Phương pháp xử lý nước thải mạ điện của dây chuyền mạ Crom Niken

Lời mở đầu
Bảo vệ môi trờng 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, nh 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, nớc 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 trờng sinh thái, ảnh hởng nghiêm trọng tới sức khỏe con ngời.
Hiện nay tại hầu hết các cơ sở mạ điện, đặc biệt là các cơ sở tiểu thủ công
nghiệp, nớc thải sinh ra thờng đổ trực tiếp vào môi trờng không qua xử lý hoặc xử
lý có tính chất hình thức, nồng độ ô nhiễm vợt xa so với tiêu chuẩn dòng thải cho
phép gây tác hại nghiêm trọng đến hệ sinh thái khu vực cũng nh đối với sức khỏe
cộng đồng dân c xung quanh. Vì vậy việc đầu t lắp đặt một hệ thống xử lý chất thải
thích hợp là vô cùng cần thiết đối với một cơ sở mạ điện. Có nh vậy mới duy trì đ-
ợc 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 trờng có liên quan; các phơng
pháp xử lý nớc thải mạ điện đang đợc áp dụng hiện nay và cuối cùng là những tính
toán thiết kế sơ bộ hệ thống xử lý nớc thải của dây chuyền mạ Crôm-Niken Nớc
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.

Chơng 1
Tổng 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 đợc 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 hớng chung là
dùng vật liệu do yêu cầu sản phẩm quy định, thông thờng là những vật liệu tơng
đối rẻ, sẵn; còn vật liệu mạ đắt, quý hiếm nhng 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 đợc 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 đợc yêu cầu chất lợng.
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,... vợt quá giới
hạn cho phép đều làm thay đổi tính chất lớp mạ, làm giảm chất lợng.
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) Catot dẫn điện, chính là vật cần đợc mạ.
(3) Anot dẫn điện, có thể tan hoặc không tan.
-2-
(4) Bể chứa bằng thép lót caosu, polypropylen, polyvinyclorua,...là các vật
liệu chịu đợc dung dịch mạ.
(5) Nguồn điện một chiều, thờng dùng để chỉnh lu.

+ -
ne Nguồn 1 chiều ne
+ -
Chuyển dịch ion Lớp mạ
Anốt 3 Catot 2
Bể chứa 4
Hình 1.1 Sơ đồ của một hệ thống mạ điện [1]
Ion kim loại M
n+
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:
M
n+
+ ne M (1)
M
n+
có thể ở dạng ion đơn hydrat hóa, ví dụ, Ni
2+
.nH
2
O, hoặc ở dạng ion
phức, ví dụ [Au(CN)
2
]
-
.
Anot thờng là kim loại cùng loại với lớp mạ, khi đó phản ứng anot chính là
sự hòa tan nó thành ion M
n+
đi vào dung dịch.

M - ne M
n+
. (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 M
n+
trong dung dịch sẽ luôn
không đổi. Một số trờng hợp phải dùng anot trơ (không tan), nên ion kim loại đợc
định kỳ bổ sung dới dạng muối vào dung dịch, lúc đó phản ứng chính trên anot chỉ
giải phóng oxy.
3. Phân loại
-3-
5
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
nh Al
2
O
3
, SiC, Cr
2
C
2
, TiC, Cr
2
N
2
, MoS

2
, kim cơng, graphít.... Các hạt này có đờng
kính từ 0,5 đến 5àm 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 hởng
Chất lợng lớp mạ phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh : nồng độ dung dịch và tạp
chất; các phụ gia bóng, thấm ớt, 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 lợng mạ, vì thế phải dùng loại hóa chất do hãng chuyên sản xuất
và cung cấp vật t riêng cho ngành mạ mới đảm bảo đợc các yêu cầu kỹ thuật. Dung
dịch mạ thờng là hỗn hợp khá phức tạp gồm ion kim loại mạ, chất điện ly và các
loại phụ gia nhằm đảm bảo thu đợc lớp mạ có chất lợng 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 nhng 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 D
gh
, tạo điều kiện nâng cao hơn dải mật độ
dòng điện thích hợp D
c
cho lớp mạ tốt. Dung dịch đơn thờng dùng để mạ với tốc độ
cao cho vật liệu có hình thù đơn giản, còn dung dịch phức dùng cho trờng hợp cần
có khả năng phân bố cao để mạ cho vật có hình thù phức tạp.
2. Chất điện ly.
Nhiều chất điện ly đợc đa vào dung dịch với nồng độ cao để tăng độ
dẫn điện cho dung dịch mạ. Các chất này cũng có thể kiêm thêm vai trò chất đệm,
-4-
không chế pH luôn ổn định cho dù hydrô và ôxy thoát ra làm thay đổi độ axít ở sát

