鉻鍍液及其廢液的淨化回用方法和裝置的製作方法

2023-06-16 19:55:21

專利名稱：：鉻鍍液及其廢液的淨化回用方法和裝置的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種電鍍液的淨化回用方法，具體涉及鉻鍍液及其廢液的淨化回用方法和裝置。
背景技術：
：鉻酐是電鍍行業中使用量很大而廢水處理費用亦較高的一種化工原料。在傳統的鉻酸鍍鉻工藝中，由於生產時鉻鍍液隨工件的帶出，電鍍槽後面通常需要設置34個鉻液回收槽，以降低含鉻廢水的處理後排放，儘管部分回收液返回鍍槽，但隨著回收槽雜質濃度的升高，回收袼液最終還是需要進行處理才可排放。長久以來，電鍍鉻液回收後沒有辦法繼續充分利用，主要就是因為其中溶解含有的大量銅、鋅、鎳、鐵等多種金屬雜質。如果將回收溶液直接補充回鍍鉻槽，肯定會加速金屬雜質的累積，這些金屬雜質一旦積累到一定含量，就會影響鍍鉻的質量，最終造成整槽溶液的報廢，而廢液仍必須經過處理才能達標排放。過去有人使用素瓷罐電解的方法對鍍鉻槽液進行處理，希望能除去其中的各種金屬雜質，但結果表明，這種方法處理並不徹底，效率較低，而且經常會造成槽液中硫酸與Cr3+的失衡，極易引起鍍鉻故障。此外，通常鉻液回收槽中的鉻酸濃度較低，而鍍鉻槽容量有限，即使直接回用，鍍槽溶液中鉻酸的補充量也遠遠小於帶出量，仍然依靠大量的額外鉻的補充，因此直接回用並無明顯的經濟價值，不能有效節約成本。同時補充的回收液也把有害雜質重新帶回電鍍槽，引起槽液汙染。
發明內容本發明的目的在於克服現有技術的缺點，提供一種鉻鍍液及其廢液的淨化回用方法，本發明針對性的解決金屬汙染，能有效除去銅、鋅、鎳、鐵等多種有害金屬雜質，並將淨化後的溶液進行濃縮處理，最後回用於電鍍槽，回用率達到95%以上，同時，通過自動化控制系統，將鍍鉻槽、回收槽、槽液淨化系統、濃縮裝置以及分析儀表等有機結合起來，實現全自動操作，解決了國家多年來在清潔生產內不能實現的鉻鍍液循環使用。系統在有效節省鉻酐額外補充的同時，也避免了大量含鉻廢水的排放，取得循環經濟、清潔生產的雙重收效。本發明目的通過以下技術方案來實現鉻鍍液及其廢液的淨化回用方法，包括以下步驟(1)工件在電鍍槽1鍍鉻後，工件把鍍鉻液帶入第一回收槽2，當電導計測定第一回收槽2溶液的電導率達到設定值後，由PLC控制器控制加水電磁閥，加水到第二回收槽3,第二回收槽3的水溢流到第一回收槽2，然後第一回收槽2的溶液溢流到鉻液儲存槽4;(2)終端液位儀表測定鉻液儲存槽4內溶液達到設定液位後，由PLC控制器根據溶液的濃度，將鉻液儲存槽4內溶液分批定量送入淨化裝置緩衝槽5進行處理，當淨化裝置緩衝槽5內的溶液達到每批要處理的量時，由PLC控制器發出信號，停止泵溶液到淨化裝置緩衝槽5;將陽離子樹脂柱6中殘留的水排到鉻液儲存槽4;泵淨化裝置緩衝槽5溶液到陽離子樹脂柱6，溶液經過陽離子樹脂後完成淨化，轉入濃縮裝置7;然後對陽離子樹脂反衝洗，排水到淨化裝置緩衝槽5,當淨化裝置緩衝槽5的液位達到設定的控制液位即完成反衝洗，利用壓縮空氣將陽離子樹脂柱6中的殘留的水排走；當檢測到陽離子樹脂柱6中的液位達到設定的低液位後，即完成排水，進入下一步再生；加酸到陽離子樹脂柱6;當陽離子樹脂柱6液位