Cong Nghe Ma Crom

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghệ mạ điện kim loại đã ra đời và phát triển từ rất lâu trên thế giới. Ở

Việt Nam ngành mạ điện đang phát triển mạnh như ở Hà Nội, TP HCM, Bình

Dương để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng ở cả trong và ngoài nước. Tuy nhiên hầu hết

các cơ sở mạ điện ở Việt Nam đều có đặc trưng là mặt bằng sản xuất chật hẹp, nằm

xen kẽ trong khu dân cư, quy mô sản xuất nhỏ, sản xuất kiểu gia đình, công nghệ

thiết bị lạc hậu xuống cấp.

Mạ không chỉ bảo vệ kim loại nền khỏi bị ăn mòn mà còn có tác dụng trang trí.

Tùy theo mục đích sử dụng mà áp dụng nhiều kỹ thuật mạ phủ các kim loại khác

nhau, phổ biến nhất trong ngành mạ tiểu thủ công nghiệp là mạ phủ các kim loại

như Đồng, Niken, Kẽm, Crôm, Vàng và Bạc. Trong bài tiểu luận này chúng em

xin được tìm hiểu về công nghệ mạ Crôm. Lớp mà crôm với ưu điểm có độ bóng

cao, màu sắc bắt mắt, được dung để trang trí, bảo vệ và tạo độ chịu mài mòn cho

sản phẩm nên được ứng dụng khá rộng rãi.

Kỹ thuật mạ crôm ngày nay đã có những bước tiến nhảy vọt nhằm tạo ra lớp mạ

có cấu trúc tinh thể, mịn, dẻo, độ bám tốt, không xốp, không bong. Tuy nhiên, mạ

điện nói chung và mạ crôm nói riêng là một ngành có mức độ ô nhiễm môi trường

cao bởi các tác nhân chính như hơi hóa chất độc hại, nước thải có pH thay đổi lớn,

chứa các ion kim loại nặng dễ gây cho con người những căn bệnh hiểm nghèo.

Việc khắc phục các tác nhân gây ô nhiễm nêu trên nhằm bảo đảm môi trường

làm việc cho những người trực tiếp sản xuất và bảo vệ môi trường chung là vấn đề

kỹ thuật bắt buộc, ngay cả khi cở sở sản xuất đặt trong khu công nghiệp tập trung

hay sản xuất nhỏ lẻ. Chính vì lẽ đó, trong bài tiểu luận này chúng em cũng sẽ đưa

ra các giải pháp, phương pháp khắc phục, giảm thiểu ô nhiễm trong quy trình mạ

crôm .

BÀI T P L N KĨ THU T B O V MÔI TR NG CÔNG NGHI PẬ Ớ Ậ Ả Ệ ƯỜ Ệ Page 1

Do hạn chế về trình độ, kinh nghiệm, kiến thức và thời gian, bài tiểu luận sẽ

không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được ý kiến đóng góp, phản hồi

của cô giáo và các bạn.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!


I. ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MẠ CRÔM

I.1. Nguyên liệu dùng trong quy trình mạ crôm

a) Phôi mạ: Các kim loại như : Sắt, Đồng, Niken, Chì, Kẽm,…

b) Dung dịch mạ:

Gồm nhiều thành phần như axit Cromic (H2CrO4), H2SO4, Cr3+, K2SiF6, NaOH, NH4F nhưng chủ yếu vẫn là axit Cromic. Axit Cromic không có trong tự nhiên, ta điều chế bằng cách hòa tan Trioxit Crom (CrO3) trong nước tạo ra Axit Cromic :

CrO3 + H2O => H2CrO4.

Các dung dịch mạ Crom đều có thành phần chất tham gia như nhau, tuy nhiên tùy trường hợp mạ khác nhau mà có nồng độ thành phần khác nhau.

c) Vật liệu để gia công bề mặt kim loại trước khi mạ :

- Vật liệu gia công cơ học (mài, đánh bóng…):

Gia công cơ học là quá trình giúp cho bề mặt vật mạ có độ đồng đều và độ nhẵn cao, giúp cho lớp mạ bám chắc và đẹp. Có thể thực hiện gia công cơ học bằng nhiều cách : mài, đánh bóng (là quá trình mài tinh), quay xóc đối với các vật nhỏ, chải, phun tia cát hoặc tia nước dưới áp suất cao .Quá trình gia công cơ học làm lớp kim loại bề mặt sản phẩm bị biến dạng, làm giảm độ gắn bám của lớp mạ sau này. Vì vậy trước khi mạ cần phải hoạt hóa bề mặt trong axit loãng rồi đem mạ ngay.

- Vật liệu mài: Các loại bột mài như nhôm ôxit (Al2O3), lơ đánh bóng.

- Vật liệu đánh bóng: Mùn cưa, bột mài, axit sunfuric (H2SO4) 5%, chất hoạt động bề mặt như bột cây, trái bồ kết.

