемого реагента. При осаждении гидроксида, обычно используемом процессе химического осаждения, гидроксид кальция или натрия используется в качестве реагента для создания твердых гидроксидов металлов. Однако может быть трудно создать гидроксиды из растворенных частиц металлов в сточных водах, поскольку многие растворы сточных вод содержат смешанные металлы.

Химическая коагуляция

Этот химический процесс включает в себя дестабилизацию частиц сточных вод, так что они агрегируют во время химической флокуляции. Мелкие твердые частицы, рассеянные в сточных водах, несут отрицательный электрический поверхностный заряд (в их нормальном стабильном состоянии), что препятствует их образованию более крупных групп и осаждению. Химическая коагуляция дестабилизирует эти частицы путем введения положительно заряженных коагулянтов, которые затем уменьшают заряд отрицательных частиц. Как только заряд уменьшается, частицы свободно образуют более крупные группы. Далее в смесь вводят анионный флокулянт. Поскольку флокулянт взаимодействует с положительно заряженной смесью, он либо нейтрализует группы частиц, либо создает мостики между ними, связывая частицы в более крупные группы. После образования более крупных групп частиц можно использовать седиментацию для удаления частиц из смеси.

Химическое окисление/восстановление и ускоренное окисление

При введении окислителя при химическом окислении электроны переходят от окислителя к загрязняющим веществам в сточных водах. Затем загрязняющие вещества претерпевают структурную модификацию, становясь менее разрушительными соединениями. Щелочное хлорирование использует хлор в качестве окислителя против цианида. Однако щелочное хлорирование как процесс химического окисления может привести к образованию токсичных хлорированных соединений, и могут потребоваться дополнительные этапы. Усовершенствованное окисление может помочь удалить любые органические соединения, образующиеся в качестве побочного продукта химического окисления, посредством таких процессов, как отгонка паром, отгонка воздухом или адсорбция активированным углем.

Окислительно-восстановительные реакции используются для обработки питьевой воды. Хлорированные углеводороды и пестициды можно эффективно удалить из сточных вод с помощью обработки озоном и перекисью водорода. Усовершенствованные процессы окисления также используются для разложения лекарственных веществ, таких как антибиотики или цитостатические препараты, которые могут быть обнаружены в воде. Восстановительные процессы также могут быть использованы для превращения ионов тяжелых металлов в сульфиды.

Ионный обмен

Когда вода слишком жесткая, ее трудно использовать для очистки, и она часто оставляет серый осадок. (Вот почему одежда, выстиранная в жесткой воде, часто сохраняет грязный оттенок.) Процесс ионного обмена, аналогичный обратному осмосу   , можно использовать для смягчения воды. Кальций и магний являются распространенными ионами, которые приводят к жесткости воды. Для умягчения воды вводят положительно заряженные ионы натрия в виде растворенной поваренной соли или рассола. Жесткие ионы кальция и магния меняются местами с ионами натрия, а свободные ионы натрия просто выделяются в воду. Однако после умягчения большого количества воды раствор для умягчения может заполниться избытком ионов кальция и магния, что потребует пополнения раствора ионами натрия.

Адсорбция и хемосорбция

Адсорбция – это процесс накопления веществ на поверхности твердого тела под действием силы Ван-дер-Ваальса. Этот процесс является физическим — когда то же самое происходит в результате химической связи, этот процесс известен как хемосорбция.

При очистке сточных вод активированный уголь часто используется для связывания растворимых элементов в воде, которые невозможно было удалить на более ранних стадиях процесса очистки, таких как механическая или биологическая. Красители от окрашивания текстиля, остатки фармацевтических препаратов, мышьяк и тяжелые металлы являются примерами веществ, которые можно эффективно удалить с помощью этого процесса.

Осадки

Химический процесс осаждения включает добавление в сточные воды подходящих реагентов, которые могут превращать растворенные вещества в плохо растворимые. При таком преобразовании материал выпадает в осадок и снижает концентрацию материала. Тяжелые металлы могут осаждаться в виде гидроксидов металлов, а анионы могут осаждаться, например, в виде солей кальция, железа или алюминия.

