các giải pháp, phương pháp khắc phục, giảm thiểu ô nhiễm trong quy trình mạ crôm

Có thể thực hiện gia công cơ học bằng nhiều cách : mài, đánh bóng là quá trình mài tinh, quay xóc đối với các vật nhỏ, chải, phun tia cát hoặc tia nước dưới áp suất cao .Quá trình gia cô

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghệ mạ điện kim loại đã ra đời và phát triển từ rất lâu trên thế giới ỞViệt Nam ngành mạ điện đang phát triển mạnh như ở Hà Nội, TP HCM, BìnhDương để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng ở cả trong và ngoài nước Tuy nhiên hầu hếtcác cơ sở mạ điện ở Việt Nam đều có đặc trưng là mặt bằng sản xuất chật hẹp, nằmxen kẽ trong khu dân cư, quy mô sản xuất nhỏ, sản xuất kiểu gia đình, công nghệthiết bị lạc hậu xuống cấp

Mạ không chỉ bảo vệ kim loại nền khỏi bị ăn mòn mà còn có tác dụng trang trí.Tùy theo mục đích sử dụng mà áp dụng nhiều kỹ thuật mạ phủ các kim loại khácnhau, phổ biến nhất trong ngành mạ tiểu thủ công nghiệp là mạ phủ các kim loạinhư Đồng, Niken, Kẽm, Crôm, Vàng và Bạc Trong bài tiểu luận này chúng emxin được tìm hiểu về công nghệ mạ Crôm Lớp mà crôm với ưu điểm có độ bóngcao, màu sắc bắt mắt, được dung để trang trí, bảo vệ và tạo độ chịu mài mòn chosản phẩm nên được ứng dụng khá rộng rãi

Kỹ thuật mạ crôm ngày nay đã có những bước tiến nhảy vọt nhằm tạo ra lớp mạ

có cấu trúc tinh thể, mịn, dẻo, độ bám tốt, không xốp, không bong Tuy nhiên, mạđiện nói chung và mạ crôm nói riêng là một ngành có mức độ ô nhiễm môi trườngcao bởi các tác nhân chính như hơi hóa chất độc hại, nước thải có pH thay đổi lớn,chứa các ion kim loại nặng dễ gây cho con người những căn bệnh hiểm nghèo.Việc khắc phục các tác nhân gây ô nhiễm nêu trên nhằm bảo đảm môi trườnglàm việc cho những người trực tiếp sản xuất và bảo vệ môi trường chung là vấn đề

kỹ thuật bắt buộc, ngay cả khi cở sở sản xuất đặt trong khu công nghiệp tập trunghay sản xuất nhỏ lẻ Chính vì lẽ đó, trong bài tiểu luận này chúng em cũng sẽ đưa

ra các giải pháp, phương pháp khắc phục, giảm thiểu ô nhiễm trong quy trình mạcrôm

Do hạn chế về trình độ, kinh nghiệm, kiến thức và thời gian, bài tiểu luận sẽkhông tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được ý kiến đóng góp, phản hồicủa cô giáo và các bạn.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

I ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MẠ CRÔM

I.1 Nguyên liệu dùng trong quy trình mạ crôm

a) Phôi mạ: Các kim loại như : Sắt, Đồng, Niken, Chì, Kẽm,…

b) Dung dịch mạ:

Các dung dịch mạ Crom đều có thành phần chất tham gia như nhau, tuy nhiên tùy trường hợp mạ khác nhau mà có nồng độ thành phần khác nhau

c) Vật liệu để gia công bề mặt kim loại trước khi mạ :

- Vật liệu gia công cơ học (mài, đánh bóng…):

Gia công cơ học là quá trình giúp cho bề mặt vật mạ có độ đồng đều và độ nhẵncao, giúp cho lớp mạ bám chắc và đẹp Có thể thực hiện gia công cơ học bằng nhiều cách : mài, đánh bóng (là quá trình mài tinh), quay xóc đối với các vật nhỏ, chải, phun tia cát hoặc tia nước dưới áp suất cao Quá trình gia công cơ học làm lớp kim loại bề mặt sản phẩm bị biến dạng, làm giảm độ gắn bám của lớp mạ sau này Vì vậy trước khi mạ cần phải hoạt hóa bề mặt trong axit loãng rồi đem mạ ngay

