1.如前所述，地球是全人类的共同家园，世界上只有一个地球。清洁生产和环境保护意味着保护地球和我们共同的家园。因为电镀行业的特点，我们电镀工作者在这方面有着不可推卸的责任和义务。本文旨在探讨电镀行业，特别是镀铬行业，在不影响工业生产可持续发展的同时，实现清洁生产，保护和改善人类生存环境的技术和方法。电镀是一项古老的技术，但也是一项不可或缺的技术。电镀提高了各种工件的表面质量和耐腐蚀性，赋予了许多产品新的性能和附加值，为国民经济的各个方面做出了巨大贡献。然而，电镀会对环境造成一些不良影响，特别是电镀废水、废气和废物对环境的污染和破坏，越来越受到人们的关注。六价铬电镀是工业上广泛使用的镀铬方法。六价铬镀层光亮，硬度高，耐磨性和耐腐蚀性好，工艺简单，维护方便。但六价铬电镀是电镀工业中最严重、最难处理的污染源之一。铬是生物体正常代谢过程中的必需元素之一。铬缺乏会引起糖、脂肪等代谢紊乱，但含量过高会对生物体和人体造成严重伤害。美国环境保护署(EPA)将六价铬确定为17种高度危险的有毒物质之一。铬在水中以三价和六价的形式存在，其中六价铬的毒性很大，约为三价铬的100倍。如果水中六价铬的含量超过0.1mg/L的浓度，就会对人体产生毒性作用。铬(ⅴ)对皮肤有严重的刺激性，可引起皮肤溃疡。长期摄入会引起鳞状细胞癌、肉瘤、腺癌等疾病。六价铬的废水和废物不能像氰化物一样在自然界中自然降解。它会在生物体和人体中积累，并会造成长期危害。它是一种剧毒致癌物，也是一种严重的腐蚀介质。为了取代污染严重的六价铬电镀，人们进行了许多研究，包括低浓度镀铬、代铬电镀和三价铬电镀。其中三价铬电镀最活跃，最有发展前途，在国外三价铬电镀发展很快。很多发达国家都在逐步用三价铬电镀代替六价铬电镀，北美已经规定六价铬会逐步减少，最终停止。本文将重点介绍这方面的研究进展。二。三价铬电镀的特点三价铬电镀的优点是色泽白亮，硬度高，机械性能优异。其分散和覆盖能力远高于六价铬。在相同的电流密度下，其沉积速度是六价铬电镀的两倍，电流效率也很高。但三价铬电镀最重要的优点是毒性只有六价铬的百分之一，而且容易处理。它是取代六价铬电镀的最有前途的电镀工艺之一，六价铬电镀应用广泛，但严重污染环境。如前所述，由于三价铬电镀等环保新技术的出现，发达国家已经决定减少六价铬电镀，直至完全取消。但三价铬电镀也存在一些问题，主要是对杂质的容忍度低，导致其稳定性差，甚至无法投入实际生产应用。阳极产生的六价铬离子会严重影响镀层质量，使合格产品根本无法电镀。例如，当锌、铜和镍在三价铬镀液中积累到10 ~ 10~100ppm的浓度时，镀层质量就会下降。按照一般的槽液配比，厚铬层是镀不上去的。三价铬电镀的这些问题严重制约了它的推广和应用。但近年来，三价铬电镀技术的研究取得了很大进展，在克服六价铬和杂质污染、实现厚镀层方面取得了突破。实现了长期稳定的三价铬电镀，并已大规模投入生产应用，取得了良好的经济效益和环境效益。然而，在中国的电镀行业，这方面仍然远远落后于国际发展水平。【接下来】在三价铬电镀过程中，由于阳极的氧化会产生三价铬镀液中的六价铬离子。六价铬离子严重影响镀层质量，增加镀液压力，使电镀无法进行。因此，必须尽量防止六价铬离子对三价铬电镀的影响。为了减少阳极反应产生的六价铬离子对槽液的污染，人们主要从以下几个方面进行研究。