Разработка способа повторного использования отходов автомобильных аккумуляторов в соответствии с концепцией устойчивого эколого-экономического развития
Разработан способ восстановления исходных свойств отходов аккумуляторного электролита (реутилизации) с целью их повторного использования, установлены наиболее эффективные параметры процесса реутилизации, а также изучена возможность повторного использования реутилизированных отходов в автомобильном т...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Екологічна безпека та природокористування |
|---|---|
| Datum: | 2011 |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України
2011
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/58219 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Разработка способа повторного использования отходов автомобильных аккумуляторов в соответствии с концепцией устойчивого эколого-экономического развития / Т.С. Башевая // Екологічна безпека та природокористування: Зб. наук. пр. — К., 2011. — Вип. 8. — С. 148-157. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-58219 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Башевая, Т.С. 2014-03-20T20:40:26Z 2014-03-20T20:40:26Z 2011 Разработка способа повторного использования отходов автомобильных аккумуляторов в соответствии с концепцией устойчивого эколого-экономического развития / Т.С. Башевая // Екологічна безпека та природокористування: Зб. наук. пр. — К., 2011. — Вип. 8. — С. 148-157. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. XXXX-0062 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/58219 502.7:541.13:546.722 Разработан способ восстановления исходных свойств отходов аккумуляторного электролита (реутилизации) с целью их повторного использования, установлены наиболее эффективные параметры процесса реутилизации, а также изучена возможность повторного использования реутилизированных отходов в автомобильном транспорте. Розроблено спосіб відновлення початкових властивостей відходів акумуляторного електроліту (реутилізації) з метою їх повторного використання, встановлені найбільш ефективні параметри процесу реутилізації, а також вивчена можливість повторного використання реутилізірованих відходів в автомобільному транспорті. Made way to restore the original properties of the waste electrolyte from the batteries, set the most effective parameters for the process of reutilization, and studied the possibility of reuse of waste were recovered in road transport. ru Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України Екологічна безпека та природокористування Основи природокористування та безпека життєдіяльності Разработка способа повторного использования отходов автомобильных аккумуляторов в соответствии с концепцией устойчивого эколого-экономического развития Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Разработка способа повторного использования отходов автомобильных аккумуляторов в соответствии с концепцией устойчивого эколого-экономического развития |
| spellingShingle |
Разработка способа повторного использования отходов автомобильных аккумуляторов в соответствии с концепцией устойчивого эколого-экономического развития Башевая, Т.С. Основи природокористування та безпека життєдіяльності |
| title_short |
Разработка способа повторного использования отходов автомобильных аккумуляторов в соответствии с концепцией устойчивого эколого-экономического развития |
| title_full |
Разработка способа повторного использования отходов автомобильных аккумуляторов в соответствии с концепцией устойчивого эколого-экономического развития |
| title_fullStr |
Разработка способа повторного использования отходов автомобильных аккумуляторов в соответствии с концепцией устойчивого эколого-экономического развития |
| title_full_unstemmed |
Разработка способа повторного использования отходов автомобильных аккумуляторов в соответствии с концепцией устойчивого эколого-экономического развития |
| title_sort |
разработка способа повторного использования отходов автомобильных аккумуляторов в соответствии с концепцией устойчивого эколого-экономического развития |
| author |
Башевая, Т.С. |
| author_facet |
Башевая, Т.С. |
| topic |
Основи природокористування та безпека життєдіяльності |
| topic_facet |
Основи природокористування та безпека життєдіяльності |
| publishDate |
2011 |
| language |
Russian |
| container_title |
Екологічна безпека та природокористування |
| publisher |
Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України |
| format |
Article |
| description |
Разработан способ восстановления исходных свойств отходов аккумуляторного электролита (реутилизации) с целью их повторного использования, установлены наиболее эффективные параметры процесса реутилизации, а также изучена возможность повторного использования реутилизированных отходов в автомобильном транспорте.
Розроблено спосіб відновлення початкових властивостей відходів акумуляторного електроліту (реутилізації) з метою їх повторного використання, встановлені найбільш ефективні параметри процесу реутилізації, а також вивчена можливість повторного використання реутилізірованих відходів в автомобільному транспорті.
Made way to restore the original properties of the waste electrolyte from the batteries, set the most effective parameters for the process of reutilization, and studied the possibility of reuse of waste were recovered in road transport.
|
| issn |
XXXX-0062 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/58219 |
| citation_txt |
Разработка способа повторного использования отходов автомобильных аккумуляторов в соответствии с концепцией устойчивого эколого-экономического развития / Т.С. Башевая // Екологічна безпека та природокористування: Зб. наук. пр. — К., 2011. — Вип. 8. — С. 148-157. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT baševaâts razrabotkasposobapovtornogoispolʹzovaniâothodovavtomobilʹnyhakkumulâtorovvsootvetstviiskoncepcieiustoičivogoékologoékonomičeskogorazvitiâ |
| first_indexed |
2025-11-26T20:01:59Z |
| last_indexed |
2025-11-26T20:01:59Z |
| _version_ |
1850772418248835072 |
| fulltext |
148
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
УДК 502.7:541.13:546.722
РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПОВТОРНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ОТХОДОВ АВТОМОБИЛЬНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ
В СООТВЕТСТВИИ С КОНЦЕПЦИЕЙ УСТОЙЧИВОГО
ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ
Т.С. Башевая, магистр
(Донбасская национальная академия
строительства и архитектуры, г. Макеевка)
Разработан способ восстановления исходных свойств отходов акку-
муляторного электролита (реутилизации) с целью их повторного ис-
пользования, установлены наиболее эффективные параметры процесса
реутилизации, а также изучена возможность повторного использования
реутилизированных отходов в автомобильном транспорте.