động bề mặt như bột cây, trái bồ kết

- Hóa chất sử dụng cho tẩy dầu mỡ :

Bề mặt kim loại sau nhiều công đoạn sản xuất cơ khí, thường dính dầu mỡ, dù rất mỏng cũng đủ để làm cho bề mặt trở nên kị nước, không tiếp xúc được với dung dịch tẩy, dung dịch mạ… Có thể tiến hành tẩy dầu mỡ bằng các cách sau:

không ăn mòn kim loại, không bắt lửa Tuy nhiên, sau khi dung môi bay hơi, trên

bề mặt kim loại vẫn còn dính lại lớp màng dầu mỡ rất mỏng làm bề mặt không sạch, cẩn phải tẩy tiếp trong dung dịch kiềm Tẩy trong dung dịch kiềm

Với các chất hữu cơ có nguồn gốc động thực vật sẽ tham gia phản ứng xà

phòng hóa với NaOH và bị tách ra khỏi bề mặt Với những loại dầu mỡ khoáng

kiềm bằng phương pháp điện hóa, dưới tác dụng của dòng điện, oxy và hidro thoát

ra có tác dụng cuốn theo các hạt mỡ bám vào bề mặt Tấy bằng phương pháp này dung dịch kiềm chỉ cần pha loãng hơn so với tẩy hóa học đã đạt hiệu quả Tẩy dầu

mỡ siêu âm là dùng sóng siêu âm với tần số dao động lớn tác dụng lên bề mặt kim loại, những rung động mạnh sẽ giúp lớp dầu mỡ tách ra dễ dàng hơn

I.2 Quy trình công nghệ mạ crôm tổng quát

- Mạ điện tiến hành trong các bể mạ với dòng điện một chiều.

- Vật cần mạ là catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều

Kim loại dùng để mạ là anot và được nối với cực dương

- Quá trình điện cực xảy ra như sau:

+ Ở catot xảy ra quá trình khử của kim loại cần mạ :

Me: kim loại tạo nên lớp mạ

Đồng thời ở catot còn có quá trình phụ khử hydro:

Sơ đồ nguyên lý thiết bị mạ điện crôm

Mài thô, mài tinh Gia công bề mặt Đánh bóng, quay bóng

Bụi gỉ Nước thải chứa hoá chất Bụi kim loại

Tẩy gỉ

Mạ

kẽm

Thành phẩm Sấy khô

Nước thải và hơi acid

 Mô tả quy trình công nghệ mạ điện.

- Tẩy sạch bề mặt nguyên liệu mạ: tẩy sạch bề mặt cần mạ bằng gia công cơ

khí như mài thô, mài tinh, đánh bóng nhằm làm bằng các chỗ lồi lõm, vết hàn, các

sản phẩm gỉ tích tụ trên bề mặt, làm cho bề mặt tương đối bằng phẳng, nhẵn bóng

Đối với những chi tiết có hình phức tạp, nhỏ bé không thể dùng mô tơ đánh bóng

thì phải dùng thùng quay bóng

- Tẩy dầu mỡ: đối với dầu mỡ có nguồn gốc thực vật (dầu ) hay động vật

(mỡ) dùng xà phòng để tẩy Đối với dầu mỡ có nguồn gốc dầu mỏ không thể xà

phòng hóa nhưng dễ tẩy trong dung môi hữu cơ, dịch kiềm và nhũ tương Hàm

lượng NaOH thấp hiệu quả tẩy dầu thấp, nhưng nếu quá cao khi tẩy dầu xà phòngtạo ra khó hoà tan, làm giảm hiệu quả tẩy dầu Để duy trì dung dịch có độ kiềm ổnđịnh, khống chế sự thay đổi hàm lượng NaOH thường cho vào các loại muối như

(natri silicat) để tăng khả năng tẩy các chất không xà phòng hoá được

- Tẩy gỉ: tiến hành sau khi đã làm sạch dầu mỡ trên bề mặt, chi tiết cần mạ

thường có lớp oxít phủ bên ngoài Lớp ôxít này sinh ra khi đánh bóng không bôidầu hoặc để lâu ngoài không khí bị ôxi hoá hoặc chi tiết có những phần không cầnđánh bóng Nếu trước khi mạ không tẩy lớp oxít này đi thì lớp mạ không bámchắc, khi sử dụng hay va chạm sẽ bị bong ra Vì vậy, cần phải tẩy sạch lớp oxíttrước khi mạ

- Mạ phủ kim loại: Phôi mạ sau khi tẩy sạch bề mặt và được rửa sạch bằng

nước được đưa vào bể mạ

- Sấy khô và hoàn thành sản phẩm : Các chi tiết sẽ được sấy khô sau công

đoạn mạ Sau đó chúng sẽ được kiểm tra và đưa vào kho lưu trữ

I.3 Sản phẩm của quá trình mạ crôm

- Đặc điểm: Lớp mạ Crom có độ bóng cao, màu trắng sang, có ánh xanh Crom được mạ để trang trí hoặc bảo vệ các vật mạ, chịu mài mòn, tăng tính phản xạ ánh sang của sản phẩm

- Sản phẩm mạ thường gặp: Phụ tùng xe hơi, xe gắn máy, đồ gia dụng, làm gương phản chiếu, mạ khuôn, xi lanh, vòng găng của động cơ đốt trong,…

I.4 Nhu cầu về năng lượng, nước và tài nguyên

Về năng lượng

Điện là loại năng nượng được sử dụng nhiều tại các cơ sở mạ điện, cung cấp năng lượng cho hầu hết các loại máy móc, thiết bị và động cơ trong nhà máy như các thiết bị quay tại công đoạn quay bóng, máy mài, công đoạn phủ mạ, ngoài ra điện còn sử dụng cho chiếu sáng, các loại quạt thông gió, quạt mát, công trình phụ trợ…

Về nước sử dụng

Trong các công nghệ mạ điện, nước được sử dụng chủ yếu tại các công đoạn như: quay bóng ướt, tẩy dầu mỡ, tẩy gỉ, rửa sau mạ, nước cung cấp cho lò hơi và

có một phần trong các dung dịch mạ

Về tài nguyên khoáng sản:

Nguyên liệu đầu vào chú yếu của ngành mạ Crom là các kim loại như Sắt, Đồng, Niken, Chì, Kẽm…, đây là những loại tài nguyên quý giá đối với các quốc gia, có vai trò to lớn trong quá trình phát triên kinh tế

Ngoài ra, các công nghệ mạ điện còn sử dụng một số lượng rất lớn các nhiên liệu khác như than đá, dầu DO, FO, đây là những loại tài nguyên không tái tạo được nên việc sử dụng các tài nguyên này cần có một quá trình đánh giá và phân

Điện được sử dụng cho hầu hết các thiết bị, máy móc trong xưởng mạ, cho cả mục đích sản xuất và tiêu dùng Vấn đề cần quan tâm đối với loại tài nguyên này làtiết kiệm năng lượng Thiết kế một hệ thống chiếu sáng, quạt thông gió, và một chương trình vận hành phù hợp để tiết kiệm được tối đa lượng điện tiêu thụ Nâng cao ý thức trong sử dụng điện của các đối tượng trong công ty

Vấn đề tiêu thụ nước đối với ngành mạ điện là không đáng kể và lượng nước cung cấp cho các công đoạn trong sản xuất không nhiều, chủ yếu cho khâu

tẩy rửa và sinh hoạt Nhưng cũng cần có những biện pháp nhằm tiết kiệm lượng nước sử dụng, vừa tiết kiệm chi phí vừa giảm những tác động đến tài nguyên và môi trường.

I.5 Tính chất công nghệ

Crôm (Cr) điện giải là kim loại bạc có ánh xanh; có độ cứng rất cao và chịu

Crôm được sinh ra lớp màng mỏng oxit rất kín, chắc, chống ăn mòn rất tốt, làm cho Crôm giữ được màu dắc và độ bóng rất cao.Crôm bền trong khí quyển ẩm,

photphoric, axit hữu cơ và dung dịch kiểm Nhưng trong dung dịch axit HCl và

chất, Crôm thường có hoá trị +3 và +6 Hợp chất Crôm hoá tri +6 là chấtoxy hoá

Mạ crôm trang sức rất mỏng trong hệ lớp mạ bảo vệ trang sức, mạ Crôm bảo

vệ chống ăn mòn Mạ điện Crôm khác một cách căn bản so với các quá trình mạ

không phải là từ dung dịch muối hoà tan của kim loại Sự kết tủa của Crôm từ

đó tác dụng như những chất xúc tác, dung dịch mạ Crôm rất nhạy với các chất bẩn.Lý thuyết quá trình mạ điện của Crôm vẫn còn chưa được xác định hoàn toàn Một trong các lý thuyết cho rằng, quá trình diễn ra trên catốt, từ Crôm có oxy hoá

và cuối cùng thành Crôm kim loại

Thuyết Muller cho rằng trong khoảng không gian Catốt có hình thành hợp chất

loại bột mài như

cho tẩy mỡ: dung

môi hữu cơ, dung

- Vật mạ sau gia công

- Bụi từ quá trình mài

và quay bóng khô: bộtmài, mùn cưa, bụi kimloại như sắt, đồng,kẽm, oxit crom,silic…

- Lơ đánh bóng bịmòn, hư

- Vật liệu bị rò rỉ, rơivãi

- Nước thải từ khâuquay bóng ướt chứacác thành phần như

động bề mặt, , dầu

mỡ, muối kim loại

- Nước thải tẩy rửachứa dung dầu mỡ,dung môi hữu cơ,kiềm, nhũ tương

Muối kim loại, axit,các chất hữu cơ và xà

cơ thể sống sẽ nhanh chống gây bỏng

không có tác động gây bỏng tức thờinhưng tiếp xúc lâu ngày gây hại da,viêm da, viêm đường hô hấp trên, gâyviêm phế quản mãn

- Axit HCl: dung dịch bốc khói trong

không khí Có độ axit mạnh, gây ănmòn nhanh, khi dính vào niêm mạc, dagây bỏng, rát ngứa, nếu hít thở phảigây kích thích đường hô hấp

- Axit HNO 3: chất lỏng bốc khói trongkhông khí, có tính ăn mòn mạnh Hơi

đường hô hấp trên và da

- NaOH (Caustic soda): chất rắn dễ

chảy rữa trong không khí, ăn mònmạnh Cả dạng rắn và dạng lỏng làchất ăn mòn đối với tế bào cơ thể, gâybỏng rất sâu, rất khó lành Tiếp xúcvới dung dịch lỏng lâu ngày cũng gây

hư da, viêm da, không khôi phục được.Hít phải sẽ gây tổn thương đường hô

hấp, phổi.

- Các hợp chất xyanua (KCN,

NaCN): xyanua bay hơi tạo ra HCN

cản trở oxy hóa của tế bào, gây chết dongạt thở Công nhân tiếp xúc hàngngày mắc “chứng xianua” là bị ngứa,nổi mụn sần, chấm đỏ trên da Tiếpxúc lượng nhỏ xianua trong thời gianlâu có các triệu chứng như kém ăn,đau đầu, yếu mệt, ói, hóa mắt, chóngmặt, ngứa đường hô hấp

- Các hợp chất crôm(CrO3, Cr2(SO4)3,

cơ Bộ phận tiếp xúc như niêm mạcmũi, tay, cánh tay, gây những tổnthương sâu, mụn nhọt loét sâu khólành và để lại sẹo nếu tiếp xúc lâu dàigây thủng niêm mạc mũi, cromat còngây ung thư phổi

amoni: bay hơi giải phóng NH3 là

chất có khả năng gây nổ, gây kích ứng mạnh cho mặt da và những nơi tiếp xúc, ăn mòn rất mạnh Gây các bệnh

về da, đường hô hấp, mắt, niêm mạc phổi triệu chứng ngứa mắt, sưng mí mắt, ngứa mũi, cổ họng, ho, ói và khó thở

II.2 Các hoạt động và công trình phụ trợ

 Lò hơi

- Mục đích sử dụng: cung cấp nhiệt cho các công đoạn sản xuất cần sử dụng

nhiệt như tẩy rửa, sấy

- Nhiên liệu sử dụng cho lò hơi: các loại nhiên liệu đốt như dầu FO, DO, Than,

Củi, Gas

- Vấn đề môi trường phát sinh: từ quá trình đốt tạo ra tro bụi, chất bốc trong

có khả năng tạo mồ hóng do ngưng tụ các phân tử cacbua – hydro nặng từ quátrình đốt củi trong điều kiện thiếu oxy và nhiệt độ buồng đốt thấp

- Để giảm thiểu các vấn đề về khí thải phát sinh từ quá trình đốt của lò hơi thìkhí thải phải được thu gom và xử lý đạt các tiêu chuẩn về môi trường không khíhiện hành

 Khu vực nhà kho

- Mục đích sử dụng: được xây dựng, bố trí để bảo quản các loại nguyên vật

liệu, nhiên liệu, sản phẩm lưu kho và lưu trữ các chất thải, đặc biệt là chất thảinguy hại

- Nhà kho được xây dựng theo các yêu cầu kỹ thuật để đảm bảo các nguyên vậtliệu không bị gỉ, không bị giảm chất lượng Có các hệ thống báo động, thiết bịphòng chống sự cố đảm bảo an toàn phòng chống cháy nổ, đổ tràn các loại hóachất lỏng, kịp thời ứng cứu khi có sự cố xảy ra Đối với những chất nguy hiểm vàchất thải nguy hại thì nhà kho phải được thiết kế theo quy định của pháp luật vềlưu trữ chất nguy hại

- Các vấn đề quan tâm: sự cố cháy nổ, đổ tràn hóa chất.

 Máy phát điện

- Mục đích: sử dụng tại công đoạn mạ điện, tạo tính ổn định cho dòng điện để

đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm sau khi mạ

- Nhiên liệu sử dụng: máy phát điện sử dụng các loại nhiên liệu như dầu DO,

FO để tạo nhiệt, vấn đề môi trường phát sinh ở đây là khí thải từ quá trình đốtnhiên liệu, các khí này nếu không được thu gom xử lý sẽ làm ô nhiễm môi trườngkhông khí tại các khu vực xung quanh

- Các khí thải này rất khó kiểm soát vì tính chất phân tán, nhỏ lẽ và ít được quantâm trong các doanh nghiệp

II.3 Ô nhiễm nguồn nước

Nguồn gây ô

nhiễm

Dòng thải và thành phần chính

Mức độ tác động lên con người

- Gây ô nhiễm nguồn nước mặt, ảnh hưởng đến môi trường sống

và quá trình phát triển của các loài sinh vật, thông qua sự tích lũy của các kim loại nặng trong chuỗi thức ăn sẽ đi vào con người

và gây nên những bệnh nguy hiểm như: ung thư, ngộ độc mãn tính, với nồng độ cao gây nên độccấp tính và có thể dẫn đến tử vong

- Cr(VI) đi vào cơ thể dễ gây biếnchứng, tác động lên tế bào, lên

Tẩy dầu mỡ bằng

dung môi hữu cơ

Nước thải chứa các chất dầu mỡ, dung môi và kim loại nặng

Tẩy dầu mỡ điện

cao hơn 10% và muối kim loại nặng

mô tạo ra sự phát triển tế bàokhông nhân, gây ung thư, dù chỉmột lượng nhỏ cũng có thể gâyđộc đối với con người Nếu Crom

có nồng độ lớn hơn giá trị 0,1mg/lgây rối loạn sức khoẻ như nônmửa

acid sunfuaric

Chỉ tiêu Đơn vị chưa xử lý Nước thải

Tiêu chuẩn kiểm soát TCVN 5945 - 2005

buộc nguyên liệu, hộp đựng các vật mạ

Chất thải nguyhại nếu khôngđược thu gom,

Bảng các chỉ số ô nhiễm của nước thải mạ

crôm

lưu trữ và xử

lý theo đúngquy định phápquy sẽ gây hại

ướt

Không có

- Bao bì đựng vật liệu mài vàvật liệu đánh bóng, bao bì hóa chất, các

mạ và các chất phụ gia khác

o-benzen sunfamit, paratoluen sunfamit…)

Chất thải

rắn khác

Bùn thải từ quátrình xử lý nướcthải

Chất thải nguyhại chứa chủ yếu

là cặn kim loạinặng (tùy thuộcvào loại mạ vàcông nghệ mạ)

