Вредна ли для здоровья обработка деталей гальваника

Гальванический цех вредность

На сегодняшний день очень распространено такое явление, как покрытие металлических изделий c помощью электролиза. Делается это с помощью кислых или щелочных солей, раствор из которых называется электролитом. Необходимость покрытия металлов вызвана, в первую очередь, возможностью коррозии, поломки. Также к нему прибегают из соображений красоты.

Для работы над покрытием металлов существует гальванический цех. Вредность, сожалению, неотъемлемая ее часть. Для того, чтобы работать в гальваническом цехе, нужно обладать многочисленными умениями, и понимать, что здесь на каждом шагу подстерегает опасность. Итак, в чем же она состоит?

Вред на гальваническом производстве

Не секрет, что работа в гальваническом цехе связана с опасностью для здоровья. Именно поэтому государство предоставляет социальные гарантии для работников цеха. Например, для работников, имеющих дело с хромом и омеднением валов, предусмотрена государственная пения на льготных условиях и в льготных размерах.

В процессе работы в гальваническом цехе можно выделить следующие категории вредных факторов:

• Загрязнение воздуха
• Повреждение кожи
• Поражения слизистой носа
• Отравления

Разберемся по порядку. Думается, что одна из самых больших опасностей на гальваническом производстве – это выделение окислов азота, серной кислоты, трихлорэтилена. При долгой работе в помещении, воздух в котором пропитан этими веществами, безусловно, это отражается на внутреннем состоянии организма. С этим связано и возможное поражение слизистой оболочки носа, особенно при постоянной работе с хромом.

Есть еще одна опасность, с которой связано гальваническое производство. Вредность агрессивных веществ, с которыми приходится сталкиваться, для человеческой кожи очевидна. Так, если не использовать средства защиты для кожи, можно заболеть экземой или дерматитом. Очень часто такое явление наблюдается у работников, имеющих дело с никелем.

Даже отравления могут поджидать работников гальванического цеха. Это может произойти при присутствии на производстве цианистого водорода в достаточно больших количествах. Кроме того, обезжиривающие растворы тоже могут способствовать этому.

Поэтому работа в гальваническом цехе должна быть обеспечена таким образом, чтобы максимально обеспечить безопасность работников. Более подробно об этом будет рассказано в следующем разделе. В частности, для большей безопасности в аптечках гальванического цеха должно быть больше веществ, чем в обычной аптечке: обязательно должен присутствовать вазелин для смазывания внутренней части носа и рук при работе с хромом, раствор гипосульфита натрия, защитные мази и т.д. Запрещается есть и курить непосредственно в цехе, и перед тем, как это делать за его пределами, работники должны обязательно мыть руки – об этом их инструктируют.

Меры профилактики для предотвращения вредного воздействия гальванического производства

Последствия, о которых Вы прочитали в предыдущем пункте, необязательно проявятся, если соблюдать меры профилактики и правильно организовывать производство. Во-первых, необходимо, чтобы помещения, в которых находятся цеха, по возможности были одноэтажными. Все помещения должны быть максимально изолированными, и в них должна присутствовать хорошая система вентиляции, что особенно важно при производстве, загрязняющем воздух. Кроме того, устройство цеха должно быть спланировано таким образом, чтобы оборудование составляло не более 20% его помещения. Обязательно наличие проходов и проездов, чтобы не создавать препятствия в процессе работы.

На законодательном уровне к работе гальванического цеха применяются определенные правила. Во-первых, в правилах по охране труда на предприятиях и в организациях машиностроения, утвержденных Минэкономики РФ, говорится о необходимости очищать вентиляционные выбросы, ведь вредные выбросы опасны как для работников, так и для атмосферы в целом. Кроме того, Приказом Минфина РФ от 29.08.2001 № 68н установлено, что в гальваническом цехе нужно каждый месяц проводить инвентаризацию с полной зачисткой оборудования. При этом необходимо обратить внимание на то, что деятельность по очистке систем гальванических цехов признается работой повышенной опасности (Приказ Ростехнадзора от 18.01.2012 № 44).

Современная работа в гальваническом цехе должна быть максимально автоматизирована. Ведь основной риск возникновения неблагоприятных последствий во время работы с вредными веществами заключается именно в ручной работе. Кроме того, цех должен в ситуации, когда это возможно, заменять токсичные материалы на менее токсичные. Понятно, что бывают ситуации, когда опасных материалов не избежать, но все же иногда это можно сделать.