- Hóa chất sử dụng cho tẩy dầu mỡ :

Bề mặt kim loại sau nhiều công đoạn sản xuất cơ khí, thường dính dầu mỡ, dù rất mỏng cũng đủ để làm cho bề mặt trở nên kị nước, không tiếp xúc được với dung dịch tẩy, dung dịch mạ… Có thể tiến hành tẩy dầu mỡ bằng các cách sau: Tẩy trong dung môi hữu cơ như tricloetylen C2HCl3, tetracloetylen C2Cl4, cacbontetraclorua CCl4… chúng có đặc điểm là hòa tan tốt nhiều loại chất béo,


không ăn mòn kim loại, không bắt lửa. Tuy nhiên, sau khi dung môi bay hơi, trên bề mặt kim loại vẫn còn dính lại lớp màng dầu mỡ rất mỏng làm bề mặt không sạch, cẩn phải tẩy tiếp trong dung dịch kiềm. Tẩy trong dung dịch kiềm nóng NaOH có bổ sung thêm một số chất nhũ tương hóa như Na2SiO3, Na3PO4… Với các chất hữu cơ có nguồn gốc động thực vật sẽ tham gia phản ứng xà phòng hóa với NaOH và bị tách ra khỏi bề mặt. Với những loại dầu mỡ khoáng vật thì sẽ bị tách ra dưới tác dụng nhũ tương hóa của Na2SiO3. Tẩy trong dung dịch kiềm bằng phương pháp điện hóa, dưới tác dụng của dòng điện, oxy và hidro thoát ra có tác dụng cuốn theo các hạt mỡ bám vào bề mặt. Tấy bằng phương pháp này dung dịch kiềm chỉ cần pha loãng hơn so với tẩy hóa học đã đạt hiệu quả. Tẩy dầu mỡ siêu âm là dùng sóng siêu âm với tần số dao động lớn tác dụng lên bề mặt kim loại, những rung động mạnh sẽ giúp lớp dầu mỡ tách ra dễ dàng hơn.

- Hóa chất tẩy gỉ: axit HCl, H2SO4 10%, HNO3, muối FeSO4, Fe(NO3)2, chất ức

chế ăn mòn (NH4)2CS, urotropin, gieelatin, phenol.

I.2. Quy trình công nghệ mạ crôm tổng quát


Sơ đồ nguyên lý thiết bị mạ điện crôm

- Mạ điện tiến hành trong các bể mạ với dòng điện một chiều.

- Vật cần mạ là catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.

Kim loại dùng để mạ là anot và được nối với cực dương.

- Quá trình điện cực xảy ra như sau:

+ Ở catot xảy ra quá trình khử của kim loại cần mạ :

[Me(H2O)X]z+ + ze = Me + xH2O

Me: kim loại tạo nên lớp mạ.

Đồng thời ở catot còn có quá trình phụ khử hydro:

2H+ + 2e = H2↑

+ Ở anot xảy ra quá trình hòa tan điện hóa (oxy hóa) kim loại cần dùng để mạ:

Me + xH2O = [Me(H2O)x]z+ + ze

4 OH- = O2↑ + 2H2O + 4e

Me: kim loai cần mạ.


Mài thô, mài tinh

Gia công bề mặt

Đánh bóng, quay bóng

Làm sạch bằng hoá học

Làm sạch bằng điện giải

Tẩy gỉ

Mạ kẽm

Thành phẩmSấy khô

Bụi gỉ

Nước thải chứa hoá chất

Bụi kim loại

Nước thải kiềmNước thải hữu cơ

Nước thải và hơi acid

Tẩy dầu mỡ

Mạ bạc Mạ Crom Mạ đồng đen

Mạ vàng Mạ đồng

Mạ Niken


Quy trình mạ

Mô tả quy trình công nghệ mạ điện.

- Tẩy sạch bề mặt nguyên liệu mạ: tẩy sạch bề mặt cần mạ bằng gia công cơ

khí như mài thô, mài tinh, đánh bóng nhằm làm bằng các chỗ lồi lõm, vết hàn, các

sản phẩm gỉ tích tụ trên bề mặt, làm cho bề mặt tương đối bằng phẳng, nhẵn bóng.

Đối với những chi tiết có hình phức tạp, nhỏ bé không thể dùng mô tơ đánh bóng

thì phải dùng thùng quay bóng.

- Tẩy dầu mỡ: đối với dầu mỡ có nguồn gốc thực vật (dầu ) hay động vật

(mỡ) dùng xà phòng để tẩy. Đối với dầu mỡ có nguồn gốc dầu mỏ không thể xà

phòng hóa nhưng dễ tẩy trong dung môi hữu cơ, dịch kiềm và nhũ tương. Hàm

lượng NaOH thấp hiệu quả tẩy dầu thấp, nhưng nếu quá cao khi tẩy dầu xà phòng

tạo ra khó hoà tan, làm giảm hiệu quả tẩy dầu. Để duy trì dung dịch có độ kiềm ổn

định, khống chế sự thay đổi hàm lượng NaOH thường cho vào các loại muối như

Na2CO3, Na3PO4…. Sự có mặt của các chất hoạt động bề mặt, và chất nhũ hóa

(natri silicat) để tăng khả năng tẩy các chất không xà phòng hoá được.