Флокуляция

Флокуляция использует флокулянты для удаления очень мелких частиц из сточных вод, которые обычно не накапливаются в виде более крупных агломератов в результате их электрического отталкивания от одинакового заряда. При добавлении специальных химикатов образуются более крупные составы частиц, которые затем оседают в процессе осаждения.

Химическая стабилизация

Этот процесс химической очистки сточных вод работает аналогично химическому окислению. Шлам обрабатывают большим количеством данного окислителя, например хлора. Введение окислителя замедляет скорость биологического роста в осадке, а также помогает дезодорировать смесь. Затем вода удаляется из шлама. Перекись водорода также может использоваться в качестве окислителя и может быть более экономичным выбором.

Резюме

Обработка сточных вод для использования или переработка и повторное использование представляет собой объединение нескольких отдельных технологий, включая специализированные химикаты, продукты механической фильтрации, системы очистки, специально разработанное оборудование и услуги по очистке сточных вод для получения удовлетворительных решений проблем очистки воды и исправление.

В этой статье представлен обзор процессов очистки сточных вод с акцентом на процесс химической очистки сточных вод. Для получения информации по другим темам обратитесь к нашим дополнительным руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, где вы можете найти потенциальные источники поставок для более чем 70 000 различных категорий продуктов и услуг.

Источники:

  1. https://www.aerzen.com/applications/water-and-waste-water-treatment/adviser/processes-of-waste-water-treatment.html
  2. https://www.das-ee.com/en-us/wastewater-treatment/treatment-technologies/chemical-physical-processes/
  3. https://www.intechopen.com/books/wastewater-treatment-engineering/biological-and-chemical-wastewater-treatment-processes
  4. https://www3.epa.gov/npdes/pubs/bastre.pdf
  5. https://www.coleparmer.com/tech-article/eight-stages-of-wastewater-treatment-process
  6. https://www.elodeusa.com/what-is-elode/
  7. https://www.reynoldsculligan.com/industrial-waste-water-treatment/

Прочие химические вещества

  • Промышленные товары: знаки химической опасности
  • Виды разделительных составов для форм
  • Смазки для форм на водной основе

Больше из химикатов

Химикаты для обработки воды

Для химической обработки воды может применяться большое разнообразие химикатов. Ниже приведены различные типы химикатов для обработки воды.

  • Algaecides
  • Antifoams
  • Biocides
  • Boiler water chemicals
  • Coagulants
  • Corrosion inhibitors
  • Disinfectants
  • Defoamers
  • Флокулянты
  • Нейтрализаторы
  • Oxidants
  • Oxygen scavengers
  • pH conditioners
  • Resin cleaners
  • Scale inhibitors
Suppliers:

Kurita  

Avista   

AWC    

GE         

SUEZ     

BWA      

Ropur      

 ECOLAB          

 Akkim  

Algaecides

Algaecides are chemicals that kill algae and blue or green algae, when they are added to water. Примерами являются сульфат меди, соли железа, соли аминов канифоли и хлорид бензалкония. Альгициды эффективны против водорослей, но не очень пригодны для цветения водорослей по экологическим причинам.
Проблема с большинством альгицидов заключается в том, что они убивают все присутствующие водоросли, но не удаляют токсины, выделяемые водорослями перед смертью.

Противовспениватели

Пена представляет собой массу пузырьков, образующихся при диспергировании определенных типов газа в жидкости. Прочные пленки жидкости окружают пузырьки, образуя большие объемы непродуктивной пены.
Причина пенообразования является сложным исследованием в области физической химии, но мы уже знаем, что его существование создает серьезные проблемы как для работы промышленных процессов, так и для качества готовой продукции. Когда ее не контролируют, пена может снизить производительность оборудования и увеличить продолжительность и стоимость процессов. 9Смеси 0540 Antifoam содержат масла в сочетании с небольшим количеством диоксида кремния. Они разрушают пену благодаря двум свойствам силикона: несовместимости с водными системами и легкости нанесения. Противопенные составы доступны либо в виде порошка, либо в виде эмульсии чистого продукта.

