Курсовая на тему Хром и методы его определения
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2014-12-05Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Казанский Государственный Технический Университет
им. А.Н. Туполева
Курсовая работа
на тему: «ХРОМ И МЕТОДЫ ЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ»
Выполнил: ст. гр.3572
Боброва М.Г.
Научный руководитель:
Буданов А.Р.
Проверил:
Шамкаева А.И.
Казань 2007
Содержание
Введение
1. Литературный обзор.
1.1. Современное состояние технологической линии
1.2. Характеристика твердых отходов процесса хромирования
1.3. Хром, его физические и химические свойства, хромирование
2. Методы определения
2.1. Титрование сульфатом железа (II) и перманганатом
2.2. Колометрические методы. Хроматный метод
2.3. Метод с дефинилкарбазидом
2.4. Атомно-абсорбционный метод
2.5. Другие методы
3. Теория определения хрома экспериментально. Качественный анализ компонентов твердых отходов процесса хромирования
4. Получение результатов
Выводы
Список литературы
Приложения
Введение
Хромирование начали применять в промышленности с конца двадцатых годов нашего столетия. Этот процесс существенно отличается от большинства других катодных гальванических процессов в силу ряда химических, электрических и технологических особенностей. Несмотря на некоторую свою «необычность», хромирование получило очень широкое распространение. Вряд ли можно назвать другое гальваническое покрытие, обладающее более обширным ассортиментом технически полезных свойств и используемое в более разнообразных областях промышленности. Нельзя забывать так же о том, что шламы гальванических процессов являются основным источником загрязнения почвы, водоемов и сельскохозяйственных угодий. При неэффективной очистке гальваностоков тяжелые металлы попадают в природные водоемы, почву и по пищевым цепям доходят до человека. Аналогичная ситуация возникает при выщелачивании тяжелых металлов кислотными дождями и природными органическими кислотами из шламов в местах их захоронений. Таким образом, круг замыкается, и растворы солей тяжелых металлов в конечном итоге попадают в водоемы.
В настоящее время гальванические производства имеют практически все предприятия машиностроительной, электротехнической и других отраслей промышленности России. Переработка гальванических шламов для предприятий обременительна, поэтому после нейтрализации (перевода в менее растворимые соединения) направляются на захоронение. Однако это не решает проблемы сохранения окружающей среды. Поскольку и после нейтрализации шламы являются в той или иной степени токсичными. Попадание ионов тяжелых металлов в почву и воду вызывает антропогенные геохимические аномалии в атмосфере, гидросфере, приводит к ослаблению жизнедеятельности почвенных бактерий, определяющих плодородие почвы, оказывает вредное воздействие на живые организмы растительного и животного мира. В частности хром является весьма канцерогенным веществом, вызывающий опухолевые процессы.
В последнее время установлено, что ионы тяжелых металлов нарушают работу кальмодумина – основного регулятора процессов жизнедеятельности организма, в результате чего развиваются наследственные болезни, сердечно-сосудистые расстройства, рак и др.
К концу ХХ века из ежегодно образовывающихся в России более чем 20 млн. тонн неутилизируемых высокотоксичных промышленных отходов 0,75 млн. тонн составили гальваношламы.
Несмотря на значительное снижение объемов гальванического производства в последние годы, которое по некоторым оценкам достигло 40-50 %, проблема утилизации гальванических шламов и сточных вод гальванического производства остается для Российской Федерации одной из наиболее важных.
Задача: определить качественный состав компонентов твердожидких отходов гальванического производства процесса хромирования.
1. Литературный обзор
1.1 Современное состояние технологической линии хромирования
Современные сложные технологические производства во всех отраслях промышленности широко используют различные гальванические процессы. Находят применение такие процессы, как нанесение покрытий, травление, электрохимические методы размерной обработки, обезжиривание и др. Реализация гальванических процессов осуществляется в ваннах, или в среде проточного электролита. В процессе эксплуатации рабочие жидкости интенсивно загрязняются продуктами электролиза в виде шлама, ионами тяжелых металлов, жировыми загрязнениями после промывочных операций.
Электрохимический процесс хромирования происходит в несколько стадий. Первоначально стальную деталь химически обезжиривают путем опускания ее в ванну, содержащую смесь растворов определенного количества (см. Приложение). В качестве обезжиривателя выступает вода питьевая. В конце процесса на дне ванны остаются отходы (см. Приложение). Затем производят промывку в горячей проточной воде, после чего производят обезжиривание электрохимическое, также сопровождающееся выделением отходов. По окончании обезжиривания промывают в горячей, затем в холодной проточной воде. Далее - химическая активация, промывка в холодной проточной воде. Затем непосредственно производят электрохимическое хромирование, после чего на дне ванны остаются отходы. Процесс хромирования завершается промывкой в проточной холодной воде, после чего промывают стальную деталь в проточной горячей воде. Далее - производят транспортировку и выгрузку готовых деталей.
Следует отметить, что на предприятии используются устаревшие технологические процессы, и отсутствует сортировка твердо-жидких отходов гальванических производств. Твердо-жидкие отходы, для упрощения далее называемые «твердые отходы гальванического производства», образуются при периодической зачистке ванн каждой гальванической линии (виды ванн и периодичность зачистки приведены в Приложении). При определении количества образования данного вида отходов отсутствует методологический подход к оценке их образования, полный учет их образования и точный анализ состава.
1.2 Характеристика твердых отходов процесса хромирования
В работе анализировались методы определения твердо-жидких отходов гальванических производств с целью оценки качественного состава твердых отходов техпроцесса хромирование. Характеристика технологического процесса приведена в Приложении.
Отходы хранятся на территории цехов в закрытых металлических емкостях по 50 кг каждая. По статистическим данным на КАПО им. С.П. Горбунова за год образуется в среднем 10 т твердых гальванических отходов в год. (Данные не уточняются ввиду того, что отходы с основных ванн технологических процессов не сортируются).
1.3 Хром, его физические и химические свойства, хромирование
Хром – серебристый с голубоватым отливом металл. Атомный вес его 52, удельный вес 7,1 г/см3, температура плавления 1830 оС, электрохимический эквивалент 0,323 г/а-ч, нормальный потенциал 0,55 в.
Благодаря склонности к пассивации хром длительное время сохраняет блеск. Он стоек во влажной атмосфере, к действию щелочей, органических кислот, серы, серной и азотной кислот.
В гальванической паре с железом хром является катодом, несмотря на более электроотрицательный потенциал.
Пассивная пленка, покрывающая хром, сдвигает его потенциал в положительную сторону, а значительная пористость хромовых покрытий вызывает необходимость создания подслоя для защиты стальных изделий.
Хром обладает рядом ценных качеств. Кроме упомянутой уже химической стойкости и способности длительное время сохранять блеск, хрому свойственна высокая твердость, низкий коэффициент трения, значительная жаростойкость. Эти свойства хромовых покрытий делают гальваническое хромирование весьма распространенным видом покрытия, которое практически нельзя заменить другим.