- Tẩy gỉ: tiến hành sau khi đã làm sạch dầu mỡ trên bề mặt, chi tiết cần mạ

thường có lớp oxít phủ bên ngoài. Lớp ôxít này sinh ra khi đánh bóng không bôi

dầu hoặc để lâu ngoài không khí bị ôxi hoá hoặc chi tiết có những phần không cần

đánh bóng. Nếu trước khi mạ không tẩy lớp oxít này đi thì lớp mạ không bám

chắc, khi sử dụng hay va chạm sẽ bị bong ra. Vì vậy, cần phải tẩy sạch lớp oxít

trước khi mạ.

- Mạ phủ kim loại: Phôi mạ sau khi tẩy sạch bề mặt và được rửa sạch bằng

nước được đưa vào bể mạ.

- Sấy khô và hoàn thành sản phẩm : Các chi tiết sẽ được sấy khô sau công

đoạn mạ. Sau đó chúng sẽ được kiểm tra và đưa vào kho lưu trữ.


I.3. Sản phẩm của quá trình mạ crôm

- Đặc điểm: Lớp mạ Crom có độ bóng cao, màu trắng sang, có ánh xanh. Crom được mạ để trang trí hoặc bảo vệ các vật mạ, chịu mài mòn, tăng tính phản xạ ánh sang của sản phẩm.

- Sản phẩm mạ thường gặp: Phụ tùng xe hơi, xe gắn máy, đồ gia dụng, làm gương phản chiếu, mạ khuôn, xi lanh, vòng găng của động cơ đốt trong,…

I.4. Nhu cầu về năng lượng, nước và tài nguyên

Về năng lượng Điện là loại năng nượng được sử dụng nhiều tại các cơ sở mạ điện, cung cấp

năng lượng cho hầu hết các loại máy móc, thiết bị và động cơ trong nhà máy như các thiết bị quay tại công đoạn quay bóng, máy mài, công đoạn phủ mạ, ngoài ra điện còn sử dụng cho chiếu sáng, các loại quạt thông gió, quạt mát, công trình phụ trợ…

Về nước sử dụng Trong các công nghệ mạ điện, nước được sử dụng chủ yếu tại các công đoạn

như: quay bóng ướt, tẩy dầu mỡ, tẩy gỉ, rửa sau mạ, nước cung cấp cho lò hơi và có một phần trong các dung dịch mạ.

Về tài nguyên khoáng sản: Nguyên liệu đầu vào chú yếu của ngành mạ Crom là các kim loại như Sắt,

Đồng, Niken, Chì, Kẽm…, đây là những loại tài nguyên quý giá đối với các quốc gia, có vai trò to lớn trong quá trình phát triên kinh tế.

Ngoài ra, các công nghệ mạ điện còn sử dụng một số lượng rất lớn các nhiên liệu khác như than đá, dầu DO, FO, đây là những loại tài nguyên không tái tạo được nên việc sử dụng các tài nguyên này cần có một quá trình đánh giá và phân bố hợp lý.

Nhận xét

Đối với công nghệ mạ điện nói chung và crom nói riêng vấn đề tiêu thụ tài nguyên cần quan tâm là tiêu thụ tài nguyên khoáng sản và năng lượng điện.


Đầu vào của ngành mạ điện chủ yếu là kim loại, nhiên liệu đốt, các mỏ đại khai là một loại tài nguyên không tái tạo được, nhưng việc sử dụng và khai thác loại tài nguyên này đang là một áp lực lớn cho các nhà quản lý. Yêu cầu về một biện pháp khai thác hợp lý và một vật liệu thay thế là rất cần thiết.

Điện được sử dụng cho hầu hết các thiết bị, máy móc trong xưởng mạ, cho cả mục đích sản xuất và tiêu dùng. Vấn đề cần quan tâm đối với loại tài nguyên này là tiết kiệm năng lượng. Thiết kế một hệ thống chiếu sáng, quạt thông gió, và một chương trình vận hành phù hợp để tiết kiệm được tối đa lượng điện tiêu thụ. Nâng cao ý thức trong sử dụng điện của các đối tượng trong công ty.

Vấn đề tiêu thụ nước đối với ngành mạ điện là không đáng kể và lượng nước cung cấp cho các công đoạn trong sản xuất không nhiều, chủ yếu cho khâu tẩy rửa và sinh hoạt. Nhưng cũng cần có những biện pháp nhằm tiết kiệm lượng nước sử dụng, vừa tiết kiệm chi phí vừa giảm những tác động đến tài nguyên và môi trường.