И, конечно, самим работникам следует уделять большое внимание своей безопасности. Необходимо использовать защитные инструменты для рук из водонепроницаемого материала, например, из кожи, как можно чаще мыть руки, использовать крем после работы. Необходимо регулярно посещать врачей для профилактики профессиональных заболеваний, в частности, отоларинголога.

Вредна ли для здоровья обработка деталей гальваника

Покрытие металлов путем электроосаждения из водных растворов солей металлов занимает одно из видных мест среди металлических покрытий. Процессы электроосаждения производятся в аппаратах, называемых электролизерами, или гальваническими ваннами. Наливаемый в ванны водный раствор кислых солей (сернокислый никель, сернокислый цинк, сернокислая медь) или щелочных комплексных солей (цианистых соединений меди, цинка, кадмия, серебра, золота) металлов называется электролитом. Электрический ток вводится в электролит посредством угольных или металлических электродов, имеющих обычно вид стержней или пластин.

При процессе электролиза, особенно во время явления так называемой поляризации электрического напряжения системы, происходит более или менее значительное выделение с поверхности ванны пузырьков водорода, кислорода и других газов. Вместе с ними выносится в воздух и сам электролит в виде тумана, загрязняя воздух токсическими и раздражающими веществами (хромовый ангидрид, цианистый водород и пр.). Повышение плотности применяемого в гальванических ваннах тока, концентрации электролита и температуры ванны, как правило, сопровождается усилением выделения водорода и влечет за собой вынос электролита в воздух помещения.

Подготовительные операции, предшествующие процессу электроосаждения в ваннах, в виде механической очистки поверхности изделий от ржавчины в пескоструйных камерах или химической очистки от загрязнения жирами и окислами в травильных ваннах (кислых и щелочных) имеют также важное гигиеническое значение.

Только отдельные процессы электролиза, как хромирование, цианистое цинкование, кадмирование и некоторые другие, могут сопровождаться выделением токсических веществ в концентрациях, иногда превышающих предельно допустимые. Все остальные процессы электролиза, в частности столь распространенное никелирование и электроэкстракция меди из кислых растворов, по-видимому, не сопровождаются загрязнением воздуха ни туманом сернистой кислоты, ни солями металлов.

Травление железа в серной, соляной и азотной кислотах и в смеси азотной кислоты с серной вызывает загрязнение воздуха в отдельных случаях парами окислов азота в пределах от 0,002 до 0,07 мг/л и аэрозолем серной кислоты в пределах до сотых долей миллиграмма на 1 л. Известную опасность представляет выделение паров трихлорэтилена гори процессе обезжиривания изделий в ваннах.

Однако с гигиенической точки зрения наибольшее значение имеет непосредственный контакт с этими продуктами и возможность их воздействия на организм через кожу в случаях слабой механизации процессов производства в гальванических цехах. Соприкосновение с незащищенной поверхностью кожи приводит к заболеваниям кожного покрова, а вдыхание некоторых веществ, например хромового ангидрида при процессе хромирования,— к поражениям слизистой оболочки носа вплоть до перфорации хрящевой части перегородки носа.

Среди поражений кожного покрова у рабочих гальванических цехов на первом месте по частоте стоят экземы и дерматиты у никелировщиков, вызываемые солями никеля. Обезжиривание кожи рук под влиянием щелочей и органических растворителей, а также повышенная температура ванны и большая плотность тока усиливают чувствительность к никелю. Заболевания кожи рук у хромировщиков в виде хромовых язв, изъязвлений, экзем и дерматитов встречаются относительно редко. Гораздо чаще, чем поражение кожи рук, у хромировщиков наблюдается поражение слизистой оболочки носа и верхних дыхательных путей.

Даже незначительные концентрации хромового ангидрида в воздухе могут вызвать более или менее значительные поражения слизистой оболочки носа. Действие на кожу может оказывать также бензин, хлорированные углеводороды и керосин, применяемые для обезжиривания изделий. Случаи отравлений цианистым водородом в гальванических цехах, как острые, так и хронические, наблюдаются исключительно редко — при случайном проливании на пол кислых растворов солей и цианистых щелочных электролитов и их смешении, если кислые и щелочные ванны располагаются смежно и не имеют в пределах цеха отдельных стоков для попавших на пол электролитов.

