Введение
Глава 1. Литературный обзор практические возможности мембранного электролиза
1.1. Мембраны, их свойства, получение и применение 22
1.1.1. Методы мембранного разделения 22
1.1.2. Мембраны в процессах разделения веществ методом диффузии 22
1.1.3. Мембраны для баромембранных процессов 24
1.1.4. Мембраны в процессах электродиализа и мембранного электролиза 26
1.1.5. Комплексная переработка сложных объектов с использованием мембран в сочетании с другими способами переработки 42
1.2. Методы и способы обработки растворов и электролитов, применяемых в производстве печатных плат 43
1.2.1. Регенерация раствора химического меднения 43
1.2.2. Регенерация растворов травления меди 48
1.2.3. Решение проблемы выноса токсичных компонентов при электроосаждении сплава олово-свинец в производстве печатных плат 53
1.3. Методы и способы уменьшения поступления в промывные воды ионов тяжелых металлов и других токсичных соединений при использовании некоторых растворов и электролитов гальванического производства 55
1.3.1. Извлечение кадмия из электролитов кадмирования и промывных вод после операции кадмирования 55
1.3.2. Регенерация раствора осветления цинковых и кадмиевых покрытий 58
1.3.3. Извлечение соединений шестивалентного хрома из растворов и электролитов гальванического производства 61
1.3.4. Электрохимическая переработка раствора снятия хромовых покрытий 64
1.3.5. Регенерация раствора пассивации цинка на основе соединений трехвалентного хрома 66
1.3.6. Регенерация раствора осветления алюминиевых сплавов на основе азотной и смеси азотной и плавиковой кислоты 67
1.3.7. Извлечение катионов аммония из водных растворов 72
1.4. Применение мембранного электролиза в функциональной гальванотехнике 74
1.4.1. Проблема стабилизации процесса электроосаждения хрома из электролитов на основе соединений трехвалентного хрома 74
1.5. Некоторые альтернативные способы очистки ряда растворов и электролитов гальванического производства 75
1.5.1. Очистка стандартного электролита хромирования 75
1.5.2. Другие методы очистки некоторых растворов 76
1.6. Формулировка проблемы, цель и задачи исследований 78
Глава 2. Методология научных исследований
2.1. Разработка научно обоснованных технологических решений для регенерации технологических растворов и очистки промывной воды методом мембранного и безмембранного электролиза 80
2.2. Оборудование и материалы, используемые в работе 82
2.3. Расчет выхода по току, расхода электроэнергии, степени извлечения вещества, числа переноса и коэффициента снижения поступления в сточную воду 83
Выводы по главе 2 85
Глава 3. Мембранный электролиз растворов, применяемых в производстве печатных плат
3.1. Регенерация раствора химического меднения 86
3.1.1. Исследование процесса анодного растворения меди в модельных щелочных тартратных растворах 87
3.1.2. Исследование переноса формиат- и тартрат-ионов через анионообменную мембрану в модельных растворах 94
3.1.3. Исследование возможности повышения концентрации ионов меди в модельных щелочных тартратных растворах путем ее анодного растворения при разделении катодного и анодного пространств с помощью анионообменной мембраны 96
3.1.4. Принцип действия установки для электрохимической регенерации отработанного раствора химического меднения 98
3.2. Регенерация растворов травления меди, применяемых в производстве печатных плат 101
3.2.1. Регенерация растворов травления меди на основе пероксида водорода 101
3.2.2. Регенерация растворов травления меди на основе персульфата аммония 104
3.2.3. Регенерация растворов травления меди на основе персульфата калия 111
3.2.4. Регенерация кислого раствора травления меди на основе двухлористой меди и соляной кислоты 115
3.2.5. Регенерация кислого раствора травления меди на основе двухлористой меди, соляной кислоты и хлористого аммония 127
3.2.6. Регенерация аммиачных растворов травления меди цементационно-электролизным методом 140
3.3. Извлечение олова, свинца и борфтористоводородной кислоты из ванны улавливания после операции нанесения сплава олово-свинец из борфтористоводородного электролита 146
3.3.1. Извлечение олова и свинца методом электролиза без разделения катодного и анодного пространств 146
3.3.2. Извлечение олова и свинца методом электролиза с разделением катодного и анодного пространств с помощью анионообменной мембраны 149
3.3.3. Выбор материала для нерастворимого анода и исследование его устойчивости 152
Выводы по главе 3 153
Глава 4. Применение мембранного электролиза в гальваническом производстве для удаления ионов тяжелых металлов из растворов электролитов и промывных вод
4.1. Хлористо-аммонийный электролит кадмирования 155
4.1.1. Извлечение ионов кадмия из отработанных электролитов кадмирования на основе хлорида аммония 155