Розроблено спосіб відновлення початкових властивостей відходів
акумуляторного електроліту (реутилізації) з метою їх повторного вико-
ристання, встановлені найбільш ефективні параметри процесу реути-
лізації, а також вивчена можливість повторного використання реутилі-
зірованих відходів в автомобільному транспорті.
Made way to restore the original properties of the waste electrolyte from the
batteries, set the most effective parameters for the process of reutilization, and
studied the possibility of reuse of waste were recovered in road transport.
Îêðóæàþùàÿ ñðåäà — ýòî äèíàìè÷åñêàÿ áèîëîãè÷åñêàÿ ñóù-
íîñòü, ñòðîåíèå è ðàâíîâåñèå êîòîðîé ñîõðàíÿþòñÿ ñòàáèëüíû-
ìè, ïîòîìó ÷òî ïðèðîäà ñ åå ñèñòåìîé «ïåðåðàáîòêè îòõîäîâ»
ñîçäàëà ïðîöåññ «êðóãîîáîðîòà ìàòåðèàëîâ», âêëþ÷àþùèéñÿ, êàê
òîëüêî íà÷èíàåòñÿ «çàãðÿçíåíèå». Äëÿ ïðèðîäíûõ îòõîäîâ è èõ
ïåðåðàáîòêè ïðèðîäà îáëàäàåò áóôåðíîé ¸ìêîñòüþ, îáåñïå÷è-
âàþùåé íåéòðàëèçàöèþ îòõîäîâ. Îäíàêî, ñ ðàçâèòèåì ïðîìûø-
ëåííîãî ïðîèçâîäñòâà áèîñôåðà òðàíñôîðìèðîâàëàñü â òåõíî-
ñôåðó, è îòõîäû ñòàëè «áîëåçíüþ» ïëàíåòû Çåìëÿ.
Т.С. Башевая, 2011
149
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 2. Îñíîâè ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ òà áåçïåêà æèòòºä³ÿëüíîñò³
Óìåíüøåíèå íåãàòèâíîãî âîçäåéñòâèÿ îòõîäîâ íà îêðóæàþ-
ùóþ ñðåäó îñíîâûâàåòñÿ íà òðåõ îñíîâíûõ íàïðàâëåíèÿõ äå-
ÿòåëüíîñòè:
1. ñîçäàíèå ìàëîîòõîäíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ;
2. îáåçâðåæèâàíèå îòõîäîâ ñ ïîñëåäóþùèì çàõîðîíåíèåì;
3. óòèëèçàöèÿ, ðåóòèëèçàöèÿ èëè ðåöèêëèðîâàíèå îòõîäîâ,
òî åñòü èñïîëüçîâàíèå îòõîäîâ â êà÷åñòâå âòîðè÷íîãî ñûðüÿ
èëè âîññòàíîâëåíèå èñõîäíûõ ñâîéñòâ îòõîäîâ, îïÿòü æå äëÿ
ïîâòîðíîãî èñïîëüçîâàíèÿ.
Ïåðâîå íàïðàâëåíèå â îñíîâíîì êàñàåòñÿ îòõîäîâ ïðîèç-
âîäñòâåííûõ ïðîöåññîâ, êîëè÷åñòâî êîòîðûõ ìîæíî óìåíü-
øèòü ïóòåì èçìåíåíèÿ òåõíîëîãèè ïðîèçâîäñòâà. Âòîðîå íà-
ïðàâëåíèå äîëãîå âðåìÿ áûëî ïðèîðèòåòíûì â ìèðîâîé
ïðàêòèêå â ñôåðå îáðàùåíèÿ ñ îòõîäàìè. Îäíàêî, íàñòóïèë
ìîìåíò, êîãäà êîëè÷åñòâî íàêîïëåííûõ îòõîäîâ è ðàçìåðû
òåððèòîðèé çàíÿòûõ îòõîäàìè ïðåâûñèëè äîïóñòèìûå ðàçìå-
ðû. Â íàñòîÿùèé ìîìåíò íà êàæäîãî æèòåëÿ ïëàíåòû ïðèõî-
äèòñÿ 150—600 êã â ãîä áûòîâûõ îòõîäîâ. Ïðè ýòîì íàáëþäà-
åòñÿ ñëåäóþùàÿ òåíäåíöèÿ ðîñòà êîëè÷åñòâà îòõîäîâ — êàæäûå
8—10 ëåò êîëè÷åñòâî îòõîäîâ ïîñòóïàþùèõ â îêðóæàþùóþ
ñðåäó óäâàèâàåòñÿ [1]. Äàííàÿ òåíäåíöèÿ ÿâëÿåòñÿ ýêîëîãè÷åñ-
êè îïàñíîé äëÿ Óêðàèíû, â íàñåëåííûõ ïóíêòàõ êîòîðîé
åæåãîäíî íàêàïëèâàåòñÿ îêîëî 35 ìëí ì3 òâåðäûõ áûòîâûõ
îòõîäîâ (ÒÁÎ) è åæåãîäíûé ïðèðîñò îòõîäîâ ïåðâîãî, âòîðîãî
è òðåòüåãî êëàññîâ îïàñíîñòè äîñòèãàåò 3,5—8,1 ìëí òîíí.
Âîçíèêëà îáúåêòèâíàÿ íåîáõîäèìîñòü èçìåíåíèÿ ìåòîäîâ
îáðàùåíèÿ ñ îòõîäàìè. Îäíî èç ãëàâíûõ íàïðàâëåíèé ïðîáëå-
ìû óìåíüøåíèÿ ýêîëîãè÷åñêîé íàãðóçêè íà îêðóæàþùóþ ñðå-
äó Óêðàèíû ýòî èñïîëüçîâàíèå îòõîäîâ êàê âòîðè÷íîãî ñûðüÿ
— òî åñòü òðåòüå íàïðàâëåíèå. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ñðåäè
ñòðàí ÅÑ îñîáåííî ðàñïðîñòðàíåíà ïðîãðåññèâíàÿ òåíäåíöèÿ,
òàê íàçûâàåìàÿ «äàòñêàÿ êîíöåïöèÿ» îáðàùåíèÿ ñ îòõîäàìè.
