Репозиторій ЧДТУ

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
КАФЕДРА ХІМІЧНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ВОДООЧИЩЕННЯ 
 
Реєстраційний №________  
          «Допущено до захисту» 
     Завідувач кафедри  д.т.н., професор 
     _________Геннадій СТОЛЯРЕНКО 
                                                                       «____»  _________________2022р. 
 
 
КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА МАГІСТРА 
на тему 
ІНТЕНСИФІКАЦІЯ ПРОЦЕСІВ ТА РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЧНОЇ 
СХЕМИ ПЕРЕРОБКИ РІДКИХ ТА ТВЕРДИХ ВІДХОДІВ. 
за спеціальністю 161 «Хімічні технології та інженерія» 
 
Науковий керівник Виконавець роботи 
д.т.н., професор магістрант 
  
___________ Геннадій СТОЛЯРЕНКО __________ Денис КОВАЛЕНКО  
 
  
  
  
      Нормоконтроль                         Наталія ФОМІНА 
  
 
 
Черкаси 2022 
 
 
ВСТУП 
 
 
Актуальність теми. Масовe впровадження очищення стічних вод 
гальванічного виробництва почався в 50-х роках нашого сторіччя. 
До дійсного часу розроблений і впроваджений ряд ефективних способів 
очищення стічних вод : реагентний, іонообмінний, електрокоагуляційний. 
Відомо, що значна частина (10 – 15%) металів вироблених у світі, 
внаслідок корозії і передчасного зносу металевих виробів використовується не 
ефективно, що приводити до великих витрат. У зв'язку з цим одною з 
першочергових задач максимальної економії металу є його захист від 
передчасного фізичного руйнування. Ефективним і розповсюдженим способом 
захисту металів від корозії є нанесення гальванопокриттів. Нанесення 
гальванічних покрить це процес, що широко використовується в самих різних 
галузях для надання матеріалам нових фізичних і хімічних властивостей, таких 
як твердість, міцність, термостійкість, хімічної стійкості стосовно різних 
агресивних середовищ. Захисні покриття знаходять все більше застосування в 
різних областях техніки. Одним з основних напрямків є використання таких 
покрить для антикорозійного захисту хімічного устаткування і споруджень. 
З 1 м3 стоку утворюється 43∙10-2 кг шламу. Десятки тисяч тон цього 
відходу направляється в місця захоронення, таким чином утрачається багато 
цінних  металів(залізо, хром мідь, цинк, нікель, та ін.). 
У зв'язку з високою токсичністю ряду важких металів, що потрапляють зі 
стоками у водойми, та зі створенням великої кількості великих водосховищ 
з'явилася проблема поведінки важких металів у таких водоймах уповільненого 
стоку. Специфіка поведінки важких металів укладається в тому, що на відміну 
від інших сполук (органічних та мінеральних) вони не підлягають біодеградації 
та можуть накопичуватися в осадах, перетворюючи їх у потенційне джерело 
вторинного забруднення водойми. Однак у цілому обсязі ця задача може бути 
вирішена лише в перспективі. У найближчі роки задовільне рішення питання 
охорони навколишнього середовища може бути досягнуте шляхом 
застосування ефективних очисних споруджень. 
Виробництво основної продукції хімічної промисловості зв’язане з 
утворенням великої кількості відходів. Це - тверді відходи, суспензії, шлами, 
стічні води. Тому необхідна розробка і впровадження технологічної переробки 
сировини і продуктів, що дозволяють цілком  уникнути чи різко знизити 
викиди шкідливих речовин. 
У великих містах і на промислових комплексах, атмосфера 
забруднюється шкідливими газами, димами, стічні води скидаються у водойми, 
тверді відходи захороняють в ґрунт. 
Задача людини правильно використовувати природні ресурси, направляти 
виробничу діяльність так, щоб не наносити шкоди навколишньому середовищу. 
Понад 90% неочищених стічних вод припадають на промислово 
розвинуті регіони: Дніпропетровську, Донецьку, Луганську, Запорізьку, 
Одеську, Херсонську, Миколаївську області та м. Київ. Близько половини цих 
стоків мають промислове походження. Значна частина яких забруднена 
важкими металами, які належати до головних і одних із самих небезпечних 
забруднювачів.  
Існуючі сьогодні на підприємствах України технологічні лінії очищення 
стоків від важких металів не забезпечують необхідного ступеню очищення 
води; її повторне використання, супроводжується втратою цінних компонентів, 
утворенням значних об'ємів токсичних шламів, які складно переробляти. 
Відсутність комплексного, системного підходу при моделюванні, 
розрахунку і проектуванні підприємств не стимулює впровадження нової, 
інтенсивної і екологічно безпечної хімічної техніки, не сприяють економії 
мінеральних природних ресурсів і поверненню відходів підприємств та 
агропромислових комплексів у локальні і регіональні колообіги речовин. 
Відбувається інтенсивне забруднення навколишнього середовища, не 
раціонально використовуються капітальні вкладення, експлуатаційні затрати не 
виправдовуються, а в цілому – знижується народногосподарська ефективність 
міжгалузевих процесів та загострюється екологічна проблема [1]. 
Останнім часом різко постає питання про небезпечність забруднення 
навколишнього середовища. У зв'язку з цим виникає так звана екологічна 
проблема, головним змістом якої є перетворення матеріального виробництва з 
чисто технічного і соціального органу в біосоціальний, у знаряддя 
планомірного перетворення біосфери. 
До сучасного виробництва ставитися три основні вимоги: 
використовувати мінімум природних ресурсів для отримання цільових 
продуктів; знешкоджувати відходи; передбачати рециркуляцію вихідних 
природних ресурсів.  
Більшість шламів хімічних виробництв забруднено високотоксичними 
органічними домішками. Захоронення цих відходів в екранованих 
шламонакопичувачах вимагає значних капітальних витрат, при цьому не зникає 
загроза забруднення навколишнього середовища поруч з цим безповоротно 
втрачаються цінні компоненти. 
Використання вторинних ресурсів і, насамперед, промислових відходів, 
сприяє забезпеченню виробництва багатим джерелом дешевої та часто вже 
підготовленої сировини; економії капітальних вкладень, призначених для 
будівництва підприємств, що видобувають та переробляють сировину, і 
підвищенню рівня їх рентабельності; вивільненню значних площ земельних 
угідь; зниженню міри забруднення навколишнього середовища; економії 
палива, енергії і т.д. 
Мета і задачі дослідження. 
- розробка технологічної схеми одержання і використання шламів 
гальванічних виробництв із наступною переробкою останніх у каталітичну 
масу. 
- перевірка активності каталізатора для зниження концентрації ПАР 
органічних речовин. 
Об’єкт дослідження – вода з гальванічних виробництв. 
Предмет дослідження – механізм та закономірності процесів очищення 
стічних вод від шламів гальванічного виробництва. 
Методи дослідження. Дослідження поводилися у лабороаторних умовах 
на експериментальній установці. На лабораторній установці каталітичного 
очищення стічних вод від шламів гальванічного виробництва дослідження 
проводили з використанням пароповітряних сумішей. Лабораторні дослідження 
виконували за допомогою оптичного приладу, а саме спектрофотометр. На 
установці каталітичного очищення визначали концентрації ПАР органічних 
речовин. 
Наукова новизна одержаних результатів: 
- теоретично обгрунтовано та експериментально підтверджено доцільність 
використання в процесах попередньої очистки стічних вод з подальшою 
переробкою шламів у каталізатори. 
- теоретично розроблено проект установки утилізації шламів гальванічних 
виробництв.  
Практичне значення одержаних результатів: розроблено технологію 
утилізації шламів гальванічних виробництв в каталітичних реакторах, з 
подальшою переробкою у каталітичну масу та використання каталізатора для 
зниження концентрації ПАР органічних розчинників. 
Особистий внесок здобувача: аналіз літератруних джерел про методи 
очистки стічних вод від шламів та конструкції споруд, обгрунтування шляхів 
інтенсифікації роботи споруд, розробка лабораторної установки, методики 
експериментальних досліджень, проведення лабораторних досліджень 
утилізації шламів та обробка результатів. 
Публікації. За матеріалами магістреської роботи опубліковано статті в 
наукових журналах. 
 
 
 
 
1 ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД 
 
1.1 Методи  очистки стоків гальванічних виробництв від важких металів 
 
1.1.1 Реагентні методи  
 
 
Попередні дослідження показали можливі (потенційні) карти технічного 
процесу для виконання відокремлення металів із звільнених гідроксидних 
шламів матеріалів. Ці карти технологічних процесів вимагали виконання 
послідовних відновних операцій (підоперацій), таких як водне окиснення 
хрому, екстрагування розчинником, іонний обмін. Альтернативне та 
потенційно більш економічно активне відділення – це осадження фосфатних 
сполук. 
Важливою якістю є можливість селективного відділення трьохвалентних 
катіонів від двовалентних та одновалентних катіонів. Відповідно, Fe (|||), Al (|||), 
Cr (|||) можуть відділятися вибірково від Zn (||),Ni (||), Cd (||), Na (|) і т. д. – 
вмістних розчинів. Також трьохвалентні катіони можуть бути, в деяких 
випадках, селективно відділені від інших трьохвалентних катіонів. 
Твердий поділ, тому що стадія осадження складається із агломерат-них 
кульок. Властивість відфільтровуваності є дуже важливою, тобто фосфатні 
продукти легко фільтруються і можуть бути ущільнені до високого 
відсоткового вмісту у твердому стані (60 – 65 %). 
Перетворення фосфатного осаду у гідроксидний продукт (а згодом у 
комерційний продукт) відновлює фосфорний реагент для повторного 
використання; у такий спосіб покращуючи розвиток економіки. 
До числа реагентних способів, придатних для очистки стічних вод із 
високою концентрацією іонів важких металів (до 5 г/л), відноситься так званий 
метод феритизації, який оснований на утворенні нерозчинної феромагнітної 
сполуки типу шпінелів – MeFe2O4 (де Ме – йони важкого металу) при взаємодії 
двовалентного заліза з йонами важких металів у лужному середовищі. 
Перевагами феритизації є універсальність по відношенню до більшості 
шкідливих забруднень (поряд із важкими металами ефективно видаляються 
органічні сполуки, аніони, масла), низька залишкова концентрація шкідливих 
домішок (незалежно від вихідної концентрації та загального солевмісту у 
стічній воді) та високе освітлення стоків. Одержаний у процесі очистки 
феромагнітний шлам легко згущується та фільтрується, може видалятися із 
очищуваних стоків магнітною сепарацією.  
Фірма “Ніппон денкі” розробила ряд таких процесів очистки. Один із них 
полягає в тому, що у стічні води промислових підприємств, які містять йони 
важких металів. Вводять залізний купорос у двократному надлишкові по 
відношенню до йонів металів та гідроксид натрію у співвідношенні 0,9 – 1,2 
еквіваленту на еквівалент аніону. Одержану суспензію гідроксидів металів 
обробляють газоподібним окиснювачем (киснем або повітрям) при 60 оС. 
Описаний метод феритизації стічних вод забезпечує зниження концентрації 
важких металів у десятки, а в деяких випадках – у сотні разів. Для одночасного 
видалення із води марганцю, заліза, кобальту, нікелю, міді, цинку, кадмію, 
олова, ртуті, вісмуту, алюмінію, магнію, титану, ванадію, хрому, свинцю, ітрію 
рекомендується збільшити дозу залізного купоросу до 2 – 100 г-іонів заліза на 1 
г–іон важкого металу [2]. 
Всесоюзним проектно–технологічним інститутом по електропобуто–вим 
машинам та приладам запропонований та впроваджений на підприємствах із 
гальванічним виробництвом метод використання магнетиту, одержаного 
електрохімічним шляхом, для очистки гарячих стічних вод. В результаті 
очистки у 2 – 3 рази гідравлічна крупність осаду, що сприяє інтенсифікації 
процесів відстоювання та зневоднювання шламу. При цьому пропускна 
здатність відстійників збільшується у 1,5 – 2 рази, а продуктивність вакуум-
фільтрів - у 2 – 3 рази. Міра очистки становить: по хрому – 99,9 %, по нікелю – 
99,3 %, по цинку – 99,4 %, по міді – 95 –96 %, по ПАВ – 95 – 97 %, по 
нафтопродуктам – 99,2 %. Висока міра очистки води дає можливість 
повторного використання її в технологічному циклі у нагрітому вигляді [3]. 
У ВНДПІ чормет енергоочистці проведені лабораторні дослідження по 
очистці стоків методом феритизації шляхом введення в них свіжоосаджених 
гідроксидів двох– та трьохвалентного заліза, одержаних роздільною 
нейтралізацією відпрацьованих травильних розчинів пасивації. Процес протікав 
при звичайній температурі. Співвідношення двовалентного та загального заліза 
у суміші гідроксидів становить 1:(1 – 3). Залишковий вміст оксидів у воді після 
очистки таким способом у 20 разів менше, ніж при застосуванні способу з 
окисненням та введенням у розчин солі двовалент–ного заліза. 
Подібний метод феритизації із застосуванням кисневмісних сполук заліза 
запропонований у Японії. Процес проходить при додаванні у стоки оксидів 
заліза та наступному їх нагріванні до 60 – 80 оС, при цьому вміст іонів важких 
металів у очищеній воді становить ≤ 0,1 мг/л. 
Ферити вилучені із системи обробки стічних вод, можна використовувати 
поруч із магнетитом у різних галузях промисловості. Цікавим є застосування 
для очистки побутових стічних вод суспензій магнетиту в суміші з гіпсом [4]. 
У США розглянуто спосіб осадження важких металів сульфідами. 
Перевагою методу є можливість селективного видалення металів, висока міра 
видалення навіть при низьких рН (2 – 3). Підвищення рН збільшує швидкість 
утворення зародків осадів та, як наслідок, швидкість осадження. Кращий 
результат досягається при осадженні сульфідів при відсутності 
комплексоутворювачів, хоча і в присутності останніх сульфіди краще 
осаджують метали, ніж гідроксиди. Фосфат збільшує осадження завдяки 
флокуляції, присутність аміаку не має суттєвого впливу на видалення сульфіду 
металу та кінетику його осадження [5]. 
В Японії для видалення важких металів із стічних вод досліджують 
доцільність використання порошкоподібного сульфіду заліза. Встановлено, що 
сульфід заліза є досить ефективним матеріалом для видалення важких металів: 
Hg2+ (початкова концентрація 0,1 ч. на млн.), Pb2+ (10 ч. на млн.), Cu2+ (10 ч. на 
млн.), – вміст яких у воді після 24 год. обробки виявляється нижче рівня 
детектування (0,01 ч на млн.). При видаленні Zn2+ вміст його знижується з 51 до 
0,70 – 4,6 ч на млн. Ці результати отримані для рН в інтервалі 6 – 7,8, найбільш 
характерному для звичайних стічних вод [6]. 
Фірмою “Ектімаг” (Скоттсдейл, штат Аризона) розроблено новий спосіб 
видалення хроматів із рідких відходів. Процес одностадійний, не вимагає 
точного контролю рН і використання великих кількостей дорогих речовин. 
Полягає в дії зовнішнього змінного магнітного поля на реактор, який містить 
рідкі відходи та необхідну кількість гранульованого заліза. Під дією магнітного 
поля збільшується швидкість перемішування гранул заліза та відповідно 
ефективність взаємодії з хроматами. Даний спосіб застосовується також для 
видалення міді та інших важких металів із промивочних вод 
гідрометалургічних установок, при чому чистота одержаного мідного порошку 
більша 99 % [7, 8]. 
Вібрація застосована французькою фірмою “Прозерпол енджинірінг” для 
виділення міді, золота, срібла, платини. Протягом 2 хв. відбувається 
відновлення 99 % коштовних металів у той час коли при використанні інших 
методів для цього необхідно кілька годин. Згідно запропонованій технології 
відпрацьований розчин подається у вібруючу посудину об’ємом 30 л, у який 
постійно додають частки залізного лому діаметром 6,35 – 12,7 мм, де 
відбувається реакція заміщення [9]. 
У ФРГ запропоновано метод очистки стічних вод , які містять важкі 
метали боргідридом натрію NaBH4. В результаті реакції утворюється невелика 
кількість осаду з 20 – 25 % металу. За певних умов вміст металу в осаді можна 
підвищити до 80 %. Крім того, одержаний осад гарно зневоднюється. Обробка 
стічної води може проводитися в установках періодичної та неперервної дії. В 
установках неперервної дії швидкість подачі становить від 25 до 250 л/хв. при 
вмісті металу у стічній воді від 2 мг/л до 20 мг/л [10]. 
В Канаді експлуатується автоматична установка неперервної дії. 
Відновлення Cr (VI) здійснюється відпрацьованими травильними розчинами, 
які містять Fe2+. Дозування реагенту здійснюється автоматично у дві стадії, що 
забезпечує мінімальні витрати реагенту. Подальша нейтралізація здійснюється 
вапняним молоком до рН 8,5 – 9. Обробка проводиться у дві стадії. На 1–й 
стадії із меленого шламу та розчинів відпрацьованих кислот готують реагент, 
який на 2–й стадії змішують з усіма іншими відходами. Після додаткової 
нейтралізації вапняним молоком та зневоднювання, шлам стійкий до 
вилужнювання, вивозять на захоронення [11]. 
Чеськими спеціалістами вивчений процес осадження гідроксидів важких 
металів з метою його інтенсифікації. Встановлено, що залишкову концентрацію 
важких металів можна значно знизити шляхом оптимізації режиму 
перемішування та додатковим введенням відповідного коагулянту [12]. 
Якщо у стічній воді, яка містить йони важких металів, знаходяться 
комплексоутворювачі, то у розчині утворюються комплексні сполуки металів, 
які не осаджуються реагентами, які зазвичай застосовуються. У ФРГ для 
виділення важких металів із таких розчинів успішно застосували осаджувач 
ТМТ–15, який руйнує комплекси та утворює з важкими металами 
важкорозчинні сполуки. ТМТ–15 забезпечує виділення таких металів, як мідь, 
кадмій, ртуть, срібло, свинець, нікель, олово. Трьохвалентні метали, такі як 
залізо, хром та алюміній, ТМТ–15 не осаджує [12]. 
Вітчизняні розробки свідчать про те, що модифіковані шлами можуть 
бути використані в якості коричневого та червоного пігментів, які заміняють 
дефіцитні пігменти в лакофарбовій промисловості, а також при фарбуванні 
шкір у шкіряній промисловості [13]. 
Альтернативою захороненню може служити запропонована спеціалістами 
ФРГ переробка осадів з метою виділення кольорових металів. Згідно 
запропонованому способу із осаду шляхом розчинення виділяють метали – 
хром, мідь, нікель, цинк, які можуть бути утилізовані [14]. 
 