Основные области применения хрома – декоративная защита, повышение износостойкости трущихся деталей, поршневых колец и цилиндров, мерительного и режущего инструмента, коррозионно-стойкие комбинированные покрытия.
Декоративные хромовые покрытия осаждают на предварительно никелированные или омедненные и никелированные покрытия.
Разработаны электролиты, позволяющие непосредственно на стали получать малопористые хромовые покрытия, обладающие защитными и декоративными свойствами. Технология получения комбинированного двухслойного хрома позволяет сочетать в покрытии коррозионно-стойкие и защитные функции.
Хромовые осадки отличаются высокими внутренними напряжениями, поэтому на хромовых покрытиях уже при толщине слоя 0,1 мк образуется сетка мелких трещин. При увеличении толщины хромового покрытия старые трещины перекрываются вновь образовавшимися.
В зависимости от условий хромирования сеть трещин может быть различной. Это свойство хромовых покрытий используют для предания деталям антифрикционных свойств, а также для создания новой технологии получения комбинированного защитно-декоративного никель-хромового покрытия. Хромовые покрытия в 5-8 раз повышают износостойкость стали. Самой высокой износостойкостью отличаются матовые хромовые покрытия, самой низкой – блестящие.
Наибольшее влияние на твердость хромовых покрытий имеет режим электролиза – температура электролита и применяемая плотность тока.
2. Методы определения
Наиболее удовлетворительными методами определения хрома являются колориметрические и объемный. Объемный метод основан на окисление хрома до хромата, прибавление избыточного количества сульфата железа (II) и титрование избытка последнего перманганатом. Колориметрический метод пригоден для определения малых количеств хрома, какие обычно содержаться в горных породах. При значительном содержании хрома, когда колориметрические методы не применимы, пользуются объемным методом.
2.1 Титрование сульфатом железа(II) и перманганатом
По нашим данным, наиболее удовлетворительный метод определения хрома заключается в окислении хрома до хромата, введение в раствор отмеренного количества сульфата железа (II) и оттитровывании избытка последнего перманганатом или бихроматом калия. Окисление хрома можно осуществлять в процессе сплавления или соответствующей обработкой кислого раствора. Оба эти метода нашли практическое применение.
Сплавлением с карбонатом натрия и нитратом калия пользуются при определении малых количеств хрома; когда определяют большие количества хрома, лучше применять сплавление с перекисью натрия. В кислом растворе хром можно окислить двуокисью свинца, хлоратом калия, перманганатом калия и персульфатом калия или аммония в присутствии нитрата серебра.
Из этих методов наилучшим является последний. Ниже приводится его подробное описание.
В персульфатном методе присутствие нитрата серебра имеет существенное значение для полного окисления хрома. Нитрат серебра вводят в горячий кислый раствор перед прибавлением персульфата так, чтобы его содержание было не меньше, чем содержание хрома. При чрезмерно высокой концентрации кислоты в растворе достигнуть полного окисления хрома не удается. Наиболее благоприятными условиями является содержание 5-6 мл серной и 1 мл азотной кислот в 100 мл раствора. В присутствии железа и вольфрама целесообразно вводить 3-5 мл сиропообразной фосфорной кислоты, так как она удерживает вольфрам в растворе и, кроме того, обесцвечивая желтую окраску железа (III), делает конечную точку титрования более отчетливой.
Для окисления применяют свежеприготовленный раствор персульфата 95%-ной чистоты. Во всех случаях анализируемый раствор следует кипятить 8-10 минут, чтобы обеспечить полное окисление хрома и разложение избытка персульфата. Марганец при этом окисляется до перманганата или двуокиси марганца, которые также необходимо разрушить до прибавления сульфата железа (II). Для этого, после разложения персульфата кипячением, на каждые 300 мл раствора прибавляют по 5 мл разбавленной (1:3) соляной кислоты и продолжают кипятить до восстановления окисленных соединений марганца, после чего кипятят еще 5 минут для удаления хлора. Если до прибавления соляной кислоты персульфат был полностью разрушен, хромовая кислота при этой обработке не восстанавливается.
Большие количества хрома наиболее целесообразно восстанавливать взвешанным количеством однородных кристаллов соли Мора FeSO4(NH4)2SO4*6H2O. В случае же, когда содержание хрома невелико и особенно когда приходится одновременно проводить большое число определений, удобнее пользоваться разбавленным сернокислым раствором этой соли. В присутствии значительных количеств хрома определение конца титрования несколько затрудняется вследствие зеленой окраски раствора, но соответствующая поправка для конечной точки определяется легко. Все реакции протекают стехиометрически; следовательно, можно пользоваться теоретическими титрами, установленными по оксалату натрия.
Ванадий и мышьяк не мешают титрованию, так как они хотя и восстанавливаются сульфатом железа (II), но затем снова окисляются эквивалентным количеством перманганата. Небольшие количества вольфрама изменяют окраску раствора в точке эквивалентности, но не влияют на результаты титрования. Если содержание вольфрама настолько велико, что конечная точка титрования становится неотчетливой, его лучше предварительно отделить, а хром, захваченный осадком вольфрама, определить отдельно. Никель, кобальт, молибден и уран не оказывают влияния на титрование.
Ход определения. Раствор, полученный после разложения пробы с плавлением или другим способом, свободный от хлорид-ионов и содержащий приблизительно 15-18 мл серной кислоты и 3 мл азотной кислоты в общем объеме 300 мл, нагревают до кипения. Прибавляют 2,5%-ный раствор нитрата серебра в количестве, соответствующем 0,01 г соли на каждую 0,01 г находящегося в растворе хрома. Нагревают до кипения и приливают 20 мл свежеприготовленного 10%-ного раствора персульфата аммония. Кипятят 10 минут и затем, если образуется перманганат или окислы марганца, вводят 5 мл 5%-ного раствора хлорида натрия или 5 мл разбавленной (1:3) соляной кислоты, снова нагревают до кипения и после восстановления соединении марганца продолжают кипятить еще 5 минут. Если при этом марганец не восстанавливается, вводят еще некоторое количество хлорида натрия или соляной кислоты и снова кипятят.
После охлаждения раствора прибавляют отмеренное избыточное количество раствора соли Мора или взвешенное количество этой соли и затем титруют раствором перманганата, титр которого установлен по оксалату натрия. По окончании титрования отмечают израсходованное количество перманганата, нагревают раствор до кипения для разрушения избытка перманганата, охлаждают до комнатной температуры и затем снова титруют перманганатом до появления окраски такой же интенсивности, как при первом титровании. Израсходованный в этом случае объем перманганата вычитают из объема раствора, израсходованного при первом титровании. Полученную разность умножают на количество соли Мора, эквивалентное 1мл раствора перманганата. Это произведение вычитают из введенного количества соли Мора и затем вычисляют содержание хрома, исходя из соотношения 3Fe:1Cr.