Возможность острых отравлений нельзя исключить при случайном смешении раствора цианистых солей с кислотами и выделении при этом больших количеств цианистого водорода. Опасно соприкосновение с растворами цианистых солей незащищенной, а тем более поврежденной кожи рук.

Вредна ли для здоровья обработка деталей гальваника

Константин Гилев,

специалист отдела продаж ООО «Энвиро Хеми ГмбХ»

«Гальваническое покрытие металла — это прекрасный способ избежать многих проблем и увеличить срок службы оборудования, агрегатов и прочих устройств. Нанесение гальванических покрытий методом хромирования или никелирования требует специального производственного процесса и квалифицированного персонала. Данная технология применяется на предприятиях чёрной и цветной металлургии, многих металлообрабатывающих и большинстве машиностроительных заводов, включая автомобилестроительные предприятия, а также при производстве товаров народного потребления. На сегодняшний день, это более 200 предприятий.

Основным видом отходов в гальваническом производстве являются промывные воды смешанного состава, содержащие несколько видов тяжёлых металлов и других примесей. Очистка таких стоков затруднена. Ежегодно в сточных водах гальванических цехов теряется более 0,46 тысяч тонн меди, 3,3 тысяч тонн цинка, десятки тысяч тонн кислот и щелочей. К тому же, применяемые на сегодняшний день технологии очистки стоков не позволяют возвращать очищенную воду в производство. В связи с чем, помимо указанных потерь, соединения меди и цинка, выносимые сточными водами из очистных сооружений гальванического производства оказывают весьма вредное влияние на экосистему.

Если рассматривать промывные воды, образующиеся, например, в результате промывки деталей после хромирования, электрохимического полирования и удаления некачественных покрытий, то из ионов тяжёлых металлов, находящихся в сточных водах, наиболее распространенными являются хром, никель и медь. Соединения хрома (III), а особенно, хрома (VI) токсичны для человека и животных. Смертельная доза K2Cr2О7 (дихромат калия) для человека составляет 0,2–0,3 гр. При этом не удаётся выделить металлы из шлама сложного состава, а если и удаётся, то возникают проблемы с дальнейшим использованием и переработкой отходов. Поэтому очистка сточных вод гальванического производства от отходов соединений трёх и шестивалентного хрома является особенно актуальной.

Снижению количества сточных вод может способствовать применение новой технологии производства. Но это потребует значительных материальных затрат, что нереально на данном этапе развития экономики. В результате, остаётся другой путь сохранения окружающей среды — повышение эффективности очистки сточных вод.

Для решения проблемы снижения количества тяжёлых металлов в сточных водах до ПДК необходимо использовать замкнутую систему водоснабжения, то есть промывные воды, подвергшиеся очистке от примесей возвращать в технологический цикл, а извлечённые примеси — на захоронение или переработку. Но подобная схема на территории нашей страны рассматривается к реализации только лидерами отраслей, а реально действует всего на нескольких предприятиях. В том числе из-за практического отсутствия индустрии захоронения и переработки выше обозначенных примесей — их просто некуда девать. Таким образом, в общей схеме гальванического производства очистка сточных вод является одной из самых сложных и в то же время самых востребованных задач.

Сегодня наиболее распространёнными способами очистки стоков гальванических производств на машиностроительных и металлообрабатывающих предприятияхВВ являются электрокоагуляция и гальванокоагуляция — устаревшие технологически методы, основанные на электрохимическом механизме растворения железа, с последующим образованием гидроксида хрома и имеющие огромное количество недостатков, основными среди которых являются: трудность в обслуживании электрокоагуляторов за счёт засорения межэлектродного пространства, которое необходимо постоянно прочищать скребками; трудность в обслуживании гальванокоагуляторов определяется необходимостью поддержания соотношения стальной стружки и кокса или стальной и медной стружки, неудобством засыпки загрузки, необходимостью тщательной фильтрации от мелкодисперсной фазы, состоящей из частиц кокса и оксидов железа; к тому же оба метода требуют огромного количества химических реагентов для поддержания самого процесса. При этом ни один из методов не позволяет возвращать очищенную с его помощью воду в производственный цикл — требуется доочистка.