 
 
 
 
 
 
1.1.2 Електрохімічні методи 
 
 
Для видалення важких металів із стічної води доцільно використовувати 
електрохімічні методи, що дозволяють регенерувати метали. Це пов’язане з 
використанням того ж виду енергії, що і в основному процесі, із можливістю 
вторинного використання вилучених металів у тому ж виробництві, із 
застосуванням обладнання, яке конструктивно може мало відрізнятися від 
обладнання гальванічних цехів. 
Електрохімічні методи застосовуються для виділення нікелю, кадмію, 
заліза, цинку, срібла, золота. У ряді випадків регенерований метал 
використовується в якості розчинного аноду в процесі отримання 
гальванопокриттів. 
У ФРГ розроблена технологія відновлення ряду важких металів із 
промислових стічних вод електролізом. Електроліз здійснюють у комірці типу 
Retek – 50, оснащеній 51 анодом та 50 катодами. Катоди — це перфоровані 
пластини у вигляді сита. Катоди розміром 36×48×0,5 см забезпечують 
осадження міді до 1,2 кг, цинку – до 1, кадмію – до 1,2 кг. Катоди насичені 
металами замінюються у процесі роботи на нові [15]. 
Пошуки способів збільшення електродної поверхні та інтенсифікації 
масопереносу в електрохімічних апаратах привели до використання 
трьохмірних (об’ємних) електродів, які дозволяють вилучати метали із 
розбавлених розчинів концентрацією менше 1 г/л та задовольняють основним 
вимогам збільшення продуктивності та підвищення міри вилучення металів. 
Конструкції електролізерів для обробки стоків поділяють на три основні 
класи: електролізери з пористими протитечійними електродами, з електродами 
у вигляді псевдозрідженого шару часток, з електродами у вигляді рухомого 
шару часток. 
При електрохімічній обробці за допомогою трьохмірних електродів 
суттєвим етапом є їх регенерація. Можлива регенерація за допомогою хімічного 
або анодного розчинення осадженого металу, а також за рахунок його 
механічного видалення. 
Найменші залишкові концентрації йонів металів (до 10-6 г/л) в 
оброблюваних розчинах дозволяють отримувати пористі проточні електроди. В 
якості основних матеріалів таких електродів використовують вуглеграфітові 
(гранули, волокна, повсть) та металічні (стружка, “шерсть”, частки сітки) [16, 
17]. 
 
 
1.1.3 Термічні методи  
 
 
У роботі [18] описані перспективні технологічні схеми та обладнання для 
вогневої ліквідації шламів. При цьому утворюються продукти згорання 
органічних речовин та нешкідливі мінеральні речовини – шлами, використання 
яких не є перспективним через вміст у них малоцінних продуктів. 
У наш час велике значення надається знешкодженню токсичних шламів із 
вилученням з них цінних компонентів. В Японії [19] діє завод по відновленню 
цінних металів, таких, як молібден та ванадій, з відпрацьованих каталізаторів, 
які раніше викидалися у великих кількостях з нафтоочисних та хімічних заводів 
та були офіційно названі державою хімічними відходами, ти їх розміщення 
стало проблемою для країни. Завод ефективно відновлює молібден, ванадій, 
кобальт методами, які включають: підготовку відходів, випал, вилужнювання, 
фільтрацію, висолювання, селективну та зворотну екстракцію. Отримані метали 
використовуються при виробництві сплавів феромолібдену та ферованадію. 
У роботі [20] спосіб вилучення заліза із шламів, які не містять органічних 
домішок. Вилучення заліза проводиться сірчаною кислотою із отриманням 
сульфату заліза, а у роботі [21] описано термічний спосіб регенерації заліза. За 
запропонованим методом червоний шлам змішують із хлорвмісними 
органічними речовинами і нагрівають у повітряній або інертній атмосфері. В 
результаті такої обробки відбувається відновлення оксиду заліза червоного 
шламу до Fe2O3 та металічного заліза. У працях [22] наводяться способи 
видалення міді з розчинів фізико-хімічними методами. У роботі запропоновано 
спосіб вилучення металів, згідно якого шлам, отриманий при окисленні етилену 
в ацетальдегід, сушать на повітрі, піддають термообробці при температурі 300 – 
500 оС. Золу, що утворилася при термообробці, обробляють розчином соляної 
кислоти із виділенням солей міді та паладію. У роботі викладено спосіб 
термічної регенерації нікельвмісного каталізатору, суть якого у тому, що 
очистка каталізатору від летких вуглеводнів здійснюється обробкою інертним 
газом при температурі 130– 350 оС. Із наступним окисненням вуглеводнів 
сумішшю кисню та інертного газу при температурах 350 – 450 оС. повне 
відновлення здійснюється чистим воднем при температурі 350 – 450 оС. 
отриманий активований каталізатор використовується у тому ж виробництві. 
Термічні способи регенерації наведені також у. 
У роботах наведені дані по термічній регенерації заліза із шламів. У 
роботі пропонується термічна обробка шламів, які містять оксиди заліза, у 
барабанній печі, що обертається, у потоці продуктів неповного згоряння рідких 
горючих відходів. Температура на вході у піч становить 950 – 1100оС. Пічні 
гази, які містять продукти хімічного недопалу, піддаються окисненню у камері 
допалювання. 
Шлакоподібний продукт містить, %: відновлене залізо 96,4 - 97,8; вуглець 
0,07; кремній 0,20 - 0,44; марганець 0,42 - 0,55; сірку 0,01 - 0,02; фосфор 0,02; 
кальцій 0,016; магній 0,012; алюміній 0,06; титан 0,02. Отриманий залізний 
порошок відповідає вимогам і нормам ГОСТ 9849-74 на залізний порошок 
марок ПЖ5 і ПЖ6 і може бути використаний у порошковій металургії. По 
способу шлам піддається термічній обробці у барабанній печі, що обертається, 
у потоці продуктів неповного згоряння рідких горючих відходів. Температура 
на вході у піч становить 1150 - 1520оС, а на виході 220 - 410 оС. Пічні гази, як і 
способі, піддаються окисненню у камері допалювання. У результаті термічної 
обробки шламів за способом отримують залізококс складу, %: загальний вміст 
заліза 75,0; вміст оксидів (Si, Ca, Mn, Mg, Al, Ti) не більше 2,0. Отриманий 
продукт можна, на думку авторів, використовувати в якості відновника у 
феросплавному виробництві або у якості добавки до сировини для доменних 
печей. 
У роботі видалення ванадію із відпрацьованих каталізаторів СВС та ІК–
1–4 здійснюється спіканням їх із повареною сіллю у ваговому співвідношенні 
1:1 при температурі 780 оС потягом 3-ох годин із наступним вилужнюванням 
ванадію із сплаву розчином двомолярної сірчаної кислоти у співвідношенні Р : 
Т = 4 мл/г. тривалість вилужнювання 4 години при температурі 100 оС. у роботі 
показана можливість отримання оксиду цинку шляхом прожарювання 
цинквмісних шламів. Отриманий із оксиду цинку розчин сульфату цинку 
придатний для використання у виробництві штучного волокна. У патенті США 
запропоновано спосіб вилучення металів з відпрацьованого каталізатора 
шляхом прожарювання при температурі 400 – 600 оС із наступним 
вилужнюванням при 85 – 95 оС водно-аміачним розчином (рН 9,5-11) 
(NH4)2CO3 або (NH4)2SO4. Сумарний вміст NH3 + NH +
4  у вилужнюючому 
розчині не повинен перевищувати 6 моль/дм3,а концентрація NH3 не повинна 
бути більшою ніж 2 моль/ дм3 . За таких умов у рідку фазу екстрагується, %: 
Мо ≥ 85, V ≥ 70, Co ≥ 45, Ni ≥ 70. У патенті США описаний спосіб видалення 
вольфраму. Відпрацьований каталізатор на алюмоселікатній основі, який 
містить 10 - 25 % WO3, обпалюють при 500 – 800 оС для окиснення органічних 
речовин та окиснення сполук ванадію до шестивалентного. Тонкоподрібнений 
прожарений каталізатор змішують з подрібненим рудним ванадієвим 
концентратом у такому співвідношенні, щоб вміст ванадію у суміші був 
більшим ніж 2 %. Із отриманої суміші вилужнюють в автоклаві ванадій 
розчином Na о
2CO3 при 200–230 С при 10 %-му надлишку його у порівнянні зі 
стехіометричною кількістю. Автоклавне вилужнювання ванадієвого 
концентрату в суміші з каталізатором забезпечує високе — до 98 – 99 % 
видаленого ванадію при значно меншій кількості розчиненого оксиду кремнію. 
За запропонованим способом у готовому розчині концентрація оксиду кремнію 
складає 0,2 г/л у порівнянні з 1–3 г/л у розчинах, отриманих при автоклавному 
вилужнюванні ванадієвих концентратів при відсутності каталізатору. У роботі 
наведено дослідження по окисненню паливних компонентів (сира нафта, сірка, 
вугілля) з відпрацьованих каталізаторів. 
У роботах дано огляд сучасного стану у галузі термічної обробки твердих 
відходів. Розглянуто технології обробки з видаленням цінних компонентів та 
виробленням енергії. У патенті Франції пропонується спосіб спалювання 
шламів, які містять органічні речовини та метал у печі з системою рециркуляції 
димових газів. Вміст кисню та температура рециркулюючих газів такі, що 
органічні речовини згорають повністю, але метал не окиснюється та не 
випаровується. 
Способи регенерації металів із шламів з використанням стадії обпалення 
наведені також у. 
У патенті описано спосіб видалення паладію із відпрацьованих 
каталізаторів шляхом нагрівання до температури 200 – 600 оС з парами 
газоподібного органічного хлору. Отриманий газоподібний паладій 
конденсується на холодній поверхні, потім термічно відновлюється. Показано, 
що видалення паладію із підкладки оксиду алюмінію становить 99%. У патенті 
викладено спосіб регенерації відпрацьованого каталізатору, що містить сурму, 
залізо, кобальт, нікель, марганець, селен, мідь. Регенерація здійснюється 
шляхом просочення його розчином пероксиду водню з наступною сушкою та 
обпаленням при температурі 200 – 1000 оС. Регенерований таким чином 
каталізатор використовується в технології окиснення. У патенті США 
запропонований спосіб відновлення каталізаторів, які містять паладій або 
платину та телур. Каталізатор обробляють розчином міді, сушать при 50 - 200 
оС, відновлюють при температурі 100 – 500 оС з наступним нагріванням від 400 
до 900 оС. у патенті США наведено спосіб регенерації каталізатору, який 
містить паладій, мідь та телур, шляхом його нагрівання в інертному газі в 
інтервалі температур 200 – 900 оС. В патенті описано спосіб відновлення 
каталізаторів, які містять платину. Каталізатор прожарюють, відновлюють 
воднем, обробляють сухим хлористим воднем без доступу кисню, потім 
обробляють хлором і відновлюють воднем. 
Таким чином, у більшості робіт переробку відходів-шламів проводять в 
одну або кілька стадій з первинною обробкою шламів тим чи іншим способом і 
з подальшою термообробкою або з початку проводиться термообробка з 
подальшим видаленням цінних компонентів іншими фізико-хімічними або 
хімічними методами. 
 
 
1.1.4 Йонообмінні методи 
 
 
В наш час застосовують йонообмінний метод. Він дозволяє повернути 
очищену воду для повторного використання та утилізувати цінні  
компоненти стоків. 
При очистці хромвмісних промивних вод вирішуються дві задачі: 
знешкодження стоку та отримання знесоленої води для повторного 
використання та виділення сполук хроматів, які у вигляді розчину хромового 
ангідриду або біхромату калію можуть бути повернені у технологічний процес 
для підживлення гальванічних ванн. 
Зазвичай для очистки хромвмісних стоків серійно виробляють та 
використовують катіонообмінники та аніонообмінники марок КУ–2–8, КУ–23, 
АВ–17–8, АВ–29, АМ гелевий, АМ–7, АФН–21 та інші. За розробкам на ряді 
підприємств у містах Куйбишеві, Тирасполі, Бежецьку, Єльці побудовані та 
експлуатуються промислові йонообмінні установки по очистці хромвмісних 
стічних вод. 
Розроблена йонообмінна технологія очистки від домішок відпрацьованих 
концентрованих хромвмісних розчинів. Вона дає можливість здійснити їх 
рецикл у технологічному процесі. При очистці видаляються іони домішок – 
Fe3+, Cr3+, Zn2+, Al3+, Cu2+, Cl-, SО 2-
4 . В якості катіонітів рекомендується 
використовувати смоли КУ–23 і КУ–2, в якості аніоніту смолу АВ–17. 
Для селективного вилучення розроблено ряд іонообмінників, які вельми 
перспективні не лише при очистці стічних вод, але й при очистці 
відпрацьованих розчинів гальванічних виробництв. 
У роботі запропоновано ефективні іонообмінні технології очистки 
гальваностоків від іонів важких металів, які забезпечують їх повне видалення із 
стічних вод і дозволяють організувати замкнуті цикли водокористування, 
повертати корисні продукти у виробництво. Вперше запропоновано метод 
відновлювальної регенерації аніоніту АВ–17–8 від хромат–аніонів органічними 
реагентами в кислому середовищі і показано його високу ефективність. 
Встановлено, що аніоніти ВП–1АП, АН–18–10П, АН–511 у процесах очищення 
води від хроматів ефективніше регенеруються лужними та аміачними 
розчинами. методи переробки та утилізації хромвмісних регенераційних 
розчинів з отриманням хромату амонію, хромату барію, солей хрому (III). 
Впроваджено у виробництво локальну іонообмінну установку очищення 
промивних вод ванни хромування в гальванічному відділенні механічного цеху 
Українського науково – дослідного інституту спеціальних видів друку. 
В США розробили іонообмінну установку, яка має фільтр–пресну 
конструкцію. Фільтруючі елементи виготовлено із нетканого матеріалу – фетр, 
який має велику площу поверхні, на якій радіаційним методом привиті 
іонообмінні групи. Хімічна стійкість цього іонообмінного матеріалу дозволяє 
обробляти агресивні рідини; для його регенерації можна використовувати 25 
%–вий розчин H2SO4. 
У роботі запропоновано регенерацію катіонітових фільтрів проводити 
азотною кислотою, аніонітових – розчином аміаку. Це дозволить в аміачному 
середовищі утворювати розчинні комплекси типу Ме(NH ) 2+
3 4 , відділяючись від 
осідаючих у лужному середовищі гідроксидів заліза, кальцію, магнію, хрому 
(III). При руйнуванні аміачних комплексів на другому етапі обробки розчину 
осідають гідроксиди кольорових металів. Освітлений розчин упарюється. 
Кристали нітрату утилізуються як добрива. Осад, одержаний на першій стадії, 
може використовуватися для виготовлення будівельної кераміки. 
Впровадження цього способу переробки елюатів дозволить попередити скид 
концентрованих сольових розчинів та утилізувати цінні компоненти, що 
містяться у стоках гальванічних виробництв.  
 