Порошок
Противовспенивающий порошок охватывает группу продуктов на основе модифицированного полидиметилсилоксана. Продукты различаются по своим основным свойствам, но в целом они представляют собой отличные антивспениватели в широком диапазоне применений и условий.
Пеногасители химически инертны и не вступают в реакцию с пеногасящейся средой. Они не имеют запаха, вкуса, нелетучи, нетоксичны и не вызывают коррозии материалов. Единственным недостатком порошкообразного продукта является то, что его нельзя использовать в водных растворах.

Эмульсии
Противопенные эмульсии представляют собой водные эмульсии полидиметилсилоксановых жидкостей. Они обладают теми же свойствами, что и порошковая форма, с той лишь разницей, что их можно применять и в водных растворах.

Биоциды

См. дезинфицирующие средства

Подробная информация о биоцидах также доступна здесь.
· Ингибитор образования накипи;
· Ингибирование коррозии;
· Пеногаситель;
· Контроль щелочности.

Коагулянты

Говоря о коагулянтах, предпочтение отдается положительным ионам с высокой валентностью. Обычно применяются алюминий и железо, алюминий как Al 2 (SO 4 ) 3- (алюминий) и железо как FeCl 3 или Fe 2 (SO 4 ) 3-. Можно также применять относительно дешевую форму FeSO 4 при условии, что она будет окисляться до Fe 3+ при аэрации.
Коагуляция очень зависит от доз коагулянтов, pH и концентрации коллоидов. Для регулирования уровня pH Ca(OH) 2 применяется в качестве кофлокулянта. Дозы обычно варьируются от 10 до 90 мг Fe 3+ /л, но при наличии солей необходимо применять более высокие дозы.

Ингибиторы коррозии

Коррозия — это общий термин, обозначающий превращение металла в растворимое соединение.
Коррозия может привести к выходу из строя ответственных частей котельных систем, отложению продуктов коррозии в критических зонах теплообмена и общей потере эффективности.
Поэтому часто применяются ингибиторы коррозии. Ингибиторы — это химические вещества, которые вступают в реакцию с металлической поверхностью, придавая поверхности определенный уровень защиты. Ингибиторы часто работают, адсорбируясь на металлической поверхности, защищая металлическую поверхность, образуя пленку.

Существует пять различных видов ингибиторов коррозии. Это:
1) Ингибиторы пассивности (пассиваторы). Это вызывает сдвиг коррозионного потенциала, переводя металлическую поверхность в пассивный диапазон. Примерами ингибиторов пассивации являются окисляющие анионы, такие как хромат, нитрит и нитрат, и неокисляющие ионы, такие как фосфат и молибдат. Эти ингибиторы являются наиболее эффективными и, следовательно, наиболее широко используемыми.
2) Катодные ингибиторы. Некоторые катодные ингибиторы, такие как соединения мышьяка и сурьмы, действуют, затрудняя рекомбинацию и выделение водорода. Другие катодные ингибиторы, такие как ионы кальция, цинка или магния, могут осаждаться в виде оксидов с образованием защитного слоя на металле.
3) Органические ингибиторы. Они воздействуют на всю поверхность корродирующего металла, если присутствуют в определенной концентрации. Органические ингибиторы защищают металл, образуя гидрофобную пленку на поверхности металла. Органические ингибиторы будут адсорбироваться в соответствии с ионным зарядом ингибитора и зарядом на поверхности.
4) Ингибиторы образования осадков. Это соединения, которые вызывают образование осадков на поверхности металла, тем самым обеспечивая защитную пленку.
Наиболее распространенными ингибиторами этой категории являются силикаты и фосфаты.
5) Летучие ингибиторы коррозии (VCI). Это соединения, переносимые в закрытой среде к месту коррозии путем улетучивания из источника. Примерами являются морфолин и гидразин и летучие твердые вещества, такие как соли дициклогексиламина, циклогексиламина и гексаметиленамина. При контакте с металлической поверхностью пары этих солей конденсируются и гидролизуются влагой с выделением защитных ионов.