các điện cực.
3. Chất tạo phức.
Dùng chất tạo phức để làm cho điện thế kết tủa trở nên âm hơn nhằm
tránh hiện tợng tự xảy ra phản ứng hóa học giữa catốt và ion kim loại mạ. Ví dụ
nh trờng hợp mạ đồng lên sắt thép sẽ xảy ra phản ứng:
Cu
2+
+ Fe Cu + Fe
2+
Phản ứng này làm cho chất lợng lớp mạ rất xấu, vừa xốp vừa dễ bong.
Nếu cho chất tạo phức vào để làm cho điện thế oxy hóa khử của đồng trở nên
âm hơn của sắt thì khả năng xảy ra phản ứng nh trên không còn nữa.
Chất tạo phức thông dụng trong công nghệ mạ điện là ion xyanua,
hydrôxít và sunfamát. Chất tạo phức cũng có vai trò làm hòa tan anốt vì chúng
ngăn cản đợc sự thụ động anốt.
4. Phụ gia hữu cơ.
Nhiều loại chất hữu cơ đợc cho vào bể mạ với nồng độ tơng đối thấp
nhằm làm thay đổi cấu trúc, hình thái và tính chất của kết tủa anốt. Việc lựa chọn
phụ gia hữu cơ phần lớn là dựa vào thực nghiệm. Các chất hữu cơ thờng dùng có
khả năng hấp phụ lên bề mặt catốt và có trờng hợp chất hữu cơ bị giữ lại trong kết
tủa.
Một phụ gia hữu cơ tuy có ảnh hởng đến nhiều tính chất của lớp mạ, nhng
dung dịch thờng vẫn dùng đồng thời nhiều phụ gia vì cần đến tác dụng tổng hợp
của chúng. Các chất phụ gia thờng đợc phân loại nh sau:
5. Mật độ dòng điện catốt D
c
Trong quá trình mạ, mật độ dòng điện giữ vai trò rất quan trọng. Nếu
mật độ dòng điện rất thấp, tốc độ chuyển đổi điện tử trong các phản ứng điện cực
sẽ nhỏ, các nguyên tử mới hình thành có đủ thời gian gia nhập có trật tự vào mạng
tinh thể vì vây mạng lới và câu trúc tinh thể đợc duy trì không bị biến dổi.

-5-
Khi tăng mật độ dòng điện lên, tốc độ phóng điện tăng nhanh, các
nguyên tử kim loại sinh ra ồ ạt không kịp gia nhập vào vị trí cân bằng trong mạng
tinh thể. Mặt khác do quá thế lúc đó lớn nên mầm tinh thể mới tiếp tục sinh ra. Do
vây mà mạng tinh thể trở nên mất trật tự và đợc thể hiện ra là lớp mạ có nhiều lớp,
nhiều gợn sóng và nhiều khối đa tinh.
Nếu tiếp tục tăng mật độ dòng điện, tốc độ phóng điện quá nhanh
làm cho ion kim loại gần catốt quá nghèo gây ra hiện tợng kết tủa trên bề mặt catốt
sẽ sần sùi hoặc có hình nhánh cây.
Để đạt đợc yêu cầu chất lợng thì phải dùng dải mật độ dòng điện tơng
đối thấp. Phần lớn đều dùng nguồn điên một chiều đã qua nắn dòng để mạ và giữ
dòng điện không đổi vào catốt. Dải mật độ thích hợp cho lớp mạ tốt thờng thấp hơn
mật độ dòng giới hạn D
gh
khá nhiều. Do đó, với một dòng điện nhất định, muốn
nâng cao tốc độ mạ thì phải tìm cách tăng D
gh
của nó lên. Có 3 cách tăng:
- Tăng nồng độ ion kim loại mạ.
- Tăng nhiệt độ
- Tăng chuyển động tơng đối giữ catốt và dung dịch mạ.
III. Công nghệ mạ điện
.1 Gia công bề mặt trớc khi mạ.
Gia công chuẩn bị bề mặt trớc khi mạ là công việc vất vả, tốn kém nhng không thể
bỏ qua hoặc giảm bớt vì nó quyết định chất lợng sản phẩm mạ. Nhiệm vụ quan
trọng nhất trong gia công bề mặt là lam sạch hết các lớp gỉ, các màng oxít, màng
dầu mỡ, tạp chất... trên bề mặt kim loại để tạo điều kiện cho lớp mạ gắn chắc với
nền. Dới đây xin giới thiệu một số khâu chính trong quá trình gia công bề mặt trớc
khi mạ:
-6-