 
1.1.5 Мембранні методи 
 
 
В технології очистки стічних вод від важких металів застосовується 
мембранний метод, який використовується як самостійно, так і разом з іншими. 
Даний метод дає можливість розділяти та концентрувати майже в незмінному 
вигляді компоненти очищуваних вод. 
В якості розділювальних елементів використовують переважно рулонні 
ацетатцелюлозних мембрани. Метод зворотного осмосу застосовують для 
очистки стічних вод від ціанідів, сульфату цинку та інших забруднень, 
переважно із регенерацією цінних компонентів. 
У Швеції розроблено пристрій для очистки стічної води, що містить важкі 
метали, із використанням методу зворотного осмосу. Металовмісні стічні води 
спочатку відстоюють в осаджувальному резервуарі, де рН регулюють 
додаванням лугу. При чому більша частина металів осідає у вигляді 
гідроксидів. Осад обробляють в відцентровому сепараторі, після чого згущений 
шлам збирають у для подальшого зберігання та знешкодження. Попередньо 
освітлену воду збирають у резервуар а потім насосом під високим тиском 
подається у зворотньоосматичний апарат. 
Перевагою є висока якість очистки (вміст важких металів в очищеній воді 
менше 0,1 мг/л, що у 10 разів нижче, ніж при звичайній очистці), висока 
економічність (незначні витрати хімікатів, порівняно невелика займана площа, 
низькі витрати енергії). 
1.1.6 Сорбційні методи 
 
 
Гранульований торф може використовуватися для сорбції йонів Fe3+, Cr3+, 
Zn2+, Ni2+, Cu2+, про що свідчить використання його в якості катіонообмінного 
фільтру на ділянці доочищення стічних вод гальванічного виробництва 
мінського заводу “Промсвязь”. 
Для сорбційної очистки вод від важких металів використовують багато 
матеріалів природного та штучного походження. Але частіше інших 
застосовують активоване вугілля.  
Англійськими спеціалістами вивчена ефективність видалення іонів 
двовалентної ртуті із розбавлених водних розчинів за допомогою промислового 
активованого вугілля 11 різних марок. В результаті проведених досліджень 
встановлено що міра видалення ртуті із водних розчинів при значеннях рН 4 – 5 
становить для всього вивченого активного вугілля 99 – 100 %. 
Для очистки стічної води все частіше застосування знаходять невуглецеві 
адсорбенти природного та штучного походження (глинисті породи, цеоліти і т. 
ін.). Використання цих сорбентів зумовлене досить високою їх сорбційною 
ємністю, селективністю, катіонообмінними властивостями деяких з них, 
порівняно невеликою вартістю та доступністю. 
В Японії досліджені оптимальні умови адсорбції іонів важких металів на 
різних мінералах, які, як правило, не використовуються у промисловості, а 
також для порівняння на інших адсорбентах. Всього використано 9 типів 
адсорбентів: 2 типи нових адсорбентів на основі цеолітів, силікагель, 
активований глинозем, активна глина, кисла глина, що характеризуються 
питомою поверхнею 80 – 1300 м2/г. практично всі іони можуть бути 
адсорбовані за допомогою цих адсорбентів. Винятком є лише йони Cr (VI), які 
адсорбуються слабо (20 – 30 %). У кислому середовищі можуть бути 
використані адсорбенти на основі активованого вугілля або активний глинозем, 
які дозволяють підвищити ефективність адсорбції йони Cr (VI) до 70 – 90 %. 
1.2 Патентний пошук 
 
 
Патент на систему перероблення відходів гальванічних відділень. 
Запропоновано патент на систему перероблення відходів гальванічних 
відділень, що включає камери зневоднення, реакції та формування, причому в 
систему введений блок камер додаткового перероблення відходів, що включає 
камеру вилучення надлишкової вологи та три технологічні камери, в яких 
відходи обробляються відповідно до їх фізико-хімічного та агрегатного стану 
[23]. 
Корисна модель належить до галузі перероблення відходів гальванічних 
відділень промислових підприємств від іонів важких металів та інших супутніх 
компонентів та повних замкнених циклів водогосподарського комплексу 
виробництва. 
Відомі способи оброблення й знезаражування осадів стічних вод [24], які 
задовольняють наступним умовам: осад не повинен вмістити джерела 
шкідливого впливу, не бути джерелом захворювань і агрегатний стан повинен 
задовольняти способу і засобам їх подальшої утилізації, які є основою для 
зменшення об'ємів осадів та покращення їх структури для подальшого 
використання. 
Недоліком цього способу є складність технологічної схеми щодо 
подальшого використання, складність остаточного перероблення відходів за 
вибраною схемою, при якій необхідно їх ущільнення (або згущення), 
зневоднення, сушіння або спалювання. 
За прототип вибрано спосіб утилізації осадів гальванічних відділень 
сутність якого полягає у зневодненні відходів промислового виробництва, який 
відбувається на обладнані, що включає камери зневоднення, реакції, 
змішування та формування. Недоліком прототипу є функціональна обмеженість 
при використанні зневоднених осадів гальванічних відділень, неможливість 
виконання повного циклу та не в повній мірі забезпечення екологічної безпеки 
при переробленні відходів промислового виробництва. 
В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення системи 
перероблення відходів гальванічних відділень шляхом використання 
додаткового блока перероблення, що забезпечує повний цикл, якість процесу та 
екологічну безпеку. 
Поставлена задача вирішується тим, що в систему перероблення відходів 
гальванічних відділень, що включає камери зневоднення, реакції та 
формування, відповідно до пропонованої корисної моделі, введений блок камер 
додаткового перероблення відходів промисловості, що включає камеру 
вилучення надлишкової вологи та три технологічні камери, в яких відходи 
обробляються відповідно до їх фізико-хімічного та агрегатного стану. 
Введений блок-камер додаткового перероблення відходів відрізняє 
пропоновану систему від існуючої, оскільки, вилучення надлишкової вологи та 
обробка відходів в технологічних камерах відповідно до їх фізико-хімічного та 
агрегатного стану дозволяє використовувати відходи в якості добавок до 
будівельних матеріалів, агресивні відходи піддаються хімічному обробленню та 
інші - формуються для складування на звалищах твердих побутових відходів. 
Корисна модель пояснюється кресленням, де на кресленні представлена 
функціональна блок-схема системи (рисунок 1.1).  
Блок-схема складається з камери 1 видалення надлишкової вологи, 
камери 2, де готуються добавки для використання в якості будівельних 
матеріалів, камери 3 хімічного оброблення агресивних відходів та камери 4 
формування виробу для складування. Система працює таким чином. 
На станції очищення стічних вод очищена вода повертається до системи 
оборотного водопостачання, а виділені відходи гальванічного виробництва 
промислових підприємств до складу яких входять іони важких металів, 
механічні домішки, залишки масел та нафтопродуктів та інш., спрямовуються 
до ємності накопичення рідких відходів промисловості, камери видалення 
надлишкової вологи 1, а далі - поетапно, в залежності від фізико-хімічної 
характеристики та агрегатного стану відходи спрямовуються в камеру 2 
використання відходів в якості будівельних матеріалів, камеру 3 хімічного 
оброблення та камеру 4 формування виробу для складування спеціально 
відведених місцях. 
 
1 ‒ камери видалення вологи; 2 ‒ камера відходів; 3 ‒ камера хімічного 
оброблення; 4 ‒ камера формування виробу. 
 
Рисунок 1.1 ‒ Схема системи перероблення відходів гальванічних 
відділень 
 
Патент на спосіб комплексної переробки стічних вод гальванічних 
виробництв. 
Розглянемо інший патент на винахід, який може бути використаний на 
гальванічних виробництвах у процесах хромування, хімічного оксидування, 
електрохімічного полірування, травлення та пасивації металів та сплавів. 
Спосіб включає обробку стічних вод, що містять хром, розчином Na2SO3 , 
підлужування 10% розчином NaOH до значення рН 3÷5, обробку отриманого 
матеріалу феритною суспензією, попередньо приготовленою шляхом 
змішування, мас. ч.: FeSO4 - 10, NaOH - 3, NaNO3 - 1. Ферритну суспензію 
вводять з розрахунку 1÷2 г заліза, що міститься в отриманій суспензії, на 1 г 
забруднюючих металів, причому не менше 80÷100 мг заліза на 1 л стічних вод. 
Після цього проводять повторне підлужування 10% розчином NaOH до 
значення рН 7÷9 з отриманням осаду, що містить хром. Відділення осаду від 
розчину здійснюють на магнітному сепараторі, його термообробку проводять у 
два етапи: при 180÷200°C протягом 1,5÷2,0 год і при 450÷550°C протягом 
15÷30 хв. До осаду, який пройшов термообробку додають у стехіометричному 
співвідношенні алюмінієву крупку, отриману подрібненням алюмінієвих 
відходів, і проводять алюмінієве відновлення з отриманням ферохрому та 
алюмінієвого шлаку. Спосіб забезпечує підвищення ефективності переробки 
хромовмісних промислових стічних вод при одночасному зниженні витрат на 
здійснення способу та розширенні асортименту товарних продуктів [24]. 
Спосіб здійснюють наступним чином. Вихідні стічні води, що містять 
з'єднання шестивалентного хрому та інших важких і перехідних металів, 
обробляють сульфітом натрію Na2SO3 з розрахунку 3,60-3,65 мг на 1 мг Cr6+ з 
відновленням шестивалентного хрому до тривалентного і частково 
нейтралізують 10-20% водним розчином NaOH до рН = 3÷5. Потім в  частково 
нейтралізовані стоки додають заздалегідь приготовлену за відомою методикою 
[26] феритну суспензію, яку отримують додаванням при перемішуванні до 10-
20% розчину залізного купоросу FeSO4 концентрованого розчину гідроксиду 
натрію NaOH і селітри NaNO3 , взятих у мольному співвідношенні FeSO4 : 
NaOH : NaNO3 = 3:6-7:1 (відповідно, 10:3:1 мас. частин). Після перемішування 
реагентів протягом 0,5-1,0 годин суспензію залишають для дозрівання на кілька 
годин при кімнатній температурі до прояву феромагнітних властивостей. 
Кількість феритної суспензії, що вноситься, яке залежить від вмісту в 
оброблюваних стоках металів-забруднювачів, визначають за такими 
критеріями. Ефективна коагуляція проходить при вмісті феритної суспензії не 
менше 80-100 мг заліза на 1 літр стічних вод, що знешкоджуються, при 
оптимальному співвідношенні феритної суспензії і оброблюваного матеріалу (у 
перерахунку на Fe і сумарний вміст осаджуваних металів) від 1:1 до 2:1. При 
меншому вмісті феритної суспензії і, відповідно, заліза, що вноситься, 
спостерігається значне зниження феромагнітних властивостей осаду, що 
перешкоджає його ефективному відділенню. Внесення більшої кількості заліза 
веде до непродуктивної витрати реагентів, проте це припустимо при очищенні 
слабоконцентрованих стічних вод (що містять до 100 мг/л металів-
забруднювачів). Після внесення феритної суспензії в оброблюваний матеріал 
проводять остаточну нейтралізацію до рН=7÷9 за допомогою 10-20% водного 
розчину гідроксиду натрію при перемішуванні і отримують осад шламу. При 
цьому ферритні частинки виступають як сорбент і центри коагуляції. 
Отриманий осад шламу має підвищену щільність: товщина його шару на 
30÷50% менше, ніж без феритної обробки, при цьому він має феромагнітні 
властивості, що дозволяє легко відокремлювати осад від рідини за допомогою 
магнітного сепаратора. 
Нейтралізовану рідину направляють у відстійник. Осад, що випав, 
відокремлюють на магнітному сепараторі типу СОР і утилізують методом 
алюмінотермії.  
При внесенні феритної суспензії в оброблюваний матеріал в кількостях, 
що забезпечують необхідний вміст заліза в оброблюваному матеріалі, 
приготування реакційної маси (шихти) для проведення алюмінотермії не 
вимагає застосування додаткових «розігріваючих» компонентів, що збільшують 
енергетику термохімічної реакції.  
Отриманий осад шламу піддають термообробці в два ступені. На першій 
обробку ведуть при 180-200°C протягом 1,5-2,0 годин, на другій - при 450-
550°C протягом 15-30 хв. Потім готують шихту для алюміній, додаючи до 
обробленого шламу в стехіометричному співвідношенні дисперсний матеріал, 
отриманий подрібненням відходів алюмінію. Переважно використовують 
алюмінієву крупку, одержану дробленням алюмінієвої стружки. Реакційну масу 
завантажують в тигель, який поміщають в апарат для відновлення 
металотермічного шламів і ініціюють алюмінотермічну реакцію. Після 
закінчення реакції витягують спік, що утворився, відокремлюють королек 
металевого сплаву (ферохрому) і відправляють його на вторинне використання, 
зокрема, у чорній металургії. Алюмінотермічний шлак, який за хімічним 
складом аналогічний абразиву, що використовується в піскоструминних 
установках, дроблять і також використовують як абразив. 
 
Патент на способи і пристрої для очищення промислових стічних вод. 
Даний винахід передбачає очищення води, стічних вод, забруднених 
іонами важких металів і органічними забрудненнями, які знаходяться в 
суспензійній і емульсійній формах. Вони особливо рекомендуються для стічних 
вод а) від гальванічних процесів під час хімічної та електрохімічної обробки 
сталі (хромування, пасивація, травлення тощо), б) від виробництва 
мікроелектронних елементів, таких як друковані схеми, д) для стічних вод, що 
містять гідроксиди важких, г) для стічних вод, що містять олії, нафтопродукти, 
продукти органічного синтезу, фарби, дрібнодисперсні зважені продукти та 
продукти, що мають гідравлічну крупність до 0,01 мм/ск, а також для 
комбінацій вищезазначених. Методи та пристрої для очищення стічних вод 
відомі в багатьох модифікаціях [25]. 
Сутність винаходу. 
Відповідно, метою цього винаходу є створення способу та пристрою для 
очищення стічних вод, які є подальшим удосконаленням існуючих способів і 
пристроїв. Згідно з цими цілями та іншими, які стануть очевидними далі, одна 
особливість цього винаходу, коротко викладена, у способі та пристрої, в якому 
передбачені відповідні етапи та засоби для подачі частинок нерозчинних 
катодів, змішування в розчинних катодах частинки з анодами, щоб утворити 
гальванічно отриманий коагулянт, і пропускання стічної води через отриманий 
таким чином коагулянт, щоб поглинати домішки зі стічної води. Таким чином, 
новий метод і пристрій передбачає гальванокоагуляцію забруднень.  
 
 
1 ‒ резервуар; 2 ‒ ємність; 3 ‒ насос; 4 ‒ мішалка; 5 ‒ насос; 6 ‒ насос;  
7 ‒ резервуар; 8 ‒ резервуар; 9 ‒ ежектор; 
 
Рисунок 1.2 – Схема очистки стічних вод від шламів 
 
Відповідно до інших ознак цього винаходу: 
а) Повітря під тиском насичує стічні води одночасно з 
гальванокоагуляцією, так що гальванокоагуляція поєднується з флотацією під 
тиском. 
б) Існує підвищення температури очищеної стічної води для 
вищевказаних методів з метою інтенсифікації процесу очищення. 
Опис винаходу. 
Відповідно до цього винаходу стічна вода, яка підлягає очищенню, 
змішується з розчином дрібних частинок нерозчинних катодів. Катоди 
виготовлені з матеріалу, потенціал якого перевищує потенціал розчинного 
анода. Наприклад, вугілля, графіт, кокс тощо можуть працювати як нерозчинні 
катоди з металевими розчинними анодами. Потім стічна вода подається в 
посудину під тиском, завантажену розчинним анодом. Нерозчинні катоди 
утворюють з анодами багато гальванічних пар. Під час цього процесу 
відбувається хімічне відновлення іонів важких металів у стічних водах іонами 
та гідроксидами, що утворюються під час електрохімічного розчинення анодів. 
Інтенсифікувати процес гальванокоагуляції можна, підвищивши температуру 
води, що обробляється, до 60-80 °С. При цьому гідравлічний розмір частинок 
осаду збільшується в 2-3 рази до 0,6-0,9 мм/с, а тверда фаза гідроксидів набуває 
феромагнітних властивостей, що призводить до зменшення об'єму відстійників-
флоататорів. 
Наприклад, для хрому реакція виглядає так: 
Cr2O
2-
7 +6Fe2++14H-2 Cr3++6Fe3++7H2O→Cr 2
2O +6Fe(OH)2-7H2O 
2Cr(OH)3+6Fe(OH)3+2OH- 
Гідроксид заліза є чудовим коагулянтом, який поглинає домішки, що 
містяться у стічних водах. Для стічних вод, що містять масла, жири, 
нафтопродукти, дрібнодисперсні зважені частинки, іони важких металів і т.д., 
гальванокоагуляцію поєднують з флотацією під тиском. Після обробки 
гальванокоагуляцією окремо або в поєднанні з напірною флотацією стічні води 
надходять у відстійник, або у відстійники-флотатори тощо, які відомі і 
забезпечують відстоювання гідроксидів важких металів, видалення осаду тощо. 
параметри підбираються відповідно до вихідних характеристик стічних вод. 
Приклад цього винаходу наведено нижче для очищення стічних вод від 
звичайного гальванічного виробництва друкованих плат, які містять переважно 
іони шестивалентного хрому. У цьому випадку в якості нерозчинного катода 
вибирається колін, а в якості анода - залізо. 
 
