صفحه 1:
al دا
yy. rete 0 الك
ل (CFE)
Pei استاد راهنما
ee 5
“Big oil
استاد مشاور
= كر توكس ولت
نگارنده
THE OT Le
56 ۱۳۸4۸
صفحه 2:
Sue
۴
Investigation on lon Exchange Reisins
Performance in Heavy Metéel Removal from
Plating Indastry
Adviser Professor
Dr. amir hesam, ۲
‘Dr@mehdi Bérgheee
Councelor professOF
Dr. amir Mfossein javid
Author
Alireza Aghajan nattaj
2 Year 2009
صفحه 3:
صفحه 4:
عناوین
- هدف از مطالعه
- معرفی صنایع ابکاری و تشریح کاربرد نقره در آن
- آشنائی رزینهای تبادل بونی
- بیان روش مطالعه
-نتایج عملکرد رزینهای تبادل یونی در حذف نقره
صفحه 5:
هدف از انجام مطالعه
صفحه 6:
* هدف از انجام این مطالعه بررسی بازده رزین های تبادل یونی
کاتیونی سدیمی در حذف فلز نقره و ارزیابی امکان کاربرد آن
بعنوان یک روش پیشنهادی جهت حذف این الاینده در صنایع
ابکاری أت
صفحه 7:
صنایع آبکاری
* در بیشتر نقاط دنیا صنایع هميشه بر مبنای فراولنی لب در یک
منطقه احداث می گردد . صنایع آبکاری هم از اين قاعده
مستثبی نیستند . در این صنعت لب نسبتاً زیادی بعنوان آب
کشیدن محصولات آبکاری شده - شستشوی اولیه قطعلتی که
باید آبکاری شود به منظور جداسازی رسوبات و ناخالصی ها از
روی آنها - تهیه محلولهای شیمیائی شستشوی قطعات و
محلولهای آبکاری ۰ مصرف می شود .
صفحه 8:
معرفی صنابع ابکاری و تشریح کاربرد نقره در آن
صفحه 9:
کیفیت پسابهای صنایع آبکاری
1- فلزات سنگین بصورت محلول (مانتد )مرا ووه)
۲- آنیونها نظیر برات . کلرور -سیانور -فلوئور -فسفات -سولفات
۳- کمپلکس هائی نظیر سیانور -آمین -آمونیاک -9020) -سیترات -نارتاات گزالات
۴- اسیدها مانتد 166-0 و ترکیبات محلول فلزات سنگین
۵- قلیاتی ها مانند فسفاتها - سیلیکاتها - سورفاکتانها
۶ چربی و روغن
۷- مواد جامد خنثی
ee ON
-٩ مواد آلی مختلف
صفحه 10:
تصفیه فاضلابهای صنابع ابکاری
* الف - روشهای بیولوژیکی
ب- استفاده از مواد جاذب
* ج- روشهای ترسیبی
د - استفاده از رزینهای تبادل یونی
ه - سایر روش ها
صفحه 11:
* الف - روشهای بیولوژیکی
* با توجه به تنوع مواد شیمیلئی آلی و معدنی موجود در اين
گونه پسابها , روشهای بیولوژیکی در صنایع ای از قبیل صنایع
ابکاری بیشتر جنبه تحقیقاتی داشته و کاربرد عملی چندانی
ندارد
٠ ب- استفاده از مواد حاذب
tl oa معا ها
در مورد برخی تر
پائین کاربرد دارد.
صفحه 12:
ج- روشهای ترسیبی
* پرکاربردترین روش در تصفیه فاضلابهای صنایع شیمیائی
در حذف بسیاری از مواد شیمیاتی از قبیل نیکل, کادمیوم,
مس, سرب , سیانید و ...