Для установления соотношения между солью Мора и перманганатом приготавливают раствор из такого же количества соли, какое было введено в анализируемый раствор; приготовленный раствор должен иметь такой же объем и такую же кислотность, как анализируемый раствор в момент титрования. Приготовленный раствор титруют перманганатом. Из израсходованного объема раствора перманганата вычитают количество его, которое требуется для окрашивания раствора в точке эквивалентности.
При выполнении массовых анализов после сплавления с перекисью натрия нет необходимости окислять хром персульфатом. В этом случае плав растворяют в 200 мл воды, прибавляют 1г перекиси натрия и сильно кипятят до разложения перекиси (приблизительно 10 минут). Фильтруют через асбест и промывают осадок горячей водой, следя за тем, чтобы он все время был влажным. Фильтрат и промывные воды подкисляют серной кислотой и затем вводят сульфат железа (II). При этом следует избегать введения в раствор органических веществ, (что происходит, например, при фильтровании через бумагу), так как это приводит к получению пониженных результатов для хрома. Эта ошибка обусловлена не восстановлением хромата, как можно было бы предположить, а восстановлением перманганата в процессе титрования.
Легкость, с которой можно осуществить потенциометрическое титрование хрома, применяя соответствующую аппаратуру, характеризуется следующим ходом анализа. В охлажденный до 20С разбавленный сернокислый раствор, содержащий хром (+6), погружают каломельный и платиновый электроды; пучок лучей, отраженных зеркальным гальванометром, устанавливают вблизи левого края шкалы. Затем в раствор постепенно вводят титрованный раствор сульфата железа (II), пока пучок лучей не начнет непрерывно передвигаться вправо. После этого прибавляют эквивалентный титрованный раствор хромата калия до прекращения перемещения пучка лучей влево. Снова вводят раствор сульфата железа (II), пока опять не начнется перемещение вправо. Вычитают израсходованный объем раствора хромата из введенного объема сульфата железа и вычисляют содержание хрома, исходя из соотношения 1Cr:3Fe. Ванадий также восстанавливается железом (II) и учитывается совместно с хромом. Вольфрам не влияет на титрование.
им. А.Н. Туполева
Курсовая работа
на тему: «ХРОМ И МЕТОДЫ ЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ»
Выполнил: ст. гр.3572
Боброва М.Г.
Научный руководитель:
Буданов А.Р.
Проверил:
Шамкаева А.И.
Казань 2007
Содержание
Введение
1. Литературный обзор.
1.1. Современное состояние технологической линии
1.2. Характеристика твердых отходов процесса хромирования
1.3. Хром, его физические и химические свойства, хромирование
2. Методы определения
2.1. Титрование сульфатом железа (II) и перманганатом
2.2. Колометрические методы. Хроматный метод
2.3. Метод с дефинилкарбазидом
2.4. Атомно-абсорбционный метод
2.5. Другие методы
3. Теория определения хрома экспериментально. Качественный анализ компонентов твердых отходов процесса хромирования
4. Получение результатов
Выводы
Список литературы
Приложения
Введение
Хромирование начали применять в промышленности с конца двадцатых годов нашего столетия. Этот процесс существенно отличается от большинства других катодных гальванических процессов в силу ряда химических, электрических и технологических особенностей. Несмотря на некоторую свою «необычность», хромирование получило очень широкое распространение. Вряд ли можно назвать другое гальваническое покрытие, обладающее более обширным ассортиментом технически полезных свойств и используемое в более разнообразных областях промышленности. Нельзя забывать так же о том, что шламы гальванических процессов являются основным источником загрязнения почвы, водоемов и сельскохозяйственных угодий. При неэффективной очистке гальваностоков тяжелые металлы попадают в природные водоемы, почву и по пищевым цепям доходят до человека. Аналогичная ситуация возникает при выщелачивании тяжелых металлов кислотными дождями и природными органическими кислотами из шламов в местах их захоронений. Таким образом, круг замыкается, и растворы солей тяжелых металлов в конечном итоге попадают в водоемы.
В настоящее время гальванические производства имеют практически все предприятия машиностроительной, электротехнической и других отраслей промышленности России. Переработка гальванических шламов для предприятий обременительна, поэтому после нейтрализации (перевода в менее растворимые соединения) направляются на захоронение. Однако это не решает проблемы сохранения окружающей среды. Поскольку и после нейтрализации шламы являются в той или иной степени токсичными. Попадание ионов тяжелых металлов в почву и воду вызывает антропогенные геохимические аномалии в атмосфере, гидросфере, приводит к ослаблению жизнедеятельности почвенных бактерий, определяющих плодородие почвы, оказывает вредное воздействие на живые организмы растительного и животного мира. В частности хром является весьма канцерогенным веществом, вызывающий опухолевые процессы.
В последнее время установлено, что ионы тяжелых металлов нарушают работу кальмодумина – основного регулятора процессов жизнедеятельности организма, в результате чего развиваются наследственные болезни, сердечно-сосудистые расстройства, рак и др.
К концу ХХ века из ежегодно образовывающихся в России более чем 20 млн. тонн неутилизируемых высокотоксичных промышленных отходов 0,75 млн. тонн составили гальваношламы.
Несмотря на значительное снижение объемов гальванического производства в последние годы, которое по некоторым оценкам достигло 40-50 %, проблема утилизации гальванических шламов и сточных вод гальванического производства остается для Российской Федерации одной из наиболее важных.
Задача: определить качественный состав компонентов твердожидких отходов гальванического производства процесса хромирования.
1. Литературный обзор
1.1 Современное состояние технологической линии хромирования
Современные сложные технологические производства во всех отраслях промышленности широко используют различные гальванические процессы. Находят применение такие процессы, как нанесение покрытий, травление, электрохимические методы размерной обработки, обезжиривание и др. Реализация гальванических процессов осуществляется в ваннах, или в среде проточного электролита. В процессе эксплуатации рабочие жидкости интенсивно загрязняются продуктами электролиза в виде шлама, ионами тяжелых металлов, жировыми загрязнениями после промывочных операций.
Электрохимический процесс хромирования происходит в несколько стадий. Первоначально стальную деталь химически обезжиривают путем опускания ее в ванну, содержащую смесь растворов определенного количества (см. Приложение). В качестве обезжиривателя выступает вода питьевая. В конце процесса на дне ванны остаются отходы (см. Приложение). Затем производят промывку в горячей проточной воде, после чего производят обезжиривание электрохимическое, также сопровождающееся выделением отходов. По окончании обезжиривания промывают в горячей, затем в холодной проточной воде. Далее - химическая активация, промывка в холодной проточной воде. Затем непосредственно производят электрохимическое хромирование, после чего на дне ванны остаются отходы. Процесс хромирования завершается промывкой в проточной холодной воде, после чего промывают стальную деталь в проточной горячей воде. Далее - производят транспортировку и выгрузку готовых деталей.