儀表測定的液位達到設定的高液位後，停止加酸，通過PLC控制器設定的再生程序及時間，當達到設定時間後；利用壓縮空氣將陽離子樹脂柱6中的酸排走，當陽離子樹脂柱6中的液位達到設定的低液位後，完成排酸，進入下一步陽離子樹脂的衝洗，當pH控制器檢測到衝洗水的pH值達到設定值時，完成衝水，即完成一次批量處理的淨化過程；(3)將淨化後的溶液轉入濃縮裝置7，在濃縮裝置7的蒸發器中採用加熱噴霧風乾濃縮的方法將淨化的鉻鍍液濃縮，濃度分析儀表測量濃縮裝置7的濃縮槽中的鉻酸濃度後，將信號反饋給PLC控制器，當達到所設定的鉻酸濃度要求的範圍時，停止濃縮；每次按需要，定量將濃縮後的鉻鍍液補充回電鍍槽1;通過流量計的檢測和閥門的控制達到精確控制進入電鍍槽1的鉻酸的量，維持電鍍槽1的鉻酸濃度不變。所述加酸為加入30%質量以下的硫酸。為提高濃縮效率，濃縮前將所述淨化後的溶液加熱到45r55'C，溫度通過PLC控制器實現自動控制。淨化後的溶液鉻酸含量只有1050克/升，經過濃縮後，達到100克/升以上。所述PLC控制器分別與遠程監控計算機、數據列印設備、現場監控設備連接，組成PLC控制系統。所述PLC控制器具有標準通訊接口RS485，符合多種通訊規約，具有自動與手動轉換功能，實現對相關開關量和模擬量的信號釆集、相關設備及工藝的控制、數據記錄、系統診斷和安全保護。鉻鍍液中的金屬雜質離子，一般為(^2+、Zn2+、Ni2+、Fe3+，經過離子交換後被除去，鉻鍍液中的六價鉻以Cr(V'和Cr20,形式存在，不會和樹脂發生交換；當電鍍槽1裡鉻鍍液的金屬雜質超過一定範圍時，還可以直接抽出部分混入鉻液儲存槽4內，通過淨化系統逐漸淨化除去，讓鉻鍍液回復到正常的雜質濃度。所述電導計是測定溶液的電導率的儀器，通過電導率可以得到鉻溶液的濃度。實現所述的鉻鍍液的淨化回用方法的裝置，包括鉻液儲存槽4、淨化裝置緩衝槽5、陽離子樹脂柱6、濃縮裝置7和PLC控制器；所述的鉻液儲存槽4通過管路分別與電鍍生產線中的第一回收槽2和電鍍槽1連接，鉻液儲存槽4通過泵及管路與淨化裝置緩衝槽5連接，淨化裝置緩衝槽5再通過泵、閥門與陽離子樹脂柱6連接，陽離子樹脂柱6通過管5路與濃縮裝置7連接，硫酸槽8通過連有泵和閥門的管路連接到陽離子樹脂柱6，濃縮裝置7通過連有閥門和流量計的管路連接到電鍍槽1。所述第一回收槽2上設有連接到PLC控制器的電導計，用於測量溶液電導率，淨化裝置緩衝槽5上設有連接到PLC控制器的終端液位儀表；所述鉻液儲存槽上設有連接到PLC控制器的終端液位儀表和電導計；濃縮裝置7上設有連接到PLC控制器的電導計、溫度控制器和終端液位儀表。所述管路上的泵、流量計及閥門均連接到PLC控制器。所述鉻液儲存槽4、淨化裝置緩衝槽5、濃縮裝置7和陽離子樹脂柱6依次緊密排列。本發明相對於現有技術所具有的優點和有益效果1、離子交換反應中鉻酸損失小，由於鉻鍍液中六價鉻以Cr042—和Cr20,兩種陰離子形式存在，不與陽離子型交換樹脂發生反應。2、樹脂再生採用低濃度硫酸，現有技術採用質量分數在95%以上的硫酸，通過虹吸的方式使濃硫酸與水混合，無論從安全方面還是酸用量的穩定性方面都存在很大的問題，而採用本發明方法採用質量分數在30%以下硫酸，操作安全還可以精確控制酸的用量，同時不會引入氯離子汙染(不用HC1再生)。