Cần trục tháp CT1,5T

LỜI MỞ ĐẦU

Bảo vệ môi trường ngày nay đã trở thành một vấn đề vô cùng cấp bách

của mọi quốc gia vì nó liên quan đến vấn đề sống còn của toàn nhân loại. Việt

Nam cũng không nằm ngoài xu thế đó. Công nghệ mạ điện có đóng góp rất

quan trọng đối với ngành công nghiệp. Ứng dụng của mạ điện trong các ngành

sản xuất là rất rộng rãi, như trong lĩnh vực sản xuất hàng tiêu dùng, hoặc trong

ngành cơ khí chế tạo máy, chế tạo phụ tùng xe máy, ô tô, v.v...Tuy nhiên, nước

thải sinh ra từ quá trình mạ điện lại là một vấn để rất đáng lo ngại bởi pH của

dòng thải thay đổi từ thấp đến cao, và đặc biệt là có chứa nhiều ion kim loại nặng

( Cr, Ni ,Zn, Cu....) gây ô nhiễm trầm trọng cho môi trường sinh thái, ảnh hưởng

nghiêm trọng tới sức khỏe con người.

Hiện nay tại hầu hết các cơ sở mạ điện, đặc biệt là các cơ sở tiểu thủ công

nghiệp, nước thải sinh ra thường đổ trực tiếp vào môi trường không qua xử lý

hoặc xử lý có tính chất hình thức, nồng độ ô nhiễm vượt xa so với tiêu chuẩn

dòng thải cho phép gây tác hại nghiêm trọng đến hệ sinh thái khu vực cũng như

đối với sức khỏe cộng đồng dân cư xung quanh. Vì vậy việc đầu tư lắp đặt một

hệ thống xử lý chất thải thích hợp là vô cùng cần thiết đối với một cơ sở mạ điện.

Có như vậy mới duy trì được vai trò quan trọng của công nghiệp mạ điện trong

nền kinh tế quốc dân. Bản đồ án môn học này xin giới thiệu tổng quan về

những khái niệm cơ bản về công nghệ mạ điện cùng các vấn đề môi trường có

liên quan; các phương pháp xử lý nước thải mạ điện đang được áp dụng hiện nay

và cuối cùng là những tính toán thiết kế sơ bộ hệ thống xử lý nước thải của dây

chuyền mạ Crôm-Niken Nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn loại B theo

TCVN 5945 – 1995.

Em xin chân thành cảm ơn cô giáo TS. Phạm Hà Thanh đã tận tình giúp

em trong quá trình thực hiện đồ án này.

CHƯƠNG 1TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MẠ ĐIỆN

-1-

I. KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CÔNG NGHỆ MẠ ĐIỆN

1. KHÁI NIỆM

Công nghệ mạ điện là một ngành công nghệ bề mặt rất quan trọng với việc

thay đổi bề mặt vật liệu. Mạ không chỉ nhằm bảo vệ kim loại nền khỏi ăn mòn,

mà còn có tác dụng trang trí. Ngoài ra lớp mạ còn có khả năng tăng độ cứng, độ

dẫn điện, dẫn nhiệt... chính vì vậy mà mạ điện được áp dụng rộng rãi trong các

nhà máy sản xuất công cụ, dụng cụ, thiết bị điên năng, ô tô, xe máy, xe đạp,

dụng cụ y tế, các mặt hàng kim khí tiêu dùng....

Về nguyên tắc vật liệu nền có thể là kim loại hoặc hợp kim, đôi khi còn là

chất dẻo, gốm sứ hoặc composit. Lớp mạ cũng vậy, ngoài kim loại và hợp kim ra

nó còn có thể là composit của kim loại-chất dẻo hoặc kim loại-gốm. Tuy nhiên

chọn vật liệu nền và vật liệu làm lớp mạ còn tùy thuộc vào trình độ và năng lực

công nghệ, tùy thuộc vào tính chất cần có ở lớp mạ và giá thành. Xu hướng

chung là dùng vật liệu do yêu cầu sản phẩm quy định, thông thường là những vật

liệu tương đối rẻ, sẵn; còn vật liệu mạ đắt, quý hiếm nhưng chỉ là lớp mỏng bên

ngoài.

Mạ điện là quá trình điện kết tủa kim loại lên bề mặt nền một lớp phủ có

những tính chất cơ, lý, hóa.. đáp ứng được các yêu cầu mong muốn. Tuy nhiên

để áp dụng cho quy mô công nghiệp thì yêu cầu quá trình mạ phải ổn định, sản

phẩm mạ phải đáp ứng được yêu cầu chất lượng.

Ngoài ra, khi vận hành cần phải giữ điều kiện mạ ổn định bởi vì mọi biến

động về nồng độ, về mật độ dòng điện, nhiệt độ, chế độ thủy động,... vượt quá

giới hạn cho phép đều làm thay đổi tính chất lớp mạ, làm giảm chất lượng.

2. Cơ chế của qúa trình mạ điện

Các phần chính của một bộ mạ điện gồm [1]:

(1) Dung dịch mạ gồm có muối dẫn điện, ion kim loại sẽ kết tủa thành lớp

mạ, chất đệm, các chất phụ gia.

-2-

(2) Catot dẫn điện, chính là vật cần được mạ.

(3) Anot dẫn điện, có thể tan hoặc không tan.

(4) Bể chứa bằng thép lót caosu, polypropylen, polyvinyclorua,...là các vật

liệu chịu được dung dịch mạ.

(5) Nguồn điện một chiều, thường dùng để chỉnh lưu.

+ -

ne Nguồn 1 chiều ne

+ -

Chuyển dịch ion Lớp mạ

Anốt 3 Catot 2

Bể chứa4

Hình 1.1 Sơ đồ của một hệ thống mạ điện [1]

Ion kim loại Mn+ trong dung dịch đến bề mặt catot (vật mạ) thực hiện phản

ứng tổng quát sau để thành kim loại M kết tủa lên vật mạ:

Mn+ + ne ⇒ M (1)

Mn+ có thể ở dạng ion đơn hydrat hóa, ví dụ, Ni2+.nH2O, hoặc ở dạng ion

phức, ví dụ [Au(CN)2] -

.

Anot thường là kim loại cùng loại với lớp mạ, khi đó phản ứng anot chính

là sự hòa tan nó thành ion Mn+ đi vào dung dịch.

M - ne ⇒ Mn+

. (2)

Nếu khống chế các điều kiện điện phân tốt để cho hiệu suất dòng điện của

hai phản ứng (1) và (2) bằng nhau thì nồng độ ion Mn+ trong dung dịch sẽ luôn

không đổi. Một số trường hợp phải dùng anot trơ (không tan), nên ion kim loại

-3-

5

được định kỳ bổ sung dưới dạng muối vào dung dịch, lúc đó phản ứng chính trên

anot chỉ giải phóng oxy.

3. Phân loại

Tùy theo từng mục đích mà có thể chọn trong số các chủng loại lớp mạ

sau:- Lớp mạ kim loại: Zn; Cd; Sn; Ni;, Cr; Pb; Ag; Au; Pt...- Lớp mạ hợp kim:

Cu-Ni; Cu-Sn; Pb-Sn; Sn-Ni; Ni-Co; Ni-Cr; Ni-Fe...- Lớp mạ composít: là lớp

mạ kim loại có chứa các hạt rắn nhỏ và phân tán như Al2O3, SiC, Cr2C2, TiC,

Cr2N2, MoS2, kim cương, graphít.... Các hạt này có đường kính từ 0,5 đến 5µm

và chiếm từ 2 đến 10% thể tích dung dịch. Khuấy mạnh trong khi mạ để chúng

bám cơ học, hóa học hay điện hóa lên catot rồi lẫn vào lớp mạ.

4. Các yếu tố ảnh hưởng

Chất lượng lớp mạ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như : nồng độ dung dịch và

tạp chất; các phụ gia bóng, thấm ướt, san bằng; độ pH; nhiệt độ; mật độ dòng

điện; hình dạng của vật mạ, của anốt, của bể mạ và chế độ thủy động của dung

dịch.

II. THÀNH PHẦN DUNG DỊCH VÀ CHẾ ĐỘ MẠ

Dung dịch mạ giữ vai trò quyết định về tốc độ mạ, chiều dầy tối đa, mặt

hàng mạ và chất lượng mạ, vì thế phải dùng loại hóa chất do hãng chuyên sản

xuất và cung cấp vật tư riêng cho ngành mạ mới đảm bảo được các yêu cầu kỹ

thuật. Dung dịch mạ thường là hỗn hợp khá phức tạp gồm ion kim loại mạ, chất

điện ly và các loại phụ gia nhằm đảm bảo thu được lớp mạ có chất lượng và tính

chất mong muốn.1. Ion kim loại mạ. Trong dung dịch chúng tồn tại ở

dạng ion đơn hydrát hóa hoặc ion phức nhưng nói chung ion kim loại mạ đều có

nồng độ lớn (1 – 3 mol/l). Lý do là để tăng giá trị của dòng điện giới hạn Dgh, tạo

điều kiện nâng cao hơn dải mật độ dòng điện thích hợp Dc cho lớp mạ tốt. Dung

dịch đơn thường dùng để mạ với tốc độ cao cho vật liệu có hình thù đơn giản,

còn dung dịch phức dùng cho trường hợp cần có khả năng phân bố cao để mạ

-4-