I.5. Tính chất công nghệ

Crôm (Cr) điện giải là kim loại bạc có ánh xanh; có độ cứng rất cao và chịu mài mòn rấttốt. Nhiệt độ nóng chảy 1750 – 1800 oC. Theo điện thế tiêu chuẩn (Cr/Cr3+ = -0,7V) thì nó thuộc các kim loại hoạt động. Nhưng trong khí quyển bề mặt Crôm được sinh ra lớp màng mỏng oxit rất kín, chắc, chống ăn mòn rất tốt, làm cho Crôm giữ được màu dắc và độ bóng rất cao.Crôm bền trong khí quyển ẩm, trong không khí chứa H2S và SO2; trong các dung dịch axit sunfuric, nitric, photphoric, axit hữu cơ và dung dịch kiểm. Nhưng trong dung dịch axit HCl và trong H2SO4 đặc nóng Crôm bị hoà tan do màng oxyt bị phá huỷ.Trong các hợp chất, Crôm thường có hoá trị +3 và +6. Hợp chất Crôm hoá tri +6 là chấtoxy hoá mạnh. CrO3 hoà tan trong nước tạo thành hỗn hợp các axit Cromic.

Mạ crôm trang sức rất mỏng trong hệ lớp mạ bảo vệ trang sức, mạ Crôm bảo vệ chống ăn mòn. Mạ điện Crôm khác một cách căn bản so với các quá trình mạ điện khác là sự kết tủa kim loại Crôm từ dung dịch axit Cromic (H2CrO4), chứ không phải là từ dung dịch muối hoà tan của kim loại. Sự kết tủa của Crôm từ dung dịch axit Crômic (Crôm chứa trong anion CrO4

2-) thường diễn ra với sự có mặt của axit H2SO4, axit floboric HBF4, axitflosilicic H2SiF6. Những axit thêm vào đó tác dụng như những chất xúc tác, dung dịch mạ Crôm rất nhạy với các chất


bẩn.Lý thuyết quá trình mạ điện của Crôm vẫn còn chưa được xác định hoàn toàn. Một trong các lý thuyết cho rằng, quá trình diễn ra trên catốt, từ Crôm có oxy hoá + 6 (CrO3) chuyển thành Crôm có số Oxy hoá +3 (trong Cr2O3) rồi Crôm +2 (CrO) và cuối cùng thành Crôm kim loại.

2CrO3 + 6H + 6e → Cr2O3 + 3H2O

2Cr2O3 + 4H+ + 4e → 4CrO + 2H2O

CrO + 2H+ + 2e → Cr ↓+ H2O

2H+ + 2e→ H2↑

Thuyết Muller cho rằng trong khoảng không gian Catốt có hình thành hợp chất Cr(OH)CrO4 và bị khử theo quá trình:

Cr(OH)CrO4 + H+ + e → CrCrO4 + H2O

CrCrO4 + 2e → Cr ↓+ CrO4 2-

II. CÁC CHẤT THẢI PHÁT SINH TRONG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ MẠ CRÔM VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ

II.1. Vật chất đầu vào, đầu ra và độc tính của các hóa chất sử dụng trong quy trình mạ crôm

Đầu vào Đầu ra Độc tính của hóa chất sử dụng

- Vật mạ: kim loại

- Vật liệu mài: các loại bột mài như oxit nhôm (Al2O3), lơ đánh bóng.

- Vật liệu quay bóng như mùn cưa, bột mài, vôi bột, axit sunfuric 5%, chất hoạt động bề mặt như bột cây, trái bồ kết.

- Vật mạ sau gia công.

- Bụi từ quá trình mài và quay bóng khô: bột mài, mùn cưa, bụi kim loại như sắt, đồng, kẽm, oxit crom, silic…

- Lơ đánh bóng bị mòn, hư.

- Vật liệu bị rò rỉ, rơi vãi.

- Axit H2SO4: Ở dạng đặc tiếp xúc với cơ thể sống sẽ nhanh chống gây bỏng nặng, phá hủy tế bào. H2SO4 loãng không có tác động gây bỏng tức thời nhưng tiếp xúc lâu ngày gây hại da, viêm da, viêm đường hô hấp trên, gây viêm phế quản mãn.

- Axit HCl: dung dịch bốc khói trong không khí. Có độ axit mạnh, gây ăn mòn nhanh, khi dính vào niêm mạc, da gây bỏng, rát ngứa, nếu hít thở phải gây kích thích đường hô hấp.


- Hóa chất sử dụng cho tẩy mỡ: dung môi hữu cơ, dung dịch kiềm và nhũ tương, điện hóa.

- Hóa chất tẩy gỉ: axit HCl, H2SO4

nồng độ 10%, HNO3, muối FeSO4, Fe(NO3)2, chất ức chế ăn mòn (NH4)2CS, urotropin, gieelatin, phenol.

- Nước cấp, xút (NaOH), xà phòng.

- Phôi mạ: sắt, đồng, niken, chì, kẽm.

- Axit cromic(CrO3), phụ gia như SO4

2-, SiF6

2-

- Nước thải từ khâu quay bóng ướt chứa các thành phần như axit H2SO4, chất hoạt động bề mặt, , dầu mỡ, muối kim loại.

