2.8.4. Материальный расчет каскадной противоточной промывки с одной ванной улавливания [23]

Наиболее часто в цехах гальванопокрытий после гальванической ванны размещают ванну непроточной промывки (ванну улавливания) и две противоточные промывные ванны. Схема промывочного комплекса показана на рис.2.29. Целью расчета является определение расхода воды на промывку.

Исходные данные:

-ККК в последней третьей ванне промывочного комплекса равна предельно допустимой С₃=С_пдк.

-операционная ванна работает при повышенной температуре, объем электролита в ванне уменьшается за счет испарения. Поток испарения равен j_исп.

- уменьшение объема в операционной ванне компенсируется за счет перекачивания раствора из ванны улавливания.

Рис.2.29. Схема противоточной промывки с ванной улавливания.

Растворенное в электролите вещество выносится с раствором на поверхности загрузочного приспособления в непроточную ванну промывки (1), см. рис. 2.29. Часть растворенного вещества возвращается в операционную ванну с потоком раствора, компенсирующим уменьшение объема при испарении, часть – выносится на поверхности деталей в проточные ванны промывки и теряется со сточными водами. Поэтому материальный баланс ванны улавливания можно записать, для стационарных условий, как

(2.63)

Разделим обе части уравнения на j_sC_o

(2.64)

Отношение количества вещества, возвращаемого в операционную ванну j_иоС₁ к количеству вынесенного вещества j_sС_о называется степенью возврата. Степень возврата характеризует долю вещества, возвращающегося в операционную ванну из ванн промывочного комплекса:

(2.65)

Степень потери характеризует долю вещества, уносимого с промывной водой в коллектор сточных вод

(2.66)

Из приведенных формул (2.64), (2.65) и (2.66) видно, что

Понятия степени возврата и степени потерь можно определить и через величины объемных потоков испарения и выноса жидкости на поверхности загрузочного приспособления. Для этого необходимо знать величину концентрации в ванне улавливания. Она может быть определена из материального баланса ванны улавливания (2.63).

(2.67)

Подставим С₁ из (2.67) в (2.65) и (2.66). Получаем

Из приведенных формул видно, что чем больше поток испарения из операционной ванны, тем больше степень возврата вещества. Из (2.67) можно определить связь между ККК в операционной ванне и ванне улавливания

(2.68)

Определим ККК во второй и третьей ваннах и расход воды.

Из материального баланса 2-й ванны:

(2.69)

Материальный баланс для 3-й ванны выглядит аналогично

Из баланса 3-й ванны также определим С₂:

(2.70)

Приравняем (2.69) и (2.70). Примем, что С₃=С_п. Приведем к общему знаменателю и преобразуем. Слагаемым пренебрежем, как малой величиной. С учетом (2.68) получаем

Проанализируем полученные формулы. По [14], при наличии одной ванны улавливания в промывочном комплексе, в которой концентрация С₁ достигает 0,4 от концентрации вещества в операционной ванне С₀, _пот составляет 0,4, при двух – 0,15, а при трех – 0,06. Это означает, что:

1. За счет наличия ванны улавливания расход воды на промывку сократился, по сравнению с противоточной промывкой, на величину (1-_в).

2. Из ванны улавливания достаточно концентрированный раствор возвращается в операционную ванну. При этом расход реактивов на выполнение производственной программы резко снижается.

3. Уменьшение выноса ионов тяжелых металлов в сточные воды, снижает затраты на доочистку воды и уменьшает экологическое загрязнение водоемов.

4. Эффективность работы ванны улавливания повышается при увеличении потока испарения из операционной ванны.

Примечание. Искусственное увеличение потока испарения из операционной ванны используется в перспективных системах локальной очистки. Это дает возможность резко сократить вынос вредных веществ, сократить расход воды и для доочистки воды использовать простые системы и аппараты.

5. С увеличением количества ванн улавливания, степень возврата компонентов повышается, а расход воды на промывку снижается.