ί Γ:Ι ΚΑΒΑΛΑΣ

ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ

ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ

HAEKTPQXHMIKH ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΕΓΠΜΕΤΑΑΑΩΣΗΣ ΚΑΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ

ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΗΣ

Ι ΙΣΠΓΙΓΠΙΣ: Λρ. ΤΡΙΑΝΤΑΦΥΛΛΙΑΗΣ ΜΩΥΣΙΙΣ

ΣΠΟΥΛΑΣΤΕΣ: ΑΤΣΑΛΟΣ ΙΩΑΝΝΗΣ

ΜΑΑΑΜΑΣ ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ

ΚΑΒΑΛΑ

ΣΕ1ΙΤΕΜΒΡΙΟΣ 1997

Τ Ε Ι Κ Α Β Α Λ Α Σ

ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ

ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ

Τ .Ε .Ι. Κ Α Β Α Λ Α Σ Σ Τ Ε Φ

ΤΜΗΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣΑριδμ. Πρωτ

Ημχρομπνία . 9 . 1 - 3 : 3 1

ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΗΣ ΚΑΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ

ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΗΣ

ΕΙΣΙΙΓΗΤΙΙΣ: Δρ. ΤΡΙΑΝΤΑΦΥΑΛ1ΔΠΣ ΜΩΥΣΗΣ

ΣΠΟΥΔΑΣΤΕΣ: ΑΤΣΑΑΟΣ ΙΩΑΝΝΗΣ

ΜΑΑΑΜΑΣ ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ

ΚΑΒΑΛΑ

ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ 1997

II Ε Ρ I Ε X ο Μ Ε Ν A

ΠΕΡΙΛΗΨΗ............................................................................................................. 6

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΕΙΑΣ

1.1. Περιεχόμενο της ηλεκτροχημείας........................................................... 8

1.2. Ηλεκτρόλυση.................................................................................................. 8

1.3. Αγωγιμότητα διαλύματος ηλεκτρόλυσης..............................................9

1.4. Ισχύς ηλεκτρολυτών...................................................................................12

1.5. Εξάρτηση της ειδικής αγωγιμότητας από τη συγκέντρωση

και τη θερμοκρασία.....................................................................................12

1.6. Ηλεκτροχημικές δράσεις............................................................................13

1.7. Νόμοι της ηλεκτρόλυσης......................................................................... 14

1.8. Παράμετροι λειτουργίας ενός ηλεκτρολυτικού κελιού....................15

1.9. Φαινόμενα που προκαλούνται στα ηλεκτρόδια κατά την

Ηλεκτρόλυση.................................................................................................16

1.10 Γαλβανικά στοιχεία.................................................................................... 17

1.11 Δυναμικό γαλβανικό στοιχείου.............................................................. 19

1.12 Πρότυπο δυναμικό των χημικών στοιχείων........................................21

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2

ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΕΙΣ

2.1 Επιμεταλλώσεις (Γενικά)............................................................................ 23

2.2 Είδη επιμεταλλώσεων (Γενικά).................................................................24

2.2.1. Επιμετάλλωση με εμβαπτίσει............................................................... 24

2.2.2. Ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση..............................................................25

2.2.3. Επιμετάλλωση με ιμεκασμό................................................................... 26

2.3 Προετοιμασία της προς επιμετάλλωση επιφάνειας............................ 26

2.3.1. Μηχανικός καθαρισμός......................................................................... 27

2.3.2. Χημικός και Ηλεκτρολυτικός καθαρισμός..................................... 28

2.3.3. Καθαρισμός με υπέρηχους...................................................................29

2.4. Ρόλος του μετάλλου επιμεταλλώσεως στην προστασία από την

διάβρωση ανοδική καθοδική προστασία.............................................32

2.5. Επιμεταλλώσεις με εμβάπτιση................................................................37

2.5.1. Επιψευδαργύρωση με ε ίβάπτιση ή Γαλβανισμό...........................37

2.5.2. Επικασσιτέρωση με εμβάπτιση...........................................................39

2.5.3. Επαργιλίωση με εμβάπτιση..................................................................40

2.5.4. Επιμολύβδωση με εμβάπτιση..............................................................40

2.6. Ηλεκτρολυτικές επιμεταλλώσεις........................................................... 41

2.6.1. Ηλεκτρολυτική επιχάλκωση.................................................................. 41

2.6.2. Ηλεκτρολυτική επινικέλωση............................................................... 42

2.6.3. Ηλεκτρολυτική επιχρωμίωση.............................................................. 43

2.6.4. Ηλεκτρολυτική επιψευδαργύρωση.................................................... 45

2.6.5. Ηλεκτρολυτική επικασσιτέρωση.......................................................... 45

2.6.6. Ηλεκτρολυτική επικαδμίωση................................................................. 46

2.6.7. Ηλεκτρολυτική επιμολύβδωση.............................................................. 46

ΜΕΡΟΣ Β

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3

ΚΥΡΙΑ ΑΠΟΒΛΗΤΑ ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΕΩΝ

3.1 Λάσπες και στερεά απόβλητα.................................................................... 48

3.2 Αέρια απόβλητα...............................................................................................49

3.3 Υγρά απόβλητα................................................................................................ 49

3.4 Τρόποι αντιμετώπισης του προβλήματος των υγρών αποβλήτων...51

3.5 Επεξεργασία των υγρών αποβλήτων των μονάδων επιμετάλλωσης.53

3.5.1. Βασική τεχνική επεξεργασία των αποβλήτων...................................53

3.5.2. Αναλυτικά για την τεχνική επεξεργασία των αποβλήτων............... 53

3.6. Απόβλητα επιμεταλλώσεων και επεξεργασία τους.......................... 61

3.6.1. Επικασσιτέρωση......................................................................................61

3.6.2. Επεξεργασία ρευμάτων.......................................................................... 62

3.6.3. Ανακύκλωση κασσίτερου......................................................................62

3.6.4. Επιψευδαργύρωση.................................................................................. 63

3.6.5. Σκληρή επιχρωμίωση.............................................................................64

3.6.6. Επιμολύβδωση......................................................................................... 65

3.7. Νομοθετικό πλαίσιο για την ίδρυση και λειτουργία εγκατάστασής

επιμετάλλωσης.................. .*...................................................................... 66

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΑΙ ΒΑΣΙΚΑ ΜΕΡΗ ΜΟΝΑΔΑΣ

ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΕΩΝ

4.1. Μελέτη αντίδρασης CN' ........................... 70

4.1.1 Η βασική αντίδραση οξείδωσης...........................................................70

4.1.2 Σχέση ταχύτητας αντίδρασης και περίσσειας CL" ........................ 73

4.1.3 Σχέση ταχύτητας αντίδρασης και θερμοκρασίας........................... 74

4.1.4 Σχέση τιμών ρΗ και δυναμικού οξειδοαναγωγής (RH) της

αντίδρασης................................................................................................... 75

4.1.5 Επίδραση άλλων ιόντων Me στην αντίδραση οξείδωση CN' . ..76

4.1.6 Χρήση ηλεκτροδίων Ρ" ή Ag για την μέτρηση του δυναμικού

οξειδοαναγωγής......................................................................................... 78

4.1.7 Σύστημα και ταχύτητα ανάδευσης.......................................................78

4.1.8 Τελική συνολική ποτενσιομετρική τιτλοδότηση πραγματικού

δείγματος αποβλήτων εκπλύσεων CN" ............................................. 80

4.1.9 Ειδικά αναφορά στην οξειδοαναγωγική αντίδραση των CN' ...82

4.1.10 Θεωρητικές αναλογίες χημικών αντιδράσεων............................... 82

4.2 Μελέτη αναγωγής ...............................................................................82

4.2.1. Η βασική αντίδραση αναγωγής........................................................... 82

4.2.2. Σχέση χρόνου αντίδρασης και ΡΗ..................................................... 83

4.2.3. Επιλογή αναγωγικού αντιδραστηρίου.............................................. 84

4.2.4. Σχέση ΡΗ και δυναμικού οξειδοαναγωγής.....................................85

4.2.5. Βασική διαπίστωση................................................................................86

4.3. Εξουδετέρωση.......................................................................................... 86

4.3.1. Γενικά.............................................................................................................86

4.3.2. Εξουδετέρωση - Βασικό πρόβλημα.......................................................87

4.3.3. Εξουδετέρωση - αντιδραστήρια (ισοδ. σημεία)............................... 87

4.3.4. Επιλογή αντιδραστηρίων - διαπιστώσεις........................................... 90

4.4. Κροκίδωση - Καθίζηση..............................................................................90

4.4.1. Αντίδραση.................................................................................................... 90

4.4.2. Βασικά προβλήματα..... t...........................................................................91

4.4.3. Επιμέρους προβλήματα.............................................................................91

4.4.4. Στόχοι και όροι αντιμετώπισης............................................................. 92

4.4.5. Πολυηλεκτρολύτες.....................................................................................93

4.4.6. Αντιμετώπιση σταθερών συμπλοκών / κολλοειδών........................ 93

4.4.7. Βασική τελική δοκιμή .............................................................................96

4.4.8. Βασικές διαπιστώσεις............................................................................... 96

4.5. Βασικά μέρη μονάδας επεξεργασίας αποβλήτων επιμεταλλώσεων

4.6 Μονάδα επεξεργασίας αποβλήτων επιμεταλλωτηρίων....................... 99

4.6.1. Προϋποθέσεις.............................................................................................. 99

4.6.2. Η σύγχρονη θεωρητικά και τεχνολογικά μέθοδος επεξεργασίας.99

4.6.3. Βασικές αρχές σχεδιασμού προτεινόμενης μονάδας επεξεργασίας

4.6.4. Σχεδιασμός μονάδας επεξεργασίας.................................................... 106

4.6.5. Κατασκευαστικά στοιχεία.....................................................................112

4.6.6. Η λειτουργία της μονάδας επεξεργασίας......................................... 117

4.6.7. Επεξεργασία αλκαλικών αποβλήτων..................................................119

4.6.8. Επεξεργασία όξινων αποβλήτων........................................................ 119

4.6.9. Εξουδετέρωση..........................................................................................120

4.6.10. Κροκίδωση - Καθίζηση έξοδος........................................................ 120

Βιβλιογραφία.........................................................................................................123

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Η εργασία αυτή χωρίζεται σε δύο μέρη. Στο πρώτο μέρος έχουμε

το κεφάλαιο 1 και το κεφάλαιο 2. Στο πρώτο κάνουμε αναφορά στις

αρχές της ηλεκτροχημείας και στους διάφορους όρους και νόμους που

τις διέπουν. ♦

Στο δεύτερο μέρος κάνουμε μια γενική αναφορά στις

ηλεκτρολυτικές επιμεταλλώσεις. Το δεύτερο μέρος αποτελείται από το

κεφάλαιο 3 και 4. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στα κύρια

απόβλητα των επιμεταλλώσεων και στην επεξεργασία των υγρών

αποβλήτων των μονάδων επιμετάλλωσης. Επίσης αναφέρεται και το

νομοθετικό πλαίσιο που προβλέπεται για την ίδρυση και λειτουργία

εγκατάστασης επιμετάλλωσης.

Στο τέταρτο και τελευταίο κεφάλαιο έχουμε τις βασικές αρχές

και μια βιβλιογραφική έρευνα που έγινε για τον σχεδίασμά, ανάπτυξη

και κατασκευή για πρότυπη μονάδα επεξεργασίας αποβλήτων

επιμεταλλώσεων.

Μ*Ε Ρ Ο Σ Α'

ΚΕΦΑΛΑΊΟ 1

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΕΙΑΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2

ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΕΙΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΕΙΑΣ

1.1 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΕΙΑΣ

Ως γνωστόν η Ηλεκτροχημεία ασχολείται κατά κανόνα με εκείνες

τις χημικές αντιδράσεις που Πραγματοποιούνται είτε με την επίδραση

του ηλεκτρικού ρεύματος ή όταν πραγματοποιούνται παράγεται από

αυτές ηλεκτρικό ρεύμα.

Η ηλεκτροχημεία χωρίζεται σε δύο κατηγορίες στην:

-Θεωρητική Ηλεκτροττιαεία που εξετάζει και μελετά:

α) τα γαλβανικά στοιχεία δηλαδή, τις διατάξεις εκείνες που μπορούν να

μετατρέπουν τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρική. Τέτοια στοιχεία έχουμε

υγρά ή ξηρά (π.χ. συσσωρευτές).

β) τα ηλεκτρολυτικά κελιά δηλαδή τις διατάξεις εκείνες στις οποίες

πραγματοποιούνται οι χημικές αντιδράσεις με κατανάλωση ηλεκτρικής

ενέργειας.

-Εφαραοσαένπ Ηλεκτοοτυαεία που εξετάζει το φαινόμενο της

διάβρωσης των μεταλλικών κατασκευών και μελετάει τρόπους

προστασίας τους. Επίσης μελετά την κατασκευή και λειτουργία εκείνων

των διατάξεων που παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα (συσσωρευτές).

Ακόμη εξετάζει τις μεθόδους βιομηχανικής παραγωγής προϊόντων

με ηλεκτρολυτική διάταξη και την παραγωγή προϊόντων σε υψηλές

θερμοκρασίες (»3 500®C). Δηλαδή σε θερμοκρασίες που επιτυγχάνονται

με την βοήθεια ηλεκτρικού ρεύματος.

1.2. ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΣΗ

Ηλεκτρόλυση ονομάζεται το σύνολο των χημικών αντιδράσεων

και μεταβολών που πραγματοποιούνται κατά την διέλευση ηλεκτρικού

ρεύματος, μέσα από ένα διάλυμα ηλεκτρολύτη ή ένα τήγμα.

Για να γίνει μια ηλεκτρόλυση χρειάζονται απαραίτητα

α) Ο ηλεκτρολύτης, δηλαδή το διάλυμα που θα ηλεκτρολυθεί. Ο

ηλεκτρολύτης και το δοχείο στο οποίο περιέχεται το διάλυμα

αποτελούν το ηλεκτρολυτικό κελί ή κυψέλη,

β) Πηγή συνεχούς ρεύματος

γ) Δύο ηλεκτρόδια ένα θετικό (άνοδος) και ένα αρνητικό (κάθοδος),

δ) Όργανα και διατάξεις μέτρησης και ρύθμισης τάσης και έντασης του

π: Πηγή συνεχούς ηλ.ρεύματος

Ρ: Ρυθμιστική αντίσταση

Α: Αμπερόμετρο

V: Βολτόμετρο

Κ: Ηλεκτρολυτικό κελί

Θ: θερμοστατική διάταξη

Σχήμα 1. Κύκλωμα σύνδεσης ηλεκτρολυτικού κελιού

1.3 ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΔΙΑΑΥΜΑΤΟΣ ΗΑΕΚΤΡΟΑΥΤΗ

Οι ουσίες των οποίων τα διαλύματα άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα

ονομάζονται «ηλεκτρολύτες».

Σ’αυτή τη κατηγορία ανήκουν γενικά οι ενώσεις ετεροπολικου

δεσμού: (οξέα, βάσεις, άλατα). Οι βάσεις και τα άλατα άγουν το ρεύμα

και σε κατάσταση τήγματος. Η ωμική αντίσταση του διαλύματος ενός

ηλεκτρολύτη στη διέλευση του ρεύματος δίνεται από τη σχέση:

„ /

ρ: ειδική αντίσταση του διαλύματος σε Ohm cm, ίση με την αντίσταση

ενός κύβου διαλύματος πλευράς 1 cm.

1: είναι η απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων σε cm.

s: διατομή του διαλύματος που περιλαμβάνει μεταξύ των ηλεκτροδίων,

αν θεωρήσουμε το διάλυμα ως αγωγό σε m .

Η διατομή του διαλύματος είναι συνήθως μεγαλύτερη από την

πραγματική επιφάνεια των ηλεκτροδίων γιατί οι δυναμικές γραμμές του

ρεύματος δεν είναι μόνο ευθείες αλλά και παράπλευρες εφόσον το

περιβάλλον είναι αγώγιμο.

α) Ευθύγραμμη πορεία του Ρ)Παράπλευρες δυναμικές γραμμές

ρεύματος μέσα στο διάλυμα

Σχήμα 2. Το ηλεκτρικό πεδίο ανάμεσα σε δύο επίπεδα ηλεκτρόδια

Για να αποφεύγονται οι παράπλευρες δυναμικές γραμμές, τα

ηλεκτρόδια μονώνονται κατάλληλα όπως φαίνεται στο σχήμα 3.

ύ ί

α) Μόνωση στο πάνω τμήμα β) Μόνωση από την πίσω πλευρά και

των ηλεκτροδίων λίγο από το πάνω μέρος τους

Σχήμα 3 .Μόνωση των ηλεκτροδίων για την αποφυγή παράπλυερων

δυναμικών γραμμών.

Το αντίστροφο της αντίστασης ενός ηλεκτρολύτη ονομάζεται

“ αγωγιμότητα” και συμβολίζεται με το γράμμα G και μετριέται σε S

(Siemens ή (Ohm) '.

Η σχέση με την οποία βρίσκουμε την αγωγιμότητα είναι:

R ρ ! I

όπου k = //S (n ‘ *cm·') ονομάζεται “ ειδική αγωγιμότητα’ ’ και εξαρτάται

από το διάλυμα του ηλεκτρολύτη, τη θερμοκρασία και την

συγκέντρωση του διαλύματος.

Για διάφορους λόγους όμως τα μεγέθη /, S δεν μετριούνται αλλά

ο λόγος αυτών ζ = -^ που ονομάζεται και σταθερά τβυ

ηλεκτρολυτικού κελιού ή ι^υψέλης και μπορούμε να τη βρούμε

πειραματικά με τη βοήθεια διαλύματος γνωστής ειδικής αγωγιμότητας

z = - = — z=k-R S X/R

Από την ειδική αγωγιμότητα προκύπτουν δύο πολύ εύχρηστα

στην Ηλεκτροχημεία, παράγωγα μεγέθη:

α) Γραμμομοριακή ανωνιαότυτα Ορίζεται η αγωγιμότητα

διαλύματος που περιέχει ένα γραμμομόριο ηλεκτρολύτη, όταν μετριέται

μεταξύ δύο παράλληλων ηλεκτροδίων σε απόσταση 1 cm και τόσης

επιφάνειας ώστε να δημιουργηθεί ο χώρος που θα χωρέσει στον όγκο

του διαλύματος, και εκφράζεται σε O^'-cm^'-mole''. Για ένα διάλυμα

συγκέντρωσης C (moles/lt) ισχύει:

1000-Α-

βί Ισοδύνααπ ανωνιαόττιτα (Ά,.): Ορίζεται η αγωγιμότητα ενός

διαλύματος που περιέχει 1 γραμμοϊσοδύναμο ενός ηλεκτρολύτη. Έτσι,

για ένα διάλυμα ηλεκτρολύτη που το μόριό του διίσταται σε ιόντα που

φέρουν me θετικά ή αρνητικά φορτία ισχύει:

^ lOOO-iT _ Λ ^

Ένα άλλο συναφές ηλεκτροχημικό μέγεθος είναι η:

αγωγιμότητα σε άπειρη αραίωση (Λαο): Είναι η αγωγιμότητα ενός

διαλύματος, όταν η συγκέντρωση του ηλεκτρολύτη τείνει στο μηδέν και

έχει ορισμένη τιμή για κάθε διάλυμα.

1.4 ΤΣΧΥΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΩΝ

Βαθμός διάστασης ή ιονισμού μίας ιοντικής χημικής ένωσης

ονομάζεται το κλάσμα των μορίων της, που στο διάλυμα διίστανται σε

ιόντα.

Οι ηλεκτρολύτες ανάλογα με το βαθμό διάστασής τους

χωρίζονται σε ασθενείς (μερική διάσταση) και σε ισχυρούς (πλήρης ή

σχεδόν πλήρης διάσταση). *

1.5. ΕΞΑΡΤΗΣΗ ΤΗΣ ΕΙΔΙΚΗΣ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ ΑΠΟ ΤΗ

ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΚΑΙ ΤΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ

Με την αύξηση της συγκέντρωσης, μεγαλώνει η ειδική

αγωγιμότητα, μέχρι μια ορισμένη τιμή της συγκέντρωσης και μετά

ελαττώνεται. Αυτό γίνεται επειδή η ειδική αγωγιμότητα εξαρτάται από

το είδος και τον αριθμό των φορέων του ρεύματος.

Η αύξηση της αγωγιμότητας συμβαίνει μέχρι ορισμένη

συγκέντρωση για κάθε ηλεκτρολύτη, που πάνω από αυτή: στους

ασθενείς ηλεκτρολύτες ελαττώνεται έντονα ο βαθμός διάστασης, ενώ

στους ισχυρούς μεγαλώνουν οι μεταξύ των ετερώνυμα φορτισμένων

ιόντων δυνάμεις. Αυτό έχει σαν συνέπεια την ελάττωση του αριθμού

των ιόντων στην μονάδα του όγκου στην πρώτη περίπτωση και την

ελάττωση της ενεργότητας (η ενεργότητα α διαλύματος συγκέντρωσης

C είναι: a=f C, όπου f<l είναι ο συντελεστής ενεργότητας) στη δεύτερη

και επομένως ελάττωση της ειδικής αγωγιμότητας. Αυτό γίνεται για

διάλυμα κανονικότητας 1,25Ν περίπου.

Ανάλογα ισχύουν για το διάγραμμα: Ειδική αγωγιμότητα -

συγκέντρωση. Συνήθως ως παράμετρος της ειδικής αγωγιμότητας

χρησιμοποιείται η ισοδύναμη συγκέντρωση (C") που παριστάνει τον

αριθμό των γραμμοϊσοδυνάμων ανά λίτρο (κανονικότητα).

Σχήμα 4 . Σ χημα τική π α ρά σταση τη ς ε ξά ρ τη σ η ς τη ς ειδ ικ ή ς α γω γιμότητα ς από την κα νονικότητα του η λ εκ τρ ο λ ύ τη .Σχήμα 5 . Ε ξά ρ τη ση τη ς ειδ ικ ή ς α γω γιμότη τα ς από την ισοδύναμη συγκέντρωση.

Όσον αφορά την εξάρτηση της ειδιιιής αγωγιμότητας από την

θερμοκρασία στα διαλύματα ή τήγματα ιοντικών ουσιών, η ειδική

αγωγιμότήτα μεγαλώνει με την αύξηση της θερμοκρασίας, γιατί είτε

αυξάνουν οι φορείς του ρεύματος, είτε η ευχέρεια κίνησής τους.

1.6. ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΙΚΕΣ ΔΡΑΣΕΙΣ

Η ηλεκτρόλυση είναι αποτέλεσμα χημικών δράσεων που

συμβαίνουν πάνω στην επιφάνεια των ηλεκτροδίων, κατά την διέλευση

του ηλεκτρικού ρεύματος. (Το ηλεκτρόδιο που είναι συνδεδεμένο με

τον θετικό πόλο της πηγής λέγεται άνοδος, ενώ εκείνο που είναι

συνδεδεμένο με τον αρνητικό πόλο της πηγής λέγεται κάθοδος).

Η αποκατάσταση του ηλεκτρικού κυκλώματος μεταξύ του

ηλεκτρολυτικού κελιού και της πηγής, συνεπάγεται τη δημιουργία

ηλεκτρικού πεδίου μεταξύ των ηλεκτροδίων, κάτω από την επίδραση

του οποίου τα θετικά ιόντα του ηλεκτρολύτη, μετακινούνται προς την

κάθοδο και τα αρνητικά προς την άνοδο (γι’αυτό ονομάζονται,

αντίστοιχα, κατιόντα και ανιόντα). Στην κάθοδο τα κατιόντα

αποφορτίζονται καθώς προσλαμβάνουν ηλεκτρόνια, ενώ στην άνοδο τα

ανιόντα αποφορτίζονται αποβάλλοντας ηλεκτρόνια. (Γι’αυτό οι

καθοδικές δράσεις είναι αναγωγικές, ενώ οι ανοδικές είναι

οξειδωτικές). Στην συνέχεια οι εκφορτισμένες χημικές οντότητες

(άτομα, ρίζες) αντιδρούν μεταξύ τους σχηματίζοντας ουδέτερα μόρια

(π.χ. αέρια) ή αντιδρούν με το υλικό των ηλεκτροδίων ή με τον

ηλεκτρολύτη.

1.7. ΝΟΜΟΙ ΤΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΣΗΣ

Ο πρώτος νόμος της ηλεκτρόλύσης ή πρώτος νόμος του Faraday

διατυπώνεται μαθηματικά: *m ~ a -Q

όπου m μάζα του στοιχείου, που ελευθερώνεται σ’ένα ηλεκτρόδιο, α η

σταθερά του στοιχείου και Q το ποσόν του ηλεκτρισμού που περνά από

τον ηλεκτρολύτη. Δηλαδή ο πρώτος νόμος της ηλεκτρόλύσης λέει ότι η

μάζα του στοιχείου, που ελευθερώνεται σε κάθε ηλεκτρόδιο είναι

ανάλογη του ποσού του ηλεκτρισμού, που περνά από τον ηλεκτρολύτη.

Αν το Q εκφραστεί σε Coulombs τότε η έννοια της σταθεράς α θα

είναι η μάζα που ελευθερώνεται σε κάθε ηλεκτρόδιο αν από τον

ηλεκτρολύτη περάσει 1 Coulomb.

Η μάζα αυτή καλείται ηλεκτροχημικό ισοδύναμο του στοιχείου.

Επειδή με τη διέλευση 96500 Cb (σταθερά Faraday) ελευθερώνεται

μάζα ίση με το γραμμοϊσοδύναμο του στοιχείου, η μαθηματική

έκφραση του πρώτου νόμου της ηλεκτρόλύσης γράφεται:

— = α -96500

όπου ΑΒ το ατομικό βάρος και ν το σθένος του στοιχείου. Αν λύσουμε

ως προς α έχουμε:

Α ΒV -96500

και με αντικατάσταση στην αρχική μαθηματική διατύπωση:

ΑΒ -Q^ ν - 9 6 5 0 0

Α Β · i · t

όπου I το ρεύμα σε Amperes και t ο χρόνος σε sec.

Αν εφαρμόσουμε το πρώτο νόμο για δύο στοιχεία που

ελευθερώνονται στην κάθοδο και την άνοδο ή γενικά σε δύο

ηλεκτρόδια, όταν η ηλεκτρόλυση γίνεται με τις ίδιες συνθήκες, τότε ο

λόγος των μαζών, που ελευθερώνεται στα δύο ηλεκτρόδια ισούται με το

λόγο των χημικών ισοδυνάμων των στοιχείων:

π?, * XI,ΙΏ, ~ X I ,

Η παραπάνω διατύπωση αποτελεί το δεύτερο νόμο της ηλεκτρόλυσης.

Αν αντικαταστήσουμε το χημικό ισοδύναμο με το λόγο ΑΒ/ν

(ν = σθένος), έχουμε:

ΑΒ,_ 1

m,V,

που σημαίνει ότι οι μάζες είναι ανάλογες των ατομικών βαρών για

στοιχεία με το ίδιο σθένος. Επίσης οι μάζες είναι αντίστροφα ανάλογες

των δύο σθενών ενός στοιχείου.

1 8 ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΑΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΕΝΟΣ ΗΑΕΚΤΡΟΑΥΤΙΚΟΥ

ΚΕΑΙΟΥ

Οι βασικές παράμετροι λειτουργίας που παρακολουθούνται και

ελέγχονται κατά τη διάρκεια μια ηλεκτρόλυσης είναι:

α) Η ηλεκτρική τάση που εφαρμόζεται στους πόλους του κελιού,

β) Η πυκνότητα του ρεύματος,

γ) Ο χρόνος (δηλαδή η διάρκεια της ηλεκτρόλυσης),

δ) Η θερμοκρασία του λουτρού.

Αυτές οι παράμετροι είναι καθοριστικές, τόσο για και τη

ποσότητα του προϊόντος που θα παραχθεί, όσο και για τη ποιότητα τα.

Ετσι, για παράδειγμα, από κατάλληλο συνδυασμό αυτών των

παραμέτρων εξαρτάται το πάχος, το πορώδες, η μηχανική αντοχή η

καλή πρόσφυση, η στιλπνότητα κ.λ.π., των ηλεκτρολυτικών

επιμεταλλώσεων (επινικέλωση, επιχρωμίωση κ.α.).

1.9. ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΠΟΥ ΠΡΟΚΑΛΟΥΝΤΑΙ ΣΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΑ ΚΑΤΑ

ΤΗΝ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΣΗ

Από τα πιο συνηθισμένα φαινόμενα που παρουσιάζονται κατά την

λειτουργία των ηλεκτροδίων είναι η παθητικότητα η πόλωση και η

υπέρταση.

«Παθητικότητα» είναι το φαινόμενο κατά το οποίο σχηματίζεται

αυθόρμητα πάνω στο μέταλλο^ ένα συμπαγές, συνήθως προστατευτικό,

οξείδιο που εμποδίσει την παραπέρα προσβολή του, όπως συμβαίνει

λ.χ. στις περιπτώσεις νικελίου, σιδήρου, αλουμινίου. Το ίδιο

προστατευτικό αποτέλεσμα έχει πολλές φορές η ισχυρή ρόφηση πάνω

στην επιφάνεια του μετάλλου ενός στρώματος οξυγόνου (περίπτωση

χρωμίου) ή γενικότερα ενός αερίου. Η παθητικότητα εμφανίζεται σε

μέταλλα που εμφανίζονται ως άνοδοι, όταν συμβαίνει έκλυση οξυγόνου

ή ενός αερίου στην άνοδο.

«Πόλωση των ηλεκτροδίων» είναι το φαινόμενο κατά το οποίο τα

ηλεκτρόδια ενός ηλεκτρολυτικού κελιού είναι ή γίνονται πόλοι

γαλβανικού στοιχείου. Έτσι σε ένα ηλεκτρολυτικό κελί, πριν αρχίσει η

ηλεκτρόλυση είναι δυνατό τα ηλεκτρόδια να είναι πόλοι γαλβανικού

στοιχείου. Αλλά ακόμα και αν δεν είναι από την αρχή (είναι δηλαδή

όμοια ηλεκτρόδια), είναι δυνατό να γίνουν μετά την έναρξη της

ηλεκτρόλυσης, όπως π.χ. κατά την ηλεκτρόλυση νερού, οξυνισμένου με

θειικό οξύ, με ηλεκτρόδια από Ρΐ οπότε παράγονται στην κάθοδο

υδρογόνο και στην άνοδο οξυγόνο. Ένα λεπτό στρώμα των δύο αερίων

ροφείται από τα ηλεκτρόδια και έτσι δημιουργείται αμέσως το

γαλβανικό στοιχείο υδρογόνου - οξυγόνου.

