L ượng Cr(VI) vùng cat ố t sau kh
4.5.2.Chế độ làm việc của dung dịch thải thụ động hoá chứa nitrat a Ảnh hưởng của tỉ lệ diện tích điện cực anốt và catốt
b. Ảnh hưởng của mật độ dòng đến quá trình chuyển hóa Cr(VI)
4.5.2.Chế độ làm việc của dung dịch thải thụ động hoá chứa nitrat a Ảnh hưởng của tỉ lệ diện tích điện cực anốt và catốt
a. Ảnh hưởng của tỉ lệ diện tích điện cực anốt và catốt
Do phản ứng khử từ Cr(VI) thành Cr3+ ở catốt, mà phản ứng oxy hoá Cr3+ thành Cr(VI) xảy ra trên điện cực anốt, vì vậy, để phản ứng oxy hoá được ưu tiên thì tỉ
lệ diện tích anốt và catốt là rất quan trọng. Để khảo sát quá trình oxy hoá Cr3+ thành Cr(VI) đã tiến hành thí nghiệm điện phân không màng ngăn ở điện thế 6 V, cường độ
dòng điện 0,5 A, thời gian điện phân là 30 phút. Sử dụng anốt Pt với diện tích (Sa) không đổi và catốt thép không gỉ SUS 316 với diện tích catốt (Sc) giảm dần. Kết quả
thí nghiệm được trình bày trên bảng 4.18.
Bảng 4.18. Biến thiên nồng độ crôm(VI) theo tỉ lệ diện tích điện cực Nồng độ trước điện phân Nồng độsau điện phân TT Tỉ lệ Sa/Sc T ổng Cr (g/l) Cr(VI) (g/l) Tổng Cr (g/l) Cr(VI) (g/l) 1 10 6,37 4,94 6,37 4,94 2 20 6,37 4,94 6,37 4,99 3 40 6,37 4,94 6,37 5,04 4 60 6,37 4,94 6,37 5,14 5 80 6,37 4,94 6,37 5,16 6 100 6,37 4,94 6,37 5,20 7 120 6,37 4,94 6,37 5,16 8 140 6,37 4,94 6,37 5,04
Kết quả bảng 4.18 cho thấy, khi tiến hành điện phân ở tỷ lệ diện tích anốt và catốt thấp thì nồng độ Cr(VI) và nồng độ crôm tổng trong dung dịch không tăng. Điều này là hợp lý do diện tích anốt không lớn hơn catốt nhiều nên phản ứng nhận điện tử
của Cr(VI) về Cr3+ ở catốt cũng như phản ứng cho điện tử của Cr3+về Cr(VI) ở anốt cân bằng nên không có sự thay đổi nồng độ. Nhưng nếu tăng dần tỷ lệ diện tích (trong khoảng 100 ≥ Sa/Sc ≥ 60 Sa/Sc), hàm lượng Cr(VI) trong dung dịch cũng tăng lên, do khi diện tích anốt lớn hơn diện tích catốt nhiều, thì dưới tác dụng của điện trường Cr(III) di chuyển đến bề mặt anốt ngày càng nhiều. Vấn đề này được lý giải ở mục 4.4.3.a. Tuy nhiên, nếu tiếp tục tăng tỉ lệ diện tích điện cực đến mức ≥ 120 thì hàm lượng Cr(VI) trong dung dịch cũng tăng không đáng kể do nồng độ Cr(VI) bị ảnh hưởng bởi các phản ứng ở catốt. Ngoài ra, khi tỉ lệ Sa/Sc tăng dẫn tới mật độ dòng catốt cũng tăng theo, trong sự cạnh tranh khuếch tán với các ion khác như Zn2+, Fe3+, H+, khả năng Cr(III) và Cr(VI) phóng điện trên catốt càng giảm. Quan sát quá trình điện phân có thể nhận thấy ở catốt có sự sủi bọt khí mạnh, đồng thời sau khi điện phân xong trên catốt có hiện tượng kết tủa kẽm và sắt và mật độ dòng catốt lớn thì ưu tiên phản ứng :
2H2O + 2e → H2 + 2OH-
Hydrô sinh ra có thể khử một phần Cr(VI) thành Cr(III) làm cho hàm lượng Cr(VI) của dung dịch tăng lên không đáng kể khi tỉ lệ diện tích điện cực quá lớn.
_____________________________________________________________________________
Bảng 4.18 cho thấy ở tỉ lệ 120 ≥Sa/Sc ≥ 60 nồng độ Cr(VI) tăng và đạt giá cực đại ởở tỉ lệ Sa/Sc=100, tuy nhiên sự khác biệt là không lớn. Do khó khăn trong việc chế tạo thiết bị nên tỉ lệ Sa/Sc = 60 được chọn cho các nghiên cứu tiếp theo.