- Nước thải tẩy rửa chứa dung dầu mỡ, dung môi hữu cơ, kiềm, nhũ tương. Muối kim loại, axit, các chất hữu cơ và xà phòng.

- Hơi dung môi, hơi axit.

- Sinh ra các khí H2, oxit nito nếu tẩy gỉ cho đồng.

- Sản phẩm mạ.

- Nước thải chứa axit sunfuric, cromat, axit cromic, thành phần phụ gia.

- Axit HNO3: chất lỏng bốc khói trong không khí, có tính ăn mòn mạnh. Hơi HNO3 kích thích niêm mạc cơ, mắt, đường hô hấp trên và da.

- NaOH (Caustic soda): chất rắn dễ chảy rữa trong không khí, ăn mòn mạnh. Cả dạng rắn và dạng lỏng là chất ăn mòn đối với tế bào cơ thể, gây bỏng rất sâu, rất khó lành. Tiếp xúc với dung dịch lỏng lâu ngày cũng gây hư da, viêm da, không khôi phục được. Hít phải sẽ gây tổn thương đường hô hấp, phổi.

- Các hợp chất xyanua (KCN, NaCN): xyanua bay hơi tạo ra HCN cản trở oxy hóa của tế bào, gây chết do ngạt thở. Công nhân tiếp xúc hàng ngày mắc “chứng xianua” là bị ngứa, nổi mụn sần, chấm đỏ trên da. Tiếp xúc lượng nhỏ xianua trong thời gian lâu có các triệu chứng như kém ăn, đau đầu, yếu mệt, ói, hóa mắt, chóng mặt, ngứa đường hô hấp.

- Các hợp chất crôm(CrO3, Cr2(SO4)3, K2Cr2O7): gây ăn mòn da và các màng cơ. Bộ phận tiếp xúc như niêm mạc mũi, tay, cánh tay, gây những tổn thương sâu, mụn nhọt loét sâu khó lành và để lại sẹo. nếu tiếp xúc lâu dài gây thủng niêm mạc mũi, cromat còn gây ung thư phổi.

- Amoniac (NH4OH) và các hợp chất amoni: bay hơi giải phóng NH3 là chất có khả năng gây nổ, gây kích ứng mạnh cho mặt da và những nơi tiếp xúc, ăn mòn rất mạnh. Gây các bệnh về da, đường hô hấp, mắt, niêm mạc phổi. triệu chứng ngứa mắt, sưng mí


mắt, ngứa mũi, cổ họng, ho, ói và khó thở

II.2. Các hoạt động và công trình phụ trợ

Lò hơi

- Mục đích sử dụng: cung cấp nhiệt cho các công đoạn sản xuất cần sử dụng

nhiệt như tẩy rửa, sấy.

- Nhiên liệu sử dụng cho lò hơi: các loại nhiên liệu đốt như dầu FO, DO, Than,

Củi, Gas.

- Vấn đề môi trường phát sinh: từ quá trình đốt tạo ra tro bụi, chất bốc trong

củi, nhiệt độ, hơi nước và các loại khí thải như SO2, SO3, NOx, CO, CO2, O2 dư, N2,

có khả năng tạo mồ hóng do ngưng tụ các phân tử cacbua – hydro nặng từ quá

trình đốt củi trong điều kiện thiếu oxy và nhiệt độ buồng đốt thấp.

- Để giảm thiểu các vấn đề về khí thải phát sinh từ quá trình đốt của lò hơi thì

khí thải phải được thu gom và xử lý đạt các tiêu chuẩn về môi trường không khí

hiện hành.

Khu vực nhà kho

- Mục đích sử dụng: được xây dựng, bố trí để bảo quản các loại nguyên vật

liệu, nhiên liệu, sản phẩm lưu kho và lưu trữ các chất thải, đặc biệt là chất thải

nguy hại.

- Nhà kho được xây dựng theo các yêu cầu kỹ thuật để đảm bảo các nguyên vật

liệu không bị gỉ, không bị giảm chất lượng. Có các hệ thống báo động, thiết bị

phòng chống sự cố đảm bảo an toàn phòng chống cháy nổ, đổ tràn các loại hóa

chất lỏng, kịp thời ứng cứu khi có sự cố xảy ra. Đối với những chất nguy hiểm và


chất thải nguy hại thì nhà kho phải được thiết kế theo quy định của pháp luật về

lưu trữ chất nguy hại.

- Các vấn đề quan tâm: sự cố cháy nổ, đổ tràn hóa chất.

Máy phát điện

- Mục đích: sử dụng tại công đoạn mạ điện, tạo tính ổn định cho dòng điện để

đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm sau khi mạ.

- Nhiên liệu sử dụng: máy phát điện sử dụng các loại nhiên liệu như dầu DO,

FO để tạo nhiệt, vấn đề môi trường phát sinh ở đây là khí thải từ quá trình đốt

nhiên liệu, các khí này nếu không được thu gom xử lý sẽ làm ô nhiễm môi trường

không khí tại các khu vực xung quanh.