Патент на пристрій підготовки та переробки відходів гальванічного 
виробництва. 
Корисна модель належить до галузі перероблення та утилізації відходів 
гальванічного виробництва від іонів важких металів та інших супутніх 
компонентів і використовується як добавки при виготовленні будівельних 
матеріалів. 
В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити систему 
підготовлення й перероблення відходів гальванічного виробництва шляхом 
додатковим встановленням блока стабілізації зневодненого осаду підвищити 
ефективність підготовлення зневодненого осаду, забезпечити повну його 
підготовку для подальших технологічних процесів і поширити функціональні 
можливості пристрою [26]. 
Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої підготовлення й 
перероблення відходів гальванічного виробництва, що містить камеру 
видалення надлишкової вологи, камеру приготування добавок при виготовленні 
будівельних матеріалів, камеру хімічного оброблення агресивних відходів та 
камеру формування виробу для складування, згідно з корисною моделлю, 
додатково встановлено блок стабілізації зневодненого осаду. 
Додаткове встановлення блока стабілізації зневоднення відходів 
гальванічного виробництва підвищує ефективність підготовлення зневоднених 
відходів, забезпечує повну його підготовку для подальших технологічних 
процесів і поширює функціональні можливості роботи пристрою. 
Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на фіг. 1 представлена 
функціональна блок-схема пристрою підготовлення й перероблення відходів 
гальванічного виробництва; на фіг. 2 - блок стабілізації зневодненого осаду; на 
фіг. 3 - послідовність виконання технологічних операцій в блоці стабілізації 
зневодненого осаду. 
Пристрій підготовлення й перероблення відходів гальванічного 
виробництва складається з камери 1 видалення надлишкової вологи, камери 2 
приготування добавок для використання в якості будівельних матеріалів, 
камери 3 хімічного оброблення агресивних відходів, камери 4 формування 
виробу для складування і блока 5 стабілізації зневодненого осаду (фіг. 1). 
Робота запропонованої корисної моделі здійснюється таким чином. 
Після використання води в системах оборотного водопостачання 
технологічних процесів промислових підприємств вона спрямовується на 
станцію очищення стічних вод, переважна частина обробленої води 
повертається до системи оборотного водопостачання, а концентрований розчин 
осаду і разом із шламами накопичується і спрямовується до камери 1 видалення 
надлишкової вологи, частина осадів і шламів спрямовується в камеру 2 
приготування добавок для використання як будівельних матеріалів, або до 
камери 3 хімічногооброблення агресивних відходів або до камери 4 
формування виробу для складування на звалищах твердих побутових відходів 
(фіг. 1). 
Відходи гальванічного виробництва, вологістю 30-50 % та питомою ваги 
800-2000 кг/м3, із вмістом гідроксидів важких металів, та інших забруднень, які 
утворюються при обробленні стічних вод гальванічного виробництва у вигляді 
зневоднених осадів спрямовуються у збірниквідходів, в якому накопичуються 
концентровані гідроксиди важких металів, солі важких металів тощо. 
Встановлення блока 5 стабілізації зневодненого осаду (фіг. 2) сприяє 
більш ретельному підготовленню й переробленню відходів гальванічного 
виробництва за рахунок послідовно в часі проведення наступних технологічних 
операцій: ламінарного, встановленого руху, розділення фракцій та інтенсивного 
переміщування компонентів осаду (фіг. 3). 
На станції очищення стічних вод оброблена вода повертається до системи 
оборотного водопостачання, а видалені відходи гальванічного виробництва 
промислових підприємств, до складу яких входять іони важких металів, 
механічні домішки, залишки масел та нафтопродуктів та ін., спрямовуються до 
ємності накопичення рідких відходів промисловості, камери 1видалення 
надлишкової вологи, а далі - поетапно, в залежності від фізико-хімічної 
характеристики та агрегатного стану відходи спрямовуються в камеру 2 
використання відходів як будівельних матеріалів, камеру 3 хімічного 
оброблення та камеру 4 формування виробу для складування на спеціально 
відведених місцях - звалищах твердих побутових відходів. 
У разі екологічної безпеки накопичених відходів, підвищеної 
концентрації окремих шкідливих компонентів технологією передбачається 
складування на спеціалізованих майданчиках. 
Згідно з конструктивним виконанням, при додатковому використанні 
блока 5 стабілізації зневодненого осаду послідовно в часі відбуваються 
наступні технологічні операції: ламінарного руху, розділення фракцій та 
інтенсивного переміщування (фіг. 2). 
Запропонована конструкція пристрою підвищує ефективність процесу, а 
також усього технологічного циклу і вирішує поставлену задачу. 
 
 
 
 
 
 
Патент на спосіб очистки води та пристрій для його втілення. 
Винахід може бути використаний для очистки стічних вод від 
гальванічного виробництва від важких металів. Cпocoб oчиcтки вoди, що 
містить важкі метали, полягає в суміщеній електроннокогіляційній і 
ультразвуковій обробці води з подальшою фільтрацією,причому ультразвукову 
обробку води проводять у діапазоні часто від 19 дo 22 кГц замплітидою 
коливань від 5 до 15 мкм і інтенсивністю коливань від 2 до 4 Bт/ см, а 
електронокогіляційну обробку проводять при постійній щільності струму в 
діапазоні від 0,5 до 4 мA/см2. Пристрій для очистки води, що містить важкі 
метали, включає реакційну камеру, виконану за геометричними розмірами, 
розрахованими з умов її акустичного резонансу на робочій частоті, які вводять 
в очищаючу воду акустичних коливань, внутрішня поверхня стінки якої є 
одним з катодів, іншим катодом яким є трубка, встановлена по центру 
реакційної камери, а коаксиально між катодами встановлений закріплений на 
реакційній камері анод, виконаний у вигляді циліндричних труб з металу, що 
розчиняється в процесі електрокоагуляції, при цьому днища реакційної камери 
виконано конічним. Технічний результат - підвищення ступеня очистки води 
від важких металів при одночасному зниженні енергозатрат, часу обробки та 
витрат реагенту [27]. 
 
 
Додаткові істотні відмінності способу полягають у тому, що 
- суміщену електрокоагуляційну та ультразвукову обробку води, що 
очищається, здійснюють у пристрої, що містить від 1 до 3 блоків очисного 
обладнання для поєднаного впливу на очищувану воду ультразвуком і 
електрокоагуляцією; 
- спосіб включає стадію глибокого очищення води до досягнення значень 
забруднюючих компонентів менше 0,001 міл по кадмію, яку здійснюють після 
досягнення в воді, що очищається, рівня залишкової концентрації забруднень 5 
мг/л по кадмію шляхом одночасного впливу флотаційного реагенту з витратою 
повітря від 4 до 8 л/хв. та ультразвукових коливань у діапазоні частот 19-22 кГц 
з амплітудою коливань від 5 до 15 мкм та інтенсивністю коливань від 2 до 4 
Вт/см, протягом 40 хв. 
2 ВИБІР І ОБҐРУНТУВАННЯ МЕТОДІВ І МЕТОДИК ВДОСКОНАЛЕННЯ 
ОБ'ЄКТУ ДОСЛІДЖЕННЯ 
 
 
2.1 Створення замкнутих циклів 
 
 
Очистка стічних вод гальванічних виробництв – складна проблема, це 
пов’язано з високою токсичністю цих стоків та складністю їх обробки. 
Найраціональніший метод водообробки в гальваніці – створення замкнених 
систем водопостачання, які виключають скид промстоків у міську каналізацію 
та забезпечують повторне використання очищеної води та утилізацію цінних 
компонентів (у першу чергу кольорових металів). 
У ВПО “Союзелектропобутмаш” розроблена комплексна технологія, яка 
включає електрохімічне відновлення металів із ванн вловлювання та 
йонообмінну рекуперацію металу і води у ваннах промивки. 
Застосування вуглецевих волокнистих електродів (ВВЕ) дозволяє 
підтримувати концентрацію кольорових металів у ваннах вловлювання на рівні, 
що забезпечує вилучення до 99 % металів, які виносяться деталями із ванн 
гальванопокриття. В результаті різко скорочуються витрати води на промивні 
операції та зменшується навантаження на блок іонообмінної рекуперації води 
та металу. Запропонована технологія забезпечує високу рекуперацію металу та 
очистки води, а також дозволяє створити безстічну технологію 
гальванопокриттів. 
При проектуванні замкнутої системи водопостачання використана 
наступна технологічна схема: реагентна обробка стічної води травильних та 
гальванічних відділень та подальша обробка на іонообмінній установці. 
Запровадження замкнутої системи водопостачання дозволить скоротити 
водоспоживання свіжої води в 1,6 рази, а переробка елюатів знизить витрати 
повареної солі в 5 раз. 
Фірмою “Dornier” ФРГ розроблена замкнена система RMA 
водопостачання гальванічного підприємства. В основу технології покладено 
йонообмінне відновлення важких металів в модульній системі, яка дозволяє 
здійснити селективне відновлення металів. 
Велике значення для організації замкнутого циклу та зниження втрат 
важких металів із промивними водами має раціональна технологія промивки 
деталей. З цією метою широко застосовують промивку в проточних ваннах 
(просту та каскадну), промивку зрошуванням, обертання та обдування деталей,  
відсмоктування електроліту, обладнання відстійних зон і т. д. 
 
 
2.2 Обґрунтування вибору технології 
 
 
Особливу актуальність в умовах дефіциту хромової сировини та низького 
ступеню використання хрому у виробництвах, що споживають його сполуки, 
набуває проблема переробки високотоксичних хромвмісних шламів, так як 
найширше використовувані на практиці хромвмісних стоків гальванічних 
виробництв реагентні методи не забезпечують її ефективного вирішення. 
Ефективна переробка хромвмісних шламів окиснювальними методами. 
Промиті та висушені кристали Na2CrO4 являють собою товарну 
продукцію, готовим продуктом можуть бути і концентровані луги. Але вміст 
хрому у шламах має бути не нижчим 16 %. 
Вивчений влив добавок шламу та мулу на оплавлення, глянець та 
величину дифузійного відображення декоративних глазурей керамічних 
облицювальних плиток з метою заміни дефіцитних пігментів, зменшення 
витрати фриттованої глазурі та утилізації відходів очистки стоків із 
гальванічних  цехів. В якості  добавок  використовували шлам, який містить 
(%): Fe3+ 64; Cr3+ 3,5; 2,6; зольність 65,4, а також Fe3+ 31; Cr3+ 2; зольність 58,9. 
Дослідження фазового складу проводили на рентгенівському рефрактометрі 
ДРОН-1,5. Оптимальний вміст відходів при введенні їх до  
складу плиткових глазурей становить 20 – 30 %. 
Розроблено спосіб утилізації електрокоагуляційного залізовмісного осаду 
з отриманням коричневого залізооксидного пігменту. Процес отримання 
пігменту складається із наступних стадій: отримання зародків кристалізації, 
введення їх в осад та отримання суспензії пігменту, її фільтрування та 
промивка, сушка пасти пігменту, розмел, упаковка. 
За результатами досліджень встановлено, що використання 
відпрацьованого розчину пасивування металевих поверхонь, який містить 4 – 5 
% біхромату натрію, дозволяє отримувати на основі світлопалких глин вироби 
сіро–коричневих відтінків. Виведення з водою затвердіння до 10 % 
відпрацьованого розчину сприяє зниженню водопоглинання керамічного 
матеріалу, обпаленого при температурі 1000 оС, з 12 до 8,5 %. 
Додавання у червонопалку глину приводить до отримання виробів від 
темно–коричневого кольору до чорного. Таке забарвлення є результатом 
взаємодії хрому та заліза, що знаходяться в глині, із утворенням ряду хромітів, 
що мають чорний колір. Тон забарвлення залежить від вмісту заліза в глині та 
кількості введеного з відходом хрому. 
Шламові відходи гальванічного виробництва по хромуванню можна 
рекомендувати для одержання компонентів полірувальних паст із зневоднених 
та висушених гідроксидів заліза та хрому. 
Гідроксидні шлами можуть бути використані в якості сировини, для 
одержання різних оксидних каталізаторів. 
При обробці хромвмісних шламів фосфорною кислотою можна одержати 
в’яжуче для виробництва високотемпературних матеріалів,  
В якості основної сировини шлами можуть використовуватися лише тоді, 
коли є необхідність у використанні їх фізико–хімічних властивостей, 
наприклад, здатності забарвлювати у різні кольори розплави скла. 
Однією з основних задач при утилізації шламів гальванічного 
виробництва, є їх зневоднення. Шлами важких металів мають гелеподібну 
структуру, містять до 99 % води та погано дегідратуються. Для зневоднення 
шламів гальванічного виробництва застосовують вакуум– та прес–фільтри та 
центрифугування. 
Складність у знятті осаду, так як, по-перше йде надто повільна 
седиментація і товщина шару росте повільно, по–друге багато води 
використовується для наступної промивки фільтруючих матеріалів та 
обладнання. 
Розпилювальні сушарки є найбільш прогресивним обладнанням для 
сушки суспензій, які важко фільтруються. Відбувається сушка, гранулювання 
та вилучення висушеного матеріалу, який одержують у вигляді однорідних 
часток сфероїдальної форми з розмірами до 100 мкм Прикладом раціонального 
використання розпилювальних сушарок може служити виробництво 
залізохромового каталізатору. керамічних виробів спеціального призначення. 
 