Για την ηλεκτρολυτική διάσπαση του νερού θεωρητικά απαιτείται

τάση 1,23 Volt. Πρακτικά όμως απαιτείται μεγαλύτερη τάση, γύρω στο

1,70 Volt. Η απαιτούμενη τάση για ηλεκτρόλυση επιπλέον της

θεωρητικής καλείται «υπέρταση».

1.10 ΓΑΛΒΑΝ1ΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

Τα «Γαλβανικά στοιχεία» ή απλώς «στοιχεία» είναι οι

απλούστερες διατάξεις παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από χημικές

δράσεις που πραγματοποιούνται σ’αυτά.

Ένα γαλβανικό στοιχείο αποτελείται από τα παρακάτω κύρια

μέρη:

α) από ένα δοχείο *

β) από αέριο, υγρό, μεσόμορφο, στερεό ή διάλυμα ή κολλοειδές

ή πλάσμα που περιέχεται στο δοχείο αυτό και λέγεται λουτρό του

γαλβανικού στοιχείου. Όλες αυτές οι ουσίες, πρέπει να ανήκουν στους

αγωγούς δεύτερου είδους, δηλαδή στους ιοντικούς αγωγούς. Το

στοιχείο μπορεί να αποτελείται από δύο λουτρά που χωρίζονται με

πορώδες διάφραγμα ή συνδέονται με ηλεκτρολυτικό σύνδεσμο.

Γ) από δύο ηλεκτρόδια από αέρια, υγρά, μεσόμορφα ή στερεά ή

διαλύματα, κολλοειδή ή πλάσμα που ανήκουν στους αγωγούς πρώτου

είδους, δηλαδή αγωγούς που ανταλλάσσουν ηλεκτρόδια. Τα ηλεκτρόδια

είναι βυθισμένα στο ίδιο λουτρό (ή καθένα σε διαφορετικό λουτρό) και

δεν πρέπει να συμβαίνει άμεση χημική δράση ανάμεσα σε αυτά και το

λουτρό στις συνθήκες λειτουργίας του γαλβανικού στοιχείου. Συνήθως,

τα ηλεκτρόδια διαλέγονται έτσι ώστε να εκπέμπουν ιόντα όμοια με

αυτά που υπάρχουν στο λουτρό.

Το σύστημα κάθε ηλεκτροδίου με το λουτρό που το περιβάλει

λέγεται «ημιστοιχείο».

Το ηλεκτρόδιο, που αποτελεί τον αρνητικό πόλο, έχει

μεγαλύτερη συγκέντρωση ηλεκτρονίων στη πάνω άκρη του (έξω από το

λουτρό), παρά εκείνο που αποτελεί τον θετικό πόλο. Έτσι αν τα

ηλεκτρόδια του στοιχείου συνδεθούν με κατανάλωση, ηλεκτρόνια θα

απομακρυνθούν από τον αρνητικό πόλο και θα έρθουν στο θετικό. Αρα

ο αρνητικός πόλος των γαλβανικών στοιχείων είναι οξειδωτικός, ενώ ο

θετικός πόλος είναι αναγωγικός. Αν για τα γαλβανικά στοιχεία,

διατηρήσουμε την ίδια ονομασία, των πόλων, που καθιερώθηκε και για

τα ηλεκτρολυτικά κελιά, αφού στον αρνητικό πόλο γίνεται οξείδωση,

αυτός ονομάζεται «άνοδος», και ο θετικός πόλος «κάθοδος». Δηλαδή

αντίστροφα από ότι στις ηλεκτρολύσεις από την άποψη είδους φορτίου

των πόλων.εϊττή pcjurrcc

α) Η/\εκτρολυτικό κελί Β) Γσλδανιπό στοιχείο

Σχήμα 6 . Σχηματική παράσταση γαλβανικού στοιχείου που

πραγματοποιεί την αντίστροφη δράση από εκείνη ενός ηλεκτρολυτικού

κελιού. (->φορά ηλεκτρονίων).

Συνοψίζοντας απ' όλα αυτά προκύπτει;

α) Στα γαλβανικά στοιχεία ηλεκτρόνια απομακρύνονται από τον

αρνητικό πόλο και έρχονται στον θετικό σε αντίθεση με τα

ηλεκτρολυτικά κελιά, όπου ηλεκτρόνια έρχονται στον αρνητικό πόλο

και απομακρύνονται από τον θετικό.

β) Στα γαλβανικά στοιχεία ο αρνητικός πόλος είναι οξειδωτικός και ο

θετικός αναγωγικός, ενο'ι στα ηλεκτρολυτικά κελιά ο αρνητικός πόλος

είναι αναγωγικός και ο θετικός οξειδωτικός.

γ) Στα γαλβανικά στοιχεία τα αρνητικά ιόντα κινούνται προς τον

αρνητικό πόλο και τα θετικά ιόντα προς τον θετικό, σε αντίθεση με τα

ηλεκτρολυτικά κελιά όπου ο αρνητικός πόλος λέγεται κάθοδος και ο

θετικός άνοδος.δ) Στα γαλβανικά στοιχεία τα αρνητικά ιόντα κινούνται προς τον

αρνητικό πόλο και τα θετικά ιόντα προς τον θετικό, σε αντίθεση με τα

ηλεκτρολυτικά κελιά όπου τα αρνητικά ιόντα κινούνται προς το θετικό

πόλο και τα θετικά προς τον αρνητικό πόλο.

«Αντιστρεπτά λέγονται εκείνα τα γαλβανικά στοιχεία που οι

ηλεκτροχημικές του δράσεις μπορούν να αντιστραφούν, αν τους δοθεί

απ' έξω ρεύμα αντίστροφης φοράς απ’ αυτό που παράγουν.Cu. Ζπ Ojl

1r +

_____tF____ 1

:C=2-

α) Με δύο λουτρά και διάφραγμα, β) με ηλεκτρολυτικό σύνδεσμο

Σχήμα 7. Σχηματική παράσταση γαλβανικού στοιχείου

Μ Ι ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΓΑΛΒΑΝΙΚΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ

Ίο δυναμικό του ανοδικού ημιστοιχείου ενός γαλβανικού

στοιχείου υπολογίζεται από τη σχέση:

(-) άνοδος (οξείδωση) : 1-1,.) Κ,},-) - ■" ι .F'

Ε(-): το δυναμικό του ημιστοιχείου (volt)

Εο: πρότυπο ή κανονικό δυναμικό του ημιστοιχείου (volt)

Τ: απόλυτη θερμοκρασία (”Κ)

α_: η ενεργότητα των ιόντων του ανοδικού ηλεκτροδίου, στον

ηλεκτρολύτη του στοιχείου.

ne: αριθμός των ηλεκτρονίων που ανταλλάσσονται όταν

πραγματοποιείται η ηλεκτροχημική δράση

R: παγκόσμια σταθερά των αερίων (0.082lit atm Mole 'grad ')

F-’ ; σταθερά Faraday (96500 Cb).

Αντίστοιχα το δυναμικό του καθοδικού ημιστοιχείου του ίδιου

γαλβανικού στοιχείου, υπολογίζεται από τη σχέση:

Το συνολικό δυναμικό<του καθοδικού ημιστοιχείου,

γαλβανικού στοιχείου, υπολογίζεται από τη σχέση;

RTn^F' g„

Ε = Ε(., ' ~ Ο(-)

Θεωρώντας ότι η θερμοκρασία λειτουργίας των γαλβανικών

στοιχείων είναι αυτή του περιβάλλοντος και ότι οι ενεργότητες των

ιόντων της ανόδου και της καθόδου μπορούν με καλή προσέγγιση να

αντικατασταθούν από τις αντίστοιχες συγκεντρώσεις ρους C. και C+, η

τελευταία σχέση απλουστεύεται στην πρακτικά χρήσιμη, μορφή που

είναι γνωστή ως «τύπος του Nernst»

η Ε- O.OSQ , C.Ε - Εο(-) + Eo(t-) ------ log —

όπου στον παράγοντα 0.059 ενσωματώνονται οι σταθερές R και F ’, η

θερμοκρασία Τ = 298°Κ και ο συντελεστής 2.3 μετατροπής των

φυσικών λογαρίθμων σε δεκαδικούς;

RT 8.314-298 „„ „------2.3 = --------------2.3 = 0.059Ε' 96500

1.12. ΠΡΟΤΥΠΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΤΩΝ ΧΗΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

Για την εφαρμογή της εξίσωσης Nerst πρέπει να ξέρουμε το

πρότυπο ή κανονικό δυναμικό Εο των απλών ημιστοιχείων που

σχηματίζουν τα χημικά στοιχεία. Αυτό το δυναμικό λέγεται και

«ηλεκτροδιακό δυναμικό».

Στον παρακάτω πίνακα φαίνονται τα πρότυπα δυναμικά (Εο) τών

διαφόρων χημικών στοιχείων, ^ε τις αντίστοιχες οξειδωτικές δράσεις.

Κατά την κατάταξη έγινε η εξής σύμβαση: τα δυναμικά των

ημιστοιχείων, που αν συνδυαστούν σε γαλβανικά στοιχεία με πρότυπο

ημιστοιχείο υδρογόνου, αποτελούν τον αρνητικό πόλο των στοιχείων,

να θεωρούνται ως θετικά. Αντίθετα εκείνα τα ημιστοιχεία, που

φορτίζονται θετικά ως προς το πρότυπο ημιστοιχείο υδρογόνου,

θεωρούνται ότι έχουν αρνητικό δυναμικό.

Η κατάταξη των χημικών στοιχείων, έγινε κατά σειρά

ελαττούμενης «ηλεκτροθετικότητας». Αυτή η σειρά λέγεται

«ηλεκτροδιακή σειρά των χημικών στοιχείων».

Ο προσδιορισμός του προτύπου δυναμικού των

ημιστοιχείων έγινε ως προς ημιστοιχείο (ηλεκτρόδιο) υδρογόνου που

θεωρείται συμβατικά ως μηδενική τάσης όταν η πίεση του Η2 είναι

1 atm, το λουτρό του διάλυμα θειικού οξέος ενεργότητας 1 ως προς

Η3Ο" και η θερμοκρασία του 25®C.

ΠΙΝΑΚΑΣ 1 (Ηλεκτροδιακή σειρά χημικών στοιχείων σε 25®Γ)

Ηλεκτρόδιο

Li/Lr

Rb/Rb"

Κ/Κ^

Δράση που εξετάζεται

Li - e Li*

Rb - e —> Rb

K - e -> K*

Eo(Volts)

+3,024

+2,9259

+2,9241

Cs/Cs^ Cs - e -> Cs +2,923

Ca/Ca" Ca - 2e -> Ca"*" +2,763

Na/Na" Na - e Na^ +2,7146

Mg/Mg^* (18®C) Mg - 2e Mg " + 1,866

Al/AI^" A1 - 3e AI * + 1,69

ZnIZt?" Zn - 2e ^ +0,7611

Cr/Cr"" Cr - 2e —> Cr +0.6

Ga/Ga^" Ga - 3e —> Ga * +0,52

Cr/Cr^* Cr - 3e -> Cr " +0,5

Fe/Fe^* Fe - 2e Fe * +0,441

Cd/Cd"" Cd - 2e ^ Cd " +0,4021

Τ1/ΤΓ T1 - 2e ΤΓ ■ +0,3385

Co/Co^" Co - 2e -> Co ^ +0,268

Ni/Ni^" Ni - 2e -> Ni ‘ +0,236

Sn/Sn^* Sn -2e -> +0,1406

Pb/Pb"" Pb 2e ^ Pb * +0,1264

H2/H3O H2+2H20-2e->2H30‘ ±0,0000

Cu/Cu^* Cu - 2e -> Cu ^ -0,3441

S/S"· 8S · -16e -> Sg -0,48

Ι2/Γ 2Γ - 2 e I2 -0,5362

Te/Te··" Te - 4e ^ Te'* -0,5682

Hg/Hg"2^ 2Hg - 2e -> Hg^2" -0,7986

Ag/Ag' Ag - e -> Ag' -0,7990

Brj/Br' 2Br- 2 e ^ Bra -1,0659

O2/OH- 40H ' - 4e ^ O2+2H1O -1,23

CI2/CI· 2 Cr - 2 e ^ CI2 -1,3583

Au/Au^' Au - 3e —> Au " -1,36

F2/F· 2F' - 2e ->Fa -2,85

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΕΙΣ

2.1, ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΕΙΣ ΙΓΕΝΙΚΑ1

Στις έμμεσες μεθόδους προστασίας από τη διάβρωση ^ε

καταπολέμηση του δυναμικού διάβρωσης, περιλαμβάνεται μια σειρά

επιφανειακών επεξεργασιών των μετάλλων και κραμάτων, που οδηγούν

στη δημιουργία πάνω τους επιστρωμάτων άλλων φυσικών και χημικών

ιδιοτήτων. Το δυναμικό διάβρωσης των επιστρωμάτων αυτών είναι

μικρότερο, γίνεται δηλαδή κάλυψη με ουσίες, που έχουν προδιάθεση

για διάβρωση μικρότερη απ’το αρχικό μέταλλο ή κράμα γιατί οι ουσίες

αυτές είναι λιγότερη ευγενέστερες ή παθητικότερες. Με αυτόν τον

τρόπο το αρχικό μέταλλο ή κράμα αντιστέκεται στις χημικές επιδράσεις

ή μηχανικές καταπονήσεις. Οι πιο γνωστές από αυτές τις επιφανειακές

κατεργασίες είναι: η εναζώτωση, η φωσφορυλίωση, η ενανθράκωση, οι

επιμεταλλώσεις και η ανοδική οξείδωση.

Η κυριότερη μέθοδος και η οποία εφαρμόζεται σε μεγάλη

κλίμακα είναι η μέθοδος των επιμεταλλώσεων.

Κατά τις επιμεταλλώσεις επιδιώκεται η απόθεση πάνω στο

μέταλλο που θέλουμε να προστατευτεί ενός άλλου μετάλλου, που είναι

λιγότερο ανοδικό (χαμηλότερα στην ηλεκτροδιακή σειρά των χημικών

στοιχείων) ή είναι ψηλότερα στη σειρά αυτή, αλλά παθητικότερα

(ρόφηση μονομοριακου στρώματος οξυγόνου, για το χρώμιο και το

νικέλιο ή σχηματισμός οξειδίων, για το αργίλιο, ψευδάργυρος). Έτσι σε

άμεση επαφή το διαβρωτικό περιβάλλον δεν βρίσκεται το μέταλλο, που

θέλουμε να προστατεύσουμε, αλλά ένα μέταλλο μικρότερου δυναμικού

διάβρωσης.

Οι απαιτούμενες ιδιότητες των επιστρωμάτων είναι:

α) Πάγος: Το πάχος των επιστρωμάτων μας ενδιαφέρει καθώς όσον

μεγαλύτερο είναι το πάχος, τόσο μεγαλύτερη χρονική αντοχή θα έχει το

μέταλλο ή κράμα που προστατεύει. Αυτό γιατί το επίστρωμα θα

καταναλωθεί μετά μεγαλύτερο χρόνο, αλλά και γιατί κατά την

διάβρωση με βελονισμούς τα ιόντα του μετάλλου ή κράματος, που

προστατεύεται, έχουν να διατρέξουν μεγαλύτερο δρόμο,

β) Συνάφεια: Αλλη ιδιότητα με εξαιρετικό ενδιαφέρον που πρέπει να

έχουν τα επιστρώματα είναι η δυνατή πρόσφυση, δηλαδή η συνάφειά

τους με το βασικό μέταλλο, που μ’ αυτήν εξασφαλίζεται αντοχή στ^ν

αποφλοίωση.

γ) Σκλτιοότπτα: Μια Τρίτη ιδιότητα που εξετάζεται είναι η σκληρότητα.

Αν τα επιστρώματα δεν είναι αρκετά σκληρά, υπάρχει κίνδυνος

αποφλοίωσής τους, κατά τη χρησιμοποίηση των αντικειμένων,

δ) Πορώδεε: Η έλλειψη πορώδους εμποδίζει την άμεση επαφή του

διαβρωτικού περιβάλλοντος με το μέταλλο και αυτό μεγαλώνει τη

χρονική διάρκεια του επιστρώματος. Το πορώδες αυτό εκφράζεται:

100

Μέσος αριθμός πόρων ανά mm

Το επίστρωμα είναι τόσο καλύτερο, όσο η τιμή του κλάσματος

μεγαλώνει πάνω από δύο πόρους κατά μέσο όρο ανά mm .

2.2. ΕΤΔΗ ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΕΩΝ (ΓΕΝΙΚΑ1

2 2 1 ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΗ ΜΕ ΕΜΒΑΠΤΙΣΗ

Το προς επιμετάλλωση μέταλλο εμβαπτίζεται (βυθίζεται) σε

τηγμένο λουτρό ορισμένων μετάλλων.

Στην πράξη αυτά είναι Ζη, Α1, και Sn.

Σχηματίζεται λεπτό στρώμα από το μέταλλο του λουτρού πάνω

στο βασικό μέταλλο, και η σύμφυση οφείλεται στο σχηματιζόμενο

κράμα του βασικού μετάλλου και του επιχρίσματος κατά την επαφή.

Κριτήριο για τη δυνατότητα επιμετάλλωσης βασικού μετάλλου με

ένα ορισμένο άλλο μέταλλο είναι οι πιο κάτω παράγοντες:

α) Η τάση για δημιουργία κράματος από τα δύο μέταλλα

β) Η θερμοκρασία τήξης του βασικού και του μετάλλου επικάλυψης.

Το σχηματιζόμενο λεπτό στρώμα του επικαλύπτοντος μετάλλου

αυξάνει το πάχος του αντικειμένου. Λεπτού πάχους αντικείμενα τα

οποία πρέπει να διατηρήσουν το σχήμα τους ή εξαρτήματα με πολύ

μικρές ανοχές αποκλείονται με τη μέθοδο αυτή.

24

Μετά την προεργασία η οποία συνήθως περιλαμβάνει την

απολίπανση και την αποξείδωση, καλά είναι να λαμβάνει χώρα και

φάση λεπτότατου καθαρισμού με εμβάπτιση σε συλλίπασμα όπως π,χ.

Χλωριούχος Ψευδάργυρος και Ζαλνιάκ. (αυτό μπορεί να γίνει ή με την

υγρή μέθοδο ή με την ξηρή μέθοδο).

2.2.2. ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΙΚΗ ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΗ

Κατά την ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση το αντικείμενο που

πρόκειται να επιμεταλλωθεί αποτελεί το καθοδικό ηλεκτρόδιο. Συνήθως

το μέταλλο που προστατεύεται είναι σίδηρος ο οποίος αφού

επιχαλκωθεί, επινικελώνεται και μετά επιχρωμιώνεται.

Η επιμετάλλωση με την ηλεκτρολυτική μέθοδο οφείλει τη μεγάλη

χρήση της σε δύο παράγοντες;

α) Το πάχος της επιμετάλλωσης μπορεί να αυξομειωθεί ανάλογα με τις

επιθυμίες μας.

β) Η εναπόθεση του μετάλλου έχει ομοιόμορφο πάχος σε όλη την

επιφάνεια του βασικού μετάλλου.

Συχνά το πάχος του εναποτιθέμενου μετάλλου, γίνεται μικρότερο

σε σχέση με εκείνο το οποίο απαιτείται κατά τη μέθοδο με εμβάπτιση.

Αυτό οφείλεται στη μεγαλύτερη πυκνότητα την οποία αποκτά η

επιμετάλλωση, όταν αυτή γίνεται με ηλεκτρολυτική μέθοδο.

Προαπαιτούμενα χαρακτηριστικά της ηλεκτρολυτικής μεθόδου

είναι τα πιο κάτω:

α) Τέλεια απολίπανση και απομάκρυνση ξένων σωμάτων από την

επιφάνεια του βασικού μετάλλου

β) Τέλεια αποξείδωση και απομάκρυνση των υπολειμμάτων της

οξείδωσης. Για τον επιτυχή καθαρισμό των επιφανειών, ιδίως των

στιλπνών επιφανειών, η απολύμανση γίνεται ηλεκτρολυτικά.

γ) Ακριβείς τιμές της ηλεκτραγωγιμότητας, της οξύτητας, ως και

σταθερή τάση και θερμοκρασία, διευκολύνουν την ομοιόμορφη

απόθεση του μετάλλου. Τα μέταλλα που χρησιμοποιούνται κυρίως,

είναι: Sn, Ζη, Cu, Ni, Cr, Cd.

2.2,3. ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΗ ME ΨΕΚΑΣΜΟ

Χρησιμοποιούνται ειδικοί ψεκαστήρες (Scoop, κτλ), όπου το

μέταλλο παρέχεται συνεχώς υπό μορφή σύρματος ή σκόνης, τήκεται σε

υψηλή θερμοκρασία με οξυγονοασετυλινική φλόγα ή άλλη φλόγα και

συγχρόνως μέσω ισχυρού ρεύματος συμπιεσμένου αέρα

εκσφενδονίζεται υπό μορφή λεπτών σταγονιδίων στην επιφάνεια τόυ

βασικού μετάλλου. Τα σταγονίδια, τα οποία στερεοποιούνται κατά την

τροχιά τους, προσπίπτουν και σχηματίζουν λεπίδια καλής σύμφυσης επί

του βασικού μετάλλου (κυρίως σίδηρος).

Το σχετικό στρώμα του επικαλύμματος προστατεύει το σίδηρο

από την οξείδωση. Η αντοχή, πάντως, του στρώματος αυτού στις

κρούσεις είναι μικρή. Όμως η μέθοδος αυτή έχει το πλεονέκτημα, ότι

μπορεί να εφαρμοστεί επί τόπου σε οποιοδήποτε τμήμα μηχανής, μετά

από κάθαρση και απολίπανση, για την συμπλήρωση του υλικού που

καταστράφηκε από διάβρωση που είναι αδύνατο να γίνει με

ηλεκτρολυτικό τρόπο ή με εμβάπτιση.

Κατάλληλα μέταλλα γι’ αυτή τη μέθοδο είναι: Ζη, Α1.

Χρησιμοποιείται επίσης ο Cu καθώς και ανοξείδωτος χάλυβας. Ένα

πρώτο στρώμα από Ζη είναι ενδεδειγμένο.

2.3. ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΠΡΟΣ ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΗ

Για όλες τις προαναφερόμενες επιμεταλλώσεις, τονίζεται

ιδιαίτερα η ανάγκη κατεργασίας της επιφάνειας, πριν την

επιμετάλλωση. Αυτή αποτελεί την πράξη τέλειας απομάκρυνσης από

την επιφάνεια και του παραμικρού ίχνους οξειδίου του μετάλλου,

(στερεοποιημένα ή όχι, σκόνες κ.τ.λ ). Αλλιώς η προστασία θα είναι

εικονική και η αποτελεσματικότητά της ασήμαντη.

Η συνηθισμένες ακαθαρσίες που υπάρχουν στα αντικείμενα από

σίδηρο και χάλυβα είναι:

1. Στερεοποιημένα πάνω στην επιφάνεια παλιά ελαιοχρώματα και

κολλημένες ξένες στερεές ύλες.

2. Στερεοποιημένα παλιά λίπη και λάδια.

3. Λάδια και λίπη ή και άλλα υγρά μη στερεοποιημένα από

προηγούμενη χημική κατεργασία

4. Οξείδια του μετάλλου από διάβρωση καθώς και σκουριές από

θερμικές κατεργασίες.

Τρεις, κυρίως, μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τον καθαρισμό

των προς επιμετάλλωση επιφανειών:

α) Μηχανικός καθαρισμός * β) Καθαρισμός με υπέρηχους

γ) Χημικός και ηλεκτρολυτικός καθαρισμός.

2.3.1. ΜΗΧΑΝΙΚΟΣ ΚΑΘΑΡΙΣΜΟΣ

Επιτυγχάνεται τελείως όταν οι ξένες ουσίες πάνω στην επιφάνεια

είναι στερεές. Λίπη, στερεοποιημένα χρώματα, οξείδια και σκουριές.

Μία μέθοδος που χρησιμοποιείται πολύ, είναι η μέθοδος της

αμμοβολής, ή η μέθοδος της εκτόξευσης με πίεση ψηγμάτων χάλυβα ή

κόκκων οξειδίων, καολίνη κ.τ.λ. ακόμη και πάγου, πάνω στην

επιφάνεια που θέλουμε να καθαρίσουμε. Παρ’ όλο που η μέθοδος αυτή

εφαρμόζεται πολύ δεν είναι η καλύτερη, γιατί κατά την αμμοβολή,

μένουν συνήθως στην επιφάνεια κόκκοι άμμου, ενώ κατά την άλλη

μέθοδο, ψήγματα χάλυβα κ.τ.λ. Οι κόκκοι άμμου δημιουργούν

ανομοιογένεια και τα ψήγματα χάλυβα, τοπικά γαλβανικά στοιχεία, με

αρνητικό πόλο το μέταλλο για προστασία. Ακόμη, είτε πρόκειται για

αμμοβολή είτε για εκτόξευση ψηγμάτων, η επιφάνεια που

δημιουργείται, είναι τραχιά. Δηλαδή, με τις μεθόδους αυτές,

προδιαθέτουμε την επιφάνεια για μια έντονη διάβρωση με

βελονισμούς. Οπου είναι δυνατό και ευσταθεί οικονομικά, η κάθαρση

πρέπει να πραγματοποιείται με άλλο τρόπο; με σμυριδοτροχούς, όλης

της σειράς μεγεθών κόκκων, και με αιώρημα αλουμίνας κ.τ.λ. ώστε να

φτάσουμε σε όσο το δυνατόν λεία επιφάνεια. Επομένως, η μηχανική

κατεργασία αποβλέπει και στην κάθαρση από τα οξείδια και τις άλλες

ξένες ουσίες, αλλά και στην λεία επιφάνεια. Και μάλιστα ακολουθεί

(μετά από λίπανση) ηλεκτρολυτική λείανση, για να πραγματοποιηθεί

όσο γίνεται πιο λεία επιφάνεια. Αυτό γίνεται και για λόγους

αισθητικούς, αλλά βασικά για λόγους αντοχής του επιστρώματος.

2.3.2 ΚΑΘΑΡΙΣΜΟΣ ΜΕ ΥΠΕΡΗΧΟΥΣ

Ο καθαρισμός με υπέρηχο ανήκει στις πιοδιαδεδομές εφαρμογές

της υπερηχητικής τεχνολογίας και εφαρμόζεται για τον καθαρισμό

εξωτερικών και εσωτερικών επιφανειών τεμαχίων, που φέρουν

ακαθαρσίες από διάφορα λίπη, πάστες στιλβώσεως, άλατα, πριονίδια,

κ.λ.π. Τα περισσότερα τεμάχια από την βιομηχανία μετάλλων, από την

ηλεκτρονική και οπτική βιομηχανία καθώς και την βιομηχανία

κατασκευής εργαλείων και οργάνων, δεν μπορούν να αποκτήσουν την

απαιτούμενη επιφανειακή ποιότητα χωρίς _ καθαρισμό με υπέρηχο. Ο

καθαρισμός αυτός είναι τόσο οικονομικότερος όσο πιο περίπλοκη είναι

η μορφή των τεμαχίων και όσο μεγαλύτερες είναι οι απαιτήσεις ως

προς το βαθμό καθαρισμού. Το αποτέλεσμα καθαρισμού πετυχαίνεται

με αλληλοεπίδραση ενός υγρού καθαρισμού και των μηχανικών

δυνάμεων του ηχητικού πεδίου.

Το υγρό καθαρισμού πρέπει να είναι προσαρμοσμένο στο είδος

της ακαθαρσίας, στη σύνθεση και την θερμοκρασία του.

Το υγρό καθαρισμού, που κατά κανόνα είναι οργανικό μέσο

διαλύματος, όπως χλωριοποιημένη υδρογονάνθρακες π.χ. Tri, per,

τριχλωροαιθάνιο ή φθοριομένοι υδρογοάναθρακες π.χ. φρέον, Frigen,

Kaltron και υγρά αλκαλικά διαλύματα πρέπει να μεταφέρει τις

υπερηχητικές ταλαντώσεις μέχρι την επιφάνεια των, προς καθαρισμό,

να έχει μια επίδραση διάλυσης της ακαθαρσίας και να παραλάβει και να

απομακρύνει την διαλυμένη ακαθαρσία. Για το σκοπό αυτό

χρησιμοποιούνται σε μεγάλες εγκαταστάσεις αντλίες και φίλτρα.

Η επεξεργασία καθαρισμού διεξάγεται σε δεξαμενές ταλάντωσης,

χωρητικότητας από 0,5-100 λίτρα και παραπάνω, με τις οποίες

δεξαμενές, συνδέονται οι μετατροπείς υπερήχου εξωτερικά ή

εσωτερικά, οι οποίοι τροφοδοτούνται από γεννήτριες υπερήχων από

100 ως μερικές δεκάδες κιλοβάτ και με συχνότητες από 20-40 kHz.

Οι απαιτούμενες πυκνότητες ισχύος είναι για μικρές δεξαμενές

περίπου 20 W/It.

Οι κανονικοί χρόνοι καθαρισμού κυμαίνονται από 0,5-1 λεπτό

και εξαρτώνται πολύ από το είδος και το βαθμό ακαθαρσίας.

Επειδή κατά κανόνα η διαδικασία καθαρισμού διεξάγεται

βαθμιαία, υπάρχουν πέρα από τις εγκαταστάσεις με μία δεξαμενή

καθαρισμού (μονοσταδιακή* εγκατάσταση) και εγκαταστάσεις

πολυβαθμιαίου καθαρισμού, μέχρι και 10 στάδια (πολυσταδιακές

εγκαταστάσεις).

Σε μια τέτοια εγκατάσταση με 4 στάδια ο καθαρισμός με

υπέρηχους λαμβάνει χώρα στα εξής 4 στάδια:

1. Καθαρισμός με υπέρηχους σε θερμό, 3 5%μδιάλυμα μείγματος από

Fluorkohlen-Wasserstoff-Alkohol.

2. Ξέπλυμα σε βραστό μέσο διάλυσης

3. Καθαρισμός με υπέρηχο σε μια διάλυση με κανονική θερμοκρασία

περιβάλλοντος

4. Ξέπλυμα σε ατμό του μέσου διάλυσης, και ξήρανσης χωρίς λεκέδες

με μια αργή έξοδο του υλικού από την τελευταία δεξαμενή

Ιδιαίτερα οικονομικός είναι ο καθαρισμός με υπέρηχους, πριν το

γαλβανισμό.

2.3.3. ΧΗΜΙΚΟΣ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΙΚΟΣ ΚΑΘΑΡΙΣΜΟΣ

Διακρίνουμε δύο στάδια:

1) Την απολίπανση από παλαιά χρώματα, λίπη και λάδια.

2) Την αποσκωρίωση από τα υπάρχοντα οξείδια και από μέλανα οξείδια

θερμικών κατεργασιών.

