Устройство для очистки сточных вод производства печатных плат, содержащих водощелочной фоторезист спф-вщ

Авторы патента:

Колесников Владимир Александрович (RU)

C02F1/46 - Обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод (разделение вообще B01D; специальные устройства на судах для обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, например для получения питьевой воды B63J; добавление к воде веществ для предотвращения коррозии C23F; обработка жидкостей, загрязненных радиоактивными веществами G21F 9/04)

Полезная модель относится к устройствам для очистки сточных вод производства печатных плат, содержащих водощелочной фоторезист СПФ-ВЩ. Устройство включает корпус, с размещенными в нем камерой электрофлотации и электролизером в виде анодной и двух боковых катодных камер. Новым, согласно предложенной полезной модели, является то, что боковые катодные камеры электролизера снабжены патрубками для ввода и вывода сточной воды и трубопроводами, соединяющими их с анодной камерой, при этом внутри боковых катодных камер дополнительно размещены катионообменная мембрана и анод. Предлагаемая конструкция устройства обеспечивает повышение производительности процессов мембранного электролиза.

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для очистки сточных вод производства печатных плат, содержащих водощелочной фоторезист СПФ-ВЩ.

Известно устройство, содержащее корпус с размещенным в нем электролизером, анодная камера которого расположена между симметричными катодными камерами, и камерой электрофлотации [Патент РФ 2067555 C1 МПК⁶ C02F 1/46, 1/465. Способ очистки сточных вод производства печатных плат, содержащих водощелочной фоторезист типа СПФ-ВЩ, и устройство для его осуществления; заявл. 28.04.1993; опубл. 10.10.1996].

Недостатком данного устройства является низкая производительность процессов мембранного электролиза, вследствие малой площади электродов и мембран.

Известно, выбранное в качестве прототипа, устройство, содержащее корпус, с размещенным в нем камерой электрофлотации и электролизером в виде анодной и двух боковых катодных камер [Патент на полезную модель РФ 133120 U1 МПК C02F 1/46. Устройство для очистки сточных вод производства печатных плат, содержащих водощелочной фоторезист СПФ-ВЩ; заявл. 28.03.2013; опубл. 10.10.2013. Бюл. 28].

Недостатком данного устройства является недостаточная производительность процессов мембранного электролиза, вследствие малой площади электродов и мембран.

Технической задачей и результатом, на решение которых направлено заявляемое устройство для очистки сточных вод производства печатных плат, содержащих водощелочной фоторезист СПФ-ВЩ, является повышение производительности процессов мембранного электролиза.

Технический результат достигается тем, что устройство включает корпус, с размещенным в нем камерой электрофлотации и электролизером в виде анодной и двух боковых катодных камер. Новым, согласно предложенной полезной модели, является то, что боковые катодные камеры электролизера снабжены патрубками для ввода и вывода сточной воды и трубопроводами, соединяющими их с анодной камерой, при этом внутри боковых катодных камер дополнительно размещены катионообменная мембрана и анод.

Предлагаемая полезная модель устройства иллюстрируется рисунком, где на фиг. 1 представлен вид сверху.

Устройство состоит из корпуса 1, разделенного переливной перегородкой 2 на электролизер 3 и камеру электрофлотации 4. Электролизер выполнен в виде анодной 5 и двух боковых катодных камер 6.

Анодная камера отделена от катодных - катионообменными мембранами 7.

В анодной камере установлены пластинчатые нерастворимые аноды 8, которые расположены под углом относительно катодов с чередующими боковыми и центральными зазорами для протока сточной воды.

Внутри катодных камер электролизера расположены катионообменные мембраны 9, образующие анодные секции 10.

В катодных камерах установлены пластинчатые нерастворимые катоды 11 и аноды 12.

Анодная камера снабжена патрубками 13 для ввода подкисленной сточной воды.