Следует отметить, что на предприятии используются устаревшие технологические процессы, и отсутствует сортировка твердо-жидких отходов гальванических производств. Твердо-жидкие отходы, для упрощения далее называемые «твердые отходы гальванического производства», образуются при периодической зачистке ванн каждой гальванической линии (виды ванн и периодичность зачистки приведены в Приложении). При определении количества образования данного вида отходов отсутствует методологический подход к оценке их образования, полный учет их образования и точный анализ состава.
1.2 Характеристика твердых отходов процесса хромирования
В работе анализировались методы определения твердо-жидких отходов гальванических производств с целью оценки качественного состава твердых отходов техпроцесса хромирование. Характеристика технологического процесса приведена в Приложении.
Отходы хранятся на территории цехов в закрытых металлических емкостях по 50 кг каждая. По статистическим данным на КАПО им. С.П. Горбунова за год образуется в среднем 10 т твердых гальванических отходов в год. (Данные не уточняются ввиду того, что отходы с основных ванн технологических процессов не сортируются).
1.3 Хром, его физические и химические свойства, хромирование
Хром – серебристый с голубоватым отливом металл. Атомный вес его 52, удельный вес 7,1 г/см3, температура плавления 1830 оС, электрохимический эквивалент 0,323 г/а-ч, нормальный потенциал 0,55 в.
Благодаря склонности к пассивации хром длительное время сохраняет блеск. Он стоек во влажной атмосфере, к действию щелочей, органических кислот, серы, серной и азотной кислот.
В гальванической паре с железом хром является катодом, несмотря на более электроотрицательный потенциал.
Пассивная пленка, покрывающая хром, сдвигает его потенциал в положительную сторону, а значительная пористость хромовых покрытий вызывает необходимость создания подслоя для защиты стальных изделий.
Хром обладает рядом ценных качеств. Кроме упомянутой уже химической стойкости и способности длительное время сохранять блеск, хрому свойственна высокая твердость, низкий коэффициент трения, значительная жаростойкость. Эти свойства хромовых покрытий делают гальваническое хромирование весьма распространенным видом покрытия, которое практически нельзя заменить другим.
Основные области применения хрома – декоративная защита, повышение износостойкости трущихся деталей, поршневых колец и цилиндров, мерительного и режущего инструмента, коррозионно-стойкие комбинированные покрытия.
Декоративные хромовые покрытия осаждают на предварительно никелированные или омедненные и никелированные покрытия.
Разработаны электролиты, позволяющие непосредственно на стали получать малопористые хромовые покрытия, обладающие защитными и декоративными свойствами. Технология получения комбинированного двухслойного хрома позволяет сочетать в покрытии коррозионно-стойкие и защитные функции.
Хромовые осадки отличаются высокими внутренними напряжениями, поэтому на хромовых покрытиях уже при толщине слоя 0,1 мк образуется сетка мелких трещин. При увеличении толщины хромового покрытия старые трещины перекрываются вновь образовавшимися.
В зависимости от условий хромирования сеть трещин может быть различной. Это свойство хромовых покрытий используют для предания деталям антифрикционных свойств, а также для создания новой технологии получения комбинированного защитно-декоративного никель-хромового покрытия. Хромовые покрытия в 5-8 раз повышают износостойкость стали. Самой высокой износостойкостью отличаются матовые хромовые покрытия, самой низкой – блестящие.
Наибольшее влияние на твердость хромовых покрытий имеет режим электролиза – температура электролита и применяемая плотность тока.
2. Методы определения
Наиболее удовлетворительными методами определения хрома являются колориметрические и объемный. Объемный метод основан на окисление хрома до хромата, прибавление избыточного количества сульфата железа (II) и титрование избытка последнего перманганатом. Колориметрический метод пригоден для определения малых количеств хрома, какие обычно содержаться в горных породах. При значительном содержании хрома, когда колориметрические методы не применимы, пользуются объемным методом.
2.1 Титрование сульфатом железа(II) и перманганатом
По нашим данным, наиболее удовлетворительный метод определения хрома заключается в окислении хрома до хромата, введение в раствор отмеренного количества сульфата железа (II) и оттитровывании избытка последнего перманганатом или бихроматом калия. Окисление хрома можно осуществлять в процессе сплавления или соответствующей обработкой кислого раствора. Оба эти метода нашли практическое применение.
Сплавлением с карбонатом натрия и нитратом калия пользуются при определении малых количеств хрома; когда определяют большие количества хрома, лучше применять сплавление с перекисью натрия. В кислом растворе хром можно окислить двуокисью свинца, хлоратом калия, перманганатом калия и персульфатом калия или аммония в присутствии нитрата серебра.
Из этих методов наилучшим является последний. Ниже приводится его подробное описание.
В персульфатном методе присутствие нитрата серебра имеет существенное значение для полного окисления хрома. Нитрат серебра вводят в горячий кислый раствор перед прибавлением персульфата так, чтобы его содержание было не меньше, чем содержание хрома. При чрезмерно высокой концентрации кислоты в растворе достигнуть полного окисления хрома не удается. Наиболее благоприятными условиями является содержание 5-6 мл серной и 1 мл азотной кислот в 100 мл раствора. В присутствии железа и вольфрама целесообразно вводить 3-5 мл сиропообразной фосфорной кислоты, так как она удерживает вольфрам в растворе и, кроме того, обесцвечивая желтую окраску железа (III), делает конечную точку титрования более отчетливой.
Для окисления применяют свежеприготовленный раствор персульфата 95%-ной чистоты. Во всех случаях анализируемый раствор следует кипятить 8-10 минут, чтобы обеспечить полное окисление хрома и разложение избытка персульфата. Марганец при этом окисляется до перманганата или двуокиси марганца, которые также необходимо разрушить до прибавления сульфата железа (II). Для этого, после разложения персульфата кипячением, на каждые 300 мл раствора прибавляют по 5 мл разбавленной (1:3) соляной кислоты и продолжают кипятить до восстановления окисленных соединений марганца, после чего кипятят еще 5 минут для удаления хлора. Если до прибавления соляной кислоты персульфат был полностью разрушен, хромовая кислота при этой обработке не восстанавливается.
Большие количества хрома наиболее целесообразно восстанавливать взвешанным количеством однородных кристаллов соли Мора FeSO4(NH4)2SO4*6H2O. В случае же, когда содержание хрома невелико и особенно когда приходится одновременно проводить большое число определений, удобнее пользоваться разбавленным сернокислым раствором этой соли. В присутствии значительных количеств хрома определение конца титрования несколько затрудняется вследствие зеленой окраски раствора, но соответствующая поправка для конечной точки определяется легко. Все реакции протекают стехиометрически; следовательно, можно пользоваться теоретическими титрами, установленными по оксалату натрия.