حذف کروم به روش ترسیب با متا بی سولفیت سدیم در
محیط های اسیدی و حذف سیانید ها بروش اکسیداسیون و
ترسیب با ترکیبات کلر در محیط قلیلتی یکی از معمولترین و
شناخته شده ترین روشهای تصفیه فاضلاب در صنایع ابکاری
است
صفحه 13:
POLYMER
TREATIEN
2
شکل ۱ - تصفیه فاضلابهای ابکاری به روش ترسیب شیمیائی
|
sopluMt
HYPOCHLORITE
DILUTE
suing
1
BISULAITE
SOLUTION
BATCH TREATMENT
DILUTE
SULFURIC
LIME SLURRY OR
DILUTE CAUSTIC
COLLECTION
COLLECTION
صفحه 14:
واکنش های شیمیائی ترسیب کروم ۶ ظرفیتی
—posers aes = را
۰ (6) ومنه و + و (همی )هن Weak +O LCOmP—
WOOr +0 LOGO + LO GP 0:8 (wP)O +0 10160 +O1E7E )6(
LOO + Pr OP +O LOM — APAH(SUPIO + OrO(OrP!D +00 (P)
٠ (©) مت( + و(را روه 2 Owl +Ore (G)O
Ca( vl ) + Ore (Gx) O اجه + (8) ۰
رصن
صفحه 15:
روش تبادل يون
ادن رای را رت و
همچنین سایر یونهایی که بازیافت آنها مقرون به صرفه باشد
توصیه شده است
* با توجه به اينكه لين روش هیچ گونه مواد شیمیائی جدیدی را
به يساب خروجى وارد نميكند ميتواند روش مناسبى براى
تصفيه فاضلابهائى باشد كه در ان حجم فاضلاب توليدى يائين
و غلظت مواد آلاينده در آن زياد است .
صفحه 16:
کاربرد نقره در صنابع آبکاری
- نقره از فلرات گرانبهاست که مانند طلاءاز گذشته مورد توجه
بوده و کاربردهای زینتی زیادی چه به عنوان فلز پلیه و چه به
عنوان روکش فلزات دیگر داشته لست. اما امروزه علاوه بر
کاربردهای قبل دارای کاربردهای صنعتی بسیاری شده است.
کاربرد نقره به عنوان پوشش
در پوشش های زینتی : جلای فلزی, محافظت در برابر
خوردگی
- در پوشش های صنعتی : مقاومت الکتریکی بسیار پائین
صفحه 17:
ویژگیهای فیزیکی نقره
عدد اتمى ا
وزن اتمى
\OV.AY
چگالی ۰ loo
نقطه ذوب ۱ رید بو وراد
قاشع کی کت Cae, A NPIN ون
نکته : برای فلزاتی مانند فولاد از دو مرحله پیش آبکاری استفاده میشود؛ در
مرحله اول پیش آبکاری به همراه محلول مس سیانیدی و در مرحله دوم پیش
آبکاری متعارف انجام میشود
صفحه 18:
تر کیبات مورد استفاده در پیش آبکاری فولاه با
ترکیب
منت
°
بيش آبكاري ١
7ه ۵۱۱۱ ردنر
7 2-۰
كرم درليتر V+ -VO
sages Yo — YY
- 9 owe ۲ - ۵۱
a PAE
۲ پیش آبکاری
ee eNO)
۵ روا ار
۳ ا کرد
Si مره
صفحه 19:
تر کیبات نقره برای ابکاری
* الف - حمامهای سیانیدی
ال ال ا Se
پتاسیم. سیانید سدیم و کربناتهاو نیتراتهای دیگر استفاده
ميشود.
ب- حمامهاى غير سيانيدى
از تركيباتى مانند نيترات نقره , يديد نقره ,يديد يتاسيم ,اسيد
هیدرویدیک, کلرید نقره ,تیو سولفات سديم ,هيدروسولفيد
سدیم استفاده میشود
صفحه 20:
مقایسه غلظت تر کیبات حمام نقره تزئینی و صنعتی
حمام تزئینی
( گرم بر لیتر )
۴۵-۰
۵۶-۱
۷۸-۰
۵۰-۲۳۵
٩۰-۵
حمام با سرعت زياد
( گرم بر لیتر )
۱۱۵-۲۵
۱۵۲-۴
۲۳۵-۶۸
۱۶۰-۴۵
٩۰-۵
.۶۴
vf
صفحه 21:
آشنائی رزینهای تبادل یونی
صفحه 22:
تار یخجه رزینهای تبادل بونی
رزینهای نسل اول
۰- کشف لثر تبادل یون توسط یک دانشمند انگلیسی pls
»۳۰ متوجه گردید
Sa ee ۱۸۸۵
شیمی دان آلمانی به نام سب
۵ - استفاده از ستونهای مواد معدنی آلومینیوم سیلیکات
از آب توسط دانشمند آلمانی دیگر بنام
۵ - افزایش استفاده از زغال سولفاته شده در تبادل يون
صفحه 23:
* رزینهای نسل دوم
۶ ساخت رزهای تبادل کاتیونی از نوع اسید سولفونیک
پلی استیرین توسط یک محقق آمریکایی بنام 1۲
*؟ ۱۹۴۶ - تولید رزینهای تبادل آنیونی از طریق کلرومتیله کردن
و آمینه کردن دانه های پلی استیرن توسط رس Do
صفحه 24:
انواع رزینهای تعویض یونی از نظر نوع یون قابل مبادله
- رزینهای کاتیونی
رزینهای کاتیونی قوی
رزینهای کاتیونی ضعیف
- رزینهای آنیونی
رزینهای آنیونی قوی
رزینهای آنیونی ضعیف
صفحه 25:
رزبنهای کاتبونی قوی
رزین های کاتیونی اسید قوی از این جهت نامیده می شود ۰ چون رفتار
شیمیایی آنها مشابه اسید قوی است.