1.当六价铬离子达到镀层质量时，用还原剂将槽液中的六价铬离子还原为三价铬离子。例如，还原剂亚硫酸氢盐、甲醛、乙二醛和亚硫酸钠用于将六价铬离子还原成三价铬离子。但连续使用还原剂处理槽液难以实现连续生产，无法保证长期稳定生产。2.用离子交换树脂膜设置阳极区和阴极区，中间用离子膜隔离三价铬离子，使三价铬离子不能通过膜进入阳极区，不会在阳极上被氧化成六价铬离子。阴极溶液含有三价铬离子，阳极溶液一般主要由酸组成。离子交换树脂膜一般为杜邦公司生产的NAFION117或NAFION324阳离子交换树脂膜。例如，日本专利提出用离子交换膜技术将镀槽分成阳极区和阴极区。将三价铬盐的水溶液注入阴极区，将不含三价铬的溶液，例如含有相同阴离子的酸性溶液，注入阳极区。如果阳极区域是硫酸溶液，则阳极是铅或钛基表面覆盖有贵金属或氧化物的阳极。当将阳极溶液注入氯化物溶液中时，阳极是覆盖有贵金属或氧化物的石墨或钛基阳极。由于使用离子交换膜，镀液结构复杂，离子交换树脂膜价格也很贵。3.采用催化阳极，阳极中不产生或产生很少的六价铬离子，避免了槽液的污染，保证了连续长期稳定生产。这种方法是可行的，具有明显的经济效益。下面重点介绍美国专利报告的最新进展。如在六价铬电镀的情况下，当使用铅和铅合金电极时，从铅电极产生的铅化合物淤渣也会在电极上形成。阳极表面铅的氧化物也会加速三价铬氧化成六价铬。日本专利提出使用电极来防止六价铬的产生。该阳极至少包含铁、铁合金、镍、镍合金和氧化镍。后来日本专利提出用铁氧体阳极来防止六价铬的生成。然而，这种阳极会溶解并产生一层粘在工件表面的污泥，导致涂层质量下降。日本专利还提出使用含有氧化铱的阳极作为电极催化剂，这提高了阳极的使用寿命。但长时间使用，由于微量产生的六价铬离子和槽液中有机添加剂电氧化产生的分解产物，槽液会不稳定。最近，美国专利中提出了一种新型电极。可在三价铬镀液中长期使用，阳极反应只产生少量六价铬离子，即使没有离子交换树脂隔膜，槽液也能长期保持稳定。该电极包含铱金属氧化物，并在电极表面上形成多孔层。该电极也可用于复杂形状零件的滚镀。四。防止杂质金属离子的方法三价铬镀液对杂质离子敏感，镍离子高于150ppm是有害的，铁离子高达500ppm有利于提高覆盖能力，但浓度高于1,000 ppm是有害的，铜离子高于15ppm，锌离子高于10ppm，铅大于5 ~ 10 ppm都会对镀层质量产生严重影响。当这些杂质积累到一定程度，就会出现黑条纹、雾和云。严重污染情况还会影响覆盖能力，无法进行正常生产。铅在硫酸盐体系中不是问题，因为它可以通过过滤以硫酸铅沉淀的形式除去。为了实现长期稳定的电镀生产，人们采用了以下方法。【下一篇】1。用试剂沉淀杂质金属，如亚铁氰化物沉淀金属离子。在污染的槽液中加入亚铁氰化物可以沉淀金属离子，然后过滤。但过量残留的亚铁氰化物对槽液有害，有时不得不加入少量的杂质金属离子，通过共沉积去除过量的沉淀添加剂。残留的杂质金属离子可以通过电沉积去除。但电沉积对铜离子有效，对镍和锌无效，对铁离子仅部分有效。而且这种方法不能进行连续生产，残留的试剂对镀液有害，还需要昂贵的试剂。2.使用离子交换树脂定期去除杂质金属。例如，使用螯合离子交换树脂XFS-4195定期去除杂质金属离子。这种离子交换树脂具有吡啶甲基胺基团，对金属杂质的亲和力强，但对三价铬离子的亲和力低。