 
2.3 Методи приготування каталітичних мас  
 
 
Заданий тип пористої структури і питому поверхню одержують різними 
прийомами в залежності від природи каталізатору, що виготовляється. В 
обложених контактних масах це багато в чому залежить від умов осадження 
(рн, концентрації вихідних розчинів, температури, швидкості осадження, часу 
дозрівання осаду), промивання і термообробки. Каталізатори одержувані 
шляхом пропитування активними складовими пористого носія, зберігають в 
основному його вторинну структуру. 
При сухому змішанні компонентів пористість багато в чому визначається 
способом формування, ступенем здрібнювання вихідної шихти, добавкою 
спеціальних речовин. Велике значення на формування структури мають також 
температура і час термообробки каталізатору. 
1. Механічна міцність гранул досягається правильно обраним способом 
формування, умовами термообробки. Розчинення – процес переходу твердої 
фази в рідку. У розчиненому і значній мері диссоційованому стані 
збільшуються рухливість і хімічна активність молекул. У виробництві 
обложених каталізаторів розчиняють практично чисті тверді сполуки, переклад 
яких у розчин дозволяє прискорити проведення наступних хімічних реакцій. 
Оксидні каталізатори одержують, як правило, з більш чи менш концентрованих 
розчинів відповідних солей. Для готування розчинів вихідних речовин 
використовують готові кристалічні чи солі розчиняють відповідні оксиди, 
гідроксиді, карбонати в  кислотах чи лугах. 
2. Осадження – процес утворення твердої фази в результаті хімічної 
реакції при зливанні розчинів вихідних компонентів. Перехід розчиненої 
речовини в осад – сукупність двох процесів: утворення зародків твердої фази і 
росту чи кристалів укрупнення гелеподібних часток при одночасному їхньому 
осадженні. Каталітично активними формами є термодинамічне хитливе стану 
речовини, процес утворення яких варто проводити в умовах, далеких від 
рівноваги. Кристалізація прискорюється при зниженні температури 
3. Фільтрування. 
4. Промивання осаду. Часто при виробництві контактних мас з осаду 
необхідно видалити ті компоненти, що розчинені в чи фільтраті адсорбовані на 
поверхні осаду. У цьому випадку потрібно промивання осаду на чи фільтрі 
репульпаційне промивання з повторенням фільтрування. Промивання на 
фільтрі дозволяють порівняно невеликим кількостям промивного розчину 
витиснути захоплений осадом фільтрат. Однак, як правило, опади на фільтрі 
розподілене не рівномірно, тому промивання їх супроводжується утворенням 
каналів в осаді й ефективність відмивання різко падає. Більш надійно, але і 
більш трудомістка фильтраційно – репульпаційне промивання. 
5. Сушіння осаду. Після фільтрування і промивання осади містять 
звичайно близько 10 – 60% вологи, яку необхідно видалити – зробити процес 
сушіння. Сушіння по способі підведення теплоти розділяють на: конвективну – 
безпосереднє зіткнення осаду із сушильним агентом, контактну – передача 
теплоти від стінки сушарки до матеріалу за рахунок його теплопровідності, 
електричну – з використанням струмів високої  частоти чи джоулевой теплоти. 
Трохи обособленна розпилююче сушіння, при якій тверді сухі частки 
одержують при випарі вологи з диспергуемого на дрібні краплі розчину чи 
суспензії. Цей метод, будучи, власне кажучи, конвективним, дозволяє однією 
операцією замінити процеси фільтрування, сушіння і формування, однак 
вимагає великих витрат енергії. Розпилюючий випар розчину можна сполучити 
з послідовно встановленими сушарками киплячого шару. 
6. Прожарювання каталізатору – одна з важливих операцій при 
виготовленні контактних мас, при прожарюванні, внаслідок термічної 
дисоціації, відходить активна речовина каталізатору. Умови прожарювання в 
значній мірі визначає середній діаметр пір і розмір поверхні отриманої 
контактної маси. Прожарювання звичайно проводять при температурі, яка 
дорівнює чи перевищує температуру каталітичної реакції. У багатотоннажних 
виробництвах каталізаторів застосовують прокалочні печі з безпосереднім 
обігрівом каталізатора нагрітим повітрям чи димовими газами, зокрема, печі що 
обертаються , реактори шахтного типу. У малотоннажних виробництвах 
найчастіше використовують муфельні печі з електричним нагріванням. 
 
 
2.4  Способи формування шламів в контактну масу 
 
 
Існують наступні способи формування каталізаторів: 
а) Коагуляція в краплі і сушіння в розпилюючої сушарці – широко 
використовується при виготовленні обложених каталізаторів. 
б) Екструзія – видавлювання вологого осаду з безупинно рухаючогося 
шнекового чи гідравлічного преса. Форма і поперечний розмір гранул 
визначаються отворами у формуючої голівці пресу. 
в) Таблетування – проводиться на таблетуючих машинах під тиском до 
30 Мпа. У залежності від форми матриці і пуансона одержують гранули 
в) Таблетування – проводиться на таблетуючих машинах під тиском до 
30 Мпа. У залежності від форми матриці і пуансона одержують гранули 
у виді циліндрів, коліс, сідел і природно таблеток. 
г) Вмазування пасти в отвори перфорованої сталевої пластини можливо 
для гранулювання осадів різної природи і консистенції. Розмір 
одержуваних гранул визначається товщиною пластини і діаметром 
отворів.  
д) Розмол монолітних каталізаторів здійснюють на щікових дробарках і 
робочій фракції відокремлюють на чи віброситах у барабанних 
сепараторах. 
Способи формування впливають на питому поверхню і пористу 
структуру контактних мас, у значній мірі визначають механічну міцність 
гранул, дозволяючи одержувати як дуже міцні матеріали так і маломіцні. 
Схема виробництва обложених контактних мас розрізняються способом 
формування останніх. За схемою   передбачене сухе формування матеріалу 
методом таблетування, гранулювання на тарілчастому грануляторі, дроблення. 
Таблетування і гранулювання вимагають здрібнювання прожареного 
каталізатора до тонкодисперсного стану. При поганому гранулюванні до 
порошку додають єднальні матеріали, що повинні бути інертними стосовно 
катализуемої реакції і стабільними в умовах процесу. Для каталізаторів 
одержуваних за схемою, придатні різні способи формування вологої пасти. 
Різноманітне формування дозволяє одержувати частки різної форми і розмірів, 
регулювати поверхню і пористість каталізатору, змінювати його механічну 
міцність. Зносостійкі контактні маси, які використовують для роботи в 
киплячому шарі, краще формувати методом коагуляції, що дає сферичні 
високоміцні гранули. Однак область застосування цього методу обмежується 
відносно малорухомими гелями колоїдних речовин. Для обложених 
каталізаторів найбільше характерна технологія багатотоннажного виробництва 
гранульованого цеолітвмістного алюмосилікатного каталізатору крекінгу 
нафтопродуктів. 
2.5 Методи аналізу та прибори проведення експериментальних 
досліджень 
 
 
Фотометрія – метод аналізу, заснований на вимірюванні поглинання 
світла речовиною, що визначається, або продуктом її взаємодії зі спеціально 
доданим реактивом [28]. 
Бугер і Ламберт встановили, що відносне послаблення поглинутого 
середовищем випромінювання не залежить від його інтенсивності. Кожний шар 
рівної довжини поглинає рівну частку падаючого на нього випромінювання. 
Математично це виглядає так: 
 
                                                І  І eαl 0 або І=І0exp(–l).                                          (2.1) 
 
де І0 – початковий світловий потік; І – потік, що пройшов крізь шар 
середовища товщиною l см;  – коефіцієнт поглинання середовища. 
При 2,303 = k отримуємо: 
 
                                                        І = І0 · 10-kl 
.                                                       (2.2) 
 
Бер встановив, що коефіцієнт поглинання випромінювання прямо 
пропорційний концентрації речовини, що поглинається в середовищі, крізь яку 
проходить випромінювання, тобто 2,303 =k= εс 
Враховуючи це, можна записати: 
 
 
                                                      І = І  · 10-ecl 
0 .                                                        (2.3) 
 
 
або в логарифмічній формі: 
 
��
                                                         ���� 0 = �� = ������                                               (2.4) 
��
 
де D – оптична густина середовища, безрозмірна величина; с – молярна 
концентрація речовини, що поглинається, моль/дм3; l – товщина шару, що 
поглинає, м;  – молярний коефіцієнт поглинання, або коефіцієнт екстинкції, 
м2/моль. 
Коефіцієнт екстинкції залежить  від довжини хвилі випромінювання . 
Залежність типу �� = ƒ(��); �� = ƒ(��) називається спектром поглинання 
даної речовини, а залежність типу �� = I/I0 = ƒ(��) - спектром пропускання. 
Величина Т (пропускання), зазвичай виражається у відсотках, тоді: 
Т=I/I0∙100% 
Якщо в розчині присутні кілька компонентів, що поглинають 
випромінювання даної довжини хвилі, то справедливий закон адитивності 
поглинання: кожен поглинаючий компонент поглинає випромінювання 
незалежно від іншого, так що сумарна оптична густина системи є сумою 
оптичних густин поглинаючих компонентів: 
  
                                             ������ = Ʃ�������� = ��Ʃ�������� · ����                                                      (2.5) 
 
де D,i – сумарна оптична густина системи; Di,k – оптична густина k-того 
компонента при i-тій довжині хвилі. 
Вимірювання оптичної густини і пропускання різних середовищ 
проводять за допомогою спектрофотометрів, фотометрів, фотоколориметрів та 
інших приладів. Усі ці прилади мають джерело випромінювання (1), прилад для 
виділення певної спектральної ділянки випромінювання (2), кюветне відділення, 
де містяться досліджувані зразки (3), приймач випромінювання (4) і 
розрахунково-вимірювальний пристрій (5). Необхідна спектральна ділянка 
виділяється за допомогою світлофільтрів. Максимум пропускання фільтра 
повинен збігатися з мінімумом пропускання досліджуваного зразка. 
Спектрофотометри, на відміну від колориметрів, дозволяють виділити 
випромінювання в дуже вузькому інтервалі довжин хвиль, так зване 
монохроматичне випромінювання, що дає можливість роздільно визначати 
кілька речовин у спільній їхній присутності. 
Щоб поглинання інших присутніх у розчині речовин не впливало на 
результат визначення, оптичну густину досліджуваного розчину вимірюють 
відносно розчину порівняння, що має такий же склад, що і досліджуваний, але 
не містить обумовленої речовини. По цьому розчину встановлюють «нуль» 
шкали оптичної густини приладу [29]. 
Концентрацію обумовленої речовини у фотометрії, як і в інших 
інструментальних методах аналізу, встановлюють одним із чотирьох методів, 
наведених далі. 
Метод калібрувального графіка. 
Готують серію розчинів, концентрація обумовленої речовини в яких 
точно відома, і, вимірявши їх оптичну густину, будують графік у координатах 
с-D. Оптична густина досліджуваного розчину виміряється в тих самих умовах, 
що і длястандартних, а досліджувану концентрацію знаходять за графіком. 
 
 
1 – джерело випромінювання; 2 – прилад для виділення певної спектральної 
ділянки випромінювання; 3 – кюветне відділення; 4 – приймач 
випромінювання;  5 – розрахунково-вимірювальний пристрій 
 
Рисунок 2.1 – Оптична схема фотометричних пристроїв 
Метод порівняння зі стандартом. 
Готують тільки один стандартний розчин, максимально близький за 
концентрацією до досліджуваного. Вимірявши оптичні густини двох розчинів в 
однакових умовах, досліджувану концентрацію знаходять зі співвідношення: 
 
���� ���� ������∙����
                                         = → ���� =                                  (2.6) 
��ст ��ст ������
 
 
Цей метод менш трудомісткий у порівнянні з методом калібрувального 
графіка, але поступається йому по точності у тих випадках, коли значення сХ 
заздалегідь невідоме. Обидва методи застосовують, якщо є впевненість, що 
сполука аналізованого розчину мало відрізняється від сполуки стандартних 
розчинів [30]. 
Метод добавок. 
Застосовують при аналізі об’єктів, склад яких варіює в широких межах. У 
цьому методі до точно відомого об'єму аналізованого розчину додають точно 
виміряний невеликий об'єм стандартного розчину – такий, щоб оптична густина 
збільшилася приблизно удвічі. Досліджувану концентрацію знаходять за 
формулою: 
 
�� ∙�� ��
                                               с = т ст ��
�� ∙                                        (2.7) 
����+��ст ��заг−����
 
де Dзаг – оптична густина розчину з добавкою; Dх – оптична густина 
досліджуваного розчину. 
Метод прямого розрахунку.  
 Метод заснований на застосуванні рівняння: 
 
��
                                                     �� = ��
��                                                               (2.8) 
����
 
В аналітичній практиці застосовується рідко через відсутність надійних 
значень оптичної густини для інтервалу хвиль, які використовуються. 
Методика вимірювання за допомогою спектрофотометра Ulab 102. 
1. Ввімкнути спектрофотометр ULAB 102, використовуючи кнопку, 
яка розташована на задній панелі спектрофотометра (рисунок 2.3). 
 
 
 
Рисунок 2.2 – Зовнішній вигляд спектрофотометра ULAB 102 
 
Після включення автоматично запускається розігрів пристрою, шо 
відображається на світловому екрані контрольної панелі (рисунок 2.4). 
 
 
Рисунок 2.3 – Вигляд цифрового екрану спектрофотометра ULAB 102   при 
розігріванні пристрою 
 
Після 20 хвилин прогрівання система переходить до основного 
інтерфейсу (рисунок 2.5). 
2. Натискаючи на кнопку «MODE», для переміщення курсору, вибрати 
функцію «А», яка призначена для вимірювання оптичної густини у фіксованій 
точці довжини хвилі, і зафіксувати значення абсорбції поточного зразка. 
Натиснути кнопку «ENTER», щоб увійти в інтерфейс безперервного 
вимірювання. 
 
 
 
Рисунок 2.4 – Вигляд цифрового екрана спектрофотометра ULAB 
102 при виборі функції «А» – вимірювання оптичної густини 
 
3. Встановити довжину хвилі 416 нм, для цього натиснути «GOTO λ», 
вибрати значення довжини хвилі стрілкою, потім натиснути «ENTER» для 
підтвердження. 
4. Для проведення подальших дій необхідно підготувати спеціальні 
кювети, які йдуть в наборі зі спектрофотометром (рисунок 5), та провести 
калібрування 100% T/0 Abs. Для цього налити в кювету розчинник (Н2О), 
поставити її на світловому шляху, натиснути «ZERO» та провести 
калібрування [31]. 
 
 
Рисунок 2.5– Комплект кювет до спектрофотометра ULAB 102 
5. Проведення вимірювання. Для вимірювання оптичної густини 
наповнити кювети досліджуваними розчинами та поставити перший зразок на 
шляху світлового потоку, натиснути кнопку «START» для вимірювання – і 
результат відобразиться на світловому екрані (рисунок 2.6). Повторити цей 
крок для всіх розчинів. 
 
 
 
Рисунок 2.6 – Вигляд цифрового екрана спектрофотометра ULAB 102  
з результатом вимірювання оптичної густини 
 
6. Результати аналізу зберігаються в пам’яті пристрою автоматично. Їх 
можна роздрукувати або видалити з пам’яті пристрою, для цього необхідно 
натиснути «PRINT/CLEAR», щоб увійти в наступний інтерфейс, перемістити 
курсор на пункт «Роздрукувати» або «Видалити» та натиснути «ENTER» для 
підтвердження. 
7. Розрахувати концентрацію металу в досліджуваних розчинах (у 
мг/дм3) і за отриманими   даними побудувати калібрувальний   графік   у 
координатах D = f(c). 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА 
 
3.1 Формування каталізаторів 
 
 
В основному контактні маси це складні системи, що складаються з ряду 
елементів, кожний з який несе своє функціональне навантаження. 
У цілому активність каталізатора, не є адитивна величина двох чи 
декількох сполук, а може приймати екстремальні значення відповідні 
визначеним властивостям системи в цілому. 
Під дією реакційного середовища встановлюється хімічний склад який 
характеризується визначеною активністю, що часом не знаходиться в прямої 
залежності від вихідного стану контактної маси. 
Каталізатор це учасник хімічної взаємодії між реагентами. Причому 
процеси взаємодії реакційної суміші на каталізатор не обов'язково є стадіями 
каталітичної реакції. 
З огляду на цю обставину, необхідне вивчення кінетики реакцій 
гетерогенного каталізу як у стаціонарному, так і не стаціонарному стані 
каталізатору. 
Каталізатори являють собою складні системи, що крім основних, 
активних речовин можуть містити промотуючи добавки і носій. Крім того, під 
дією реакційного середовища сполука контактних мас, як правило, 
трансформується і відповідно ускладнюється. 
Промоторами називають добавку до каталізатора невеликої кількості 
речовини, що може бути саме по собі каталітично активним у відношенні даної 
реакції, але сильно підвищує активність власне каталізатора. Це свого роду 
каталізатори для каталізаторів. Ефективність дії промоторів залежить від їхньої 
кількості. При визначенні співвідношення активного каталізатора і промотору 
спостерігається максимум активності. 
 Змішані каталізатори відрізняються тим, що практично усі компоненти в 
них знаходяться в порівнянній кількості і є активними стосовно даної реакції. 
Складові змішаних контактних мас можуть реагувати між собою з утворенням 
нової більш активної сполуки. 
Підвищення активності змішаних каталізаторів може бути зв’язана з тим, 
що реакція протікає на границі розділу фаз і на них впливають поверхні різних 
типів. 
Каталізатори на носіях є широко розповсюдженими типами складних 
контактних мас. 
Необхідний склад контактної маси в значній мірі визначається умовами 
протікання каталітичного процесу, складом вихідної суміші, температурою і 
гідродинамікою процесу. 
Підбір каталізаторів навіть для таких добре вивчених реакцій, як 
окислювання аміаку, метанолу, диоксиду сірки, конверсія оксиду вуглецю, є 
емпіричним, вимагає тривалого пошуку й удосконалення. 
Слід зазначити, що проблема підбора активних і виборчих каталізаторів 
для хімічних реакцій дотепер не реалізована. 
 