اين رزين ها حاوى اسيد ( 5017 3) و
شكل نمكئ ge (R SQNay oh باشد.
* رزین های کاتیونی سدیمی از نوع قوی نه فقط کاتیون های مولد سختی
آب بلکه همه یونهای فلزی را با سدیم تعویض می کنند.
50 ۵ +۲۳۷ و۸۳ ۲۱۶۸۵۲
۲۷۵۵ +02۵ ۲ جه ۲( )7 091 yRNa
صفحه 26:
احبای رزین کاتبونی قوی
برای احیاء اين نوع رزینها کافی است که رزین را با لب نمک
شستشو دهیم تا رزین به فرم اولیه خود یعنی has RO
شود.
برای احیاء این نوع رزین باید از یک اسید قوی ose اسید
کلریدریک یا اسید سولفوریک استفاده کرد.
ترتیب گزینش نسبی کاتیونها برای جذب بوسیله تعویض کننده
کاتیونی قوی به شکل زیر می باشد
11 < ۲۵۳ < ۲8۳ < Cd" > Mg > NH > K' > ۳
صفحه 27:
رژین تبادل بونی کاتبونی
Ca(HCO3)2
Me(HCO3)2
CaSO4
NaHCO;
MgSO
آب شام
RNa کرو
CaClz
NaCl
MgClz
NaCl
صفحه 28:
رزین های کاتیونی ضعیف
گروه فعال در این نوع رزینها بجای سولفونیک. کربو کسیلیک
a el اداوس هی رال هت مخ نی
پونیزه نمی شوند اما در محیط قلیائی یونیزه شده و یون
متحرک خود را می توانند تعویض نمایند. بنیان رزینهای
کاتیونی ضعیف را با 61٩۲ نشان می دهند.
0 +2۵ ج ۲( 03700 +7۲6
صفحه 29:
احیاء رزین کاتیونی ضعیف
* برای احیای رزینهای کاتیونی ضعیف از هر نوع اسیدی می توان
استفاده کرد.
ترتیب گزینش کاتیونها بوسیله تعویض کننده کاتیونی ضعيه
به صورت زیر می باشد
۵ < ۲ < هل[ < 2۳ < ۲۵ < ۲۵۳ < ۲۲
صفحه 30:
رزین های آنیونی قوی
ركاف ون وبا تراد اسان ده که را مرف هیه
شبکه رزین بدون یون متحرک است وقتی که لب از روی رزین
les Gecko. PEG) LO Weel اتید ها نون کل
این نوع رزینها جذب شده و بجای آنها یون هیدروکسیل آزاد
ee فد
ZOH+ HCLe ZCL+ ۵
۲2۸+ ۲۲ 508 هه ۵۵
صفحه 31:
150
5
Hel + لها Zou 1 مدير
H)SiOs
Co
Sos
zea
HSics
* ترتیب گزینش تجربی در مورد رزینهای آنیونی قوی به ترتیب
زير می باشد:
۰
PQ >SQ < 1 < ۷۵ < 5 < 0 > HCQ > CH.COO > OH > F > HSQ
صفحه 32:
رزین های آنیونی ضعیف
لین رزینها قادر به حذف اسیدهای معدنی قوی fro 10 و
هستند اما قادر به حذف اسیدهای ضعیف (که دارای درجه
یونیزاسیون پائینی هستند) مثل اسید کربنیک و اسید
م ل ی
اسید می نامند و بنیان آنها را با )٩ نمایش می دهند.
