CN103276214A - 利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法,所述方法包括如下步骤:步骤1,将强碱溶液加入到典型电镀废水中,得悬浮颗粒并搅拌均匀;步骤2,将所述悬浮颗粒经离心、干燥后,在惰性气体保护条件下进行煅烧,得复合氧化物;步骤3,将所述复合氧化物在球磨机中进行机械球磨,得细化的复合氧化物颗粒;步骤4,将所述复合氧化物颗粒装入送粉器中,经加热雾化喷涂至金属基体表面,冷却,即可得防腐蚀涂层。本发明所制备的复合氧化物防腐蚀涂层以Cr2O3和NiO为主,涂层致密,能起到保护金属基体的作用。
Description
技术领域
本发明属于废物资源化利用及金属材料表面改性领域,具体地,涉及一种利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法。
背景技术
电镀废水往往含有大量的重金属元素,根据其不同的排放源,废水中含有铬(Cr6+、Cr3+)、镍(Ni2+)、锌(Zn2+)、铜(Cu2+)等不同种类的重金属物质。电镀废水若没有得到适当的处理即排放到环境中,将会对生态、人体健康造成很大的威胁,因此,国内外相关部门对这类废水的排放控制要求十分严格。然而,电镀废水中所含的重金属也是一种资源,若能将废水中的重金属进行资源化利用,将具有重要的意义。目前,电镀废水中重金属的资源化利用主要有如下方法:制备含铬、镍、锌、铜等元素的铁氧体(相关文献:化工环保,2007,27,346;电镀与涂饰,2011,30,48);采用电化学等方法分离回收铬、镍、铜等重金属元素(相关文献:工业水处理,2012,32,52;相关专利:其公开号为CN101633544A、CN1804148A、CN102765832A);根据废水成分的不同,用以生产铬酸钠、重铬酸钾、抛光膏(相关文献:化工时刊,2010,24,26)等。此外,在专利公开号为CN8610078A的专利中,提到采用电镀废水制备可用于各种木制器具和塑料着色的哈巴粉;在专利公开号为CN102179253A的专利中,还提到采用电镀废水和电镀污泥制备含ZnO、NiO和ZnCr2O4的催化剂。然而,迄今,含铬、镍等元素的电镀废水作为金属材料防腐使用,国内外尚无报道。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的,
本发明提供一种利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法,所述方法包括如下步骤:
步骤1,将强碱溶液加入到典型电镀废水中,得悬浮颗粒并搅拌均匀;
步骤2,将所述悬浮颗粒经离心、干燥后,在惰性气体保护条件下进行煅烧,得复合氧化物;
步骤3,将所述复合氧化物在球磨机中进行机械球磨,得细化的复合氧化物颗粒;
步骤4,将所述复合氧化物颗粒装入送粉器中,经加热雾化喷涂至金属基体表面,冷却,即可得防腐蚀涂层。
优选地,步骤1中,典型电镀废水中重金属离子含量为:
Cr3+ 300~10000mg/L
Ni2+ 200~5000mg/L
Fe3+ 50~500mg/L
Cu2+ 10~50mg/L
Zn2+ 10~80mg/L。
优选地,步骤1中,所述强碱溶液为NaOH或KOH溶液,其浓度为3~8mol/L。
优选地,步骤1中,所述加入强碱后的电镀废水的pH值为8~13。
优选地,步骤2中,所述复合氧化物由如下组分组成:Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO。
优选地,步骤2中,所述煅烧温度为200~400℃,煅烧时间为1~6小时。
优选地,步骤3中,所述机械球磨采用直径为2~12mm的硬质玛瑙球,球料比为10~20:1,转速为400~800r/min,球磨罐采用O形橡胶圈密封,球磨时间为4~20小时。
优选地,步骤4中,所述喷涂的电弧电压为40~80V,电弧电流为300~500A,主气流量为40~80L/min,副气流量为30~50L/min,送粉速度为20~60g/min,喷涂距离为50~150mm。
优选地,步骤4中,所述金属基体为45号碳钢、P92耐热钢、304不锈钢或316不锈钢。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:本发明利用电镀废水制备含Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO的复合氧化物作为原料,采用等离子喷涂技术在金属基体上制备防腐蚀涂层。在制备过程中通过加NaOH或KOH等碱性化学药剂的方法,即能使废水中的重金属如Ni、Cu、Zn等含量降低99%以上,Cr的含量也能降低98%以上。因此,采用本发明中的技术方案,不但可以大幅减轻电镀废水的危害,而且还能将对环境具有危害的物质转化成有用的资源。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例涉及一种利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法,所述方法包括如下步骤:
步骤1,取适量典型电镀废水,电镀废水中重金属离子含量为:Cr3+300mg/L、Ni2+5000mg/L、Fe3+50mg/L,Cu2+50mg/L、Zn2+10mg/L;
步骤2,将浓度为3mol/L的NaOH溶液加入到步骤1中电镀废水中,电镀废水的pH值为8,搅拌均匀,废水中出现悬浮颗粒;