Дезинфицирующие средства

Дезинфицирующие средства убивают присутствующие в воде нежелательные микроорганизмы. Существуют различные типы дезинфицирующих средств:
· Хлор (доза 2-10 мг/л)
· Диоксид хлора
· Озон
· Гипохлорит

Дезинфекция диоксидом хлора
ClO 2 используется главным образом в качестве основного дезинфицирующего средства для поверхностных вод с проблемами запаха и вкуса. Это эффективный биоцид в концентрациях от 0,1 ppm и в широком диапазоне pH. ClO 2 проникает через стенку бактериальной клетки и вступает в реакцию с жизненно важными аминокислотами в цитоплазме клетки, убивая микроорганизмы. Побочным продуктом этой реакции является хлорит.
Диоксид хлора дезинфицирует по тому же принципу, что и хлор, однако, в отличие от хлора, диоксид хлора не оказывает вредного воздействия на здоровье человека.

Дезинфекция гипохлоритом
Гипохлорит применяется так же, как диоксид хлора и хлор. Гипохлорирование — это метод дезинфекции, который больше не используется широко, поскольку агентство по охране окружающей среды доказало, что гипохлорит для дезинфекции воды был причиной консистенции бромата в воде.

Дезинфекция озоном
Озон является очень сильным окислителем с чрезвычайно коротким сроком службы. Он состоит из молекул кислорода с дополнительным атомом O, образуя O 3 . Когда озон вступает в контакт с запахом, бактериями или вирусами, дополнительный атом кислорода разрушает их напрямую путем окисления. При этом теряется третий атом О молекул озона и остается только кислород.

Дезинфицирующие средства могут использоваться в различных отраслях промышленности. Озон используется в фармацевтической промышленности, для подготовки питьевой воды, для обработки технической воды, для подготовки сверхчистой воды и для дезинфекции поверхностей.
Диоксид хлора используется в основном для подготовки питьевой воды и дезинфекции трубопроводов.

Каждый метод дезинфекции имеет свои преимущества и область применения. In the table below some of the advantages and disadvantages are shown:

Technology Environmentally friendly Byproducts Effectivity Investment Operational costs Fluids Surfaces
Ozone

+

+

++

+

++

++

УФ

++

++

+

+/-

++

+

++

Chlorine dioxide

+/ —

+/-

++

++

+

++

Chlorine gas

+

++

+/-

Hypochlorite

+

++

+/-444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444549. 0419

Флокулянты

Для стимуляции образования хлопьев в воде, содержащей взвешенные вещества, применяют полимерные флокулянты (полиэлектролиты), способствующие образованию связей между частицами. Эти полимеры обладают весьма специфическим эффектом, зависящим от их зарядов, их молекулярной массы и степени их молекулярной разветвленности. Полимеры растворимы в воде, и их молярная масса варьируется от 10 5 до 10 6 г/моль.
На один флокулянт может быть несколько загрузок. Различают катионные полимеры на основе азота, анионные полимеры на основе карбоксилат-ионов и полиамфолиты, несущие как положительный, так и отрицательный заряд.

Нейтрализующие вещества (контроль щелочности)

Для нейтрализации кислот и щелочей мы используем раствор гидроксида натрия (NaOH), карбонат кальция или известковую суспензию (Ca(OH) 2 ) для повышения уровня pH. Мы используем разбавленную серную кислоту (H 2 SO 4 ) или разбавленной соляной кислотой (HCl) для снижения уровня pH. Доза нейтрализующих агентов зависит от pH воды в реакционном бассейне. Реакции нейтрализации вызывают повышение температуры.

Окислители

В процессах химического окисления используются (химические) окислители для снижения уровней ХПК/БПК и для удаления как органических, так и окисляемых неорганических компонентов. Процессы могут полностью окислять органические материалы до двуокиси углерода и воды, хотя часто нет необходимости использовать процессы до такого уровня очистки
Доступен широкий спектр химикатов для окисления. Примеры:
· Перекись водорода;
· Озон;
· Комбинированный озон и перекись;
· Кислород.