صفحه 33:
احياء رزین آنبونی ضعیف
So lose cease Stl cles yell eae ٩ لول
قلیائی» اسیدهای جذب شده توسط رزین را خنثی نموده و به
صورت نمک آزاد مبی گردد.
ترتیب گزینش در مورد رزینهای آنیونی ضعیف به ترتیب زیر
اش
OH >PQ >SQ >I >NQ>CI
صفحه 34:
مطالعه موردی
صفحه 35:
مروری بر تحقیقات انجام شده
3
* اقاى نعمت اله اسمى زاده در يايان نامه خود با عنوان
جلوكيرى از اتلاف كروم در صنعت آبكارى و بررسى امكان
بازيافت لن به روش تبادل یون" ( در سال ۱۳۷۸ در مورد
امکان استفاده از رزینهای تبادل یونی در حذف نقره میگوید :
* "نظر به اينکه نقره هم به شکل کاتیون مثبت و هم به صورت
آنیون منفی ( در حضور سیانید تیوسولفات پا سایر پایدار کننده
های موجود در وان پوشش دهی ) وجود دارد ؛ لذا بازیابی نقره
با استفاده از رزین کاتیهنی و انیونی هر دو امکان پذیر است .
ی کش رات Se ide sce oe
مبدل کاتیونی ضعیف گرفته شده است" .
صفحه 36:
ستفاده
مشخصات رزین مورد |
کانیونی سدیمی
ین تبادل یونی کات
شکل ظاهری رزي
صفحه 37:
Waree Teaarsans
I See
RELITEGF
TPIGAL CHARACTERISTICS
صفحه 38:
ae
Copolimer
گروه عملکردی
شکل ظاهری
اندازه دائه ها
حجم در تفیر سدیم به هیدروژن
ظرفیت تباول کل
پایداری رزین _
محدوده دمای قابل بهره برداری
حداقل عمق رزین
محدوده بار سطحی بهره برداری
احيا كد
NaCl
میزان احیا کننده
غلظت احیا
Styrene - DVB Gel
سولئويى
دانه زرد مايل به قهوهاي
۳ تا ۸ میلیمتر
حداقل ۰.۶ میلیمتر
15
ندیم
حداکثر ۸ درصد
۲ اکی والان در لیتر
در تمام 13 ها پایدار است
۲ ترجه سان ی گرا
۵ تا ۱۰۰ درجه
۰ میلی متر
m3/m2.h 0: to
H2S04 HCl
g/l 240-80 150-40 200-60
won one ove
صفحه 39:
محل استقرار پایلوت
* يايلوت اين تحقيق در صنایع اجزا دقیق از صنایع وابسته به
سازمان هوا فضا احداث و مطالعه بر روی پساب واحد آبکاری
لین صنایع انجام پذیرفت. لین صنایح در شرق شهر تهران و در
منطقه پارک ملی خجیر قرار دارد. این منطقه دارای آب و هوای
كا شك لظورى ای ها
مان لا 10 ea snes) oe ae ts CS a
نسبی هوا ۳۲ در صد بوده است.
صفحه 40:
مشخصات فنی پایلوت
> در ادن ال از استرانة بى وى شن ايا فطر ونم رحتودره تانی
متر ) و ارتفاع 1٠١ سانتى متر استفاده شده است كه تا ارتفاع 4١ سانتى
مترى لن رزين كاتيونى ريخته شده كه سطح موثری برابر با ۱۹:۲۵
سانتى متر مربع ايجاد كرده است ( حجم رزين در اين حالت ١818
انتی متر مربع میباشد ). برای تامین پساب مورد آزمایش از دو منبع
۰ لیتری که از زیربه هم وصل شده لند استفاده شده است که از اینکار
افزایش حجم پساب مورد آزمایش بدون اينکه افزایش ارتفاع مخزن
ذخیره باعث افزایش تغییرات فشار استاتیکی جربان پساب ورودی به
ستون شود. این مخازن در ارتفاع ۲۰۰ سانتی متری بالای ستون رزین
تبادل کننده قرار دارد و با توجه به ارتفاع لب در مخازن فشار استاتیک
معادل با ۲۰۰ تا ۲۴۰ سانتیمتر برای تامین فشار ستون تبادل یونی
ایجاد میکند.