Специалисты Enviro-chemie GmbH придерживаются мнения, что при значительных объёмах промышленных сточных вод на очистных сооружениях целесообразно применять комбинацию химических и мембранных методов очистки воды: флотация, ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос, а общую систему очистки создавать, комбинируя технологии: предварительную реагентную обработку, флотацию, фильтрацию, сорбцию, мембранное концентрирование, вакуумное выпаривание. Такая система позволит замкнуть водооборотный цикл непосредственно на предприятии.

Данная схема, в том или ином виде, успешно реализована на многих предприятиях в Европе и на некоторых заводах в нашей стране».

«Промышленные страницы Сибири» №10 (123 ) октябрь 2017 г.

Экологические проблемы гальванического производства

В современной промышленности до сих пор жив советский атавизм – потребительское отношение к природным ресурсам. Это заметно еще на стадии подготовки инженеров и рабочих. К сожалению, считается, что емкость природы безгранична, что она способна впитывать в себя всю грязь и продукты жизнедеятельности производства, аккумулируя это в себе и навсегда запечатывая в своих недрах. Своего рода безлимитный унитаз. Но реальность такова, что рано или поздно, этот унитаз засоряется и все выходит наружу. Это происходит либо в явном виде – техногенные аварии, выбросы, либо в неявном – подтравливание отходов в окружающую среду: воду, почву, воздух, откуда все в итоге попадает в организм ничего не подозревающих людей. И гальваническое производство, по большей части, оказывает второй тип воздействия. Многие ли люди вообще знают о нем? Многие ли люди знают о вреде, который наносится их здоровью отходами гальваники? А ведь эти загрязнения стоят на ПЕРВОМ месте, превосходя разливы нефти и радиацию!

В этом разделе будет дан ликбез по вопросу экологии гальванического производства. Это особенно актуально на Урале – гальваника в том или ином виде присутствует на всех наших заводах, а гравюра вообще невозможна без гальванических покрытий. Проблема же состоит в том, что на большинстве предприятий нет ни очистных сооружений, ни технологии бессточного производства. А основными загрязнителями являются ионы тяжелых металлов – ИТМ. Вспомним школьный курс химии…

Воздействие ИТМ

Ионы тяжелых металлов – это цинк, никель, хром, медь, олово, свинец… и добрая часть всей таблицы Менделеева. А сливаются они потому, что рано или поздно электролиты покрытия выходят из строя, а объемы их и частота замены значительны. Конечно, проще слить все в ближайший водоем или закопать в лесу, если речь идет о 50л или 10 кг за год. Но если это десятки кубометров в неделю или тонны в месяц? Насколько мы осведомлены об этом (здесь следует упомянуть о нашем праве знать размер вреда и получать за него компенсацию)? В итоге мы имеем сотни тонн ядовитых отходов. Чем они вредны? Большинство ИТМ канцерогенны – это означает, что они вызывают рак. Они накапливаются в организме и очень медленно его покидают. Хром, например, способен впитываться даже через кожу и канцерогенное действие проявляет в чрезвычайно низких концентрациях. Здесь отметим, что наиболее вреден шестивалентный хром – основной компонент электролитов хромирования, а также пассивирования цинка.

Но этим не ограничивается вред ИТМ. Они также обладают аллергенным, тератогенным, общетоксическим действием, заключающимся, в основном, в блокировании ферментов и гормонов и нарушении регуляции в организме, а также нарушении обмена веществ. Для справедливости скажем, что, наверное, только золото и небольшой ряд других химических элементов имеют неясную для науки функцию в организме человека. Остальные элементы и металлы в том числе, играют важные роли. Они делятся на макро, микро, ультрамикроэлементы и содержатся в организме в размерах от килограммов до микрограммов. Вред от них наступает тогда, когда они разово или системно поступают в организм в количествах, превышающих физиологически допустимы. Для контроля этих количеств были придуманы нормы предельно допустимых концентраций химических соединений – ПДК. Не вдаваясь в тонкости подразделения ПДК на категории, скажем, что они в России – одни из самых жестких. Но это не значит, что они всегда выполняются. Так как штрафы за их нарушение несправедливо малы, а способы установки экологического преступления крайне несовершенны и неэффективны. Особенно в свете последних нововведений нашего правительства. Один лишь факт – в России нет экологической полиции. А кто будет расследовать экопреступления?