 
3.1.1 Виробництво контактних мас 
 
 
Якість каталізаторів визначає основні показники хімічних виробництв, 
що використовують контактні маси: вихід продукту, інтенсивність процесу, 
тривалість безупинної роботи реакторів. У той же час витрати каталізатора, як 
правило складають лише частки відсотка в собівартості цільового продукту 
виробництва. 
Тому у виробництві каталізаторів, на відміну від більшості 
багатотонажних продуктів, що визначає характеристикою є не собівартість, а 
активність і стійкість у роботі. 
Створення каталізаторів, що володіють високою активністю і стійкістю у 
роботі при значному коливанні параметрів технологічного режиму каталізу, є 
метою технологів – розроблювачів нових і дешевих каталізаторів. 
Виробництво контактних мас включає наступні основні етапи: 
а) Одержання вихідного твердого матеріалу, що звичайно крім 
речовин, що входять до складу кінцевого каталізатора, містить 
речовини, що підлягають надалі видаленню. 
б) Виділення сполуки, що є власне каталізатором. З вихідного 
матеріалу видаляють термічним розкладанням, вилуговуванням чи ж 
іншими методами зайві речовини. Каталізатор виділяється при цьому у 
виді самостійної об'ємної фази. 
в) Зміна сполуки каталізатора при взаємодії з реагентами і під впливом 
умов реакції. 
Вихідною сировиною для виробництва каталізаторів є солі каталітично 
активних металів, золі, оксиди, природні мінерали. Вибір сировини 
визначається сполукою каталізатору, змістом домішок, дефіцитністю речовини 
і його ціною. Однорідність хімічного складу каталізатору в значній мірі 
визначається сталістю хімічного складу сировини, розміром часток у ньому, 
вологістю, способом і тривалістю перемішування вихідних складових, а так 
само умовами їхнього транспортування, завантаження і збереження. 
Фазова сполука сировини може впливати на пористу структуру 
каталізатору. 
Деякі речовини в дуже незначних кількостях сильно зменшують 
активність і вибірковість каталізатору. Основна кількість небажаних домішок 
знаходиться в сировині. Вимоги до чистоти вихідних компонентів зв’язані з 
вартістю кінцевого продукту. Інше можливе джерело домішок – технічна вода, 
яка використовується для розчинення, розведення, промивання. При особливо 
важливих операціях у ряді виробництв використовують очищену чи навіть 
дистильовану воду. 
Методом співосадження компонентів з розчинів одержують близько 80% 
каталізаторів і носіїв. Цей метод дозволяє в широких межах варіювати пористу 
структуру і внутрішню поверхню каталізаторів і носіїв. Його недолік у 
технічному відношенні – значна витрата реактивів, велика кількість стічних 
вод. У залежності від природи осаду, що випадає, ці контактні маси можна 
умовно розділити на сольові, кислотні й оксидні. 
При наступній термообробці отримані термооксиди переходять в оксиди 
відповідних металів.  
Різні силікагелі, алюмогелі, алюмосилікати, застосовувані для крекінгу, 
гідратації, дегідратації, алкілування й ізомеризації вуглеводнів, відносяться до 
кислотних каталізаторів. У процесі їхнього одержання при зливанні 
відповідних розчинів випадає в осад кремнієва чи алюмокремнієва кислота, 
гідроксид алюмінію. 
Утворення сольових обложених каталізаторів супроводжується 
випаданням солі, з – за якої у наступних технологічних операціях може 
зміняться склад. 
Важливий вибір устаткування в який готують каталізатор. Апаратура 
повинна бути антикорозійної, не повинна утворювати окалину. 
 
 
3.1.2 Способи формування каталізаторів 
 
 
Існують наступні способи формування каталізаторів: 
а) коагуляція в краплі і сушіння в розпилюючій сушарці – широко 
використовується при виготовленні обложених каталізаторів. 
б) екструзія – видавлювання вологого осаду з безупинно рухаючогося 
шнекового чи гідравлічного преса. форма і поперечний розмір гранул 
визначаються отворами у формуючій голівці пресу. 
в) таблетування – проводиться на таблетуючих машинах під тиском до 
30 мпа. у залежності від форми матриці і пуансона одержують гранули 
у виді циліндрів, коліс, сідел і природно таблеток. 
г) вмазування пасти в отвори перфорованої сталевої пластини можливо 
для гранулювання осадів різної природи і консистенції, розмір 
одержуваних гранул визначається товщиною пластини і діаметром 
отворів.  
д) розмол монолітних каталізаторів здійснюють на щокових дробарках 
і робочій фракції відокремлюють на віброситах чи у барабанних 
сепараторах. 
Способи формування впливають на питому поверхню і пористу 
структуру контактних мас, у значній мірі визначають механічну міцність 
гранул, дозволяючи одержувати як дуже міцні матеріали так і маломіцні. 
 
 
3.1.3  Структура каталізаторів 
 
 
При створенні каталізаторів необхідно передбачати їхню максимальну 
продуктивність, селективність і стійкість до роботи. Тільки створенням 
визначеного хімічного ці показники не забезпечити. 
Таким чином, на сучасному етапі наукові основи готування каталізаторів 
включають формування оптимальної пористої структури. 
В наступні роки з використанням уже відомих активних хімічних сполук, 
в основному в наслідку удосконалювання структури, отримані нові більш 
ефективні контактні маси. 
Пориста структура каталізатору характеризується головним чином 
радіусом пір r, їхнім обсягом  V, і площею поверхні S. Відповідно до будівлі і 
фізико-хімічних властивостей, пористі тіла поділяють на два класи:  
а) губчаті; 
б) корпускулярні (ксерогелі).  
3.1.4 Метод готування каталізаторів 
 
 
Заданий тип пористої структури і питому поверхню одержують різними 
прийомами в залежності від природи каталізатору, що виготовляється. В 
обложених контактних масах це багато в чому залежить від умов осадження 
(рн, концентрації вихідних розчинів, температури, швидкості осадження, часу 
дозрівання осаду), промивання і термообробки. Каталізатори одержувані 
шляхом пропитування активними складовими пористого носія, зберігають в 
основному його вторинну структуру. 
При сухому змішанні компонентів пористість багато в чому визначається 
способом формування, ступенем здрібнювання вихідної шихти, добавкою 
спеціальних речовин. Велике значення на формування структури мають також 
температура і час термообробки каталізатору. 
1. Механічна міцність гранул досягається правильно обраним способом 
формування, умовами термообробки. Розчинення – процес переходу твердої 
фази в рідку. У розчиненому і значній мері диссоційованому стані 
збільшуються рухливість і хімічна активність молекул. У виробництві 
обложених каталізаторів розчиняють практично чисті тверді сполуки, переклад 
яких у розчин дозволяє прискорити проведення наступних хімічних реакцій. 
Оксидні каталізатори одержують, як правило, з більш чи менш концентрованих 
розчинів відповідних солей. Для готування розчинів вихідних речовин 
використовують готові кристалічні чи солі розчиняють відповідні оксиди, 
гідроксиді, карбонати в  кислотах чи лугах. 
2. Осадження – процес утворення твердої фази в результаті хімічної 
реакції при зливанні розчинів вихідних компонентів. Перехід розчиненої 
речовини в осад – сукупність двох процесів: утворення зародків твердої фази і 
росту чи кристалів укрупнення гелеподібних часток при одночасному їхньому 
осадженні. Каталітично активними формами є термодинамічне хитливе стану 
речовини, процес утворення яких варто проводити в умовах, далеких від 
рівноваги. Кристалізація прискорюється при зниженні температури.  
3. Фільтрування. 
4. Промивання осаду. Часто при виробництві контактних мас з осаду 
необхідно видалити ті компоненти, що розчинені в чи фільтраті адсорбовані на 
поверхні осаду. У цьому випадку потрібно промивання осаду на чи фільтрі 
репульпаційне промивання з повторенням фільтрування. Промивання на 
фільтрі дозволяють порівняно невеликим кількостям промивного розчину 
витиснути захоплений осадом фільтрат. Однак, як правило, опади на фільтрі 
розподілене не рівномірно, тому промивання їх супроводжується утворенням 
каналів в осаді й ефективність відмивання різко падає. Більш надійно, але і 
більш трудомістка фильтраційно – репульпаційне промивання. 
5. Сушіння осаду. Після фільтрування і промивання осади містять 
звичайно близько 10 – 60% вологи, яку необхідно видалити – зробити процес 
сушіння. Сушіння по способі підведення теплоти розділяють на: конвективну – 
безпосереднє зіткнення осаду із сушильним агентом, контактну – передача 
теплоти від стінки сушарки до матеріалу за рахунок його теплопровідності, 
електричну – з використанням струмів високої  частоти чи джоулевой теплоти. 
Трохи обособленна розпилююче сушіння, при якій тверді сухі частки 
одержують при випарі вологи з диспергуемого на дрібні краплі розчину чи 
суспензії. Цей метод, будучи, власне кажучи, конвективним, дозволяє однією 
операцією замінити процеси фільтрування, сушіння і формування, однак 
вимагає великих витрат енергії. Розпилюючий випар розчину можна сполучити 
з послідовно встановленими сушарками киплячого шару. 
6. Прожарювання каталізатору – одна з важливих операцій при 
виготовленні контактних мас, при прожарюванні, внаслідок термічної 
дисоціації, відходить активна речовина каталізатору. Умови прожарювання в 
значній мірі визначає середній діаметр пір і розмір поверхні отриманої 
контактної маси. Прожарювання звичайно проводять при температурі, яка 
дорівнює чи перевищуює температуру каталітичної реакції. У багатотоннажних 
виробництвах каталізаторів застосовують прокалочні печі з безпосереднім 
обігрівом каталізатора нагрітим повітрям чи димовими газами, зокрема, печі що 
обертаються, реактори шахтного типу. У малотоннажних виробництвах 
найчастіше використовують муфельні печі з електричним нагріванням. 
7. Формування каталізатору. Схема виробництва обложених контактних 
мас розрізняються способом формування останніх. За схемою передбачене сухе 
формування матеріалу методом таблетування, гранулювання на тарілчастому 
грануляторі, дроблення. Таблетування і гранулювання вимагають здрібнювання 
прожареного каталізатора до тонкодисперсного стану. При поганому 
гранулюванні до порошку додають єднальні матеріали, що повинні бути 
інертними стосовно катализуемої реакції і стабільними в умовах процесу. Для 
каталізаторів одержуваних за схемою, придатні різні способи формування 
вологої пасти. Різноманітне формування дозволяє одержувати частки різної 
форми і розмірів, регулювати поверхню і пористість каталізатору, змінювати 
його механічну міцність. Зносостійкі контактні маси, які використовують для 
роботи в киплячому шарі, краще формувати методом коагуляції, що дає 
сферичні високоміцні гранули. Однак область застосування цього методу 
обмежується відносно малорухомими гелями колоїдних речовин. Для 
обложених каталізаторів найбільше характерна технологія багатотоннажного 
виробництва гранульованого цеолітвмістного алюмосилікатного каталізатору 
крекінгу нафтопродуктів. 
Були вивчені методи переробки залізохромових шламів гальванічних 
виробництв, одержаних зі стічних вод систем хромування шляхом 
електрокоагуляції чи на установці сорбції – десорбції. 
Повна по елементна якісна і кількісна сполука була встановлена 
масопектральним методом на ЭМАЛ-2, полярографічним і 
рентгеноструктурними методами аналізів. Відходи виробництва являють собою 
високогідрованні до 80% гелеподібні структури які мають в своєму складі 
оксиди залізу, марганцю, хрому і незначні домішки натрію, магнію, алюмінію, 
кремнію, фосфору, сірки, кальцію, міді цинку, титана, вуглецю. Усереднений 
зміст декількох десятків проб показав, що твердий осад має 64% і більше заліза, 
до 5,5% хрому і до 0,2%  марганцю. 
Таким чином, по кількісній і якісній сполуці твердий осад шламу 
приблизно відповідає сполуці різних марок залізохромових каталізаторів. 
Досить раціональною схемою є переробка шламу по наступних стадіях: 
а) декантація суспензії після електрокоагуляції чи установки сорбції        
десорбції. 
б) сушіння суспензії в розпилюючій сушарці. 
в) дозування в порошок різних добавок у тому числі і промотуючих. 
г) таблетування. 
д) даний метод має наступні переваги: 
е) безреагентність 
ж) виключення додаткових промивань водою 
з) мінімізація стадій. 
 
 
 3.2 Характеристика залізохромових каталізаторів 
 
 
В даний час у промисловості використовується понад 200 видів твердих 
каталізаторів, розробляються сотні нових, підсилюється контроль за їхньою 
якістю. 
Синтезу і вивченню сполуці каталізатора присвячені численні статті у 
вітчизняних і закордонних журналах. 
В даний час у світі одержали широке поширення порівняно дешеві 
каталізатори. 
Залізохромові каталізатори застосовуються в різних галузях хімічної 
промисловості. Зокрема синтезу аміаку, парокислородної конверсії природного 
газу під тиском 2 мпа, конверсії оксиду вуглецю. 
У процесі середньотемпературної конверсії З, каталізатори містять у 
своїй сполуці оксиди заліза і хрому у відновленому стані, твердий розчин 
оксиду хрому в Fe3O4. Зміст оксиду заліза в невідновлених каталізаторах 
коливається від 85 – 93%, оксиди хрому 6,5 – 10%. 
Пориста структура каталізаторів конверсії З, приготовлена різними 
способами, відрізняється головним чином обсягом пір, що впливає на насипну 
масу. Чим вище пористість, тим менше насипна маса, отже, менше витрата 
каталізатора на завантаження реактора. 
Відновлені каталізатори в процесі промислової експлуатації мало 
зменшують свою пористість і їхню активність визначається лише фазовим і 
хімічним складами. 
У промислових умовах, коли процес конверсії ЗІ здійснюється в 
дифузійній області, гальмування реакції дифузійними факторами протікає в 
порах каталізатора і змінюється в залежності від температури. З іншого боку, 
активність каталізатора, залежить від пористої структури і розмірів його 
гранул. При однаковій його пористості формованих і таблетованих його 
каталізаторів їхня активність мало відрізняється друг від друга. З підвищенням 
тиску в системі ступінь використання внутрішньої поверхні каталізатора 
зростає, що приводить до підвищення його продуктивності. 
У промислових умовах процес конверсії оксиду вуглецю проводять у дві 
стадії: 
а) на середньотемпературному залізохромовому каталізаторі; 
б) на низькотемпературному. 
В даний час залізохромовий середньотемпературний каталізатор 
удосконалений, шляхом активації його різними лужними промоторами. У 
результаті отриманий високоактивний середньотемпературний залізохромовий 
каталізатор, що по своїй активності в два рази перевершує застосовуваний нині 
(константа швидкості реакції при 630К в стандартних умовах складає 2,5 
нсм3/м*з, а разом 1,3 нсм3/м*з для звичайного каталізатора).  
 
3.2.1 Основні характеристики окремих  контактних мас 
 
 
Каталізатор марки СТК – 1. Випускають у виді таблеток розміром 5Х5 
мм. Каталізатор має наступні характеристики представлені в таблиці 3.1. 
 
Таблиця 3.1 - Основні характеристики каталізатора марки СТК – 1 
Характеристика Величина 
Насипна щільність, г /см3  1,2 
Питома площа поверхні, м2 / м3 25 - 30 
Пористість, %  60 -65 
Переважний радіус пір, нм 200 - 2000 
Міцність на роздавлювання, Мпа 3,5 
Константа швидкості при 350 С, см3 /м3  1,2 – 1,4 
Сполука процентний масовий, % 85-93 
 
Каталізатор НК – 2. Каталізатор одержують шляхом рідинного 
формування гранул. Основні характеристики представлені в таблиці 3.2. 
 
Таблиця 3.2 - Основні характеристики каталізатора марки НК – 2. 
Характеристика Величина 
Щира щільність, г /см3  3,7 
Питома площа поверхні, м2 / м3 165-180 
Сумарний обсяг пір, см3 /м  0,7 
Механічна міцність, Н/м2 70*10^ 
Розмір гранул, нм 2*10^-6 
 
Каталізатор марки СКТ – 2. Призначений для очищення газів, що 
відходять, ТЭЦ, підприємств кольорової і чорної металургії, сірчанокислотних 
заводів сульфат целюлозного виробництва від сірковмісних сполук шляхом 
їхнього окислювання. У таблиці 3.3 представлені характеристики пористої 
структури каталізатора марки СКТ–2. 
 
Таблиця 3.3 - Основні характеристики каталізатора марки СКТ – 2. 
Характеристика Величина 
Питомий обсяг пір, см3 /м :  
Загальний 0.75 
Мікропор 0,45 
Перехідних пір 0,09 
Макропір 0,21 
Питома площа поверхні, м2 / м3 1600 
Насипна щільність, г /см3   0,48 
 
Отриманий каталізатор, являє собою таблетки діаметром 5 мм і висотою 5 
мм, був підданий хімічному, масоспектральному, рентгеноструктурному 
аналізу, іспитам термомеханічних властивостей, перевірці питомої поверхні і 
пористості. Порівняльна характеристика отриманого каталізатора і каталізатора 
СТК–2, узятого за еталон, представлена в таблиці 3.4. 
 