صفحه 41:
H: 200
cm
V: 40 lit
H: 40 cm
Vr: 1.574
lit
Hr: 120 cm
H: 120 cm
صفحه 42:
صفحه 43:
روش نمونه برداری و انحام آزمایشات
صفحه 44:
مرحله اول
* هدف : بررسی لین مسئله است که آیا رزین های تبادل یونی
سدیمی قادر به حذف نقره از پسابهای آبکاری هستند.
بازده سیستم در مورد نمونه مرحله اول که به میزان ۵.۸۷
میلیگرم در لیتر به آن نقره ( با اضافه کردن ۱۰گرم نیترات نقره
به ۴۰ لیتر آب مقطر ( با هدف عدم امکان رقلبت سایر یونهای
موجود در لب با نقره برای عمل تبادل ) مورد آزمایش قرار
گرفت.
صفحه 45:
مرحله دوم
هدف از انجام این مرحله و مرحله سوم بررسی تاثیر زمان بهره
برداری بر بازده رزین است
ستون تبادل بونی با بار سطحی ثابت حدود ۷ مترمکعب بر متر
مربع بر ساعت مورد بهره برداری قرار گرفت و نمونه هایی در
زمانهای ۰۲۰ ۶۵ ۱۱۰ و ۱۴۰ دقیقه بعد از شروع بکار سیستم
برداست,ومیزان نفرمدر آن انداره, فير لشن
صفحه 46:
مرحله سوم
در مرحله سوم همان شرایط مرحله قبل با یک تغییر یعنی
افزلیش بار سطحی انجام شد ؛ در لین مرحله ستون تبادل یونی
با بار سطحی حدود ۱۲ مترمکعب بر متر مربع بر ساعت مورد
بهره برداری قرا گرفت و نمونه هایی در زمانهای ۰۲۰
۵ ۱۱۰ و ۱۴۰ دقیقه بعد از شروع بکار سیستم برداشت و
متران نفره درآ اندازه کیر ی شد.
صفحه 47:
مرحله چهارم
eee ee ی
در بازده سیستم و همچنین بررسی کارائی رزین در غلظت های بالای
نقره است.
علم به لین موضوع که در لثر بهره برداری طولانی مدت رزین کارلئی آن
کاهش می یلبد به تدریج دبی اضافه و در فواصل زملنی ۱۵ دقیقه و با بار
سح ۰ ۱۵( ۳۱ نموه هاش nach أ ورى دين 92
راندمان رزين در اين بار سطحی ها محاسبه گردید ؛
صفحه 48:
مرحله بنجم
* در این مرحله پساب با غلظت ۲۶۰۳۱۰ میلیگرم بر لیتر برحسب
نقره و با بار سطحی معادل با ۴.۱۶ متر مکعب بر متر مربع بر
ساعت به ستون تبادل کننده وارد شد و مانند مرحله قبل به
تدریج بار سطحی افزایش پیدا کرده و بازده رزین مورد بررسی
قرار گرفت .
صفحه 49:
هه
مرحله سیم
> در مرحله باسناده ار سا دنت آماده از آیکاری مورت مطالعه
بازده رزین در نمونه واقعی بررسی شود و همچنین تاثیر تغییرات پی اچ
نیز در بازده رزین مورد ارزیابی قرار گیرد.
صفحه 50:
روش آماده سازی نمونه ها و انجام آزمایشات
* آماده سازی نمونه ها مطلبق با روش توصیه شده در کتاب استاندارد متد
جلد صفحه پشرح ذیل انجام شده است:
* ۵ میلی لیتر اسید نیتریک به ۵۰ میلی لیتر نمهنه استحصال شده اضافه
شده و به آرامی به نمونه حرارت داده میشود باید کاملا دقت شود که
نمونه به دمای جوش eee کرت
۵ میلی لیتر از یک اسید. دیگر ( در این آزمانشات از اسید کلرید ریک
استفاده شده است ) به نمهنه اضافه ee ا حرارت
داده ميشود و سيس دوباره نمونه خنك ميشود و ۲ میلی لیتر
نیتریک به نمونه اضافه میشود؛ در اين نمونه 1 آماده ane ‘el
هستتد
* برای اندازه گیری نقره در پساب. نمونه ها در آزمایشگاه تخصصی ۲
دانشگاه آزاد زاف انبلا واحد son gael و به روش جذب اتمی و با
دستكاه مدل ٠٠١ 00.08. اوجم6) آناليز ميشود
صفحه 51:
نتلیخ مطلعما
صفحه 52:
نتایج مرحله اول
میزان بازدم سیتم در بارهلي سطحي مختلف
eam
com |
eam.
em,
eam,
eam.