Пути попадания ИТМ в организм человека. К вопросу об очистке отходов. До сих пор самым распространенным методом утилизации гальванических отходов является реагентный метод. Суть его в том, что все отходы переводятся в твердое малорастворимое состояние обработкой специальными реактивами. Затем тонны таких отходов захораниваются на спецполигонах. На Урале таких полигонов не хватает. И вполне логично спросить, а куда деваются отходы? Ответа на этот вопрос не знают даже многие директора предприятий, на которых эти отходы образуются. И дислокация их на общих свалках, пожалуй, наилучшее из того, что с ними делают. Но даже если отходы захоронены правильно, это еще не означает, что они обезврежены. Так, хоть закопанные соединения (в основном гидроксиды) и малорастворимы, но определенная их часть все же поступает с дождевыми, талыми, подземными водами в питьевые источники воды, а оттуда – к нам в организм. Либо эти соединения аккумулируются в растениях, которые ест скот или в воде, которую он пьет. Затем ИТМ накапливаются в мясе, молоке, жире животных и радостно поступают к нам на стол, продолжая свою экспансию. Как уже говорилось ранее, организм человека ИТМ покидают с большой неохотой.

Существуют и многочисленные альтернативные разработки, но всех их объединяет два момента – огромная стоимость оборудования, технологии и расходных материалов и факт переноса загрязнения из одной сферы производства в другую. Простой пример – мембранная технология очистки. В такой установке основной расходный элемент – мембрана. Но куда она денется после того, как отработает свой срок? Получается, что теперь мы должны придумать установку по переработке отработанных мембран. А потом установку по переработке того, что останется после переработки мембран и т.д.

Необходимо использовать ресурсы на 100%, то есть доводить технологию до такого уровня, чтобы из всех “хвостов” получались товарные продукты, которые потом можно использовать либо внутри предприятия, либо продавать во внешний рынок. И это возможно!

Показания и противопоказания к проведению гальванизации — постоянному электрическому току невысокого напряжения и небольшой силы.

Гальванический ток — постоянный электрический ток невысокого напряжения и небольшой силы. Прохождение тока через биологические ткани сопровождается рядом первичных физико-химических сдвигов, лежащих в основе физиологического и лечебного действия фактора.

Гальванизация – применение с лечебно-профилактическими целями постоянного непрерывного электрического тока невысокого напряжения (30-80 В) и небольшой силы (до 50 м А), называемого гальваническим.

Метод и вид такого тока получили название по имени итальянского физиолога Луиджи Гальвани. В лечебных целях впервые был применен после изобретения гальванического элемента в XIX в. В России изучением данного метода занимались русские врачи и ученые — А. Т. Болотов, И. К. Грузинов, А. А. Кабат, В. И. Вартанов (диссертация «Гальванические явления в коже лягушки») и многие другие.

Гальванический ток — постоянный электрический ток невысокого напряжения и небольшой силы. Неповрежденная кожа человека обладает высоким омическим сопротивлением и низкой удельной электропроводностью, поэтому в организм ток проникает в основном через выводные протоки потовых и сальных желез, межклеточные щели. Поскольку их общая площадь не превышает 1/200 части поверхности кожи, то на преодоление эпидермиса, обладающего наибольшим электросопротивлением, тратится большая часть энергии тока. Поэтому здесь развиваются наиболее выраженные физико-химические реакции на воздействие постоянным током, сильнее проявляется раздражение нервных рецепторов. Преодолев сопротивление кожи, ток дальше распространяется по пути наименьшего омического сопротивления, преимущественно по межклеточным пространствам, кровеносным и лимфатическим сосудам, оболочкам нервов и мышцам.

Прохождение тока через биологические ткани сопровождается рядом первичных физико-химических сдвигов, лежащих в основе физиологического и лечебного действия фактора.