Đánh bóng cơ khí
Tẩy rửa điện hóa
Tẩy rửa hóa học
Rửa nước
Tẩy điện hóa bằng
bể catốt và bể anốt
Rửa nước
Hoạt hóa bề mặt
vật cần mạ
Rửa nước
Chi tiết cần
Bột mài Bụi kim loại.
NaOH, Na
3
PO
4
, Na
2
SiO
2
Nớc thải chứa kiềm
NaOH, Na
2
CO
3
, Nớc thải chứa kiềm
Na
3
PO
4

, Na
2
SiO
2
Nớc Nớc thải chứa kiềm
Dung dịch axít Nớc thải chứa axít
Nớc
Nớc thải chứa axít
H
2
SO
4
, HCl Nớc thải chứa axít
Nớc Nớc thải chứa axít
Công đoạn mạ
Hình 1.2-Sơ đồ dây chuyền gia công bề mặt trớc khi mạ
Các chi tiết cần mạ đợc đa vào bộ phận gia công cơ học. Tại đây các chi tiết
cần mạ sẽ đợc mài và đánh bóng.
2. Một số công nghệ mạ thờng sử dụng trong công nghiệp
2.1. Mạ đồng
Đồng ( Cu ) là kim loại dẻo, dễ đánh bóng. Trọng lợng riêng ở 20
o
C là 8,96 g/m
3
, trọng lợng nguyên tử là 63,54, nhiệt độ nóng chảy là 1083
o
C. Điện
thế tiêu chuẩn của Cu/Cu
2+
bằng +0,34V, của Cu/Cu

+
bằng +0,52V.
-7-
Đồng có điện thế dơng hơn sắt, nên nó là lớp mạ catốt đối với sắt thép
cũng nh đối với kẽm, hợp kim của kẽm....Lớp mạ đồng không thể bảo vệ bề mặt
các kim loại này khỏi ăn mòn điện hóa đợc mà chỉ bảo vệ chúng một cách cơ học.
Lớp mạ đồng dễ đánh bóng đạt đến độ bóng rất cao, lại gắn bám tốt
với các kim loại khác nh Ni, Cr, Ag.... cho nên đồng thờng đợc dùng làm lớp mạ
lót cho nhiều lớp mạ khác. Lớp mạ đồng còn đợc dùng để chống thấm cácbon cục
bộ cho các chi tiết máy khi nhiệt luyện. Mạ đồng cũng đợc dùng trong kĩ thuật in
con chữ, mạ trục in lõm, mạ ghép hình...
* Mạ đồng trong dung dịch axit
Dung dịch axít để mạ đồng gồm các dung dịch sunfat, floborat, nitrat,
flosilicat, sunfamat và clorua. Chúng đều có thành phần đơn giản và làm việc ổn
định, dùng đợc mật độ dòng điện cao nhất là khi tăng nhiệt độ và khuấy mạnh
dung dịch.
Thành phần chủ yếu của các dung dịch axit là muối của đồng với các
axit tơng ứng. Khi mạ, ion Cu
2+
phóng điện trên catốt ở điện thế khá dơng và ít
thay đổi khi tăng hay giảm mật độ dòng điện, vì vậy thờng cho lớp mạ có cấu trúc
tinh thể thô to nhng lớp mạ lại kín, chắc sít.
Nhợc điểm chung của các dung dịch axit là khả năng phân bố thấp
nên chỉ mạ cho vật có hình dạng đơn giản và đặc biệt là không thể mạ trực tiếp
đồng lên gang thép, hợp kim của kẽm và các kim loại có điện thế âm hơn đồng.
Bảng 1.1- Các dung dịch mạ đồng sunfat [1]
Thành phần (g/l) dung dịch và chế
độ mạ
Dung dịch số
1 2 3