Ванадий и мышьяк не мешают титрованию, так как они хотя и восстанавливаются сульфатом железа (II), но затем снова окисляются эквивалентным количеством перманганата. Небольшие количества вольфрама изменяют окраску раствора в точке эквивалентности, но не влияют на результаты титрования. Если содержание вольфрама настолько велико, что конечная точка титрования становится неотчетливой, его лучше предварительно отделить, а хром, захваченный осадком вольфрама, определить отдельно. Никель, кобальт, молибден и уран не оказывают влияния на титрование.
Ход определения. Раствор, полученный после разложения пробы с плавлением или другим способом, свободный от хлорид-ионов и содержащий приблизительно 15-18 мл серной кислоты и 3 мл азотной кислоты в общем объеме 300 мл, нагревают до кипения. Прибавляют 2,5%-ный раствор нитрата серебра в количестве, соответствующем 0,01 г соли на каждую 0,01 г находящегося в растворе хрома. Нагревают до кипения и приливают 20 мл свежеприготовленного 10%-ного раствора персульфата аммония. Кипятят 10 минут и затем, если образуется перманганат или окислы марганца, вводят 5 мл 5%-ного раствора хлорида натрия или 5 мл разбавленной (1:3) соляной кислоты, снова нагревают до кипения и после восстановления соединении марганца продолжают кипятить еще 5 минут. Если при этом марганец не восстанавливается, вводят еще некоторое количество хлорида натрия или соляной кислоты и снова кипятят.
После охлаждения раствора прибавляют отмеренное избыточное количество раствора соли Мора или взвешенное количество этой соли и затем титруют раствором перманганата, титр которого установлен по оксалату натрия. По окончании титрования отмечают израсходованное количество перманганата, нагревают раствор до кипения для разрушения избытка перманганата, охлаждают до комнатной температуры и затем снова титруют перманганатом до появления окраски такой же интенсивности, как при первом титровании. Израсходованный в этом случае объем перманганата вычитают из объема раствора, израсходованного при первом титровании. Полученную разность умножают на количество соли Мора, эквивалентное 1мл раствора перманганата. Это произведение вычитают из введенного количества соли Мора и затем вычисляют содержание хрома, исходя из соотношения 3Fe:1Cr.
Для установления соотношения между солью Мора и перманганатом приготавливают раствор из такого же количества соли, какое было введено в анализируемый раствор; приготовленный раствор должен иметь такой же объем и такую же кислотность, как анализируемый раствор в момент титрования. Приготовленный раствор титруют перманганатом. Из израсходованного объема раствора перманганата вычитают количество его, которое требуется для окрашивания раствора в точке эквивалентности.
При выполнении массовых анализов после сплавления с перекисью натрия нет необходимости окислять хром персульфатом. В этом случае плав растворяют в 200 мл воды, прибавляют 1г перекиси натрия и сильно кипятят до разложения перекиси (приблизительно 10 минут). Фильтруют через асбест и промывают осадок горячей водой, следя за тем, чтобы он все время был влажным. Фильтрат и промывные воды подкисляют серной кислотой и затем вводят сульфат железа (II). При этом следует избегать введения в раствор органических веществ, (что происходит, например, при фильтровании через бумагу), так как это приводит к получению пониженных результатов для хрома. Эта ошибка обусловлена не восстановлением хромата, как можно было бы предположить, а восстановлением перманганата в процессе титрования.
Легкость, с которой можно осуществить потенциометрическое титрование хрома, применяя соответствующую аппаратуру, характеризуется следующим ходом анализа. В охлажденный до 20С разбавленный сернокислый раствор, содержащий хром (+6), погружают каломельный и платиновый электроды; пучок лучей, отраженных зеркальным гальванометром, устанавливают вблизи левого края шкалы. Затем в раствор постепенно вводят титрованный раствор сульфата железа (II), пока пучок лучей не начнет непрерывно передвигаться вправо. После этого прибавляют эквивалентный титрованный раствор хромата калия до прекращения перемещения пучка лучей влево. Снова вводят раствор сульфата железа (II), пока опять не начнется перемещение вправо. Вычитают израсходованный объем раствора хромата из введенного объема сульфата железа и вычисляют содержание хрома, исходя из соотношения 1Cr:3Fe. Ванадий также восстанавливается железом (II) и учитывается совместно с хромом. Вольфрам не влияет на титрование.
2.2 Колориметрические методы. Хроматный метод
Определение хрома колометрическим методом преимущественно проводят сравнением интенсивности окраски хромата с окраской стандартного раствора в щелочной среде. При анализе горных пород для этого обычно используют водную вытяжку плава анализируемого материала со смесью карбоната натрия и нитрата калия. Обычно встречающиеся в горных породах элементы определению не мешают. При плавлении пробы в платиновом тигле не следует вводить в плавень слишком больших количеств селитры и температура сплавления не должна быть слишком высокой, чтобы не вызвать порчу тигля, так как раствор может окраситься в желтый цвет за счет переходящей в него платины.
При сплавлении с перекисью натрия и выщелачивании плава водой некоторое количество железа может остаться в растворе и окрасить его. Этого можно избежать, если перед фильтрованием нагревать раствор на водяной бане не менее одного часа. Щелочной раствор окрашивается также в случае фильтрования его через бумажный фильтр, что, однако, может быть устранено, если предварительно тщательно промывать применяемый фильтр раствором щелочи или, лучше, применением для фильтрования этого раствора асбеста.
Бораты не мешают определению.
Уран в условиях колориметрирования хрома также дает желтую окраску, и, следовательно, в его присутствии метод не применим.
Наиболее удобно сравнивать окраски растворов, содержащих приблизительно 0,01 – 0,1 мг Cr2O3 в одном мл.
Ход определения.
Приготовляют стандартный раствор бихромата, содержащий 0,1 мг Cr2O72- в 1мл. Для этого 0,1934 г перекристаллизованного бихромата калия K2Cr2O7 растворяют в воде и разбавляют до 1 л. Перед применением этого раствора для сравнения с анализируемым его следует сделать щелочным.
Для определения хрома в горных породах 1 –5 г пробы сплавляют со смесью карбоната и селитры. Плав растворяют в воде, и если в растворе находится перманганат, прибавляют несколько капель этилового спирта для разрушения его окраски, а затем фильтруют через асбест. Если окраска раствора чрезмерно бледна, повышают концентрацию хрома упариванием раствора или осаждением нитратом ртути (I) и последующей обработкой.