Физиологическое и лечебное воздействие

Под действием приложенного к тканям внешнего электромагнитного поля в них возникает ток проводимости. Положительно заряженные частицы (катионы) движутся по направлению к отрицательному полюсу (катоду), а отрицательно заряженные (анионы) — к положительно заряженному полюсу (аноду). Подойдя к металлической пластине электрода, ионы восстанавливают свою наружную электронную оболочку (теряют свой заряд) и превращаются в атомы, обладающие высокой химической активностью (электролиз) (рис. 1). Взаимодействуя с водой, эти атомы образуют продукты электролиза. Под анодом образуется кислота (HCI), а под катодом — щелочь (КОН, NaOH). Один из вариантов таких реакций представлен на схеме

Н2 + NaOH ← 2 Н2О + Na — + → Na+ Сl- ← + 4CI + 2 Н2О → 4HCI + О2

Продукты электролиза являются химически активными веществами и в достаточной концентрации могут вызвать химический ожог подлежащих тканей. Для его предотвращения под электродами размещают смоченные водой прокладки, что позволяет добиться достаточного разведения химически активных соединений.

Гальванизация применяется при лечении:

1. Травм и заболеваний периферической нервной системы: плекситы, радикулиты, могно- и полинейропатии, невралгии.

2. Травм и заболеваний центральной нервной системы: черепно-мозговые и спнно-мозговые травмы, расстройства мозгового и спинального кровообращения, менингиты, энцефалиты.

3. Вегетативной дистонии, неврастении и других невротических состояний.

4. Заболеваний органов пищеварения, протекающих с нарушением моторной и секреторной функций: хронические гастриты, колиты, холециститы, дискинезии желчевыводящих путей, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки.

5. Артериальной гипертензии и гипотензии, стенокардии, атеросклероза в начальных стадиях.

6. Хронических воспалительных процессов в различных органах и тканях.

7. Некоторых стоматологических заболеваний: пародонтоз, глоссалгия.

8. Заболеваний глаз: кератиты, увеиты, глаукома.

9. Хронических артритов и периартритов травматического, ревматического и обменного происхождения, хронического остеомиелита.

Противопоказаниями для гальванизации являются:

Новообразования или подозрения на них, острые воспалительные и гнойные процессы, системные заболевания крови, резко выраженный атеросклероз, декомпенсация сердечной деятельности, лихорадка, экзема, дерматит, обширные нарушения целостности кожного покрова и расстройства кожной чувствительности в местах наложения электродов, беременность, кахексия, индивидуальная непереносимость гальванического тока.

Чистая гальваника: возможно ли такое?

Мирoвoе cooбщеcтвo давнo ocoзналo катаcтрoфичеcкие пocледcтвия вредных прoизвoдcтв, в т.ч. гальванoтехничеcких. С 1990 гoда в рамках ООН дейcтвует cпециальная прoграмма пo oхране oкружающей cреды oт опаcных технологий. Что делаетcя в этом отношении у наc в Роccии?

Михаил ЛИПКИН, к.х.н.

Поcкольку гальванотехника являетcя уникальной промышленной отраcлью, отказаться от которой в ближайшем будущем не предоставляется возможным, решение ее экологических проблем видится в совершенствовании прежде всего методов очистки в промышленных масштабах. Каковы основные экологические вызовы гальванопроизводства?

Для природы и человека отходы гальванотехники, насыщенные такими особо токсичными тяжелыми металлами и их солями, как ртуть, свинец, цианистые соединение и др., по степени экологической угрозы сопоставимы разве что с радионуклидами. Они даже опаснее, поскольку изотопы имеют периоды полураспада, чего не скажешь о тяжелых металлах.

Вода — всему начало

Гальванические технологии немыслимы без потребления больших объемов воды, которые во время производственных процессов насыщаются тяжелыми металлами, неорганическими кислотами, щелочами, поверхностно-активными веществами и впоследствии отравляют наружные и подземные водоемы высокотоксичными стоками. Учитывая, что вода без преувеличения является «кровью» нашей планеты и основным материалом живой материи, последствия ее необратимого химического загрязнения трудно недооценить.

Собственно, опасности две. Они кроются в самой сущности гальванотехники — в обработке поверхности и промывке деталей. Первая проявляется в особой токсичности электролитов, вторая — в объемах сточных вод. Здесь все предельно ясно: чем ядовитее электролит, тем опаснее его воздействие на экологию. Соответственно, чем больше отходов электрохимического производства, тем больше химикатов попадет в организм человека через продукты, питьевую воду и воздух — невольных потребителей зараженной воды. На этих знаниях строится основная экологическая защита, а на замене особо токсичных электролитов на менее вредные и качественные — водоочистительные мероприятия.