1) Απολίπανση

Υπάρχει μεγάλος αριθμός μεθόδων, που για αυτές

χρησιμοποιούνται διαλύματα μεγάλου ρΗ, ώστε να στερεοποιηθούν τα

στερεοποιούμενα λίπη, ή και διαλυτικά μέσα των άλλης κατηγορίας

λιπών, που δεν στερεοποιούνται, όπως: τετραχλωράνθρακας,

χλωροφόρμιο, διθειάνθρακας κ.τ.λ.

29

Οι τρόποι αυτοί απολίπανσης δεν είναι μερικές φορές αρκετοί

και γι’ αυτό είναι απαραίτητη η ηλεκτρολυτική απολίπανση. Κατά την

ηλεκτρολυτική απολίπανση, γίνεται ηλεκτρόλυση ενός συνήθως

αλκαλικού διαλύματος. Το ένα ηλεκτρόδιο είναι τα αντικείμενα, που

θέλουμε να απολυμάνουμε και το άλλο ένα αδρανές ηλεκτρόδιο. Κατά

την απολίπανση αυτή πραγματοποιείται και εναλλαγή των πόλων. Γΐα

ένα χρονικό διάστημα τα αντ"\κείμενα για απολίπανση αποτελούν τον

αρνητικό πόλο, και για ένα άλλο διάστημα, το θετικό. Αυτό γίνεται,

γιατί, για τις ακαθαρσίες που στερεοποιούνται απαιτείται έντονα

αλκαλικό περιβάλλον και αυτό δημιουργείται στον πόλο, όπου εκλύεται

υδρογόνο. Για τις ουσίες που δεν στερεοποιούνται, η αθρόα έκλυση

υδρογόνου οδηγεί σε μηχανική απομάκρυνσή τους. Ταυτόχρονα όμως,

οι ελεύθερες επιφάνειες του μετάλλου μπορούν να απορροφήσουν

υδροξώνεια και υδρογόνο κΓ αυτό είναι ένα από τα αίτια της ψαθυρής

θραύσης ορισμένων κραμάτων, αν αρχίσει μια διάβρωση με

βελονισμούς, είτε το μέταλλο βρίσκεται σε συνθήκες εξωτερικής

καταπόνησης, είτε βρίσκεται σε συνθήκες εσωτερικής καταπόνησης

(έχει εσωτερικές μηχανικές τάσεις). Έτσι το επόμενο στάδιο είναι τα

αντικείμενα να γίνει θετικός πόλος, για να απομακρυνθεί το υδρογόνο

που απορροφήθηκε. Με τον τρόπο όμως αυτό, οξειδώνεται η ελεύθερη

επιφάνεια του μετάλλου και απαιτείται αναγωγή. ΓΓ αυτό ξαναγίνεται

κάθοδος και κ.ο.κ Αυτό γίνεται αυτόματα με μεγάλη συχνότητα: σε

διάστημα ενός λεπτού έχουμε εναλλαγή πόλων 10, 20, 30 φορές.

Μερικές άλλες μέθοδοι απολίπανσης είναι:

αίΑλκαλικόε καθαρισμός

Χρησιμοποιείται αλκαλικό υδατικό διάλυμα. Περιέχει διάφορες

αναλογίες σε ανθρακικά και φωσφορικά άλατα, πυριτικά και καυστική

σόδα.

Το αντικείμενο εμβαπτίζεται στο διάλυμα ή αν είναι μεγάλων

διαστάσεων, το διάλυμα εξακοντίζεται με ψεκασμό,

β) Καθαοισαόε με πετρελαιοειδές διαλυτικό μέσο

Το διαλυτικό μέσο είναι πετρέλαιο ή πετρελαιοειδές,

χλωριωμένοι υδρογονάνθρακες ή μείγμα αυτών.

30

ο καθαρισμός γίνεται με εμβάπτιση ή με ψεκασμό σε ογκώδη

αντικείμενα. Το διαλυτικό μέσο χρησιμοποιείται πολλές φορές και ως

αιώρημα στο νερό,

γ) Με ατμούε γλωοιωμένων διαλυτών

Οι ατμοί συμπυκνώνονται πάνω στα ψυχρά αντικείμενα και

καθαρίζουν το μέταλλο,

δ) Καθαρισαόε αε διάλυαα o ^ ^ c

Με αυτό το τρόπο διαλύονται τα στερεά λάδια, λίπη, χρώματα.

Ταυτόχρονα έχουμε και ελαφρά αποσκωρίωση.

Τα διαλύματα είναι όξινα με ρΗ της τάξης 5,5. Χρησιμοποιείται

συνδυασμός διαφόρων οξέων και αλάτων. Πολλές φορές το διάλυμα

είναι υδροχλωρικό οξύ 40 - 60% ή θειικό 6-8%.

Για ανοξείδωτους χάλυβες χρησιμοποιείται νιτρικό οξύ και

υδροφθορικό οξύ σε μίγμα 10-50% και 1-3% κατ’ όγκο αντίστοιχα.

Για την παρεμπόδιση του μετάλλου προστίθεται στο διάλυμα

«αναστολέας» από οργανικές ουσίες. Η χρησιμοποίηση του διαλύματος

γίνεται με εμβάπτιση ή με ψεκασμό.

2) Αποσκωοίωσυ

Η αποσκωρίωση γίνεται είτα για την απομάκρυνση επιφανειακού

μεταλλικού στρώματος, με σκοπό να διασώσει μέρη τα οποία έχουν

απορριφθεί λόγω κακής εφαρμογής, είτε για την ανακαίνιση

χρησιμοποιημένου αντικειμένου.

Οι πιο συνηθισμένοι τρόποι που χρησιμοποιούνται για την

αποσκωρίωση είναι οι εξής:

α) αποσκωρίωση αε διάλυαα oizocΧρησιμοποιείται συνήθως διάλυμα θειικού οξέος 7-15%, κατά

βάρος σε θερμοκρασία που κυμαίνεται μεταξύ 60®C και 90“C.

Το διάλυμα του θειικού οξέος είναι κατά το ήμισυ μικρότερης

αξίας σε σχέση προς το διάλυμα υδροχλωρικού οξέος. Διάλυμα HC1

6-20% κατά βάρος, προτιμάται για στην συνεχή αποσκωρίωση και για

χάλυβες υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα, σε θερμοκρασία 35-60®0

β) Αποσκωρίωση αε ηλεκτρολύτη

Η αποσκωρίωση με διάλυμα οξέος δεν είναι αποτελεσματική όταν

το επιφανειακό μεταλλικό στρώμα αποτελείται από κατώτερα οξείδια.

Συνήθως η σκουριά από διάβρωση περιέχει Ρβ2θ 3, η σκουριά όμως, που

παράγεται κατά τις θερμικές κατεργασίες, σε υψηλές θερμοκρασίες

περιέχει μέλαν οξείδιο Ρε3θ 4. Αυτά τα οξείδια απαιτούν την εφαρμογή

ηλεκτρολυτικής μεθόδου, μ?ε τον ίδιο ηλεκτρολύτη για κοινή

αποσκωρίωση. Αυτός είναι διάλυμα θειικού οξέως 8-15% σε

θερμοκρασία περιβάλλοντος. Η πυκνότητα ρεύματος είναι 0,08-0,20

A/cm .

Κατά την ηλεκτρόλυση έχουμε έκλυση υδρογόνου πάνω στο

μέταλλο, το οποίο ανάγει τα οξείδια και αναταράσσει τον διαλύτη

γ) Αποσκωρίωση αε τηνυένα άλατα

Το τηγμένο άλας συνήθως αποτελείται από NaOH σε μίγμα με

1,5-2% NaOH, σε θερμοκρασία 370®C. Το NaOH ενεργεί ως αναγωγικό

μέσο και ανάγει τα οξείδια.

Ο χρόνος παραμονής είναι 1-15 λεπτά, ανάλογα με το πάχος των

οξειδίων. Μετά το αντικείμενο μεταφέρεται και εμβαπτίζεται θερμό, σε

δεξαμενή νερού. Τα οξείδια αποκολλώνται αυτόματα και αφήνουν

γυμνό το μέταλλο.

επίσης χρησιμοποιείται τηγμένο μη αναγωγικό άλας με μέση

σύνθεση 80% NaOH + 15% NaN03 + 5% NaCl.

2.4. ΡΟΛΟΣ TOY ΜΕΤΑΛΛΟΥ ΕΠΙΜΕΤΑΑΛΩΣΕΩΣ ΣΤΗΝ

ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΔΙΑΒΡΩΣΗ. ΑΝΟΔΙΚΗ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ.

ΚΑΟΟΛ1ΚΗ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ.

Η ανθεκτικότητα της επιμετάλλωσης δεν εξαρτάται μονάχα από

τις ιδιότητες των μετάλλων, με τα οποία θα επικαλυφθεί το βασικό

μέταλλο, αλλά σε μεγάλο βαθμό εξαρτάται από την ηλεκτροχημική

συμπεριφορά των δύο μετάλλων. Ακόμη και σε περιπτώσεις

επιμεταλλώσεων στις οποίες το στρώμα επικάλυψης είναι μεγάλου

πάχους εύκολα καταστρέφονται, αμέσως όταν υποστεί ρωγμή το

μέταλλο επικάλυψης και υπάρχει υγρασία, γιατί σχηματίζεται

ηλεκτροχημικό στοιχείο, το οποίο διαβρώνει το βασικό μέταλλο.

Μόνο επικάλυψη με λιγότερο «ευγενές» μέταλλο σε «ευγενές»

προστατεύει το άλλο και μάλιστα όταν η επιφάνεια του βασικού

μετάλλου εξακολουθεί να είναι καλυμμένη κατά το μεγαλύτερο μέρος

αυτής.

Έστω βασικό μέταλλο ΐΛ, το οποίο επιμεταλλώνουμε με στρώμα

μετάλλου Ε. το στρώμα του μετάλλου Ε εμποδίζει μηχανικά να έρθει το

μέταλλο Μ σε επαφή με την διαβρωτική ατμόσφαιρα, κατά την χρήση

του.

Έτσι το μέταλλο Ε πρέπει να είναι ανθεκτικό σε αυτή την

ατμόσφαιρα. Για την περίπτωση του σιδήρου (Fe) τα μέταλλα

επιμετάλλωσης, ανάλογα με την περίπτωση, είναι τα επόμενα

Ζη, Α1, Cd, Sn, Ni, Cr, Cu, Pb

Av το στρώμα του μετάλλου Ε διαρραγεί τοπικά είτε από

οποιαδήποτε αιτία, κατά την επιμετάλλωση είτε απόκρουση, έχουμε

τοπική απογύμνωση του μετάλλου Μ. Τι θα συμβεί από την άποψη

διαβρώσεως στο μέταλλο Μ;

Η απάντηση είναι η εξής;

Αν το μέταλλο Ε είναι ανοδικό σε σχέση με το Μ, τότε δεν

διαβρώνεται το μέταλλο Μ, αλλά το μέταλλο Ε. Όπως λέμε, ότι έχουμε

«καθοδική προστασία».

Ανοδικά μέταλλα ως προς τον σίδηρο είναι τα:

Ζη, Α1, Cd

Καθοδικά μέταλλα ως προς τον σίδηρο είναι τα:

Sn, Νί, Cr, Cu, Pb

Αν έχουμε δύο μέταλλα Ε και Μ, που βρίσκονται σε υγρή

ατμόσφαιρα, σε επαφή ή συνδεδεμένα με αγωγό, τότε έχουμε μια

ηλεκτρική στήλη, όπου το υγρό είναι ο ηλεκτρολύτης και τα δύο

μέταλλα είναι τα ηλεκτρόδια. Αυτό γίνεται επειδή η διάβρωση σε υγρή

ατμόσφαιρα είναι ηλεκτρολυτικής φύσεως.

Έχουμε το φαινόμενο της διόδου ηλεκτρικού ρεύματος μέσω του

αγωγού, λόγω διαφοράς δυναμικού, η οποία προέρχεται από την

διαφορά πολικότητας των δύο μετάλλων.

Πιο συγκεκριμένα, το πιο ηλεκτροθετικό μέταλλο

συμπεριφέρεται ως αρνητικό ηλεκτρόδιο (άνοδος) αποβάλλοντας

ηλεκτρόνια και το λιγότερο ηλεκτροθετικό, συμπεριφέρεται ως θετικό

ηλεκτρόδιο (κάθοδος) προσλίιμβάνοντας ηλεκτρόδια. Έτσι η κίνηση

των ηλεκτρονίων συνεχίζεται και έχουμε ηλεκτρικό ρεύμα, λόγω

διαφοράς δυναμικού +Em.

Συγχρόνως καταστρέφεται η άνοδος, ενώ η κάθοδος παραμένει

ανέπαφη.

Στον παρακάτω πίνακα, ο οποίος εί,ναι περίπου ανάλογος προς

τον ηλεκτροχημικό πίνακα οξειδαναγωγής, έχουμε, από πάνω προς τα

κάτω, την σειρά των μετάλλων και κραμάτων, οπού τα υπερκείμενα

μέταλλα είναι ανοδικά ως προς τα υποκείμενα. Το υπερκείμενο μέταλλο

ονομάζεται επίσης, λιγότερο «ευγενές» του υποκειμένου. Λέγεται,

παραστατικά ότι το λιγότερο «ευγενές» μέταλλο θυσιάζεται για να

μείνει το ευγενές αδιάβρωτο.

Πίνακας 2. Κατάταξη των μετάλλων βάση την πολικότητί

Mg Cr Ορείχαλκος

Ζη Ανοξείδ. Χάλυβας Cu

Α1 Χρωμονικέλιο Sb

Cd Ni Ag

Fe Pb Au

Χάλυβας Sn Pt

Έτσι, επικαλύψεις με ανοδικά μέταλλα ως προς τον σίδηρο (Ζη,

Α1, Cd) παρέχουν δύο ειδών προστασία.

Την αντιδιαβρωτική προστασία της επιμετάλλωσης και την

ανοδική προστασία σε περίπτωση τοπικής ρήξης της επιμετάλλωσης.

Τα καθοδικά μέταλλα (Ni, Cr, Cu, Sn, Pb) σε σχέση προς το

μέταλλο της βάσης, παρέχουν σαν προστασία μόνο την αντιδιαβρωτική

του σχετικού στρώματος της επιμετάλλωσης. Αν συμβεί τοπική ρήξη

του βασικού μετάλλου, αυτό όχι μόνο δεν προστατεύεται αλλά και η

διάβρωσή του θα είναι γρηγορότερη. ^

Άρα η καθοδική προστασία περιορίζεται μόνο στην

αντιδιαβρωτική προστασία του* στρώματος επιμετάλλωσης.

Πιο κάτω θα αναφέρουμε σε ποια ατμόσφαιρα τα

προαναφερόμενα μέταλλα επιμετάλλωσης έχουν καλή αντοχή.

Ζη.

Δεν οξειδώνεται στον ξηρό αέρα. Στον αέρα με υγρασία

σχηματίζεται, επιφανειακά, ένα προστατευτικό στρώμα ανθρακικού

ψευδαργύρου με σύνθεση:

0,56 Ζη (0 Η)2 + 0,44 (ZnCOj.SHjO)

Σε θαλάσσια ατμόσφαιρα έχουμε σχηματισμό οξυχλωριούχου

ψευδαργύρου, το οποίο προστατεύει από περαιτέρω διάβρωση. Ο

Ψευδάργυρος δεν αντέχει σε βιομηχανικές ατμόσφαιρες και ιδιαίτερα

θειούχες. Παρέχει στον σίδηρο ανοδική προστασία. Επιμετάλλωση με

Ψευδάργυρο γίνεται με διάφορες μεθόδους (εμβάπτιση, ηλεκτρόλυση,

ψεκασμός).

Α1:Το αλουμίνιο δεν οξειδώνεται στον αέρα, γιατί σχηματίζεται

αμέσως λεπτή στιβάδα οξειδίου του αλουμινίου, που προστατεύει από

παραπέρα οξείδωση. Παρέχει ανοδική προστασία στον σίδηρο.

Επιμετάλλωση με αλουμίνιο γίνεται κυρίως με ψεκασμό.

Cd:Είναι λιγότερο ανοδικό από τον ψευδάργυρο ως προς τον σίδηρο,

αλλά αντέχει περισσότερο στην θαλάσσια και τροπική ατμόσφαιρα.

Εφαρμόζεται με ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση.

Sn:

Εμφανίζει άριστη αντοχή στον αέρα και το νερό και ιδιαίτερα

καλή αντοχή στα οργανικά οξέα. Για τα οργανικά οξέα παρέχει ανοδική

προστασία στον σίδηρο και γι’αυτό το λόγο είναι τυπικό μέταλλό

επιμετάλλωσης του σιδήρου στα δοχεία τροφίμων (λευκοσίδηρος).

επιμετάλλωση γίνεται με εμβάπτιση ή ηλεκτρόλυση.

Cu.Έχει καλή αντοχή στον αέρα αλλά μαυρίζει λόγω σχηματισμού

οξειδίου του χαλκού, καθώς και ένυδρου ανθρακικού χαλκού χρώματος

φαιοπράσινο.

Εναποτίθεται ηλεκτρολυτικά. παρέχει καθοδική προστασία.

Συνήθως χρησιμεύει σαν υπόστρωμα επιμετάλλωσης με νικέλιο. Αυτό

εφαρμόζεται τόσο στον σίδηρο όσο και τον ορείχαλκο.

Νί:Έχει πολύ καλή αντοχή στην διάβρωση του αέρα. Όμως μαυρίζει

ελαφρά και χάνει την λάμψη του. Η επιμετάλλωση γίνεται με

ηλεκτρόλυση. Παρέχει καθοδική προστασία στο σίδηρο.

Για την αποφυγή του μαυρίσματος η ηλεκτρόλυση τελειώνει με

την εναπόθεση λεπτού στρώματος χρωμίου 0,2-0,5 μ. Το νικέλιο δεν

αντέχει σε θειούχες ατμόσφαιρες, αλλά έχει θαυμάσια αντοχή σε

αλκαλικά ψυχρά ή θερμά διαλύματα.

CrΤο χρώμιο έχει θαυμάσια αντοχή στη διάβρωση, τόσο στον αέρα,

όσο και σε πολλά αντιδραστήρια, εκτός από το υδροχλωρικό οξύ και τα

παράγωγα του. Δεν μαυρίζει στον αέρα και διατηρεί την λάμψη του.

Η ηλεκτρόλυση δίνει ένα σχετικά πορώδες στρώμα το οποίο, δεν

προφυλάσσει αρκετά το βασικό μέταλλο. Γι’αυτό πραγματοποιείται

πρώτα επιμετάλλωση, με ένα στρώμα νικελίου, με ηλεκτρόλυση, πάνω

στο οποίο εναποτίθεται ηλεκτρολυτικά, διακοσμητικό λεπτό στρώμα

χρωμίου. Πολλές φορές έχουμε ηλεκτρολυτικά στρώματα με

ηλεκτρόλυση χαλκού, νικελίου, διακοσμητικού χρωμίου.

Σκληρά στρώματα χρωμίου μεγάλου πάχους που εναποτίθενται

ηλεκτρολυτικά, έχουν σκοπό να δώσουν μεγάλη αντοχή στην φθορά του

βασικού μετάλλου. ^

2.5. ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΕΙΣ ΜΕ £ΜΒΑΠΤΙΣΗ

2.5.1. ΕΠΙΨΕΥΔΑΡΓΥΡΩΣΗ ΜΕ ΕΜΒΑΠΤΙΣΗ Ή ΓΑΛΒΑΝΙΣΜΑ

Ο σίδηρος ή ο μαλακός χάλυβας μετά από πλήρη καθαρισμό και

αποσκωρίωση εμβαπτίζονται σε λουτρό τηγμένου ψευδαργύρου

θερμοκρασίας ty=450-460“C και για χρόνο Χψ. Τότε σχηματίζεται

στιβάδα ψευδαργύρου, η οποία προφυλάσσει το σίδηρο από την

οξείδωση στον αέρα. Ο ψευδάργυρος έχει πιο μεγάλη

ηλεκτραρνητικότητα απ’ότι ο σίδηρος, γι’αυτό η προστασία είναι

ανοδική.

Το γαλβάνισμα έχει ευρύτατη εφαρμογή. Ο λεγόμενος

γαλβανισμένος σίδηρος, εφαρμόζεται σε φύλλα για τις στέγες σε

σύρματα, και άλλα αντικείμενα. Η αντοχή πάντως, σε βιομηχανικές

ατμόσφαιρες και ιδιαίτερα θειούχες, είναι πολύ μικρή. Επίσης δεν

μπορεί να εφαρμοστεί σε δοχεία τροφίμων, γιατί το σχετικό στρώμα

ανθρακικού άλατος που δημιουργείται είναι τοξικό.

Η βασική πρακτική της επιψευδαργύρωσης είναι η εξής:

κατ’αρχήν ο σίδηρος απολιπαίνεται σε διαλύματα υδρογονανθράκων

και βασικά διαλύματα, σε μεγάλη θερμοκρασία.

Μετά γίνεται η αποσκωρίωση. Βυθίζεται σε διάλυμα θειικού οξέος

10-20% σε 65°C ή σε διάλυμα υδροχλωρικού οξέος 20-50% σε 20“C.

Πλένεται πολύ καλά, ώστε να μην παραμένουν αντιδραστήρια ή

ψήγματα σιδήρου και οξειδίων.

Ύστερα ο σίδηρος εμβαπτίζεται αμέσως στο λουτρό του

τηγμένου ψευδαργύρου. Στη θέση της εμβάπτισης, το λουτρό

καλύπτεται από στρώμα «συντήκτη» άλατος, συνήθως ZnCU, 2NH4CI.

Αυτό είναι τηγμένο στη θερμοκρασία του λουτρού και περιέχεται μέσα

σε απύθμενο δοχείο. Το άλας αυτό έχει σκοπό να προφυλάσσει την

37

σιδήρου. Επίσης, προσθήκη στο λουτρό 0,2-0,3% αλλά και μέχρι 1%

αλουμινίου, προσδίδει στην λαμπρότητα λόγω της καλύτερης αντοχής

αυτής στην οξείδωση.

2.5.2. ΕΠΙΚΑΣΣΙΤΕΡΩΣΗ ΜΕ ΕΜΒΑΠΤΙΣΗ

Ο σίδηρος, ο μαλακός χάλυβας και τα κράματα χαλκού

επικασσιτερώνονται εύκολα, βε εμβάπτιση τους, σε λουτρό τηγμένου

κασσιτέρου θερμοκρασίας 280-300“C. Ο κασσίτερος έχει πολύ

μικρότερη ηλεκτραρνητικότητα απ’ότι ο σίδηρος και γι’αυτό πρέπει η

στρώση του κασσιτέρου να έχει μεγάλη πυκνότητα. Σχηματίζεται

λαμπερή στρώση κασσιτέρου η οποία προφυλάσσει το σίδηρο από την

οξείδωση στον αέρα και από την διάβρωση από οργανικά οξέα.

Τα άλατα του κασσιτέρου δεν είναι τοξικά και η επικασσιτέρωση

εφαρμόζεται ευρύτατα για την επιμετάλλωση του σιδήρου για δοχεία

τροφίμων, γάλακτος, κονσερβών κ.τ.λ. Η προστασία είναι γενικώς

καθοδική ενώ για τα οργανικά οξέα ανοδική. Ο επικασσιτερωμένος

σίδηρος ονομάζεται λευκοσίδηρος.

Η διαδικασία της επικασσιτέρωσης είναι η εξής;

κατ’αρχήν ο σίδηρος απολιπαίνεται και αποσκωρίεται τελείως.

Μετά όπως και στην ξηρά μέθοδος γαλβανίσματος, βυθίζεται σε

υδατικό διάλυμα χλωριούχου ψευδάργυρου ή και άλλων χλωριούχων

αλάτων, με σκοπό τον σχηματισμό προστατευτικού στρώματος πάνω

στο σίδηρο. Αμέσως μετά, το αντικείμενο βυθίζεται στο λουτρό του

κασσιτέρου.

Το λουτρό καλύπτεται από λεπτό τηγμένο στρώμα χλωριούχου

ψευδάργυρου και χλωριούχου νατρίου, το οποίο αυξάνει συνεχώς από

την τήξη του προστατευτικού στρώματος από άλατα των αντικειμένων.

Το στρώμα αυτό των αλάτων εμποδίζει την οξείδωση του τηγμένου

κασσίτερου του λουτρού.

Ο κασσίτερος βρίσκεται και τήκεται μέσα σε θερμαινόμενο

σιδερένιο δοχείο. Η προσβολή του στη θερμοκρασία της κατεργασίας

(280-300“C) είναι ασήμαντη. Συνήθως, υπάρχει και δεύτερο

θερμαινόμενο δοχείο λουτρού κασσιτέρου, που έχει θερμοκρασία

39

μικρότερη (περίπου 250“C) και καλύπτεται από παχύ στρώμα

φοινικέλαιου. Συνήθως εφαρμόζεται σε αυτόματες εγκαταστάσεις. Όταν

πρόκειται για ασυνεχής εγκαταστάσεις το αντικείμενο βυθίζεται στο

πρώτο λουτρό σε μικρό χρόνο και εξάγεται με την κανονική ταχύτητα,

ώστε να μην παρασύρονται σταγόνες τηγμένου κασσιτέρου. Αμέσως

μετά βυθίζεται γρήγορα στο δεύτερο δοχείο όπου κατά την έξοδο του,

το φοινικέλαιο προσδίδει λεία*στιβάδα με μεταλλική λάμψη.

Το πάχος στης στιβάδας εξαρτάται κυρίως από το χρόνο

παραμονής. Είναι της τάξης 5-30μ.

2.5.3. ΕΠΑΡΓΥΛΙΩΣΗ ΜΕ ΕΜΒΑΠΤΙΣΗ

Το αλουμίνιο έχει ηλεκτραρνητικότητα μεγαλύτερη και από του

ψευδαργύρου. Σαν μέταλλο επικάλυψης άλλων μετάλλων είναι

ενδεδειγμένο λόγω σχηματισμού οξειδίου του αλουμινίου στον

ατμοσφαιρικό αέρα που προστατεύει από παραπέρα οξείδωση.

Πάντως, η επαργιλίωση είναι μια πολυδάπανη μέθοδος λόγω της

απαιτούμενης πολύ καλής προετοιμασίας του βασικού μετάλλου και της

πολύπλοκης εγκατάστασης που χρειάζεται. Ο σίδηρος μετά την

κάθαρση και την αποσκωρίωση, οξειδώνεται. Μετά, το οξείδιο ανάγεται

σε αναγωγική ατμόσφαιρα και το αντικείμενο βυθίζεται αμέσως στο

λουτρό αλουμινίου. Η θερμοκρασία του λουτρού είναι 650-700“C.

Η τάση δημιουργίας κράματος μεταξύ σιδήρου και αλουμινίου

είναι μεγάλη και η σχηματιζόμενοι στρώση αποτελείται κατά ένα

μεγάλο μέρος από κράμα Fe+Al, Γι’αυτό τον λόγο ο χρόνος παραμονής

στο λουτρό πρέπει να είναι πολύ μικρός και ελέγχεται με ακρίβεια. Το

πάχος της στρώσης είναι περίπου 50μ, από τα οποία τα 25μ είναι κράμα

Fe+Al.

Το λουτρό καλύπτεται με στρώμα τηγμένου κατάλληλου άλατος,

για την αποφυγή οξειδώσεως του λουτρού.

2.5.4 ΕΠΙΜΟΑΥΒΛΩΣΗ ΜΕ ΕΜΒΑΠΤΙΣΗ

Ο μόλυβδος έχει πολύ μικρότερη ηλεκτραρνητικότητα από τον

σίδηρο και μικρή σκληρότητα. Χρησιμοποιείται όμως ευρύτερα λόγω

40

της ανθεκτικότητας του απέναντι στο θειικό οξύ και θειωδών ατμών και

μάλιστα πάνω σε στρώση ψευδαργύρου. Επειδή ο μόλυβδος δεν έχει

τόσο καλή πρόσφυση πάνω στο σίδηρο όσο ο ψευδάργυρος και ο

κασσίτερος, ο σίδηρος πρέπει να αποξειδωθεί προσεκτικά και η

επιμολύβδωση να γίνει δυο ως τρεις φορές. ^

Το πάχος της επιμολύβδωσης είναι 550 gr/m συνήθως. Αν

πρόκειται να έχουμε επίδρασή θειικού οξέος, τότε γίνεται η λεγόμενη

ομογενής επιμολύβδωση. Σ ’αυτή, μετά την επιμολύβδωση, τήκεται

μόλυβδος με την βοήθεια φλόγας, ασετυλίνης οξυγόνου, και

κατανέμεται ομοιόμορφα σε ολόκληρη την επιφάνεια μέχρι να

σχηματιστεί ικανό πάχος.

2.6. ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΙΚΕΣ ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΕΙΣ

2.6.1. ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΙΚΗ ΕΠΙΧΑΛΚΩΣΗ

Η ηλεκτρολυτική επιχάλκωση είναι εύκολη. Επειδή όμως ο

χαλκός μαυρίζει και ειδικά σε θειικές ατμόσφαιρες, για να έχουμε

στιλπνή επιφάνεια με ωραία μεταλλική λάμψη. Πάνω στο στρώμα

χαλκού εναποτίθεται ηλεκτρολυτικά νικέλιο. Έτσι ο χαλκός

χρησιμοποιείται συνήθως σαν υπόστρωμα.

Η επιχάλκωση προϋποθέτει ένα λουτρό, που περιέχει ιόντα

χαλκού, ένα ανοδικό ηλεκτρόδιο από Cu και το καθοδικό ηλεκτρόδιο

που είναι το αντικείμενο για επιχάλκωση. Η επιμετάλλωση κραμάτων

σιδήρου δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί από όξινο λουτρό, γιατί

γίνεται αυτόματη αντικατάσταση σιδήρου από χαλκό; διάλυση σιδήρου

και απόθεση χαλκού. Η απόθεση, γίνεται έτσι με μη ελεγχόμενες

συνθήκες, και έχουμε κακή απόθεση. Έτσι στην περίπτωση του

σιδήρου, χρησιμοποιούνται αλκαλικά λουτρά (σύμπλοκα κυανιούχα).

Τυπικό αλκαλικό κυανιούχο λουτρό έχει την παρακάτω σύνθεση;

Κυανιούχος χαλκός 26 gr./lt. θερμοκρασία 60-80®C.

Τάση; 3-4 volt. Πυκνότητα ηλεκτρικού ρεύματος; 2-5 A/dm . Οι

άνοδοι πρέπει να είναι από χαλκό υψηλής καθαρότητας.

Τυπικό όξινο λουτρό είναι το παρακάτω;

Θειικός χαλκός σε κρυστάλλους: 180 gr./lt.

