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

Авторы патента:

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, и может быть использована на предприятиях приборостроения и радиоэлектроники. Устройство включает корпус, с размещенными в нем камерой электрофлотации и электролизером в виде анодной и двух боковых катодных камер и катодной камеры, расположенной внутри анодной камеры. 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, и может быть использована на предприятиях приборостроения и радиоэлектроники.

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 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 размещенными в нем камерой электрофлотации и электролизером в виде анодной и двух боковых катодных камер и катодной камеры, расположенной внутри анодной камеры [Патент на полезную модель РФ 138577 U1 МПК C02F 1/46. Устройство для очистки сточных вод производства печатных плат, содержащих водощелочной фоторезист СПФ-ВЩ; заявл. 28.03.2013; опубл. 20.03.2014. Бюл. 8].

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, является повышение производительности процессов мембранного электролиза.

Технический результат достигается тем, что устройство включает корпус, с размещенными в нем камерой электрофлотации и электролизером в виде анодной и двух боковых катодных камер и катодной камеры, расположенной внутри анодной камеры. 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.

Предлагаемое устройство иллюстрируется рисунком, на котором 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, двух боковых 6 катодных камер и катодной 7 камеры, расположенной внутри анодной камере в передней ее части. Анодная камера отделена от катодных - катионообменными мембранами 8.

Анодная камера 5 снабжена патрубками 9 для ввода подкисленной сточной воды.

Внутри боковых катодных камер электролизера расположены катионообменные мембраны 10, образующие анодные секции 11.

Боковые катодные камеры снабжены патрубками для ввода 15 и вывода 16 щелочной воды (католита), патрубками для ввода щелочной сточной воды 12 и вывода подкисленной сточной воды 13 и трубопроводами 14, соединяющие их с анодной камерой.

В анодной камере 5 и анодных секциях 11 боковых катодных камерах установлены вертикальные нерастворимые аноды 17, а в катодных камерах - вертикальные нерастворимые катоды 18.

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, смонтирован пеносборник 22, приводимый в движение электродвигателем редуктора 23.

Устройство работает следующим образом. Щелочная сточная вода, содержащая водощелочной фоторезист СПФ-ВЩ, поступает через патрубки 12 в анодные секции 11 боковых катодных камер 6 электролизера, в которых под действием токовой нагрузки на нерастворимых анодах 17 протекает электрохимическая анодная реакция разряда гидроксил-ионов с образованием газообразного кислорода и молекул воды (4OH^-O₂+2H₂O). Далее подкисленная сточная вода поступает по трубопроводам 14 в анодную камеру 5 электролизера, в которой под действием токовой нагрузки на анодах 17 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 катодных камерах при разряде молекул воды на поверхности нерастворимых катодов 18 происходит выделение газообразного водорода и подщелачивание воды за счет образования гидроксил-ионов OH^-.

Разделение продуктов анодной и катодной реакции катионообменными мембранами 8 и 10 подавляет транспорт ионов OH^- и H⁺ в объеме обрабатываемой воды и их химическое взаимодействие с образованием молекул воды.

Далее, из анодной камеры 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 пеносборником 22 в сборник пены 21 и далее выводится из устройства.

Повышение производительности процессов мембранного электролиза достигается за счет дополнительного размещения анодов и катионообменных 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 СВ., Краснобородько И.Г., Рогов В.М. Технология электрохимической очистки воды. - Л.: Стройиздат, 1987. С 289-291.]

где K_К, и K_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, обеспечивает повышение производительности процессов мембранного электролиза.

Устройство для очистки сточных вод производства печатных плат, содержащих водощелочной фоторезист, содержащее корпус с размещенными в нем камерой электрофлотации и электролизером в виде анодной и двух боковых катодных камер и катодной камеры, расположенной внутри анодной камеры, 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.