Расчет платежей за негативное воздействие сбросов сточных вод линии никелирования

блескообразователь  Лимеда НИБ-13                    1,7-3,5 мл/л 

pH раствора 3,5-5,5, катодная плотность тока 2-8 А/дм², норма расхода добавки Лимеда НИБ-13 составляет 20-25 мл/м² при толщине покрытия 10 мкм.

4. Дополнительно ввести

композиция  ДХТИ-401                                                  2-3 г/л

pH раствора 4,5-5,5, катодная плотность тока 2-10 А/дм², норма расхода добавки 10-30 г/м² при толщине покрытия 10 мкм.

5. Для нанесения покрытия «сил-никель» дополнительно ввести

1,4-бутиндиол  (в пересчете на 100%-ный)        0,15-0,3 г/л

сахарин                                                                    1,0-2,0 г/л

фталимид                               0,08- 0,12 г/л

коалин (размер частиц 0,1-3,0 мкм)                          до 3 г/л

pH раствора 3,0-4,0, катодная плотность тока 3-6 А/дм², фильтрацию электролита не производить.

6. Температура раствора 50-60°С.
7. Перемешивать раствор сжатым очищенным от пыли и масла воздухом со скоростью 0,01-0,02 м³/мин на 1 дм длины катодной штанги.
3. Фильтрация электролита непрерывная или периодическая.
4. Аноды помещать в чехлы из бязи и бельтинга (кроме электролита «сил-никель»).
5. При низких плотностях тока допускается отсутствие чехлов.
6. Соотношение анодной и катодной поверхностей от 3:1 до 2:1.
7. Периодически или непрерывно проводить селективную очистку электролита.
8. Неполадки при никелировании (таблица 1) [2].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1

Характеристика	Причины неполадок	Способы устранения неполадок
Слабый блеск  покрытия	Недостаток  блескообразователя	Добавить блескообразователь
	Низкое pH	Повысить pH
	Низкая плотность  тока	Повысить плотность  тока
Хрупкий осадок	Высокое pH	Подкислить  электролит
	Загрязнение железом	Селективно  очистить электролит
	Органические  загрязнения	Химически очистить электролит
	Избыток перекиси водорода	Прогреть электролит
	Высокая плотность  тока	Снизить плотность  тока
	Недостаток  борной кислоты	Откорректировать  концентрацию борной кислоты
	Плохая промывка перед никелированием	Улучшить промывку
	Избыток блескообразователя	Обработать  активированным углем или проработать  током
Питтинг	Органические  загрязнения	Обработать  активированным углем или перманганатом калия, откорректировать по добавкам
	Завышена плотность  тока	Снизить плотность  тока
	Низкое pH	Повысить pH
	Слабое перемешивание	Усилить перемешивание
	Низкая температура	Повысить температуру  электролита
	Занижена концентрация смачивателя	Откорректировать  концентрацию смачивателя
	Занижена концентрация борной кислоты	Откорректировать  концентрацию борной кислоты
Расслаивание  никеля при многослойном никелировании	Пассивация  предварительно нанесенного никелевого слоя	Уменьшить межоперационный перерыв, проверить контакты
	Завышена концентрация бутиндиола	Произвести  химическую очистку или разбавить  электролит
Покрытие: полосчатое, шероховатое, с продольными трещинами  и питтингом	Загрязнения: железо > 0,2 г/л	Добавить 0,5-1 мл/л 30-33 %-ной H2O2, подщелочить гидроокисью никеля до pH 6.0, осадок отфильтровать, довести pH до нормы
темно-серое, с  пузырями	Кадмий, медь > 0,02 г/л	Провести селективную  очистку при pH 2,5-3,0 и плотности тока 0,1-0,2 А/дм2 На гофрированных  железных катодах до получения светлых покрытий. Довести pH до нормы и добавить блескообразователи
темное, полосчатое, растрескивающееся	Цинк > 0,01 г/л
Шелушащееся	Алюминий > 0,2 г/л
Шелушащееся, местами  отсутствует	Хром > 0,05 г/л
Отслаивание покрытия от основы	Плохая подготовка перед никелированием	Повторить подготовительные операции
	Наличие свинца	Провести селективную  очистку
Шероховатость осадков	Завышена плотность  тока	Снизить плотность  тока
	Механические  загрязнения	Усилить фильтрацию
	Плохая промывка	Улучшить промывку
	Низкая концентрация никеля	Добавить соль никеля
	Занижена температура	Повысит температуру
Шелушение покрытия	Присутствие в  электролите окислителей	Обработать  электролит активированным углем и  прокипятить
Низкая рассеивающая и кроющая способность электролита	Низкая электропроводность электролита	Добавить хлорид никеля
	Органические  и неорганические загрязнения	Провести очистку  электролита
	Плохие контакты	Проверить все  контакты
	Мала площадь  анодов	Увеличить площадь анодов
	Занижена плотность  тока	Повысить плотность  тока

