Ресурсосберегающие процессы как основа экологически чистых технологий гальванического хромирования из водных и неводных сред

• Автор: Москвичева, Елена Викторовна
• Шифр специальности: 11.00.11, 05.17.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Электроосаждение хрома из стандартного электролита

1.1.1. О механизме процесса электроосаждения хрома

из стандартного электролита

1.1.2. Хромирование из электролитов с органическими добавками

1.1.3. Электроосаждение хрома из неводных систем

1.1.4. Электроосаждение сплавов на основе хрома

1.1.5. О механизме осаждения сплавов на основе хрома. Роль комплексообразования

1.2. Проблемы охраны окружающей среды в производстве электролитического хромирования
1.2.1. Методы очистки хромосодержащих водных стоков
1.2.2. Способы очистки газовых выбросов
2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1. Оценка уровня загрязнений хромовым ангидридом
2.2. Методика анализа состава водных, органических стоков, воздушных выбросов
2.3. Приготовление растворов электролитов, получение электролитических осадков
2.4. Методика изучения кинетики электродных процессов
2.5. Определение выхода металла по току
2.5.1. Определение химического состава покрытий сплавами хрома с цинком, алюминием, магнием, молибденом
2.5.2. Изучение свойств электролитических осадков
2.6. Анализ и методика изучения свойств растворов плотно
сти, поверхностного натяжения, вязкости, удельной электропроводности растворов
2.6.1. Определение плотности раствора
2.6.2. Определение поверхностного натяжения
2.6.3. Определение вязкости
2.6.4. Методика определения удельной электропроводности растворов
2.7. Математические методы исследования
3. ЭКОЛОГОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ХРОМА И СПЛАВОВ НА ЕГО ОСНОВЕ
3.1. Исследование процесса электроосаждения хрома на основе хромовой кислоты
3.1.1. Изучение катодного восстановления хроматионов в присутствии органических добавок
3.1.1.1. Кинетика процесса поляризационные измерения, осциллографические исследования
3.1.1.2. О механизме восстановления хроматионов
3.1.1.3. Выход хрома по току ВТ, рассеивающая способность РС электролитов
3.1.2. Структура и свойства электроосажденного хрома
3.1.3. Влияние периодического тока на процесс электроосаждения хрома из электролита с органической добавкой
3.1.4. Физикохимические характеристики растворов электролитов хромирования плотность, вязкость, электропроводность, поверхностное натяжение
3.1.5. Оптимизация процесса электроосаждения хрома
3.1.6. К вопросу о выборе органических добавок
3.1.6.1. Вторичное сырье при переработке нефти
3.1.6.2. Отработанные смазочноохлаждающие жидкости СОЖ
3.1.6 3. Биокатализаторы
3.1.7. Экологические и ресурсосберегающие показатели предлагаемых способов хромирования
3.2. Исследование процессов электроосаждения сплавов на основе хрома Сггп, СгМд. СгА1, СгМо
3.2.1. Изучение физикохимических характеристик растворов электролитов для осаждения Сг1п покрытий
3.2.2. Изучение катодного восстановления хроматионов в присутствии органической добавки, ионов поляризационные измерения
влияние органической добавки на
восстановление хроматионов
влияние органических соединений на восста
новление ионов цинка
совместное восстановление ионов хрома VI и
восстановление ионов хрома VI и цинка в присутствии органического вещества
3.2.3. Влияние состава электролита, температуры, плотности тока на состав и выход сплава по току
3.2.4. Оптимизация процесса электроосаждения сплавов
3.2.5. Физические и химические свойства электролитического сплава хрома с цинком
3.2.6. Экологоэкономические аспекты технологии электролитического хромирования
4. БЕЗОТХОДНАЯ. ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ХРОМИРОВАНИЯ ИЗ НЕВОДНЫХ СРЕД
4.1. Изучение физикохимических характеристик раствора
4.2. Выход хрома по току, рассеивающая способность электролита, свойства покрытий
4.3. Кинетика процесса
4.4. Экологические и ресурсосберегающие показатели