При анализе других объектов, например осадков от аммиака, содержащих малые количества хрома, окисление можно осуществлять сплавлением с перекисью натрия в фарфоровом тигле. Во всех случаях полученный раствор хромата переносят в мерную колбу такой емкости, чтобы интенсивность окраски раствора после разбавления до метки соответствовала 0,01-0,1 мг Cr2O3 в 1 мл. Заканчивают определение титрованием раствора такого же количества реактивов стандартным раствором бихромата калия до одинаковой с анализируемым раствором окраски или же каким-нибудь другим обычно применяемым колориметрическим или фотометрическим способом измерения.
2.3 Метод с дефинилкарбазидом
Малые количества хрома (микрограммы) можно определять по реакции с дефинилкарбазидом, который окисляется бихроматом в слабокислом растворе с образованием соединения, окрашенного в красно-фиолетовый цвет.
Ванадий, если он присутствует в значительных количествах, мешает определению. Его можно удалить экстракцией хлороформом после переведения в оксихинолят.
Уран не влияет на реакцию с дефинилкарбазидом.
2.4 Атомно-абсорбционный метод
Сущность метода. Прямое определение хрома возможно, когда его концентрация превышает 100 мкг/л. Если приходиться анализировать более разбавленные растворы, то во многих случаях достаточно упарить раствор после подкисления его азотной кислотой; но при анализе очень разбавленных растворов или при необходимости повысить чувствительность определения рекомендуется предварительно выделить металл экстракцией.
Реактивы.
Горючие газы – ацетилен, пропан, водород. Можно пользоваться продажными баллонами, снабженными редукторами.
Воздух. Должен быть отделен от посторонних веществ пропусканием через фильтр и высушиванием.
Деионизированная дистиллированная вода. Ее следует применять при приготовлении всех реактивов, калибровочных стандартных растворов и при разбавлении пробы.
Соляная кислота, концентрированная.
Азотная кислота, концентрированная.
Стандартные растворы металлов. Приготавливают серии стандартных растворов солей различных металлов, концентрацией 5 – 1000 мкг/л, соответствующим разбавлением запасных растворов дистиллированной водой, содержащей 1,5 мл концентрированной азотной кислоты в одном литре. Запасные растворы солей.
Хром. Растворяют 2,8289 г K2Cr2O7 в 200 мл дистиллированной воды, прибавляют 1,5 мл концентрированной HNO3 и разбавляют до 1000 мл такой же водой; 1,00 мл полученного раствора содержит 1 мл хрома.
Ход анализа. Приборы для атомно-абсорбционной спектрофотометрии различают и по конструкции, и по методике работы на них, поэтому следует строго следовать прилагаемой к прибору инструкции. Приводим лишь некоторые ступени хода анализа. Вставляют пустотелую катодную лампу, предназначенную для определения требуемого элемента, и устанавливают на указанную для определения этого элемента длину волны (хром: длина волны – 357,9 нм; горючий газ – ацетилен; газ-окислитель – воздух). Определяют оптимальное соотношение горючего газа и газа-окислителя, измеряя отношение в области, близкой к ориентировочным данным, и отмечают отношение с минимальным поглощением при холостом опыте и с максимальным поглощением определяемого элемента – хрома. Концентрацию последнего выбирают так, чтобы абсорбция была 0,5-0,8. Определяют время достижения равновесного состояния с момента впрыскивания пробы. Находят оптимальную ширину щели, определяют оптимальную высоту оптической оси над горелкой, выявляя максимум абсорбции стандартного раствора при перемещении горелки в вертикальном направлении. Для построения градуировачного графика вводят поочередно в пламя горелки рабочие стандартные растворы, начиная от раствора с минимальным содержанием определяемого элемента: не менее четырех концентраций, включая концентрацию, близкую к той, которая ожидается в анализируемом растворе. Каждое измерение проводят не менее двух раз, при построении графика берут среднее значение.
2.5 Другие методы
Хром количественно осаждается аммиаком. Осадок следует под конец прокаливать в атмосфере водорода, иначе получаются повышенные результаты вследствие окисления хрома в процессе прокаливания. В связи с этим, а также и потому, что хром почти всегда сопровождают посторонние, осаждающиеся аммиаком элементы, как, например, железо, алюминий, фосфор и ванадий, этим методом для определения хрома пользуются лишь в редких случаях.
Осаждение хрома в виде хромата серебра Ag2CrO4, хромата ртути Hg2CrO4 и хромата бария BaCrO4 представляет интерес главным образом для группового разделения и качественного испытания на хром, а не для количественного его определения, так как многие другие элементы также образуют нерастворимые соединения с этими реагентами.
Точные результаты получаются при определении хрома методом, основанным на восстановлении хромата иодистоводородной кислотой и титровании выделяющегося при этом йода раствором тиосульфата натрия. Этот метод, однако, не получил такого широкого распространения, так как железо, медь, мышьяк, ванадий и молибден, которые в состоянии высшей валентности выделяют йод в кислых растворах йодида калия, должны отсутствовать.
Известен колориметрический метод определения хрома с комплексоном III (этилендиаминтетраацетатом натрия). Метод специфичен, мешает только окрашенные катионы (своей окраской), но сравнительно мало чувствителен (оптимальные концентрации хрома 5-80 мг/л). Светопоглощение получаемого красно-фиолетового раствора измеряют, применяя зеленые светофильтры (длина волны 550 нм).
3. Теория определения хрома экспериментально. Качественный анализ компонентов процесса хромирования
Объект исследования: твердые отходы гальванических процессов.
Оборудование и реактивы: пробирки, фарфоровая ступка, пестик, растворы кислот, щелочей, вода дистиллированная, химические стаканы, стеклянная палочка, сухое горючее, складчатый фильтр.
Поступившую для анализа пробу необходимо измельчить в фарфоровой ступке, тщательно перемешать и взять среднюю пробу. Среднюю пробу необходимо отобрать методом квадрата (пробу разложить в виде квадрата на листе белой бумаги и делить диагоналями на четыре треугольника, две противоположные части отбрасываются, а две другие соединяются, снова ссыпаются в фарфоровую ступку и еще раз измельчаются и снова делится квадрат по диагонали). Полученную таким образом среднюю пробу помещают в банку с притертой пробкой.
Затем производят процессы разложения (вскрытия) пробы, растворение.
растворение в воде: небольшое количество средней пробы помещают в пробирку и растворяют в дистиллированной воде при комнатной температуре. С помощью универсальной Ind бумаги определяют характер среды pH и растворение осадка в воде.
проводится также растворение пробы небольшого количества при нагревании, оценивается осадок и среда рН.
растворение в трех мл 2н серной кислоте 0,02 г пробы: наблюдается растворение осадка, изменение цвета окраски, pH среды.
растворение в NH4Cl, NH4OH также наблюдаются изменения.
растворение в NaOH (8% и 4н) изменение окраски осадка.
4. Получение результатов
В результате эксперимента делают предположения о наличии ионов железа, алюминия и др., которые подтверждаются специфическими реакциями. Отфильтровав осадок и промыв его дистиллированной водой, растворяют в различных кислотах и щелочах, добавляют специфические реагенты и наблюдают аналитический сигнал.