Катодные камеры снабжены патрубками для ввода 17 и вывода 18 щелочной воды (католита), патрубками для ввода щелочной сточной воды 14 и вывода подкисленной сточной воды 15 и трубопроводами 16, соединяющие их с анодной камерой.

В камере электрофлотации размещены в виде гребенки горизонтальные нерастворимые электроды 19 (катоды и аноды) и имеются патрубки 20 для вывода очищенной воды. С противоположного от электролизера торца камеры электрофлотации находится сборник пены 21.

В верхней части устройства, расположенного выше уровня воды, расположено пеносборное устройство 22, приводимое в движение электродвигателем редуктора 23.

Устройство работает следующим образом. Щелочная сточная вода, содержащая водощелочной фоторезист СПФ-ВЩ, поступает через патрубки 14 в анодные секции 10 боковых катодных камер 6 электролизера, в которых под действием токовой нагрузки на нерастворимых анодах 12 протекает электрохимическая анодная реакция разряда гидроксил-ионов с образованием газообразного кислорода и молекул воды (4OH^-O₂+2H₂O). Далее подкисленная сточная вода поступает по трубопроводам 16 в анодную камеру 5 электролизера, в которой под действием токовой нагрузки на анодах 8 протекает электрохимическая анодная реакция разряда молекул воды с образованием газообразного кислорода и ионов водорода (2H₂OO₂+4H⁺), вследствие чего pH сточных вод снижается (подкисляется) до pH 2-4, при которой протекают процессы образования частиц дисперсной фазы фоторезиста и их флотации пузырьками кислорода.

Одновременно в боковых катодных камерах 6 при разряде молекул воды на поверхности нерастворимых катодов 11 происходит выделение газообразного водорода и подщелачивание воды за счет образования гидроксил-ионов OH^-.

Разделение продуктов анодной и катодной реакции катионообменными мембранами 7 и 9 подавляет транспорт ионов OH^- и H⁺ в объеме обрабатываемой воды и их химическое взаимодействие с образованием молекул воды.

Далее, сточная вода, содержащая частицы дисперсной фазы фоторезиста СПФ-ВЩ, переливается через перегородку 2 и поступает в камеру электрофлотации 4, в которой под действием газовых пузырьков (водорода и кислорода), образующихся на нерастворимых электродах (анодах и катодах) 19 при электролизе воды, происходит процесс разделения сточной воды и частиц дисперсной фазы фоторезиста. Очищенная вода выводится из устройства через патрубки 20.

Всплывшая в процессе электрофлотации на поверхность воды дисперсная фаза фоторезиста формируется в пену, которая удаляется пеносборным устройством 22 в сборник пены 21 и далее выводится из устройства.

Повышение производительности процессов мембранного достигается за счет дополнительного размещения в боковых катодных камерах анодов и катионообменных и мембран, что увеличивает общую рабочую площадь их поверхности в электролизере. При этом производительность процесса или установки (Q, м³/ч) будет определяться величиной изменения pH (щелочность) обрабатываемой воды. Основной расчетной величиной для требуемого изменения pH в рабочей анодной камере является расход тока (, Кл/л), которая может быть определена по формуле [Яковлев С.В., Краснобородько И.Г., Рогов В.М. Технология электрохимической очистки воды. - Л.: Стройиздат, 1987. С. 289-291.]

где К_К, и К_Н - требуемая соответственно конечная и начальная кислотность воды; - удельное изменение кислотности на 100 Кл/л, мг-экв/л.

Производительность процесса составит

где S_э - площадь поверхности электродов; i_э - плотность тока на электродах.

Таким образом, с увеличением площади поверхности электродов производительность процесса будет расти.