Các hoạt động vận chuyển

- Quá trình nhập nguyên vật liệu, nhiên liệu và xuất sản phẩm có sự ra vào của

các loại xe tải, quá trình này làm phát sinh các loại khí thải, tạo ra một lượng bụi

do quá trình di chuyển, đây là những tác nhân góp phần gây ô nhiễm môi trường

không khí trong khu vực nhà máy. Ảnh hưởng đến sức khỏe của công nhân trực

tiếp thực hiện giao nhận hàng và các đối tượng xung quanh.

- Các khí thải này rất khó kiểm soát vì tính chất phân tán, nhỏ lẽ và ít được quan

tâm trong các doanh nghiệp.

II.3. Ô nhiễm nguồn nước

Nguồn gây ô

nhiễm

Dòng thải và thành

phần chính

Mức độ tác động lên con người

và môi trường.

Công đoạn quay

bóng ướt

Nước thải chứa các thành phần: kim loại nặng, acid sunfuric, chất hoạt động bề mặt.

- Gây ô nhiễm nguồn nước mặt, ảnh hưởng đến môi trường sống và quá trình phát triển của các loài sinh vật, thông qua sự tích


lũy của các kim loại nặng trong chuỗi thức ăn sẽ đi vào con người và gây nên những bệnh nguy hiểm như: ung thư, ngộ độc mãn tính, với nồng độ cao gây nên độc cấp tính và có thể dẫn đến tử vong.- Cr(VI) đi vào cơ thể dễ gây biến

chứng, tác động lên tế bào, lên

mô tạo ra sự phát triển tế bào

không nhân, gây ung thư, dù chỉ

một lượng nhỏ cũng có thể gây

độc đối với con người. Nếu Crom

có nồng độ lớn hơn giá trị 0,1mg/l

gây rối loạn sức khoẻ như nôn

mửa

Tẩy dầu mỡ bằng dung môi hữu cơ.

Nước thải chứa các chất dầu mỡ, dung môi và kim loại nặng.

Tẩy dầu mỡ điện hóa.

Nước thải chứa độ acid hoặc độ kiềm cao.

Tẩy dầu mỡ bằng kiềm và nhũ tương.

Nước thải chứa độ kiềm cao và nhũ tương.

Tẩy rỉ hóa học. Nước thải chứa độ acid cao hơn 10% và muối kim loại nặng.

Mạ Crom Nước thải chứa Cromat, acid sunfuaric.

Chỉ tiêu Đơn vịNước thải chưa xử lý

Tiêu chuẩn kiểm soátTCVN 5945 - 2005

Loại C Loại B Loại ApH - 3 – 11 5-9 5,5 – 9 6 – 9Crom (Cr VI) mg/l 1,0 – 100 0.5 0,1 0,05


Bảng các chỉ số ô nhiễm của nước thải mạ crôm

II.4. Các chất thải rắn

Nguồn gây ô nhiễm

Dòng chất thải và thành phần

chính Mức độ tác

độngChất thải nguy hại

Rác thải khác

Chất thải

rắn từ các

công đoạn

sản xuất

Khâu chuẩn bị nguyên liệu

Không có

- Bao bì, dây buộc nguyên liệu, hộp đựng các vật mạ như: các chi tiết nhỏ, thiết bị.

Chất thải nguy

hại nếu không

được thu gom,

lưu trữ và xử

lý theo đúng

quy định pháp

quy sẽ gây hại

cho môi

trường và con

người.

Mài thô, mài tinh, quay bóng khô, quay bóng

ướt

Không có

- Bao bì đựng vật liệu mài và vật liệu đánh bóng, bao bì hóa chất, các lơ đánh bóng bị hư…

Tẩy dầu mỡ, tẩy gỉ

- Các thùng chứa hóa chất có tính chất độc hại: dư dung môi hữu cơ, acid (HCl, H2SO4,HNO3), xút, các muối (FeSO4, Fe(NO3)2, (NH4)2CS

- Bao bì đựng xà phòng

Quá trình mạ - Thùng chứa các dung dịch mạ và các chất phụ gia khác (H3BO3, NaCH3COO-, o-benzen sunfamit,


paratoluen sunfamit…)

Chất thải

rắn khác

Bùn thải từ quá

trình xử lý nước

thải

Chất thải nguy

hại chứa chủ yếu

là cặn kim loại

nặng (tùy thuộc

vào loại mạ và

công nghệ mạ).

II.5. Ô nhiễm môi trường không khí

Nguồn gây ô nhiễm

Dòng thải và thành phần chính

Tác động đến con người và môi trường

Công đoạn mài thô, mài tinh.

Bột mài, bụi kim loại, SiO2, Cr2O3.

-Làm ô nhiễm môi trường không khí trong khu vực sản xuất và khu vực xung quanh.

-Tác động sinh vật: làm giảm độ tiếp xúc với ánh sáng , khả năng hô hấp của thực vật. khi lắng đọng xuống nguồn nước sẽ làm nhiễm bẩn nguồn nước, có thể đi vào cơ thể động vật và con người qua chuỗi thức ăn.