CuSO
4
.5H
2
O 200 - 250 180 - 240 240 - 250
H
2
SO
4
35 - 70 45 - 60 40 - 60
Chất bóng B-7211 3 - 5 ml/l - -
Chất bóng UBSA 1A - 1,5 - 2,5 ml/l -
Chất bóng LTI advangard - - 1-10 ml/l
Ion Cl
-
30 - 75 mg/l 28 - 80 mg/l 30 - 60 mg/l
Nhiệt độ,
o
C 18 - 30 24 - 40 15 - 25
D
c
, A/dm
2
2 - 7 3 - 6 2 - 6
-8-
D
a
, A/dm
2
< 2,5 1,5 - 3 -

Bảng 1.2- Các dung dịch mạ đồng floborat
Thành phần (g/l) dung dịch và chế
độ mạ
Dung dịch số
1 2 3
Đồng floborat : Cu(BF
4
)
2
35-40 220-230 450
Axit floboric: HBF 15-18 20-30 30
Axit boric: H
3
BO
3
15-20 15-16 30
Nhiệt độ,
o
C 15-25 60-70 20-40
D
c
, A/dm
2
<10 25-50 40
PH 1 1,2-1,7 0,2-0,6
* Mạ đồng từ dung dịch phức chất
Dung dịch phức mạ đồng thờng có môi trờng kiềm, đó là các dung
dịch xyanua, pyrophotphat, etylendiamin....Đồng nằm trong ion phức thờng là
phức bền hoặc rất bền, nên khi phóng điện trên catốt đòi hỏi nhiều năng lợng hơn.
Do đó lớp mạ thu đợc có tinh thể nhỏ, mịn, phủ kín đều trên các vật có hình thù

phức tạp. Đặc biệt là có thể mạ trực tiếp trên nền sắt thép, kẽm, hợp kim của
kẽm....Nhng dung dịch phức chất có hiệu suất dòng điện thấp, ngỡng mật độ dòng
điên cho phép thấp nên tốc độ mạ chậm.
Do xianua rất độc hại với môi trờng, nên ngày nay hầu hết các cơ sở đã thay
thế dung dịch xianua bằng các loại dung dịch mạ khác.
2.2. Mạ Niken
Niken là một trong những kim loại quan trọng nhất, thông dụng nhất trong
ngành mạ điện. Niken có màu trắng, ánh vàng, có nguyên tử lợng 58,7, trọng lợng
riêng là 8,9g/cm
3
, nhiệt độ nóng chảy là 1457
o
C. Niken tơng đối mềm và rất ổn
định trong không khí. Điện thế chuẩn của Niken là -0,25V. Trong không khí Niken
dễ bị thụ động và điện thế trở nên dơng hơn, lúc đó bề mặt Niken đợc phủ một lớp
oxit mỏng trong suốt, kín khít rất bền vững. Nhờ vậy mà bề mặt của nó luôn sáng
bóng không bị mờ đi theo thời gian. Trong mọi môi trờng, điện thế của Niken đều
dơng hơn của thép, vì thế Niken là lớp mạ catốt đối với thép và chỉ bảo vệ tốt khi
nó hoàn toàn kín. Thế nhng lớp mạ Niken vốn có nhiều lỗ hở, nhất là khi lớp mạ
-9-
mỏng. Vì vậy để lớp mạ đảm bảo đợc chức năng bảo vệ thì cần áp dụng một trong
các biện pháp sau:
- Mạ dày: lớp mạ đợc xem là kín khi chiều dày của nó không nhỏ hơn
25àm.
- Mạ lót đồng: vừa dẽ kín, vừa rẻ hơn. Chiều dày lớp đồng không đợc quá
50% chiều dày tổng các lớp mạ.
- Mạ nhiều lớp Niken chồng lên nhau để tăng độ kín và hạn chế độ giòn của
lớp kền bóng dày...
Mọi lớp mạ Niken chủ yếu đợc dùng dới dạng bóng sáng. Để tăng
thêm tính trang sức hơn nữa thờng mạ chồng lên nó một lớp crôm rất mỏng làm