Прежде всего, нужно отказаться от цианистых соединений, а также от электролитов и растворов на базе шестивалентного хрома в пользу трехвалентного. Кроме того, кадмирование надо заменить цинкованием, меднение стали — никелированием (в качестве первого слоя). Что касается загрязнения воды, то наиболее разумным является продление жизни и повторное использование (рекуперация) электролитов и растворов, тем самым уменьшиится объем потребления новых вод.

Кроме технологических мероприятий, следует использовать методы оптимизации электрохимических производств, препятствующие избыточному потреблению электролитов и растворов. Безусловно, строго обязательным является внедрение передовых технологий очистки: противоточной многокаскадной качественной консервации.

Как практический раздел электрохимии гальваника считается вполне оформленным предметом естествознания, а система электролитов и технологических растворов, по мнению ряда ученых, вряд ли претерпит в ближайшее время революционные изменения. Поэтому основные усилия специалистов, работающих в данной области, направлены прежде всего на противодействие загрязнению окружающей среды ионами тяжелых металлов (ИТМ). Современные схемы экологически чистых технологий электрохимических производств базируются исключительно на методах очистки сточных вод, заряженных ИТМ и их производными.

Опасная гальваника содержится в воде в виде:

• взвеси тонкодисперсных суспензий и эмульсий;
• коллоидов и высокомолекулярных соединений;
• органических веществ;
• солей, кислот и оснований.

Все вредные вещества могут находиться в разных фазах, дополняя друг друга, но, как правило, их утилизируют по превалирующему принципу. В зависимости от этого очистка бывает механической, химической, коагуляционно-флотационной, электрохимической, сорбционной, мембранной и биологической.

Методы очистки

Самый распространенный из них — реагентный от ИТМ. Проводится путем перевода ионов в малорастворимые соединения (гидроксиды или карбонаты). Это достигается нейтрализацией сточных вод щелочными реагентами.

В качестве реагента используют и железосодержащие растворы. Метод получил название ферритного. Здесь очистка сточных вод основана на сорбции ИТМ магнитными гидроокисями железа и образовании ферритов.

В последнее время наибольшую популярность приобретают электрохимические методы. Это принцип — «выбить клин клином», т.е. очистить электрохимическим и/или мембранным способом (электролиз, электродиализ, электрофлотация).

Метод, на котором нужно акцентировать внимание, — электрокоагуляция, которая, как правило, используется для очистки хромосодержащих сточных вод. Она основывается на физико-химических процессах, протекающих в жидкости под действием электрического тока.

Те же самые процессы свойственны и гальванокоагуляции. Ее принципиальное отличие заключается в способе ведения ионов железа в очищаемый сток. Коагуляция происходит за счет разности электрохимических потенциалов железа и кокса/меди, через смесь которых пропускают сточные воды.

Следующим методом является ионообменная чистка. Метод эффективен для удаления из вод солей тяжелых металлов, щелочных и щелочноземельных металлов, минеральных кислот и щелочей. Для этого используют гранулы синтетических ионообменных смол, в составе которых имеется подвижный ион (катион или анион).

В обзоре следует упомянуть о методе электрофлотации, основанном на взаимном «слипании» пузырьков газа, получаемого электролитическим способом, с частицами загрязнения.

Интересным представляется также метод обратного осмоса и ультрафильтрации. Он основан на уникальной способности воды проникать через полупроницаемые мембраны в растворы или сточные воды электрохимических производств. Со стороны воды возникает осмотическое давление, которое выдавливает молекулы воды через мембрану в раствор, увеличивая его уровень в сопредельной емкости. После достижения равновесия между давлением воды и уровнем раствора возникает равновесие. Но стоит к раствору приложить избыточное давление — и возникает эффект обратного осмоса, приводящий к тому, что вода удаляется из сточных вод, а в стоках концентрируются ИТМ.

Данный метод очистки действует как в обратноосмотических (гиперфильтрационных), так и ультрафильтрационных установках.