3、鉻鍍液的回用減少了原料鉻酐的補充，節約了生產成本，減輕了企業負擔，鉻回用率達到95%以上。4、鉻鍍液的回用使得含鉻廢水的排放微乎其微，節省了企業廢水處理的費用。5、裝置排列緊湊，佔地面積小。圖1是本發明裝置的平面布局圖；圖2是本發明裝置布局的立面圖；圖3是本發明方法的工藝流程圖中，CC為電腦控制；MS為手動控制；TE為溫度控制。具體實施例方式以下實施例僅是本發明的一個具體例子，不限定本發明的保護範圍。實施例l如圖3所示，實現所述的鉻鍍液的淨化回用方法的裝置，包括鉻液儲存槽4、淨化裝置緩衝槽5、陽離子樹脂柱6、濃縮裝置7和PLC控制器；鉻液儲存槽4通過管路分別與電鍍生產線中的第一回收槽2和電鍍槽1連接，鉻液儲存槽4通過泵及管路與淨化裝置緩衝槽5連接，淨化裝置緩衝槽5再通過泵、閥門與陽離子樹脂柱6連接，陽離子樹脂柱6通過管路與濃縮裝置7連接，硫酸槽8通過連有泵和閥門的管路連接到陽離子樹脂柱6，濃縮裝置7通過連有閥門和流量計的管路連接到電鍍槽1。第一回收槽2上設有連接到PLC控制器的電導計，用於測量溶液電導率，淨化裝置緩衝槽5上設有連接到PLC控制器的終端液位儀表；鉻液儲存槽上設有連接到PLC控制器的終端液位儀表和電導計；濃縮裝置7上設有連接到PLC控制器的電導計、溫度控制器和終端液位儀表。管路上的泵、流量計及閥門均連接到PLC控制器。鉻液儲存槽4、淨化裝置緩衝槽5、濃縮裝置7和陽離子樹脂柱6依次緊密排列，如圖1、2所示，排列緊湊佔地面積小。實施例2工件在電鍍槽l鍍鉻後，工件把鉻鍍液帶入第一回收槽2，第一回收槽2溶液經電導計測定鉻酸到10克/公升後，控制加水電磁閥，加水到第二回收槽3，第二回收槽3的水溢流到第一回收槽2，然後第一回收槽2的溶液溢流到鉻液儲存槽4;終端液位儀表測定鉻液儲存槽4內溶液達到容積80%後,PLC控制器根據溶液的濃度，將鉻液儲存槽4內溶液分批定量送入淨化裝置進行處理，所述淨化裝置採用陽離子交換樹脂，將需淨化的溶液泵入淨化裝置緩衝槽5，當淨化裝置緩衝槽5內的溶液達到每批要處理的量時，PLC控制器發出信號，停止泵溶液到淨化裝置緩衝槽5;將陽離子樹脂柱6中的殘留的水排到鉻液儲存槽4;泵淨化裝置緩衝槽5溶液到陽離子樹脂柱6，進入淨化工序；溶液經過陽離子樹脂後完成淨化，淨化後的溶液轉入濃縮裝置7;然後用純水對陽離子樹脂反衝洗，排水到淨化裝置緩衝槽5，當淨化裝置緩衝槽5的液位達到容積10%時，即完成反衝洗，利用壓縮空氣將陽離子樹脂柱6中的殘留的水排走；當檢測到陽離子樹脂柱6中的液位達到設定的低液位後，即完成排水，進入下一步再生；加酸到陽離子樹脂柱6;當陽離子樹脂柱6液位儀表測定的液位達到設定的高液位後，停止加酸，通過PLC控制器設定的再生程序及時間，使陽離子樹脂充分完成再生；當時間達到30分鐘後；利用壓縮空氣將陽離子樹脂柱中的酸排走，當陽離子樹脂柱6中的液位達到設定的低液位後，即完成排酸，進入下一步陽離子樹脂的衝洗，當pH控制器檢測到衝洗水的pH值達到4時，完成衝水，即完成一次批量處理的淨化過程；如此循環，整個過程採用PLC控制器自動控制；淨化後的溶液轉入濃縮裝置7，濃縮前將所述淨化後的溶液加熱到45'C，在蒸發器中採用加熱噴霧風乾濃縮的方法將淨化的鉻鍍液濃縮，濃度分析儀表測量濃縮裝置7的濃縮槽中的鉻酸濃度，將信號反饋給PLC控制器，當達到鉻酸濃度100克/升時，停止濃縮；每次按需要，定量補充回電鍍槽l;PLC控制器控制閥門，使得鉻酸進入電鍍槽l，同時通過流量計對進入電鍍槽l的鉻酸的流量進行測定並反饋信號給PLC控制器，PLC控制器通過流量的檢測和閥門控制達到精確控制進入電鍍槽1的鉻酸的量，維持電鍍槽1的鉻酸濃度不變，如圖2所示。