王宗雄 儲榮邦

0 前 言

利用素燒陶瓷筒隔膜電解凈化法，處理鍍硬鉻老化液中有害金屬雜質(zhì)和三價鉻。該方法投資少，操作簡單易行。素燒陶瓷隔膜筒電解凈化硬鉻鍍液的方法，也適用于塑件電鍍粗化液和裝飾鉻等老化液的雜質(zhì)處理。無錫宜奧龍環(huán)保設(shè)備有限公司專業(yè)生產(chǎn)素燒陶瓷筒電解機等產(chǎn)品，這為清潔生產(chǎn)、減少六價鉻污染作出了貢獻。

1 素燒陶瓷隔膜電解原理

素燒掏瓷隔膜電解，實質(zhì)上是電解和電滲析的組合。它借動隔膜把電解槽分為陰極室和陽極室，在直流電場的作用下，通過隔膜產(chǎn)生離子的遷移，同時在電極表面發(fā)生下列的氧化還原反應(yīng)：

(1)陽極反應(yīng)：陽極導電板采用為鉛錫板。三價鉻離子在陽極上氧化成六價鉻，氯離子氧化成氯氣逸出。

Cr3+－3e→Cr(Ⅵ)

2Cl-－2e→Cl2↑

4OH-－4e→2H2O+ O2↑

利用陽極氧化反應(yīng)，將老化液中的Cr3+氧化成Cr(Ⅵ)。

(2)陰極反應(yīng)：陰極板采用鉛合金板。陰極室內(nèi)注入稀硫酸，銅、鐵、鋅等陽離子通過隔膜進入陰極室，在陰極上析出。

Cu2+＋2e→Cu

Ni2+＋2e→Ni

Fe3+＋3e→Fe

2H+＋2e→H2↑

從而將鍍硬鉻老化液利用陰極還原反應(yīng)，將老化液的金屬雜質(zhì)在陰極上沉積被除去而得到凈化再生。

2 隔膜電解技術(shù)參數(shù)和操作條件的影響

(1)技術(shù)參數(shù)：

①鍍硬鉻老化液為陽極室溶液

②陰極室溶液：即為素燒陶瓷筒內(nèi)注入5%硫酸(體積比)

③陽極與陰極面積比約≥1.5︰1.0

④電壓：4.5～7.0 V

⑤電流密度：5～8 A/dm2（實際采用6 A/dm2）。

(2)操作條件：

①電流密度的影響：一般來說電流密度高、氧化能力大。但電流密度過高，氫氣和氧氣析出劇增，此時，液溫升溫太快、鉻霧逸出嚴重、惡化操作環(huán)境，弊大于利。如采用6 A/dm2則電解時產(chǎn)生焦耳熱和溶液的自然冷卻速度可以基本平衡。所以，如一班制生產(chǎn)或二班制生產(chǎn)在晚上進行凈化時溫度不會上升，有安全措施保障下，可不用人長期看管，但要定時檢查。

②溫度的影響：溶液溫度高些，溶液黏度下降，它有利于離子遷移。但是溫度過高會使氧的超電壓降低，而不利于氧化反應(yīng)，且產(chǎn)生的鉻霧加劇。但液溫又不能太低。因為液溫太低，會使溶液黏度增大，當溫度低于40 ℃時，還可能在素燒陶瓷筒外壁析出鉻酸酐，從而堵塞隔膜微孔使電解中斷。因此，一般以控制溫度在55～65 ℃范圍內(nèi)為宜。

③電解時間：一般均應(yīng)以老化液中的三價鉻含量高低而定。三價鉻含量越高，電解時間則越長。當電解到Cr3+濃度10 g/L左右時即停止處理。因為電流效率與Cr3+含 量的關(guān)系是Cr3+濃度低于10～15 g/L時，電流效率下降，在Cr3+降至10 g/L左右時電流效率可以維持在較高水平。

3 注意事項

(1)陰極室內(nèi)的硫酸要測定其含量并調(diào)整含量，還要把沉淀物棄去。據(jù)報道，陰極室溶液的比重最好與陽極室的老化液比重相當。這樣可防止由于二室溶液比重不同而造成Cr(Ⅵ)和Cr3+離子的倒?jié)B。

(2)溶液溫度不能過低，或斷電情況素燒筒溶液放置時間過長都會造成素燒筒微孔的堵塞，致使電流下降，嚴重時甚至電流中斷。

(3)隔膜電解過程中陰極室中的H+在陰極表面還原成氫氣析出，游離的SO42-在直流電作用下會透過素燒陶瓷筒微孔而遷移至陽極室，故陽極室中的硫酸根濃度在電解時會不斷增加。

(4)經(jīng)電解凈化的老化液可一直循環(huán)使用下去。在有害的金屬離子特別多時，可采用改性陽離子樹脂吸附處理。1 kg改性陽離子樹脂一次可吸附陽離子雜質(zhì)30 g，可重復吸附、再生100次。因此，陽離子雜質(zhì)含量較多時，先用隔膜電解凈化，再用改性樹脂吸附，這樣組合方法處理成本更低，除雜效果更好。

(5)停止電解后，素燒陶瓷筒內(nèi)的溶液應(yīng)及時放空，并應(yīng)每次清洗待用。

(6)電解凈化工作時應(yīng)經(jīng)常觀察電流與電壓，例如電壓高、電流低則說明處于不正常狀態(tài)，應(yīng)立即檢查原因，如極板鈍化要及時清洗，掛鉤導電接觸是否良好等。