На производительность процесса оказывает также влияние скорость переноса ионов через мембрану, определяемая величиной изменения концентрации ионов (C_исх/C_кон), которую можно рассчитать по формуле [Богатырев А.Е., Варцов В.В., Шульпин Г.П. Мембранные электродиализные технологии очистки гальваностоков. Выпуск 3 (1697). - М.: ЦНИИ «Электроника», 1993. - С. 57.]:

где D - коэффициент диффузии ионов; - толщина предельного диффузионного слоя; S_мб - площадь мембран; i_мб - плотность тока на мембране; W_n - линейная скорость потока обрабатываемой воды вдоль мембран.

Таким образом, с ростом площади мембран производительность процесса (скорость массопереноса) также будет расти.

Технический результат при решении поставленной задачи достигается за счет увеличения общей рабочей площади поверхности катионообменных мембран и анодов.

Предлагаемая конструкция устройства для очистки сточных вод производства печатных плат, содержащих водощелочной фоторезист СПФ-ВШ, позволяет повысить производительность процессов мембранного электролиза.

Устройство для очистки сточных вод производства печатных плат, содержащих водощелочной фоторезист СПФ-ВЩ, содержащее корпус с размещенными в нем камерой электрофлотации и электролизером в виде анодной и двух боковых катодных камер, отличающееся тем, что боковые катодные камеры электролизера снабжены патрубками для ввода и вывода сточной воды и трубопроводами, соединяющими их с анодной камерой, при этом внутри боковых катодных камер дополнительно размещены катионообменная мембрана и анод.

Установка для подготовки питьевой воды относится к области водоподготовки и может быть использована для подготовки воды питьевого качества из попутно добываемых из скважин пластовых вод с применением мембранных технологий с целью улучшения состояния и сохранения здоровья человека и охраны окружающей среды, что относит ее к разряду технологий приоритетного стратегического направления развития в России «Здоровье нации».

Индукционная электрохимическая установка // 95329

Индукционная электрохимическая установка содержит устройство для индуцирования переменной составляющей напряжения (тока), выполненное в виде трансформатора, первичная обмотка которого подключена к сети переменного тока, а вторичные обмотки выполнены из диэлектрических трубок, намотанных попарно бифилярно и соединенных соответственно с входными и выходными патрубками смесителя.

Коагулятор-флотатор для реагентной очистки сточных вод коагуляцией // 132066

Коагулятор-флотатор для реагентной очистки относится к устройствам обработки воды коагуляцией и флотацией и предназначен для удаления примесей из сточных вод в различных отраслях промышленности и транспорта, где требуются компактные установки.

Флотатор с отстойником (система глубокой биологической отчистки бытовых и промышленных сточных вод) // 132434

Флотатор с отстойником (Система глубокой биологической отчистки бытовых и промышленных сточных вод) относится к устройствам для очистки сточных вод.

Установка переработки и утилизации нефтешламов и кислых гудронов для получения гранулированной добавки в асфальтобетонные смеси разных марок и типов // 132435

Установка переработки и утилизации нефтешламов и кислых гудронов относится к области нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использована для комплексной переработки нефтешламов и кислых гудронов - нефтесодержащих отходов производства для получения товарных продуктов, например гранулированной добавки в разные типы и марки асфальто-бетонных смесей.

Комплекс водоподготовки и станция подготовки питьевой воды // 132436

Комплекс водоподготовки и станция подготовки питьевой воды относится к водоподготовке, а именно, к производству обогащенной питьевой воды, которая может быть использована в пищевых, лечебно-профилактических и др. целях.

Система обезжелезивания и умягчения воды с установкой фильтра обезжелезивания воды // 132792

Система обезжелезивания и умягчения воды относится к области очистки природных вод от железа, а также для аэрации и очистки от грубодисперсных примесей. Технический результат - получение очищенной воды с извлеченными ионами железа путем интенсификации процессов аэрации и каталитического окисления органических соединений в исходной воде, снижение эксплуатационных затрат, исключение перемешивания слоев загрузки во время промывки, повышение производительности станции обезжелезивания и умягчения воды при высоких концентрациях железа и углекислоты в подземных водах.