2. Технологическая схема процесса никелирования

 

Обезжиривание химическое

 NaOH                     5-15 г/л                        

 Na₃PO₄        30-70     Q₁

               Na₂SiO₃                           10-20                                   

 Na₂CO₃        20-25

         Промывка в горячей проточной воде

 Q₂

                                           Промывка в холодной проточной воде                          

 

Обезжиривание электрохимическое

                         NaOH                              5-15 г/л           

  Na₃PO₄                           30-70                                          Q₃

       Na₂SiO₃                             10-20

  Na₂CO₃        20-25

         Промывка в горячей проточной воде

   Q₄

                                           Промывка в холодной проточной воде                         

 

        

                                                      Активация химическая                                                Q₅                 

  HCl                                 90-100  г/л

                              Промывка в холодной проточной воде                                  Q₆          

 

 

                                                       Никелирование                                                    Q₇

NiSO₄  200-220 г/л

NaCl  10-15 г/л

H₃BO₃  25-30

 

 

         Промывка в горячей проточной воде

                 Q8

                                           Промывка в холодной проточной воде                         

 

 

 

3. Токсические свойства загрязняющих веществ

Натрий

Переизбыток натрия вызывает отек ног и лица, а также повышенное выделение калия с мочой. Максимальное количество соли, которое может быть переработано почками составляет примерно 20-30 граммов, большее количество уже опасно для жизни. В организме натрий находится большей частью снаружи клеток. Натрий содержится практически во всех продуктах, хотя большую его часть организм получает из поваренной соли. ПДК – 200 мг/л.

Хлориды

Хлориды отрицательно влияют на растительность, в результате их воздействия на декоративные растения, появляются симптомы продолжительного токсического эффекта - пережжённые или коричневые листья. Воздействие хлоридов нарушает нормальные процессы дыхания и фотосинтеза растений. И при повышении уровня токсичности, зелёная масса будет просто уничтожена. Небольшое количество хлоридов, поглощённое корнями растений может привести к преждевременному пожелтению листьев, а также к раннему опадению листвы осенью. При высокой концентрации хлоридов в почве садовые и огородные культуры не будут расти, как бы хорошо вы за ними ни ухаживали. ПДК – 350 мг/л.

Никель

Присутствие никеля в природных водах обусловлено  составом пород, через которые проходит вода: он обнаруживается в местах месторождений  сульфидных медно-никелевых руд и железо-никелевых руд. В воду попадает из почв и из растительных и животных организмов при их распаде. Повышенное по сравнению с другими типами водорослей содержание никеля обнаружено в сине-зеленых водорослях. Соединения никеля в водные объекты поступают также со сточными водами цехов никелирования, заводов синтетического каучука, никелевых обогатительных фабрик. Огромные выбросы никеля сопровождают сжигание ископаемого топлива.

Концентрация его может  понижаться в результате выпадения  в осадок таких соединений, как цианиды, сульфиды, карбонаты или гидроксиды (при повышении значений рН), за счет потребления его водными организмами и процессов адсорбции.

В поверхностных водах  соединения никеля находятся в растворенном, взвешенном и коллоидном состоянии, количественное соотношение между которыми зависит от состава воды, температуры и значений рН. Сорбентами соединений никеля могут быть гидроксид железа, органические вещества, высокодисперсный карбонат кальция, глины. Растворенные формы представляют собой главным образом комплексные ионы, наиболее часто с аминокислотами, гуминовыми и фульвокислотами, а также в виде прочного цианидного комплекса. Наиболее распространены в природных водах соединения никеля, в которых он находится в степени окисления +2. Соединения Ni³⁺ образуются обычно в щелочной среде.

Соединения никеля играют важную роль в кроветворных процессах, являясь катализаторами. Повышенное его содержание оказывает специфическое  действие на сердечно-сосудистую систему. Никель принадлежит к числу канцерогенных элементов. Он способен вызывать респираторные заболевания. Считается, что свободные ионы никеля (Ni²⁺) примерно в 2 раза более токсичны, чем его комплексные соединения. ПДК – 0,01 мг/л.

Сульфаты

Сульфат магния оказывает существенное влияние на прорастание пыльцевых зерен. Сульфат кальция ингибирует выделение метана из почв. Вместе с тем повышенная концентрация тех или иных сульфатных соединений в почве может оказаться опасной: так, например, повышенное содержание в почве сульфата аммония приводило к полиэнцефаломаляции овец и крупного рогатого скота в результате отравления травой, выросшей на этих почвах. Сульфаты наиболее характерны для засоленных почв. Повышенные содержания сульфатов ухудшают органолептические свойства воды и оказывают физиологическое воздействие на организм человека. Поскольку сульфат обладает слабительными свойствами, его предельно допустимая концентрация строго регламентируется нормативными актами. ПДК – 100 мг/л.