Θεηκό οξύ: 35-50 gr./lt.

Θερμοκρασία 45®C

Τάση: 1-2 volt

Πυκνότητα ηλεκτρικού ρεύματος: 3-4 A/dm ^

Η άνοδος πρέπει να είναι ηλεκτρολυτικός χαλκός.

Αν αποτεθεί ηλεκτρολύτικά, χαλκός, σε οποιαδήποτε αγώγιμη

επιφάνεια, πάνω από ορισμένο πάχος, παρουσιάζεται και αύξηση της

σκληρότητας. Αυτό γίνεται όταν έχουμε όξινο λουτρό, ενώ στο

αλκαλικό λουτρό δεν συμβαίνει. Επομένως αν θέλουμε το επίστρωμα

σε σίδηρο να έχει μεγαλύτερη αντοχή στη διάβρωση, κάνουμε μια,

μικρού πάχους, απόθεση χαλκού από αλκαλικό λουτρό και συνεχίζουμε

την επιχάλκωση με όξινο λουτρό.

2.6.2 ΗΛΕΚΤΡΟΑΥΤΙΚΉ ΕΠΙΝΙΚΈΑΩΣΗ

Το νικέλιο είναι το μέταλλο εκείνο, το οποίο, με την

επιμετάλλωση προστατεύει το βασικό υλικό πλήρως από την επίδραση

της υγρασίας. Θα πρέπει μόνο η στρώση του νικελίου να είναι μικρή,

επειδή έχει μικρότερη ηλεκτραρνητικότητα από τον σίδηρο. Χάρη της

εύκολης στίλπνωσης του νικελίου, της ωραίας μεταλλικής του λάμψης

και της υψηλής σκληρότητάς του, χρησιμοποιείται κυρίως για

διακοσμητικούς σκοπούς. Επειδή όμως η επιφάνεια της στρώσης του

νικελίου, μαυρίζει, η επινικέλωση, σχεδόν πάντα ολοκληρώνεται με ένα

πολύ λεπτό στρώμα χρωμίου.

Τα λουτρά επινικέλωσης περιέχουν άλατα νικελίου, χλωριούχο

αμμώνιο (αύξηση αγωγιμότητας), βορικό οξύ (για την καταπολέμηση

της παθητικότητας της ανόδου), και πολλές άλλες προσμίξεις. Το

ανοδικό ηλεκτρόδιο είναι μεταλλικό νικέλιο και τα αντικείμενα που

πρόκειται να επιμεταλλωθούν, αποτελούν το καθοδικό ηλεκτρόδιο. Ένα

τυπικό λουτρό επινικέλωσης που όμως δεν δίνει στιλπνή επιφάνεια,

είναι το παρακάτω:

χαμηλής πλαστικότητας. Έτσι εμφανίζονται ρήγματα κατά την χρήση.

ΓΓαυτό το λόγο η ηλεκτρολυτική επιχρωμίωση χρησιμοποιείται σε

μικρά πάχη πάνω σε στρώμα νικελίου, που είναι το πραγματικό μέσο

προστασίας. Αυτή η επιχρωμίωση ονομάζεται διακοσμητικοί.

Πολλές φορές χρησιμοποιείται για καλή προστασία, η διαδο ή

στρώματος χαλκού, στρώματος νικελίου, και στρώματος διακοσμητικού

χρωμίου. Εφαρμόζεται ιδιαίτερα σε εξαρτήματα αυτοκινήτου.

Η επιχρωμίωση γίνεται σε όξινα λουτρά που περιέχουν διάλυμα

τριοξειδίου και λίγο θειικό οξύ. Σαν άνοδος δεν χρησιμοποιείται

χρώμιο, γιατί δεν διαλύεται ανοδικά, κατά ισοδύναμο ποσό προς εκείνο

που εναποτίθεται, αλλά, μόλυβδος. Το χρώμιο που αποτίθεται, είναι

πορώδες γιατί η τάση απόθεσης χρωμιόντιρν είναι γειτονική προς την

τάση διάσπασης του νερού. Έτσι αποτίθεται χρώμιο και υδρογόνο μαζί.

Στο τελευταίο οφείλεται η δημιουργία πόρων.

Τυπικό λουτρό για διακοσμητική επιχρωμίωση, είναι το εξής;

Χρωμικό οξύ 200-300 gr/lt,

Θειικό οξύ 1% του χρωμικού οξέος

Θερμοκρασία 40-44°C

Τάση 4-6 volt

Πυκνότητα ηλεκτρικού ρεύματος 10-20 A/dm .

Οι άνοδοι είναι από αντιμωνιούχο μόλυβδο (6% Sb). Έτσι το

χρώμιο παρέχεται από τον ηλεκτρολύτη και δεν χρησιμοποιούνται

διαλυόμενες άνοδοι.

Η διακοσμητική επιχρωμίωση εφαρμόζεται στον Fe, Cu, A1 και

σε κράματα Ζη.

Π. Σκλπού επιγοωαίωστι

Οταν λέμε σκληρή επιχρωμίωση, εννοούμε την εναπόθεση

στρώματος χρωμίου στο προς επιμετάλλωση αντικείμενο, όχι όμως για

λόγους διακοσμητικούς, αλλά για αύξηση της αντοχής του από

μηχανικές φθορές. Εναπόθεση χρωμίου σε πάχη 5-500μ, δίνει στρώμα

εξαιρετικά σκληρό, δυσδιάβρωτο και με μεγάλη αντοχή στη τριβή.

Χρησιμοποιείται ως επιμετάλλωση σε εργαλεία, δακτυλίους εμβόλου

κ.τ.λ. για την αντοχή στην τριβή. Επίσης για τη συμπλήρωση

φθαρμένων σκληρών μετάλλων από τριβή, και για επιφανειακή

συμπλήρωση οργάνων ακριβείας από άποψη διαστάσεων, ως

διαμετρημάτων ελέγχου κ.α.

Τυπικό χρησιμοποιούμενο λουτρό σκληρής επιχρωμίωσης είναι

το προαναφερθέν για τη διακοσμητική επιχρωμίωση με διαφορετικές

όμως συνθήκες εργασίας. *Θερμοκρασία: SO-SS^C.

Τάση 5-7 volt.

Πυκνότητα ηλεκτρικού ρεύματος^; 25-50 A/dm .

Με 50 A/dm παίρνουμε 25-30μ στρώματος την ώρα.

2.6.4. ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΙΚΗ ΕΠΙΨΕΥΔΑΡΓΥΡΩΣΗ

Οι άνοδοι είναι καθαρός ψευδάργυρος 99,9% και οι κάθοδοι, τα

προς επιμετάλλωση αντικείμενα. Ο ηλεκτρολύτης είναι συνήθως

κυανιούχο λουτρό. Έχουμε καλό στρώμα ψευδαργύρου χωρίς όμως

στιλπνή επιφάνεια.

Τυπική σύνθεση του λουτρού είναι:

Κυανιούχος ψευδάργυρος: 90 gr/It.

Κυανιούχο νάτριο: 45 gr/lt.

Καυστική σόδα: 85 gr/lt.

Θερμοκρασία: 60-70“C.

Πυκνότητα ηλεκτρικού ρεύματος: 2-4 A/dm^

Για τα κυανιούχα λουτρά, θα πρέπει να διατηρείται ο λόγος του

κυανίου, εκφρασμένο σε NaCN προς το βάρος του ψευδαργύρου,

μεταξύ 2,4 και 2,7. Τα κυανιούχα λουτρά με κατάλληλα οργανικά και

ανόργανα προϊόντα δίνουν στιβάδα στιλπνής επιφάνειας.

2.6.5. ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΙΚΗ ΕΠΙΚΑΣΣΙΤΕΡΩΣΗ

Η επικασσιτέρωση με αυτή την μέθοδο εφαρμόζεται για μικρά

πάχη, 3-50μ.Χρησιμοποιούνται διάφοροι ηλεκτρολύτες. Συνήθως έχουμε

λουτρό κασσιτερικού νατρίου της παρακάτω σύνθεσης:

Sn 30-50 gr/lt. NaOH: 12-15 gr/lt

Θερμοκρασία; 70-80"C.

Τάση; 3-4,5 volt.

Πυκνότητα ηλεκτρικού ρεύματος; 1,5-2 A/dm .

Η άνοδος είναι καθαρός κασσίτερος 99,8%. ^

Αν η απόθεση είναι χοντρόκοκκος και μη λευκή, αυτό οφείλεται

συνήθως στην παρουσία κασσίτερόδους ένωσης. Τότε προστίθεται λίγο

υπεροξείδιο νατρίου.

2.6 6 . ΗΑΕΚΤΡΟΛΥΤ1ΚΗ ΕΠ1ΚΑΔΜΙΩΣΗ

Τυπικό λουτρό έχει την ακόλουθη σύνθεση;

Κυανιούχο κάλιο; 60 gr/lt.

Κυανιούχο νάτριο; 115 gr/lt

Καυστική σόδα; 60-80 gr/lt

Θειικό νικέλιο; 1,6 gr/lt

Για να έχουμε στιλπνή επιφάνεια, προστίθενται και ορισμένα

οργανικά πρόσθετα.

Θερμοκρασία ;18-36°C.

Πυκνότητα ηλεκτρικού ρεύματος; 2,7 A/dm .

2.6.7. ΗΛΕΚΤΡΘΛΥΤΙΚΗ ΕΠΙΜΟΑΥΒΜΩΣΗ

Η ηλεκτρολυτική επιμολύβδωση γίνεται κυρίως για την

προστασία του βασικού μετάλλου από τη διάβρωση. Έχει εξαιρετική

αντίσταση σε βιομηχανικά έργα και διαλύματα θειικού, χρωμικού και

φωσφορικού οξέος. Ο μόλυβδος μπορεί να αποτεθεί και από όξινα και

από αλκαλικά λουτρά.

Κάτω από όξινες συνθήκες ο μόλυβδος εναποτίθεται στο βασικό

μέταλλο από ιόντα Pb" που προέρχονται από φθοριοβορικά,

φθοριοπυριτικά και θειικά άλατα. Τα λουτρά περιέχουν συνήθως, ένα

πλεόνασμα οξέος για να βοηθήσει την σταθεροποίηση τους έναντι της

υδρόλυσης και για να εμποδίσει αλλαγές στο ρΗ.

Μόλυβδος μπορεί να αποτεθεί και από αλκαλικά λουτρά που

περιέχουν μολύβδινα ηλεκτρόδια σε ένα διάλυμα κυανιούχου ή

φωσφορούχου άλατος. Αυτά τα λουτρά είναι ευκολία στο χειρισμό και

λιγότερο διαβρωτικά αλλά δεν μπορούν να λειτουργήσουν σε υψηλές

πυκνότητες ρεύματος και οι επικαλύψεις έχουν μικρότερη συνάφεια

από εκείνες που προέρχονται από όξινα λουτρά.

Μ*Ε Ρ Ο Σ Β'

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3

ΚΥΡΙΑ ΑΠΟΒΛΗΤΑ ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΕΩΝ

ΣΧΕΔΙΛΣΜΟΣ, ΛΝΑΠΤΥΞΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΠΡΟΤΥΠΗΣ

ΤΥΠΟΠΟΙΗΜΕΝΗΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ

ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΤΗΡΙΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3

ΚΥΡΙΑ ΑΠΟΒΛΗΤΑ ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΕΩΝ

Τα υγρά και στερεά απόβλητα των επιμεταλλωτηρίων Θεωρούν-Λΐ

από τα πιο τοξικά και επικίνδυνα απόβλητα εξ’αιτίας της τοξικής φύσης

των χρησιμοποιημένων ενώσεων μερικές από τις οποίες είναι: βαρέα

μέταλλα, κυανιούχα, οξέα-βάσεις.

3.1 ΛΑΣΠΕΣ ΚΑΙ ΣΤΕΡΕΑ ΑΠΟΒΛΗΤΑ

Στερεά απόβλητα και λάσπες δημιουργούνται, είτε στα διάφορα

στάδια της διαδικασίας επιμετάλλωσης, είτ'ε κατά την επεξεργασία των

υγρών αποβλήτων. Ο παρακάτω πίνακας δίνει τα είδη λάσπης και

στερεών αποβλήτων που δημιουργούνται κατά τις διάφορές διεργασίες.

Μηχανικές διεργασίες Σωματίδια μετάλλων, οξείδια

σιδήρου

Φυσικές διεργασίες Σκόνη Ζη και Pb, σωματίδια

μετάλλων

Χημικές και ηλεκτρο­

λυτικές διεργασίες

Γράσσα και λάδια, λάσπες

από τη χημική επεξεργασία ή

την εξουδετέρωση των λουτρών

Τα χημικά χαρακτηριστικά μερικών στερεών αποβλήτων είναι

τέτοια ώστε η επεξεργασία και ο χειρισμός τους ενέχει κάποιους

κινδύνους. Μερικά από τα άλατα των μετάλλων είναι ιδιαίτερα τοξικά

(κυανιούχα) και η συγκέντρωση βαρέων μετάλλων στα απόβλητα

δημιουργεί ένα επιπλέον πρόβλημα.

Το κυριότερο πρόβλημα στη διαχείριση των αποβλήτων αυτών

είναι η λάσπη από τις ηλεκτρολυτικές και χημικές διεργασίες. Για να

αποφευχθεί η ρύπανση των νερών, η λάσπη πρέπει να αφυδατώνεται και

να διατίθεται σε κατάλληλα προετοιμασμένο χώρο, ελεγχόμενο και

αδιαπέραστο στα νερά και

συσσώρευσης σκόνης.

σκεπάζεται για την αποφυγή

3.2, ΑΕΡΙΑ ΑΠΟΒΛΗΤΑ

Οι μονάδες επιμετάλλωσης παράγουν επίσης αέρια απόβλητα.

Αυτά συνίστανται στην ύπαρξη σημαντικών ποσοτήτων σωματιδίων από

τη λείανση των μετάλλων, στήν ύπαρξη πτητικών οργανικών διαλυτών

από τον καθορισμό των μετάλλων και σταγονιδίων που εκπέμπονται

από την επιφάνεια των διαφόρων διαλυμάτων λόγω μη χρησιμοποίησης

διαβρεχτών ή άλλων μέσων περιορισμού των εκπομπών από τα

ηλεκτρολυτικά κελιά.

3.3 ΥΓΡΑ ΑΠΟΒΛΗΤΑ

Το κύριο πρόβλημα ρύπανσης περιβάλλοντος προέρχεται από τα

υγρά απόβλητα των μονάδων επιμετάλλωσης. Αυτά είναι εξαιρετικά

επικίνδυνα για το περιβάλλον και έμμεσα για τον άνθρωπο αφού

περιέχουν ιδιαίτερα τοξικά κατιόντα, ιόντα CN‘ και άλλες χημικές

ενώσεις. ΓΓαυτό απαιτούν σοβαρή αντιμετώπιση και επεξεργασία.

Τα υγρά απόβλητα των επιμεταλλωτηρίων μπορούν να χωρισθούν

σε τρεις βασικές κατηγορίες:

α) Υγρά ξεπλύματος

β) Υγρά χρησιμοποιημένων λουτρών

γ) Υγρά από τυχαία απόρριψη - ατυχήματα

Οι ρυπαντές αποτελούνται: α) από ενώσεις που απομακρύνονται

β) από τις προς επιμετάλλωση επιφάνειες στο στάδιο της προετοιμασίας

και γ) εν μέρει από ενώσεις προερχόμενες από τα διάφορα στάδια

κατεργασίας.

Τα λάδια, τα γράσσα και άλλες ακαθαρσίες που απομακρύνονται

από την επιφάνεια του μετάλλου κατά τη διάρκεια της προετοιμασίας

μεταφέρονται στα χρησιμοποιημένα υγρά που χρησιμοποιούνται για

απολίπανση ή καθαρισμό. Ομως μερικές από τις ακαθαρσίες

παραμένουν στην μεταλλική επιφάνεια και τελικά καταλήγουν στα υγρά

ξεπλύματος. Όταν τα υγρά απολίπανσης ρυπαίνονται πολύ, χάνουν την

49

καθαριστική τους ικανότητα και απορρίπτονται ή εμπλουτίζονται με

περισσότερες καθαριστικές ουσίες.

Τα λουτρά επιμετάλλωσης πρέπει επίσης να αντικαθίστανται σε

ορισμένα χρονικά διαστήματα. Τα χρησιμοποιημένα λουτρά είναι όξινα

ή αλκαλικά και ανάλογα με τη φύση του λουτρού περιέχουν υψηλές

συγκεντρώσεις μεταλλικών ιόντων κυανιούχων.

Οι κύριες επιμεταλλώσΛς μεταλλικών αντικειμένων που σήμερα

γίνονται σε κάποια κλίμακα και τα κύρια τοξικά ιόντα που πρέπει να

απομακρυνθούν φαίνονται στον πίνακα 3.

Εκτός από αυτά του πίνακα 3 έχουμε οπωσδήποτε ιόντα Fe*"" και

βέβαια οξέα: (εδώ πρέπει να προσεχθούν τα ΝΟ2 ) H2SO4, ΗΝΟ3, HC1,

ορισμένες φορές HF και FI3PO4 και βάσεις: NaOH, Na2C03 όπως και

λίπη και λάδια που προέρχονται από την απολίπανση των μεταλλικών

αντικειμένων, οργανικές ενώσεις που χρησιμοποιούνται σαν

στιλβωτικά, διαβρεκτες, απορρυπαντικά, προκαθαριστικά - οργανικά,

διαλύτες.

ΠΙΝΑΚΑΣ 3

ΕΠΙΜΕΤΑΑΑΩΣΗ ΙΟΝΤΑ

Επιχάλκωση Cu \ CN-

Επιχρωμίωση Ct*\ Cr*'

Επιψευδαργύρωση δυνατόν και

(όταν έχουμε επιπλέον κατερ­

γασία και ιριδίζουσα παθητι-

κοποίηση.)

Επινικέλωση Νί *

Επικασσιτέρωση Sn”

Επικαδμίωση Cd'\ CN*

Ορειχάλκωση Zn\ CN'

Επαργύρωση Ag\ CN'

Επιχρύσωση Au', CN'

To οργανικό φορτίο είναι μικρό και λόγω των σχετικά μεγάλων

ποσοτήτων νερού που απαιτούνται στη διαδικασία των

επιμεταλλώσεων, αραιώνεται. Όμως πρέπει να υπογραμμίσουμε ότι

πολλές από τις οργανικές ενώσεις δεν είναι αποικοδομήσιμες.

Τα χαρακτηριστικά των υγρών αποβλήτων επιμεταλλωτηρίων

φαίνονται στον πίνακα 4.

ΠΙΝΑΚΑΣ 4

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΑΗΤΩΝ

ΕΠΙΜΕΤΑΑΑΩΤΗΡΙΩΝ

ΦΟΡΤΙΑ ΣΕ ΥΓΡΑ ΑΠΟΒΑΗΤΑ PPm (mg/Kgr)

Ζη 10-50

Ni 2-15

Cu 5-50

Cr"" 15-120

Cd 10-50

Fe 1-50

CN' 1-50

PO4 20-50

PH 4-10,5

3.4. ΤΡΟΠΟΙ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗΣ ΤΟΥ ΠΡΟΒΑΗΜΑΤΟΣ ΤΩΝ ΥΓΡΩΝ

ΑΠΟΒΑΗΤΩΝ

Τα μέτρα αντιρρύπανσης της βιομηχανίας επιμεταλλώσεων

μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο βασικές κατηγορίες;

1. Την πρόληψη της δημιουργίας αποβλήτων

2. Την επεξεργασία των αποβλήτων

Τα μέτρα πρόληψης δημιουργίας αποβλήτων περιλαμβάνουν:

α) Τροποποιήσεις στις παραγωγικές διαδικασίες

β) Αντικατάσταση των πρώτων υλών (όπως π.χ. CN' με άλλα λιγότερο

τοξικά )ανακύκλωση και εξοικονόμηση νερού.

Η επεξεργασία των υγρών αποβλήτων περιλαμβάνει ειδικές

τεχνικές για την συλλογή και συγκέντρωση των ρύπων στα υγρά

απόβλητα, με σκοπό την απομάκρυνση με επεξεργασία (με ή χωρίς

ανάκτηση) των χημικών. Σε περίπτωση που υπάρχουν ιόντα CN" και

Cr*® στα απόβλητα συλλέγονται και επεξεργάζονται χωριστά, j v

υπάρχει τεχνολογία για αρκετά αποτελεσματική απομάκρυνση είναι είτε

τεχνικά αδύνατη είτε απαγ*ορευτικά ακριβή. Συνεπώς καθώς οι

διατάξεις για τα όρια εκπομπής γίνονται όλο και πιο αυστηρές γίνεται

όλο και πιο δύσκολο να επιτευχθούν τα νέα Standards.

ΠΙΝΑΚΑΣ 5

ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ ΛΙΑΘΕΣΗΣ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ

ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΕΩΝ

ΡΥΠΑΝΤΕΣ (Kg/lt) ΔΙΚΤΥΟ ΑΚΑΘΑΡΤΩΝ

(PPm)

OMBPIA/PEYMATA./

ΘΑΛΑΣΣΑ (PPm)

ΡΗ 6-9 6-9

Αιωρ. στερεά 500 40

BODs 500 20-40

COD 1000 100-150

CN 3 0,1

ΝΟ2 4 0,6

Fe 15 2

Cu 1 0,2

Zn 20 1

Cr ^ 2 2

Cr " 0,5 0,2

Ni 10 0,5

Sn 10 1

Cd 0,5 0,005

Ag 5 0.5

3.5. ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΤΩΝ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΤΩΝ ΜΟΝΑΔΩΝ

ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΗΣ

3.5.1. ΒΑΣΙΚΗ ΤΕΧΝΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΤΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ

Εξετάζοντας μια μονάδα επιμετάλλωσης που χρησιμοποιεί ιόντα

και ιόντα CN' η τεχνική που χρησιμοποιείται είναι η ακόλουθη:

1. Διαχωρισμός των αποβλήτων σε ρεύμα όξινων (Cr" , Cr"*) και ρεύμα

αλκαλικών (CN") *

2. Μετατροπή/Διάσπαση κυανιούχων στο ρεύμα όξινων.

3. Αναγωγή Cr"·® προς στο ρεύμα όξινων.

4. Μετατροπή των βαρέων μετάλλων σε οξείδια.

5. Καθίζηση

6 . Αποχωρισμός υγρών επεξεργασμένων α;ιοβλήτων και ιζήματος και

διάθεσης τους.

Η κοινή τακτική είναι ο συνδυασμός όλων των αποβλήτων για να

επιτραπεί κοινή επεξεργασία των χημικών ουσιών. Επίσης, ειδικά μέτρα

πιθανά να απαιτούνται για ρυπαντές όπως φθοριούχα ή οργανικούς

διαλύτες, λάδια και γράσα. Ένα αυτοματοποιημένο σύστημα

επεξεργασίας διαρκούς ροής φαίνεται στο σχήμα 8 .

Τ 5 7 ΑΝΑΛΥΤΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΤΕΧΝΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΤΩΝ

ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ

α) Διαγωοισμόε ρευμάτων

Για την επιμέρους επεξεργασία CN', Cr*® απαιτείται ο

διαχωρισμός των αποβλήτων σε αλκαλικά (CN') και όξινα (Cr*®, Cr*^).

Αυτό σημαίνει ότι:

I. Όταν σχεδιάζεται ένα επιμεταλλωτήριο πρέπει συγχρόνως να

λαμβάνεται υπ’όψη η εγκατάσταση επεξεργασίας και να συνδυάζεται η

τοποθέτηση των επί μέρους επιμεταλλώσεων που χρησιμοποιούν ιόντα

ΟΝ'ή Cr" ® με το διπλό σύστημα μεταφοράς αποβλήτων (όξινα-

αλκαλικά).

Γχήνια 0. Λυτοματοποιπ’κΐένο σΟοτημα επεξεργασίας απο13λήτων διαρκούς ροής

54

βιομηχανικό όργανο μέτρησης δυναμικού οξειδοαναγωγής (Redox)

στην περιοχή 100-200 mV. Οι δύο πρώτες αντιδράσεις είναι στιγμιαίες.

Η τρίτη αντίδραση είναι βραδεία. Απαιτεί χρόνο παραμονής 10 min

αλλά για λόγους ασφάλειας πρέπει να έχουμε χρόνο 30 min και Η

ανάδευση γίνεται με αναδευτήρα κινούμενο με ηλεκτρομειωτή^^α

(χαμηλές στροφές).

Αυτό το είδος επεξεργασίας δεν είναι εφικτό για διαλύματα που

έχουν συγκέντρωση CN’>2gr/lt γιατί οι δύο πρώτες αντιδράσεις είναι

εξώθερμες και υπάρχει κίνδυνος έκλυσης δηλητηριώδους αερίου CNC1.

Σε περίπτωση υψηλών συγκεντρώσεων τα απόβλητα αραιώνουν πριν

την επεξεργασία.

Για 1 Kgr CN' απαιτούνται:

1) 15 It χλωρίνης του εμπορίου (στους 47“C) για τα 2 πρώτα στάδια.

2) 40 It χλωρίνης του εμπορίου για το τρίτο στάδιο.

Ο τρόπος επεξεργασίας με NaClO είναι ουσιαστικά ο ίδιος και η

επιλογή μεταξύ των 2 αντιδραστηρίων εξαρτάται κυρίως από το κόστος

και την ευκολία χειρισμού.

Η μέθοδος με το υποχλωριώδες νάτριο χρησιμοποιείται

συχνότερα για την καταστροφή των κυανιούχων κυρίως λόγω του

μικρού κόστους. Έχει όμως τα εξής μειονεκτήματα:

α) πιθανή απελευθέρωση τοξικού αερίου (CNC1)

β) ο έλεγχος είναι δύσκολος

γ) απαιτείται 20-60% περίσσεια αντιδραστηρίου

γ) Αναγωγή Cr"*

ΘεωρίαΗ ανάγκη αναγωγής του πολύ τοξικού Cr*® στο λιγότερο τοξικό

Cr"·’ οφείλεται στο γεγονός ότι το Cr"* δεν καθιζάνει με οποιαδήποτε

μορφή με αύξηση του ρΗ. Μετατρέπεται σε και καθιζάνει με τα

άλλα βαρέα μέταλλα σε δεύτερη φάση.

Η ανάγκη γίνεται με την προσθήκη των αναγωγικών SO2 ή

NaHSOs ή FeS04 σε όξινο περιβάλλον σε μια φάση. Οι αντιδράσεις

είναι:

56

Cr Oy · + 3 SO2 + 2H" -> 2Cr*^ + 3S04^' + H2O

Cr207^· + 3 HSO3· + 5H* 2Cr* + 3S04^' + 4 H2O

CriOT · + 6Fe^ + 14H" ^ 2Cr"^ + 6Fe^* + 7 H2O

H ιδανική τιμή pH της αντίδρασης είναι 2,5-3 και με πολύ κα ,ή

ανάμιξη, η αντίδραση είναι ταχύτατη. Σε ρΗ 4-5 η αντίδραση είναι

εξαιρετικά αργή.

Πρακτική

Στην πράξη, στην δεξαμενή αντίδρασης οξίνων (Cr ®)

προστίθεται H2SO4 (κατά προτίμηση μπαταριών) μέχρι ρΗ = 3 και

NaHSOs με δοσιμετρικές αντλίες ή ηλεκτροβαλβίδες. Οι παροχές του

θειικού οξέος και του όξινου θειώδους νατρίου, ελέγχονται από

βιομηχανικό πεχάμετρο στην τιμή 3 και από βιομηχανικό όργανο

μέτρησης δυναμικού οξειδαναγωγής (Redox) στην περιοχή 200-300

mV. Η αντίδραση χρειάζεται μόνο 2 λεπτά αλλά διατηρούμε χρόνο

ασφαλείας 10 λεπτά. Η ανάδευση και εδώ γίνεται με ηλεκτρομειωτήρα

σε χαμηλές στροφές.

Αναγωγή με θειικό σίδηρο (FeS04) μπορεί να γίνει τόσο σε

όξινο, όσο και αλκαλικό διάλυμα.

Η χαμηλή τιμή αντιδραστηρίου εξισορροπείται από την ποσότητα

λάσπης που παράγεται. Για την αναγωγή 1 Kgr απαιτούνται 16 Kgr

FeS04 και 5,7 gr H2SO4.

Κατά την αναγωγή του από NaHSOj έχουμε:

Για 1 Kgr Cr* απαιτούνται 15 Kgr NaHS Os και 2-3 Kgr H2SO4. Αλλοι

αναγωγικοί παράγοντες, όπως αέριο SO3, Na2S03 και Na HS Os

προτιμάται σε σχέση με το SO2 γιατί αποθηκεύεται ευκολότερα.

Αυτές οι τεχνικές επεξεργασίας αποβλήτων εξασθενούς χρωμίου

(Cr" ®) μπορούν να χρησιμοποιηθούν για διάφορες συγκεντρώσεις. Η

μέθοδος της επεξεργασίας με ηλεκτρόλυση, περιορίζεται σε πυκνά

διαλύματα. Μετά την επεξεργασία τα επεξεργασμένα απόβλητα έχουν

συγκέντρωση περίπου 0,1 gr/lt Cr*®. Η πλέον αποτελεσματική είναι

αυτή που χρησιμοποιεί τετρασθενές θείο (S) (NaHSOa, SO2).

δ) Μετατροπή των βαρέων μετάλλων σε οξείδια (ένυδρα)

Τα αλκαλικά απόβλητα που περιέχουν κυανικά ιόντα με ρΗ^=

10,5-11,5 που είναι σταθερά, ή με τιμή ρΗ = 8 όπου δύο στάδια

διασπάστηκαν σε Ν2 και CO2 καθώς και τα όξινα με το πλέον και

τιμή ρΗ = 3 αναμιγνύονται στην δεξαμενή εξουδετέρωσης.

Εδώ δημιουργείται ένα σημαντικό πρόβλημα, η τιμή του τελικού

ρΗ της αντίδρασης, καθώς όπως γνωρίζουμε υπάρχουν διαφορετικές

τιμές ρΗ για τον σχηματισμό και την καθίζηση των μεταλλικών

υδροξειδίων. Επίσης σημαντικό πρόβλημα .δημιουργούν τα οξείδια του

και TLx\ που σε τιμές περίπου άνω του 8 και του 10 ,

αναδιαλύονται μερικά.

