L ượng Cr(VI) vùng cat ố t sau kh
b. Ảnh hưởng của mật độ dòng đến quá trình chuyển hóa Cr(VI)
4.4.4. Khảo sát quá trình thẩm tách điện trên điện cực chì
Mục đích của việc chuyển hóa Cr(III) Cr(VI) là tái sử dụng lại trong sản xuất, kéo dài vòng đời sử dụng để không thải ra môi trường. Để thực hiện được điều này cần thiết phải có quá trình điện thẩm tách Cr(VI) ra khỏi các ion khác (Fe2+ chẳng
_____________________________________________________________________________
hạn) và tái sử dụng sản phẩm này. Vì vậy, các thông số khảo sát ở các mục trên được áp dụng để tiến hành điện phân dung dịch mẫu trong điều kiện bình phản ứng có màng ngăn lắp ráp theo phương pháp ở 3.3.2. Trong phạm vi đề tài chỉ khảo sát yếu tố thời gian ảnh hưởng đến khả năng chuyển hoá của Cr(III) lên Cr(VI).
Việc áp dụng các kết quả sau khi tiến hành quét thế vòng và điện phân không màng giúp định hướng được chế độ điện phân khi có màng. Tuy nhiên, khi có màng trở lực tăng lên rất nhiều nên thời gian để ion di chuyển đến bề mặt điện cực tăng. Do vậy, việc xác định thời gian điện phân sao cho các ion khuếch tán kịp thời đến bề mặt điện cực là rất cần thiết.
Bảng 4.16 và hình 4.15 trình bày kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian điện phân đến khả năng chuyển hóa Cr(III) trong điều kiện bình phản ứng có màng ngăn.
Bảng 4.16. Biến thiên nồng độ Cr(VI) theo thời gian điện phân
Nồng độ Cr(VI) (g/l) Nồng độ Cr tổng (g/l) TT
Thời gian
(phút) phân Sau điện ở anốt Sau điện phân ở catốt Trước điện phân sau điện phân ở anốt Sau điện phân ở catốt 1 15 1,77 1,73 1,78 1,95 1,90 2 30 1,84 1,73 1,78 1,95 1,90 3 45 1,91 1,58 1,78 2,02 1,70 4 60 1,94 1,51 1,78 2,03 1,67 5 90 1,96 0,73 1,78 2,04 1,51
Các kết quả khảo sát cho thấy khi tiến hành điện phân với khoảng thời gian ngắn 15 phút thì nồng độ Cr(VI) trong dung dịch anốt không tăng mà còn bị giảm. Điều này là hợp lý do có tạo thành lớp PbCr2O7↓ trên bề mặt anốt dẫn đến nồng độ
Cr(VI) bị giảm. Đến 30 phút, nồng độ Cr(VI) bên anốt tăng lên không đáng kể. Điều này cũng được giải thích là do sự đáp ứng không kịp thời của ion Cr3+ để cho quá trình phóng điện xảy ra liên tục với ion Cr3+ mà không phải là bất kỳ ion nào khác. Khi tiếp tục tăng thời gian điện phân thì lượng Cr(VI) ở anốt tăng dần và đạt kết quả tốt sau khoảng 60 phút.
Trong khi đó, nồng độ Cr(VI) bên vùng catốt giảm rất nhanh theo thời gian. Điều này có nghĩa là khi có màng ngăn, Cr(VI) ở vùng catốt có tăng lên thì Cr(VI) ở vùng anốt phải di chuyển xuyên qua màng, mà do diện tích catốt rất nhỏ so với anốt nên khả
năng kéo Cr(VI) về catốt là rất thấp. Trong quá trình 90 phút điện phân có thể nhận thấy hàm lượng Cr(VI) giảm nhanh mà hàm lượng crôm tổng giảm ít nghĩa là hàm lượng Cr(III) tăng. Hàm lượng Cr(III) ít thay đổi ở vùng catốt trong thời gian điện phân ≤ 60 phút, điều này cho thấy Cr(III) bị giữ lại ở vùng catốt.
Cũng như trong quá trình tiến hành điện phân không màng ngăn, khi điện phân có màng ngăn có thể quan sát ta thấy khí thoát ra trên điện cực catốt. Hiện tượng khí thoát ra có thể giải thích theo phản ứng điện hoá sau:
_____________________________________________________________________________ 1.75 1.75 1.8 1.85 1.9 1.95 2 0 20 40 60 80 100 Thời gian(phút) N ồ ng đ ộ C r( V I) (g /l)
Hình 4.15. Biến thiên nồng độ theo thời gian điện phân
Hidro sinh ra càng nhiều thì pH của dung dịch bên catốt càng tăng lên, càng tạo môi trường thuận lợi cho ion kim loại kết tủa. Khi thực hiện điện phân có màng ngăn cần phải lưu ý việc tủa xuất hiện nhiều, do đây không chỉ là tủa của riêng ion Cr3+ mà còn có tủa của sắt hoặc những ion khác có lẫn trong dung dịch. Các tủa này gây ra hiện tượng nghẽn màng, làm thường xuyên phải rửa màng ngắn dẫn đến tăng chi phí. Do đó, H2SO4 thường được sử dụng làm dung dịch bên vùng catốt.
Quan sát vùng anốt thấy rõ lớp dung dịch ngay sát bề mặt anốt có màu vàng cam sáng hơn màu của dung dịch xa điện cực. Điều này do ion Cr3+ phóng điện tại bề
mặt anốt thành ion Cr(VI) và lượng Cr(VI) sinh ra nhiều theo thời gian điện phân làm cho màu dung dịch tại đó có màu sáng hơn. Ngoài ra, tại bề mặt anốt cũng có hiện tượng sủi bọt khí oxy.
Kết luận: Trong dung dịch mô phỏng dung dịch thải thụ động hoá có thể chuyển hoá Cr(III) thành Cr(VI) sử dụng điện cực chì bằng phương pháp oxy hoá điện ở anốt kết hợp với thẩm tách điện hoá. Như vậy lựa chọn quy trình thu hồi crôm(VI) theo phương pháp điện hoá là thẩm tách điện hoá kết hợp với oxy hoá điện ở anốt. 4.5. Thu hồi crôm(VI) bằng điện thẩm tách sử dụng anốt Pt