-Tác động trực tiếp của bụi thải đối với con người: gây những bệnh về mắt, phổi và da.

Quay bóng khô, ướt.

Bụi mùn cưa, bột mài, oxit sắt, oxit đồng, oxit crom.

Công đoạn tẩy rửa

Hơi dung môi, hơi axit, khí hydro, và oxit nito nếu rửa đồng.

Công đoạn mạ

Hơi axit (H2SO4,H2CrO4), hơi dung môi, khí thoát ra từ bể mạ như H2, HCN.

Vận chuyển nguyên liệu, sản phẩm.

Bụi, khói, các loại khí thải từ quá trình đốt nhiên liệu: NO2, CO, CO2 , NOx.


III. PHÒNG NGỪA, GIẢM THIẾU CHẤT THẢI VÀ VẤN ĐỀ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG.

III.1. Khái quát về sản xuất sạch hơn

Theo Chương trình Môi trường LHQ (UNEP, 1994):

“Sản xuất sạch hơn (SXSH) là sự áp dụng liên tục một chiến lược phòng ngừa môi trường tổng hợp đối với các quá trình sản xuất, các sản phẩm và các dịch vụ nhằm làm giảm tác động xấu đến con người và môi trường”.

- Đối với các quá trình sản xuất, SXSH bao gồm việc bảo toàn nguyên liệu, nước và năng lượng, loại trừ các nguyên liệu độc hại và làm giảm khối lượng, độc tính của các chất thải vào nước và khí quyển.

- Đối với các sản phẩm, chiến lược SXSH nhắm vào mục đích làm giảm tất cả các tác động đến môi trường trong toàn bộ vòng đời của sản phẩm, từ khâu khai thác nguyên liệu đến khâu thải bỏ cuối cùng.

- Đối với các dịch vụ, SXSH là sự lồng ghép các mối quan tâm về môi trường vào trong việc thiết kế và cung cấp các dịch vụ.

- SXSH đòi hỏi áp dụng các bí quyết, cải tiến công nghệ và thay đổi thái độ.

Như vậy, SXSH không ngăn cản sự phát triển, SXSH chỉ yêu cầu rằng sự phát triển phải bền vững về mặt môi trường sinh thái. Không nên cho rằng SXSH chỉ là 1 chiến lược về môi trường bởi nó cũng liên quan đến lợi ích kinh tế. Trong khi xử lý cuối đường ống luôn tăng chi phí sản xuất thì SXSH có thể mang lại lợi ích kinh tế cho doanh nghiệp thông qua việc giảm thiểu sự tiêu thụ năng lượng và nguyên liệu hoặc phòng ngừa và giảm thiểu rác thải. Do vậy có thể khẳng định rằng SXSH là 1 chiến lược “một mũi tên trúng hai đích”. Mục tiêu của sản xuất sạch hơn là tránh ô nhiễm bằng cách sử dụng tài nguyên, nguyên vật liệu và năng lượng một cách có hiệu quả nhất. Điều này có nghĩa là thay vì bị thải bỏ sẽ có thêm một tỷ lệ nguyên vật liệu nữa được chuyển vào thành phẩm. Để đạt được điều này cần phải phân tích một cách chi tiết và hệ thống trình tự vận hành cũng như thiết bị sản xuất hay yêu cầu một danh gia về sản xuất sạch hơn.

Các khái niệm tương tự với sản xuất sạch hơn là:


• Giảm thiểu chất thải;

• Phòng ngừa ô nhiễm;

• Năng suất xanh.

Về cơ bản, các khái niệm này đều giống với sản xuất sạch hơn; đều cùng có ý tưởng cơ sở là làm cho các doanh nghiệp hiệu quả hơn và ít ô nhiễm hơn.

Các giải pháp sản xuất sạch hơn có thể là :

+ Tránh các rò rỉ ,rơi vãi trong quá trình vận chuyển và sản xuất, hay còn gọi là kiểm soát nội vi;

+ Đảm bảo các điều kiện sản xuất tối ưu từ quan niệm chất lượng sản phẩm, sản lượng tiêu thụ tài nguyên và lượng chất thải tạo ra;

+ Tránh sử dụng các nguyên vật liệu độc hại bằng cách dùng các nguyên liệu thay thế khác;

+ Cải tiến thiết bị để cải thiện quá trình sản xuất;

+ Lắp đặt thiết bị sản xuất có hiệu quả và thiết kế lại sản phẩm để có thể giảm thiểu được tài nguyên tiêu thụ;

SXSH là cách tiếp cận từ phía trước, mang tích chất dự đoán và phòng ngừa.

III.2.Mối liên hệ giữa SXSH và quy hoạch sản xuất, quản lý và tiết kiệm năng lượng.

