Интенсификация электролитического хромирования и обезвреживание хромсодержащих стоков

• Автор: Фуртатова, Оксана Николаевна
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 147 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

Глава 1. Литературный обзор.

1.1. Электроосаждение хрома на основе растворов хромовой

кислоты.

1.1.1. особенностях механизма электровосстановления

хроматионов.

1.2. Хромирование из электролитов с органическими добавками.

1.3. Загрязнение окружающей среды при гальваническом хромировании.

1.3.1. Хромсодержащие водные стоки.

1.3.2. Применение хромсодержащих отходов в разных отраслях промышленности.

Глава 2. Условия и методика экспериментов.
2.1. Приготовление растворов электролитов и условия проведения процесса хромирования.
2.2. Методика определения химического состава органической
добавки
2.3. Методика изучения электродных процессов.
2.4. Методика изучения физикохимических свойств растворов
электролитов.
2.4.1. Определение плотности раствора.
2.4.2. Определение поверхностного натяжения.
2.4.3. Определение вязкости.
2.4.4.Методика определения удельной
электропроводности растворов.
2.5. Определение выхода металла по току.
2.6. Определение рассеивающей,.способности электролита.
2.7. Изучение свойств электролитических осадков.
2.8. Математические методы исследования.
Глава 3. Изучение процессов электроосаждения хрома из
электролитов на основе хромовой кислоты в присутствии органической добавки.
3.1. Выбор органической добавки.
3.2. Физикохимические характеристики растворов электролитов хромирования с органическими добавками
3.2.1. Плотность растворов хромовой кислоты
3.2.2. Вязкость растворов хромовой кислоты
3.2.3. Электропроводность растворов хромовой кислоты
3.2.4. Поверхностное натяжение растворов хромовой кислоты
3.3. Влияние ОПЭФО на восстановление хроматионов
3.4. Рассеивающая способность электролита.
3.5. Физикохимические свойства хромовых покрытий
3.5.1. Защитные свойства и пористость покрытий
3.5.2. Микротвердость и износостойкость хромовых покрытий
3.6. Оптимизация технологического процесса электроосаждения хрома
Глава 4. Утилизация отходов процесса хромирования
4.1. Способ очистки хромсодержащих водных стоков
4.2. Использование хромсодержащего шлама в различных отраслях промышленности
4.2.1. Использование хромсодержащего шлама в резиновой промышленности
4.2.2. Использование хромсодержащего шлама .в 3 производстве строительных материалов
Глава 5. Экологоэкономические аспекты производства
электролитического хромирования.
5.1. Критерий экологичности технологического процесса 0 хромирования.
5.2. Экологоэкономическая оценка предлагаемого 4 производства
Рекомендации для промышленного применения
Выводы
Список используемой литературы


В большинстве электролитов, применяемых в гальванотехнике, главным компонентом является соль осаждаемого металла, а в промышленном хромировании главным компонентом электролита хромирования является хромовая кислота. Наряду с основным компонентом в электролите хромирования должны присутствовать в определенном соотношении посторонние анионы (БО/', Рб2’, И* и др. Минимальная плотность тока, при которой начинается электровыделение металлического хрома, в сотни раз больше, чем в других процессах электроосаждения металлов (меди, железа, никеля, цинка и др. Электроосаждение хрома более чувствительно к режиму ведения процесса (температуре, плотности тока), чем какой-либо другой гальванический процесс. Эти параметры оказывают существенное влияние не только на количественные показатели (выход по току, рассеивающая способность), но и на структуру и свойства осадков. Процесс хромирования из растворов хромовой кислоты даст исключительно неравномерное распределение металла по поверхности покрываемых изделий. В настоящее время наиболее широко используемым электролитом хромирования является электролит на основе растворов хромовой кислоты с добавками различных неорганических ионов [1-4]. Наибольшее применение получил так называемый универсальный или стандартный электролит хромирования состава: хромовый ангидрид 0 г/л и серная кислота 2,5 г/л. Однако данные модификации получили, в сравнении со стандартным, меньшее промышленное распространение [5, 6]. Значительные экономические выгоды, из-за более высокого электрохимического эквивалента и меньшей токсичности растворов, представляют электролиты хромирования на основе солей трехвалентного хрома [2, 7]. Подобные электролиты, как правило, сложны в производстве и не могут пока составить конкуренции электролитам на основе соединений шестивалентного хрома. Одной из сложнейших задач электрохимии является выяснение механизма электролитического восстановления хромовой кислоты. До настоящего времени нет теории, объясняющей все особенности процесса. Сг4Оп ', СГ2О7 ’, Сг3Ою причем соотношение их в растворе меняется в зависимости от степени кислотности раствора [8, 9]. Поскольку в процессе электролиза одновременно с осаждением хрома выделяется водород, меняется кислотность в прикатодном слое, то становится еще более затруднительным точно установить соотношение между этими ионами. Механизм восстановления хромовой кислоты осложняется также и тем, что хром образует ионы различной валентности, в результате чего на электроде может протекать восстановление иона шестивалентного хрома до ионов различной валентности. Осаждение металлического хрома из растворов хромовой кислоты происходит лишь при условии, что на катоде одновременно выделяется водород. Если при прохождении тока напряжение держать столь малым, что потенциал выделения водорода еще не достигнут, то на катоде наблюдается только восстановление хромовой кислоты до трехвалентного хрома. Величина плотности тока, при которой начинается электроосаждение хрома, зависит от природы, концентрации постороннего аниона и температуры электролита [9, ]. Проведенные исследования [, ] позволяют говорить о сложном составе электролита хромирования, а также определяющем влиянии на процесс электролиза образующихся различных комплексных соединений на основе ионов хрома переменной валентности и добавок, вводимых для инициирования процесса восстановления хромат-ионов до металла. Характерные особенности комплексных электролитов явились предметом исследований ряда авторов [ - ]. Однако сложный состав основного электролита значительно затрудняет выяснение сущности явлений, протекающих в процессе электролиза. Поэтому существующие в настоящее время мнения различных авторов значительно расходятся не только в вопросе о механизме разряда ионов металлов из комплексных растворов, но также и о самой природе электродной поляризации в этих электролитах. На механизм электровосстановления хромовой кислоты имеются в основном две точки зрения. Согласно взглядам Мюллера [] и др. Сг6+ до металла происходит без образования ионов промежуточной валентности.