Если при растворении твердого отхода в HNO3 (конц), добавить персульфат аммония (NH4)2S2O8, наблюдается окрашивание раствора в оранжевый цвет, то это говорит о наличии ионов Cr+6, т.е. реакция восстановления ионов хрома 6+ до хрома3+ не произошла или произошла не до конца.
Выводы
Отходы с основных ванн гальванического производства смешиваются, экспериментальные данные могут показать заниженное содержание тяжелых металлов, учитывая это пробы необходимо брать в достаточном количестве и, если это возможно, то отход гальванического производства необходимо отобрать от конкретного технологического процесса.
Список литературы
1. М.П. Грачева «Гальванотехника при изготовлении предметов бытового назначения»
2. Лурье Ю.Ю. «Практическое руководство по неорганическому анализу» - М.,1960 г.
3. «Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров, врачей» под ред. Лазарева Н.В., Гадаскиной И.Д., 608стр.
4. Крешков А.П. «Основы аналитической химии. Теоретические основы. Качественный анализ» - М.,1970 г.
5. Журнал «Вестник Татарстанского отделения Российской Экологической Академии», 1(19) 2004 г.
6. «Охрана окружающей среды от отходов гальванического производства» Ю.Н. Меркушев, В.Г. Маклецов, В.Г. Петров (материал семинара) – М.:1990 г.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Состав твердожидкого отхода
Технологическая схема процесса хромирования
Определение хрома колометрическим методом преимущественно проводят сравнением интенсивности окраски хромата с окраской стандартного раствора в щелочной среде. При анализе горных пород для этого обычно используют водную вытяжку плава анализируемого материала со смесью карбоната натрия и нитрата калия. Обычно встречающиеся в горных породах элементы определению не мешают. При плавлении пробы в платиновом тигле не следует вводить в плавень слишком больших количеств селитры и температура сплавления не должна быть слишком высокой, чтобы не вызвать порчу тигля, так как раствор может окраситься в желтый цвет за счет переходящей в него платины.
При сплавлении с перекисью натрия и выщелачивании плава водой некоторое количество железа может остаться в растворе и окрасить его. Этого можно избежать, если перед фильтрованием нагревать раствор на водяной бане не менее одного часа. Щелочной раствор окрашивается также в случае фильтрования его через бумажный фильтр, что, однако, может быть устранено, если предварительно тщательно промывать применяемый фильтр раствором щелочи или, лучше, применением для фильтрования этого раствора асбеста.
Бораты не мешают определению.
Уран в условиях колориметрирования хрома также дает желтую окраску, и, следовательно, в его присутствии метод не применим.
Наиболее удобно сравнивать окраски растворов, содержащих приблизительно 0,01 – 0,1 мг Cr2O3 в одном мл.
Ход определения.
Приготовляют стандартный раствор бихромата, содержащий 0,1 мг Cr2O72- в 1мл. Для этого 0,1934 г перекристаллизованного бихромата калия K2Cr2O7 растворяют в воде и разбавляют до 1 л. Перед применением этого раствора для сравнения с анализируемым его следует сделать щелочным.
Для определения хрома в горных породах 1 –5 г пробы сплавляют со смесью карбоната и селитры. Плав растворяют в воде, и если в растворе находится перманганат, прибавляют несколько капель этилового спирта для разрушения его окраски, а затем фильтруют через асбест. Если окраска раствора чрезмерно бледна, повышают концентрацию хрома упариванием раствора или осаждением нитратом ртути (I) и последующей обработкой.
При анализе других объектов, например осадков от аммиака, содержащих малые количества хрома, окисление можно осуществлять сплавлением с перекисью натрия в фарфоровом тигле. Во всех случаях полученный раствор хромата переносят в мерную колбу такой емкости, чтобы интенсивность окраски раствора после разбавления до метки соответствовала 0,01-0,1 мг Cr2O3 в 1 мл. Заканчивают определение титрованием раствора такого же количества реактивов стандартным раствором бихромата калия до одинаковой с анализируемым раствором окраски или же каким-нибудь другим обычно применяемым колориметрическим или фотометрическим способом измерения.
2.3 Метод с дефинилкарбазидом
Малые количества хрома (микрограммы) можно определять по реакции с дефинилкарбазидом, который окисляется бихроматом в слабокислом растворе с образованием соединения, окрашенного в красно-фиолетовый цвет.
Ванадий, если он присутствует в значительных количествах, мешает определению. Его можно удалить экстракцией хлороформом после переведения в оксихинолят.
Уран не влияет на реакцию с дефинилкарбазидом.
2.4 Атомно-абсорбционный метод
Сущность метода. Прямое определение хрома возможно, когда его концентрация превышает 100 мкг/л. Если приходиться анализировать более разбавленные растворы, то во многих случаях достаточно упарить раствор после подкисления его азотной кислотой; но при анализе очень разбавленных растворов или при необходимости повысить чувствительность определения рекомендуется предварительно выделить металл экстракцией.
Реактивы.
Горючие газы – ацетилен, пропан, водород. Можно пользоваться продажными баллонами, снабженными редукторами.
Воздух. Должен быть отделен от посторонних веществ пропусканием через фильтр и высушиванием.
Деионизированная дистиллированная вода. Ее следует применять при приготовлении всех реактивов, калибровочных стандартных растворов и при разбавлении пробы.
Соляная кислота, концентрированная.
Азотная кислота, концентрированная.
Стандартные растворы металлов. Приготавливают серии стандартных растворов солей различных металлов, концентрацией 5 – 1000 мкг/л, соответствующим разбавлением запасных растворов дистиллированной водой, содержащей 1,5 мл концентрированной азотной кислоты в одном литре. Запасные растворы солей.
Хром. Растворяют 2,8289 г K2Cr2O7 в 200 мл дистиллированной воды, прибавляют 1,5 мл концентрированной HNO3 и разбавляют до 1000 мл такой же водой; 1,00 мл полученного раствора содержит 1 мл хрома.
Ход анализа. Приборы для атомно-абсорбционной спектрофотометрии различают и по конструкции, и по методике работы на них, поэтому следует строго следовать прилагаемой к прибору инструкции. Приводим лишь некоторые ступени хода анализа. Вставляют пустотелую катодную лампу, предназначенную для определения требуемого элемента, и устанавливают на указанную для определения этого элемента длину волны (хром: длина волны – 357,9 нм; горючий газ – ацетилен; газ-окислитель – воздух). Определяют оптимальное соотношение горючего газа и газа-окислителя, измеряя отношение в области, близкой к ориентировочным данным, и отмечают отношение с минимальным поглощением при холостом опыте и с максимальным поглощением определяемого элемента – хрома. Концентрацию последнего выбирают так, чтобы абсорбция была 0,5-0,8. Определяют время достижения равновесного состояния с момента впрыскивания пробы. Находят оптимальную ширину щели, определяют оптимальную высоту оптической оси над горелкой, выявляя максимум абсорбции стандартного раствора при перемещении горелки в вертикальном направлении. Для построения градуировачного графика вводят поочередно в пламя горелки рабочие стандартные растворы, начиная от раствора с минимальным содержанием определяемого элемента: не менее четырех концентраций, включая концентрацию, близкую к той, которая ожидается в анализируемом растворе. Каждое измерение проводят не менее двух раз, при построении графика берут среднее значение.