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Для понимания влияния добавок органических соединений следует учитывать то, что в хромовой кислоте ион хрома III образует комплекс с органическими ионами, играющими роль лигандовкатализаторов. Комплексообразующие адденды, в частности, винной кислоты, как доказано 3 методом дифференциальной осциллополярографии, облегчают процесс восстановления металлов молибдена и вольфрама. Большое значение при этом имеет стадия генерирования ионрадикалов, содержащих ионы металлов в промежуточной стадии восстановления. Введение в раствор хромовой кислоты поверхнстноактивных веществ тетрабутиламмония, олеиновой и абетиновой кислот и др. Пока степень заполнения поверхности мала, определяющим кинетическим фактором является только влияние р потенциала. Результатом этого является ускорение разряда хроматионов. Следует отметить, что подобный подход достаточно схематичен, т. В некоторых работах 8 изучено влияние адсорбции органических катионов состава 1МРцРСН3, С2Н5, С4Н9 на процесс полярографического восстановления анионов В и Ю3 из этиленгликолевых и водных растворов. Установлено, что с увеличением длины углеводородной цени скорость восстановления возрастает, особенно когда растворителем является вода. В этом случае даже при сильно отрицательных потенциалах не наблюдается спада потенциала, что, как показывают результаты измерения емкости двойного электрического слоя, объясняется тем. В с поверхности электрода. В случае иодатиона добавки веществ с малой длиной углеводородной цепи увеличивают скорость восстановления хроматиона. Как отмечают , введение органических добавок кроме накопления ионов хрома III и образования комплексных соединений, приводит к разрушению структуры воды растворителя и формированию новой полихромной структуры, в которой облегчается перенос электроактивных частиц. В технологии электролитического хромирования традиционно, для накопления ионов хрома III в свежеприготовленных электролитах стандартного состава, используют органические вещества, в частности сахарозы 4. Сг0НзЗН2Сг СгСЮДбНгО. При этом было установлено 0, что полнота восстановления хроматиона зависит от времени взаимодействия и количества сахарозы. Предположения, что органическое вещество, как сахароза, выполняет роль катализатора или ингибитора процесса восстановления, не возникало. Однако использование комплексных соединений стеариновой кислоты с ионами хрома III, вводимые в ванны хромирования для получения защитной шапки пены на поверхности электролита 7, показало определенное влияние на выход хрома по току. Аналогичное использование фторсодержащих ПАВ тетраэтиламмонийперфторатсульфонат I для уменьшения испарения электролита хромирования предложено в работе 8. Однако данное вещество не влияет на рабочие характеристики электролита, но снижает величину поверхностного натяжения с до 2 мНм. Добавки больших количеств насыщенных двухосновных кислот в стандартный электролит хромирования, особенно малоновой или щавелевой 5. Введение же янтарной и адипиновой кислот приводит к образованию хромовых покрытий не вполне удовлетворительного качества. Высокую кроющую способность при электролизе растворов хромовой кислоты гл с добавкой моно, ди или триметил производных меламина отвечают в своем патенте авторы 6. Ванна работает при температуре С и плотности тока Адм2. Этими же авторами 7 для цели получения высокой степени блеска покрытий хромом, рекомендуется вводить в раствор хромовой кислоты глицинбетаин, бетаин, р бетаин, рбутилбетаин или дициандиамид в количестве гл. Эти вещества, кроме всего, обеспечивают высокий выход металла по току. С целью повышения выхода хрома по току, рассеивающей способности, американскими исследователями предложено вводить в стандартный электролит хромирования галогенированную дикарбоновую кислоту , 9, 0, карбонилзамещенный бензолсульфамид или его гидролитический продукт 1 дикарбоновую кислоту формулы НООССН2СООН 2 соединение в молекуле которого фенильные, нафтильные кольца, причем кольца объединены в аидазольную группу через свои вицинальные атомы углерода 3.