Ñóòü åå â òîì, ÷òî çàêîíîäàòåëüíî âíåäðåíî â Äàíèè ïðàâèëî:
- òå îòõîäû, êîòîðûå ìîæíî, õîòÿ áû ïîòåíöèàëüíî, óòè-
ëèçèðîâàòü, íåëüçÿ íè ñæèãàòü, íè çàêàïûâàòü èëè óíè÷òîæàòü
äðóãèìè ñïîñîáàìè;
- òå îòõîäû èç íåóòèëèçèðóåìûõ, êîòîðûå ìîæíî ñæå÷ü
èëè èñïîëüçîâàòü äðóãèìè ñïîñîáàìè êàê äîáàâêó ê ýíåðãî-
150
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
ïðîèçâîäñòâó, íåëüçÿ óíè÷òîæàòü. Óíè÷òîæàòü (çàêàïûâàòü è
ò. ï.) ìîæíî òîëüêî îòõîäû, êîòîðûå íå îòíîñÿòñÿ ê ïåðâûì
äâóì êàòåãîðèÿì äàæå åñëè ïîêà íåò ðåíòàáåëüíûõ òåõíîëîãèé
äëÿ èõ èñïîëüçîâàíèÿ êàê âòîðè÷íûõ ðåñóðñîâ. À äî ïîÿâëå-
íèÿ òàêèõ òåõíîëîãèé ïðîèçâîäèòåëü ýòèõ îòõîäîâ îáÿçàí èõ
íàêàïëèâàòü ñ ñîáëþäåíèåì ïðàâèë ýêîëîãè÷åñêîé áåçîïàñ-
íîñòè çà ñâîé ñ÷åò. Ýòî, åñòåñòâåííî, ìîùíûé ðû÷àã äëÿ ñòè-
ìóëÿöèè îòõîäîîáðàçîâàòåëåé âíåäðÿòü ìàëîîòõîäíûå òåõíî-
ëîãèè è äàæå âêëàäûâàòü äåíüãè â èõ ðàçðàáîòêó [2].
Ïðåäñòàâëåííàÿ ðàáîòà ïîñâÿùåíà òàêîìó âèäó îòõîäîâ êàê
ñåðíîêèñëûé ýëåêòðîëèò ñâèíöîâî-êèñëîòíûõ àêêóìóëÿòîðîâ
(ÑÊÀ). Äàííûé âèä îòõîäîâ îòíîñèòñÿ ê êàòåãîðèè — «îòõîäû
ïîòðåáëåíèÿ». Ïîýòîìó äëÿ íèõ âîçìîæíû âòîðîé è òðåòèé
ïóòè îáåçâðåæèâàíèÿ îïèñàííûõ âûøå.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ â Óêðàèíå â ñôåðå îáðàùåíèÿ ñ ñåðíî-
êèñëûìè àêêóìóëÿòîðíûìè îòõîäàìè èñïîëüçóåòñÿ â îñíîâ-
íîì ìåòîä íåéòðàëèçàöèè åå ùåëî÷íûìè ðåàãåíòàìè. Ïðèâå-
äåííûå â ëèòåðàòóðå è ïðèìåíÿåìûå íà ïðàêòèêå ñïîñîáû
íåéòðàëèçàöèè îòëè÷àþòñÿ èñïîëüçóåìûì ùåëî÷íûì ðåàãåí-
òîì, óñëîâèÿìè ïðîâåäåíèÿ ïðîöåññà, êîíå÷íûì ïðîäóêòîì,
ïîëó÷àåìûì â ðåçóëüòàòå íåéòðàëèçàöèè, ñòåïåíüþ ýêîëîãè÷-
íîñòè (ò.å. â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ïðîöåññ óòèëèçàöèè íå
ñîïðîâîæäàåòñÿ èçâëå÷åíèåì èç îòõîäîâ òÿæåëûõ ìåòàëëîâ).
Íåäîñòàòêàìè èñïîëüçîâàíèÿ ìåòîäà íåéòðàëèçàöèè äëÿ îáåç-
âðåæèâàíèÿ ñåðíîêèñëûõ àêêóìóëÿòîðíûõ îòõîäîâ ÿâëÿþòñÿ:
îáðàçîâàíèå áîëüøèõ îáúåìîâ æèäêèõ îòõîäîâ, â òîì ÷èñëå,
ñîäåðæàùèõ òÿæåëûå ìåòàëëû; íåîáõîäèìîñòü ïðèîáðåòåíèÿ
ùåëî÷íûõ ðåàãåíòîâ (èçâåñòêîâîå ìîëîêî, èçâåñòíÿê, àììèà÷-
íàÿ âîäà è äð.) äëÿ âñåõ ïðîöåññîâ íåéòðàëèçàöèè, èõ òðàíñ-
ïîðòèðîâêà, õðàíåíèå, ïðàâèëüíàÿ îðãàíèçàöèÿ èõ ïðèìåíå-
íèÿ; ïðè íåéòðàëèçàöèè òåðÿåòñÿ äîðîãîé ïðîäóêò — ñåðíàÿ
êèñëîòà, êîòîðàÿ ìîãëà áûòü ïîâòîðíî èñïîëüçîâàíà, ÷òî ñî-
îòâåòñòâóåò «äàòñêîé êîíöåïöèè», à òàêæå êîíöåïöèè óñòîé-
÷èâîãî ýêîëîãî-ýêîíîìè÷åñêîãî ðàçâèòèÿ.