Οπότε η επιλογή στην πράξη για δύο στάδια τιμών ρΗ για το

σχηματισμό των οξειδίων ή της μεταβολής της σειράς του σχεδιασμού

της εγκατάστασης από την προαναφερθείσα βασική παρουσίαση

εξαρτάται κυρίως:

I. Από το είδος των επιμεταλλώσεων που γίνονται π.χ. αν δεν γίνεται

επιψευδαργύρωση, ή δεν χρησιμοποιείται Cr*® ή ή δεν γίνεται

επικαδμίωση. Το τελευταίο γιατί έχει θεσμοθετημένες πολύ χαμηλές

τελικές τιμές διάθεσης στο περιβάλλον, αλλά και πολύ υψηλή τιμή ρΗ

πλήρους καθίζησης. (ρΗ= 10,8).

II. Από τον τελικό αποδέκτη των επεξεργασμένων αποβλήτων και κατά

συνέπεια των αυστηρότερων, ή ελαστικότερων τιμών των τελικών

ρυπαντών (αγωγός ακαθάρτων ή ρέμα).

Στην πράξη, αν υπάρχει ελαστικές τιμές στη διάθεση των υγρών

αποβλήτων χρησιμοποιούμε μια τελική τιμή ρΗ που είναι 8,5 - 9.

Συγχρόνως με την χρήση βιομηχανικού πεχαμέτρου, προσφέρουμε

υδατικό διάλυμα Ca(OH)2 για την τελική τιμή ρΗ διότι ευνοεί την

καλύτερη κροκίδωση και ταχύτερη καθίζηση. Σε ορισμένες περιπτώσεις

μπορούν να χρησιμοποιηθούν και πολυηλεκτρολύτες.

Αν υπάρχουν αυστηρές προδιαγραφές και όλο τα ύφασμα των

επιμεταλλώσεων (Ni, Cd) τότε προχωρούμε πρώτα στην τιμή ρΗ=10,5

και μετά στην τιμή ρΗ=8,5 ώστε το τελικό ρΗ να είναι μεταξύ 6-9. Ο

χρόνος αντίδρασης σχηματισμού των ένυδρων οξειδίων είναι μικρός

εργαστηριακά. Είναι περίπου 5 min. Στην πράξη όμως υπολογίζεται

σημαντικό περιθώριο ασφαλείας που εξαρτάται από τις μέγιστες

παροχές και την καλή ανάδευό*η της δεξαμενής εξουδετέρωσης.

ε) Καθίζηση

Όσο υψηλότερη η συγκέντρωση μέταλλων στα απόβλητα τόσο

μεγαλύτεροι οι σχηματισμοί φλόκων και μεγαλύτερο ειδικό βάρος (ε.β.)

σε σχέση με του Η2Ο. η προσθήκη Ca(OH)2 συντελεί πολύ στην

καθίζηση έστω και αν σχηματίζει μεγαλύτερο όγκο ιζήματος.

Με την μεταφορά των εξουδετερωμένων αποβλήτων στην

δεξαμενή καθίζησης και με την εμφάνιση των φλόκων απαιτείται ένας

χρόνος 5-10 min για τον πλήρη σχηματισμό ιζήματος. Εδώ μπορεί να

προστεθεί και πολυηλεκτρολύτης με μια ελαφρά ανάδευση, ώστε να

έχουμε αυξημένες και τις δυνατότητες συσσωμάτωσης και την ταχύτερη

καθίζηση. Σε αυτή την περίπτωση η δεξαμενή καθίζησης πρέπει να

χωριστεί σε 2 διαμερίσματα, όπου το πρώτο παίζει το ρόλο της

δεξαμενής κύριας καθίζησης (Sedimentation tank) και το δεύτερο της

δεξαμενής διαύγασης (Clarifier). Σε τελική ανάλυση το ίζημα καθιζάνει

σχετικά γρήγορα και διαχωρίζεται εύκολα από το υπερκείμενο υγρό.

Ο σχεδιασμός της δεξαμενής καθίζησης έχει σημασία για την

καλύτερη καθίζηση. Υπάρχουν διάφοροι τύποι όπως imhoff

κυλινδρικές, ανεστραμμένες κόλουρες τετραγωνικής πυραμίδας.

Αναλόγως του απαιτούμενου χρόνου παραμονής, όγκου και ποιότητας

ιζήματος και βέβαια του κόστους σχεδιάζονται αντίστοιχα.

σ τ ) Α π η ν ω ο ισ μ ό ε υ ν ο ώ ν / ιίίή α α το ς κα ι δ ιά θ ε σ η

Ο διαχωρισμός ιζήματος στην δεξαμενή καθίζησης ή διαύγασης

είναι σχετικά γρήγορος και οι δύο φάσεις υγρού ιζήματος εμφανίζονται

ευκρινώς. Το υπερκείμενο υγρό μπορεί με φυσική ροή να πάει στον

αποδέκτη ή να διέλθει πρώτα από φίλτρο άμμου ή κλίνη ξήρανσης

59

ανάλογα του μεγέθους της παροχής. Το πρόβλημα που ανακύπτει είναι

το ίζημα και ως προς την απομάκρυνση του νερού αλλά και ως προς

την διάθεση του.

Ως προς τον διαχωρισμό των στερεών από τα επεξεργασμένα

υγρά απόβλητα υπάρχουν διάφορες τεχνικές που όμως για την επιλοχ ή

τους πρέπει να λάβουμε υπ’όψη τα κριτήρια: α) όγκων ιζήματος, β)

κόστους, γ) προδιαγραφών καν αποδέκτη.

Έτσι μπορούν να χρησιμοποιηθούν φιλτροπρέσσα, decanter κ.α.

Μια βασικά φθηνή τεχνική ξήρανσης του ιζήματος που όμως απαιτεί

χειρονακτική εργασία είναι η κλίνη ξήρανσης. Στο κάτω μέρος της

δεξαμενής καθίζησης υπάρχει ανάλογη έξοδος με βάνα που με την

υδραυλική πίεση του υπερκείμενου υγρού, στέλνει το ίζημα από την

κάτω έξοδο προς την κλίνη ξήρανσης, όπου κατακρατείται στην

επιφάνεια και τα υγρά απόβλητα στραγγίζουν. Χρειάζεται όμως

καθαρισμός της λάσπης από την επιφάνεια της κλίνης που γίνεται σε

τακτά χρονικά διαστήματα, όπου απομακρύνεται και το ίζημα

χειρονακτικά αφού βέβαια ξηραθεί. Τότε τοποθετείται σε πλαστικούς

σάκους και στέλνεται ή δίνεται για απόρριψη μαζί με άλλα στερεά

απορρίμματα.

Η κλίνη ξήρανσης χρειάζεται σχεδίασμά, βάθους και του

περίγυρου αύλακος ώστε να μην υπάρχει πρόβλημα υπερχειλίσεων ή μη

σωστής κατακράτησης του ιζήματος. Η συνήθης κατασκευή

περιλαμβάνει μια εγκιβωτισμένη μάζα αδρανών υλικών (3Α, ψιλό

χαλίκι 3-6 mm, άμμο θαλάσσης) σε τσιμέντο, ύψους 50-60 cm σε

στρώμα (20-20-20) ή (15-15-30) στην σειρά από την βάση προς τα άνω:

3Α, χαλίκι και άμμο θαλάσσης. Η επιφάνεια εξαρτάται πάντα από το

maximum της ωριαίας παροχής.

3.6, ΑΠΟΒΛΗΤΑ ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΕΩΝ ΚΑΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΤΟΥΣ

3.6.1, ΕΠΙΚΑΣΣΙΤΕΡΩΣΗ

Για να ελαττώσουμε τα επίπεδα μόλυνσης στα απόβλητα από τις

γραμμές επικασσιτέρωσης ή να εξαλείψουμε μερικά από τα απόβλητα

πλήρως, είναι απαραίτητο να κρατήσουμε τον όγκο τους στο ελάχιστο

και να διαχωρίσουμε τις ροές έτσι ώστε να έχουμε διαφορετικές

επεξεργασίες για διαφορετικέ^ επεξεργασίες για διαφορετικά απόβλητα

π·χ· :Αλκαλικά υγρά ξεπλύματος, νερό από την δεξαμενή πλύσης του

αντικειμένου, υπερχείλιση από το λουτρό επιμετάλλωσης και διάφορα

άλλα καθαρά νερά συνδυάζονται και αντλούνται σε ένα κύκλωμα που

περιέχει ένα κοίλωμα διαβάθμισης, δεξαμενή εξουδετέρωσης και φίλτρο

άμμου.

Καθαριστές αποβλήτων, συνήθως φωσφορούχα και πυριτικά

άλατα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εξουδετέρωση των

χρησιμοποιημένων υγρών άλμεων.

Ψήγματα σιδήρου από τα όξινα υγρά ξεπλυμάτων και διαρροές

υγρών καθαρισμού σωληνώνονται με τις δεξαμενές τροφοδότησης του

συστήματος επεξεργασίας της εγκατάστασης.

Επίσης, διαρροές του ηλεκτρολύτη από τις αντλίες και τις

σωληνώσεις της εγκατάστασης, μεταφέρονται στις δεξαμενές

επεξεργασίας για ανάκτηση των οξειδίων κασσιτέρου. Απώλειες

διαρροής άλλων αποβλήτων και από το νερό ψύξης στο τμήμα

επιμετάλλωσης εμποδίζονται, για να μειωθεί ο όγκος του διαλύματος

για την επανάκτηση του κασσιτέρου. Μεγαλύτερος έλεγχος των

επεξεργασμένων υγρών αποβλήτων είναι αναγκαίος, όταν αυτά

εκκενώνονται σε ρέματα ή ποτάμια εξ’ αιτίας του περιεχομένου

φθορίου.Το ανακτώμενο οξείδιο μπορεί να πωληθεί εύκολα. Κατά την

διαδικασία του διαχωρισμού, κασσίτερος μπορεί επίσης να βρεθεί σαν

στερεό (ίζημα) στην λεκάνη αποστράγγισης του διαλύματος

επικασσιτέρωσης.

3.6.2 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΡΕΥΜΑΤΩΝ

Τα αλκαλικά υγρά ξεπλύματος, και τα εκρέοντα υγρά από τη

δεξαμενή καυτής πλύσης και την δεξαμενή εμβάπτισης, είναι αρκετά

για να χρησιμοποιηθούν για κοινή επεξεργασία. Τα όξινα υγρά

ξεπλύματος με ψήγματα σιδήρου πρέπει να επεξεργαστούν, π.χ. ^ε

εξουδετέρωση, για να εξαχθεί όλος ο σίδηρος έτσι ώστε ένα

φαιοκόκκινο χρώμα από τα υ^ρά που λαμβάνονται δεν απαντάται. Τα

υγρά ξεπλύματος από την χημική επεξεργασία του άλατος χρωμιούχου

νατρίου (η επικασσιτερωμένη επιφάνεια στις γραμμές επιμετάλλωσης

περνάει από διάλυμα διχρωμιούχου ανθρακικού νατρίου) πρέπει να

καθαριστεί πλήρως από εξασθενές χρώμιο (Cr" ®) εξ’ αιτίας της

τοξικότητας του. Ελάττωση του Cr** μπορεί να πραγματοποιηθεί απλά

σε όξινες συνθήκες από διοξείδιο του θείου. Η μέθοδος αυτή

μεταβάλλει γρήγορα, τη συγκέντρωση του διαλύματος.

Μια φθηνότερη μέθοδος είναι, να ανακατέψουμε την άλμη των

υγρών ξεπλύματος, με χρωμιούχα ξεπλύματα και να ελαττώσουμε το

Cr* * στην τρισθενή κατάσταση (Cr’ ) προσθέτοντας πλεόνασμα ιόντων

σιδήρου που περιέχονται στα χρησιμοποιημένα υγρά καθαρισμού.

Ο σίδηρος οξειδώνεται στην τρισθενή κατάσταση σε μια

αεριζόμενη δεξαμενή εξουδετέρωσης στην οποία προστίθεται

υδροξείδιο του ασβεστίου Ca(OH)2 για να κρατήσει το ρΗ στο 8,5.

Τότε όλος ο σίδηρος και το χρώμιο καθιζάνουν σαν υδροξείδια. Τα

προκύπτοντα κατάλοιπα οξειδίων σιδήρου και χρωμίου και στερεό

ασβέστιο, συγκεντρώνονται σε μια δεξαμενή διύλισης, μετά

εμποτίζονται σε μια πρέσα φίλτρου και διατίθενται σαν μπάζα. Η

υπερχείλιση της δεξαμενής διύλισης, ρέει σε ένα φίλτρο άμμου και

μετά στην αποχέτευση.

Τα εμποτισμένα κατάλοιπα αντιστοιχούν σε 1 ton / ημέρα.

3.6.3 ΑΝΑΚΥΚΑΩΣΗ ΚΑΣΣΙΤΕΡΟΥ

Τα οξείδια κασσιτέρου που αναφέρονται πιο πάνω, μπορεί να

πωληθούν ή μπορεί να διαλυθούν σε υδροξείδιο του νατρίου στο οποία

προστίθεται νιτρικό νάτριο. Από αυτόν τον ηλεκτρολύτη, κασσίτερος

εναποτίθεται σε ηλεκτρόδια σιδήρου. Ο ανακτημένος κασσίτερος

συγκεντρώνεται σε όγκους οι οποίοι ξαναχρησιμοποιούνται σαν

ηλεκτρόδια στα κελιά επικασσιτέρωσης.

3.6.4 ΕΠΙΨΕΥΑΑΡΓΥΡΩΣΗ

Τα υγρά απόβλητα της επιψευδαργύρωσης περιέχουν ψευδάργυρο

άλατα φωσφόρου, χρωμίου, * θείου, νιτρικά άλατα και σίδηρο σε

διάφορες συγκεντρώσεις. Επίσης υπάρχουν αλκαλικά υγρά απολίπανσης

που περιέχουν ποσότητες άχρηστων ελαίων. Βλέπουμε, δηλαδή, ότι τα

απόβλητα κατά την επιψευδαργύρωση είναι παρόμοια με αυτά που

συναντάμε στην επικασσιτέρωση. Σε αυτή την περίπτωση, οι μέθοδοι

επεξεργασίας θα είναι: Διαχωρισμός, ελαίων, εξουδετέρωση,

στερεοποίηση και διαχωρισμός ρευμάτων που είναι παρόμοιες με τις

μεθόδους που περιγράψαμε παραπάνω.

Στις γραμμές επιψευδαργύρωσης με εμβάπτιση, περισσότερο από

10% του καταναλισκόμενου μεταλλικού ψευδαργύρου εμφανίζεται σαν

σκουριά κυρίως Ζη+ΖηΟ, στην επιφάνεια του λουτρού τηγμένου

ψευδαργύρου. Επειδή αυτό έχει αντίθετα αποτελέσματα στην ποιότητα

της επιμετάλλωσης, απομακρύνεται χειρονακτικά και πωλείται στα

χυτήρια ψευδαργύρου.

Από την άλλη μεριά οι μέθοδοι ανάκτησης προσφέρουν

οικονομικά οφέλη καθώς η κατανάλωση μεταλλικού ψευδαργύρου

μειώνεται κατά 7 - 8% και η σκουριά μετατρέπεται σε στάχτη που

συνίσταται κυρίως σε ΖηΟ. Η ανακτώμενη σκουριά ελαττώνεται σε

όγκο περίπου κατά 1/5 και επίσης μπορεί να ανακυκλωθεί στα χυτήρια

ψευδαργύρου.

Ο αντιδραστήρας εγκαθίσταται σαν να επιπλέει στο λουτρό

ψευδαργύρου και η ατμόσφαιρα μέσα στον αντιδραστήρα μπορεί να

ρυθμιστεί σε οποιαδήποτε κατάσταση. Ο αντιδραστήρας εφοδιάζεται με

μια συσκευή που προσθέτει συντήκτες άλατος, για να επιταχύνει τις

αντιδράσεις και έναν έλικα για ανάδευση. Ο έλικας χρησιμοποιείται

επίσης, για να μετακινεί την στάχτη, η οποία μεταφέρεται σε ένα

δεύτερο έλικα μεταφοράς, από τον οποίο και εξάγεται.

63

Μέσα στον αντιδραστήρα, διάλυμα ZnCh και NH4CI υπό την

επίδραση του συντήκτη, αντιδρά με τα οξείδια ψευδαργύρου (ΖηΟ) που

βρίσκονται στη σκουριά:

2ΖηΟ + 2 (ZnCl2 . NH4CI2) ^ Z11CI2. ΖηΟ + 2ZnCl2 . NHj +Η2Ο

Ταυτόχρονα, το αλουμίνιο που περιέχεται στην σκουριά και στο λουτρό

Ζη, αντιδρά ως εξής; *

2Α1 + 3ZnCl2 ^ 3Ζη + 2 AICI3

Οι παραπάνω αντιδράσεις είναι εξώθερμες και η επιφανειακή

θερμοκρασία εντός του αντιδραστήρα αυξάνεται βοηθώντας την

απομάκρυνση του Ζη από τη σκουριά. Στους 650“C, περίπου, παίρνουμε

το 80 - 90% του Ζη. Αν δεν χρησιμοποιηθεί συντήκτης είναι δύσκολο

να σπάσει το πλέγμα του ΖηΟ και το ποσοστό ανάκτησης του Ζη πέφτει

στο 20 - 65%.

3.6.5 ΣΚΛΗΡΗ ΕΠΙΧΡΩΜΙΩΣΗ

Υψηλά επίπεδα τρισθενούς χρωμίου (Cr^") επιδρούν αρνητικά

στην ποιότητα της επιμεταλλωμένης επιφάνειας, κατά την σκληρή

επιχρωμίωση. Το παρουσιάζεται αφού τα χρωμικά ιόντα (CrOs)

μειώνονται στην κάθοδο. Κάτω από συνηθισμένες συνθήκες

λειτουργίας, η συγκέντρωση του διατηρείται σε χαμηλά επίπεδα.

Παρά τις χαμηλές του ρεύματος, υψηλές αναλογίες απόθεσης

επιτυγχάνονται χρησιμοποιώντας μια υψηλή πυκνότητα ηλεκτρικού

ρεύματος. Η συγκέντρωση του χρωμίου μπορεί να είναι ικανοποιητική

έτσι ώστε να γίνει επανάκτηση του. Αφού το εξασθενές χρώμιο (Cr*®)

μετατρέπεται σε τρισθενές (Cr'-'), το διάλυμα εξουδετερώνεται (ρΗ=7,8

ως 8,2) χρησιμοποιώντας υδροξείδιο. Αν αφεθεί το ρΗ να πάρει

μεγαλύτερες τιμές, υπάρχει ένα ρίσκο το χρωμικό υδροξείδιο να

επαναδιαλυθεί για να σχηματίσει χρωμικά άλατα. Αυτό μπορεί να

αποφευχθεί.

Κατά την ιζηματοποίηση του υδροξειδίου του χρωμίου, η

καθίζηση μπορεί να είναι πολύ αργή και μπορεί να διαρκέσει μερικές

ώρες. Η διαδικασία της καθίζησης επιταχύνεται με την πρόσθεση μέσων

κροκίδωσης.

Για να επανακτήσουμε χρώμιο από τα υγρά ξεπλύματος, αυ^ά

παίρνουν μέσα από ισχυρά όξινα κατιόντα, ανταλλάσσουν ρητίνες, για

να μετακινηθούν τα μεταλλικά ιόντα που περιέχουν τρισθενές χρώμιο

(Cr" ). Μετά το ρεύμα των υγρών περνάει μέσα από δύο συνεχείς

ρητίνες βασικών ανιόντων. Η πρώτη μετακινεί το χρωμικό οξύ από το

διάλυμα, ενώ η δεύτερη καθαρίζει τα άλλα παραμένοντα ίχνη. Το υγρό

που αποκτάται από αυτή την διαδικασία είναι της καθαρότητας του

αποσταγμένου νερού και μπορεί να χρησιμοποιηθεί αμέσως σαν υγρό

ξεπλύματος χωρίς πρόσθετη επεξεργασία.

Εφ’όσον η ανιονική ρητίνη έχει κορεστεί μπορεί να αναπαραχθεί,

αν προσθέσουμε διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου 10%. Το αποτέλεσμα

αυττίς της μεθόδου αναπαραγωγής είναι ένα διάλυμα χρωμιούχου

νατρίου, το οποίο μπορεί να περάσει μέσα από ένα εξαγωγέα οξικών

ιόντων, για να αφαιρεθούν τα ιόντα νατρίου. Το εκρέον υγρό είναι ένα

διάλυμα χρωμικού οξέως (4 ως 6%) το οποίο μπορεί να συγκεντρωθεί

με εξαέρωση και να επιστραφεί στην δεξαμενή που βρίσκεται το λουτρό

επιχρωμίωσης ή να χρησιμοποιηθεί στην προετοιμασία νέων

διαλυμάτων επιμετάλλωσης.

3.6.6. Γ.ΠίΜΟΛΥΒΔΩΣΗ

Το απαιτούμενο σύστημα επεξεργασίας υγρών αποβλήτων

εξαρτάται από τον τύπο του διαλύματος της επιμετάλλωσης. Οι

επεξεργασίες που περιέχουν κυανιούχα και φωσφορούχα απόβλητα

αναφέρθηκαν παραπάνω.

Για να εξαχθεί ο διαλυτός μόλυβδος από τα διάλυμα μπορούν να

χρησιμοποιηθούν, καυστικό ασβέστιο για να καθιζάνει υδροξείδιο του

μολύβδου, άνυδρο ανθρακικό νάτριο για να καθιζάνει ανθρακικός

μόλυβδος ή φωσφόρος για να καθιζάνει φωσφορικός μόλυβδος. Χαμηλά

επίπεδα διαλυμένου μολύβδου δεν μπορούν να επιτευχθούν πάντοτε

μόνο με ρύθμιση του ρΗ. Για παράδειγμα, η ελάχιστη διαλυτότητα του

υδροξειδίου του μολύβδου είναι 3 mg/lt σε ρΗ=9,4 ενώ σε ρΗ=8 η

διαλυτότητα είναι 500 mg/lt. Ανθρακικά, θειικά και θειούχα άλατα

μολύβδου έχουν μικρή διαλυτότητα. Η καθίζηση μόλις προετοιμαστεί

πρέπει να επιτευχθεί. Αφού γίνει σωστή ρύθμιση του ρΗ, προστίθεται

ένα υλικό που προκαλεί καθίζηση, και παρέχεται αρκετός χρόνος ώστε

να γίνει η καθίζηση. *Μια ένωση που μπορεί να σχηματιστεί σε ένα λουτρό

φθοριοβορικου άλατος είναι φθοριούχος μόλυβδος. Αυτή η ένωση θα

φιλτραριστεί από το λουτρό και θα χειριστεί μέσω του συστήματος

επεξεργασίας ρευμάτων.

Φθοριούχα υπολείμματα επεξεργάζονται με καθίζηση ή

απορρόφηση. Με την πρόσθεση ασβεστίου, δολομιτών και θειικού

αλουμινίου καθιζάνει ή συγκαθιζάνει το φθόριο. Η επάρκεια εξαρτάται

από την αποτελεσματικότητα του διαχωρισμού υγρών-στερεών.

Στην απορρόφηση, το φθόριο εξάγεται με γενική ή ειδική

ανταλλαγή ιόντων ή χημική αντίδραση με ένα στερεό. Οι ανταλλαγές

ιόντων προπαρασκευάζονται και αναπαράγονται με άλατα αλουμινίου.

Ισχυρά ανιόντα εξαγωγής ρητινών, ειδικά για το φθόριο έχουν επίσης

αναπτυχθεί και χρησιμοποιούνται για την , εξαγωγή του φθορίου.

Τα απόβλητα της ηλεκτρολυτικής επιμολύβδωσης που περιέχουν

υψηλά επίπεδα φθορίου μπορεί να χρειασθούν δύο στάδια

επεξεργασίας.

Η αποθήκευση των αποβλήτων απαιτεί ειδικές προφυλάξεις σε

διαμορφωμένους χώρους αν αυτά δεν μπορούν να πωληθούν σε κάποιο

χυτήριο.

3,7, ΝΟΜΟΘΕΤΙΚΟ ΠΑΑΙΣΙΟ ΓΙΑ ΤΗΝ ΥΔΡΥΣΗ ΚΑΙ ΑΕΙΤΟΥΡΓΙΑ

Μ Ι Α Σ ΝΕΑΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΕΠΙΜΕΤΑΑΑΩΣΗΣ

Το νομοθετικό πλαίσιο που προβλέπεται από την Εθνική

νομοθεσία για την ίδρυση και λειτουργία μιας νέας εγκατάστασης

επιμετάλλωσης, επέκταση ή εκσυγχρονισμό υφισταμένων περιλαμβάνει

τις παρακάτω διαδικασίες (στάδια) υποβολής μελετών και

δικαιολογητικών:

1. συνήθως διενεργείται από τον ενδιαφερόμενο μια βολιδοσκόπηση

της υπάρχουσας κατάστασης. Στη φάση αυτή εάν πρόκειται για έργα

εθνικής σημασίας μελέτη περιληπτική που εξετάζεται από την

αρμόδια διεύθυνση του ΥΠΕΘΟ και η επένδυση είναι συμφέρουσα,

το έργο εντάσσεται στον Αι^πτυξιακό Νόμο 1892/90.

1.1. Προέγκριση χωροθέτησης;

Σύμφωνα με το άρθρο 8 της Κ.Υ.Α. 69269/5 387/90 «κατάταξη

έργων και δραστηριοτήτων κλπ.» Ο ενδιαφερόμενος υποβάλλει αίτηση

στην αρμόδια κεντρική ή περιφερειακή υπηρεσία Χωροταξίας του

ΥΠΕΧΩΔΕ που συνοδεύεται από τα παρακάτω δικαιολογητικά σε τρία

τουλάχιστον αντίτυπα.

α) Τοπογραφικό διάγραμμα (ΓΥΣ:ΚΑ. 1:50.000 - 1:20.000) της

ευρύτερης περιοχής.

β) Τοπογραφικό διάγραμμα του γηπέδου

γ) Σειρά φωτογραφιών με ιδιαίτερη επισήμανση του γηπέδου της

μονάδας.δ) Ερωτηματολόγιο σύμφωνα με τον πίνακα 3 του άρθρου 16.

1.2. Αφού εξετασθεί από την Υπηρεσία Χωροταξίας η αίτηση και τα

δικαιολογητικά διαβιβάζεται (20 ημέρες) στην κεντρική ή

περιφερειακή υπηρεσία άλλου συναρμόδιου κατά περίπτωση

Υπουργείου. Για περιοχές Αθήνας ή Θεσσαλονίκης η αποστολή

γίνεται προς τους αντίστοιχους οργανισμούς.

1.3. Για έργα ή δραστηριότητες της Ομάδας II της Α’ κατηγορίας τα

δικαιολογητικά αποστέλλονται και στην κεντρική Υπηρεσία

Περιβάλλοντος του ΥΠΕΧΩΔΕ εφόσον προκόψει ότι δεν

προκαλούνται σημαντικές επιπτώσεις στο περιβάλλον από το

συγκεκριμένο έργο ή δραστηριότητα τότε το Ερωτηματολόγιο αυτό

με τις απαντήσεις αποτελεί ΜΠΕ για έγκριση περιβαλλοντικών όρων.

2 Η προέγκριση των περιβαλλοντικών γίνεται με απόφαση του

Υπουργού ΠΕΧΩΔΕ ή του Γενικού Γραμματέα Περιφέρειας σε 60

ημέρες. Για περιοχές Αθήνας ή Θεσσαλονίκης απαιτείται γνώμη του

Οργανισμού αντίστοιχα.

Για την προέγκριση των περιβαλλοντικών γίνεται με απόφαση

του Υπουργού ΠΕΧΩΔΕ ή του Γενικού Γραμματέα Περιφέρειας σε 60

ημέρες. Για περιοχές Αθήνας ή Θεσσαλονίκης απαιτείται γνώμη του

Οργανισμού αντίστοιχα.

Για την προέγκριση ·%ωροθέτησης μιας νέας εγκατάστασης

απαιτούνται μεταξύ άλλων ακόμα:

α) Καθαρισμός αποδεκτού και χαρακτηριστικά αποβλήτων σύμφωνα με

την Υγ/κη Διάταξη Ειβ/221/1965

β) Χαρακτηριστικά στερεών και τοξικών αποβλήτων

γ) Δικαιολογητικά από την Δασική Υπηρεσία Ν.998/79

δ) Δικαιολογητικά από την Υπηρεσία Πολιτικής Αεροπορίας ή από το

ΓΕΑ εάν η μονάδα γειτνιάζει αεροδρομίου.

ε) Δικαιολογητικά από το Υπουργείο Οικονομικών για χρήση Αιγιαλού

και παραλίας

στ) Γνώμη της Αρχαιολογικής Υπηρεσίας

ζ) Γνώμη του EOT.

3. Έγκριση διάθεσης υγρών αποβλήτων.

4. Έγκριση διάθεσης στερεών τοξικών αποβλήτων και τοξικών ιλύων.

Σύμφωνα με την Υπουργική Απόφαση 72751/3054/85 ΦΕΚ 665/Β

Αρμίδια Αρχή για την έκδοση αυτής της άδειας είναι η Νομαρχία.

5. Έγκριση Περιβαλλοντικών όρων (Π.Ο.) σύμφωνα με την Κ.Υ.Α.

69269/5387/90 ΦΕΚ 678/Β/90.

5.1. Για έργα και δραστηριότητες όπως κατεργασία επιφανειών και

επικάλυψη μετάλλων ο ενδιαφερόμενος υποβάλλει αίτηση η οποία

συνοδεύεται από:

α) Προέγκριση χωροθέτησης.

β) Το Ερωτηματολόγιο ή ΜΠΕ πίνακας 2 άρθρο 16.

5.2. Οι περιβαλλοντικοί όροι εγκρίνονται με κοινή απόφαση του

Υπουργού ΠΕΧΩΔΕ και του αρμόδιου κατά Περίπτωση Υπουργού.

Η απόφαση αναφέρεται τουλάχιστον στο παρακάτω:

α) Στο είδος και το μέγεθος της δραστηριότητας

β) Στις ειδικές οριακές τιμές εκπομπής ρυπαντικών φορτίων και

συγκεντρώσεων

γ) Στις ειδικές οριακές τιμές στάθμης θορύβου

δ) Στα τεχνικά έργα και μέτρα αντιρρύπανσης

ε) Στο περιβάλλον της περιοχής

στ) Καθορισμό διάρκειας ισχύ«ς των περ/κων όρων

5.3. Εάν από την λειτουργία της εγκατάστασης προκύπτει ότι δεν

προστατεύεται επαρκώς το περιβάλλον, με όμοια απόφαση

επιβάλλονται πρόσθε,τοι όροι.

5.4. Σε περίπτωση ανανέωσης ή τροποποίησης της άδειας λειτουργίας

των έργων ‘η βιομηχανικών και συναφών δραστηριοτήτων του

άρθρου 9 το αρμόδιο Υπουργείο ενημερώνει το ΥΠΕΧΩΔΕ.