Таблиця 3.4 - Порівняльна технічна характеристика каталізаторів. 
Показник Каталізатор СТК-2 Отриманий   каталізатор 
1.Механічна міцність, Мпа,   
мінімальна  1,5 2,0 
середня 2,5 3,6 
2.Насипна щільність, кг/л 1,7 1,1 
3.Питома поверхня, м2 / м3 25-30 28 
4.Пористість, % 25-30 42 
Порівняльна характеристика показала, що отриманий каталізатор не 
уступає елітнім по ряду показників. 
3.3 Схеми лабораторних установок 
 
Для утилізації шламів та формовки каталізатора, було спроектовано та 
застосовано схему для приготування каталітичної маси з залізохромових 
шламів гальванічноговиробництва, які містять у складі СCr=4,89 і СFe=71,6.  
Розглянемо стадії процесу на прикладі функціональної схеми, яка 
представлена на рисунку 3.1. 
 
 Прокалювання 
Декантація Сушка осаду 
осаду 
 
 Формовка 
Подрібнення 
 каталізатора 
Рисунок 3.1 - Функціональна схема приготування каталітичної  маси зі 
шламу 
 
На схемі представлені стадії, за якими здійснюється переробка шламу  у 
каталізатор типу СТК і в подальшому перевірили його каталітичну активність  
Далі розглянему схему процесу перевірки каталізатора. 
Схема лабораторної установки каталітичного очищення пароповітряних 
сумішей показана на рисунку 3.2. 
Схема містить у собі систему запірної арматури і трубопроводів, що 
з'єднують між собою витратомір, барботажну ємність, трубчастий підігрівник, 
каталітичний реактор, дрексель.  
Стиснене повітря по магістралі подається на ротаметр РМ-4 ГУЗ 
(Р),відкіля, після установки необхідної витрати носія ( повітря ), надходить у 
барботажну ємність (Е), у якій міститься чи розчинник, суміш розчинників у 
кількості 150-200 мол. 
Повітря, що проходить через органічні розчинники, насичується їхніми 
парами. На виході з ємності (Е) у крапці 1 виробляється добір проб для 
визначення початкової концентрації пар органічних розчинників. 
 
 
 
 
 
1 - ротаметр; 2 - ємкість; 3 - трубчастий підігрівач; 4 - каталітичний реактор; 5 - дрексель. 
 
Рисунок 3.2 - Схема лабораторної установки каталітичного очищення пароповітряних сумішей 
 
 
Пари надходять у трубчастий підігрівник (ТП), що представляє собою 
трубчасту піч, у яку поміщена скляна трубка, заповнена керамікою для кращого 
теплообміну між поверхнею, що обігрівається, і пароповітряною сумішшю. 
При проходженні трубчастого підігрівника пароповітряна суміш 
підігрівається до 300-350 С. 
Регулювання температури розігріву трубчастої печі виробляється за 
допомогою регульованого трансформатора ЛАТР 220-127у 10А 50Гц. 
Контроль температури пароповітряної суміші виробляється на виході з 
трубчастої печі в крапці 2 за допомогою ртутного термометра, з максимальною 
температурою виміру 800 С. 
Підігріта в такий спосіб пароповітряна суміш надходить у каталітичний 
реактор (КР), заповнений таблетованим залізохромовим каталізатором. 
Каталітичний реактор являє собою трубчасту піч, у яку вставлена 
кварцова трубка з каталізатором. Трубка зовні має електронагрівальну обмотку 
для нагрівання суміші, що надходить. Зверху в кварцову трубку упаяна кишеня 
з кварцу, у який поміщена термопара для виміру температури контактування. 
Каталізатор підігрівається до температури його запалювання, до 250-300 
С. Унаслідок екзотермічності реакції каталітичного окислювання температура в 
реакційній зоні підвищується до 400 ‒ 450 С. 
Температура в каталітичному реакторі регулюється і контролюється в 
крапці 3. 
Регулювання температури виробляється за допомогою включення 
(відключення) нагрівача по встановленому режимі приладу СОУЛ-0.25.112 – 
М1 і алюмоплатиновій термопарі, що знаходиться в зоні каталізу. 
Контроль температури здійснюється по ртутному термометрі, з 
максимальною температурою виміру 800 С. 
На виході каталітичного реактора в крапці 4 виробляється добір проб для 
визначення концентрації пар органічних розчинників після очищення. 
 
 
 
Очищений газ проходить через дрексель (Д) і скидається в атмосферу. 
Для установки швидкості потоку використовувався газолічильник барабанний з 
рідинним затвором, тип ГСБ ‒ 400 кл 1. 
 
 
3.4 Методика проведення експерименту на лабораторній установці 
 
 
Для видачі вихідних даних проводилося дослідження каталітичної 
активності отриманого каталізатора на основі каталітичного очищення 
газоповітрянної суміші на лабораторній установці. 
За основу концентрацій органічних речовин ( розчинників ) у 
вентиляційних викидах були узяті дані проведених раніше досліджень. 
Швидкості потоків газоповітряних сумішей були прийняті по продуктивності 
вентустановок цеху покрить. 
Була проведена оцінка максимально можливих концентрацій речовин у 
процесі роботи. Оцінка велася по програмі виробництва, використовуючи дані 
відділу матеріально – технічного постачання. 
Ґрунтуючись на вихідних даних установлювали витрата повітря і режим 
барботажу ротаметром, після чого проводили дослідження якісної і кількісної 
сполуки газоповітряної суміші. 
При проведенні експерименту і наробітку результатів варіювали 
швидкість потоку в межах 20 – 53.3 см3/с , а також змінювали температуру в 
процесі від 350 до 400 градусів Цельсія. 
Спосіб добору проб – аспіраційний. Для добору проб використовували 
медичні шприци ємністю 5 мол. 
Ідентифікація органічних речовин здійснювали за часом утримання за 
умови хроматографування. При цьому знаходили співвідношення між масовою 
концентрацією і висотою піка на хроматограмі. 
 
Отримані хроматограми порівнювали з піками стандартних речовин і 
визначали яка речовина й у якій кількості міститься в даній вихідній суміші. 
Розрахунок концентрації органічних розчинників вели по формулах: 
а) Розрахунок концентрації чистих розчинників (стандартів): 
 
V1100*22.4
                                  Cстта%об  ,                                (3.1) 
M *V2 *1000
 
де V1  – обсяг проби стандарту, мкл ; 
V2  – обсяг судини для розведення проби стандарту, л ; 
 3
– щільність розчинника ( стандарту ), мг / см ; 
М – молекулярна вага розчинника ( стандарту ), кг/кмоль. 
б) Розрахунок концентрації органічних розчинників у робочій пробі: 
Сст *hС  2
                                          р.пр
h  ,                                            (3.2) 
1
де Сст  – концентрація стандарту, % про; 
h1  – висота піка стандарту, мм; 
h2  – висота піка розчинника робочої проби. 
При готуванні стандартів використовували мікрошприц типу МШ-5. 
Швидкість реакції каталітичного окислювання розраховуємо по рівнянню 
: 
c0G
                                                         w 
100*V ,                                              (3.3) 
2
 
3
де w – швидкість реакції, кг/ м с ; 
с 3
0 – концентрація розчинника, кг / м ; 
3
G – швидкість подачі газоповітряної суміші, см / с ; 
 
V2 – обсяг каталізатора. 
При проведенні лабораторних досліджень каталітичного очищення пар 
розчинників моделювання процесу проводилося з урахуванням зміни зовнішніх 
факторів і їхній вплив на плин процесу. 
Умови експериментів і експериментальних даних зведені в таблицю 3.5. 
 
Таблиця 3.5– Результати експерименту при швидкості паро-повітряної 
суміші G = 53,3 см 3 /c. 
Швидкість реакції 
Темп. Початкова Кінцева Ступінь 
експеримен- розрахун-
процесу конц. кг/м3 конц. кг/м3 перетвор.% 
тальна,кг/м3с кова, кг/м3с 
1 2 3 4 5 6 
Етанол 
350 0,0222 0,0101 54,5 0,0143 0,0125 
0,0143 0,0062 56,8 0,0096 0,0086 
0,0110 0,0051 53,8 0,0071 0,0068 
370 0,0133 0,0039 70,5 0,0111 0,0085 
0,0095 0,0025 73,8 0,0083 0,0064 
0,0074 0,0019 74,2 0,0065 0,0051 
0,0060 0,00017 97,1 0,0069 0,0046 
400 0,0083 0,00073 91,5 0,0089 0,0061 
0,0093 0,00124 86,7 0,0111 0,0068 
Ацетон 
0,0163 0,0053 67,2 0,0131 0,0129 
350 0,0211 0,0067 68,3 0,0170 0,0164 
0,0272 0,0095 65,1 0,0211 0,0209 
0,0101 0,0024 76,4 0,0092 0,0092 
0,0070 0,00189 72,9 0,00061 0,0066 
370 
0,0041 0,00041 90 0,0043 0,0039 
 
Продовження таблиці 3.5 
Швидкість реакції 
Темп. Початкова Кінцева Ступінь 
експеримен- розрахун-
процесу конц. кг/м3 конц. кг/м3 перетвор.% 
тальна, кг/м3с кова, кг/м3с 
1 2 3 4 5 6 
0,0034 0,000027 99,2 0,0040 0,0039 
400 0,0044 0,000026 99,4 0,0052 0,0050 
0,0065 0,00063 90,3 0,0072 0,0073 
Бутанол 
0,0095 0,0040 57,4 0,0065 0,0067 
350 0,0125 0,0055 55,7 0,0083 0,0083 
0,0196 0,0102 48,1 0,0083 0,0120 
0,0921 0,0269 70,7 0,0077 0,0077 
370 0,0123 0,0039 68,2 0,0101 0,0097 
0,0196 0,0077 60,6 0,0143 0,0143 
Толуол 
0,1031 0,0420 59,1 0,0723 0,0793 
350 0,1860 0,0771 58,6 0,1290 0,1269 
0,2692 0,1183 56,1 0,1782 0,1701 
0,0831 0,0066 92 0,0901 0,081 
370 0,1560 0,0334 78,6 0,145 0,1338 
0,2503 0,1051 58 0,1723 0,1947 
0,1121 0,0048 95,7 0,1271 0,1345 
400 0,1623 0,0149 91,4 0,175 0,1804 
0,2902 0,0322 88,9 0,3051 0,2865 
Ксилол 
0,073 0,0207 71,7 0,062 0,0636 
350 0,174 0,0663 61,9 0,128 0,1177 
0,239 0,1264 47,1 0,133 0,1474 
 
 
Кінець таблиці 3.5 
Швидкість реакції 
Темп. Початкова Кінцева Ступінь 
експеримен- розрахун-
процесу конц. кг/м3 конц. кг/м3 перетвор.% 
тальна, кг/м3с кова, кг/м3с 
1 2 3 4 5 6 
0,093 0,0196 78,9 0,087 0,0911 
370 0,157 0,0364 76,8 0,143 0,1320 
0,239 0,0815 65,9 0,186 0,1779 
0,114 0,018 84,2 0,144 0,1366 
400 0,186 0,037 80,1 0,176 0,1933 
0,273 0,0576 78,9 0,256 0,2537 
 
На прикладі толуолу на рисунку 3.3 наведено залежність логарифму 
швидкості реакції окиснення толуолу від концентрації при різних 
температурах, де прямі лінії – експериментальні дані, а пунктирні ‒ 
розрахункові. 
 
0 0 0
1 ‒ 350 С; 2 ‒ 370 С; 3 ‒ 400 С 
 
Рисунок 3.3 – Залежність логарифму швидкості реакції окиснення 
толуолу від концентрації, при різних температурах 
 
4 СХЕМА УСТАНОВКИ ТА ЗАГАЛЬНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ 
 
 
Схема установки процесу очищення стічних вод від шламів представлена 
на рисунку 4.1. 
 
 
 
1 - резервуар; 2 - ємність; 3 - насос; 4 - мішалка; 5 - насос; 6 - насос; 7 - 
резервуар; 8 - резервуар; 9 - ежектор; 
 
Рисунок 4.1 – Схема очищення стічних вод від шламів 
 
Як видно з рисунку 4.1 стічна вода з приймального резервуара 1 
подається насосом 3 у ємність під тиском 2, рН стічної води має бути не менше 
5,5 до ємності під тиском і 8-10 після ємності під тиском. При необхідності 
стічні води регулюють шляхом подачі відповідних регулюючих речовин рН з 
ємностей 7 і 8 насосом 6 в автоматичному режимі. 
Розчин дрібних частинок вугілля розміром 0,4 мм і менше подається у 
всмоктувальну лінію насоса 3 насосом 5. Завантажувати вугілля в ємність з 
 
мішалкою 4 можна один раз за 1 зміну. Розчин у резервуарі готується з вихідної 
стічної води. Для видалення зі стічних вод 1 г кадмію, нікелю хрому 
(шестивалентного) витрачається 3,5 - 6,5 г заліза. Для видалення іонів фтору  
можна використовувати заряд алюмінію з 2-6 г алюмінію на 1 г фтору, який 
потрібно видалити. Час проходження стічної води через ємність під тиском 
становить 1 - 5 хвилин залежно від початкової концентрації, а швидкість 
приблизно 2 м за 1 хв. Це час і швидкість гальванокоагуляції. 
Після цього стічні води надходять у звичайний відстійник або відстійник-
флотатор для видалення гідроксидів важких металів, очищення осаду тощо. 
Ступінь очищення досягає 99%.  
Згідно з іншим варіантом здійснення винаходу гальванокоагуляція 
поєднується з флотацією під тиском. 
Як показано на рисунку стічна вода подається з резервуара 1 насосом 3. 
Ежектор 9 подає повітря об'ємом 3 - 5% від об'єму стічної води, що підлягає 
очищенню. Також насосом 5 подається розчин дрібних частинок вугілля з 
кількістю 1,5 - 6 г на 1 г домішок, які необхідно видалити. При необхідності рН 
стічної води можна регулювати подачею рН-регулятора з резервуарів 7 і 8     
для підтримки pH в межах 5,5 - 10. Час контакту стічної води з 
гальванокоагуляційною ємністю не менше 1 - 2 хв. Витрата металу 2 - 6 г на 1 
забруднення, що видаляються. 
У посудині під тиском відбуваються два процеси, а саме: Процес 
насичення стічної води повітрям під тиском; 
Процес гальванокоагуляції з хімічним відновленням іонів важких металів 
і утворенням гідроксиду заліза Fe(OН)2, що виконує роль коагулянту. 
Перед відстійниками-флотаторами передбачена діафрагма для зниження 
тиску та формування і розширення повітряних бульбашок з подальшим 
продовженням процесу на флотаторах відстійників. Як опція може бути 
встановлений водонагрівач 10 для інтенсифікації процесу очищення. 
Спосіб і пристрій для гальванокоагуляції за винаходом мають низку 
переваг порівняно зі звичайною електрокоагуляцією, зокрема не 
 
використовують електрику, забезпечують більш інтенсивні хімічні процеси за 
рахунок більшої поверхні електродів в результаті контакту великої кількості 
частинок катода з анодами, і через напірні умови, а отже, мають істотно вищу 
продуктивність, мають простіший і краще регульований технологічний процес, 
вартість очищення 1 м стічної води на 20 - 30% нижча при застосуванні 
комбінованого підходу, що включає гальванокоагуляцію та тиск. флотації 
витрати знижуються на 30 - 50% порівняно з традиційними методами. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ 
 
6.1 Техніко – економічне обґрунтування теми 
 
 
В різних галузях промисловості утворюються відходи – шлами, що 
містять значну кількість цінних мінеральних солей. Наприклад з 1 м3 стоку 
утворюється 43∙10-2 кг шламу. Десятки тисяч тон цього відходу направляється в 
місця захоронення, таким чином утрачається багато цінних  металів(залізо, 
хром мідь, цинк, нікель, та ін.).Відбувається інтенсивне забруднення 
навколишнього середовища, не раціонально використовуються капітальні 
вкладення, експлуатаційні затрати не виправдовуються, а в цілому – 
знижується народногосподарська ефективність міжгалузевих процесів та 
загострюється екологічна проблема. 
Використання вторинних ресурсів і, насамперед, промислових відходів, 
сприяє забезпеченню виробництва багатим джерелом дешевої та часто вже 
підготовленої сировини; економії капітальних вкладень, призначених для 
будівництва підприємств, що видобувають та переробляють сировину, і 
підвищенню рівня їх рентабельності; вивільненню значних площ земельних 
угідь; зниженню міри забруднення навколишнього середовища; економії 
палива, енергії і т.д. 
Таким чином переробка вторинних ресурсів сприяє підвищенню рівня 
рентабельності виробництва, а також дає можливості використати для 
виробництва необхідних в хімічної промисловості каталізаторів із бросового 
матеріалу таких як шламів. 
 