Öåëü ðàáîòû — îáîñíîâàíèå ïàðàìåòðîâ ýêîëîãè÷åñêè áåçîïàñ-
íîé òåõíîëîãèè óòèëèçàöèè îòõîäîâ àêêóìóëÿòîðíîãî ýëåêòðîëèòà.
Äëÿ òîãî, ÷òîáû ïîâòîðíî èñïîëüçîâàòü îòðàáîòàííûé àê-
êóìóëÿòîðíûé ýëåêòðîëèò íåîáõîäèìî âîññòàíîâèòü åãî èñ-
151
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 2. Îñíîâè ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ òà áåçïåêà æèòòºä³ÿëüíîñò³
õîäíûå ñâîéñòâà, òî åñòü ðåóòèëèçèðîâàòü, äî ñîîòâåòñòâèÿ
ÃÎÑÒ 667-73 — Êèñëîòà ñåðíàÿ àêêóìóëÿòîðíàÿ. Îäíîé èç
îñíîâíûõ ïðè÷èí âûõîäà ÑÊÀ èç ñòðîÿ ÿâëÿåòñÿ çàãðÿçíåíèå
ýëåêòðîëèòà ìåòàëëàìè ïåðåìåííîé âàëåíòíîñòè.  ÷àñòíîñòè,
íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííîé è íàèáîëåå âðåäíîé ïðèìåñüþ
ÿâëÿåòñÿ æåëåçî. Èîíû Fe3+ â àêêóìóëÿòîðå çà ñ÷åò äèôôóçèè
è êîíâåêöèè ïîïàäàþò ê îòðèöàòåëüíîìó ýëåêòðîäó è çäåñü
âîññòàíàâëèâàþòñÿ ñâèíöîì, òî åñòü âûçûâàþò ñàìîðàçðÿä
îòðèöàòåëüíîãî ýëåêòðîäà. Åñëè æå èîíû æåëåçà áóäóò íàõî-
äèòüñÿ â ýëåêòðîëèòå â äâóõâàëåíòíîì ñîñòîÿíèè, òî îíè íå
áóäóò îêàçûâàòü îòðèöàòåëüíîå âëèÿíèå íà ýêñïëóàòàöèîííûå
õàðàêòåðèñòèêè àêêóìóëÿòîðíîé êèñëîòû [3]. À ñëåäîâàòåëüíî,
âîññòàíîâëåííûé (ðåóòèëèçèðîâàííûé) àêêóìóëÿòîðíûé ðàñòâîð
ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí â êà÷åñòâå ýëåêòðîëèòà â àâòîìîáèëü-
íîì òðàíñïîðòå.
 ëèòåðàòóðå îïèñûâàþòñÿ ïðîöåññû âîññòàíîâëåíèÿ òðåõ-
âàëåíòíîãî æåëåçà â äâóõâàëåíòíîå â ñåðíîêèñëûõ ðàñòâîðàõ
ýëåêòðîõèìè÷åñêèì ìåòîäîì. Çäåñü êîíöåíòðàöèÿ ñîëåé æåëå-
çà ñîñòàâëÿåò îêîëî 100 ã/ë, à ñåðíîé êèñëîòû — îêîëî 50—
180 ã/ë, âûõîä äâóõâàëåíòíîãî æåëåçà 99%, ïðè êàòîäíîé ïëîò-
íîñòè òîêà 300—600 À/ì2 è òåìïåðàòóðå 60°Ñ [3].
 íàøèõ èññëåäîâàíèÿõ â êà÷åñòâå ìîäåëüíîãî ýëåêòðîëèòà
èñïîëüçîâàëñÿ 36% ðàñòâîð ñåðíîé êèñëîòû ñ ñîäåðæàíèåì
æåëåçà 60—240 ìã/ë (ñîîòíîøåíèå æåëåçî—êèñëîòà ñîñòàâëÿåò
1:3000). Ïðîöåññ âîññòàíîâëåíèÿ æåëåçà ïðîâîäèëñÿ â êàòîä-
íîé îáëàñòè äâóõêàìåðíîãî ýëåêòðîäèàëèçàòîðà ðàçäåëåííîãî
àíèîíèòîâîé ìåìáðàíîé ÌÀ-40.  êà÷åñòâå àíîäà è êàòîäà
èñïîëüçîâàëèñü ñâèíöîâûå ïëàñòèíû ñ ðàññòîÿíèåì ìåæäó íèìè
0,011 ì. Â õîäå ýêñïåðèìåíòà çàìåðÿëè íàïðÿæåíèå, ñèëó òîêà,
òåìïåðàòóðó ðàñòâîðà, à òàêæå êîíöåíòðàöèþ ñåðíîé êèñëîòû,
îáùåãî è òðåõâàëåíòíîãî æåëåçà. Ñîäåðæàíèå îáùåãî è òðåõ-
âàëåíòíîãî æåëåçà îïðåäåëÿëè ñóëüôîñàëèöèëîâûì ìåòîäîì.
Êîíöåíòðàöèþ ñåðíîé êèñëîòû îïðåäåëÿëè òèòðîâàíèåì ðà-
ñòâîðîì åäêîãî íàòðà ñ èñïîëüçîâàíèåì èíäèêàòîðà ìåòèëîâî-
ãî îðàíæåâîãî.
