专利名称：去除镀铬溶液中有害杂质的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种快速去除镀铬溶液中杂质(有害的金属离子)的设备和快速降低塑料电镀铬酐硫酸型溶液中三价铬离子含量的设备，涉及电镀技术领域。
背景技术：
在镀铬工艺中，包括装饰铬镀液和功能铬镀液(硬铬镀液)。镀铬溶液中有害的杂质有铁离子、铜离子、钙离子、镍离子、锌离子、钠离子、钾离子、氯离子、硝酸根离子等。有害金属离子总含量超过15克/升后，镀液无法正常电镀，光亮范围变窄，深度能力下降，均镀能力变差，电流效率降低。杂质含量过高后镀液报废，给环境处理工作带来严重压力。过量的三价铬含量，阴极胶体膜厚而致密，硫酸难以溶解，铬层只能在原晶粒上长大，导致结晶粗糙，镀层暗而无光泽，甚至过高后槽液稀释使用或报废。以往采用的各种类型的硫酸铬酸型粗化液在使用一段时间后，粗化液中三价铬的含量过高，会导致被粗化的ABS表面被氧化能力减弱，生成亲水性极性基团的速度和数量都将急剧下降。这时，主要靠硫酸蚀刻丁二烯而产生孔洞，其结合力也要明显下降。废粗化液中含有大量的铬酐和硫酸，将它弃去，不仅浪费大量资源，而且会严重地污染环境。市场使用素烧陶瓷筒三价铬电解机，降低三价铬速度慢，投成本大。迄今为止，六价铬在电镀行业，被利用于镀铬，塑料电镀粗化，钝化剂等方面，但对人体对环境危害极大。虽然好多取代的研究，但好多六价铬工艺又不能完全取缔，所以有必要对六价铬电镀这种电镀对环境带来的污染进行防止、制止和处理。目前，净化镀铬溶液的办法是使用素烧陶瓷筒，例如CN100585014C，此办法仅采用电迁移收集，速度相当慢。使用全氟磺酸型均相离子膜和硅藻土结合，例如 CN102206849A处理有害金属杂质速度快，但是由于使用硅藻土，耐酸度低，使用寿命短，运行成本提高。另一种办法是使用阳离子交换树脂，占地面积大，树脂容易老化，操作复杂，运行成本很高。
发明内容
提供一种轻便快捷，运行操作简单，处理速度快而彻底的镀铬溶液快速除杂设备。 一种电镀溶液净化装置由多孔电解隔膜或复合电解隔膜、网状蜂窝结构阳极和细长圆柱形阴极。其特征是多孔电解隔膜由50-80份刚玉，5-15份添加剂，0. 2_1份粘接剂，0. 1-0. 5 份非离子型表面活性剂，5-15份成孔剂经过球磨，混合，注模，成型，干燥，制得多孔电解隔膜。两层多孔电解隔膜相夹全氟型磺酸型均相阳离子交换隔膜，成为复合多孔隔膜，成型为板状或方圆管状或方圆敞口容器。阳极是钛及钛基氧化物或钛合金或铅或铅锡合金Φ 0. I-IOmm棱形网状的蜂窝结构。阴极是5-100mm细长圆柱形结构。
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阴阳极面积可以按实际生产情况设计成1 2 1 300。此装置快速去除镀铬溶液中有害金属离子和降低塑料电镀粗化液中的三价铬离子含量。设备不仅体积小，操作简单，而且处理速度快，成本低。
图1为本发明装置的俯瞰平面图；图2为本发明装置的突出显示棱形网状的蜂窝结构的阳极在装置中的安装位置立体效果图；图3为本发明装置的突出显示多孔隔膜或复合多孔隔膜在装置中的安装位置立体效果图；图4为本发明装置的实际工作时装置的立体效果图。1、多孔电解隔膜或复合多孔隔膜；2、阳极；3、圆柱体阴极和电源阴极导电铜排连接处；4、阴极；5、电源阳极导电铜排；6、电源阴极导电铜排；7、复合多孔隔膜隔离的阴极室污水排放处；8、电解槽；9、过滤泵；10、自吸泵；11、铬雾排风净化装置。
具体实施例方式实施例1参考图1、2、3，该设备的阳极2为金属材质的具有六面蜂窝结构的阳极，蜂窝结构的六面为网状结构，蜂窝结构截面为正六边形，正六边形的对角距离定义为蜂窝结构的直径，直径在50mm-500mm的范围内，阳极2的六面蜂窝结构内部为复合多孔隔膜或多孔电解隔膜1 ；阳极2使用钛或钛合金及钛基氧化物，建议使用钛基二氧化铅或氧化钇(IrO)或二氧化铅(PbO2)或铅锡合金(含锡6-15% )，采用Φ0. I-IOmm粗细的金属丝制作成棱形网状版面，棱形网状版面再经机加工后成为蜂窝结构。这样的阳极2不会阻碍被处理溶液的流通。阴极4由Φ 5-100mm的铁或钢或不锈钢板或钛或钛合金或钛基氧化物或铅及其合金制作成圆柱体。阳极2的蜂窝结构增强表面阳极电极有效面积，电极反应充分，生成臭氧、过氧化氢、羟基自由基、过氧自由基、氧自由基等一系列强氧化剂，使三价铬氧化成六价铬的速度更快、更彻底。而阴极4上六价铬还原成三价铬被复合多孔隔膜1阻挡，不会迁移到被处理的溶液中，所以被处理溶液中三价铬含量只能直线下降。多孔电解隔膜或复合多孔隔膜内的阴极室里盛放20_100g/L铬酸和0. l_2g/L硫酸溶液或磷酸或无机硫酸盐。多孔电解隔膜或复合多孔隔膜外的阳极室里盛放需要净化处理的镀铬溶液，包括镀铬溶液或塑料电镀粗化液可以按实际生产需求调节阴极4和阳极2的面积(指浸泡在液体中放电面的面积，阴阳极的对立面都是侧面)，面积比例可以为1 2-1 300，根据需要控制阳极2的金属直径，棱形网状的空隙间距大小，阴极4圆棒的直径和长短来实现。复合多孔隔膜1是由两层多孔电解隔膜中间夹一层全氟型磺酸型均相阳离子交换隔膜，成为复合多孔隔膜2。全氟型磺酸型均相阳离子交换隔膜采用杜邦Nafion膜或日本Asahi旭化成玻璃公司的Flemion膜。耐酸耐温耐腐，在铬酸-硫酸系列溶液中存在稳定，加大对金属阳离子的吸附作用，处理镀液中有害金属离子会更加彻底。多孔电解隔膜按照重量份计量由50-80份刚玉(α -氧化铝)，5_15份添加剂， 0. 2-1份粘结剂，0. 1-0. 5份非离子型表面活性剂，5-15份成孔剂经过球磨(球磨时间4_8 小时)，混合，注模，成型(成型压力可以使用8Kg压力)，烧制(烧制温度1200-1600°C烧制时间需要8-M小时)或压力成孔，干燥，制得多孔电解隔膜。所述刚玉采用α -氧化铝(选用φ 2-8微米，密度3. 39 4. 10g/cm3,最佳60-70 份)，属离子型晶体，介电常数小，作为多孔电解隔膜的骨架原料，在高频、高压和较高的温度下使用，结构很稳定，耐酸度达到99 %，制成多孔电解隔膜后，损耗不大，使用寿命很长。 相对于硅藻土而言，使用寿命和耐酸程度都有区别。所述添加剂采用二氧化硅衍生物、硅酸铝纤维、莫来石、四氟乙烯共聚物或聚合物、氧化钛等的一种或多种组合。所述粘结剂采用氟化物SMI型聚合物粘结剂(Oxy tech公司产品)或美国优尼斯聚合陶瓷类高温陶瓷粘结剂胶或聚合粘接剂或聚乙烯醇PVA的一种或多种。这种粘结剂会使界面整体均勻受力，连接强度高，稳定性好，并且低热膨胀系数，典型的抗热震性能，粘结剂在高温达1260°C环境下连续工作，同时因改性材料为具有抗氧化性质的陶瓷材料，故粘结部位具有优秀的抗氧化防腐功能，涂层结构均勻致密，保护内衬，具备较高的机械强度和卓越的化学稳定性，抗腐蚀和凹陷，陶瓷涂层能承受较强电场而不被击穿。所述组份中的非离子型表面活性剂采用乙氧基化非离子型氟碳表面活性剂或全氟表面活性剂JFN-600，作用为发泡、分散，使膜结构均勻，孔隙均勻。所述成孔剂采用CMC(羧甲基纤维素钠)、硅酸铝纤维、淀粉、纳米Y -氧化铝的一种或多种。多孔电解隔膜2的生产方法，一种是烧制，烧制时可以添加10-20份钛白粉降低烧制温度，同时增强膜的化学稳定性。各个组分经过按份数比例，研磨后，均勻混合，注模，成型，烧制，干燥，制得多孔电解隔膜。另一种是压力成孔，使用纳米硅酸铝纤维20-30份和氟化镁5-10份结合以上组分，球磨后，按份数混合，注膜成型，8公斤压力成孔，干燥制的。多孔电解隔膜2属多孔组织、孔径0. 001 μ m-1 μ m,孔径可以通过改动配制含量来改变，成品孔隙率高达30-60%、强度在30-60Mpa，吸收性强和渗透性强，利于离子的通过以及收集，起到渗透和收集杂质离子的作用，选材上综合利用后耐酸度是99%，所以使用寿命长。此膜可以做成板状，也可以制成口径约5_200mm的圆管状或圆敞口容器，轻便容易操作，而且有效使用面积大。根据需要可以增加复合多孔隔膜2的数量，同时，金属网状蜂窝结构的阳极也会相应的增加或减少，多孔隔膜或复合多孔隔膜的单元数量越多，处理杂质或降低三价铬离子含量的速度越快。装置彻底净化镀铬溶液中的有害金属阳离子杂质和降低塑料粗化液中的三价铬离子含量。不仅体积小，操作简单，而且处理速度快，成本又低。实施例2参考图4，在实施例1的基础上，本实施例进一步加装进液装置-过滤泵9、出液装置-自吸泵10、铬雾排风净化装置11。进液装置将需要处理的液体泵送入电解槽8 包括需要净化处理的报废和老化的镀铬溶液、需要净化处理的塑料电镀粗化液。出液装置用于将已经被多孔电解隔膜或复合多孔隔膜净化处理的镀铬溶液或塑料电镀粗化液排出电解槽8。铬雾排风净化装置11用于将设备内的铬雾排出，防止伤害人体和污染环境。镀铬液中的悬浮物杂质由过滤泵9过滤去除，杂质离子由复合多孔隔膜1去除。实际应用实验1阳极使用3mm粗细的钛丝，钛丝表面镀20 μ m后的二氧化铅，做成的棱形网状版面后，再经过机加成直径(即六边形的对角距离)为300mm的蜂窝结构，蜂窝结构内包围1个复合多孔隔膜(10只多孔隔膜，直径200mm，壁厚10mm。)。圆柱体阴极4使用直径为50mm
的钛管。处理1000升报废镀铬溶液，时间72小时。处理前后各项成分数据如下(测量方法分光光度仪，单位g/L)
CrO3H2SO4Cr3+Fe2+Cu2+处理前2102. 216. 219.26512.131处理后2002. 30. 10. 00230. 0015处理1000升塑料电镀粗化液，时间M小时，可以去除降低1-1. 5千克的三价铬离子。实际应用实验2阳极使用2mm粗细的钛丝，钛丝表面镀20 μ m后的二氧化铅，做成的棱形网状版面后，再经过机加成直径为300mm的蜂窝结构，蜂窝结构内包围1个复合多孔隔膜(使用20 只多孔隔膜，直径150mm，壁厚5mm。)。阴极使用直径为20mm的钛管。处理1000升报废镀铬溶液，时间36小时。处理前后各项成分数据如下(测量方法分光光度仪，单位g/L)
CrO3H2SO4Cr3+Fe2+Cu2+处理前350423. 611. 231212.131处理后3484. 51. 320. 05630.06818 处理1000升塑料电镀粗化液，时间6小时，可以去除降低0. 8-1. 3千克的三价铬
1 子。
权利要求
1.一种去除镀铬溶液中有害杂质的设备，其特征在于，包括多孔电解隔膜或复合多孔隔膜、阳极、阴极；所述复合多孔隔膜由两层多孔电解隔膜中间夹一层全氟型磺酸型均相阳离子交换隔膜，成为复合多孔隔膜；所述多孔电解隔膜由50-80份刚玉、5-15份添加剂、 0. 2-1份粘接剂、0. 1-0. 5份非离子型表面活性剂、5-15份成孔剂经过球磨，混合，注模，成型，干燥，制得多孔电解隔膜。所述阳极是钛及钛基氧化物或钛合金或铅或铅锡合金，采用Φ0. I-IOmm粗细的钛及钛基氧化物或钛合金或铅或铅锡合金属丝制作成棱形网状版面，棱形网状版面再经机加工后成为蜂窝结构；所述阴极是直径为5-100mm的圆柱体；所述阴极、阳极表面积比1 2 1 300。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述添加剂使用二氧化硅衍生物、硅酸铝纤维、莫来石、四氟乙烯共聚物或聚合物、氧化钛或石蜡、碳粉或碳酸盐的一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述粘结剂使用全氟共聚物或聚合物、聚乙烯醇、陶瓷类高温粘接剂的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述非离子型表面活性剂选择乙氧基化非离子型氟碳表面活性剂或全氟表面活性剂JFN-600。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述的成孔剂采用CMC、硅酸铝纤维、淀粉、纳米Y-氧化铝的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，多孔电解隔膜或复合多孔隔膜内的阴极室里盛放20-100g/L铬酸和0. l-2g/L硫酸溶液或磷酸或无机硫酸盐。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征是多孔电解隔膜或复合多孔隔膜外的阳极室里盛放需要净化处理的镀铬溶液，包括镀铬溶液或塑料电镀粗化液。
全文摘要
本发明公开了一种镀铬溶液净化新型电解装置，电解槽装置中的多孔隔膜或复合隔膜、阴极和阳极。多孔隔膜由骨料、添加剂、粘结剂、成孔剂制作，多孔隔膜和全氟型磺酸型均相阳离子交换隔膜制作的复合隔膜。由φ0.1-10mm钛及钛基氧化物或钛合金或铅及其合金的网状材质构成的蜂窝结构的阳极。由φ5-100mm的铁或钢或不锈钢板或钛或铅及其合金棒的阴极，阴阳极面积可以按实际生产情况设计成1∶2～1∶300。此装置快速去除镀铬溶液中有害金属离子和降低塑料电镀粗化液中的三价铬离子含量。设备不仅体积小，操作简单，而且处理速度快，成本低。
文档编号C25B11/02GK102560614SQ20121002472
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月6日 优先权日2012年2月6日
发明者梁振海, 范慧阳, 贾雅博, 赵鑫, 闫景芳, 闫瑞景 申请人:太原特益达科技有限公司