 
 
 
 
 
6.2 Розрахунок витрат на проведення НДР 
 
 
До складу витрат на проведення НДР включається вартість усіх ресурсів, 
необхідних для реалізації комплексу робіт, основною частиною робіт 
передбачених. У дипломній роботі величина витрат на виконання НДР 
визначається на основі методу кошторисних калькуляцій, що розраховуються 
по окремих статтях витрат і в наступному складаются. Величина витрат по 
кожній статті витрат визначається методом прямого рахунка.Кошторис витрат 
на проведення НДР приведений у таблиці 6.1. 
 
Таблиця 6.1 -  Кошторис витрат на виконання НДР. 
 
Умовне Сума 
№ Найменування статей витрат 
Познач-ення Грн %  до підсумку 
Матеріали та комлектуючі 
 См 581 2,91 
01 вироби, напівфабрикати 
02 Спеціальне обладнання Коб 6500 0,33 
Основна та додаткової 
 
03 заробітня плата науково Зод 28035 65,42 
 виробничого персоналу 
Відрахування на соціальне 
04 страхування з суми основної та Зос 3360 7,85 
 
додаткової заробітної плати 
Витрати на відрядження, звязані 
 Ском 2802 6,55 
05 з виконанням робіт 
06 Накладні витрати Нр 7569 12,3 
 Разом Цндр 48850 100 
 
 
 
6.2.1 Матеріали, що комплектують вироби і  напівфабрикати 
 
 
Витрати по цій статті включають вартість основних матеріалів, що 
комплектують, виробів і напівфабрикатів з обліком транспортно заготівельних 
витрат, а також вартість матеріалів, що йдуть на виготовлення макетів, зразків і 
допоміжних матеріалів, використовуваних для виконання НДР. Величина 
витрат визначається методом прямого рахунка: 
 
m
                                                                             Cm Цмi Qi ,                                                                (6.1) 
i1
 
де Цмі - ціна i-го матеріального ресурсу з обліком транспортно 
заготівельних витрат, грн\од, 
Q - потреба в i-тім матеріальному ресурсі для виконання НДР, од.   
Потреба в матеріальних ресурсах визначається на основі матеріальної 
специфікації, ціна матеріальних ресурсів визначається по відповідним 
прейскурантах, транспортно заготівельні витрати приймаються рівними 2-5% 
від вартості придбання. 
 
 
6.2.2 Спеціальне устаткування 
 
 
Витрати по цій статті включають витрати на придбання спеціальних 
стендів приладів, установок в інше устаткування для виконання НДР. Вартість 
приладів і устаткування довгострокового використання враховуються в цій 
статті у виді амортизаційних відрахувань. При розрахунку останніх 
коректується фактичний термін використання устаткування при виконанні 
 
НДР. У загальному виді витрати на спеціальне устаткування можуть бути 
визначені по формулі: 
  
                                                   ���� = ∑��
��=1Цм�� ⋅ ����,                                             (6.2) 
 
де Цмі - ціна i-го матеріального ресурсу з обліком транспортно 
заготівельних витрат, грн\од, 
Qi - потреба в i-тім матеріальному ресурсі для виконання НДР, од.   
Потреба в матеріальних ресурсах визначається на основі матеріальної 
специфікації, ціна матеріальних ресурсів визначається по відповідним 
прейскурантах, транспортно заготівельні витрати приймаються рівними 2-5% 
від вартості придбання. 
 
 
6.2.2 Спеціальне устаткування 
 
 
Витрати по цій статті включають витрати на придбання спеціальних 
стендів приладів, установок в інше устаткування для виконання НДР. Вартість 
приладів і устаткування довгострокового використання враховуються в цій 
статті у виді амортизаційних відрахувань.  
При розрахунку останніх коректується фактичний термін використання 
устаткування при виконанні НДР. У загальному виді витрати на спеціальне 
устаткування можуть бути визначені по формулі: 
 
м
                                        Коб Цобi Кдост Поб                               (6.3) 
i1
де i=1 - ціна і-го виду устаткування (можуть визначатися за відповідним 
прейскурантах,для нестандартного устаткування - по оптовим чи разовим цінам 
підприємств-виготовлювачів), 
 
i - кількість одиниць устаткування і-го виду, 
m – кількість видів устаткування, 
Кдост - коефіцієнт, що враховує витрати на доставку і монтаж 
устаткування. 
Дані по визначенню потреби в спеціальному устаткуванні зведено у 
таблицю 6.2. Приймаємо вартість неврахованого устаткування рівної 3% від 
підсумкової вартості всього устаткування.  
 
Таблиця 6.2 – Розрахунок витрат на обладнання 
 
Вартість 
 
Кількість Загальна Норма амортизацій-
 Вартість 
Обладнання одиниць, вартість, амортиз- них 
№ одиниці 
шт грн ації, % відрахувань, 
 
грн 
01 Апарат      
каталітичного 1 56760 56760 10 5676 
окислення     
02 Підігрівач 1 16732 16732 8 1338,56 
03 Хроматограф 1 308075 308075 2 6161,5 
Нараховане 1 11230 11230 12 1347,6 
04 
обладнання 
 Разом 4 392797 392797 32 14522 
 
Загальні витрати на спеціальне устаткування у виді амортизаційних 
відрахувань рівні: 
 
                                               Коб  ам.ст Зно ,                                      (6.4) 
 
Коб = 5700,4 + 700,9 = 6500,3грн. 
 
6.2.3 Основна і додаткова заробітна плата  науково – виробничого  
персоналу 
 
 
Витрати по статті включають плановий фонд заробітної плати наукових і 
інженерно – технічних працівників, робітників та службовців відділів, 
лабораторій, зайнятих даної НДР, основних робочих цехів досвідченого 
виробництва, допоміжних чи цехів майстерень, що виконують замовлення по 
даної НДР: 
 
                                             Зод  Зм Зп Зд ,                                        (6.5) 
 
де Зм – тарифний фонд заробітної плати по окладам і за відрядними 
розцінками відповідно для погодинних працівників і відрядників, 
Зп – премії з фонду заробітної плати (20-30% від Зм) , 
Зд – додаткова заробітна плата. 
Стосовно до умов науково – дослідницьких установ і лабораторій кафедр 
навчальних інститутів, для виконання НДР створюється група з числа 
наступних фахівців представлених в таблиці 6.3. 
Зп приймаємо рівної 20% від Зм: 
 
                                                Зп  Зм 20% ,                                              (6.6) 
 
Зп = 20635·0,2 = 4000 
 
Додаткова заробітна плата приймається рівної 12% від суми Зм+Зп: 
 
                                              Зд  (Зм  Зп) 12% ,                                      (6.7) 
 
 
 
Зд  (20635 4000) 0,12  2956,2грн.  
 
Сума основної і додаткової заробітної плати науково – виробничого 
персоналу розраховується по формулі 6.4: 
 
Зод  20635 4000  2956,2  28035грн. . 
 
Таблиця 6.3 – Штатний розклад 
 
Місячний оклад 
Заробітня плата, 
Посада 
Штатний грн\рік 
Сумісниий 
співробітник 
Старший науковий 
- 20000 240000 
співробітник 
Наковий співробітник 17000 - 204000 
Головний інженер 25000 - 300000 
Інженер 15000 - 180000 
Лаборант - 7000 84000 
Разом 1008000 
 
 
 
 6.2.4 Відрахування на соціальне страхування 
 
 
Відрахування визначаються в процентному відношенні від Зод. Норматив 
відрахувань на соціальне страхування приймається за даними базового чи 
підприємства рівним (7-15,6%) від суми основної і додаткової заробітної плати 
науково – виробничого персоналу. Норматив відрахувань приймаємо 12% від  
 
суми основної і додаткової заробітної плати науково – виробничого персоналу  
 
                                                Зос  Зод 12%,                                           (6.8) 
 
Зос  28035 0,12  3360грн.  
 
 
6.2.5 Витрати на наукові і виробничі відрядження 
 
 
Витрати на наукові і виробничі відрядження включають усі витрати по 
відрядженням. Розрахунок цих витрат оцінюється прямим рахунком (По 
переліку конкретних відряджень) чи приймається рівними 10% від сум 
основної і додаткової заробітної плати науково – виробничого персоналу: 
  
                                           Ском  Зод 10% ,                                         (6.9) 
 
Ском = 28035 ⋅ 0,1 = 2802грн. 
 
Витрати на відрядження адміністративно – управлінського персоналу 
відносяться до накладних витрат. 
          
                       
6.2.6 Накладні витрати 
 
 
Накладні витрати включають заробітну плату адміністративного і 
господарського персоналу, витрати на охорону праці, ремонти, опалення, 
висвітлення, збирання виробничих приміщень і ряду інших, загальних для 
виконуваної в даній установі НДП. Вони визначаються у відсотках до 
 
планового фонду заробітної плати науково – виробничого персоналу відповідно 
до розрахованого кошторису, вони визначаються як різниця між кошторисною 
вартістю і сумою витрат: 
 
Нр=20000-(581+65,3+28035+1309+1570)=7569 грн. 
 
Витрати на накладні витрати складає (%) від суми основної і додаткової 
заробітної плати науково – виробничого персоналу: 
Нр
                                         Знр  100% ,                                             (6.10) 
Зод
 
3391
 Знр  100% 12,3% . 
28035
 
 
6.3 Оцінка економічної ефективності НДР 
 
 
Економічний результат природоохоронних заходів для одноцільових 
природоохоронних заходів виражається у величині що запобігається чи річного 
економічного збитку від забруднення середовища: 
 
                                   Р=П                                 (6.11) 
 
Величина відверненого економічного збитку від забруднення середовища 
(П) дорівнює різниці між розрахунковими величинами збитку, що мав місце до 
здійснення розглянутого заходу (У1), і залишкового збитку після проведення 
цього заходу (У2): 
 
 
                                                П=У1-У2 .                                               (6.12) 
 
Економічна оцінка збитку, заподіяного річними викидами забруднюючих 
речовин в атмосферу (У), для окремого джерела визначається по формулі 6.12. 
  
                                              У     f m ,                                         (6.13) 
 
де В – оцінка збитку (грн\рік); 

- множник, чисельне значення якого дорівнює 2,4 (грн\ум.т); 
  - величина, значення якої визначається по таблиці 1.[32] 
f -  виправлення, що враховує характер розсіювання домішки в атмосфері; 
м - приведена маса річного викиду забруднень з джерела (ум.т\рік). 
а) Значення величини   визначається по таблиці 1.[32] 
 =8 – показник повітряного басейну м. Черкас; 
б) Значення величини f визначається в залежності від коефіцієнта 
очищення: 
 
70%   90% , 
 
1000m 0,5 4m / c
                                  f  ( )  ( ) ,                             (6.14) 
60m h 1m / c U
 
де h – геометрична висота устя джерела по відношенню до середнього    
рівня зони активного забруднення, m; 
φ - виправлення на тепловий підйом факелу викиду в атмосферу, що 
обчислюється по формулі 6.14; 
U – середньорічне значення модуля швидкості вітру на рівні флюгера,м\с;  
 
 
У тих випадках, коли значення невідоме, воно приймається рівним 3 м\с. 
 
T
                                                    1
0 ,                                         (6.15) 
75 C
 
де ∆Т - середньорічна різниця температур в усті джерела й у навколишній 
0
атмосфері , C  . 
 
25
 1 13,3 , 
75
 
1000 4
f  ( )0,5  ( )  36,9 . 
601,3310 13
 
в) Значення приведеної маси річного викиду забруднень в атмосферу з 
джерела (М) визначається по формулі: 
 
N
                                                   М  Ai mi ,                                      (6.16) 
i1
 
де mi - маса річного викиду домішки і-го виду в атмосферу, т\рік; 
Аі- показник відносної агресивності домішки і-го виду, ум.т\т; 
N – загальне число домішок, що викидаються в атмосферу. 
Значення Ai  визначається по формулі: 
 
                                                    Ai  ai  i  i ,                                       (6.17) 
 
де ai - показник відносної небезпеки присутності домішок в повітрі, 
 
 i - виправлення, що враховує імовірність нагромадження вихідної  чи 
домішки вторинних забруднювачів у компонентах навколишнього середовища 
й у ланцюгах харчування ( i  =1), 
 i - виправлення, що враховує дію на різних реципієнти, крім людини  
( i  =1). 
Чисельне значення показника  i  визначається по  формулі: 
 
 ПДК ПДК 1
 сутСО рзСО
a  2
                               i  ПДК ПДК  ,                          (6.18) 
 сутI рзІ
 
де ПДК сутІ  - середньодобова гранично допустима концентрація і-й 
домішки в атмосферному повітрі, 
ПДК рзІ  - гранично допустиме значення концентрації і-й домішки в 
повітрі робочої зони, 
ПДК сутСО - середньодобова гранично допустима концентрація окису  (З) 
3
в атмосферному повітрі населених місць, рівна 3мг\m , 
ПДК рзСО - гранично допустиме значення концентрації З у повітрі  
3
робочої зони, рівне 20мг\m  . 
Спирт етиловий: 
 
0,5
 60 
A     1,09 ;  M 1,09 0,58  0,89 . 
 5 1000 
 
Спирт бутиловий: 
 
 
0,5
 60 
A     77,5 ; M  77,5 2,044 1583,0 . 
10 0,1
 
М толуолу – 100,6 
М ксилолу – 101,4 
М бутилацетата – 11,95 
М этилцеллозольва – 1,3 
М ацетону – 11,85 
 
М  3860,3  
 
На підставі отриманих даних можна підрахувати збиток, що мав місце до 
здійснення розглянутого заходу: 
 
У=2,4*3,69*386,03=273490 грн\рік. 
 
У результаті проробленої НДР отримані наступні дані по дослідженню 
каталітичної активності отриманого каталізатора: 
Этанол –81% 
Бутанол –66% 
Толуол –83% 
Ксилол –83% 
Бутилацетат –71% 
Этилацеллозольв –85% 
Ацетон –80% 
На підставі отриманих даних підраховуємо приведену масу річних 
викидів забруднень після очищення. 
М етилового спирту – 0,12 
М бутилового спирту – 5,386 
 
 
М толуолу –16,92 
М ксилолу – 17,25 
М этилцеллюзольва – 0,19 
М ацетону – 1,78 
 
М  935,8  
 
Залишковий збиток після проведення природоохоронного заходу на 
підставі даних, отриманих у НДР: 
 
У2 =2,4·8·3,69·93,58=66299 грн\рік 
 
Величина відверненого економічного збитку від забруднення середовища 
за формулою 6.11 складає: 
 
П=27349-6629,9=207190 грн\рік. 
 
Економічний результат природоохоронних заходів складає :                                    
                                                        
Р=П=207190 грн\рік. 
 
 
 
 
 
 
 
 
ВИСНОВКИ 
 
 
 
В результаті проведеної роботи була розроблена схема утилізації 
шламових відходів гальванічних виробництв, з наступною переробкою цих 
шламів в залізохромові каталізатори (типу СТК). 
Виконана перевірка хімічної активності отриманого каталізатору. Для 
перевірки застосовані органічні розчинники (етанол, ацетон, бутанол, толуол, 
ксилол). В результаті перевірки отримані наступні данні по зниженню 
концентрації пар органічних розчинників  
Етанолу на 97% 
Ацетону на 99% 
Бутанолу на 70% 
Толуолу на 96% 
Ксилолу на 84% 
Проведено дослідження отриманої контактної маси, що дозволяє зробити 
висновок про можливість застосування каталізатора з такими властивостями, 
для знешкодження парів органічних речовин. 
Таким чином запропонована технологічна схема дає змогу ефективно 
утилізувати шлами будь-якого з гальванічних виробництв черкаських заводів. 
Проведений аналіз безпеки показав що лабораторія відноситься до 3 
класу небезпеки згідно ПУЭ – 87 по електробезпеці, до категорії А за ОНТП 24-
86 та до класу В-1б по пожежній безпеці. Розроблені основні заходи з охорони 
праці та техніки безпеки. 
Виконані розрахунку кошторису витрат на НДР, а також проведена 
оцінка економічної ефективності НДР.