Железо

Железо необходимый компонент многих ферментов в растении. Количество железа, которое может усвоить растение, всегда ниже общего содержания железа в почве. Дефицит железа может стимулировать хлороз, который проявляется на молодых листьях из-за малоподвижности железа в растении. Избыток железа приводит к прекращению роста корневой системы и всего растения. Листья при этом принимают более тёмный оттенок. Если же в силу каких-либо причин избыток железа оказался очень сильным, то листья начинают отмирать и осыпаться без всяких видимых изменений. При избытке железа (особенно в кислых почвах) затрудняется усвоение марганца, цинка, меди, молибдена и фосфора, поэтому могут проявляться и признаки недостатка этих элементов. В почвах подзолистого типа с высоким содержанием железа при его взаимодействии с серой образуется сернистое железо, которое негативно влияет на микрофлору почв (бактерии и др.), что приводит к потере плодородия почв. ПДК – 0,1 мг/л.

Нефтепродукты

Нефтепродукты негативно  воздействуют на здоровье человека и  состояние экосистем. Входящие в  состав нефтепродуктов низкомолекулярные алифатические, нафтеновые и особенно ароматические углеводороды оказывают токсическое воздействие на организм, поражая сердечно-сосудистую и нервную системы. ПДК – 0,05 мг/л [3].

 

 

4. Расчеты нормативов образования загрязняющих веществ

Число деталей: n = 10 шт.;

Размер детали: a = 1 м, b = 5 м, c = 2 м;

Объем детали: V = 10 м³;

Толщина пленки нефтепродукта: l = 1 мм = 0,001 м;

Плотность нефтепродуктов: ρ_НП = 0,85 т/м³;

Скорость воды: υ_в. = 10 л/с;

Объем ванны: V_ванны = 200 м³ (периодичность смены 1 раз в месяц).

Обезжиривание

1. NaOH – 15 г/л

С_NaOH = 15 г/л 
M(NaOH) = 23+16+1 = 40 г/моль

С_м(NaOH) = m/M = 15/40 = 0,375 моль/л

C_Na⁺ = 23×0,375 = 8,625 г/л

С_OH^- = 17×0,375 = 6,375 г/л

2. Na₃PO₄ – 70 г/л

С_Na3PO4 = 70 г/л

М(Na₃PO₄) = 3×23+31+4×16 = 164 г/моль

С_м(Na₃PO₄) = m/M = 70/164 = 0,426 моль/л

C_Na⁺ = 23×0,426×3 = 29,39 г/л

С_PO4^-3 = 95×0,426 = 40,55 г/л

3. Na₂SiO₃ – 20 г/л

С_Na2SiO3 = 20 г/л

М(Na₂SiO₃) = 2×23+28+3×16 = 122 г/моль

С_м(Na₂SiO₃) = m/M = 20/122 = 0,164 моль/л

C_Na⁺ = 23×0,164×2 = 7,54 г/л

С_SiO3^-2 = 76×0,164 = 12,46 г/л

4. Na₂CO₃ – 25 г/л

С_Na2CO3 = 25 г/л

М(NaHCO₃) = 23+1+12+3×16 = 84 г/моль

С_м(Na₂CO₃) = m/M = 25/84 = 0,298 моль/л

C_Na⁺ = 23×0,298 = 6,84 г/л

С_HCO3^- = 61×0,298 = 18,18 г/л

Ион	С, г/л	С, т/м3
Na+	8,625+29,39+7,54+10,85 = 56,45	0,05645
OH-	6,375	0,006375
PO4-3	40,55	0,04055
SiO3-2	12,46	0,01246
HCO3-	18,18	0,01818

 

 

Химическая  активация

HCl – 100 г/л

С_HCl = 100 г/л

М(HCl) = 1+35,5 = 36,5 г/моль

С_м(HCl) = m/M = 100/36,5 = 2,73 моль/л

С_Cl^- = 35,5×2,73 = 97,26 г/л

С_H⁺ = 1×2,73 = 2,73 г/л

Ион	С, г/л	С, т/м3
Cl-	97,26	0,09726
H+	2,73	0,00273

Никелирование

1. NiSO₄ – 220 г/л

С_NiSO4 = 220 г/л

М(NiSO₄) = 59+32+4×16 = 155 г/моль

С_м(NiSO₄) = m/M = 220/155 = 1,419 моль/л

С_Ni⁺² = 59×1,419 = 83,74 г/л

С_SO4^-2 = 96×1,419 = 136,224 г/л

2. NaCl – 15 г/л

С_NaCl = 15 г/л