TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG - - CHUYÊN ĐỀ MƠN HỌC CÁC Q TRÌNH SẢN XUẤT CƠ BẢN Tên chun đề: TÌM HIỂU CƠNG NGHỆ MẠ KIM LOẠI DỊNG THẢI VÀ CÁC CHẤT THẢI QUAN TRỌNG Giáo viên hướng dẫn : Nhóm AKL : Lớp Khóa : : Đinh Bách Khoa Bùi Vân Anh Phạm Quang Khánh Đỗ Thị Lương Công nghệ môi trường K49 Hà Nội 10/2006 Chuyên đề “MẠ KIM LOẠI” MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU………………………………………………………………5 CHƯƠNG 0: KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ MẠ KIM LOẠI VÀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT CỦA CƠNG NGHỆ MẠ ĐIỆN 1.1 Vai trị giai đoạn hồn thiện bề mặt: .6 1.2 Các phương pháp đề xuất để hoàn thiện bề mặt: 1.3 Khái quát mạ điện: 1.3.1 Bảng suất số sở mạ điện Việt Nam năm 1998 .6 1.3.2 Bảng lượng tiêu thụ số công ty năm 1998 1.3.3 Bảng độc tính số hố chất sử dụng công nghệ mạ điện: 10 PHẦN I : QUÁ TRÌNH XỬ LÝ BỀ MẶT……………………………… 11 2.1 Chương 1: Phương pháp học 11 2.2 Chương 2: Phương pháp hóa học điện hóa 15 * Các nguồn gây ô nhiễm xử lý bề mặt 22 PHẦN II: MẠ……………………………………………………………… 23 3.1 Mạ kẽm thiếc chì cadimi   24 3.2 Mạ đồng mạ kền 25 3.3 Mạ crom, coban, sắt 26 3.4 Mạ kim loại quý 26 3.5 Mạ hợp kim 28 PHẦN III: HOÀN THIỆN BỀ MẶT VÀ XỬ LÝ Ô NHIỄM,ĐỀ RA CÁC GIẢI PHÁP MÔI TRƯỜNG 32 4.1 LỜI MỞ ĐẦU PHẦN III .32 4.2 Hoàn thiện lớp mạ kim loại: 33 4.3 Kiểm tra chất lượng lớp mạ: .34 Ô NHIỄM TRONG CÔNG NGHỆ MẠ ĐIỆN: 36 5.1 Ô nhiễm nhiệt: 36 5.2 Ô nhiểm tiếng ồn: 36 5.3 Ơ nhiễm khí thải: 36 5.3.1 Nguồn gốc gây nhiễm khơng khí: 36 5.3.2 Phương pháp xử lý khí thải: 36 5.3.2.1 Thơng gió cho xưởng mạ:để kiểm sốt axit cromit kiềm thoát trinh mạ 36 5.4 Ô nhiễm từ chất thải rắn: 38 5.4.1 Nguồn gốc chất thải rắn: 38 5.4.2 Phương pháp xử lý chất thải rắn: 39 5.5 Ô nhiễm nước thải nước rửa: 39 5.5.1 Nguồn gốc gây ô nhiễm nước 39 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Công nghệ môi trườngK49 Chuyên đề “MẠ KIM LOẠI” 5.5.2 Lưu lượng thành phần chất ô nhiễm đặc trưng nước thải ngành mạ điện: .40 5.5.3 Công nghệ xử lý nước thải Việt Nam: 40 5.5.4 Bảng số ô nhiễm kim loại nặng nước thải mạ điện 40 5.5.5 Tổng quan phương pháp xử lý nước thải mạ điện: 41 5.5.6 Phân loại loại nước thải mạ điện: .42 5.5.6.1 Nước thải chứa xyanua: .42 5.5.6.2 Các phương pháp làm xyanua chất thải: 42 5.5.6.2.1 Làm nước thải xyanua phương pháp hóa học: 42 5.5.6.2.1.1 Oxy hố xyanua dùng hợp chất Clo 43 5.5.6.2.1.2 Ơxy hố xyanua FeSO4 43 5.5.6.2.1.3 Khử độc nước thải KMnO4: 44 5.5.6.2.2 Làm nước thải xyanua phương pháp điện hoá 44 5.5.6.3 Nước thải chứa Cr6+ Ni2+: .44 5.5.6.3.1 Phương pháp khử - kết tủa hóa học: 44 5.5.6.4 Xử lý cation kim loại nặng nước thải: 46 5.5.6.4.1Phương pháp trao đổi ion: 47 5.5.6.5 Làm nước thải kiềm-axit: 49 5.5.6.6 Phương pháp điện hóa: 49 5.5.6.7 Phương pháp sinh học: 50 5.5.6.8 Phương pháp hấp phụ 50 Kết luận……………………………………………………………………53 5.5.7 Nước rửa thu hồi: … 51 5.5.7.1 Xử lý nước rửa thu hồi: 51 5.5.7.1.1 Phương pháp nội điện phân: 51 5.5.7.1.2 Phương pháp điện phân dòng ngoài: 52 5.5.7.1.3 Phương pháp chưng cất: 52 5.5.8 So sánh phương pháp xử lý nước thải 52 CÁC PHƯƠNG PHÁP MỚI GIÚP GIẢM THIỂU VÀ XỬ LÝ CHẤT Ô NHIỄM TRONG CÔNG NGHÊ MẠ ĐIÊN TỐT HƠN 53 6.1 SẢN XUẤT SẠCH HƠN : 53 6.1.2 Lợi ích SXSH(sản xuất hơn): 54 6.1.3 33 giải pháp sản xuất với công nghệ mạ điện: 54 6.2 Đối với nước rửa thu hồi: 57 6.2.1 Dùng hệ thống tẩy rửa Drag-in/drag-out: 57 6.2.2 Dùng hệ thống tẩy rửa ngược dòng: 58 6.2.3 Dùng dung dich rửa nước: .58 6.3 Đối với chất thải rắn: 58 6.3.1 phương pháp xử lý chất thải rắn công nghiệp: .58 6.4 Đối với kim loại quý hiếm: 60 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội K49 Công nghệ môi trường- Chuyên đề “MẠ KIM LOẠI” 6.4.1 Dùng thiết bị thu hồi đại: 60 Thiết bị thu hồi kim loại điện phân 60 Sử dụng hệ thống đánh bóng hồn tồn khép kín 60 6.4.2 Thu hồi bạc vàng từ dung dich cũ, hỏng: .60 6.5 Một số phương hướng xử lý nước thải nước rửa mới: 61 6.5.1 Thăm dò khả xử lý kim loại nặng Ni2+, Zn2+ đá ong: 61 6.5.2 Nghiên cứu xử lý niken, kẽm,đồng, chì, mơi trường nitrat vỏ ngao: 62 6.5.3 Xử lí nước thải phương pháp tuần hoàn tm nhiên .62 6.5.4 Hệ thống xử lý nước thải xi mạ theo mơ hình hợp khối tm động: 63 6.5.5 Xử lý nước thải cánh đồng lau sậy (phù hợp với vùng đất rộng) 64 6.6 Đề giải pháp quản lý chất độc hại(như xuanua): 66 6.7 Kết luận phần III: 67 KẾT LUẬN…………………………………………………………………72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 Hình vẽ minh họa thiết bị đại (mạ đồ kim loại quý)……………74 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội K49 Công nghệ môi trường- Chuyên đề “MẠ KIM LOẠI” LỜI MỞ ĐẦU -Mạ điện nghành công nghiệp quan nhằm bảo vệ va trang trí bề mặt kim loại.Mạ điện ứng dụng nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt việc sản xuất đồ dân dụng -Quá trình mạ điện có phần chính: +phần I : chuẩn bị bề mặt trước mạ +phần II : mạ +phần III: hoàn thiện bề mặt xử lý củng đề giải pháp môi trường -Tuỳ theo sở thích khả người mà nhóm AKL phân cơng đảm nhiệm phần sau: +phần I : Đỗ Thị Lương +phần II : Bùi Vân Anh +phần III: Phạm Quang Khánh -Việc lựa chọn kiến thức,số lượng mức độ thích hợp vừa đảm bảo tính lẫn tính đại việc khó khăn,bị hạn chế trình độ,kinh nghiệm thế,chun đề mạ kim loại chắn khơng tránh khởi hạn chế thiếu sót -Nhóm AKL mong nhận sư đóng góp ý kiến thầy Đinh Bách Khoa thầy cô khác ý kiến cúa người xung quanh đế chun đề ngày hồn thiện ứng dụng vào thực tế Nhóm AKL xin chân thành cảm ơn! Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội K49 Công nghệ môi trường- Chuyên đề “MẠ KIM LOẠI” CHƯƠNG 0: KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ MẠ KIM LOẠI VÀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT CỦA CƠNG NGHỆ MẠ ĐIỆN 1.1 Vai trị giai đoạn hồn thiện bề mặt: -Theo thống kê cho thấy, năm việc ăn mòn gây thiệt hại 3-5% tổng giá trị quốc dân nước Ăn mịn khơng làm giảm hiệu xuất sản xuất,ảnh hưởng xấu đến giao thông, giảm hiệu suất tin cậy thiết bị, gây tai nạn lao động, ảnh hưởng tới môi trường 1.2 Các phương pháp đề xuất để hoàn thiện bề mặt: +Hợp kim hóa:tạo vật liệu bền băng cách nhờ chất dễ bị thụ động hóa mơi trường xâm thực Ni,Co,Ti +Bảo vệ điện hóa:bằng cách dung kim loại phụ +Dùng lớp phủ bảo vệ: Lớp phủ phi kim: +Sơn(có sơn điện di,sơn tĩnh điện) +Tráng men(vơi đị gơm sứ…) +Phốtphát hóa(như bảo vệ cột điện ngồi trời ) +Ngoai cịn dùng thủy tinh,hay nitrat hóa để bảo vệ trang trí kim loại… Lớp phủ kim loại:các phương pháp mạ kim loại: +mạ nóng(như tráng hay nhiều lớp kim loại bên ) +phun kim loại:phun kim loại điều kiện nhiệt độ cao hay plasma(2.500-8000 0C),chủ yêu dùng việc mạ chi tiết tàu vũ trụ,hàng không,tên lửa +mạ điện:là phương pháp hay dùng sản xuât đồ phục vụ dân dụng cách kết tủa kim loại bề mặt lớp phủ có tính chât mong muốn 1.3 Khái quát mạ điện: -Năm 1085,nhà hoá học Luigi v.Brugnatelli lần đàu tiên công nghệ mạ điện -Năm 1940,khi nghành điện tử đời nghành mạ điện phát triển mạnh mẽ -Ở Việt nam,công nghệ mạ điện phát triển mạnh vài chục năm tiếp thu kỹ thuật nhiều nước giới 1.3.1 Bảng suất số sở mạ điện Việt Nam năm 1998 Thứ tự Tên sơ Loại hình sản phẩm Lượng sản phẩm mạ Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội K49 Công nghệ môi trường- Chuyên đề “MẠ KIM LOẠI” 10 11 12 Cơng ty khóa Minh Khai Nhà máy khí xuất Xí nghiệp điện Thống Nhất (m2/năm) Khóa,bản lề loại 15.000 Các dụng cụ điện phụ tùng xe đạp Quạt điện loại Nhà máy Quạt máy bơm khí chinh xác thủy lực Nhà máy kim Kim khâu tay,khâu Hà Nôi máy Nhà máy Gim đóng bao bì khí Ngũ Hiêp Công ty Kim Bếp dầu vỏ đèn cao áp Khí Thăng Long Cơng ty khóa Khóa loại Việt Tiệp Nhà máy phụ Phụ tùng ô tô, xe máy tùng Groshi Thăng Long Công ty dụng Dụng cụ cắt đo cụ cắt đo lường lường khí Công ty xe đạp, Phụ tùng xe máy,xe xe máy Đống Đa đạp Nhà máy xe đạp, Phụ tùng xe đạp, xe 1.300 34.000 3.000 1.000 800 27.000 30.000 30.000 3.000 23.000 55.537 xe máy Nam Hà máy -Tuy nhiên,mạ điện nghành tiêu thụ hoá chất ,nước lượng lớn 1.3.2 Bảng lượng tiêu thụ số công ty năm 1998 Tên sở Sản phẩm Nguyên liệu, nhiên liệu Công ty dụng cụ Loại Số Loại Số lượng khí xuất Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội K49 lượng(chiếc ) Công nghệ môi trường- Chuyên đề “MẠ KIM LOẠI” Phụ tùng xe 219.705 máy Dụng cụ cầm Hóa chât 685.705 Than Điện tay Cơng ty khí xác số Quạt điện 44.000 Bơm 1.800 thủy lực Phụ tùng xe máy Phụ tùng 166 1465 Thép 306.500 kg 46.820 kg 36 1.596.060 Nước Dây đồng Thép Sơn Nước kWh 87.600 m3 12.000 kg 90.000 kg 3.500 kg 7.200 m3 Điện Dầu FO Than 150.000 kWh 7.200 lít 12.000 kg xe đạp Dầu mỡ 150 kg -Các sở mạ điện công nghiệp thường tổ chức sản xuất nơi mặt chật hẹp, công nghệ thiết bị lạc hậu sở có mặt hẹp bất lợi việc khắc phục ô nhiễm thực với sở có mặt tương đối thuận lợi việc xử lý nhằm giảm thiêủ nhiễm với chi phí thấp vận hành đơn giản khơng chiếm nhiều diện tích địi hỏi có tính ưu tiên-Mạ điện ngành thải mơi trường nhiều chất thải khí(CrO3 gấp lần ,NiO gấp 3.5 lần,H2SO4 gấp 1.5 lần),lỏng rắn Các nguồn gây ô nhiễm công nghệ mạ điện Công đoạn Mài thơ Mài tinh Quay bóng khơ Các chất thải Bụi bột mài, bụi kim loại, SiO2, Cr2O3, silic Bụi, mùn cưa, dầu hôi, Tác hại Gây bệnh mắt, phổi, da Bụi rác ảnh hưởng đến bột mài, oxit kim loại, mơi trường Quay bóng ướt oxit sắt, oxit đồng oxit crom Bột kim loại, H2SO4, Nước thải axit, cặn thải Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội K49 Công nghệ môi trường- Chuyên đề “MẠ KIM LOẠI” chất hoạt động bề mặt, kim loại, gây ô nhiễm nguồn nước Hơi axit, khí hidro dễ gây bệnh đường Tẩy dầu mỡ dung Các chất dầu mỡ môi hữu dung môi hữu sử dụng cặn kim loại Tẩy dầu mỡ điện hoá Nước thải có độ axit cao, Tẩy rỉ hố học kiềm cao nhiễm Dung dịch axit cao Khí độc axit gây 10%, muối kim loại cay mắt, có tác động lên nặng, axit Mạ kẽm hơ hấp Là chất dễ gây cháy nổ, bay tạo độc tố cho công nhân Nước thải gây độc tố da, nước thải có pH thấp axit ăn mòn hàm lượng muối sắt, đồng cao Nước thải có độ pH cao, Nước thải có chứa nhiều có chứa nhiều kẽm, muối kim loại độc, chủ yếu xianua, muối amoni, kẽm, xianua, amoni, gây chất hoạt động bề ô nhiễm môi trường tác mặt, xút, sơđa, khí động lên người cơng Mạ Niken Mạ Crom từ bể mạ, H2, HCN nhân viêm da Các muối Niken (1 dịng) Nước thải có chứa kim muối Florrua, axit Boric, loại nặng, florua, amoni, axit Sunphuric, khí độc gây nhiễm nguồn nước, từ bể mạ khí hidro, loại khí ảnh hưởng đến sức khoẻ Axit sunphuric, axit Nước thải có chứa cromic cromat, độc cho người động vật Gây ô nhiễm cho nguồn nước, Mạ đồng cromat chất gây ung thư da, ung thư phổi Nước thải có chứa muối Nước thải có độc tố cao, vơ cao, muối đồng, chứa xianua đồng Gây ô muối xianua Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội K49 amoni, soda, nhiễm nguồn nước Muối đồng, muối đồng, muối Công nghệ môi trường- Chuyên đề “MẠ KIM LOẠI” xianua gây ngộ độc cấp tính cho người cơng nhân làm trực tiếp -Mạ điện ngành có mức độ nhiễm mơi trường cao tác nhân chính: Hơi hố chất độc hại, nước thải có pH thay đổi thấp cao có chứa nhiều ion kim loại nặng dễ gây cho người bệnh hiểm nghèo 1.3.3 Bảng độc tính số hố chất sử dụng cơng nghệ mạ điện: Hố chất H2SO4 HCl HNO3 H2O2 NaOH KCN NaCN CuCl2 CuSO4, Cu(NO3)2, Cu(CO3)2 CrO3, Cr2 (SO4)3, K2CrO7 Khi tiếp xúc gây bỏng nặng, phá huỷ tế bào tiếp xúc lâu ngày gây hại da viêm da, viêm đường hô hấp, gây viêm phế quản Gây bỏng da, ngứa Kích thích niêm mạc, mắt, đường hô hấp Mắt nhạy cảm với dung dịch H2O2 Gây viêm da, hư da, không khôi phục Gây ngứa, sần, chấm đỏ chân da, đau đầu, ói, hoa mắt, chóng mặt Ảnh hưởng tới gan, tuỵ tổn thương tếbào phổi, ZnO, ZnSO4, ZnCl2 ảnh hưởng tới thần kinh, thậnvà gây gan to Ăn mịn da màng cơ, khó lành, gây ung thư phổi, viêm màng phổi Gây bệnh “cảm đồng thau”, ói mửa, niêm mạc hơ NiO, NiSO4.7H2O, Ni(NO3)2 NH4OH hợp chất hấp hội chứng xanh tái gây rối loạn tiêu hoá, co giật, ngạt thở kích thích phổi gây ngứa Gây nổ,kích thích cơ, da,và nơi tiếp xúc, gây amoni Các hợp chất Flo ngứa mắt xưng mí mắt Gây xơ cứng mô, gân, nhuyễn, xương,hư Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội K49 Công nghệ môi trường- 10 ... phủ kim loại: các phương pháp mạ kim loại: +mạ nóng(như tráng hay nhiều lớp kim loại bên ) +phun kim loại: phun kim loại điều kiện nhiệt độ cao hay plasma(2.500-8000 0C),chủ yêu dùng việc mạ chi... (mạ đồ kim loại quý)……………74 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội K49 Công nghệ môi trường- Chuyên đề “MẠ KIM LOẠI” LỜI MỞ ĐẦU -Mạ điện nghành công nghiệp quan nhằm bảo vệ va trang trí bề mặt kim loại .Mạ. .. oxit đồng oxit crom Bột kim loại, H2SO4, Nước thải axit, cặn thải Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội K49 Công nghệ môi trường- Chuyên đề “MẠ KIM LOẠI” chất hoạt động bề mặt, kim loại, gây nhiễm nguồn