Για την χορήγηση άδειας ίδρυσης και λειτουργίας απαιτούνται

όλα τα παραπάνω καθώς και μία έκθεση της Πυροσβεστικής Υπηρεσίας.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΑΙ ΒΑΣΙΚΑ ΜΕΡΗ ΜΟΝΑΔΑΣ

ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΠΟΒΑΗΤΩΝ ΕΠΙΜΕΤΑΑΑΩΣΕΩΝ

Στο κεφάλαιο αυτό γίνεται η ανάπτυξη του σχεδιασμού των

βασικών μερών και των βασικών αρχών της μονάδας επεξεργασίας

αποβλήτων επιμεταλλώσεων.

Η μονάδα επεξεργασίας αποβλήτων πρέπει να πληρεί τις

παρακάτω προϋποθέσεις:

α) Να επεξεργάζεται αλκαλικά και όξινα απόβλητα (περιέχονται CN'

και

β) Να είναι πλήρως αυτοματοποιημένη

γ) Να είναι απλούστερη στη χρήση της

δ) Να έχει το μικρότερο κόστος

ε) Να πιάνει όσο το δυνατόν λιγότερο χώρο

στ) Να απαιτεί ελάχιστη συντήρηση

ζ) Να χρειάζεται σύντομη περιοδική παρακολούθηση κατά την

λειτουργία της

η) Να έχει την δυνατότητα προσαρμογής της με μεταβολές μεγεθών και

όχι αρχών λειτουργίας για την επεξεργασία διαφόρων παροχών

αποβλήτων.

4 1 MFAFTH ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ CN'

4 .Ι .Ι . Η ΒΑΣΙΚΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ

Τα αλκαλικά απόβλητα διαχωρίζονται και επεξεργάζονται

χωριστά εφόσον γίνονται επιμεταλλώσεις Cu, Ζη, Cd, ή Ag που

απαιτούν άλατα CN' για την επιμετάλλωση.

Η επεξεργασία των CN' γίνεται με δύο μεθόδους:

α) Προσθήκη αλάτων Fe'" και με αποτέλεσμα την δημιουργία

συμπλόκου σιδηρι-σιδηροκυανιούχου, αδιάλυτου, το οποίο κατακάθεται

και στη συνέχεια απομακρύνεται.

Όπως αναφέρετε και στη βιβλιογραφία παρατηρούνται αρκετά

υπολείμματα CN' που φθάνουν μετά την επεξεργασία κυανιούχων

διαλυμάτων μεγάλης συγκέντρωσης (πάνω από 100 mg/1) και στα 30

mg/1 CN'.

Η μέθοδος αυτή απορρίφθηκε γιατί ; α) δεν οξειδώνει πλήρως τα

CN' σε μεγάλες συγκέντρωσης και β) γιατί έχουμε προσθήκη ιόντων

Fe* *, στα απόβλητα. *

β) Οξείδωση των CN' προς CNO' (κυανικά) σε αλκαλικό ρΗ (ρΗ=

10,5-12) χρήση CL2 ή NaClO.

Τη χρήση του χλωρίου (Ch) ως οξειδωτικού, την απορρίπτουμε

για τους παρακάτω λόγους:

■ Το παρεχόμενο αέριο χλώριο είναι δύσχρηστο

■ Οι χλωριωτές έχουν υψηλό κόστος.

■ Η προσθήκη CL2 απαιτεί συνεχή προσθήκη αλκαλίων για την

διατήρηση της τιμής του ρΗ από 10,5-11, σε αντίθεση με το NaClO

διατηρεί την τιμή του ρΗ στα 10,5-11 γιατί με το NaClO έχουμε

αλκαλική αντίδραση.

Οι επιμέρους σχέσεις των μεταβλητών με την ταχύτητα της

αντίδρασης, την μεταβολή του δυναμικού οξειδαναγωγής και τις

παρεμβολές των άλλων μεταλλικών ιόντων, από την βιβλιογραφία, είναι

οι ακόλουθες:Η μελέτη της αντίδρασης οξειδώσεως του CN‘ προς CNO' με

NaClO παρουσία αλκαλίου (NaOH Ca(OH)2); έγιναν σε δείγματα

αποβλήτων επιχάλκωσης, που πάρθηκαν από επιμεταλλωτήριο με

αρχικές συγκεντρώσεις:

150 mg/lt, 100 mg/lt και 25 mg/lt.

Η κύρια παράμετρος που εξετάστηκε ήταν ο τελικός χρόνος

συμπλήρωσης της αντίδρασης σε συνάρτηση με τις ακόλουθες

μεταβλητές:

■ Η ελάχιστη απαιτούμενη τιμή ρΗ

■ Η συγκέντρωση CT

■ Η θερμοκρασία

Η αντίδραση της οξείδωσης περιλαμβάνει τις παρακάτω

επιμέρους αντιδράσεις:

α) την διάσπαση του NaClO και την παραγωγή CP

α1. NaClO -> Na* + CIO' (άμεση)

α2. CIO' + Η2Ο + 2e' -> CP + £(OH ) (άμεση)

β) την οξείδωση των CN'

β1. CN' + Cb ^ CNC1 + CP

β2. CNC1 + ΟΗ' ^ CNO' + CP

Από την βιβλιογραφική μελέτη της οξείδωσης των CN'

παρατηρήθηκαν τα ακόλουθα:

Ρ Η ΜΙΝ ελάχιστη τιμή ρΗ για την ταχεία οξείδωση των ΟΝ'είναι 10,5.

Αυτό οφείλεται στο ότι για να υδρολυθεί το CNC1 προς CNO' στην

αντίδραση β2 απαιτείται ικανή ποσότητα αλκάλεος.

ΙΡ Η αντίδραση β1 είναι άμεση, η δε β2 είναι ταχεία και σαν

οξειδοαναγωγική αντίδραση εκτός της τιμής του ρΗ τελειώνει σε

συγκεκριμένες τιμές δυναμικού οξειδοαναγωγής (Redox potential) που

εξαρτώνται από παράγοντες όπως: η τιμή του ρΗ της αντίδρασης, η

ύπαρξη άλλων ιόντων Me (π.χ, Fe” Ni) και ακόμα η τιμή του Redox

εμφανίζεται διαφορετική για την ίδια αντίδραση αν χρησιμοποιηθεί

ηλεκτρόδιο λευκόχρυσου (Ρ ') ή ηλεκτρόδιο (Ag),

Η ταχύτητα της αντίδρασης επηρεάζεται από σειρά παραγόντων

φυσικοχημικών και μηχανικών ως ακολούθως:

■ από την περίσσεια CI

■ από τη θερμοκρασία

■ από την ταχύτητα και το σύστημα ανάδευσης

Επίσης η οξείδωση των CN' προς CNO' δέχεται την επίδραση

άλλων ιόντων μετάλλων (Me όπως Fe και Νϊ)

4,1.2 ΣΧΕΣΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΣΣΕΙΑΣ CF

Σχήμα 10. Καμπύλες υδρόλυσης CNC1 συγκεντρώσεων ISOmg,

lOOmg και 25mg CNCl (δηλ. CN‘) με την προσθήκη περίσσειας CF

συναρτήσει του χρόνου.Βασικές διαπιστώσεις: Αυξημένη περίσσεια CF

επιταχύνει σημαντικά την αντίδραση οξείδωσης.

73

I Όσο μεγαλύτερη η συγκέντρωση CN' στο προς οξείδωση δείγμα τόσο

μεγαλύτερος είναι ο απαιτούμενος χρόνος για την συνολική

οξείδωση.

6.1.3. ΣΧΕΣΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ ΚΑΙ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ

Σχήμα 11. Καμπύλες υδρόλυσης CNC1 συγκεντρώσεων 150 mg και

25 mg CNCI (δηλ.ΌΝ") σε θερμοκρασίες Ο “C, 10°C, 20°C συναρτήσει

του χρόνου.Βασική διαπίστωση: Η υψηλότερη θερμοκρασία επιταχύνει με πολύ

γρήγορους ρυθμούς την αντίδραση οξείδωσης. Δείγμα 100 mg/I CNC1 σε

θερμοκρασία θ=0 "C απαιτεί 10 λεπτά και σε θ=20 °C απαιτεί 3,5 λεπτά.

4,1.4 ΣΧΕΣΗ ΤΙΜΩΝ ΡΗ ΚΑΙ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΟΞΕΙΛΑΝΑΓΩΓΗΣ fRm

ΤΗΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ

>c:Σχήμα 1 2 .

Η κάθετη γραμμή αντιστοιχεί στο τέλος της αντίδρασης όταν έχουν

οξειδωθεί όλα τα CN' και παρουσιάζεται περίσσεια Cl'.

4.1.5. ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΑΛΛΩΝ ΙΟΝΤΩΝ Me ΣΤΗΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ

ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ CN~

Η ύπαρξη ιόντων Νί παρεμποδίζει την οξείδωση των CN' γιατί

σχηματίζει σταθερό σύμπλοκο (νίκελο κυανιούχο) που διασπάται αργά

από την περίσσεια των C1'. Πρέπει συνεπώς οι εκλύσεις Νϊ να

διαχωρίζονται στα όξινα απόβλητα.

Η ύπαρξη ιόντων Fe προκαλεί τις ακόλουθες μεταβολές:

α. Αντιδρά με τα κυανιούχα και σχηματίζει ένα εξαιρετικά σταθερό

σιδηροκυανιούχο σύμπλοκο που με την οξείδωση μετατρέπεται σε

σιδηροκυανιούχο ακόμα σταθερότερο και διασπάται παρά πολύ αργά

μόνο με ακτινοβολίες u.v. (υπεριώδεις). Το πρόβλημα αυτό είναι

υπαρκτό αφού οι εκπλύσεις περιέχουν ιόντα Fe (αποξείδωση-

απολίπανση). Ομως δεν είναι σημαντικό αφού αφενός μέρος των ιόντων

Fe λόγω του αλκαλικού ρΗ των αντιδράεων καταβυθίζεται αφετέρου οι

σχηματιζόμενες ελάχιστες ποσότητες του τελικώς παραγόμενου

σιδηροκυανιούχου συμπλόκου είναι εξαιρετικά σταθερές.

β. Η ύπαρξη μικρών ποσοτήτων Fe έχει σαν συνέπεια την έμμεση

επιτάχυνση της αντίδραση εφ’όσον δεσμέυει μέρος των CN' προς

σταθερό σύμπλοκο και απαιτείται μικρότερη ποσότητας NaClO.

4.1.6 ΧΡΗΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΩΝ Ρ+ Η Ae ΔΙΑ ΤΗΝ ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΟΥ

ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΟΞΕΙΔΑΝΑΓΩΓΗΣ

- Ηλεκτρόδιο Ρ+; Είναι πολύ ευαίσθητο στις μετρήσεις του

δυναμικού οξειδαναγωγής και ανταποκρίνεται όχι μόνο στην κύρια

αντίδρασης της οξείδωσης των CN' , αλλά στο σύνολο των χημικών

αντιδράσεων. *

Μειονεκτεί στο ότι επηρεάζεται από την ύπαρξη άλλων

μεταλλικών ιόντων που αν έχουν υψηλή συγκέντρωση, τότε εμποδίζουν

το σωστό έλεγχο του Redox.

- Ηλεκτρόδιο Ag; Δυνατόν να χρησιμοποιηθεί για την οξείδωση

των CN'. Παρουσιάζει το μειονέκτημα ότι η περίσσεια CT αντιδρά με

τον Ag και σχηματίζει επικάλυψη AgCl που παρεμποδίζει την σωστή

μέτρηση και απαιτεί συνεχείς καθαρισμούς (2-3 φορές την ημέρα) σε

διάλυμα NaCN.

4.1.7 ΣΥΣΤΗΜΑ ΚΑΙ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΑΔΥΕΣΗΣ

Απαιτείται εξαιρετικά επαρκές σύστημα ανάδευσης, ώστε να

επιτυγχάνεται, από τη μια, η πλήρης ομογενοποίηση του δείγματος

αποβλήτων, και από την άλλη, η ταχύτερη αντίδραση μεταξύ των

μικρών προστιθέμενων όγκων αντιδραστηρίων (NaClO και τυχόν

προσθήκης NaOH) με τον όγκο των αποβλήτων.

Επίσης απαιτείται η αποφυγή κρατήρων ανάμιξης. Συνεπώς το

σύστημα ανάδευσης, πρέπει να οδηγεί το σύνολο των προστιθέμενων

όγκων αποβλήτων και προστιθέμενων αντιδραστηρίων μέχρι του κάτω

μέρους του συνολικού όγκου, να έχει ικανοποιητική ταχύτητα

ανάδευσης (ΙΟΟστρ./λεπτό) είναι υπερεπαρκείς και να τοποθετούνται

εμπόδια (κόντρες) στα πλάγια του δοχείου ανάδευσης για την αποφυγή

ελικοφόρων κρατήρων κενού κατά μήκος του άξονα ανάδευσης.

ι ΐ ' . α 'ο

Σχήμα 14.Σχέση δυν. Οξειδαναγωγής /NaClO με ηλεκτρόδια Ρ+ και Ag.

Καμπύλες ογκομέτρησης CN' ως προς το RH σε σχέση με τους

προστιθέμενους όγκους NaClO με ηλεκτρόδια Ρ+ και Ag.

Βασική διαπίστωση: Επιλέγεται ηλεκτρόδιο Ρ+.

ΠΟΤΕΝΣΙΟΜΕΤΡΙΚΗ4.1.8 ΤΕΛΙΚΗ ΣΥΝΟΛΓ

ΤΙΤΛΟΔΟΤΗΣΗ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΥ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ

ΕΚΠΛΥΣΕΩΝ CN~

Απο έρευνα που έγινε σε διάφορα δείγματα εκπλύσεων

κυανιούχων επιμεταλλώσεων, τριών διαφορετικών επιμεταλλώσεων'η

συγκέντρωση CN' στα δείγματά, δεν ήταν μεγαλύτερη των 15 mg/1 CN'

πλην μιας περίπτωσης επικαδμίωσης με συγκέντρωση 20 mg/1. Τα

δείγματα ελήφθησαν από τις δύο εκπλύσεις με Η2Ο προ της ανάμιξής

τους με άλλα απόβλητα και συνεπώς αραίωσή τους. Η θερμοκρασία

τους ήταν 12 -23°C.

Παρασκευάστηκαν από τα δείγματα με την προσθήκη NaCN,

δείγματα 25 mg/1 CN" και θερμοκρασίας Θ=5'’Π και θ=15“θ. Το ΡΗ των

δειγμάτων ήταν πάντα αλκαλικό μεταξύ 9,5 - 11,5, αφού οι

επιμεταλλώσεις με χρήση CN' είναι πάντα εξαιρετικά αλκαλικές και

συνεπώς και οι εκπλύσεις με Η2Ο. Η τιμή ΡΗ (άριστη) επιλέχθηκε 11

και για περίσσεια ΟΗ' για την υδρόλυση του CNC1 χρησιμοποιήθηκε

διάλυμα ΝαΟΗ 20% κ.β. του εμπορίου (αραίωση από 50% κ.β.).

Για την οξείδωση χρησιμοποιήθηκε NaClO 12 -14% κ.β. σε

ενεργό Cb (εμπορίου) και χρησιμοποιήθηκε περίσσεια 10 mg/1 και 25

mg/1 C r .

*

5 i\ζ“ ν “ \ Λ

\ \ΰ \\

VΓ ^ ν -· !

ii

1' — V .... ______________ '

"χιΗια 15

Η καμπύλη (α): ΡΗ 11, Cl=25 mg/1 0=15°C κ.β., t αντίδρασης για

(CN') < 0,5 mg/I < 2 min. t=l,8 min.

(β) PH 11 Cl = 10mg/1 0=1 S C, t αντίδρασης για (CN‘) < 0,5mg/l <3 min

(γ) PH 11 Cl=25mg/I 0= 5“0, t αντίδρασης για (CN')< 0,5mg/l <4 min

(δ) PH 11 Cl=10mg/1 0=5°C, t αντίδρασης για (CN')< 0,5mg/l <5 min

Βασική διαπίστωση: Ο t αντίδρασης είναι μικρότερος των 5 λεπτών σε

τιμή ΡΗ 11, περίσσεια Cl' από 10τ25 mg/1 και 0=5-15®C υπό ανάδευση

100 στρ/λεπτό. Εάν μάλιστα αφαιρέσουμε κάποιους νεκρούς χρόνους

κατά τη διάρκεια των μετρήσεων (αναπόφευκτους) ο t αντίδρασης είναι

σημαντικά μικρότερος,

4.1.9. ΕΙΔΙΚΗ ΑΝΑΦΟΡΑ ΣΤΗΝ ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ

ΤΩΝ CN~

Αν μετά την οξείδωση των CN' προς CNO' ελαττωθεί προσεκτικά

το ΡΗ από την τιμή 11 στην<τιμή 8 με αρκετή περίσσεια NaClO τότε

επακολουθεί συνέχεια της οξείδωσης των CNO' προς CO2 και Ν2 κατά

την αντίδραση.

2CNO' + 3 + 2Η2 ^ Ν2 + 2 CO2 + 4Η* + 60Ε Γ

Η οξείδωση των CN' κατ’ευθείαν προς Ν2 και CO2 είναι δυνατόν να

γίνει σε ΡΗ και με μεγάλη περίσσεια NaClO γιατί επισυμβαίνουν και

άλλες δευτερεύουσες οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις (σχηματισμός

νιτρικών).

4.1.10. ΘΕΩΡΗΤΙΚΕΣ ΑΝΑΛΟΓΙΕΣ ΧΗΜΙΚΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΙΩΝ

1 γρ. CN' απαιτεί 2,73 γρ. CL2 για την υδρόλυση του CNCL σε ΡΗ 10,

1 γρ. CN2 απαιτεί 1,125 γρ. NaOH για την πλήρη οξειδοαναγωγική

αντίδραση.

1 γρ. CN' απαιτεί 0,015 1. NaClO 14% για την οξείδωση.

4.2. ΜΕΛΕΤΗ ΑΝΑΓΩΓΗΣ Cr'"

4.2.1. Η ΒΑΣΙΚΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΑΝΑΓΩΓΗΣ

Οι εκπλύσεις στις επιχρωμιώσεις αποτελούν ιδιαίτερο πρόβλημα

διότι το Cr"* που χρησιμοποιείται δεν είναι δυνατόν να αποχωριστεί

τελικά αψού το Cr(OH)6 δεν είναι αδιάλυτο ίζημα.

Αντίθετα το σχηματίζει αδιάλυτο ίζημα Cr(OH)j (υδροξείδιο

του Cr^ ). Απαιτείται λοιπόν αναγωγή του Cr*® προς που δύναται

να γίνει με μια από τις ακόλουθες αντιδράσεις.

α) Χρήση ως αναγωγικού του SO2

0Γ2θ7^ + 3S02 + 2Η" -> 2Cr"^ + 3504'^ + Η 2Ο

β) Χρήση ως αναγωγικού του FeS04

CrzO, · + 6Fe^" + 14Η' 2Cr" + 6Fe"^ + 7 H2O

γ) Χρήση ως αναγωγικού του NaFISOs

0Γ2θ7^· + 3H S03' + 5Η* 2Cr"^ + 3 SO4 + 4Η2Ο

Και από τις 3 αντιδράσεις προκύπτουν:

I. Ότι η αντίδραση λαμβάνει χώρα σε όξινο περιβάλλον

II. Ότι το οξύ συμμετέχει και καταναλώνεται στην αντίδραση.

4.2.2. ΣΧΕΣΗ ΧΡΌΝΌΥ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ ΚΑΙ ΡΗ

Πράγματι ο χρόνος αντίδρασης εξαρτάται άμεσα από το όξινο

περιβάλλον. Για τιμές ΡΗ μέχρι 3 η αντίδραση δύναται να

χαρακτηριστεί άμεση εφ’όσον υπάρχει ικανοποιητική ανάδευση ώστε οι

μικροί προστιθέμενοι όγκοι των αντιδραστηρίων (οξέος και

αναγωγικού) αντιδράσουν με το περιεχόμενο στις εκπλύσεις Cr" .

Σε υψηλότερο ΡΗ (4-5) η αντίδραση επιβραδύνεται πάρα πολύ

και δεν ολοκληρώνεται με κανένα από τα αναφερθέντα χημικά

αντιδραστήρια. Βιβλιογραφικά αναφέρεται ότι το αναγωγικό

αντιδραστήριο Na2S2O4 αντιδρά αναγωγικά ταχύτατα με το προς

ακόμα και σε ισχυρές αλκαλικές συγκεντρώσεις, όμως δεν έγιναν

δοκιμές αφού δεν βρέθηκε στην αγορά.

4,2.3. ΕΠΙΛΟΓΗ ΑΝΑΓΩΓΙΚΟΥ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΙΟΥ

Από τα τρία προαναφερθέντα αναγωγικά αντιδραστήρια

επιλέγεται το NaHSOs το οποίο παρουσιάζει τα ακόλουθα πλεονε­

κτήματα έναντι των 2 άλλων (SO2 και FeS04)

■ Διαλύεται εύκολα και άμεσα στο Η2Ο

■ Ευρίσκεται εύκολα στην αγβρά

■ Ταιριάζει για μικρές και μεσαίες εγκαταστάσεις

Αντίθετα ενώ το SO2 είναι κάπως φθηνότερο και όταν

χρησιμοποιείται ειδικός σουλφωνοτής με υψηλό κόστος, απαιτεί

εξαιρετική προσοχή στον χειρισμό του και δεν ταιριάζει για μικρές και

μεσαίες εγκαταστάσεις.

Ο FeS04 παρουσιάζει το μειονέκτημα της δυσκολότερης

διάλυσης, ειδικά της ποιότητας που προσφέρεται στο εμπόριο, αλλά και

της εισαγωγής ιόντων Fe*" στα απόβλητα έστω και αν καταπέσει μετά

σαν ίζημα.

4.2.4. ΣΧΕΣΗ PH ΚΑΙ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΟΞΕΙΔΑΝΑΓΩΓΗΣ '

Κατά την αντίδραση, ανάλογα προς την τιμή του ΡΗ (1,2 ή 3)

έχουμε διαφορετικό δυναμικό οξειδαναγωγής και στην έναρξη και στο

τέλος της αντίδρασης όπως εμφανίζεται και στο σχήμα 16.

Σχήμα 16. Σχέση ΡΗ και δυναμικού οξειδαναγωγής

Καμπύλες ογκομέτρησης αναγωγής με προσθήκη NaHS04

που παρουσιάζουν την σχέση mV και ΡΗ αντίδρασης.

Η κάθετη γραμμή αντιστοιχεί στο τέλος της αντίδρασης όπου όλα

τα έχουν μετατραπεί σε και εμφανίζεται περίσσεια NaHS04 .

Εδώ πρέπει να σημειώσουμε ότι οι επιχρωμιώσεις λαμβάνουν

χώρα σε πολύ όξινα\ο περιβάλλον (παρουσία H2SO4) με τιμές ΡΗ < 2

συνεπώς και τα απόβλητα των εκπλύσεων είναι όξινα.

Στην πράξη, και τα άλλα απόβλητα από εκπλύσεις, πρέπει να

συνδεθούν στον κοινό αγωγό 6 ξινων και συνήθως το ΡΗ μεταβάλλεται.

Απαιτείται, λοιπόν, να υπάρχει δυνατότητα προσθήκης οξέως (κατά

προτίμηση H2SO4) ώστε να διατηρείται η επιθυμητή τιμή ΡΗ, αλλά και

να υπάρχει η αναγκαία περίσσεια οξέως.

Το όξινο θειώδες νάτριο (NaHSOs), προστίθεται ή διακόπτεται η

παροχή του, συναρτήσει των τιμών του. δυναμικού οξειδαναγωγής

(Redox Potential) που, αναλόγως της τιμής του ΡΗ καταδεικνύουν την

αρχή και το τέλος της αντίδρασης.

4.2.5. ΒΑΣΙΚΗ ΔΙΑΠΙΣΤΩΣΗ

Η αντίδραση αναγωγής του προς το για τιμές ΡΗ < 2,5,

είναι πρακτικά ακαριαίες με δεδομένη πάντα την ικανοποιητική

ανάδευση (περίπου ΙΟΟστρ./λεπτό). Επιλέγεται ως αναγωγικό

αντιδραστήριο το NaHS03 που προστίθεται δοσιμετρικά συναρτήσει

του δυναμικού οξειδαναγωγής.

4.3 Ε."ΟΥΔΕΤΕΡΩΣΗ

4.3.1 ΓΕΝΙΚΑΤα αλκαλικά απόβλητα των εκπλύσεων που υπάρχουν το α'στάδιο

επεξεργασίας, δηλαδή την οξείδωση των CN‘ και τα όξινα απόβλητα

των εκπλύσεων όπου επιτελείται το αντίστοιχο α'στάδιο επεξεργασίας

της αναγωγής του προς στην τιμή ΡΗ = 2,5, πρέπει να

εξουδετερωθούν ώστε να επιτευχθούν οι δύο βασικές επιδιώξεις της

επεξεργασίας.Να καθιζάνουν και να απομακρυνθούν τα ιόντα των βαρέων

μετάλλων σαν υδροξείδια.

Η τελική τιμή των επεξεργασμένων αποβλήτων να είναι μεταξύ

ΡΗ = 6 - 9.

4.3.2 ΕΞΟΥΔΕΤΕΡΩΣΗ - ΒΑΣΙΚΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ

Η εξουδετέρωση γίνεται είτε από την αλκαλική περιοχή (CNO')

προς το ουδέτερο, είτε από την όξινη περιοχή (Cr" ) προς τον

ουδέτερο.

Το μέγιστο πρόβλημά το οποίο παρουσιάζεται κατά την

εξουδετέρωση, είναι η ακριβέστερη προσέγγιση της επιθυμητής

ουδέτερης περιοχής ΡΗ. Εδώ πρέπει να σημειώσουμε ότι αν και

ουδέτερη τιμή ΡΗ είναι η τιμή 7, στην πράξη αναφερόμαστε σε τιμές

ΡΗ μεταξύ 6-9, όπως αυτές καθορίζονται αφενός από τις προδιαγραφές

διάθεσης των επεξεργασμένων αποβλήτων, αφετέρου, από την

συνδυαστικά άριστη τιμή ΡΗ καθίζησης των υπαρχόντων ιόντων

βαρέων μετάλλων, στο διάλυμα των αποβλήτων.

Η δυσκολία της ακριβέστερης προσέγγισης της τιμής του ΡΗ,

οφείλεται στον ίδιο τον προσδιορισμό του ΡΗ. Ως γνωστόν ΡΗ είναι η

λογαριθμική έκφραση της ελεύθερης οξύτητας και δίνεται από τον

τύπο; ΡΗ=- log (Η* ).

Αυτό σημαίνει ότι όσο πλησιάζουμε προς το ουδέτερο, τόσο

μικρότερες ποσότητες οξέως ή βάσεως απαιτούνται και έστω μικρή

περίσσειά τους δημιουργεί μεγάλες αποκλίσεις από την επιθυμητή τιμή.

Δηλαδή πλησίον (άνω, κάτω) της ουδέτερης τιμής, η καμπύλη

εξουδετέρωσης είναι εξαιρετικά απότομη.

4.3.3 ΕΞΟΥΔΕΤΕΡΩΣΗ - ΑΝΤΗΔΡΑΣΤΗΡΙΑ (ΙΣΟΔ. ΣΗΜΕΙΑ")

Ως προς την περίπτωση εξουδετέρωσης των αλκαλικών

αποβλήτων, οποιαδήποτε επιλογή οξέως, ουσιαστικά δεν επηρεάζει την

καμπύλη εξουδετέρωσης. Επηρεάζει ελαφρά η συγκέντρωση του οξέως.

Όσο αραιώτερο, τόσο σχετικά ακριβέστερη η προσέγγιση του

ουδετέρου σημείου και ομαλότερη η καμπύλη εξουδετέρωσης.

Εάν όμως είναι πολύ αραιό, τότε έχουμε μια μικρή επιμήκυνση

του χρόνου αντίδρασης, η οποία αλλιώς είναι ταχύτατη.

Στην περίπτωση εξουδετέρωσης οξίνων αποβλήτων, η επιλογή

του αλκάλεως, έχει εξαιρετική σημασία για την ομαλή καμπύλη

εξουδετέρωσης. Είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν διαλύματα ΝαΟΗ,

Na2C03 και Ca(OH)2 με ιδιαίτερα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα το

καθένα.

-Το ΝαΟΗ είναι εξαιρετικά ισχυρό αλκάλι και εμφανίζει

εξαιρετικά απότομη καμπύλη εξουδετέρωσης. Επίσης δίνει ίζημα με τα

μεταλλικά ιόντα, ζελατινώδες, που αργεί στην καθίζηση και είναι

δύσκολο στο φιλτράρισμα.

Διατίθεται όμως στην αγορά σε μορφή υγρού (διάλυμα 50% κ.β.)

είναι ολοκληρωτικά διαλυτό και δίνει ταχεία εξουδετέρωση.

Το Na2C03 έχει ουσιαστικά τις ίδιες αλκαλικές ιδιότητες με το

ΝαΟΗ (ισχυρό αλκάλι), έχουμε όμως και έκλυση CO2 από ΡΗ = 6 και

απαιτεί εξαιρετικά ισχυρή ανάδευση για την απομάκρυνσή του.

Διατίθεται σαν στερεό και συνεπώς απαιτεί διάλυση

- Το Ca(OH)2 έχει την ομαλότερη καμπύλη εξουδετέρωσης και

δίνει πυκνότερο και πιο χονδρόκοκκο ίζημα με τα μεταλλικά ιόντα, το

οποίο ευνοείται και από τον σχηματισμό ιζήματος CaS04 όταν

υπάρχουν SO4 σε ποσότητα μεγαλύτερη των 120 0mg/lt (υπάρχουν αφού

χρησιμοποιείται κυρίως H2SO4.)

Παρουσιάζει όμως ένα σημαντικό μειονέκτημα: Είναι στερεό και

πολύ αδιάλυτο στο νερό. Διαλύεται σε εξαιρετικά μικρές

συγκεντρώσεις διαλύματος < 2% κ.β.) και δημιουργεί προβλήματα στην

προσθήκη του (εμφράξεις).

. 1\ \ *

\\

S 1\

11Σχήμα 17. Καμπύλες ογκομέτρησης της αντίδρασης εξουδετέρωσης με

αλκάλια, που παρουσιάζουν τα αντίστοιχα διαστήματα ρύθμισης. (Buffer effects).

1. περιοχή ουδέτερη, 2. καμπύλη ΡΗ με προσθήκη ισχυρού

αλκάλεως. (ΝαΟΗ), 3. καμπύλη ΡΗ με προσθήκη μετρίως ισχυρού

αλκάλεως (Ca(OH)2), 4. Καμπύλη ΡΗ παρουσία βαρέων Me που

καθιζάνουν ως υδροξείδια κατά την εξουδετέρωση.

4.3.4 ΕΠΙΛΟΓΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΙΩΝ - ΔΙΑΠΙΣΤΩΣΕΙΣ

Κατά τις δοκιμές πάρθηέαν υπ’όψη τα παραπάνω πειραματικά και

βιβλιογραφικά δεδομένα ως προς την εξουδετέρωση των αλκαλικών

αποβλήτων (ΟΝΟ').Ως άριστη λύση, για μικρές και μεσαίες

εγκαταστάσεις, αποδείχτηκε ότι είναι ο συνδυασμός σχετικά αραιού

διαλύματος H2SO4 (5% -10% κ.β.) και πολυηλεκτρολύτη. Η χρήση,

γενικά, πολυηλεκτρολύτη, θα συζητηθεί εκτενέστερα στην παράγραφο

που αφορά την καθίζηση - κροκίδωση.

Το διάλυμα του H2SO4 παρασκευάστηκε από H2SO4 μπαταριών

(λευκό) ειδ.β. 1,29 - 1.31 και περιεκτικότητας περίπου 30% κ.β. αφού

αυτό διατίθεται στην επαρκέστερη (χημικά) μορφή.

Ως προς την εξουδετέρωση των οξίνων αποβλήτων (Cr" ) η

αριστοποίηση επετεύχθη με την παρασκευή μικτού διαλύματος βάσης,

αποτελούμενου από διάλυμα ΝαΟΗ 5 - 10% κ.β. και διαλύματος

Ca(OH)2 1 - 2% κ.β. σε συνδυασμό με πολυηλεκτρολύτη.

Η ταχύτητα αντίδρασης της εξουδετέρωσης, εργαστηριακά, είναι

ταχύτατη, περίπου 1 λεπτό με επαρκή ανάδευση (ΙΟΟστρ./λεπτό).

4.4 ΚΡΟΚΙΔΩΣΗ - ΚΑΘΙΖΗΣΗ

4.4.1. ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΗ καθίζηση των ιόντων βαρέων μετάλλων των εκπλύσεων των

επιμεταλλώσεων, βασίζεται στην αντίδραση:

+ 20Η -> Me(OH)2

Στην πράξη η αντίδραση είναι:

Me+2 + 20H - + (X-1)H 20 -> M e0.X(H 20).

Δηλ. τα μεταλλικά ιόντα καθιζάνουν σαν ισχυρά ενυδατωμένα

μεταλλικά οξείδια.

ΤΑ ΒΑΣΙΚΑ ΠΡΟΒΑΗΜΑΤΑ

Το κύριο πρόβλημα το οποίο αναφέρεται στην καθίζηση και

αφορά βέβαια και τιμή ΡΗ τ^ς εξουδετέρωσης είναι ότι τα διάφορα

υπάρχοντα μεταλλικά ιόντα κατακάθονται πλήρως, σαν μεταλλικά

οξείδια σε διαφορετικές τιμές ΡΗ (Cr+3 < 8,5, Νΐ < 10,5). Οι διαφορές

αυτές σε συνδυασμό με την επιτρεπόμενη για διάθεση επεξεργασμένων

αποβλήτων περιοχή ΡΗ 6-9 και τις επιτρεπόμενες απολειπόμενες τιμές

των μεταλλικών ιόντων τα επεξεργασμένα απόβλητα δημιουργεί

σημαντικό πρόβλημα για μια πλήρη compact μονοσταδιακή

επεξεργασία.

Δεύτερο πρόβλημα είναι ο χρόνος καθίζησης, ή καλύτερα ο

χρόνος ωρίμανσης του ιζήματος. Το ίζημα, ζελατινώδες ή

χονδρόκοκκο, σχηματίζεται αμέσως και στην περίπτωση της αλκαλικής

οξείδωσης των CN- και CNO-εμφανίζεται από την αρχή της οξείδωσης

και όχι μόνο στην εξουδετέρωση.

Αν όμως το ίζημα απομακρυνθεί 30' μετά την εξουδετέρωση,

παρουσιάζει σημαντικές, προς τα πάνω, αποκλίσεις στις συγκεντρώσεις

των υπολειπόμενων μεταλλικών ιόντων, σε αντίθεση με την περίπτωση

24ωρης ωρίμανσης του ιζήματος, όπου εμφανίζονται οι κατώτερες

δυνατές τιμές. Αυτό έχει σαν συνέπεια την μεγάλη παραμονή του

ιζήματος και καθιστά την compact μονοσταδιακή επεξεργασία,

αδύνατη.

4 4 3 ΤΑ ΕΠΙΜΡ.ΡΟΥΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ

Είναι δυνατόν να εμφανιστούν δυο σημαντικά επί μέρους

προβλήματα. Το σχηματιζόμενο Ζη(ΟΗ)2 που αρχίζει δημιουργούμενο

από ΡΗ περίπου 7,5, αρχίζει να αναδιαλύεται σε τιμή ΡΗ = 9.8 και

συνεπώς αυξάνουν οι τιμές των ιόντων Ζη"" στα απόβλητα.

- Τα διάφορα πρόσθετα στις επιμεταλλώσεις, όπως τυχόν

υπάρχοντα: ΝΗ , άλατα των γλυκωνικου, τρυγικού και κιτρικού οξέως

και του E.D.T.Α.(αιθυλένιο-διάμινο-τετραοξεικου οξέως) είναι δυνατόν

να σχηματίσουν σύμπλοκο με τα μεταλλικά ιόντα και να εμποδίσουν

την απομάκρυνσή τους.

4.4.4 ΣΤΟΧΟΙ ΚΑΙ ΟΡΟΙ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗΣ

Τα προβλήματα των διαφορετικών τιμών ΡΗ καθίζησης των Me

και της διάρκειας της καθίζησης σε σχέση με τις υπολειπόμενες τιμές

διελυμένων μεταλλικών ιόντων αλλά και τα δευτερεύοντα προβλήματά

του ΖηΟ.Η2θ και τυχόν σχηματιζόμενων συμπλόκων, αντιμετωπίστηκαν

συνολικά ως πρόβλημα εξουδετέρωσης κροκίδωσης - καθίζησης.

Το πρόβλημα αντιμετωπίστηκε επιδιώκοντας να επιτευχθούν τα

ακόλουθα αποτελέσματα:

■ Ταχεία και ομαλή εξουδετέρωση

■ Τιμή ΡΗ εξουδετέρωσης, το οποίο να αποτελεί την καλύτερη τιμή ΡΗ

καθίζησης των μεταλλικών υδροξειδίων.

■ Σχηματισμός χονδρόκοκκου ιζήματος

■ Ταχύτερη δυνατή καθίζηση με τις ελάχιστες υπολειπόμενες τιμές

διελυμένων Me.

Οι βασικοί όροι αντιμετώπισης που διαμορφώθηκαν από τα

βιβλιογραφικά δεδομένα για τις τελικές δοκιμές είναι:

α) Χρήση διαλυμάτων εξουδετέρωσης, αραιό διάλυμα H2SO4 (5% κ.β.)

και διαλύματος ΝαΟΗ 5% κ.β. και Ca(OH)2 κ.β.

β) Ανάδευση όγκων διαλυμάτων εξουδετέρωσης και αποβλήτων, αρχικά

με υψηλές στροφές (ΙΟΟστρ./λεπτό) επί 1 - 2 λεπτά και κατόπιν επί 3 -

4 λεπτά πολύ χαμηλές στροφές (5 - 10 στρ./λεπτό) για την

συσσωμάτωση των σχηματιζόμενων κόκκων του ιζήματος,

γ) Τυρβώδης ροή με την τοποθέτηση εμποδίων στα πλάγια για την

πλήρη ανάδευση των όγκων.

δ) Κατεύθυνση των πτερυγίων ανάδευσης προς τα κάτω, ώστε το

σχηματιζόμενο ίζημα να οδεύει εξαναγκασμένο προς τον πυθμένα με

χαμηλές στροφές.

ε) Χρήση διαλύματος πολυηλεκτρολύτη.

4.4.5. ΠΟΛΥΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΕΣ

Οι πολυηλεκτρολύτες είναι μεγαλομοριακές οργανικές ενώσεις

προερχόμενες από πολυμερισμό συγκεκριμένων οργανικών μορίων (π. .· ακρυλαμίδιο). Είναι στερεά σώματα τα οποία διαλύονται δύσκολα στα

Η2Ο υδρολυόμενα προς οργανικά μόρια (αμίνες, αλκοόλες) και άλατα.

Είναι δυνατόν να είναι ανιονικοί, κατιονικοί και μη ιονικοί.

Η βασική τους ιδιότητα χρήσης, στην προκείμενη περίπτωση,

είναι η ταχύτατη και αποτελεσματική κροκίδωση, δηλ. η συσσωμάτωση

των σχηματιζόμενών κρόκων του ιζήματος προς μεγάλα καθιζάνοντα

σωματίδια, διευκολύνοντας και επιταχύνοντας την καθίζηση και τον

αποχωρισμό του ιζήματος και το φιλτράρισμα.

Λόγω της δυσδιαλυτότητας και του πολύ υψηλού ιξώδους του

παραγόμενου διαλύματος, παρασκευάζεται και χρησιμοποιείται διάλυμα

συγκεντρώσεων 0,5 - 0,1% και χρησιμοποιείται σε ελάχιστες

ποσότητες.

Στη συγκεκριμένη χημική διεργασία χρησιμοποιήθηκαν διάφοροι

ηλεκτρολύτες, με καλύτερα αποτελέσματα από τον συνδυασμό δύο

πολυηλεκτρολυτών της Dow Chemical, του μη ιονικού ΝΡΙΟ και του

ανιονικου ΑΡ45.

ΠΡΟΣΟΧΗ: Εντελώς πρόσφατα η γερμανική εταιρία DEGUSSA

παρασκεύασε χημική ένωση (διάλυμα) με βάση Μερκαπτάνες (-S-) που

σε συνδυασμό πολυηλεκτρολύτη της Henkel δεσμεύει τα βαρέα

μεταλλικά ιόντα, σε σύμπλοκα τα οποία κατακάθονται σχετικά

γρήγορα. Παρελήφθη δείγμα του εν λόγω υλικού (ΤΜΤ) και έγιναν

δοκιμές, με παρόμοια προς την καθίζηση, με πολυηλεκτρολύτες,

αποτελέσματα.

4 4 6. Α Ν Τ Ι Μ Ε Τ Ω Π Ι Σ Η ΣΤΑΘΕΡΩΝ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ / ΚΟΛΛΟΕΙΔΩΝ

Ως προς την δυνατή δημιουργία σταθερών συμπλόκων από τα

διάφορα πρόσθετα των επιμεταλλώσεων παρατηρείται ότι;

-Για τα αλκαλικά απόβλητα εκπλύσεων, η οξείδωση, σε τιμές ΡΗ >1 1 ,

δεν επιτρέπει τον σχηματισμό τους ή τα διασπά κατά το μέγιστο.

-Για τα όξινα απόβλητα, η αναγωγή του σε ΡΗ <3, διασπά τα

τυχόν σχηματιζόμενα σύμπλοκα.

Αν στα απόβλητα προστεθεί μικρή ποσότητα Αΐ2 (804)3 υπό

μορφή διαλύματος (10 - 15 % κ.β.), τότε από τη μια υποβοηθείται'η

κροκίδωση και από την άλλ7f, τυχόν υπάρχοντα οργανικά κολλοειδή

που κατακάθονται.

4.4.7. ΒΑΣΙΚΗ ΤΕΑΙΚΗ ΔΟΚΙΜΗ

Ααμβάνοντας υπ’όψη όλα τα παραπάνω, έγιναν οι τελικές

δοκιμές σε απόβλητα εκπλύσεων επιμεταλλώσεων που περιέχουν τρία

βασικά μεταλλικά ιόντα Cu, Ζη, (αλκαλικά) και χωριστά Νϊ, G (όξινα).

Η εξουδετέρωση για τα αλκαλικά με την ακόλουθη διαδικασία;

- ΡΗ έναρξη από τιμή 11,5

- Προσθήκη διαλύματος NaOH/Ca(OH)2

- Προσθήκη πολυηλεκτρολύτη ΝΡ10.

- Ανάδευση και φιλτράρισμα όπως προηγουμένως.

Τα αποτελέσματα δίνονται στο σχήμα 18.

Πλήρης καμπύλες με φιλτράρισμα μετά από 30 λεπτά.

Διακεκομμένες καμπύλες με χρήση πολυηλεκτρολυτών και φιλτράρισμα

μετά από 30 λεπτά.

4.4.8. ΒΑΣΙΚΕΣ ΔΙΑΠΙΣΤΩΣΕΙΣ

Τηρώντας τις παράπάνω προϋποθέσεις, επιτυγχάνεται

αριστοποίηση του σταδίου εξουδετέρωσης - κροκίδωσης - καθίζησης.

-Επιτυγχάνεται μείωση των υπολειπόμενων μεταλλικών ιόντων

στο διάλυμα, κάτω του 0,5 mg/It τείνοντας προς μηδενικές

συγκεντρώσεις

-Συντομεύεται ο χρόνος καθίζησης στα 30 λεπτά.

-Ιδανική τιμή ΡΗ για την πλήρη καθίζηση, η τιμή 9,5 έναντι 9

της μέγιστης που ζητούν οι ελληνικές προδιαγραφές και έναντι 9,5 που

ζητούν οι γερμανικές. Η ελαφρά αυτή απόκλιση δεν αποτελεί

πρόβλημα.

4.5. ΒΑΣΙΚΑ ΜΕΡΗ ΜΟΝΑΔΑΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ

ΡΠΤΜΕΤΑΛΛΩΣΕΩΝ

Γ ενικάΣαν βασική αρχή για τον σχεδίασμά της μονάδας είναι η επιλογή

της διαδικασίας επεξεργασίας των αποβλήτων. Δηλαδή αν η

εγκατάσταση θα είναι συνεχούς επεξεργασίας (continious treatment) ή

επεξεργασία επί μέρους αποβλήτων (batch treatment).

Τα βασικά μέρη από τα οποία αποτελείται η μονάδα επεξεργασίας

είναι:■ η δεξαμενή που λειτουργεί σαν αντιδραστήρας οξείδωσης -

αναγωγής - κροκίδωσης - καθίζησης.

■ Από τις συσκευές μέτρησης και ελέγχου ΡΗ και δυναμικού

οξειδαναγωγής με τα αντίστοιχα ηλεκτρόδια.

I Σύστημα δοσιμετρικών αντλιών και σύστημα ηλεκτροβαλβίδων

για την δοσιμετρική προσθήκη των αντιδραστηρίων οξείδωσης

- αναγωγής - κροκίδωσης - καθίζησης.

I Από ένα μονοφασικό ηλεκτρομειωτήρα με τη χρήση Deamer

Dimmer (ελεγκτής μείωσης τάσης με αντίστοιχη μείωση

στροφών).

I Ανοξείδωτος άξονας ίινάδευσης 2 ζευγών πτερυγίων.

I Απλά δοχεία πολυαιθυλενίου που δέχονται τις αναρροφήσεις

των δοσιμετρικών αντλιών των αντιδραστηρίων για τις χημικές-

αντιδράσεις.

■ Φούρνος ξήρανσης και φίλτρανσης για ξήρανση και

φιλτράρισμα των αποβλήτων.

I Ηλεκτρικός πίνακας υποδοχών των συσκευών ελέγχου και

δυναμικού οξειδαναγωγής, του αναδευτήρα και της

ηλεκτροβαλβίδας εξόδου.

6. ΜΟΝΑΔΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΕΩΝ4.6.1. ΠΡΟΫΠΟΘΕΣΕΙΣ

Η μονάδα επεξεργασίας για να αποδώσει στο μέγιστο δυνατό

πρέπει να υπάρχουν οι εξής προϋποθέσεις:

α) Η οξείδωση των CN' προς κυανικά-εξουδετέρωση-κροκίδωση-

καθίζηση-φιλτράρισμα και τιον όξινων αποβλήτων που περιλαμβάνει

την αναγωγή του προς εξουδετέρωση-κροκίδωση-καθίζηση-

φιλτράρισμα

β) Την πληρέστερη δυνατή επεξεργασία ώστε όλοι οι ρυπαντές (CN"

Cr"®, βαρέα. Me, ρΗ) να ευρίσκονται εντός προδιαγραφών

γ) Την ταχύτερη δυνατή επεξεργασία για, την εξοικονόμηση κυρίως

χώρου, παράγοντος βασικού για τα μικρά επιμεταλλωτήρια και

δευτερεύοντος χρόνου και κόπου

δ) Την μέγιστη δυνατή αυτοματοποίηση αλλά και απλούστερη της

πολύπλοκης λειτουργίας ώστε να αντιμετωπισθεί η θεωρητική άγνοια

του αντικειμένου και των συνεπειών του από τους άμεσα

ενδιαφερομένους αλλά και να μειωθεί στο ελάχιστο δυνατό η

περίπτωση λάθους και η δαπάνη εργατικού δυναμικού

ε) Την πλέον οικονομική κατασκευή ώστε να υφίσταται η δυνατότητας

από του μικρούς επιμεταλλωτές να χρησιμοποιήσουν την μονάδα

στ) Την ελαχιστοποίηση της συντήρησης δεδομένης της

πολυπλοκότητας της λειτουργίας και της συμμετοχής πολλών οργάνων,

συσκευών και μηχανημάτων κατά την συνήθη πλήρη διαδικασία

ζ) Την αντιμετώπιση δευτερευόντων προβλημάτων που δύναται να

εμφανισθούν σε ορισμένες περιπτώσεις (περίπτωση σχηματισμού

σταθερών διαλυτικών συμπλόκων των Me, οργανικές ενώσεις κ.λ.π).

4 6.2. Η ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΘΕΩΡΗΤΙΚΑ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΑ ΜΕΘΟΔΟΣ

ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ

Για να είναι δυνατή η εκτίμηση της προτεινόμενης μονάδας

επεξεργασίας αποβλήτων (μικρών και μεσαίων επιμεταλλωτηρίων)

απαιτείται η σύγκριση της με την σημερινή γενικά εφαρμοζόμενη

θεωρητικά και τεχνολογικά μέθοδο επεξεργασίας.

Θεωρητικά η χρησιμοποιούμενη μέθοδος επεξεργασίας έχει

ακριβώς τις ίδιες χημικές αντιδράσεις και τα ίδια επιμέρους στάδια:

1. Διαχωρισμός ρευμάτων αποβλήτων σε όξινα και αλκαλικά.

2. Οξείδωση CN' προς CNO' με NaClO σε ρΗ > 10,5 (αλκαλικά).

3. Αναγωγή προς ·με NaHSOs ή SO2 ή FeS04 σε ρΗ < 3

(όξινα).

4. Αντίδραση εξουδετέρωσης μετά τις αντιδράσεις οξείδωσης και

αναγωγής είτε κάθε ρεύματος χωριστά είτε συνολικά.

5. Ενιαίο στάδιο κροκίδωσης-καθίζησης, είτε χωριστά η καθίζηση με

προσθήκη ή όχι, αντιδραστηρίων και πολυηλεκτρολυτών.

6. Φιλτράρισμα.

Η πλήρης αυτή επεξεργασία απαιτείται κατά βασικό στάδιο;

Οξείδωση CN' προς CNO' (αλκαλικά)

1. Αντιδραστήρα

2. Σύστημα ανάδευσης (ηλεκτρομειωτήρας-άξονας)

3. Συσκευή μέτρησης ΡΗ + ηλεκτρόδιο

4. Συσκευή μέτρησης RH + ηλεκτρόδιο

5. Δοχεία οξειδωτικά (NaClO) και αλκάλεως

6. Συστήματα προσθήκης χημικών (δοσ. Αντλίες ή ηλεκτροβαλβίδες)

7. Σύστημα αυτοματισμού (διακόπτες στάθμης κ.λ.π.)

8. Σύστημα μεταφοράς (αντλία ή ηλεκτροβαλβίδα)

9. Ηλεκτρικό πίνακα.

Αναγωγή Ογ"* προζ CrΑκριβώς τα προαναφερθέντα με χρήση όμως αναγωγικών και οξέος.

Εξουδετέρωση - Κροκίδωση

1. Α ν τιδ ρ α σ τή ρ α ς

2. Σύστημα ανάδευσης υψηλών και χαμηλών στροφών

3. Συσκευή μέτρησης ΡΗ + ηλεκτρόδιο

4. Δοχείο οξέος ή αλκάλεως για την ρύθμιση του ΡΗ

5. Δοχείο ηλεκτρολύτη ή όχι

6. Σύστημα προσθήκης χημικών

7. Σύστημα αυτοματισμού

8. Σύστημα μεταφοράς

9. Ηλεκτρικό πίνακα

Καθίζηση

1. Δεξαμενή καθίζησης ανάλογ'ϊιυ σχεδιασμού

2, Σύστημα μεταφοράς

Για το φιλτράρισμα πρέπει να επιλεγούν διαφορετικές μέθοδοι

(φούρνος ξήρανση-φίλτρα πιέσεως -υφάσματα, μεμβράνες κ.λ.π.)

αναλόγως των περιστάσεων.

Από τα παραπάνω εμφανίζονται η πολυπλοκότητα του

συστήματος επεξεργασίας, το απαιτούμενο υψηλό κόστος εγκατάστασης

και λειτουργίας, η υψηλή απαιτούμενη γνώση, η συνεχής ανάγκη

παρακολούθησης της λειτουργίας και συντήρησης.

4 6.3. ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΗΣ

ΜΟΝΑΔΑΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ

Η χημική και τεχνολογική έρευνα είχε τους επί μέρους στόχους,

από τη μια:

α) την αριστοποίηση (ΜΙΝ) των χρόνων συμπλήρωσης των

αντιδράσεων οξείδωσης - αναγωγής - εξουδετέρωσης, σύμφωνα με τις

καθιερωμένες προδιαγραφές. *

Ρ) την αριστοποίηση (ΜΙΝ) των χρόνων κροκίδωσης - συσσωμάτωσης

(flocculation - coagulation) και καθίζησης (Sedimentation),

γ) την δυνατότητα παραγωγής πυκνότερων και πιο χονδρόκοκκων

ιζημάτων.

δ) την αντιμετώπιση δευτερευόντων προβλημάτων, που προέρχονται

από δευτερεύουσες αντιδράσεις στα επιμέρους στάδια.

Οι στόχοι αυτοί, επιτυγχάνθηκαν; με την μελέτη και επιλογή των

καταλληλότερων συνθηκών της κάθε αντίδρασης, β) με την επιλογή των

καταλληλότερων χημικών αντιδραστηρίων και στην άριστη αναλογία,

γ) με την επιλογή συνδυασμών συστημάτων ανάδευσης και συστημάτων

προσθήκης.

Και από την άλλη: α) την πιο δυνατή απλούστευση της σύνθετης αυτής

επεξεργασίας και β) την ελαχιστοποίηση των τεχνολογικών αδυναμιών

και λαθών (ανθρωπίνων και τεχνικών - κατασκευαστών).

Οι στόχοι αυτοί αντιμετωπίστηκαν με τον σχεδιασμό και την

κατασκευή, υπολογιστικού συστήματος, αυτοματισμού που να καλύπτει

πλήρως το σύνολο των λειτουργικών κινήσεων του συστήματος

επεξεργασίας των αποβλήτων.

Η

Σ χ ήμ α 2 1 . Δ ια γρ α μ μ α τική δ ια δ ικ α σ ία π ρ ο τ ε ιν ό μ ε ν η ς μ ε θ ό δ ο υ

ε π ε ξε ρ γ α σ ία ς α π ο β λ ή τω ν μ ικ ρώ ν - μ εσ α ίω ν ε π ιμ ε τ α λ λ ω τ η ρ ίω ν .

Από το πρώτο στάδιο της έρευνας διαμορφώθηκε η αντίληψη ότι

η τελική αντικειμενική δυνατότητα επιτυχίας σχεδιασμού και

κατασκευής μονάδας επεξεργασίας αποβλήτων μικρών και μεσαίων

επιμεταλλωτηρίων, ήταν η δυνατόν μεγαλύτερη σύμπτυξη των σταδίων

επεξεργασίας, χρονικά, αλλά κυρίως απο τήν άποψη τών

αντιδραστήρων (χώρων αντίδρίισης).

Τα τρία βασικά συμπεράσματα - διαπιστώσεις, της εργαστηριακής

- βιβλιογραφικής έρευνας ήταν;

I. Ο συνολικός χρόνος συμπλήρωσης των συστημάτων αντίδρασης;

οξείδωσης κυανιούχων - εξουδετέρωσης ή αναγωγής Cr*® -

εξουδετέρωσης, δεν υπερβαίνει εργαστηριακά και ημιβιομηχανικά, τα

10 λεπτά.

II. Με την χρήση των κατάλληλων αντιδραστηρίων στις σωστές

συγκεντρώσεις, με ρυθμιζόμενο σύστημα ανάδευσης (υψηλών -

χαμηλών στροφών)και την χρήση πολυηλεκτρολυτών, σχηματίζονται

σχετικά πυκνά / χονδρόκοκκα ιζήματα που μετά παρέλευση 30

λεπτών, αν διηθούν δίνουν επεξεργασμένα απόβλητα εντός

προδιαγραφών.

III. Η τιμή ΡΗ = 9,5 είναι η ιδανικότερη μέση τιμή καθίζησης των

υδροξειδίων των βαρέων μετάλλων και στην τιμή αυτή τα ιζήματα

παραμένουν σταθερά (δεν αναδιαλύονται) και το σύνολο

επεξεργασμένων αποβλήτων, υγρά και ίζημα, είναι δυνατό να

φιλτραριστεί συνολικά και να μην διαχωρίζεται σε πρώτη φάση στο

επιφανειακό στρώμα υγρού και στο κατώτερο στρώμα υγρού /

ιζήματος.Οι παραπάνω βιβλιογραφικές - ερευνητικές διαπιστώσεις και η

βασική παράμετρος σχεδιασμού και λειτουργίας (συμπαγούς) και

κατάλληλης μονάδας επεξεργασίας, οδήγησαν στις ακόλουθες επιλογές

σχεδιασμού;1 Η σχεδιαζόμενη μονάδα θα επεξεργάζεται απόβλητα εκπλύσεων

και μόνο και όχι τα περιεχόμενα των λουτρών (απολίπανση.

αποξείδωση, κύρια λουτρά επιμεταλλώσεων) που δυνατόν να περιέχουν

ως και 1000% περισσότερους ρυπαντές.

Βέβαια η απόρριψη των λουτρών απολίπανσης και αποξείδωσης

γίνεται σε πολύ αραιά διαστήματα (ανά τρίμηνο έως ανά έτος) και των

λουτρών επιμετάλλωσης, σπανίως (όταν το διάλυμα του ηλεκτρολύτη

επιμετάλλωσης αποτύχει). Στις περιπτώσεις αυτές, υπάρχει -η

δυνατότητα επεξεργασίας τους, όταν το περιεχόμενο των λουτρών

αυτών, συλλέγεται σε ειδικές δεξαμενές και υφίσταται εκεί μια

προκατεργασία ή προστίθεται σε μικρές ποσότητες στα απόβλητα των

εκπλύσεων ή αραιώνονται με ποσότητες Η2Ο προ η κατά την προσθήκη.

2 . Υποχρεωτικά, για λόγους εξοικονόμησης χρόνου - υλικών και

απλούστευσης της διαδικασίας, επιλέγεται η επεξεργασία batch -μιας

παρτίδας αποβλήτων να υφίσταται την πλήρη σειρά των αντιδράσεων

επεξεργασίας μέχρι την φίλτρανση, στον ίδιο αντιδραστήρα, με τα ίδια

συστήματα ελέγχου, ρύθμισης, ανάδευσης και μεταφοράς.

3 . Ισχύει πάντα ο διαχωρισμός των ρευμάτων των αποβλήτων, σε

όξινα και αλκαλικά και η συλλογή τους πριν της επεξεργασίας σε

διαφορετικές δεξαμενές συλλογής τους.

4. Η μονάδα, όταν πρόκειται να καλύψει το πλήρες φάσμα

επεξεργασίας αποβλήτων, δηλ. όξινα και αλκαλικά, θα επεξεργάζεται

είτε διαδοχικά είτε κατόπιν προγραμματισμού, αναλόγως των παροχών,

συγκεκριμένους όγκους, χωριστά οξίνων και αλκαλικών αποβλήτων.

Ο προγραμματισμός γίνεται από την υπολογιστική μονάδα. Στις

περιπτώσεις επεξεργασίας αποβλήτων μόνο οξίνων ή μόνο αλκαλικών

επιμεταλλώσεων που εμφανίζονται συνήθως στα μικρά και μεσαία

επιμεταλλωτήρια, η διαδικασία απλουστεύσεων κατά πολύ και

ελαττώνεται και το κόστος κατασκευής.

4.6.4. ΤΥΡΛΙΑΣΜΟΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ

Η μονάδα επεξεργασίας σχεδιάστηκε με βάση την διαδοχική

επεξεργασία συγκεκριμένων όγκων ομοειδών αποβλήτων (ανά παρτίδα-

επεξεργασία batch)

Η μονάδα περιλαμβάνει δύο κύρια τμήματα:I. Τον αντιδραστήρα

II. Την κατασκευή υποστήριξης που περιλαμβάνει τον υπολογιστή, τον

ηλεκτρικό πίνακα, τα συστήματα ρύθμισης και ελέγχου (συσκευές ΡΗ

και RH), τα δοχεία χημικών αντιδραστηρίων και τα συστήματα

προσθήκης (σος. Αντλίες και ηλεκτροβαλβίδες).

I. Αντιδραστήρας

Κατ’αρχήν σχεδιάστηκε ο αντιδραστήρας στον οποίο εκτελούνται

οι αντιδράσεις οξείδωσης ή αναγωγής, εξουδετέρωσης, η κροκίδωση

και καθίζηση. Σχεδιάστηκε δοχείο συγκεκριμένου όγκου (στην

προκείμενη περίπτωση 500 λ.) κυλινδρικό με πυθμένα κυκλικό-κωνικό

(πομπέ) για την ταχύτερη συγκέντρωση των σχηματιζόμενων ιζημάτων.

Ως υλικό κατασκευής του αντιδραστήρα επιλέχθηκε ανοξείδωτος

χάλυβας 304. Υπήρχε η δυνατότητα επιλογής μεταξύ ανοξείδωτου

χάλυβα, ανθεκτικού στα οξέα-αλκάλια πολυεστέρα, PVC ή

πολυπροπυλενίου. Επιλέχθηκε όμως, ο ανοξείδωτος χάλυβας για την

στερεότητα και αντοχή και αντοχή στην τυχόν βιομηχανική

κακομεταχείριση της κατασκευής (κρούσεις κ.τ.λ.).