cho bề mặt có ánh xanh dịu, đồng thời lại cứng hơn nên ít bị xây xát. Để lớp mạ có
sự bảo vệ thật tốt trên sắt thép, ngời ta mạ nhiều lớp Cu-Ni hoặc Cu-Ni-Cr.
Dung dịch mạ Niken
Mạ Niken có thể dùng các dung dịch sunfat, clorua, sunfamat,
floborat....Nhng thông dụng nhất vẫn là dung dịch sunfat.
Cấu tử chính của dung dịch sunfat là NiSO
4
.7H
2
O có độ hòa tan lớn. Các
dung dịch mạ hiện đại thờng dùng nồng độ cao (> 300g/l) và thờng làm việc ở
nhiệt độ cao ( 40-70
o
C ) để tránh Niken sunfat kết tinh trở lại. Chất đệm thông
dụng là H
3
BO
3
, nồng độ tốt nhất trong phạm vi 20-40g/l. Axit boric có tác dụng
điều chỉnh pH cả trong toàn khối dung dịch lẫn trong lớp sát catốt. NaCl hay NiCl
2
cung cấp Cl
-
để chống thụ động anốt. Phụ gia tạo độ bóng có thể là các chất nh: đ-
ờng hóa học, cloramin B, 1-4 butadiol, formalin.... Chất chống rỗ thờng dùng là
Natri ankysunfat hay các chế phẩm đặc biệt do các nhà chế tạo cung cấp.
Các dung dịch mạ Niken nếu sản xuất ổn định, tuân thủ đúng chế độ mạ, th-
ờng xuyên làm sạch tạp chất có hại.... thì có thể sử dụng rất lâu mới phải thay.
Bảng 1.4- Các dung dịch mạ Niken Sunfat [1]
Thành phần (g/l) dung

dịch mạ và chế độ mạ
Dung dịch số
1 2 3 4 5 6
-10-
NiSO
4
.7H
2
O 300-350 260-300 90 250-300 260-300 280-300
NiCl
2
.6H
2
O 45-60 40-60 200 40-60 40-60 10-15
H
3
BO
3
30-40 35-40 40 30-40 30-40 25-40
1-4 butadiol 35%, ml/l - 0,2 0,2 0,1 - 0,5
Sacarin - 0,7-1,5 0,7-1,5 - - -
Formalin 40%, ml/l - - - - 0,6-1 0,5-1
Aminobenzen sunfamit - - - - 0,18-0,25 -
PH 1,4-4,5 4-4,8 4-4,8 4,3-5 4,3-5 4,5-5,5
D
c
, A/dm
2
2,5-10 4-6 4-6 2-6 2-7 2,5-3,5
Nhiệt độ,

o
C 45-65 55-60 55-60 50-60 50-60 50-60
2.3. Mạ Crôm
Crôm là kim loại màu trắng bạc có ánh xanh; có độ cứng rất cao và chịu mài
mòn rất tốt. Khối lợng nguyên tử bằng 52,01; trọng lợng riêng bằng 7,2kg/cm
3
.
Nhiệt độ nóng chảy là 1750-1800
o
C. Theo điện thế tiêu chuẩn ( Cr/Cr
3+
= -0,7V) thì
nó thuộc các kim loại hoạt động, nhng trong khí quyển bề mặt của Crôm đợc sinh
ra lớp màng mỏng oxít rất kín, chắc, chống ăn mòn tốt làm cho Crôm giữ đợc màu
sắc và độ bóng rất lâu. Trong không khí ẩm và trong môi trờng oxy hóa, Crôm có
điên thế +02V, vì vậy Crôm là lớp mạ catốt đối với sắt thép. Lớp mạ Crôm nhất
thiết phải kín mới có thể bảo vệ đợc nền thép.
ứng dụng quan trọng của mạ Crôm là: mạ Crôm trang sức rất mỏng trong hệ
lớp mạ bảo vệ-trang sức; Mạ Crôm bảo vệ chống ăn mòn nâng cao độ bền mòn cho
các dụng cụ cầm tay; Mạ Crôm cứng phục hồi chi tiết máy đã bị mòn. Lớp mạ
Crôm làm việc tốt ở nhiệt độ cao (

500
o
C ), có khả năng phản xạ ánh sáng tốt và
không bị mờ đi theo thời gian, có độ cứng rất cao ( 8000-10000 N/mm
2
) và không
hề bị suy giảm khi nhiệt độ làm việc cha vợt quá 350
o

C. Lớp mạ Crôm có hệ số ma
sát rất bé và có độ gắn bám tốt với thép, niken, đồng và hợp kim của đồng. Nhng
mạ các kim loại khác lên Crôm thì rất khó bám do có lớp oxít ngăn cản.
Các dung dịch mạ Crôm
- Mạ Crôm từ dung dịch có anion SO
4
2-
.
Dung dịch chỉ gồm 2 cấu tử CrO
3
và H
2
SO
4
. CrO
3
có thể dùng với nồng độ
thay khổi trong một khoảng rất rộng từ 150-400 g/l vẫn không ảnh hởng nhiều đến
dáng vẻ bên ngoài của lớp mạ. Nồng độ lớn cho lớp mạ ít cứng, hiệu suất dòng
-11-
điện và khả năng phân bố thấp. Nồng độ loãng cho lớp mạ rất cứng, hiệu suất dòng
điện và khả năng phân bố cao. H
2
SO
4
đợc dùng để cung cấp anion hoạt hóa SO
4
2-
,
nồng độ H

2
SO
4
cao có su hớng cho kết tủa bóng, tinh thể nhỏ. Nồng độ thấp cho
kết tủa xám, kém chất lợng. Tỷ lệ nồng độ giữa hai cấu tử này tốt nhất là: CrO
3
/
H
2
SO
4
= 100/1; lúc đó lớp mạ sẽ bóng sáng, cho hiệu suất dòng điện cao, khả năng
phân bố lớn.
- Mạ Crôm từ dung dịch có anion F

Mạ Crôm từ dung dịch chứa F

có những u điểm so với dung dịch chứa
SO
4
2-
là: có thể mạ ở nhiệt độ phòng; khả năng phân bố và khả năng mạ sâu tốt
hơn; ngỡng D
c
tối thiểu thấp hơn; hiệu suất dòng điện cao hơn.
Lớp mạ thu đợc từ dung dịch chứa anion F
-
có độ cứng thấp, độ đàn hồi cao
và có thể mạ bóng đợc.
Thành phần dung dịch và chế độ mạ nh sau:

CrO
3
300-400 g/l Nhiệt độ : 20-30
o
C
HF.2H
2
O 8-12g/l D
c
: 10 A/dm
2
Vì dung dịch chứa anion F

có tính ăn mòn cao nên bể chứa phải bọc lót
bằng chất dẻo. Anốt không dùng là chì mà phải dùng hợp kim Pb-Sb (6-8%) hay
Pb-Sn (4-6%).
- Mạ Crôm từ dung dịch có chứa các anion SO
4
2-
và SiF
6
2-
Dung dịch chứa đồng thời hai anion SO
4
2-
và SiF
6
2-
có tác dụng làm tăng
khoảng nhiệt độ và mật độ dòng điện cho lớp mạ bóng lên; tăng khả năng phân bố

và trong một số trờng hợp cụ thể còn tăng đợc năng suất mạ Crôm lên.
Điểm nổi bật chung của dung dịch này là thành phần của nó luôn ổn định
nhờ dùng d các muối khó tan chứa các anion ấy. Thành phần tối u và chế độ mạ
của dung dịch này nh sau:
CrO
3
250-300 g/l Nhiệt độ : 55-65
o
C
CrSO
4
5,5-6,5 g/l D
c
: 40-100 A/dm
2
K
2
SiF
6
18-20 g/l
-12-
Cũng nh dung dịch chứa F

, dung dịch này có tính ăn mòn mạnh, nên bể
chứa phải bằng chất dẻo, anốt phải dùng hợp kim Pb-Sn (5-10%)
Trong công nghiệp sản xuất phụ tùng xe đạp-xe máy, các chi tiết chủ yếu đ-
ợc mạ 2 lớp: lớp trong là Niken, lớp ngoài là Crôm. Hình 1.3 dới đây xin giới thiệu
sơ đồ khối dây chuyền công nghệ mạ Crôm-Niken .
-13-
Bột mài Bụi kim loại.