Îäíèì èç îñíîâíûõ èçó÷àåìûõ ôàêòîðîâ ÿâëÿëàñü ïëîòíîñòü
òîêà. Èññëåäîâàíèå ïðîâîäèëèñü ïðè ïëîòíîñòè òîêà 100, 200,
300, 400, 500, 600 À/ì2. Óñòàíîâëåíî, ÷òî ïðè ïåðå÷èñëåííûõ
152
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
ïëîòíîñòÿõ òîêà â èññëåäóåìûõ ðàñòâîðàõ æåëåçî íà êàòîäå íå
âûäåëÿåòñÿ.
Àíàëèçèðóÿ ðåçóëüòàòû ïðîâåäåííîãî ýêñïåðèìåíòà, ïðè èñ-
õîäíîé êîíöåíòðàöèè Fe3+ 120 ìã/ë, ìîæíî ñêàçàòü, ÷òî ïðè
ïëîòíîñòè òîêà 100 À/ì2 ïðîöåññ èäåò íàèáîëåå ìåäëåííî. Çà
200 ìèíóò æåëåçî âîññòàíàâëèâàåòñÿ ìàêñèìóì íà 37% (ðèñ. 1),
òî åñòü ñîäåðæàíèå Fe3+ â êèñëîòå óìåíüøèëîñü ñ 120 ìã/ë äî
75 ìã/ë. Ïðè÷åì «îñíîâíîé ïðîöåññ» — óìåíüøåíèå èîíîâ
Fe3+ äî 80 ìã/ë — ïðîèñõîäèò çà 153 ìèíóòû. Ïðè ýòîì âîñ-
ñòàíîâëåíèå ïðîèñõîäèò ñ íàïðÿæåíèåì 3,01Â, à òåìïåðàòóðà
ðàñòâîðà ïîâûøàåòñÿ ñ 18°Ñ äî 23°Ñ.
Ïðè ïîâûøåíèè ïëîòíîñòè òîêà äî 200 À/ì2 èîíû æåëåçà
òàêæå âîññòàíàâëèâàþòñÿ ìàêñèìóì íà 37%, íî ïðè ýòîì óâå-
ëè÷èâàåòñÿ ñêîðîñòü âîññòàíîâëåíèÿ â íà÷àëüíûé ìîìåíò: äî
80 ìã/ë âîññòàíàâëèâàåòñÿ çà 108 ìèíóò (ðèñ. 1).
Äàëüíåéøåå ïîâûøåíèå êàòîäíîé ïëîòíîñòè òîêà äî 300 À/ì2
âëå÷åò óâåëè÷åíèå ñêîðîñòè ïðîöåññà: âîññòàíîâëåíèå èîíîâ
æåëåçà äî ñîäåðæàíèÿ Fe3+ â ðàñòâîðå 68 ìã/ë ïðîèñõîäèò çà
150 ìèíóò. Ïðè÷åì «îñíîâíîé ïðîöåññ» – óìåíüøåíèå èîíîâ
Få3+ äî 80 ìã/ë — ïðîèñõîäèò çà 54 ìèíóòû (ðèñóíîê 2) òî
åñòü ñêîðîñòü âîññòàíîâëåíèÿ óâåëè÷èâàåòñÿ ïðèáëèçèòåëüíî â
3 ðàçà ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðîöåññîì ïðîòåêàþùèì ïðè 100À/ì2.
Íàïðÿæåíèå ðàâíî 3,2 Â. Òåìïåðàòóðà ðàñòâîðà â õîäå ïðîöåñ-
ñà óâåëè÷èâàåòñÿ ñ 18 äî 27°Ñ.
Ïîâûøàÿ ïëîòíîñòü òîêà äàëåå, âèäèì ñëåäóþùåå ÿâëåíèå:
ñ óâåëè÷åíèåì ïëîòíîñòè òîêà îò 400 äî 600 À/ì2 óìåíüøàåòñÿ
ñêîðîñòü ïðîöåññà. Ñ íåáîëüøèìè ðàçëè÷èÿìè â ñêîðîñòè ïðî-
òåêàþò ïðîöåññû ïðè ïëîòíîñòè òîêà 300 è 400 À/ì2, íî âñå
æå ïðè 400 À/ì2 ñêîðîñòü íåñêîëüêî íèæå: äî êîíöåíòðàöèè
80 ìã/ë èîíû æåëåçà Fe3+âîñòàíàâëèâàþòñÿ çà 57 ìèíóò, à
ïîëíîñòüþ ïðîöåññ ïðîòåêàåò çà 160 ìèíóò. Ïðè ïëîòíîñòÿõ
òîêà 500 è 600 À/ì2 ñêîðîñòü âîññòàíîâëåíèÿ æåëåçà äî 80 ìã/ë
ìåíüøå â 1,5 è 2 ðàçà ñîîòâåòñòâåííî ïî ñðàâíåíèþ ñ îïòè-
ìàëüíîé. Ìàêñèìàëüíîå âîññòàíîâëåíèå èîíîâ æåëåçà ïðè
ïëîòíîñòÿõ òîêà îò 300 äî 600 À/ì2 ïðîòåêàåò íà 44% (ðèñ. 2).
Èç ðàññìîòðåííîãî ñëåäóåò, ÷òî îïòèìàëüíîé ïëîòíîñòüþ òîêà
ÿâëÿåòñÿ 300 À/ì2.
153
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 2. Îñíîâè ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ òà áåçïåêà æèòòºä³ÿëüíîñò³
3040506070809010
0
11
0
12
0
13
0
0
20
40
60
80
10
0
12
0
14
0
16
0
18
0
20
0
t,м
ин
С
,м
г F
e+
/л
1
2
6
5
3
4
7
"1
00
А
/м
2 " y
=
0
,0
01
2t
2 -
0,
43
t +
1
16
,5
1
R2
=
0,
96
"2
00
А
/м
2 " y
=
0
,0
01
6t
2 -
0,
53
t +
1
18
,8
3
R2 =
0
,9
9
"3
00
А
/м
2 " y
=
-2
E-
0,
05
t3 +
0
,0
07
3t
2 -
1,
05
t +
1
19
,1
2
R2 =
0
,9
9
"4
00
А
/м
2 " y
=
0
,0
5t
3 +
0
,0
06
t2 -
0,
99
t +
1
18
,9
R2 =
0
,9
9
"5
00
А
/м
2 " y
=
0,
05
t3 +
0
,0
04
t2 -
0,
83
t +
1
19
,4
1
R2 =
0
,9
9
"6
00
А
/м
2 " y
=
0
,0
00
00
06
t3 +
0
,0
03
t2 -
0,
66
t +
1
19
,1
9
R2 =
0
,9
9
"5
%
к
ис
ло
та
" y
=
0
,0
00
00
7t
4 -
0,
00
03
t3 +
0
,0
45
t2 -
3,
20
71
t +
1
18
,1
3
R2 =
0
,9
8
Ð
èñ
.
1.
Ç
àâ
èñ
èì
îñ
ò
ü
êî
íö
åí
ò
ðà
öè
è
èî
íî
â
F
e3
+
â
ðå
óò
èë
èç
èð
óå
ì
îé
êè
ñë
îò
å
îò
âð
åì
åí
è
ïð
îâ
åä
åí
èÿ
ïð
îö
åñ
ñà
ïð
è
ðà
çë
è÷
íî
é
êà
ò
îä
íî
é
ïë
îò
íî
ñò
è
ò
îê
à
(1
-1
00
À
/ì
2 ,
2
—
20
0
À
/ì
2 ,
3
—
30
0
À
/ì
2 ,
4
—
4
00
À
/ì
2 ,
5
-
40
0
À
/ì
2 ,
6
—
6
00
À
/ì
2 ,
7
—
3
00
À
/ì
2
è
5%
ñ
åð
íà
ÿ
êè
ñë
îò
à)
.
154
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
153
108
54 57
80
100
y = -1,85x4 + 25,21x3 - 104,52x2 + 117,13x + 117,5
R2 = 0,99
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
100 200 300 400 500 600
Плотность тока, ik,А/м2
t,м
ин
Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü âðåìåíè âîññòàíîâëåíèÿ îò ïëîòíîñòè òîêà äëÿ
«îñíîâíîãî ïðîöåññà» (óìåíüøåíèå êîíöåíòðàöèè èîíîâ Fe3+ äî 80 ìã/ë)
 õîäå ýêñïåðèìåíòà ðàññìàòðèâàëèñü ïðîöåññû ïðè ñîäåð-
æàíèè æåëåçà â êèñëîòå:
- â äâà ðàçà áîëüøå — 240 ìã/ë;
- â äâà ðàçà ìåíüøå èñõîäíîãî — 60 ìã/ë.
Âîññòàíîâëåíèå ïðîâîäèëîñü ïðè îïòèìàëüíîé ïëîòíîñòè
òîêà 300 À/ì2.
Ïðè èñõîäíîé êîíöåíòðàöèè èîíîâ Fe3+ 60 ìã/ë âîññòàíîâ-
ëåíèå ïðîòåêàåò çà 150 ìèíóò íà 44% äî ñîäåðæàíèÿ òðåõâà-
ëåíòíîãî æåëåçà 34 ìã/ë. Ïî ñóùåñòâóþùèì íîðìàì â àêêóìó-
ëÿòîðíîé êèñëîòå äîïóñêàåòñÿ 50 ìãFe3+/ë.
Êîãäà â èñõîäíîé êèñëîòå ñîäåðæèòñÿ 240 ìã/ë òðåõâàëåíò-
íîãî æåëåçà, ïðîöåññ âîññòàíîâëåíèÿ ïðîèñõîäèò çà 150 ìèíóò.
Ñîäåðæàíèå Fe3+ â êèñëîòå ñîñòàâëÿåò 138 ìã/ë, òî åñòü æåëåçî
âîññòàíàâëèâàåòñÿ òàêæå íà 44%. Ïðîöåññ ïðîòåêàåò ïðè òåõ æå
óñëîâèÿõ: íàïðÿæåíèå 3,2Â, òåìïåðàòóðà ðàñòâîðà (24—27)°Ñ.
Òî, ÷òî èîíû æåëåçà âîññòàíàâëèâàþòñÿ òîëüêî íà 44%,
îáúÿñíÿåòñÿ âûñîêîé êîíöåíòðàöèåé âîäîðîäà â ðàñòâîðå çà
ñ÷åò áîëüøîé êîíöåíòðàöèè ñåðíîé êèñëîòû. Ñîîòíîøåíèå
æåëåçà è êèñëîòû â äàííîì ñëó÷àå ñîñòàâëÿåò 1:3000. Áûë
ïðîâåäåí ýêñïåðèìåíò ïðè êîíöåíòðàöèè ñåðíîé êèñëîòû 5%
è ñîäåðæàíèåì æåëåçà 120 ìã/ë. Âîññòàíîâëåíèå ïðîâîäèëîñü
ïðè îïòèìàëüíîé ïëîòíîñòè òîêà 300 À/ì2.  äàííîì ñëó÷àå
íàáëþäàåòñÿ ðåçêîå óâåëè÷åíèå ñêîðîñòè ïðîöåññà â íà÷àëü-
íûé ìîìåíò (ðèñ. 1). Æåëåçî âîññòàíàâëèâàåòñÿ íà 67% äî
êîíöåíòðàöèè Fe3+ â ðàñòâîðå 34 ìã/ë çà 130 ìèíóò. Â ýòîì
155
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 2. Îñíîâè ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ òà áåçïåêà æèòòºä³ÿëüíîñò³
ñëó÷àå êîíöåíòðàöèÿ èîíîâ âîäîðîäà â ðàñòâîðå íèæå, ÷åì â
36% ñåðíîé êèñëîòå, ÷òî îáúÿñíÿåò óâåëè÷åíèå ñêîðîñòè ïðî-
öåññà âîññòàíîâëåíèÿ Fe3+ â Fe2+ è áîëüøèé ïðîöåíò âîññòà-
íîâëåíèÿ æåëåçà â ñîñòîÿíèè ðàâíîâåñèÿ.
Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòü âåëè÷èíû çàòðàò îò ïëîòíîñòè òîêà.
Àíàëèçèðóÿ ðåçóëüòàòû ïðîâåäåííîãî ýêñïåðèìåíòà ìîæíî ñäå-
ëàòü âûâîä, ÷òî îïòèìàëüíîé ÿâëÿåòñÿ ïëîòíîñòü òîêà 300 À/ì2.
Îíà îïòèìàëüíà è ñ òî÷êè çðåíèÿ çàòðàò ýíåðãèè (ðèñ. 3).
Èçâåñòíî, ÷òî ÷åì âûøå ïëîòíîñòü òîêà, òåì âûøå íàïðÿæå-
íèå, à â íàøåì ñëó÷àå — áîëüøå âðåìÿ âîññòàíîâëåíèÿ, ïîýòî-
ìó âûøå çàòðàòû ýíåðãèè. Ïðè ýòîì çàòðàòû ýíåðãèè íà
1 ëèòð ðåãåíåðèðóåìîãî ýëåêòðîëèòà ïðè îïòèìàëüíîé ïëîò-
íîñòè òîêà ñîñòàâëÿþò 0,154 êÂò*÷/ë. Ïðè÷åì äëèòåëüíîñòü
âåäåíèÿ ïðîöåññà íå äîëæíà ïðåâûøàòü 150 ìèíóò, òàê êàê
äàëåå íå ïðîèñõîäèò óìåíüøåíèå ñîäåðæàíèÿ òðåõâàëåíòíîãî
æåëåçà, ÷òî âëå÷åò çà ñîáîé âîçðàñòàíèå çàòðàò ðåñóðñîâ è
ýëåêòðîýíåðãèè.
Åùå îäèí ïîëîæèòåëüíûé ìîìåíò: ïðè íåáîëüøèõ ïëîòíî-
ñòÿõ òîêà, â ÷àñòíîñòè ïðè 300 À/ì2, ìåíüøå çàãðÿçíåíèå
âîçäóõà ïàðàìè ñåðíîé êèñëîòû è äðóãèìè âðåäíîñòÿìè.
 õîäå ýêñïåðèìåíòà ñîäåðæàíèå îáùåãî æåëåçà â àíîäíîé
ÿ÷åéêå ïðè îïòèìàëüíîé ïëîòíîñòè òîêà 300 À/ì2 íå èçìåíÿ-
ëîñü. Ïîýòîìó ìîæíî ñêàçàòü, ÷òî â äàííîì ñëó÷àå ìåìáðàíà
y = 1E-06x2 + 0,0005x + 0,001
R2 = 0,99
y = 0,14e0,0003x
R2 = 0,88
y = 0,28Ln(x) - 1,44
R2 = 0,99
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0 100 200 300 400 500 600 700
ik, А/м2
Z,
кВ
т*
ч/
л
156
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
ÌÀ-40 ðàáîòàëà íå êàê ñåëåêòèâíàÿ èîíîîáìåííàÿ, à êàê ðàç-
äåëèòåëüíàÿ. À çíà÷èò, äëÿ ïðîâåäåíèÿ ïðîöåññà âîññòàíîâëå-
íèÿ ìîæíî ïðèìåíÿòü ìåíåå äîðîãèå ðàçäåëèòåëüíûå ìåìáðà-
íû (àñáåñòîâàÿ òêàíü, ìèêðîïîðèñòàÿ ïîëèýòèëåíîâàÿ ïëåíêà,
êèñëîòîóïîðíàÿ òêàíü).
Òàêèì îáðàçîì îïòèìàëüíûìè óñëîâèÿìè ðåóòèëèçàöèè
îòðàáîòàííîãî àêêóìóëÿòîðíîãî ýëåêòðîëèòà ÿâëÿåòñÿ:
- ïëîòíîñòü òîêà 300 À/ì2;
- òåìïåðàòóðà 24—27°Ñ;
- âðåìÿ ïðîöåññà 100—150 ìèí.;
- ïðîèçâîäèòåëüíîñòü 16 ë/ì2 êàòîäà.
Ïîëó÷åííûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå ïîäòâåðæäàþò âîç-
ìîæíîñòü ðåóòèëèçàöèè àêêóìóëÿòîðíîãî ýëåêòðîëèòà ïóòåì
ýëåêòðîõèìè÷åñêîãî âîññòàíîâëåíèÿ æåëåçà, òî åñòü ïåðåõîäà Fe3+
â Fe2+. Îäíàêî, ââèäó òîãî, ÷òî ðåøàåòñÿ ïðàêòè÷åñêàÿ çàäà÷à,
íåîáõîäèìî îöåíèòü âîçìîæíîñòü ïðèìåíåíèÿ è ýôôåêòèâíîñòü
ðåçóëüòàòîâ ýêñïåðèìåíòîâ. Òî åñòü ñëåäóåò èçó÷èòü ñêîðîñòü
îêèñëåíèÿ èîíîâ æåëåçà â òðåõâàëåíòíîå ñîñòîÿíèå ïðè ðàáîòå
ÑÊÀ è ïðè õðàíåíèè ðåãåíåðèðîâàííîãî ýëåêòðîëèòà.
