Гальваническое производство является одним из наиболее опасных с экологической точки зрения. В большом объеме промывных и сточных вод содержатся практически все ионы тяжелых металлов, неорганические кислоты и щелочи, поверхностно-активные реагенты, твердые высокотоксичные отходы. В итоге, ионы тяжелых металлов попадают в окружающую среду, аккумулируются в растениях, негативно воздействуют на живые организмы, в том числе на человека.
Повышенные требования к качеству гальванических покрытий может привести к возврату в производственные технологии цианидных электролитов цинкования, представляющих серьезную опасность для окружающей среды.
Увеличивается объем производства функциональных покрытий, в частности черных никелевых, хромовых, олово-никель-молибденовых для солнечных источников энергии, толстых никелевых покрытий для радиоактивных контейнеров.
Наряду с проблемой очистки сточных вод и воздуха, не менее важной проблемой становится регенерация химических реагентов. Последняя наиболее остро встает в производстве печатных плат с использованием химически осажденных покрытий (медь, золото), процессах предварительной подготовки поверхности путем очистки и обезжиривания, в травлении и полировании поверхности.
Химическая обработка поверхности (хроматирование и фосфатирование цинковых, железных и алюминиевых покрытий), нанесение органических покрытий (полимерные лаки, смолы) требуют активных химических реагентов, большая часть которых уходит в опасные отходы.
Охрана окружающей среды от загрязнения отходами гальванических производств заключается, прежде всего, в использовании более современных наукоемких технологий с локальной очисткой на различных стадиях технологических процессов, физико-химических методах контроля содержания и состава используемых реагентов. Большое значение приобретает конструирование автоматических линий с программным управлением и безотходными технологиями.
Не менее важным аспектом является переработка и утилизация отходов гальванических производств, как накопленных, так и вновь образующихся.
Проблема защиты окружающей среды в производстве печатных плат решается разработкой методов металлизации отверстий в печатных платах без применения химической меди, использованием лазерных технологий нанесения рисунка. В гальваническом осаждении металлов на подложки основными технологиями становятся управляемые компьютером операции нанесения покрытий на непрерывно движущийся материал подложки, применение блёскообразующих добавок в электролитах, пульсирующего тока, саморегулирующихся окислительно - восстановительных систем.
В области лакирования органическими композитами необходимо решить задачу замены органических растворителей на более безопасные. Разработанные на водной основе лаки уже конкурируют с органическими лаками. Практическое применение находят порошковые лаки для покрытия изделий больших размеров в авиа- и автомобильной промышленности, вагоностроении.
Для достижения качества изделий и воспроизводимости качества требуется контроль наиболее существенных параметров технологических стадий. С этой целью используются вычислительные системы (Total Quality Managements), рефлексионная спектроскопия (метод EDV с Online Surfage Quality Scanner), лазерные методы.
Для исследования свойств тонких покрытий применяется инфракрасная спектроскопия, для анализа профиля поверхности пригоден метод эмиссионной спектроскопии, основанный на отражательной способности поверхности. Контроль дефектов можно проводить с помощью ультразвука.
Для определения точной концентрации реагентов, их чистоты, содержания в ходе и после технологических операций, применимы различные физико-химические методы анализа: хроматография, электрохимия, спектрофотометрия, масс-спектрометрия, атомно-абсорбционная спектроскопия, спектроскопия ядерного магнитного резонанса (компьютерная томография).
Основная стратегия в плане защиты окружающей среды заключается в переориентации гальванических производств с утилизации отходов на их регенерацию. Главным направлением становится создание замкнутых производств и циклов, а также использование природных источников сырья. К примеру, в установках фосфатирования можно применять дождевую воду, очищенную с помощью обратного осмоса. Имеются технологии очистки и использовании грунтовых вод, содержащих хлорированные углеводороды, путем фильтрации через фильтры.
Из сточных вод, содержащих масла, путем центрифугирования в магнитном поле, регенерируется их большая часть. Сточные воды, содержащие комплексообразователи от растворов химического никелирования и хроматирования очищаются обработкой пероксидом водорода с одновременным УФ-облучением. Из сточных вод от процессов анодирования алюминия с помощью дымовых газов можно получать реактивные гидроокись и сульфат алюминия.
Комплексное обезвреживание сточных вод предпочтительно проводить не менее, чем в две ступени: вначале металл осаждается электролитическими методами, затем оставшийся металл удаляется адсорбцией на цеолите, магнетите, скелетном графите, гидроксиапатите, ионообменных полимерных смолах.
Экономически эффективно использовать гальваношламы, содержащие медь, никель, хром в металлургическом производстве при выплавке легированных сталей. Алюминий - и железосодержащие шламы могут добавляться в цемент.
Множество проблем охраны окружающей среды от загрязнений гальванических производств могут быть решены только комплексным подходом, в том числе законодательными актами и их исполнением.
Библиографическая ссылка
Климов Е.С., Эврюкова М.Е., Колганова Н.С., Варламова С.И., Борисова В.В. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ // Успехи современного естествознания. – 2004. – № 11. – С. 68-69;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=13704 (дата обращения: 19.04.2024).