2.5 Другие методы
Хром количественно осаждается аммиаком. Осадок следует под конец прокаливать в атмосфере водорода, иначе получаются повышенные результаты вследствие окисления хрома в процессе прокаливания. В связи с этим, а также и потому, что хром почти всегда сопровождают посторонние, осаждающиеся аммиаком элементы, как, например, железо, алюминий, фосфор и ванадий, этим методом для определения хрома пользуются лишь в редких случаях.
Осаждение хрома в виде хромата серебра Ag2CrO4, хромата ртути Hg2CrO4 и хромата бария BaCrO4 представляет интерес главным образом для группового разделения и качественного испытания на хром, а не для количественного его определения, так как многие другие элементы также образуют нерастворимые соединения с этими реагентами.
Точные результаты получаются при определении хрома методом, основанным на восстановлении хромата иодистоводородной кислотой и титровании выделяющегося при этом йода раствором тиосульфата натрия. Этот метод, однако, не получил такого широкого распространения, так как железо, медь, мышьяк, ванадий и молибден, которые в состоянии высшей валентности выделяют йод в кислых растворах йодида калия, должны отсутствовать.
Известен колориметрический метод определения хрома с комплексоном III (этилендиаминтетраацетатом натрия). Метод специфичен, мешает только окрашенные катионы (своей окраской), но сравнительно мало чувствителен (оптимальные концентрации хрома 5-80 мг/л). Светопоглощение получаемого красно-фиолетового раствора измеряют, применяя зеленые светофильтры (длина волны 550 нм).
3. Теория определения хрома экспериментально. Качественный анализ компонентов процесса хромирования
Объект исследования: твердые отходы гальванических процессов.
Оборудование и реактивы: пробирки, фарфоровая ступка, пестик, растворы кислот, щелочей, вода дистиллированная, химические стаканы, стеклянная палочка, сухое горючее, складчатый фильтр.
Поступившую для анализа пробу необходимо измельчить в фарфоровой ступке, тщательно перемешать и взять среднюю пробу. Среднюю пробу необходимо отобрать методом квадрата (пробу разложить в виде квадрата на листе белой бумаги и делить диагоналями на четыре треугольника, две противоположные части отбрасываются, а две другие соединяются, снова ссыпаются в фарфоровую ступку и еще раз измельчаются и снова делится квадрат по диагонали). Полученную таким образом среднюю пробу помещают в банку с притертой пробкой.
Затем производят процессы разложения (вскрытия) пробы, растворение.
растворение в воде: небольшое количество средней пробы помещают в пробирку и растворяют в дистиллированной воде при комнатной температуре. С помощью универсальной Ind бумаги определяют характер среды pH и растворение осадка в воде.
проводится также растворение пробы небольшого количества при нагревании, оценивается осадок и среда рН.
растворение в трех мл 2н серной кислоте 0,02 г пробы: наблюдается растворение осадка, изменение цвета окраски, pH среды.
растворение в NH4Cl, NH4OH также наблюдаются изменения.
растворение в NaOH (8% и 4н) изменение окраски осадка.
4. Получение результатов
В результате эксперимента делают предположения о наличии ионов железа, алюминия и др., которые подтверждаются специфическими реакциями. Отфильтровав осадок и промыв его дистиллированной водой, растворяют в различных кислотах и щелочах, добавляют специфические реагенты и наблюдают аналитический сигнал.
Если при растворении твердого отхода в HNO3 (конц), добавить персульфат аммония (NH4)2S2O8, наблюдается окрашивание раствора в оранжевый цвет, то это говорит о наличии ионов Cr+6, т.е. реакция восстановления ионов хрома 6+ до хрома3+ не произошла или произошла не до конца.
Выводы
Отходы с основных ванн гальванического производства смешиваются, экспериментальные данные могут показать заниженное содержание тяжелых металлов, учитывая это пробы необходимо брать в достаточном количестве и, если это возможно, то отход гальванического производства необходимо отобрать от конкретного технологического процесса.
Список литературы
1. М.П. Грачева «Гальванотехника при изготовлении предметов бытового назначения»
2. Лурье Ю.Ю. «Практическое руководство по неорганическому анализу» - М.,1960 г.
3. «Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров, врачей» под ред. Лазарева Н.В., Гадаскиной И.Д., 608стр.
4. Крешков А.П. «Основы аналитической химии. Теоретические основы. Качественный анализ» - М.,1970 г.
5. Журнал «Вестник Татарстанского отделения Российской Экологической Академии», 1(19) 2004 г.
6. «Охрана окружающей среды от отходов гальванического производства» Ю.Н. Меркушев, В.Г. Маклецов, В.Г. Петров (материал семинара) – М.:1990 г.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Состав твердожидкого отхода
| № п/п | Технологическая линия | Ванна, с которой удаляется твердо-жидкий отход | Теоретический отход | Основные параметры |
| 1. | Хромирование | Обезжиривание химическое и электрохимическое | 90%-«органика» 10%-М(ОН)2 , MeSiO3 , Me2 (PO4)3 , Me=Fe,Cu | Объем ванны: 2500 л. Периодичность очистки – 1 раз в 2 года Количество ванн: 1 шт. |
| Хромирование стальных деталей | Fe(OH)3, Fe(OH)2, FeS Cr(OH)3-50% Cr+6, сульфаты K2SiF6, BaSO4, Fe, Cu- до 10г/л | Объем ванны: 2500 л. Периодичность очистки – 1 раз в 2 года Количество ванн: 2 рабочие ( всего 3шт.) | ||
| Активация в кислоте стальных деталей | Соединение железа – 40% | Объем ванны: 980 л. Периодичность очистки – 1 раз в 2 года Количество ванн: 1 шт. |
Технологическая схема процесса хромирования
| Обезжиривание химическое и электрохимическое NaOH 5-15 г/л Na3PO4 30-70 г/л Na2SiO3 10-20 г/л Na2CO3 20-25 г/л |
| Промывка в горячей проточной воде |
| Промывка в холодной проточной воде |
| Активация H2SO4 50-100 г/л |
| Промывка в проточной воде |
| Хромирование CrO3 – хромовый ангидрид 250 г/л H2SO4 2.5% от количества CrO3 |
| Отход |
| Отход |
| Отход |