Перекись водорода
Перекись водорода широко используется благодаря своим свойствам; это безопасный, эффективный, мощный и универсальный окислитель. Основными областями применения H 2 O 2 являются окисление для контроля запаха и коррозии, органическое окисление, окисление металлов и окисление токсичности. Наиболее трудные для окисления загрязняющие вещества могут потребовать H 2 O 2 для активации катализаторами, такими как железо, медь, марганец или другие соединения переходных металлов.

Озон
Озон можно применять не только как дезинфицирующее средство; он также может способствовать удалению загрязняющих веществ из воды посредством окисления. Затем озон очищает воду, разрушая органические загрязнители и переводя неорганические загрязнители в нерастворимую форму, которую затем можно отфильтровать. Система озона может удалить до двадцати пяти загрязняющих веществ.
Химические вещества, которые могут быть окислены озоном:
· Абсорбируемые органические галогены;
· Нитриты;
· Железо;
· Марганец;
· Цианид;
· Пестициды;
· Оксиды азота;
· Пахучие вещества;
· Хлорированные углеводороды;
· Печатные платы.

Кислород
Кислород также можно использовать в качестве окислителя, например, для окисления железа и марганца. Реакции, протекающие при окислении кислородом, обычно очень похожи.
Это реакции окисления железа и марганца кислородом:
2 Fe 2+ + O 2 + 2 OH -> Fe 2 O 3 + H 2

O 2 MN 2+ + O 2 + 4 OH -> 2 MNO 2 + 2 H 2 O

Scavengers Oxygening. Большинство встречающихся в природе органических веществ имеют слегка отрицательный заряд. Благодаря этому они могут поглощать молекулы кислорода, поскольку они несут небольшой положительный заряд, чтобы предотвратить реакции окисления в воде и других жидкостях.
Поглотители кислорода включают как летучие продукты, такие как гидразин (N 2 H 4 ), так и другие органические продукты, такие как карбогидразин, гидрохинон, диэтилгидроксиэтанол, метилэтилкетоксим, а также нелетучие соли, такие как сульфит натрия (Na 2 ). SO 3 ) и другие неорганические соединения или их производные. Соли часто содержат катализирующие соединения для увеличения скорости реакции с растворенным кислородом, например хлорид кобальта.

pH-кондиционеры

Уровень pH муниципальной воды часто регулируется, чтобы предотвратить коррозию труб и предотвратить попадание свинца в воду. Во время водоподготовки также может потребоваться регулировка pH. Уровень pH повышается или понижается путем добавления щелочей или кислот. Примером снижения рН является добавление хлористого водорода в случае щелочной жидкости. Примером повышения pH является добавление гидроксида натрия в случае кислой жидкости.
После добавления определенных концентраций кислот или щелочей pH будет преобразован приблизительно от семи до семи с половиной. Концентрация вещества и тип добавляемого вещества зависят от необходимого уменьшения или увеличения рН.

Очистители смол

Ионообменные смолы необходимо регенерировать после нанесения, после чего их можно использовать повторно. Но каждый раз, когда используются ионообменники, происходит серьезное загрязнение. Загрязнения, попадающие в смолы, не удаляются путем регенерации; поэтому смолы нуждаются в очистке с помощью определенных химикатов.
Используемые химические вещества, например, хлорид натрия, хлорид калия, лимонная кислота и диоксид хлора.
Очистка диоксидом хлора предназначена для удаления органических загрязнений с ионообменных смол. Перед каждой очисткой смолы необходимо регенерировать. После этого, в случае использования диоксида хлора, раствор диоксида хлора в концентрации 500 ppm проходит через слой смолы и окисляет загрязняющие вещества.

Ингибиторы накипи

Накипь представляет собой осадок, образующийся на поверхностях, контактирующих с водой, в результате осаждения обычно растворимых твердых веществ, которые становятся нерастворимыми при повышении температуры. Некоторыми примерами отложений являются карбонат кальция, сульфат кальция и силикат кальция.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *