不同濃度三價(jià)鉻在多種鹽體系中的電沉積行為研究.pdf

1、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(diǎn)問(wèn)題，目前針對(duì)此類(lèi)污染物的處理方式多種多樣，各有優(yōu)劣。利用三價(jià)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(guò)正交實(shí)驗(yàn)，在氯化鉻體系中，三價(jià)鉻濃度為20g·L-1時(shí)，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(pH1.2，1.6，2.2，2.8)對(duì)金屬鉻沉積層的影響，結(jié)果表明在pH2.8，電流密度為6

2、0 A·dm-2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(jià)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(jià)鉻溶液中的極化行為。在相同的pH下，隨著溶液中三價(jià)鉻濃度的降低，發(fā)現(xiàn)在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中，參與反應(yīng)的三價(jià)鉻濃度降低，反應(yīng)在極化曲線(xiàn)上是在相同的電勢(shì)下產(chǎn)生的電流有著逐漸降低的趨勢(shì)。
　　三價(jià)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，

3、20 A· dm2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(jià)鉻濃度處于較高范圍時(shí)，隨著鉻濃度降低，生成鉻的球形顆粒越小;高三價(jià)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(jià)鉻的濃度降低時(shí)生成的顆粒較小，但較為密集。通過(guò)能譜與X射線(xiàn)光電子能譜檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)沉積層中的主要物質(zhì)為零價(jià)鉻。
　　三價(jià)鉻濃度為4g·L-1，2g·L-1時(shí)，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

4、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(guò)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(shí)發(fā)現(xiàn)鈦電極表面沉積物大多為納米級(jí)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(guò)能譜與X射線(xiàn)光電子能譜檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)氯化鉻體

5、系中沉積層中鉻的主要形態(tài)為三價(jià)鉻，多為鉻的羥基聚合為，Cr2O3等在硫酸鉻體系中沉積層中的鉻多以零價(jià)形式存在。當(dāng)三價(jià)鉻濃度為1g·L-1時(shí)，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(guò)對(duì)電沉積過(guò)程中析氫反應(yīng)與三價(jià)鉻沉積的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)在氯化鉻體系中，當(dāng)三價(jià)鉻濃度維持在較高的范圍內(nèi)即8g·L-1到20g·L-1時(shí)，pH值的變化較小，較高的三價(jià)鉻濃度可以使電極表面吸附更多的三價(jià)鉻從而抑制陰極表面的析

6、氫反應(yīng)。當(dāng)濃度較低時(shí)，pH值的變化較大，溶液中析氫反應(yīng)強(qiáng)烈，容易生成三價(jià)鉻的羥基聚合物。當(dāng)溶液中的三價(jià)鉻濃度升高時(shí)電沉積鉻的電流效率也相應(yīng)提高，是由于在反應(yīng)過(guò)程中有更多的三價(jià)鉻與氫離子爭(zhēng)奪電子，所以有更多的三價(jià)鉻生成金屬鉻。當(dāng)溶液中三價(jià)鉻的濃度小于4g·L-1時(shí)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(jià)鉻的溶液中更易發(fā)生析氫反應(yīng)，不利于三價(jià)鉻的電沉積。
　　在以鉻粉作為鉻源配制的三價(jià)鉻溶液中進(jìn)行電沉積實(shí)驗(yàn)