在保證鍍鉻槽溶液濃度持續穩定在實施例2的工藝範圍內，累計回用鍍鉻液折合鉻酐達到了1568.3千克，期間只需額外補充鉻酐量為82千克，回用率達到95%。離子交換交換樹脂對各種金屬離子的吸附及清除效果明顯，完全達到濃縮後的回用要求，表1中列出了一些離子交換樹脂處理前後回收鉻鍍液的成分含量。7表1tableseeoriginaldocumentpage8應用本發明方法後，帶出的鉻鍍廢液得以淨化回用，節省了鉻酐補充所需的原料成本，另外，在絕大部分帶出鉻酐循環使用的同時，含鉻廢水的排放己經變得微乎其微，處理含鉻廢水的成本也因此得到了節省，表2列出了回用1568.3千克鉻酐所節約的原料及廢水處理的費用。表2tableseeoriginaldocumentpage8權利要求1、鉻鍍液及其廢液的淨化回用方法，其特徵在於，包括以下步驟(1)工件在電鍍槽(1)鍍鉻後，工件把鉻鍍液帶入第一回收槽(2)，當電導計測定第一回收槽(2)溶液的電導率達到設定值後，由PLC控制器控制加水電磁閥，加水到第二回收槽(3)，第二回收槽(3)的水溢流到第一回收槽(2)，然後第一回收槽(2)的溶液溢流到鉻液儲存槽(4)；(2)終端液位儀表測定鉻液儲存槽(4)內溶液達到設定液位後，由PLC控制器根據溶液的濃度，將鉻液儲存槽(4)內溶液分批定量送入淨化裝置緩衝槽(5)進行處理，當淨化裝置緩衝槽(5)內的溶液達到每批要處理的量時，由PLC控制器發出信號，停止泵溶液到淨化裝置緩衝槽(5)；將陽離子樹脂柱(6)中殘留的水排到鉻液儲存槽(4)；泵淨化裝置緩衝槽(5)溶液到陽離子樹脂柱(6)，溶液經過陽離子樹脂後完成淨化，轉入濃縮裝置(7)；然後對陽離子樹脂反衝洗，排水到淨化裝置緩衝槽(5)，當淨化裝置緩衝槽(5)的液位達到設定的控制液位即完成反衝洗，利用壓縮空氣將陽離子樹脂柱(6)中的殘留的水排走；當檢測到陽離子樹脂柱(6)中的液位達到設定的低液位後，即完成排水，進入下一步再生；加酸到陽離子樹脂柱(6)；當陽離子樹脂柱(6)液位儀表測定的液位達到設定的高液位後，停止加酸，通過PLC控制器設定的再生程序及時間，當達到設定時間後；利用壓縮空氣將陽離子樹脂柱(6)中的酸排走，當陽離子樹脂柱(6)中的液位達到設定的低液位後，完成排酸，進入下一步陽離子樹脂的衝洗，當pH控制器檢測到衝洗水的pH值達到設定值時，完成衝水，即完成一次批量處理的淨化過程；(3)將淨化後的溶液轉入濃縮裝置(7)，在濃縮裝置(7)的蒸發器中採用加熱噴霧風乾濃縮的方法將淨化的鉻鍍液濃縮，濃度分析儀表測量濃縮槽中的鉻酸濃度後，將信號反饋給PLC控制器，當達到所設定的鉻酸濃度要求的範圍時，停止濃縮；每次按需要，定量將濃縮後的鉻鍍液補充回電鍍槽(1)；通過流量計的檢測和閥門的控制達到精確控制進入電鍍槽(1)的鉻酸的量，維持電鍍槽(1)的鉻酸濃度不變。