مه
eam.
eam.
com,
eam.
tre
صفحه 53:
بازده سیستم_ه-
بازده سیستم در حذف نقره در بارهاي سطحي متغیر
صفحه 54:
a gs |
نتایج مرحله دوم
YAM AM BL ate سطحي. yp ay ale aly
1
8 8 ] 11 8 ۸ 8
ago
صفحه 55:
غلظت در خروجي هت
برصد حذف مه
aes.
aD.
awt
aw
ost
a.
asp.
0 1
006
0
ast
aap f
120
90
45
10
aus
01
aap.
0001
صفحه 56:
25207
فتايج مرحله سوم
راندملن حشذف ثقره در بلر سطحى حدود 7 مترمكعب برحترعريم برروز
10
صفحه 57:
نتایج مررحله چهارم
غلظت دي خیوجی ستون با لت لوله ۷۷ ( بلیگیم بل
علطت تق 10
8
۳۹ 66 16 17710 3
- غلظت ورودي 70 (ميليكرم بر لميتر )
م
v= xa axa + سس کت
هه 1771 150 6.66 ۳3
Sor
dene لیا
اد ینب فيصد)
صفحه 58:
يلزه 8ه[ بازدد حذف فقرم
nam
TAR
Ham
2 aca
TET DOM, + TEED
جازده حلف قرم
AIM
=a
AGH,
nent
a GR + DO
ae ear ee
0س 40( ear ae هه
ener
Pea
Pe
مص
7
7
eH
pea
ne
pea
oe
a
(ae a
پل (درصد)
صفحه 59:
نتایج مرحله ششم
نوسانلت بازده 90
بازده 76 9
صفحه 60:
پیشنهادات در مورد صنعت آبکاری مطالعه
* با توجه به نتایج بدست آمده از ستون رزین تبادل پونی کاتیونی
سدلمی توا کفت که ان رين ها cla aU الا تور
حذف فلزات سنگینی مانند نقره از پساب ها به ویثه در زمانی
که غلظت نقره در آنها خروجی بالا باشد دارند.
* با توجه به اينکه در آبکاری مورد تحقیق حجم فاضلاب حاوی
نقره کم و غلظت لن قلبل توجه میباشد این روش برای حذف
نقره از این فاضلاب مناسب به نظر میرد و با توجه به اينكه از
محلولهای غلیظ نقره در لین نوع آبکاری استفاده میشود میتوان
مسئله بازیافت نقره رانیز در صورت امکان مد نظر قرار داد.
صفحه 61:
* همانگونه که از جدول مشخص است میزان فاضلاب حاوی نقره
بسیار پائین و غلظت آن قابل توجه است . بمنظور کاهش
آلایندگی نقره در پساب خروجی واحد مذکور دو راهکار
پیشنهاد میگردد:
“للف :نا اتخاذ تداس مدیریتی و استفادم بهیته ار محلولهای
تهیه شده غلظت نقره موجود در Gly خروجی را کاهش داد.
Oe ee eS
ذخیره پساب . نقره موجود در پساب را با استفاده از روش
SS سای و درص و امکاع با یت Sin a
صفحه 62:
بيشنهاد در مورد مطالعات آتى
الف- افزايش بار سطحى به بالاتر از "١ متر بر ساعت
* ب- افزايش زمان بهره بردارى از رزين تا جند ساعت
ج - تعيين تاثير ماده احيا كننده بر بازده
د - مطالعه كسترده تر بازده با در نظر گرفتن پارامتر پی اچ
* ه- بررسى تاثير دما بر رزين
و - مطالعه بر روى انواع ديكر رزينهاى تبائل يون
ز- مطالعه بر روى رزينهاى مشابه ديكر موجود
صفحه 63: