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

LỜI NĨI ĐẦU Cơng nghệ mạ điện kim loại đời phát triển từ lâu giới Ở Việt Nam ngành mạ điện phát triển mạnh Hà Nội, TP HCM, Bình Dương để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nước Tuy nhiên hầu hết sở mạ điện Việt Nam có đặc trưng mặt sản xuất chật hẹp, nằm xen kẽ khu dân cư, quy mô sản xuất nhỏ, sản xuất kiểu gia đình, cơng nghệ thiết bị lạc hậu xuống cấp Mạ không bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mịn mà cịn có tác dụng trang trí Tùy theo mục đích sử dụng mà áp dụng nhiều kỹ thuật mạ phủ kim loại khác nhau, phổ biến ngành mạ tiểu thủ công nghiệp mạ phủ kim loại Đồng, Niken, Kẽm, Crôm, Vàng Bạc Trong tiểu luận chúng em xin tìm hiểu cơng nghệ mạ Crơm Lớp mà crơm với ưu điểm có độ bóng cao, màu sắc bắt mắt, dung để trang trí, bảo vệ tạo độ chịu mài mòn cho sản phẩm nên ứng dụng rộng rãi Kỹ thuật mạ crôm ngày có bước tiến nhảy vọt nhằm tạo lớp mạ có cấu trúc tinh thể, mịn, dẻo, độ bám tốt, không xốp, không bong Tuy nhiên, mạ điện nói chung mạ crơm nói riêng ngành có mức độ nhiễm mơi trường cao tác nhân hóa chất độc hại, nước thải có pH thay đổi lớn, chứa ion kim loại nặng dễ gây cho người bệnh hiểm nghèo Việc khắc phục tác nhân gây ô nhiễm nêu nhằm bảo đảm môi trường làm việc cho người trực tiếp sản xuất bảo vệ môi trường chung vấn đề kỹ thuật bắt buộc, cở sở sản xuất đặt khu công nghiệp tập trung hay sản xuất nhỏ lẻ Chính lẽ đó, tiểu luận chúng em đưa giải pháp, phương pháp khắc phục, giảm thiểu nhiễm quy trình mạ crơm BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG CƠNG NGHIỆP Page Do hạn chế trình độ, kinh nghiệm, kiến thức thời gian, tiểu luận khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp, phản hồi giáo bạn Chúng em xin chân thành cảm ơn! BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP Page I ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MẠ CRƠM I.1 Ngun liệu dùng quy trình mạ crôm a) Phôi mạ: Các kim loại : Sắt, Đồng, Niken, Chì, Kẽm,… b) Dung dịch mạ: Gồm nhiều thành phần axit Cromic (H2CrO4), H2SO4, Cr3+, K2SiF6, NaOH, NH4F chủ yếu axit Cromic Axit Cromic khơng có tự nhiên, ta điều chế cách hòa tan Trioxit Crom (CrO3) nước tạo Axit Cromic : CrO3 + H2O => H2CrO4 Các dung dịch mạ Crom có thành phần chất tham gia nhau, nhiên tùy trường hợp mạ khác mà có nồng độ thành phần khác c) Vật liệu để gia công bề mặt kim loại trước mạ : - Vật liệu gia công học (mài, đánh bóng…): Gia cơng học q trình giúp cho bề mặt vật mạ có độ đồng độ nhẵn cao, giúp cho lớp mạ bám đẹp Có thể thực gia cơng học nhiều cách : mài, đánh bóng (là q trình mài tinh), quay xóc vật nhỏ, chải, phun tia cát tia nước áp suất cao Quá trình gia cơng học làm lớp kim loại bề mặt sản phẩm bị biến dạng, làm giảm độ gắn bám lớp mạ sau Vì trước mạ cần phải hoạt hóa bề mặt axit lỗng đem mạ - Vật liệu mài: Các loại bột mài nhơm ơxit (Al2O3), lơ đánh bóng - Vật liệu đánh bóng: Mùn cưa, bột mài, axit sunfuric (H2SO4) 5%, chất hoạt động bề mặt bột cây, trái bồ kết - Hóa chất sử dụng cho tẩy dầu mỡ : Bề mặt kim loại sau nhiều công đoạn sản xuất khí, thường dính dầu mỡ, dù mỏng đủ để làm cho bề mặt trở nên kị nước, không tiếp xúc với dung dịch tẩy, dung dịch mạ… Có thể tiến hành tẩy dầu mỡ cách sau: Tẩy dung môi hữu tricloetylen C2HCl3, tetracloetylen C2Cl4, cacbontetraclorua CCl4… chúng có đặc điểm hòa tan tốt nhiều loại chất béo, BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP Page khơng ăn mịn kim loại, khơng bắt lửa Tuy nhiên, sau dung môi bay hơi, bề mặt kim loại cịn dính lại lớp màng dầu mỡ mỏng làm bề mặt không sạch, cẩn phải tẩy tiếp dung dịch kiềm Tẩy dung dịch kiềm nóng NaOH có bổ sung thêm số chất nhũ tương hóa Na2SiO3, Na3PO4… Với chất hữu có nguồn gốc động thực vật tham gia phản ứng xà phịng hóa với NaOH bị tách khỏi bề mặt Với loại dầu mỡ khống vật bị tách tác dụng nhũ tương hóa Na2SiO3 Tẩy dung dịch kiềm phương pháp điện hóa, tác dụng dịng điện, oxy hidro có tác dụng theo hạt mỡ bám vào bề mặt Tấy phương pháp dung dịch kiềm cần pha loãng so với tẩy hóa học đạt hiệu Tẩy dầu mỡ siêu âm dùng sóng siêu âm với tần số dao động lớn tác dụng lên bề mặt kim loại, rung động mạnh giúp lớp dầu mỡ tách dễ dàng - Hóa chất tẩy gỉ: axit HCl, H 2SO4 10%, HNO3, muối FeSO4, Fe(NO3)2, chất ức chế ăn mòn (NH4)2CS, urotropin, gieelatin, phenol I.2 Quy trình cơng nghệ mạ crơm tổng qt BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP Page Sơ đồ nguyên lý thiết bị mạ điện crôm - Mạ điện tiến hành bể mạ với dòng điện chiều - Vật cần mạ catot nối với cực âm nguồn điện chiều Kim loại dùng để mạ anot nối với cực dương - Quá trình điện cực xảy sau: + Ở catot xảy trình khử kim loại cần mạ : [Me(H2O)X]z+ + ze = Me + xH2O Me: kim loại tạo nên lớp mạ Đồng thời catot cịn có q trình phụ khử hydro: BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP Page 2H+ + 2e = H2 ↑ + Ở anot xảy q trình hịa tan điện hóa (oxy hóa) kim loại cần dùng để mạ: Me + xH2O = [Me(H2O)x]z+ + ze OH- = O2↑ + 2H2O + 4e Me: kim loai cần mạ Mài thô, mài tinh Gia công bề mặt Bụi gỉ Nước thải chứa hố chất Đánh bóng, quay bóng Bụi kim loại Tẩy dầu mỡ Làm hoá học Nước thải kiềm Nước thải hữu Làm điện giải Quy trình mạ Nước thải acid Tẩy gỉ Mạ kẽm Mạ bạc Mạ Crom Mạ vàng Mạ Niken BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CƠNG NGHIỆP Sấy khơ Mạ đồng đen Page Thành phẩm Mạ đồng  - Mơ tả quy trình công nghệ mạ điện Tẩy bề mặt nguyên liệu mạ: tẩy bề mặt cần mạ gia công khí mài thơ, mài tinh, đánh bóng nhằm làm chỗ lồi lõm, vết hàn, sản phẩm gỉ tích tụ bề mặt, làm cho bề mặt tương đối phẳng, nhẵn bóng Đối với chi tiết có hình phức tạp, nhỏ bé khơng thể dùng mơ tơ đánh bóng phải dùng thùng quay bóng - Tẩy dầu mỡ: dầu mỡ có nguồn gốc thực vật (dầu ) hay động vật (mỡ) dùng xà phịng để tẩy Đối với dầu mỡ có nguồn gốc dầu mỏ khơng thể xà phịng hóa dễ tẩy dung môi hữu cơ, dịch kiềm nhũ tương Hàm lượng NaOH BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP Page thấp hiệu tẩy dầu thấp, cao tẩy dầu xà phịng tạo khó hồ tan, làm giảm hiệu tẩy dầu Để trì dung dịch có độ kiềm ổn định, khống chế thay đổi hàm lượng NaOH thường cho vào loại muối Na 2CO3, Na3PO4… Sự có mặt chất hoạt động bề mặt, chất nhũ hóa (natri silicat) để tăng khả tẩy chất khơng xà phịng hố - Tẩy gỉ: tiến hành sau làm dầu mỡ bề mặt, chi tiết cần mạ thường có lớp oxít phủ bên ngồi Lớp ơxít sinh đánh bóng khơng bơi dầu để lâu ngồi khơng khí bị ơxi hố chi tiết có phần khơng cần đánh bóng Nếu trước mạ khơng tẩy lớp oxít lớp mạ khơng bám chắc, sử dụng hay va chạm bị bong Vì vậy, cần phải tẩy lớp oxít trước mạ - Mạ phủ kim loại: Phôi mạ sau tẩy bề mặt rửa nước đưa vào bể mạ - Sấy khô hoàn thành sản phẩm : Các chi tiết sấy khơ sau cơng đoạn mạ Sau chúng kiểm tra đưa vào kho lưu trữ I.3 Sản phẩm q trình mạ crơm - Đặc điểm: Lớp mạ Crom có độ bóng cao, màu trắng sang, có ánh xanh Crom mạ để trang trí bảo vệ vật mạ, chịu mài mòn, tăng tính phản xạ ánh sang 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 động đốt trong,… I.4 Nhu cầu lượng, nước tài nguyên Về lượng Điện loại nượng sử dụng nhiều sở mạ điện, cung cấp lượng cho hầu hết loại máy móc, thiết bị động nhà máy BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP Page thiết bị quay cơng đoạn quay bóng, máy mài, cơng đoạn phủ mạ, ngồi điện cịn sử dụng cho chiếu sáng, loại quạt thơng gió, quạt mát, cơng trình phụ trợ… Về nước sử dụng Trong công nghệ mạ điện, nước sử dụng chủ yếu cơng đoạn như: quay bóng ướt, tẩy dầu mỡ, tẩy gỉ, rửa sau mạ, nước cung cấp cho lị có phần dung dịch mạ Về tài nguyên khoáng sản: Nguyên liệu đầu vào yếu ngành mạ Crom kim loại Sắt, Đồng, Niken, Chì, Kẽm…, loại tài nguyên quý giá quốc gia, có vai trị to lớn q trình phát triên kinh tế Ngồi ra, cơng nghệ mạ điện cịn sử dụng số lượng lớn nhiên liệu khác than đá, dầu DO, FO, loại tài nguyên không tái tạo nên việc sử dụng tài ngun cần có q trình đánh giá phân bố hợp lý  Nhận xét Đối với cơng nghệ mạ điện nói chung crom nói riêng vấn đề tiêu thụ tài nguyên cần quan tâm tiêu thụ tài nguyên khoáng sản lượng điện Đầu vào ngành mạ điện chủ yếu kim loại, nhiên liệu đốt, mỏ đại khai loại tài nguyên không tái tạo được, việc sử dụng khai thác loại tài nguyên áp lực lớn cho nhà quản lý Yêu cầu biện pháp khai thác hợp lý vật liệu thay cần thiết Điện sử dụng cho hầu hết thiết bị, máy móc xưởng mạ, cho mục đích sản xuất tiêu dùng Vấn đề cần quan tâm loại tài nguyên tiết kiệm lượng Thiết kế hệ thống chiếu sáng, quạt thông gió, chương trình vận hành phù hợp để tiết kiệm tối đa lượng điện tiêu thụ Nâng cao ý thức sử dụng điện đối tượng công ty Vấn đề tiêu thụ nước ngành mạ điện không đáng kể lượng nước cung cấp cho công đoạn sản xuất không nhiều, chủ yếu cho khâu tẩy rửa sinh hoạt Nhưng cần có biện pháp nhằm tiết kiệm lượng BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP Page nước sử dụng, vừa tiết kiệm chi phí vừa giảm tác động đến tài ngun mơi trường I.5 Tính chất cơng nghệ Crơm (Cr) điện giải kim loại bạc có ánh xanh; có độ cứng cao chịu mài mịn rấttốt Nhiệt độ nóng chảy 1750 – 1800 oC Theo điện tiêu chuẩn (Cr/Cr3+ = -0,7V) thuộc kim loại hoạt động Nhưng khí bề mặt Crơm sinh lớp màng mỏng oxit kín, chắc, chống ăn mịn tốt, làm cho Crơm giữ màu dắc độ bóng cao.Crơm bền khí ẩm, khơng khí chứa H2S SO2; dung dịch axit sunfuric, nitric, photphoric, axit hữu dung dịch kiểm Nhưng dung dịch axit HCl H2SO4 đặc nóng Crơm bị hồ tan màng oxyt bị phá huỷ.Trong hợp chất, Crôm thường có hố trị +3 +6 Hợp chất Crơm hố tri +6 chấtoxy hố mạnh CrO3 hồ tan nước tạo thành hỗn hợp axit Cromic Mạ crôm trang sức mỏng hệ lớp mạ bảo vệ trang sức, mạ Crơm bảo vệ chống ăn mịn Mạ điện Crôm khác cách so với trình mạ điện khác kết tủa kim loại Crôm từ dung dịch axit Cromic (H2CrO4), khơng phải từ dung dịch muối hồ tan kim loại Sự kết tủa Crôm từ dung dịch axit Crômic (Crôm chứa anion CrO42-) thường diễn với có mặt axit H2SO4, axit floboric HBF4, axitflosilicic H2SiF6 Những axit thêm vào tác dụng chất xúc tác, dung dịch mạ Crôm nhạy với chất bẩn.Lý thuyết trình mạ điện Crơm cịn chưa xác định hồn tồn Một lý thuyết cho rằng, trình diễn catốt, từ Crơm có oxy hố + (CrO3) chuyển thành Crơm có số Oxy hố +3 (trong Cr2O3) Crôm +2 (CrO) cuối thành Crôm kim loại 2CrO3 + 6H + 6e → Cr2O3 + 3H2O 2Cr2O3 + 4H+ + 4e → 4CrO + 2H2O CrO + 2H+ + 2e → Cr ↓+ H2O 2H+ + 2e→ H2↑ Thuyết Muller cho khoảng không gian Catốt có hình thành hợp chất Cr(OH)CrO4 bị khử theo trình: BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP Page 10 + Kiểm tra bảo dưỡng hệ thống đặn - Tiêu hao hóa chất cơng đoạn tẩy nóng điện hóa: Lọc thu hồi dung dịch tẩy hồi lưu Lượng nước thải lớn do: - Nước cấp nhiều dự tính: +Thường xuyên kiểm tra điều chỉnh van cấp nước vào bể để đảm bảo nước bể đủ cho sản xuất +Lắp đặt đồng hồ đo nước nguồn nước giếng khoan để kiểm soát lượng nước sử dụng -Nước rửa dùng lần thải ngay: Tái sử dụng nước rửa bể rửa phụ phương pháp rửa ngược chiều tuần hoàn nước rửa Tổn thất nước - Rò rỉ đường ống , hỏng van: khắc phục rò rỉ thay van - Ý thức công nhân chưa cao: + Đào tạo nâng cao ý thức tiết kiệm nước tài ngun khác + Đóng van nước khơng làm việc 4.Tiêu hao nhiều crom do: - Lượng Crom vào lớp mạ phần phần lớn vào dòng thải: Thu hồi phương pháp cô đặc nhiệt độ thấp Nhiều sản phẩm mạ hỏng: - Xử lí bề mặt chưa đạt yêu cầu: +Kiểm tra sản phẩm trước vào bể mạ +Khống chế thông số tẩy dầu mỡ, tẩy gỉ tốt -Do chất lượng nước rửa: Nâng cao chất lượng nước cấp từ đầu nguồn giếng khoan tách Fe giảm bớt độ cứng BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP Page 22 Tiêu hao nhiều điện, nhiều ga: - Động xuống cấp: Bảo dưỡng thiết bị động theo định kì - Nhiều thiết bị sử dụng không hết công suất: + Thay động phù hợp + Lập kế hoạch sản xuất phù hợp - Một số vị trí buồng sấy hỏng , bảo ôn nhiệt: tăng cường bảo ôn vị trí mát nhiệt cao - Chọn tối ưu sử dụng điện chiếu sáng:Lắp tôn trắng trần nhà xưởng, tận dụng ánh sáng mặt trời để sản xuất( không tiêu tốn điện vào ban ngày tăng tuổi thọ bóng đèn) - Khống chế thơng số q trình chưa tốt: +Đào tạo công nhân vận hành buồng sấy theo quy định +Khống chế q trình cháy lị sấy tối ưu Xử lý nước thải cho công đoạn Tùy cơng đoạn mà nước thải có thành phần tính chất khác Vì có quy trình xử lý khác cho công đoạn để giảm chi phí xử lý.Ví dụ nước rửa trước mạ ô nhiễm chủ yếu pH thấp, hàm lượng dầu mỡ cao, kim loại nặng sắt Để trung hịa nước thải ta dùng xút NaOH Ca(OH)2 Ngồi tác dụng trung hịa axit Ca(OH)2 cịn có tác dụng kết tủa số kim loại Fe, Cu Đây phương án đơn giản Xây dựng hệ thống thơng gió Trong nhà máy xi mạ có chứa nhiều hóa chất xi mạ độc hại có mùi axit H2SO4, HCl,…Vì cần thiết phải xây dựng hệ thống thơng gió để bảo vệ sức khoẻ cho người lao động Tuần hoàn axit BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP Page 23 Trong công đoạn tẩy rửa hay tẩy axit có pH thấp.Chúng ta tuần hoàn lượng axit để rửa kim loại cần mạ Như tiết kiệm lượng axit đáng kể 10.Thay thiết bị Chúng ta thay đổi thiết bị để đem lại suất cao han chế sử dụng nhiên liệu hạn chế việc ô nhiễm môi trường Cụ thể thay kiểu rửa sản phẩm thông thường nhà máy thiết bị máy phun nước áp lực cao Với thiết bị công suất cao lượng nước sử dụng giảm nhiều, dẫn đến lựợng nước thải 11 Xây dựng quy trình xử lý nước thải tập trung Nước thải thu gom trạm xử lý nước thải Việc xử lý phức tạp nước thải có PH thấp, chất dầu mỡ, đặc biệt hàm lượng kim loại nặng Người ta thường nâng PH, sau giai đoạn oxy hóa để chuyển hóa Cr 6+ thành Cr 3+ sau cho kết tủa lắng, lọc cát- than hoạt tính để hấp thụ kim loại nặng Trong quy trình xi mạ có nhiều cơng đoạn, cơng đoạn thải nước thải có thành phần, tính chất khác Vì việc thu gom tập trung để xử lý làm tăng chi phí xử lý thay xử lý riêng cơng đoạn 12 Thay đổi quy trình cơng nghệ: Việc thay đổi quy trình cơng nghệ giải pháp tốt mặt kỹ thuật Việc thay đổi quy trình cơng nghệ làm giảm lượng thải lượng thất ngồi, giảm thiểu tình trạng nhiễm mơi trường Nhưng tính khả thi khơng có việc thay đổi quy trình tốn nhiều kinh phí cho việc thay đổi thiết bị, xây dựng lại sở vật chất cho phù hợp với quy trình 13 Thu hồi kim loại nặng: Việc thu hồi kim loại nước thải thực mang lại lợi ích lớn kim loai Ni, Cu đắt Nhưng làm để thu hồi kim loại nặng vấn đề khó thưc Hiện nhà máy xi mạ có tiến hành cơng đoạn thu hồi kim loại nặng hiệu suất không cao 14 Tái chế tái sử dụng BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP Page 24 Đây giải pháp lựa chọn theo sau giải pháp giảm thiểu chất thải số lý do: tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên, giảm chi phí nguyên vật liệu, giảm chi phí xử lý - Tái sử dụng thùng chứa hóa chất (diễn bên khu vực nhà máy) - Thu gom tái chế kim lọai mạ dư thừa, sản phẩm khơng đạt tiêu chuẩn mạ (tái chế ngồi khu vực nhà máy khu vực nhà máy) - Tái sử dụng nước công đọan tẩy rửa sau xử lý - Tái sử dụng nhựa trao đổi ion sau sử dụng biện pháp phục hồi IV.CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI IV.1 Xử lý nước thải Mạ điện ngành sử dụng nhiều hóa chất, cơng đoạn từ khâu làm phôi đến khâu mạ, sử dụng nước hoá chất để tẩy rửa vật mạ trước cho vào mạ hay sau lấy để thực cơng đoạn khác hồn thành sản phẩm Thành phần nước thải xi mạ phụ thuộc vào phương pháp mạ khác mạ Crôm, mạ Niken , mạ Thiếc….Điểm giống nước thải xi mạ chứa nhiều muối kim loại hồ tan, có độ pH thay đổi rộng từ axit mạnh đến kiềm mạnh hàm lượng BOD COD nước thài ngành xi mạ khơng đáng kể có mục tiêu xứ lý nước thải đạt TCVN 5945 -2005 (loại B hay loại C tùy theo quy định nguồn tiếp nhận) Do đặc tính nước thải nên công nghệ xử lý áp dụng số phương pháp dựa sở tính chất muối kim loại Nhiệm vụ loại bỏ ion kim loại nặng, độc tính gây hại, chất hoạt động bề mặt chất phụ gia nước thải BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP Page 25 Phương pháp thường dùng mạ crôm phương pháp kết tủa hidroxit kim loại tính chất kinh tế áp dụng với quy mơ cơng nghiệp Ngồi cịn nhiểu phương pháp trao đổi ion, phương pháp sinh học, phương pháp hấp phụ,… IV.1.1 Kết tủa hidroxit kim loại: Khi nước thải có tính axit nên trung hịa nước thải pH > 7, ion kim loại có nước thải kết tủa hidroxit khơng tan Cr(OH) 3, sau dùng phương pháp tạo bơng, lắng cặn dễ dàng tách chúng khỏi nước thải Sơ đổ xử lý nước thải mạ điện phương pháp kết tủa Nước thải Thu gom FeSO4, NaSHO3 NaOH,CaO Phản ứng oxy hóa Keo tụ Lắng Rửa lọc Lọc Bùn lắng Lọc bùn BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP Nước thải sau xử lý Page 26 Bã bùn thải - Nguyên tắc phương pháp : Khử Cr6+ độc Cr3+ dạng độc sau loại bỏ Cr3+ cách cho kết tủa với NaOH Ca(OH) giá trị pH tối ưu, hidroxit kim loại tạo thành kết tủa - Chất khử dùng natri sunfit, natri bisunfit, natri hydrosunfit sắt (II) sunfat, khí SO2, phoi thép,… Dùng FeSO4 môi trường axit: H2Cr2O7 + 6FeSO4 + 6H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 +7H2O Cr2(SO4)3 + NaOH = Cr(OH)3↓ + Na2SO4 Dùng FeSO4 môi trường kiềm: Na2CrO4 + 3FeSO4 + 4NaOH + 4H2O = Cr(OH)3↓ + 3Fe(OH)3↓ + 3Na2SO4 Dùng chất khử có chứa ion SO 32- :phải tiến hành mơi trường pH=2,53,5 để pH lớn 3,5-4 phản ứng khử Cr6+ bị ngừng lại cho dù chất khử có dùng dư -Nồng độ Cr 6+ nước thải có ý nghĩa quan trọng nồng độ Cr 6+ thấp tốn nhiều chất khử, pH cao tiêu tốn chất khử -Nên khử FeSO4 mơi trường kiềm tận dụng dung dịch kiềm hỏng , dung dịch kiềm tẩy mỡ, nước thải kiềm tính để kiềm hố nước thải cần xử lý -Làm Cr6+ làm phương pháp điện keo tụ với anot thép hoà tan, phải thêm ion Cl- để khắc phục tượng thụ động anot catot Cách khử Cr6+ Cr3+ công nghiệp: BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP Page 27 -Dung dịch phản ứng bơm vào bể lắng đứng, bể lọc bùn – nước sau lọc đưa vào bể điều hòa, sử dụng dung dịch axit sunfuric tận dụng axit tẩy rỉ để điều hòa pH giá trị từ 6÷9 cho phù hợp với tiêu chuẩn dịng thải, bùn thải làm khô đem chôn cất - Kết tủa cho qua bể lắng, tách ra, làm khô tái sử dụng bỏ di - Nước sau loại trừ kim loại nặng, chứa muối vô Na 2SO4, NaCl, NaCNO thải IV.1.2 Phương pháp trao đổi ion Nguyên tắc: Cho nước thải lọc qua hai cột cationit anionit, cation tạp chất giữ lại cột đầu, anion tạp chất giữ lại cột cuối, nước trở nên hồn tồn dùng lại Sơ đồ Xử lý nước thải mạ điện phương pháp trao đổi ion Nước thải Thu gom NaHSO3, FeSO4 Phản ứng Trao đổi cation, anion Nhựa tái sinh Tái sinh nhựa H2SO4, NaOH Nước thải Keo tụ BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP Lọc Nước thải sau xử lý Bã cặn NaOH Page 28 - Cho nước thải lọc qua cột cationit anionit Nước thải tiếp xúc với nhựa cationit kim loại nặng giữ lại cột đầu trao đổi với H+ nhựa: R-H + Me-X = RMe + H+ + XR-H nhựa trao đổi cation Me kim loại nặng - Tiếp theo nước thải lọc qua cột trao đổi anion, anion nước thải giữ lại cột cuối trao đổi với OH - nhựa Ion OH- chuyển vào nước kết hợp với ion H+ tạo thành nước nước trở nên dùng lại: R-OH + X- = R-X + OHH+ + OH-= H2O R-OH nhựa trao đổi anion X- anion - Sau thời gian cột ionit tái sinh: + Nước rửa cationit chứa ion axit dư đưa thu hồi dùng vào việc khác, cation nước rửa cationit tái sinh bắt đầu chu kỳ + Nước rửa anionit chứa ion axit dư đưa thu hồi dùng vào việc khác, anion nước rửa anionit tái sinh bắt đầu chu kỳ , - Nếu nước thải có loại cation tạp chất qua trao đổi ion tách riêng anion nên dùng lại cho bể tương ứng xưởng ấy.Nếu nước BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP Page 29 thải hỗn hợp dung dịch tái sinh chứa nhiều loại cation muốn sử dụng tách riêng IV.1.3 Phương pháp sinh học Phương pháp sinh học dể xử lý nước thải chứa kim loại nặng ý nghiên cứu ứng dụng có nhiều ưu điểm lớn hiệu kinh tế Nguyên tắc: Sử dụng loại thực vật, thủy vi sinh vật khí yếm khí, bèo tổ ong, tảo… để tiêu thụ kim loại nặng nước thải Các vi sinh vật sử dụng kim loại nặng nguồn dinh dưỡng để phát triển Hiện có số nghiên cứu áp dụng tảo để xử lý crom, niken với hiệu suất khoảng 80% Tuy nhiên việc áp dụng phương pháp sinh học nhiều hạn chế phải đảm bảo điều kiện dinh dưỡng, nhiệt độ hàm lượng kim loại nặng không cao vi sinh vật tồn IV.1.4 Phương pháp hấp phụ Tách cấu tử độc hại Cr6+ khỏi pha lỏng chuyển vào bề mặt mao quản chất hấp phụ Đây phương pháp có nhiều triển vọng xử lý nước thải chứa kim loại nặng Một số nghiên cứu cho thấy hiệ suất xử lý Cr6+ tới 97% với chất hấp phụ than hoạt tính, vật liệu để hấp phụ oxit nhôm, mạt cưa, than hoạt tính, zolit… Phương pháp có nhược điểm thích hợp với nồng độ kim loại thấp cần có biện pháp xử lý sơ pha loãng hoặc keo tụ Kết luận : Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm định Song phương pháp kết tủa hidroxit kim loại có nhiều ưu thích hợp cho phân xưởng mạ lớn, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật kinh tế Phương pháp thường sử dụng chất khử FeSO4, chất khử chế tạo dễ dàng từ trình sản xuất (tận dụng axit thải phoi thép) nên giảm đáng kể chi phí xử lý sau kết tủa Cr3+ Ca(OH)2 BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP Page 30 IV.2 Xử lý chất thải rắn Các chất thải rắn phát sinh công nghệ mạ crôm chủ yếu loại bao bì, thùng chứa hóa chất dung dịch mạ, vụn kim loại,… Lượng thải rắn không đáng kể so với nước khí thải Đối với loại thùng chứa, bao bì, giảm thiểu ô nhiễm chủ yếu cách tái sử dụng lại vào lần sản xuất sau Điều vừa đảm bảo bảo vệ môi trường cảnh quan nhà xưởng, vừa giúp tiết kiệm chi phí sản xuất Đối với chất thải rắn khơng cịn khả sử dụng khơng nhiều độc tính, đem xử lý chung với hệ thống thu gom rác sinh hoạt thành phố thực chôn lấp Chôn lấp hợp vệ sinh biện pháp tiêu hủy chất hải áp dụng rộng rãi giới Hố chơn lấp có lớp lót chống thấm, có hệ thống thu gom nước rị rỉ để xử lý, có hệ thống khí, có giếng khoan để giám sát khả ảnh hưởng đến nước ngầm Địa điểm xây dựng bãi chôn lấp cách xa khu dân cư lớn km; giao thông thuận lợi, đất phải ổn định, chống thấm tốt, mực nước ngầm thấp… IV.3 Xử lý bụi khí thải - Bụi phát sinh chủ yếu công đoạn gia cơng bề mặt( mài, đánh bóng, …) nên thành phần chủ yếu chứa kim loại, oxit kim loại có tỷ trọng lớn Do tách, thu hồi hệ thống phòng lắng cyclon, vừa rẻ tiền, không tốn lượng đảm bảo hiệu xử lý - Các khí thải chứa thành phần chủ yếu axit, chất hữu cơng đoạn mạ, khí thải đốt nhiên liệu, nên ta dùng hệ thống hấp thụ, đồng thời xây dựng hệ thống thơng gió nhà xưởng để đảm bào sức khỏe người lao động IV.3.1 Xử lý tách bụi Phòng lắng bụi ( Buồng lắng): - Nguyên lý : Phòng lắng tách bụi theo nguyên lý trọng lực nguyên lý qn tính BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP Page 31 - Dùng để thu hồi hạt bụi có kích thước tỷ trọng lớn - Trong phòng lắng, hạt bụi chuyển động với tốc độ nhỏ, va chạm với thành thiết bị vách ngăn, lượng rơi xuống phễu thu hồi bên - Hiệu tách bụi tốt với hạt bụi có kích thước đủ lớn Cyclon BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG CƠNG NGHIỆP Page 32 Khí Khí chứa bụi Bụi - Cyclon hoạt động dựa theo nguyên lý lực trọng trường lực ly tâm - Dịng khí nhiễm bụi đưa vào phần cyclon, thân cyclon thường hình trụ có đáy chóp cụt Khí vào cyclon thực chuyển động xoắn ốc, dịch chuyển xuống hình thành dịng xốy ngồi Lúc hạt bụi tác dụng lực ly tâm văng vào thành cyclon Tiến gần đến đáy chóp, dịng khí bắt đầu quay ngược trở lại chuyển động lên hình thành dịng xoắn Các hạt bụi văng vào thành cyclon dịch chuyển xuống nhờ lực đẩy dịng xốy trọng lực khỏi cyclon qua ống xả bụi - Hiệu suất tách bụi lớn IV.3.2 Xử lý khí Thơng gió nhà xưởng - Phịng mạ phải thiết kế quy định khoảng cách thiết bị, diện tích dành cho đường vận chuyển phải trang bị hệ thống hút khí, sưởi, hút ẩm, cho phịng ln thơng thống, nhiệt độ khơng 180C, độ ẩm khơng q 7075%.Kho bảo quản hóa chất, muốn xyanua, phải có quạt hút khí từ phía BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP Page 33 dưới.Các bể tỏa hơi, khí độc hại phải trang bị máng hút khí miệng bể tỏa nhiều khí độc hại bể tẩy đồng hợp kim đồng… phải đặt tủ hút kín - Phịng máy mài đanh bóng phát sinh nhiều bụi kim loại, bụi vải, bụi hạt mài thuốc mài, đánh bóng… phải đặt phịng cách xa phịng mạ, phịng thí nghiệm, đồng thời phả hút bụi cục bánh mài, bánh đánh bóng phải thổi gió tươi mát vào chỗ công nhân thao tác máy Nên tận dụng thơng gió ánh sáng tự nhiên tối đa cho phịng Tốc độ khơng khí ống phải đạt 16÷20m/s tốc độ khơng khí bị hút miệng vỏ chụp khơng thấp 3÷4m/s đủ sức hút bụi kim loại vào ống Không khí hút từ máy mà – đánh bóng tước thải trời phải làm hết bụi, bẩn Thiết bị làm xyclon, buồng lắng, buồng rửa, lọc ướt… Phương pháp hấp thụ - Hấp thụ khí chất lỏng chuyển cấu tử khí từ pha khí vào pha lỏng thơng qua q trình hịa tan chất khí chất lỏng chúng tiếp xúc với - Phân loại: + Hấp thụ vật lí: Khơng tương tác hóa học q trình thuận nghịch + Hấp thụ hóa học: Có phản ứng hóa học - Cơ chế q trình chia làm bước: + Khuếch tán phân tử chất nhiễm thể khí khối khí thải đến bề mặt hấp thụ + Thâm nhập hịa tan chất khí bề mặt dung dịch hấp thụ + Khuếch tán chất khí hịa tan bề mặt ngăn cách vào sâu lòng chất lỏng hấp thụ - Các thiết bị hấp phụ có nhiều loại khác : tháp rửa, tháp phụ, tháp đĩa, tháp đệm,… - Ứng dụng lưu lượng khí cần xử lý lớn, thu hồi chất để tuần hồn chuyển sang cơng đoạn khác - Chất hấp thụ phổ biến: + Nước (H2O) + Dung dịch bazo KOH, NaOH, Na2CO3, K2CO3, Ca(OH)2,CaCO3… BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP Page 34 + Monoetanolamin(OHCH2CH2NH2), đietanolamin(R2NH), trietanolamin(R3N) +… KẾT LUẬN Mạ điện nói chung mạ crơm nói riêng ngành cơng nghiệp có mức độ gây nhiễm cao khơng phải lưu lượng hay tổng lượng phát thải mà tác nhân có dịng thải với mức độ độc cao dung môi, acid, khí độc từ q trình mạ nước thải có độ pH cao, chứa nhiều ion kim loại nặng độc người mơi trường, gây nên bệnh hiểm nghèo người ung thư… Bài tiểu luận tìm hiểu tổng qt quy trình mạ crơm, kỹ thuật xử lý ô nhiễm thường gặp biện pháp quản lý chung cho quy trình cơng nghệ Trong thực tế, tuỳ quy mô sản xuất, khả kinh kế kỹ thuật sở sản xuất để lựa chọn giải pháp phù hợp để xử lý Áp dụng sản xuất sở mạ biện pháp giúp giảm bớt tác nhân môi trường sở, biện pháp quản lý mà nội sở tiến hành việc như: nguyên liệu đầu vào BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP Page 35 cần kiểm soát tốt (nhập loại ngun liệu có chất lượng tốt, bị gỉ sét), trình lưu giữ kim loại mạ cần bảo quản cách tránh tiếp xúc khơng khí ( có mái che, kim loại cần che phủ tránh mưa), kiểm sốt q trình sản xuất tốt ( q trình tiếp hố chất, ngun liệu, hạn chế việc chạy không tải dây chuyền sản xuất q trình thay đổi vật mạ) Bài tìm hiểu cịn có nhiều thiếu sót, mong nhận quan tâm góp ý bạn MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU I ĐẶC ĐIỂM CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT CRƠM I.1 Ngun liệu dùng quy trình mạ crơm I.2 Quy trình cơng nghệ mạ crơm tổng qt I.3 Sản phẩm q trình mạ crơm I.4 Nhu cầu lượng, nước tài ngun I.5 Tính chất cơng nghệ II CÁC CHẤT THẢI PHÁT SINH TRONG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ MẠ CRƠM VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NĨ II.1 Vật chất đầu vào, đầu độc tính hóa chất sử dụng quy trình mạ crơm II.2 Các hoạt động cơng trình phụ trợ II.3 Ô nhiễm nguồn nước II.4 Các chất thải rắn II.5 Ơ nhiễm mơi trường khơng khí Trang 3 8 10 10 12 13 15 16 III PHÒNG NGỪA, GIẢM THIẾU CHẤT THẢI VÀ VẤN ĐỀ TIẾT BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP Page 36 ... MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP Page 25 Phương pháp thường dùng mạ crôm phương pháp kết tủa hidroxit kim loại tính chất kinh tế áp dụng với quy mơ cơng nghiệp Ngồi cịn nhiểu phương pháp trao đổi ion, phương. .. dùng quy trình mạ crơm I.2 Quy trình cơng nghệ mạ crơm tổng qt I.3 Sản phẩm q trình mạ crơm I.4 Nhu cầu lượng, nước tài nguyên I.5 Tính chất công nghệ II CÁC CHẤT THẢI PHÁT SINH TRONG QUY TRÌNH... Thay đổi quy trình cơng nghệ: Việc thay đổi quy trình cơng nghệ giải pháp tốt mặt kỹ thuật Việc thay đổi quy trình cơng nghệ làm giảm lượng thải lượng thất thoát ngồi, giảm thiểu tình trạng nhiễm