Ñîãëàñíî ïðîâåäåííûì èññëåäîâàíèÿì, ïðè ýêñïëóàòàöèè
ÑÊÀ çàïîëíåííîãî ðåóòèëèçèðîâàííûì ýëåêòðîëèòîì â òå÷å-
íèè ïîëóãîäà íå íàáëþäàëèñü íåãàòèâíûå ïðîöåññû â àêêóìó-
ëÿòîðå õàðàêòåðíûå äëÿ çàãðÿçíåííîãî òðåõâàëåíòíûì æåëåçîì
ýëåêòðîëèòà: íåíîðìàëüíûé ðîñò è êîðîáëåíèå ïîëîæèòåëü-
íûõ ïëàñòèí, à òàêæå áûñòðûé ñàìîðàçðÿä ýëåìåíòà è ïîòåðÿ
¸ìêîñòè.  ðåçóëüòàòå ïðîâåäåííûõ ýêñïåðèìåíòîâ ïî óñòà-
íîâëåíèþ ñêîðîñòè îêèñëåíèÿ èîíîâ æåëåçà áûëè ïîëó÷åíû
ñëåäóþùèå äàííûå. Ïðè ýêñïëóàòàöèè ÑÊÀ ñêîðîñòü îêèñëå-
íèÿ èîíîâ æåëåçà (ðèñ. 4) èç äâóõâàëåíòíîãî â òðåõâàëåíòíîå
ñîñòîÿíèå îïèñûâàåòñÿ óðàâíåíèåì: ó = 13,64õ — 1,36. Ñëåäî-
âàòåëüíî, ïðè ïîëóãîäîâîé ýêñïëóàòàöèè àêêóìóëÿòîðà 80%
èîíîâ æåëåçà ïåðåéäóò â òðåõâàëåíòíîå ñîñòîÿíèå.
Ïîëó÷åííûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå ïîäòâåðæäàþò âîç-
ìîæíîñòü ðåóòèëèçàöèè îòõîäîâ àêêóìóëÿòîðíîãî ýëåêòðîëèòà
ïóòåì ýëåêòðîõèìè÷åñêîãî âîññòàíîâëåíèÿ æåëåçà â ðàñòâîðå.
Îäíàêî, ïðàêòè÷åñêîå ïðèìåíåíèå ýëåêòðîõèìè÷åñêîãî îêèñ-
ëåíèÿ ïðè ðåøåíèè çàäà÷è ïî ðåóòèëèçàöèè îòõîäîâ àêêóìó-
ëÿòîðíîãî ýëåêòðîëèòà ñîïðÿæåíî ñ ðÿäîì ñëîæíîñòåé. Â
157
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 2. Îñíîâè ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ òà áåçïåêà æèòòºä³ÿëüíîñò³
y = 13,65t - 1,36
R2 = 0,99
y = 4,52t + 0,05
R2 = 0,99
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
время, мес
ко
нц
ен
тр
ац
ия
т
ре
хв
ал
ен
тн
ог
о
ж
ел
ез
а,
%
1
2
Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòü ñêîðîñòè îêèñëåíèÿ èîíîâ æåëåçà
(1 — ïðè õðàíåíèè, 2 — ïðè ðàáîòå ÑÊÀ).
÷àñòíîñòè, íåîáõîäèìî ñîçäàíèå óñëîâèé äëÿ óìåíüøåíèÿ ñêî-
ðîñòè îêèñëåíèÿ èîíîâ æåëåçà â òðåõâàëåíòíîå ñîñòîÿíèå. Ïðè
ðàáîòå ÑÊÀ, òî åñòü ïîä äåéñòâèåì ïîñòîÿííîãî òîêà, ñêî-
ðîñòü îêèñëåíèÿ â 3 ðàçà âûøå, ÷åì ïðè õðàíåíèè âîññòàíîâ-
ëåííîãî èç îòõîäîâ ýëåêòðîëèòà.
* * *
1. Åêîëîã³÷íèé ìåíåäæìåíò / çà ðåä. Â.Ô. Ñåìåíîâà,
Î.Ë. Ìèõàéëþêà. — Ê.: Çíàííÿ, 2006. — 366 ñ.
2. Ãîðëèöêèé Á.À. Ýêîëîãî-ýêîíîìè÷åñêàÿ îïòèìèçàöèÿ îá-
ðàùåíèÿ ñ îòõîäàìè ïðîèçâîäñòâà è ïîòðåáëåíèÿ â òåððèòîðè-
àëüíî-àäìèíèñòðàòèâíûõ îáðàçîâàíèÿõ ðàçíîãî ìàñøòàáà è ïðî-
ôèëÿ / Á.À. Ãîðëèöêèé // Ýêîëîãèÿ è çäîðîâüå ÷åëîâåêà. Îõðàíà
âîäíîãî è âîçäóøíîãî áàññåéíîâ. Óòèëèçàöèÿ îòõîäîâ : Õ²²²
ìåæäóíàð. íàó÷íî-òåõíè÷. êîíô. : ñá. íàó÷í. òðóäîâ. — Õ.: Óêð-
ÂÎÄÃÅÎ, 2005. — ñ. 623-630.
3. Äâåðíÿêîâà À.À. Ýëåêòðîëèòè÷åñêîå âîññòàíîâëåíèå æåëå-
çà è òèòàíà èç ñåðíîêèñëûõ ðàñòâîðîâ / À.À. Äâåðíÿêîâà,
Å.Ï. Áåëèêîâà, Å.Ï. Ãîðîùåíêî // Ëàêîêðàñî÷íûå ìàòåðèàëû è
èõ ïðèìåíåíèå. — 1972. — ¹ 5. — Ñ. 6—8.
Îòðèìàíî: 16.05.2011 ð.
|