NaOH, Na
3
PO
4
, Na
2
SiO
2
Nớc thải chứa kiềm
NaOH, Na
2
CO
3
, Nớc thải chứa kiềm
Na
3
PO
4
, Na
2
SiO
2
Nớc Nớc thải chứa kiềm
Dung dịch axít Nớc thải chứa axít
Nớc
Nớc thải chứa axít
H
2
SO
4

, HCl Nớc thải chứa axít
Nớc Nớc thải chứa axít
Dung dịch mạ
Niken. Nớc thải chứa axít,
Ni
2+
Hơi axít...
-14-
A
Đánh bóng cơ khí
Tẩy rửa điện hóa
Tẩy rửa hóa học
Rửa nước
Tẩy điện hóa bằng
bể catốt và bể anốt
Rửa nước
Hoạt hóa bề mặt
vật cần mạ
Rửa nước
Mạ Niken bán bóng
Rửa thu hồi sau mạ
Mạ Niken lớp 2
Rửa thu hồi sau mạ
Mạ Niken bóng
Chi tiết cần mạ
Nớc
Dung dịch Crôm
Dung dịch mạ Crôm
Hơi axít.....
Nớc thải chứa axit,

Cr
+6
Nớc
Nhiệt Hơi hóa chất
Hình 1.3. sơ đồ khối dây chuyền mạ Cr-Ni có kèm dòng thải
III. Đặc tính của nớc thải
Nớc thải từ xởng mạ điện thải ra có thành phần đa dạng, nồng độ
lại thay đổi rất rộng, pH cũng biến động mạnh từ axit đến trung tính hoặc kiềm.
Nớc thải phân xởng mạ thờng đợc phân dòng thành 3 loại: nớc thải kiềm-axit,
nớc thải crôm, nớc thải xyanua. Lí do phải phân ra nh vậy vì : + Nớc thải
xyanua gặp nớc thải axit hay nớc thải mạ crôm(cũng có lẫn axit) sẽ sinh ra khí
HCN rất độc, làm ô nhiễm cả xởng mạ lẫn bộ phận tiếp theo xử lý nó.
+ Nớc thải mạ crôm đặc xử lý dễ hơn khi pha loãng chúng.
-15-
Rửa thu hồi sau mạ
Hoạt hóa crôm
Mạ Crôm
Rửa thu hồi sau mạ
Sấy khô
Sản phẩm
Rửa nước
A
Nớc thải Crôm ngoài Cr
6+
còn có thể có các hoá chất khác nh:
Fe
2+
, Cu
2+
, Ni

2+
, Zn
2+
H
2
SO
4
, HCl, HNO
3
, tạp chất hoá học, nồng độ tổng hợp
các chất dao động trong khoảng 30-300mg/l, pH=1-7.
Nớc thải xyanua ngoài CN
-
còn có thể có phức xyanu kẽm, cadimi,
đồng muối, mùn, chất bóng, chất hữu cơ. Tổng nồng độ của xyanua dao động
trong khoảng 5-300mg/l, pH>1 và chứa một ít tạp chất cơ học.
Nớc thải kiềm-axit chứa các loại axit nh: H
2
SO
4
, HCl, HNO
3
,
HF chứa các loại kiềm nh : NaOH, Na
2
CO
3
, chứa các ion kim loại nh : Fe
2+
,

Fe
3+
, Cu
2+
, Ni
2+
, Zn
2+
, Cd
2+
các loại muối, pH dao động từ 1-10.
Ngoài ra, trong nớc thải còn chứa các chất nh dầu mỡ, chất huyền
phù, đất cát, gỉ sắt Nh vậy, nớc thải xởng mạ điện chứa rất nhiều các thành
phần khác nhau, nồng độ lại biến động trong khoảng khá rộng.Do đó, để xử lý
nớc thải mạ điện phải dùng nhiều các phơng pháp khác nhau, phù hợp với từng
loại nớc thải và nồng độ tạp chất chứa trong nó. Việc chọn phơng pháp nào là
tuỳ thuộc vào chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật cho phép, điều kiện môi trờng địa phơng
yêu cầu, nồng độ nớc thải, nớc xử lý với mục đích để dùng lại cho sản xuất hay
thải ra luôn môi trờng. Tuy nhiên, chọn phơng pháp nào cũng phải đảm bảo
theo đúng tiêu chuẩn cho phép của nhà nớc.
-16-