95%的三价铬离子可以通过螯合离子交换树脂，10-90%的杂质金属阳离子被螯合离子交换树脂阻挡。镀液通过时，吸附了除三价铬以外的金属阳离子，包括铜、镍、锌，可以同时去除电镀过程中的杂质。当离子交换树脂吸附的杂质金属离子饱和时，可以使用络合剂无机酸和氢氧化铵，它们对金属杂质的亲和力比螯合离子交换树脂更大，从而使离子交换树脂重新活化。采用多个离子交换树脂柱，交替去除杂质金属离子，可以保证连续长期生产。离子交换树脂的亲和力用分配系数d表示为d = [r-m]/[m] soln，r-m代表金属对树脂的吸附浓度，定义为每克树脂吸附金属的克数。[M]SOLN，代表通过树脂的溶液中金属离子的浓度。通常，在达到平衡后进行测量。被杂质金属离子饱和的离子交换树脂可以通过以下步骤回收:5体积的1M NH4OH、2体积的水、5体积的1M H2SO4和10体积的水。用氢氧化铵回收铜和锌，用硫酸回收镍。树脂上的饱和杂质金属离子也可以用10倍体积的EDTA和四乙烯五胺去除，两者都是强络合剂。也可以使用5体积的1M硫酸、2体积的水和5体积的1M氢氧化铵或0.5M EDTA或0.1M四乙烯五胺。镍和锌用酸脱酸，铜用螯合剂或胺脱酸。3.用螯合剂螯合杂质金属离子来掩盖杂质，当然最好是实现杂质金属和三价铬的共沉积。下面简单介绍一下这个方法。最近的美国专利介绍了用于螯合杂质金属离子的EDTA型添加剂，例如EDTA、EDTA二钠、EDTA三钾、EDTA四钙和EDTA镁。这种EDTA添加剂可以采取螯合金属的形式，如乙二胺四乙酸氢钙二钠，可以立即恢复因杂质金属离子污染而无法工作的商用三价铬镀液的工作能力，无需沉淀、电解等处理。EDTA可以隐藏金属和有机杂质，可以促进金属离子，特别是镍离子和铁离子的共沉积，使槽液中的杂质保持在正常可接受的范围内。槽液的推荐成分有硫氰酸钠、硫脲、N-单对甲基苯基硫脲、硫代乙酰胺、四乙基秋兰二硫化物、二乙基二硫代氨基甲酸酯、烯丙基磺酸钠、乙烯基磺酸钠、巯基丙磺酸、苯磺酰胺、甲巯咪唑、糖精等。缓冲剂是浓度为0.45-0.75摩尔的硼酸。任选的缓冲液还包括羧酸，如柠檬酸盐、苹果酸乙酸盐、酒石酸盐等。润湿剂如磺基琥珀酸己酯、十二烷基硫酸钠、起泡剂辛醇可以消除涂层的黑点，提高低电流密度的覆盖能力。浓度为0.05 g/L ~ 1 g/L，最高可达10 g/L，导电盐对硫酸钠、钾盐、铵盐有一定的缓冲作用。pH值范围为1.5至5.5，令人满意的范围为2.5至4.0。还原剂亚硫酸氢盐、甲醛甲醛、乙二醛和亚硫酸钠将六价铬还原为三价铬。温度范围为40至60，50℃最佳。外表面的亮度类似于六价铬镀层的亮度。电流密度为每平方英寸40至250安培，优选每平方英寸40至100安培。五、结论三价铬电镀工艺利用铱催化电极可以防止六价离子的产生，EDTA螯合剂可以掩盖杂质金属，实现与铬金属的共沉积，从而增加了三价铬电镀工艺的范围，保证了三价铬电镀可以长期稳定投入生产使用，因此可以替代严重污染环境的六价铬电镀工艺。建议我国加大研究力度和科研投入，开展三价铬电镀工艺研究，为在不久的将来赶超世界先进水平，实现清洁生产，保护环境做出贡献。

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