L ượng Cr(VI) vùng cat ố t sau kh
4.7.1.Quá trình thẩm tách kẽm ở anốt của dung dịch thải chứa nitrat
b. Ảnh hưởng của mật độ dòng đến hiệu suất chuyển hoá
4.7.1.Quá trình thẩm tách kẽm ở anốt của dung dịch thải chứa nitrat
Với tiêu chuẩn đánh giá của dung dịch thụ động chứa crôm(VI) có các ion kim loại nhiễm bẩn như Cr3+, Zn2+, Fe3+...[11]. Mô hình thiết bị nghiên cứu đã lựa chọn là kết hợp hai quá trình thẩm tách điện hoá Cr6+ từ catốt sang anốt và oxy hoá trực tiếp Cr3+ở anốt để tái chế lại dung dịch thụ động hoá thải. Kiểm tra các ion này trong dung dịch thu hồi và khả năng thẩm tách Zn2+, Fe3+ từ anốt sang catốt. Các số liệu sau đây được trình bày đối với bình điện phân lắp ráp theo phương án đề xuất ở mục 4.6
Khả năng tái chế dung dịch thụ động hoá thải đã được khảo sát với màng sứ
xốp và điện cực anốt là DSA, catốt là thép không gỉ SUS 316. Đối với mô hình 1 dung dịch thải ở catốt và anốt là dung dịch thụ động hoá. Đối với mô hình 2 dung dịch thải ở
cả anốt lẫn catốt. Đối với mô hình 3 dung dịch thải ở anốt và catốt là dung dịch H2SO4 2,5M.Kết quả được đánh giá thông qua sự thay đổi của hàm lượng kẽm để nhận biết quá trình. Kết quả khảo sát thẩm tách kẽm được trình bày ở bảng 4.20.
Bảng 4.20. Hàm lượng kẽm ở anốt các mô hình theo thời gian điện phân TT Thời gian điện phân
(giờ) Zn2+ mô hình 1 (g/l) Zn2+ mô hình 2 (g/l) Zn2+ mô hình 3 (g/l) 1 0 4,61 5,56 5,56 2 1 4,42 5,41 5,41 3 2 4,24 5,23 5,23 4 3 4,07 5,03 5,04 5 4 3,84 4,84 4,81 6 6 3,61 4,64 4,63
Bảng 4.20 cho thấy hàm lượng Zn2+ở anốt giảm dần theo thời gian điện phân từ
1 giờ đến 6 giờ. Quá trình thẩm tách kẽm ở anốt sang catốt xảy ra với tốc độ trung bình là 0,17 g/l.h, do đó phải tốn khá nhiều thời gian (khoảng 35 giờ) để thẩm tách kẽm toàn bộ lượng kẽm có trong dung dịch thụ động hoá thải (7 g/l).
Như vậy các mô hình thiết kế trên không thuận lợi cho việc thẩm tách kẽm, đây chính là nhược điểm lớn nhất của các mô hình đa đưa ra. Muốn khắc phục nhược điểm này thì phải điều chỉnh thông số tỉ lệ điện cực giữa anốt và catốt của quy trình sao cho
_____________________________________________________________________________
tăng tốc quá trình thẩm tách kẽm, hoặc sử dụng phương án khác. Ngoài ra, đã khảo sát khả năng thẩm tách của ion sắt vì ion này có thể tồn tại, nhiễm bẩn do môi trường nước rửa sản phẩm mạ trước khi thụ động hoá. Kết quả thẩm tách sắt được trình bày ở
bảng 4.21.
Bảng 4.21. Hàm lượng sắt ở anốt của các mô hình theo thời gian điện phân TT Thời gian điện phân
(giờ) Fe3+mô hình 1 (g/l) Fe3+mô hình 2 (g/l) Fe3+mô hình 3 (g/l) 1 0 1,59 1,59 1,59 2 1 1,59 1,59 1,59 3 2 1,59 1,59 1,59 4 3 1,59 1,59 1,59 5 4 1,59 1,59 1,59 6 6 1,59 1,59 1,59
Bảng 4.21 cho thấy hàm lượng Fe3+ không thay đổi ở anốt trong khoảng 6 giờ
điện phân có nghĩa là quá trình thẩm tách sắt ở anốt của các mô hình không xảy ra với nồng độ thấp khoảng 1,59 g/l. Điều này là phù hợp với các khảo sát của tác giả nước ngoài [7].
Từ kết quả ở bảng 4.20 và 4.21 có thể nhận thấy với các mô hình nêu trên sắt không bị thẩm tách ra khỏi dung dịch thụ động hóa, còn thời gian thẩm tách kẽm lại quá dài. Như các khảo sát trên cho thấy sắt và kẽm có thể kết tủa trên catốt và Cr(VI) có thể thẩm tách từ catốt sang anốt. Nhằm tránh quá trình phóng điện của Cr(VI) thành Cr(III) ở catốt điều chỉnh quá trình thành hai giai đoạn như sau:
(i) Giai đoạn đầu: Điện kết tủa catốt sắt và kẽm kết hợp với điện thẩm tách crôm(VI) từ catốt sang anốt. Trong giai đoạn này dung dịch thụ động thải được cho vào vùng catốt của thiết bị điện phân, vùng anốt là dung dịch thụ động crôm(VI) pha mới (pha từ dung dịch thương mại, chưa sử dụng) nhằm tăng độ dẫn điện của dung dịch anốt .
(ii) Giai đoạn tuần hoàn: Lọc tách kết tủa sắt và kẽm trong dung dịch catốt trong giai đoạn (i) thu được dung dịch dùng làm dung dịch anốt của lần điện phân kế tiếp và dung dịch catốt vẫn là dung dịch thụ động thải cần thu hồi và tái sử dụng.