化學氧化

化學氧化

化學氧化,是指利用化學氧化劑將污染物轉化為穩定、低毒性或無毒性的物質的過程。常用的氧化劑有臭氧、過氧化氫、次氯酸鹽、氯氣、二氧化氯、高錳酸鉀和芬頓試劑等。該方法可套用於石油類碳氫化合物、苯、酚類、苯系物、含氯有機溶劑、多環芳烴、農藥等在環境中長期存在且難以被生物降解的污染物質的修復。影響修復效率的因素主要包括土壤特性、污染物理化性質、氧化劑濃度以及套用條件等。化學氧化處理法可適用於原位或異位處理土壤、淤泥、沉積物及其他固體,也適用於原位處理地下水。

例如鋁及鋁合金一般用添加鉻酸鹽矽酸鹽磷酸鹽碳酸鈉溶液,銅及銅合金用含有氧化劑的苛性鈉溶液,而碳鋼則用加硝酸鹽的苛性鈉溶液。

基本介紹

  • 中文名:化學氧化
  • 外文名:chemical oxidation
  • 類屬化學轉化膜處理
  • 利用:化學介質
常用方法,常見故障,

常用方法

鹼性溶液氧化法
此法所用溶液的典型配方見下表1的序號1。氧化膜鈍化後呈金黃色,厚度約0.5~1μm,膜質軟,疏鬆,耐蝕能力較差。操作中應注意:
(1)新配製的溶液在80℃下使用時,可在10min內完成處理。溶液經長時間使用後,氧化能力減弱時,可以提高使用溫度,否則需延長處理時間。
(2)氧化後的工件應立即用冷的流動水沖洗乾淨,再進行鈍化處理,以使氧化物穩定並中和殘留的鹼液。
表1 鋁及其合金化學氧化溶液配方及工藝條件
組分名稱
序 號
1
2
3
4
5
6
含量/(g/L)
——
50~60m/L
——
——
——
——
——
20~25
3.5~6
——
4
——
——
3~3.5
——
——
——
——
——
——
——
60×10-6
1
——
——
2~3.5
——
——
——
——
——
1~1.2
——
——
——
——
——
——
——
——
0.5
——
2~3
——
——
30×10-6
——
——
——
——
3~3.5
——
——
——
——
——
0.8
——
——
——
50~60
——
——
——
——
56
15~20
——
——
——
——
19
——
——
——
——
——
0.75~4.5
操作條件
——
1.5~2.2
1.5~3
——
——
——
溫度/℃
80~100
30~36
30
80
30~35
88~100
時間/min
5~10
3~6
3
7
0.5
8~10
鈍化處理可在含鉻酐20g/L的水溶液中,在室溫下浸5~15s,然後用冷的流動水沖洗乾淨,在50℃下烘乾。烘乾溫度不超過50℃,否則將降低耐蝕能力。
(3)氧化後應儘快進行塗裝,間隔時間不宜過長,一般要求氧化處理後的24h內進行塗裝,否則將影響塗層結合力。
磷酸-鉻酸鹽法
磷酸-鉻酸鹽法又稱阿羅丁氧化法,用此法生成的氧化膜厚度約3-4μm,為無色到帶彩虹的藍色,與基體結合牢固,比鹼液氧化膜緻密,較耐磨,工件經處理後尺寸無明顯變化。其溶液配方及工藝條件見表1的序號2.
磷酸-鉻酸鹽法成膜包括三個過程:鋁的溶解,氧化膜的生成;磷酸鹽膜的成長。當鋁件浸入溶液時,首先發生鋁的溶解,由於溶液中存在氟離子,它與Al3+形成鉻離子,使鋁的溶解繼續進行,同時,被溶解的鋁的新鮮表面,受鉻酸作用而鈍化,表面很快生成緻密的薄膜,阻滯了鋁的繼續溶解,而磷酸鹽則在氧化膜上沉積。影響膜層質量的主要因素有:
(1)鉻酐 在溶液中作為氧化劑,溶液若不含鉻酐,腐蝕性加強,難於成膜,但含量過高又會使膜層質量變差,宜控制在20~25g/L。
(2)磷酸 是成膜的主要組分,含量低於50mL/L和高於80mL時,形成的膜層都較薄,耐腐蝕性能較低。
(3)氟化氫銨 是活化劑,促進膜的生成和緻密。含量低於1.5g/L時,溶液不能成膜,含量達到3g/L時,溶液能生成耐蝕性最好的膜層。含量過高時,生成的膜層疏鬆。
(4)硼酸 用於控制溶液的氧化反應速度和改善膜層的緻密性。
(5)溫度 溫度對膜層質量有重要的影響,在溶液組成正常的條件下,操作溫度有決定作用,低於20℃時,形成的薄膜,耐腐蝕性能力差,而高於40℃時,形成的膜疏鬆。
(6)時間 氧化所需時間與溶液的氧化能力和操作溫度有關。新配溶液氧化能力較強,且操作溫度較高時,氧化所需時間較短,否則需適當延長氧化時間。
(7)封閉處理 磷化膜是多孔隙的,為提高其抗蝕能力,需進行封閉處理。
鉻酸鹽氧化法
此法與阿羅丁法相似,但形成的膜層較薄,厚約0.5μm。溶液配方及工藝條件見表1的序號3.此法一般在室溫下使用,處理時間為10s到6min之間。氧化膜的顏色因合金成分和氧化時間不同而異,由無色透明到彩虹黃色和深棕色。當膜層與空氣接觸時,六價鉻將從膜內滲出,對金屬裸露的部位起保護作用。
低濃度氟化物處理
低濃度氟化物處理獲得的膜層很薄,可作為塗裝的底層,其溶液的配方及工藝條件見表1的序號4。

常見故障

表2 鋁及其合金化學氧化常見故障及糾正方法
序號
故障現象
產生原因
糾正方法
1
沒有氧化膜或膜層很薄
表面清晰不徹底
溶液中硼酸含量過高
加強表面清洗工作
調整硼酸含量
2
工件氧化後表面有亮點或條紋
表面有油污痕跡
合金成分不均勻
加強除油清洗
用細砂紙打磨後重新進行氧化
3
工件夾持、吊掛處發黑
工件與夾具的絕緣不良
改善工件與夾具間的絕緣
4
氧化膜層疏鬆
溶液中含氟化物過多
溶液中含磷酸過高
溶液中含硼酸過低
分析槽液中各組分的含量並調整至工藝要求範圍
5
改善工件與夾具間的絕緣
出光不良
加強出光處理,可用硝酸加氫氟酸作出光溶液

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