Оборудование

Отрадно отметить, что у нас в России системы и оборудование для экологической защиты гальванотехнических производств выпускаются довольно активно. Существуют различные ионообменные смолы и конструкции очистки вод гальванических производств. Из отечественных предприятий, серийно выпускающих ионообменные фильтры, можно выделить таганрогское ОАО «ТКЗ “Красный котельщик”» и ОАО «Бийский котельный завод».

Кроме того, функционирует транснациональный экологический проект на базе ГУП «Технопарк РХТУ имени Д.И. Менделеева». Его задачей является разработка и внедрение инновационных технологий очистки сточных вод промышленных предприятий. В частности, именно здесь был разработан электрофлотатор, способный обеспечить надежную и качественную очистку сточных вод электрохимических производств от ИТМ.

Но, безусловно, своеобразным монополистом в области проектирования и производства гальванотехнического оборудования, в т.ч. и систем его экологической безопасности, у нас является ОАО «Тамбовгальванотехника имени С.И. Лившица». Надо отдать должное, что накопленный опыт позволяет предприятию делать востребованное на мировых рынках оборудование. Например, комплекс очистки сточных вод производительностью 1 — 12 м³/час, хорошо зарекомендовавшие себя модули обезвреживания шестивалентного хрома и ионообменной доочистки, а также установка обезвоживания шлама.

Уделяется внимание и западным производителям экологических систем гальванотехники.В России широко известны такие фирмы, как COVENTYA, FEB Galvanotechnik, Kovo–Finisch, Canning, EFCO и Sugil.

Пример конвенции

К решению проблем экологии, что тоже отрадно, подключаются наши оборонные предприятия, имеющие большой производственный и научный потенциал. В качестве примера – ОАО «Ижевский электромеханический завод “Купол”», которое входит в состав ОАО «Концерн ПВО “Алмаз-Антей”», производящего системы противовоздушной обороны в России. Добавим, что одними из направлений деятельности «Купола» стали разработка и внедрение проектов очистных сооружений промышленных предприятий.

Предприятие строит их концепцию на основе комплексной технологии очистки, берет на себя проектирование технологического оборудования, в т.ч. нестандартного, разработку автоматизированной системы управления технологическим оборудованием, осуществляет пусконаладочные работы. Вот краткое описание технологической схемы очистных сооружений от ижевского оборонного разработчика.

Промывные сточные воды гальванического производства поступают в накопитель. Сбор щелочных, кислых и хромсодержащих концентрированных сточных вод производится отдельно, после чего концентраты смешиваются в определенной пропорции, при необходимости нейтрализуются и поступают в смеситель-усреднитель. Туда же подается часть промывных стоков, имеющиеся на предприятии предварительно очищенные отработанные смазочно-охлаждающие жидкости и другие органосодержащие отходы. Из смесителя-усреднителя сточные воды поступают в биотенк, представляющий собой герметичный аппарат, в котором на загрузке иммобилизована специализированная культура сульфатвосстанавливающих бактерий.

Сульфатредукторы способны в анаэробных условиях восстанавливать сульфаты до сероводорода, одновременно окисляя органические вещества и разрушать фосфаты, нитраты и ионы аммония. Насыщенные сероводородом сточные воды из биотенка подаются вместе с частью промывных стоков в реактор биохимической очистки, где сероводород реагирует с растворенными ионами металлов и образует нерастворимые сульфиды. Поскольку растворимость большинства сульфидов металлов намного ниже по сравнению с гидроксидами металлов, в очищенной сточной воде достижимы очень низкие концентрации металлов.

Для удаления осадка, содержащего сульфиды металлов, стоки поступают в отстойник, оборудованный тонкослойными модулями. Осветленные сточные воды подвергаются озонированию с целью обеззараживания и дезодорации, а также для дополнительного окисления остатков органических веществ.

Очищенные сточные воды сбрасываются в систему городской канализации. В случае необходимости в устройства оборотного водоснабжения дополнительно вводятся стадии тонкой фильтрации и ультрафильтрации. Отделенный осадок собирается в уплотнителе осадка и обезвоживается механическим способом, после чего направляется на утилизацию или вывозится в места складирования.

Преимуществом системы является эффективная очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов без введения дополнительных реагентов. Сюда же относятся снижение на 65 — 70% общего солесодержания сточных вод, возможность использования сточных вод в оборотном водоснабжении предприятия, а также низкая растворимость осадка, что облегчает его дальнейшую обработку.