Ο αντιδραστήρας στηρίζεται σε 3 (τρία), ανά 120°, ανοξείδωτα

στελέχη (πόδια) τα οποία καταλήγουν σε τροχούς μετακίνησης. Οι

τροχοί τοποθετήθηκαν ώστε να είναι δυνατόν ο αντιδραστήρας να

μετακινείται ελευθέρα.

Στα δύο στελέχη (πόδια) του αντιδραστήρα τοποθετούνται ειδικά

στηρίγματα, ώστε με ελάσματα βιδωτά, να συνδέεται και να

συγκρατείται από την ακίνητη κατασκευή, (β)

Ο αντιδραστήρας είναι κλειστός με κάλυμμα από ανοξείδωτο

χάλυβα. Μέρος του όμως ανοίγει, ώστε να υπάρχει πλήρης πρόσβαση

στο εσωτερικό του αντιδραστήρα, ή για άμεση παρακολούθηση των

αντιδράσεων.Επί του ανοξείδωτου καλύμματος είναι τοποθετημένη η γέφυρα

στήριξης του ηλεκτρομειωτήρα του συστήματος ανάδευσης και αυτή

από ανοξείδωτο χάλυβα.

Στα τοιχώματα του αντιδραστήρα, τοποθετούνται αντιδιαμετρικά

και κατακορύφως δύο ανοξείδωτα ελάσματα (baffles) μήκους 150 χλστ.

ώστε κατά την ανάδευση να δημιουργείτε τυρβώδης ροή και να

αποφεύγεται η δημιουργία κρατήρα κατά μήκος του άξονα ανάδευσης

που δεν ευνοεί την ανάμιξη των προστιθέμενων αντιδραστηρίων.

Ο ηλεκτρομειωτήρας, ισχύος 0,25 HP αμερικάνικης κατασκευής,

μονοφασικός και με ηλεκτράνικό ρυθμιστή στροφών στο διάστημα

0-125 στρφ./λεπτό. Ο ρυθμιστής στροφών είναι ανεξάρτητο

ηλεκτρονικό όργανο συνδεδεμένος με τον υπολογιστή και τον

αναδευτήρα.

Ο άξονας ανάδευσης, από ράβδο ανοξείδωτου χάλυβα, διαμέτρου

25 χλστ. έχει ωφέλιμο μήκος 900 χλστ. και φέρει τρία ζεύγη πτερύγων.

Τα τρία πτερύγια είναι τοποθετημένα ανά ζεύγη, σε απόσταση

450 χλστ. από το κάλυμμα, το πρώτο ζεύγος, 650 χλστ. το δεύτερο και

στο κάτω άκρο του άξονα το τρίτο ζεύγος. Τα ζεύγη πτερυγίων είναι

από ανοξείδωτο χάλυβα και έχουν διαφορετικές διαστάσεις, με

μεγαλύτερο μήκος το άνω ζεύγος (στο 50% της διαμέτρου του

αντιδραστήρα), 35% το δεύτερο και 20% της διαμέτρου το κάτω

ζεύγος, έτσι ώστε να υπάρχει μεγαλύτερη ανάδευση προς τα πάνω και

ανάδευση στο κατώτερο τμήμα του αντιδραστήρα, αλλά ομαλότερη.

Τα πτερύγια έχουν κατεύθυνση αριστερά προς δεξιά και έχουν

κλίση 45“ προς τα κάτω. Οι μερικοί όγκοι DV των αποβλήτων,

κινούνται συνεχώς από πάνω προς τα κάτω με την ανάλογη ταχύτητα

του αναδευτήρα.Οταν έχουμε ταχεία ανάδευση (125 στφ./λεπτό) τότε οι μικροί

όγκοι των προστιθεμένων αντιδραστηρίων, αναδεύονται με τον όγκο

των αποβλήτων και σε συνδυασμό με την ακανόνιστη-τυρβώδη ροή,

λόγω των πλευρικών εμποδίων, με την προς τα κάτω κλίση 45“ των

πτερυγίων, πιέζονται προς τον πυθμένα του αντιδραστήρα και

ανέρχονται εφαπτόμενα των πλευρικών τοιχωμάτων του.

Οταν υφίσταται αργή ανάδευση (10 στρφ./λεπτό) οι

σχηματιζόμενοι κρόκοι με την προς τον πυθμένα κατεύθυνση της

κίνησης των μορίων, σε συνδυασμό με την τυρβώδη ροή από τη μία.

ωθούνται σε αργές κρούσεις και συνεπώς ενσωματώσεις (Coagulation)

και από την άλλη ωθούνται προς τον πυθμένα επιταχύνοντας την

καθίζηση (Sedimentation).

Τα προς επεξεργασία απόβλητα, εισέρχονται στον αντιδραστήρα,

στο άλλος μέρος του, διαμέσου αγωγού που τα οδηγεί σε ένα

εσωτερικό κεντρικό τμήμα που σχηματίζεται από ένα κύλινδρο από

ανοξείδωτο χάλυβα, διαμέτρου 300 χλστ. και ύψους 300 χλστ.,

τοποθετημένο και στερεωμένο και αυτό στο πάνω μέρος του αντιδραστήρα.

Ο εσωτερικός κύλινδρος εισόδου αποβλήτων με ωφέλιμο όγκο

200 χλστ. ύψος (το υπόλοιπο κενό μέχρι την κορυφή) είναι ο αρχικός

κύλινδρος ηρεμίας όπου εισέρχονται τα απόβλητα, προστίθενται τα

αντιδραστήρια (στο κάτω μέρος του κυλίνδρου) και τοποθετούνται τα

ηλεκτρόδια ΡΗ και RH (στο άνω μέρος -μόλις βυθίζονται). Ακριβώς

κάτω του κυλίνδρου ηρεμίας βρίσκεται το πρώτο ζεύγος πτερυγίων, το

οποίο με την κίνησή του συνεχώς παρασύρει εισερχόμενους όγκους

αποβλήτων και προστιθεμένων αντιδραστηρίων προς τον πυθμένα και

ανέρχονται πλευρικά. Επιτυγχάνεται έτσι η συνεχής ομογενοποίηση,

αλλά και η τελική τιμή του ΡΗ μετά την προσθήκη αντιδραστηρίων σε

κάθε στάδιο (οξείδωση ή αναγωγή-εξουδετέρωση) λόγω και της θέσης

των ηλεκτροδίων (άνω στάθμη αποβλήτων) λαμβάνεται μόνο όταν ο

συνολικός όγκος των αποβλήτων έχει αποκτήσει την τελική τιμή και

αποφεύγονται οι στερήσεις σε μέρη του όγκου των αποβλήτων με

αποτέλεσμα λάθη στην τελική τιμή ή επιμήκυνσης του χρόνου των

αντιδράσεων.Επί του καλύμματος του αντιδραστήρα και εντός της νοητής

περιμέτρου που σχηματίζεται από τον εσωτερικό κύλινδρο (ηρεμίας)

τοποθετούνται:α) 6 είσοδοι υποδοχής χημικών αντιδραστηρίων. Αποτελούνται από

PVC αγωγούς μήκους 350 χλστ. και διαμέτρου 10 χλστ. στο ανοξείδωτο

κάλυμμα, που συνδέονται με τους ελαστικούς αγωγούς μεταφοράς

αντιδραστηρίων από τις δοσιμετρικές αντλίες ή ηλεκτροβαλβίδες και

οδηγούν στο κάτω μέρος του κυλίνδρου ηρεμίας και ακριβώς πάνω από το πρώτο ζεύγος πτερυγίων.

β) 2 υποδοχές στήριξης και προστασίας, των αντιστοίχων ηλεκτροδίων

μέτρησης ΡΗ και δυναμικού οξειδοαναγωγής. Περιλαμβάνουν 2

αγωγούς PVC και ειδική προστατευτική θήκη από πολυαιθυλένιο για τα

κάτω άκρα των ηλεκτροδίων, στερεωμένων στο κέντρο της νοητής

περιμέτρου του εσωτερικού κυλίνδρου και βυθισμένους λίγα εκατοστά

από την πάνω στάθμη των αποβλήτων.

γ) Επίσης επί του καλύμματος του αντιδραστήρα και στα άκρα της

περιμέτρου τοποθετούνται τρία ηλεκτρόδια στάθμης (άνω, κάτω,

ενδιάμεσα) που συνδέονται με τον ηλεκτρικό πίνακα.

Τα ηλεκτρόδια στάθμης δίνουν σήματα διακοπής εισόδου

αποβλήτων στον αντιδραστήρα (άνω), έναρξης διαδικασίας

επεξεργασίας (ενδιάμεσο) και εκκένωσης αντιδραστήρα (κάτω).

Στο κάτω μέρος του αντιδραστήρα και στο κέντρο του

σχηματιζόμενου μικρού κώνου, υπάρχει η έξοδος των αποβλήτων, οπής

διαμέτρου 3/4 της ίντσας, που συνδέεται μέσω μαστών, βαλβίδας PVC

και ηλεκτροβαλβίδας, με την αντλία μεταφοράς των επεξεργασμένων

αποβλήτων. Η ενδιάμεση τοποθέτηση βαλβίδας PVC γίνεται για λόγους

ασφαλείας (μη λειτουργία της ηλεκτροβαλβίδας). Η ηλετκροβαλβίδα

εκκένωσης λαμβάνει σήμα (Open-close) από τον ελεγκτή (Open) και το

κάτω ηλεκτρόδιο στάθμης (close).

Η αντλία μεταφοράς είναι από πολυπροπυλένιο, μαγνητική,

τριφασική, που και αυτή λαμβάνει σήμα Open-close από τον ελεγκτή

και το κάτω ηλεκτρόδιο στάθμης.Η αντλία με ειδικό διαφανή αγωγό PVC οδηγεί τα επεξεργασμένα

απόβλητα στο αμμόφιλτρο.

11. Κ α τα σ κ ευ ή υποστήριξης^

Η κατασκευή υποστήριξης είναι σιδηροκατασκευή ειδικά

επεξεργασμένη με ορατό διάλυμα υδροχλωρικού οξέως + απαγορευτή

(inhabitor) ώστε να απομακρυνθούν αφ’ενός οι οξειδώσεις και

αφ ετέρου λίπη έλαια επί του σιδήρου και βαμμένη με δύο στρώσεις

εποξειδικου primer και 2 στρώσεις εποξειδικου χρώματος.

Επ’αυτής τοποθετούνται:

• ο ελεγκτής (controller) της εγκατάστασης, περιγραφή του

οποίου γίνεται στο πέμπτο κεφάλαιο της μελέτης.

• ο ηλεκτρικός πίνακας ο οποίος περιλαμβάνει:1) Το 2 ηλεκ. Controllei* στάθμης

2) Το ηλεκτρονικό Controller ρύθμισης στροφών του

ηλεκτρομειωτήρα

3) Τα 2 ποτενσιόμετρα ταχύτητας του ηλεκτρομειωτήρα (ΜΙΝ-

ΜΑΧ)

4) τα 2 relays ισχύος που οδηγούν την αντλία εισόδου αποβλήτων

και την αντλία εξόδου

5) σειρά ασφαλειών του ηλεκτρομειωτήρα

6) κεντρικό διακόπτη On/Off και κεντρική ασφάλεια

7) σειρά βοηθητικών ηλεκτρολογικών υλικών (καλώδια, κλέμες

κλπ)

• 6 δοχεία πολυαιθυλενίου που περιέχουν τα απαιτούμενα για τις

αντιδράσεις (οξείδωση CN' , αναγωγή Cr"®, εξουδετέρωση,

κροκίδωση - καθίζηση) χημικά αντιδραστήρια.

• Σ υ σ τή μ α τα π ρ ο σ θ ή κ η ς τω ν χ η μ ικ ώ ν α ν τιδ ρ α σ τ η ρ ίω ν

α π ο τελ ο ύ μ εν α από:

1 ) Δ ο σ ιμ ε τρ ικ έ ς α ν τλ ίες α ν το χ ής σ ε α λκ α λ ικά κα ι ό ξ ιν α

α ν τιδρ α στήρ ια .

2) Ηλεκτροβαλβίδες αντοχής σε χημικά αντιδραστήρια.

3) Τα δοχεία χημικών είναι τοποθετημένα ανά τρία σε δύο

δάπεδα, άνω και κάτω, στερεωμένα στην κατασκευή

στήριξης κάθετα προς τον κατακόρυφο άξονα.

Όλα τα ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά μέρη (ελεγκτές, ηλ. πίνακας,

δοσιμετρικές αντλίες κλπ) είναι τοποθετημένα στον κατακόρυφο άξονα

της κατασκευής κατά πλάτος και στο άνω μέρος της.

4·6.5, ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΑ XTOiyPTA

α) ΑντιδοαστιίοαΓ

-Δοχείο αντίδρασης από ανοξείδωτο χάλυβα Τ304 πάχους 1,5 χλστ,

αποτελούμενο από 2 όγκους (κυλίνδρους και κώνους).

Διαστάσεις d=880 χλστ. h=820 χλστ. V κυλίνδρου=500 λ.

Διαστάσεις κωνικού όγκου (πομπέ) αντιδραστήρα.

Διαστάσεις d=880 χλστ. h=300 χλστ. V κώνου=140 λ.

Συνολικός όγκος αντιδραστήρα V=640 λ.

Γέφυρα στήριξης ηλεκτρομειωτήρα, διαστάσεις: μήκος 1=910 χλστ.

ύψους h=100 χλστ. πλάτος d=300 χλστ. ανοξείδωτος χάλυβας Τ304.

Στελέχη στήριξης αντιδραστήρα (πόδια) ύψους h=600 χλστ.

διάμετρος ανοξ.σωλήνος 50 χλστ.

ύψος τροχών: 110 χλστ.

Κάλυμμα αντιδραστήρα, ανοξείδωτος χάλυβας Τ304 διαιρούμενο εκτός

της κεντρικής γέφυρας στήριξης ηλεκτρομειωτήρα σε δύο ανοιγόμενα

τμήματα, αριστερά και δεξιά της γέφυρας.

Στην γέφυρα στήριξης και κάτωθεν αυτής είναι στερεωμένος

(κόλληση Argon) ο θάλαμος εσωτερικής ηρεμίας, κυλινδρικός από

ανοξείδωτο χάλυβα Τ304, διαστάσεων:

Διάμετρος d=300 χλστ.

Σε απόσταση 50 χλστ. του χείλους του αντιδραστήρα έχουμε τον

αγωγό εισόδου των αποβλήτων διαμέτρου 1 ίντσας, από PVC που

διέρχεται κατά την ακτίνα του αντιδραστήρα και εισέρχεται στον

κύλινδρο ηρεμίας. Αφαιρείται συνεπώς ύψος 120 χλστ. από το ωφέλιμο

ύψος του αντιδραστήρα οπότε ο συνολικός ωφέλιμος όγκος είναι

ν=640 λ.Στα άκρα του κυλίνδρου και αντιδιαμετρικά είναι τοποθετημένες

κατακόρυφα δύο ανοξείδωτες λάμες διαστάσεων: ύψους 800 χλστ.,

πλάτος 65 χλστ. και πάχους 1,5 χλστ. που δρουν σαν εμπόδια (buffles)

στρωτής ροής και της δημιουργίας δίνης.

Στο κάτω άκρο του αντιδραστήρα υπάρχει κοπή εξόδου των

αποβλήτων 3/4 της ίντσας με τον αντίστοιχο ανοξείδωτο μαστό.

Επί της γέφυρας στήριξης και περιμετρικά του νοητού κύκλου

που σχηματίζει ο κύλινδρος ηρεμίας τοποθετούνται 6 αγωγοί PVC

διαμέτρου 6-10 χλστ. (#σωτ-εξωτ.) υποδοχής των χημικών

αντιδραστηρίων με ειδικές εισόδους μήκους 400 χλστ.

Κοντά στο κέντρο του νοητού κύκλου τοποθετούνται τα

ηλεκτρόδια ΡΗ και RH εντός στηριγμάτων-καλυμμάτων προστασίας

από PVC διαμέτρου 3/4 της ίντσας και μήκους 200 χλστ.

Στα άκρα της γέφυρας στήριξης τοποθετούνται τα 3 ανοξείδωτα

ηλεκτρόδια στάθμης: άνω, διακοπής εισόδου αποβλήτων ενδιάμεσο,

έναρξης διαδικασίας κάτω, έναρξης εκκένωσης.

Υ II ο Μ Η Η Η A

mlΛ . ΓΓ.ΤΥΓΛ ΓΠ ΙΠ Ξ Η Σ ( a . ΚΥΡΙΩΣ ΜΠΊΛΓΑΣΤϋΓΛΣ rronnvP /0 ‘ Tcno-300m-Ti) 2 Γ . ΚΥΛΙ ΜΑΓΟΣ 11ΓΓΙ1ΙΛΣ (

1. η.'.Γκτο(';διο f’ r^Pnrr, ( lono;'5on/:.7';)irn αντ:·.''ί.'Π'7':ΐιοΙι,)ν

3. ηΑίκτρΛΓ,.,α Π! δ ΡΠ

^;^ΐ|μα 2J . Ανω μέρ ος α ντ ιο ρ α σ τή ρ α ς

β. Σύστπαα ανάδευπης

Ηλεκτρομειωτήρας Baldor (αμερικάνικης κατασκευής)

μονοφασικός 0,18 W/0.25 HP δυνατότητες 0-125 στρφ/λεπτό.

Αξονας ανάδευσης ανοξείδωτης, συνολικού μήκους 1000 χλστ. και πάχους 25 χλστ.

Τρία ζεύγη πτερυγίων, ανοξείδωτα, βιδωτά στον άξονα: επάνω

τοποθετημένο σε απόσταση 6S0 χλστ. από το χείλος του αντιδραστήρα,

διαστάσεις; συνολικό άνοιγμα πτερυγίων 340 χλστ., πλάτος 65 χλστ.,

πάχος 1,5 χλστ.

Κάτω: τοποθετημένο στο κάτω άκρο του άξονα ανάδευσης δηλ. 900

χλστ. από το χείλος του αντιδραστήρα, διαστάσεις: συνολικό άνοιγμα

πτερυγίων 180 χλστ., πλάτος 65 χλστ., πάχος 1,5 χλστ.

γ) Σύστηαα εέόδου αποβλήτων

Έξοδος; μαστός ανοξείδωτος 3/4 της ίντσας, ακολουθεί βαλβίδα PVC:

3/4 της ίντσας τοποθετημένοι ως προστασία σε περίπτωση αποτυχίας

της ηλεκτροβαλβίδας.

Μαστός PVC: 3/4 της ίντσας

Τα PVC; 3/4 της ίντσας η μία άκρη βιδωτή επί του μαστού, η δεύτερη

τυφλή με τάπα αρσενική 3/4 της ίντσας και η τρίτη οδηγεί προς

ηλεκτροβαλβίδα.

Σύνδεσμος / ρακόρ PVC: 3/4 της ίντσας αντοχή σε όξινα / αλκαλικά

διαλύματα, 220 WΕλαστικός διαφανής σωλήνας PVC με σφικτήρες

Ακολουθεί η αντλία μεταφοράς επεξεργασμένων αποβλήτων/ ιζήματος.

Αντλία Progalvano Ιταλίας από πολυπροπυλαίνιο, μαγνητική, παροχής

6000 λίτρα/ώρα τριφασική.

Ελαστικός διαφανής σωλήνας PVC προς αμμόφιλτρο.

δ ) Σ ιδ η ρ ο κ α τα σ κ ευ ή στή ρ ιξη ς (σ χ ή Ρ “ 2 4 )

Κ α τα σ κ ευ ά ζετα ι από στρ α ν τζα ριστά και λαμαριν

Δ ια σ τ ά σ εις : ύψ ο ς 2 .2 0 μ έτρ α , π λά τος 1.05 μ έτρ α .

Σε ύψη 0,15μ, και 0.90μ. δύο πλατφόρμες στήριξης των δοχείων

χημικών αντιδραστηρίων, διαστάσεων: μήκος 1.05μ. , πλάτος 0.48μ.

Η όλη σιδηροκατασκευή υπέστη τις παρακάτω επεξεργασίες:

■ Εγινε αποξείδωση /απολίπανση με διάλυμα υδροχλωρικού οξέως / απαγορευτή (inhabitor),

■ Εκπλυση με νερό και μετά απομάκρυνση όλης της υγρασίας.

■ Βαφή: 2 στρώσεις με primer»2 συστατικών Neopox 1021/Primer)

■ Βαφή 2 στρώσεις με εποξειδική ρητίνη 2 συστατικών (Neopox special).

ε) Επί τηε σιδηροκατασκευήε στήοι£ηε υπάονουν:

■ Βιομηχανικός ελεγκτής (controller) - υπολογιστής

■ Ιΐλεκτρονικός πίνακας (αναφέρθηκε προηγουμένως τι περιλαμβάνει)

■ Λοσιμετρικές αντλίες SECO Ιταλίας διαφόρων παροχών

■ Ηλεκτροβαλβίδες Siral Ιταλίας.

4.6.6. Η ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ

Προκατεργασία

Η μονάδα δέχεται και επεξεργάζεται απόβλητα επιμεταλλώσεων

από τις εκπλύσεις των σταδίων της επιμετάλλωσης και μόνο και όχι τα

υγρά των λουτρών αποξείδωσης / απολίπανσης ή των κυρίων λουτρών

επιμετάλλωσης, παρά μόνο με ειδικές προϋποθέσεις (μεγάλη αραίωση,

αργή και μικρή προσθήκη στα απόβλητα εκπλύσεων).

Τα απόβλητα των εκπλύσεων της επιμετάλλωσης, διαχωρίζονται

σε δύο ρεύματα: τα όξινα απόβλητα και τα αλκαλικά απόβλητα, τα

οποία οδηγούνται από διαμορφωμένο στο δάπεδο του

επιμεταλλωτηρίου κανάλια, στις δεξαμενές συλλογής και αποθήκευσης

αποβλήτων.Οι δεξαμενές συλλογής όξινων και αλκαλικών αποβλήτων (drug

out tanks)5uvar0v να είναι υπόγειες ή υπέργειες. Το υλικό κατασκευής

πρέπει να είναι ανθεκτικό στη διαβρωτική προσβολή των όξινων /

αλκαλικών. Λόγω, αφ’ενός του όγκου ι ’ αποβλήτων που πρέπει να

συλλέγουν, αφ’ειέρου της υφισταμένης διαμόρφωσης του χώρου των

επιμεταλλωτηρίων, η πλέον ενδεδειγμένη κατασκευή, είναι η υπόγεια

κατασκευή των δεξαμενών συλλογής από μπετόν, επίχρισμα

τσιμεντοκονίας και τελικό επίχρισμα από διπλή στρώση οξύμαχης/ αλκαλίμαχης εποξειδικής ρητίνης.

Τα απόβλητα κατά τη διαδρομή τους στα κανάλια μέχρι τις

δεξαμενές συλλογής, μεταφέρουν και πρόσθετες φερτές ύλες, βαριές

και ελαφρές, που πρέπει να αποχωριστούν πριν από την επεξεργασία.

Για το λόγο αυτό, οι δεξαμενές διαμορφώνονται κατάλληλα με

την τοποθέτηση διαδοχικών διαφραγμάτων κάθετα προς την επιμήκη

διεύθυνση της αρχικής ροής των αποβλήτων εντός της δεξαμενής που

δημιουργούν διαδοχικά διαμερίσματα.

Τα διαφράγματα, δύο ή και περισσότερα, τοποθετούνται, είτε

απαγορευτικά προς την στάθμη, οπότε επιτρέπουν την διέλευση από

τον πυθμένα και συγκρατούν τα επί της επιφανείας συγκεντρούμενα,

ελαφρά είτε απαγορευτικά προς τον πυθμένα οπότε επιτρέπουν την

διέλευση μόνο επιφανειακά και συγκρατούν τα, στον πυθμένα,

συγκεντρούμενα βαρέα.

Τελικά, τα απόβλητα διοχετεύονται στο τελευταίο διαμέρισμα

στο οποίο τοποθετείται και η αντλία μεταφοράς.

Με την συμπλήρωση ορισμένου χρόνου ελάχιστης ανάδευσης,

διακόπτεται η λειτουργία του αναδευτήρα και αφήνεται το διάλυμα εν

ηρεμία για προκαθορισμένο χρόνο καθίζησης (sedimentation time). To

στάδιο αυτό εμφανίζεται στον ελεγκτή ως ΟΡ 7.

Όταν περάσει ο χρόνος καθίζησης, ενεργοποιείται η αντλία

εξόδου των αποβλήτων, ανοίγει η ηλεκτροβαλβίδα εξόδου και

μεταφέρονται τα απόβλητα προς φίλτρανση. Το στάδιο αυτό (ΟΡ 8),

διακόπτεται, όταν η στάθμη των αποβλήτων εντός του αντιδραστήρα

φτάσει στο επίπεδο του κάτω διακόπτη στάθμης.Η αντλία μεταφοράς είναι κατασκευασμένη από οξύμαχο/

αλκαλίμαχο υλικό , συνήθως από πολυπροπυλένιο ή από ανοξείδωτο

χάλυβα Τ304 και μεταφέρει την απαιτούμενη ποσότητα αποβλήτων από

Διαφέρουν στη φύση της αντίδρασης που αφορά την αναγωγή των

Cr ‘ προς Cr’ ^ a i την προσθήκη αντιδραστηρίων που είναι διαλύματα

H2SO4 και NaHSOj. Η λειτουργία των συστημάτων προσθήκης, διαρκεί

μέχρι των τιμών: ΡΗ=3 και RH=400mV. Η ισχυρή ανάδευση διατηρείται

και ακολουθεί και εδώ το στάδιο της εξουδετέρωσης,

4 .6 .9 ΕΞΟΥΑΕΤΕΡΩΣΗ «

Με τα στάδια 1 ή 2 (ΟΡ 1, ΟΡ 2) που αφορούν την επεξεργασία

αλκαλικών ή όξινων αποβλήτων και ενώ η ισχυρή ανάδευση

συνεχίζεται, αρχίζει το στάδιο της εξουδετέρωσης (ΟΡ 3 στον ελεγκτή)

με την ενεργοποίηση των συστημάτων προσθήκης βάσεων ή οξέων. Ο

ελεγκτής μετά το τέλος των ΟΡ 1 ή ΟΡ 2 μεταφέρει εντολή σε

δοσιμετρικές αντλίες ή ηλεκτροβαλβίδες προσθήκης διαλύματος ΝαΟΗ

και Ca(OH)2 αν πρόκειται για εξουδετέρωση όξινων, ή σε δοσιμετρικές

αντλίες / ηλεκτροβαλβίδες προσθήκης διαλύματος H2SO4 αν πρόκειται

για εξουδετέρωση αλκαλικών αποβλήτων.

Η προσθήκη τερματίζεται με την επίτευξη της προκαθορισμένης

τιμής ΡΗ, στην περίπτωση αυτή ΡΗ=9 - 9,5. Συγχρόνως διακόπτεται και

η λειτουργία του αναδευτήρα, στη θέση της ισχυρής ανάδευσης.

4.6.10 ΚΡΟΚΙΔΩΣΗ - ΚΑΘΙΖΗΣΗ - ΕΞΟΔΟΣ

Μετά το τέλος της εξουδετέρωσης, τα απόβλητα βρίσκονται

πλέον, ως διάλυμα υγρών και διεσπαρμένων στερεών ιζημάτων

μεταλλικών υδροξειδίων. Αρχίζει το στάδιο 5 (ΟΡ 5) της κροκίδωσης,

με την σύγχρονη εκτέλεση δύο κινήσεων.

■ Την λειτουργία του αναδευτήρα στη θέση της ελάχιστης ταχύτητας,

■ Την λειτουργία της δοσιμετρικής αντλίας προσθήκης διαλύματος

πολυηλεκτρολύτη.Είναι δυνατόν να ενεργοποιηθεί, εφόσον κρίνεται επιθυμητό και

σύστημα προσθήκης Al2(S04)3Η προσθήκη του πολυηλεκτρολύτη διατηρείται για

προκαθορισμένο χρονικό διάστημα (μερικά λεπτά) και διακόπτεται η

παροχή του μετά την προσθήκη της επιθυμητής ποσότητας, ενώ

συνεχίζεται, εχί συγκεκριμένο χρονικό διάστημα, η ανάδευση με την

ελάχιστη ταχύτητα ώστε να διευκολυνθεί η δημιουργία μεγάλων

κόκκων και η επιτάχυνση της καθίζησης. Το στάδιο αυτό είναι

ενδιάμεσο και στον ελεγκτή εμφανίζεται ως ΟΡ 6.

Με την συμπλήρωση ορισμένου χρόνου ελάχιστης ανάδευσης

διακόπτεται η λειτουργία του αναδευτήρα και αφήνεται το διάλυμα σε

ηρεμία για προκαθορισμένο χ ιόνο καθίζησης (sedimentation time). To

στάδιο αυτό εμφανίζεται στον ελεγκτή ως ΟΡ 7.

Όταν εκπνεύσει ο χρόνος καθίζησης ενεργοποιείται η αντλία

εξόδου των αποβλήτων ανοίγει η ηλεκτροβαλβίδα εξόδου και

μεταφέρονται τα απόβλητα προς φίλτρανση. Το στάδιο αυτό (ΟΡ 8)

διακόπτεται όταν η στάθμη των αποβλήτων εντός του αντιδραστήρα,

φτάσει στο επίπεδο του κάτω διακόπτη στάθμης.

L·.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1) Σεμινάριο. Ημερίδα Προστασίας Περιβάλλοντος και Ηλεκτροχημική Βιομηχανία

Ι^αθηγητές - Ενότητεε. Α. Ισαακιδης. (Προστασία περιβάλλοντος στα

επιμεταλλωτήρια - Νομοθετικό πλαίσιο)

• Δ. Πατσουρέας. Κύρια απόβλητα επιμεταλλώσεων και επεξεργασία τους.

2) Ίδρυαα International iron and steel institute

Recycling and Disposal of spent materials from acid picking and coating

lines.

3) Τριανταφυλλίδης Μωϋσης. Δρ. Μηχανικός. Σημειώσεις στο μάθημα

των Ηλεκτροτεχνικών εφαρμογών Η. ΤΕ1 Καβάλας

4) Δερμεντζή Κ. Δρ. Χημικός. Σημειώσεις στο μάθημα της

Ηλεκτροχημείας. ΤΕ1 Καβάλας

5) Χημεία για τεχνολόγους. Δρ. Φώτη Ζ. Νομπέλη

6) Φυσικοχημεία Η, 111. Σκουλικίδης Θεόδωρος

7) Μέθοδοι κατεργασιών, τόμος Η Θερμικές κατεργασίες -

Επιμεταλλώσεις. Πλάννη Γ. Ορφανού

8) Μεταλλογνωσία. τόμος 111. Τα βιομηχανικά κράματα.

Κ. Κονοφάγου