4.1.2. Извлечение ионов кадмия из промывной воды ванны улавливания после операция кадмирования в хлористо-аммонийном электролите кадмирования 159
4.2. Сернокислый электролит кадмирования 162
4.2.1. Извлечение ионов кадмия из отработанных сернокислых электролитов и из соответствующей промывной воды 163
4.2.2. Оценка эффективности удаления ионов кадмия из ванны улавливания после сульфатно-аммонийного электролита кадмирования и из хроматного раствора пассивации кадмиевых покрытий 166
4.3. Извлечение катионов аммония из сернокислых растворов 170
4.3.1. Необходимость извлечения катионов аммония из промывных вод и отработанных рабочих растворов 170
4.4. Раствор пассивации цинка на основе соединений трехвалентного хрома 172
4.4.1. Регенерация растворов пассивации цинка на основе соединений трехвалентного хрома 173
4.5. Исследование процесса извлечения катионов бериллия методом мембранного электролиза 183
4.5.1. Извлечение катионов бериллия из модельных и производственных растворов 183
4.6. Метод регенерации стандартного электролита хромирования 193
4.6.1. Щавелевокислый метод очистки электролита хромирования от катионов двухвалентной меди 193
4.6.2. Йодатный метод удаления катионов трехвалентного железа из стандартного электролита хромирования 198
Выводы по главе 4 210
Глава 5. Разработка технологии изготовления анода PbO2/Ti и его применение вместо платинированных анодов для электрохимической обработки некоторых растворов электролитов гальванического производства
5.1. Электрохимическая стойкость нерастворимых анодов из платинированного титана или ниобия при их использовании для очистки промывной воды после полихроматноазотнокислого раствора осветления цинка и электролита цианистого кадмирования 212
5.2. Исследование электрохимической стойкости нерастворимого анода из платинированного титана и ниобия в процессе их работы в растворе ванны улавливания для ванны сернокислого никелирования 215
5.3. Необходимость разработки и последующих испытаний электрохимически стойкого нерастворимого анода, способного длительно работать в растворах, в которых платинированные аноды немедленно разрушаются либо имеют срок службы не более полгода 218
5.3.1. Выбор материала анода и его конструкция 220
5.4. Исследование электрохимической стойкости нерастворимого анода PbO2/Ti в некоторых растворах в лабораторных условиях 225
5.4.1. Извлечение цинка и кадмия из раствора осветления методом мембранного электролиза 225
5.4.2. Расчет затрат на процесс регенерации раствора осветления 232
5.4.3. Исследование электрохимической стойкости нерастворимого анода PbO2/Ti в свежем растворе осветления на основе азотной, серной и хромовой кислоты 236
5.4.4. Исследование электрохимической стойкости нерастворимого анода PbO2/Ti в свежем растворе осветления на основе азотной, серной и хромовой кислоты с добавлением фторида натрия 238
5.4.5. Исследование электрохимической стойкости нерастворимого анода PbO2/Ti в свежем растворе осветления алюминиевых литейных сплавов, содержащем смесь азотной и плавиковой кислоты 239
5.4.6. Исследование электрохимической стойкости нерастворимого анода PbO2/Ti при обезвреживании цианид-содержащих растворов 243
5.4.7. Исследование электрохимической стойкости нерастворимого анода PbO2/Ti при обезвреживании отработанного раствора химического никелирования, содержащего восстановители - гипофосфит- и фосфит анионы 250
5.5. Исследование электрохимической стойкости нерастворимого анода PbO2/Ti в некоторых растворах в производственных условиях 254
5.5.1. Исследование электрохимической стойкости нерастворимого анода PbO2/Ti при удалении цианид-ионов и цинка из промывной воды ванны улавливания после операции цинкования в цианистом электролите 254
5.5.2. Исследование электрохимической стойкости PbO2/Ti анода при удалении катионов никеля из промывной воды ванны улавливания после ванны сернокислого никелирования, содержащей коррозионно-активные хлорид-ионы 257
5.5.3. Определение электрохимической стойкости Ti как основы анода PbO2/Ti при извлечении катионов тяжелых металлов методом мембранного электролиза из азотнокислого раствора, предназначенного для травления меди, осветления алюминиевых сплавов и снятия покрытия Sn-Bi с Al 263
Выводы по главе 5 265
Глава 6. Основы технологических процессов практического (прикладного) мембранного электролиза
6.1. Основные положения и приемы по проведению процессов регенерации, рекуперации и утилизации растворов и электролитов гальванического производства методом мембранного электролиза 268
Выводы по главе 6 280
Заключение
Основные выводы и итоги 281
Рекомендации, перспективы и дальнейшая разработка 285
Список литературы 287
Приложение 325