步骤3,将步骤2中所得的悬浮胶体经离心、干燥后,在惰性气体保护条件下200℃煅烧6小时,即得由Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO组成的复合氧化物;电镀废水中重金属元素Cr3+、Ni2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+的去除率分别为98.53%、99.24%、99.56%、99.44%、99.23%;
步骤4,将步骤3中所得的含Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO复合氧化物在球磨机中进行机械球磨,球磨采用直径为2mm和8mm的硬质玛瑙球,球料比为10:1,转速为400r/min,球磨罐采用O形橡胶圈密封,球磨时间为20小时,球磨后复合氧化物颗粒得到细化;
步骤5,将步骤4中所得的含Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO复合氧化物装入送粉器中送到等离子喷涂设备的喷嘴前,经瞬间加热雾化喷射到45号碳钢表面,其中,电弧电压为40V,电弧电流为300A,主气流量为40L/min,副气流量为30L/min,送粉速度为20g/min,喷涂距离为50mm,冷却后在45号碳钢表面即得致密的复合氧化物防腐蚀涂层。
实施效果:本实施例制备的防腐蚀涂层在500℃、25MPa超临界6wt.%NaCl水溶液中平均腐蚀速率为5毫米/年。
实施例2
本实施例涉及一种利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法,所述方法包括如下步骤:
步骤1,取适量典型电镀废水,电镀废水中重金属离子含量为:Cr3+1000mg/L、Ni2+200mg/L、Fe3+100mg/L,Cu2+10mg/L、Zn2+50mg/L;
步骤2,将浓度为5mol/L的KOH溶液加入到步骤1中的电镀废水中,电镀废水的pH值为13,搅拌均匀,废水中出现悬浮颗粒;
步骤3,将步骤2中所得的悬浮胶体经离心、干燥后,在惰性气体保护条件下300℃煅烧4小时,即得由Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO组成的复合氧化物;电镀废水中重金属元素Cr3+、Ni2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+的去除率分别为99.89%、99.92%、99.96%、99.94%、99.95%;
步骤4,将步骤3中所得的含Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO复合氧化物在球磨机中进行机械球磨,球磨采用直径为2mm和12mm的硬质玛瑙球,球料比为15:1,转速为500r/min,球磨罐采用O形橡胶圈密封,球磨时间为15小时,球磨后复合氧化物颗粒得到细化;
步骤5,将步骤4中所得的含Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO复合氧化物装入送粉器中送到等离子喷涂设备的喷嘴前,经瞬间加热雾化喷射到P92耐热钢表面,其中,电弧电压为80V,电弧电流为400A,主气流量为80L/min,副气流量为40L/min,送粉速度为60g/min,喷涂距离为150mm,冷却后在P92耐热钢表面即得致密的复合氧化物防腐蚀涂层。
实施效果:本实施例制备的防腐蚀涂层在500℃、25MPa超临界6wt.%NaCl水溶液中平均腐蚀速率为4.5毫米/年。
实施例3
本实施例涉及一种利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法,所述方法包括如下步骤:
步骤1,取适量典型电镀废水,电镀废水中重金属离子含量为:Cr3+10000mg/L、Ni2+1000mg/L、Fe3+500mg/L、Cu2+30mg/L、Zn2+80mg/L;
步骤2,将浓度为8mol/L的NaOH溶液加入到步骤1中电镀废水中,电镀废水的pH值为10,搅拌均匀,废水中出现悬浮颗粒;
步骤3,将步骤2中所得的悬浮胶体经离心、干燥后,在惰性气体保护条件下400℃煅烧2小时,即得由Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO组成的复合氧化物;电镀废水中重金属元素Cr3+、Ni2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+的去除率分别为99.21%、99.45%、99.63%、99.52%、99.48%;
步骤4,将步骤3中所得的含Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO复合氧化物在球磨机中进行机械球磨,球磨采用直径为2mm和12mm的硬质玛瑙球,球料比为20:1,转速为800r/min,球磨罐采用O形橡胶圈密封,球磨时间为4小时,球磨后复合氧化物颗粒得到细化;
步骤5,将步骤4中所得的含Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO复合氧化物装入送粉器中送到等离子喷涂设备的喷嘴前,经瞬间加热雾化喷射到304不锈钢表面,其中,电弧电压为60V,电弧电流为500A,主气流量为60L/min,副气流量为50L/min,送粉速度为40g/min,喷涂距离为100mm,冷却后在304不锈钢表面即得致密的复合氧化物防腐蚀涂层。
实施效果:本实施例制备的防腐蚀涂层在500℃、25MPa超临界6wt.%NaCl水溶液中平均腐蚀速率为3毫米/年。
实施例4
本实施例涉及一种利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法,所述方法包括如下步骤:
步骤1,取适量典型电镀废水,电镀废水中重金属离子含量为:Cr3+5000mg/L、Ni2+600mg/L、Fe3+200mg/L、Cu2+40mg/L、Zn2+40mg/L;
步骤2,将浓度为6mol/L的NaOH溶液加入到步骤1中的电镀废水中,电镀废水的pH值为12,搅拌均匀,废水中出现悬浮颗粒;
步骤3,将步骤2中所得的悬浮胶体经离心、干燥后,在惰性气体保护条件下350℃煅烧2小时,即得由Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO组成的复合氧化物;电镀废水中重金属元素Cr3+、Ni2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+的去除率分别为99.67%、99.73%、99.88%、99.67%、99.70%;
步骤4,将步骤3中所得的含Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO复合氧化物在球磨机中进行机械球磨,球磨采用直径为2mm和8mm的硬质玛瑙球,球料比为18:1,转速为600r/min,球磨罐采用O形橡胶圈密封,球磨时间为8小时,球磨后复合氧化物颗粒得到细化;
步骤5,将步骤4中所得的含Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO复合氧化物装入送粉器中送到等离子喷涂设备的喷嘴前,经瞬间加热雾化喷射到316不锈钢表面,其中,电弧电压为50V,电弧电流为400A,主气流量为50L/min,副气流量为40L/min,送粉速度为50g/min,喷涂距离为80mm,冷却后在316不锈钢表面即得致密的复合氧化物防腐蚀涂层。
实施效果:本实施例制备的防腐蚀涂层在500℃、25MPa超临界6wt.%NaCl水溶液中平均腐蚀速率为2毫米/年。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明做任何形式上的限制,任何未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
步骤1,将强碱溶液加入到典型电镀废水中,得悬浮颗粒并搅拌均匀;
步骤2,将所述悬浮颗粒经离心、干燥后,在惰性气体保护条件下进行煅烧,得复合氧化物;
步骤3,将所述复合氧化物在球磨机中进行机械球磨,得细化的复合氧化物颗粒;
步骤4,将所述复合氧化物颗粒装入送粉器中,经加热雾化喷涂至金属基体表面,冷却,即可得防腐蚀涂层。
2.根据权利要求1所述的利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法,其特征在于,步骤1中,典型电镀废水中重金属离子含量为:
Cr3+ 300~10000mg/L
Ni2+ 200~5000mg/L
Fe3+ 50~500mg/L
Cu2+ 10~50mg/L
Zn2+ 10~80mg/L。
3.根据权利要求1所述的利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法,其特征在于,步骤1中,所述强碱溶液为NaOH或KOH溶液,其浓度为3~8mol/L。
4.根据权利要求1所述的利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法,其特征在于,步骤1中,所述加入强碱后的电镀废水的pH值为8~13。
5.根据权利要求1所述的利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法,其特征在于,步骤2中,所述复合氧化物由如下组分组成:Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO。
6.根据权利要求1所述的利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法,其特征在于,步骤2中,所述煅烧温度为200~400℃,煅烧时间为1~6小时。
7.根据权利要求1所述的利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法,其特征在于,步骤3中,所述机械球磨采用直径为2~12mm的硬质玛瑙球,球料比为10~20:1,转速为400~800r/min,球磨罐采用O形橡胶圈密封,球磨时间为4~20小时。
8.根据权利要求1所述的利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法,其特征在于,步骤4中,所述喷涂的电弧电压为40~80V,电弧电流为300~500A,主气流量为40~80L/min,副气流量为30~50L/min,送粉速度为20~60g/min,喷涂距离为50~150mm。
9.根据权利要求1所述的利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法,其特征在于,步骤4中,所述金属基体为45号碳钢、P92耐热钢、304不锈钢或316不锈钢。
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