II.5 Ô nhiễm môi trường không khí

-Tác động sinh vật: làm giảm

độ tiếp xúc với ánh sáng , khả năng hô hấp của thực vật khi lắng đọng xuống nguồn nước

sẽ làm nhiễm bẩn nguồn nước,

có thể đi vào cơ thể động vật vàcon người qua chuỗi thức ăn

-Tác động trực tiếp của bụi thải đối với con người: gây những bệnh về mắt, phổi và da

Công đoạn

mạ

dung môi, khí thoát ra từ bể

Vận chuyển

nguyên liệu,

sản phẩm

Bụi, khói, các loại khí thải từ

III PHÒNG NGỪA, GIẢM THIẾU CHẤT THẢI VÀ VẤN ĐỀ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG.

III.1 Khái quát về sản xuất sạch hơn

Theo Chương trình Môi trường LHQ (UNEP, 1994):

“Sản xuất sạch hơn (SXSH) là sự áp dụng liên tục một chiến lược phòng ngừamôi trường tổng hợp đối với các quá trình sản xuất, các sản phẩm và các dịch vụnhằm làm giảm tác động xấu đến con người và môi trường”

- Đối với các quá trình sản xuất, SXSH bao gồm việc bảo toàn nguyên liệu,nước và năng lượng, loại trừ các nguyên liệu độc hại và làm giảm khối lượng, độctính của các chất thải vào nước và khí quyển

- Đối với các sản phẩm, chiến lược SXSH nhắm vào mục đích làm giảm tất cảcác tác động đến môi trường trong toàn bộ vòng đời của sản phẩm, từ khâu khaithác nguyên liệu đến khâu thải bỏ cuối cùng.

- Đối với các dịch vụ, SXSH là sự lồng ghép các mối quan tâm về môi trườngvào trong việc thiết kế và cung cấp các dịch vụ

- SXSH đòi hỏi áp dụng các bí quyết, cải tiến công nghệ và thay đổi thái độ.Như vậy, SXSH không ngăn cản sự phát triển, SXSH chỉ yêu cầu rằng sự pháttriển phải bền vững về mặt môi trường sinh thái Không nên cho rằng SXSH chỉ là

1 chiến lược về môi trường bởi nó cũng liên quan đến lợi ích kinh tế Trong khi xử

lý cuối đường ống luôn tăng chi phí sản xuất thì SXSH có thể mang lại lợi ích kinh

tế cho doanh nghiệp thông qua việc giảm thiểu sự tiêu thụ năng lượng và nguyênliệu hoặc phòng ngừa và giảm thiểu rác thải Do vậy có thể khẳng định rằng SXSH

là 1 chiến lược “một mũi tên trúng hai đích” Mục tiêu của sản xuất sạch hơn làtránh ô nhiễm bằng cách sử dụng tài nguyên, nguyên vật liệu và năng lượng mộtcách có hiệu quả nhất Điều này có nghĩa là thay vì bị thải bỏ sẽ có thêm một tỷ lệnguyên vật liệu nữa được chuyển vào thành phẩm Để đạt được điều này cần phảiphân tích một cách chi tiết và hệ thống trình tự vận hành cũng như thiết bị sản xuấthay yêu cầu một danh gia về sản xuất sạch hơn

Các khái niệm tương tự với sản xuất sạch hơn là:

• Giảm thiểu chất thải;

• Phòng ngừa ô nhiễm;

• Năng suất xanh

Về cơ bản, các khái niệm này đều giống với sản xuất sạch hơn; đều cùng có ýtưởng cơ sở là làm cho các doanh nghiệp hiệu quả hơn và ít ô nhiễm hơn

Các giải pháp sản xuất sạch hơn có thể là :

+ Tránh các rò rỉ ,rơi vãi trong quá trình vận chuyển và sản xuất, hay còn gọi là kiểm soát nội vi;

+ Đảm bảo các điều kiện sản xuất tối ưu từ quan niệm chất lượng sản phẩm, sản lượng tiêu thụ tài nguyên và lượng chất thải tạo ra;

+ Tránh sử dụng các nguyên vật liệu độc hại bằng cách dùng các nguyên liệu thay thế khác;