發(fā)布時間：2017-08-21 18:29

  本文關(guān)鍵詞：不同濃度三價鉻在多種鹽體系中的電沉積行為研究

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【摘要】：含鉻廢水與含鉻污泥的處理一直是重金屬污染防治的重點問題,目前針對此類污染物的處理方式多種多樣,各有優(yōu)劣。利用三價鉻的電沉積原理可以在不同濃度多種鉻鹽體系廢水中獲得金屬鉻的沉積層。首先,通過正交實驗,在氯化鉻體系中,三價鉻濃度為20g·L-1時,分別研究了在不同電流密度(60,120,.180,240 A·dm-2)和電沉積溶液pH值(pHl.2,1.6,2.2,2.8)對金屬鉻沉積層的影響,結(jié)果表明在pH2.8,電流密度為60 A·dm之的條件下能耗較低,獲得的沉積層致密性好,且沉積層較厚。較低的電流密度下有利于三價鉻的電沉積。利用電化學(xué)工作站研究分析了鈦電極在三價鉻溶液中的極化行為。在相同的pH下,隨著溶液中三價鉻濃度的降低,發(fā)現(xiàn)在整個反應(yīng)過程中,參與反應(yīng)的三價鉻濃度降低,反應(yīng)在極化曲線上是在相同的電勢下產(chǎn)生的電流有著逐漸降低的趨勢。三價鉻濃度為20,10,8g·L-1,在溶液的pH值為1.5、2.5,電流密度分別為60,40,20 A·dm-2的條件下于氯化鉻體系與硫酸鉻體系中均能獲得鉻的沉積層。當(dāng)三價鉻濃度處于較高范圍時,隨著鉻濃度降低,生成鉻的球形顆粒越小；高三價鉻濃度下,生成的瘤狀顆粒普遍較大且沉積層較厚。當(dāng)三價鉻的濃度降低時生成的顆粒較小,但較為密集。通過能譜與X射線光電子能譜檢測后發(fā)現(xiàn)沉積層中的主要物質(zhì)為零價鉻。三價鉻濃度為4g·L-1,2g·L-1時,在溶液的pH值為1.5、2.5和電流密度為40,20 A·dm-2的條件下,氯化鉻體系中獲得的鉻的沉積層具有明顯的不規(guī)則性,且沉積物具有分層現(xiàn)象,靠近底層的沉積物氧元素較表層沉積物低。該沉積層是由于反應(yīng)過程中溶液的pH急劇升高生成大量的鉻的羥基聚合物吸附于極板上所致。在硫酸鉻體系中獲得的沉積層呈金屬光澤,沉積物多為大小形態(tài)趨于均勻的鉻的瘤狀顆粒物。降低電流密度至20 A·dm-2時發(fā)現(xiàn)鈦電極表面沉積物大多為納米級別鉻的顆粒物,且氯化鉻體系中沉積量較少,硫酸鉻體系中沉積量較多。通過能譜與X射線光電子能譜檢測后發(fā)現(xiàn)氯化鉻體系中沉積層中鉻的主要形態(tài)為三價鉻,多為鉻的羥基聚合為,Cr203等在硫酸鉻體系中沉積層中的鉻多以零價形式存在。當(dāng)三價鉻濃度為1g·L-1時,改變電流密度與溶液pH,在氯化鉻與硫酸鉻體系中均難以獲得鉻的沉積層。通過對電沉積過程中析氫反應(yīng)與三價鉻沉積的競爭關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)在氯化鉻體系中,當(dāng)三價鉻濃度維持在較高的范圍內(nèi)即8g·L-1到20g·L-1時,pH值的變化較小,較高的三價鉻濃度可以使電極表面吸附更多的三價鉻從而抑制陰極表面的析氫反應(yīng)。當(dāng)濃度較低時,pH值的變化較大,溶液中析氫反應(yīng)強烈,容易生成三價鉻的羥基聚合物。當(dāng)溶液中的三價鉻濃度升高時電沉積鉻的電流效率也相應(yīng)提高,是由于在反應(yīng)過程中有更多的三價鉻與氫離子爭奪電子,所以有更多的三價鉻生成金屬鉻。當(dāng)溶液中三價鉻的濃度小于4g·L-1時鉻沉積的效率較低,溶液中的主要反應(yīng)為析氫反應(yīng)。在較低的pH值下,三價鉻的溶液中更易發(fā)生析氫反應(yīng),不利于三價鉻的電沉積。在以鉻粉作為鉻源配制的三價鉻溶液中進(jìn)行電沉積實驗發(fā)現(xiàn),甲酸鈉與鉻形成的絡(luò)合物更容易在J=20 A·dm-2、pH值為2.5的條件下可以獲得滿意的沉積層,并且在電沉積過程中隨著極板間距的增大沉積量相應(yīng)增加。在實際廢水中進(jìn)行電沉積實驗后也可獲得以鉻元素為主要組分的沉積層。并且在攪拌與加入抑氫劑時均可以減小pH值的變化。
【關(guān)鍵詞】：三價鉻電沉積 pH 電流密度 析氫反應(yīng) 鉻鞣廢水
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 緒論11-23
• 1.1 重金屬的危害及回收現(xiàn)狀11-13
• 1.1.1 重金屬對環(huán)境的危害11
• 1.1.2 重金屬的回收現(xiàn)狀11-13
• 1.2 含鉻廢水及含鉻污泥的危害與處置現(xiàn)狀13-15
• 1.3 鉻沉積原理及研究現(xiàn)狀15-20
• 1.3.1 金屬電沉積的原理及研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.2 鉻沉積的原理17-18
• 1.3.3 三價鉻電沉積研究現(xiàn)狀18-20
• 1.4 存在問題20-21
• 1.5 選題的意義與研究內(nèi)容21-23
• 1.5.1 選題的意義21
• 1.5.2 研究內(nèi)容21-23
• 2 實驗材料與方法23-28
• 2.1 實驗材料23-24
• 2.2 實驗方法24-28
• 2.2.1 不同實驗條件探索24-25
• 2.2.2 研究方法25-28
• 3 結(jié)果與討論28-59
• 3.1 不同濃度氯化鉻與硫酸鉻體系的電沉積28-51
• 3.1.1 實驗pH值與電流密度的確定28-33
• 3.1.2 電化學(xué)分析33-36
• 3.1.3 不同濃度氯化鉻與硫酸鉻體系的沉積層36-49
• 3.1.4 三價鉻與氫離子的競爭關(guān)系分析49-51
• 3.2 鉻粉溶液及復(fù)鞣含鉻水中的電沉積51-59
• 3.2.1 鉻粉溶液中的電沉積51-55
• 3.2.2 實際廢水中的電沉積55-59
• 4 結(jié)論與展望59-62
• 4.1 結(jié)論59-61
• 4.1.1 不同濃度對三價鉻電沉積的影響59
• 4.1.2 不同鹽體系對鉻沉積的影響59-60
• 4.1.3 鉻粉溶液及復(fù)鞣含鉻水中的電沉積結(jié)論60-61
• 4.2 創(chuàng)新點61
• 4.3 展望61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄70-71

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本文編號：714443