2、根據權利要求1所述的鉻鍍液的淨化回用方法，其特徵在於，所述加酸為加入質量分數在30%以下的硫酸。3、根據權利要求1所述的鉻鍍液的淨化回用方法，其特徵在於，為提高濃縮效率，濃縮前將所述淨化後的溶液加熱到45'C55'C，溫度通過PLC控制器實現自動控制。4、根據權利要求1所述的鉻鍍液的淨化回用方法，其特徵在於，淨化後的溶液鉻酸含量只有1050克/升，經過濃縮後，達到100克/升以上。5、根據權利要求1所述的鉻鍍液的淨化回用方法，其特徵在於，所述PLC控制器分別與遠程監控計算機、數據列印設備、現場監控設備連接，組成PLC控制系統。6、根據權利要求1所述的絡鍍液的淨化回用方法，其特徵在於，所述PLC控制器具有標準通訊接口RS485,符合多種通訊規約，具有自動與手動轉換功能，實現對相關開關量和模擬量的信號採集、相關設備及工藝的控制、數據記錄、系統診斷和安全保護。7、實現權利要求l所述的鉻鍍液的淨化回用方法的裝置，其特徵在於，包括鉻液儲存槽(4)、淨化裝置緩衝槽(5)、陽離子樹脂柱(6)、濃縮裝置(7)和PLC控制器；所述的鉻液儲存槽(4)通過管路分別與電鍍生產線中的第一回收槽(2)和電鍍槽(1)連接，鉻液儲存槽(4)通過泵及管路與淨化裝置緩衝槽(5)連接，淨化裝置緩衝槽(5)再通過泵、閥門與陽離子樹脂柱(6)連接，陽離子樹脂柱(6)通過管路與濃縮裝置(7)連接，硫酸槽(8)通過連有泵和閥門的管路連接到陽離子樹脂柱(6)，濃縮裝置(7)通過連有閥門和流量計的管路連接到電鍍槽(1)。8、根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述第一回收槽(2)上設有連接到PLC控制器的電導計，用於測量溶液電導率，淨化裝置緩衝槽(5)上設有連接到PLC控制器的終端液位儀表；所述鉻液儲存槽上設有連接到PLC控制器的終端液位儀表和電導計；濃縮裝置(7)上設有連接到PLC控制器的電導計、溫度控制器和終端液位儀表。9、根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述管路上的泵、流量計及閥門均連接到PLC控制器。10、根據權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述鉻液儲存槽(4)、淨化裝置緩衝槽(5)、濃縮裝置(7)和陽離子樹脂柱(6)依次緊密排列。全文摘要本發明公開一種鉻鍍液及其廢液的淨化回用方法和裝置，本發明方法針對性的解決金屬汙染，採用淨化裝置能有效除去銅、鋅、鎳、鐵等多種有害金屬雜質，並將淨化後的溶液進行濃縮處理，最後回用於電鍍槽，回用率達到95％以上，同時，通過自動化控制系統，將電鍍槽、回收槽、淨化裝置、濃縮裝置以及分析儀表等有機結合起來，實現全自動操作，解決了國家多年來在清潔生產內不能實現的鉻鍍液循環使用，本發明方法在有效節省鉻酐額外補充的同時，也避免了大量含鉻廢水的排放，獲得循環經濟、清潔生產的雙重收效。文檔編號C25D21/22GK101580957SQ20091004003公開日2009年11月18日申請日期2009年6月5日優先權日2009年6月5日發明者黃廣炳申請人:東莞龐思化工機械有限公司