1. Quy hoạch sản suất, quản lí và tiết kiệm năng lượng (TKNL)

- Xây dựng quy hoạch tổng thể trong toàn bộ quá trình nhằm cụ thể hóa những chiến lược rõ ràng, dự báo và phát triển quá trình sản xuất công nghiệp dựa trên những phân tích về điều kiện của kinh tế , xã hội điểm mạnh điểm yếu và đưa hệ thống sản xuất đi vào mục tiêu chính.

- Quản lí, tiết kiệm năng lượng là :

+ Giảm mức tiêu thụ năng lượng.


+ Giảm chi phí năng lượng cho hoạt động của các phương tiện , thiết bị sử dụng năng lượng nhưng…

+ Vẫn đảm bảo nhu cầu năng lượng cần thiết.

2. Các nguyên nhân lãng phí năng lượng

- Sự lặp lại các lỗi mang tính hệ thống.

- Chưa quan tâm đến công tác bảo dưỡng , bảo trì quản lí nội vi.

- Hiệu suất sử dụng máy móc thiết bị thấp.

- Tâm lí sợ rủi ro khi thực hiện các cải tiến thay đổi thói quen.

- Ý thức chấp hành.

3.Lợi ích từ tiết kiệm và sử dụng năng lượng hiệu quả

- Gia tăng lợi nhuận, gia tăng ưu thế cạnh tranh.

- Cải thiện sản lượng, thời gian sản xuất, nguyên liệu đầu vào và tính linh hoạt.

- Hoạch toán được chi phí năng lượng trong chi phí sản xuất.

- Năng lực cơ sở hạ tầng được mở rộng.

- Bảo vệ môi trường.

4.Mối quan hệ sản xuất sạch hơn và tiết kiệm năng lượng

a. Mục tiêu:

- Nâng cao hiệu quả kinh doanh và giảm chi phí.

- Nâng cao hoạt động hiệu quả môi trường.

- Ngăn ngừa ô nhiễm.

b.Trọng tâm:

- SXSH : Tập trung vào các dòng vật chất

- TKNL: Tập trung vào các dòng năng lượng


Nếu kết hợp sản xuất sạch hơn cùng với tiết kiệm năng lượng thì :

+ Nhất quán các mục tiêu, giảm chi phí thời gian thực hiện.

+ Tiềm năng mở rộng bằng các thị phần “xanh” “thân thiện với môi trường”

+ Đảm bảo tính bền vững của các phương án TKNL thông qua lồng ghép phương pháp luận SXSH.

+ Tạo điều kiện thực hiện hệ thống bảo vệ môi trường.

Vì vậy chúng ta lồng ghép quá trình TKNL vào SXSH để thục hiện được tốt hơn quá trình sản suất đồng thời bảo vệ môi trường.

III.3. Các cơ hội ứng dụng SXSH trong công nghệ mạ crôm

Việc cải tiến các cách thức vận hành có thể được thực hiện trong tất cả các lĩnh vực : sản xuất, sử dụng , lưu trữ và quản lí chất thải. Những cách thức vận hành tốt có thể được thực hiện đơn giản, không đòi hỏi chi phí cao nhưng hoàn toàn có thể mang lại lợi ích rất đáng kể và nhanh chóng. Cụ thể các cơ hội SXSH đối với các dòng thải là:

1. Đối với dòng thải do tiêu hao nhiều hóa chất

- Do lượng tạo chất dầu mỡ, gỉ nên thời gian sử dụng của bể dung dịch nhỏ phải:

+ Giám sát chặt chẽ quá trình sản xuất bao gồm kiểm soát, hiệu chỉnh và làm sạch các bể.

+ Khử dầu mỡ liên tục bằng cách vớt váng bọt li tâm hoặc làm bay hơi trong bể tẩy dầu mỡ.

- Do chất đóng cặn phải: Vệ sinh bể xử lí thường xuyên

- Hóa chất bay hơi thành mủ khí:

+ Sử dụng chất tạo bọt ở bể điện phân, axit nhằm làm giảm diện tích bề mặt dung dịch tiếp xúc với không khí làm giảm sự bốc hơi của hóa chất.

+ Thả các quả bóng nhựa trên bề mặt làm giảm diện tích bề mặt dung dịch tiếp xúc.


+ Thu hồi mủ khí trong một màng lọc đặc biệt nhằm thu hồi lại chất lỏng đưa về bể xử lí.

- Hóa chất rơi vãi khi trộn :Vệ sinh và thu hồi ngay.

- Hóa chất rơi vãi từ bể này sang bể khác: Lắp đặt các khay hướng dẫn ở khoảng giữa các bể đặt nghiêng về bể nước.

- Hóa chất bám dính: Kiểm soát nồng độ dung dịch ở mức thấp nhật ma không ảnh hưởng đến chất lượng.

- Kiểm soát vật tư hóa chất:

+ Kiểm kho tàng cơ sở có ghi chép thời hạn các vật tư hóa chất.

+ Xử lí và lưu kho nguyên vật liệu : chuẩn bị đầy đủ dụng cụ đo lường và pha trộn, sử dụng các cân chất lượng để cân và pha chế hóa chất.

+ Kiểm soát việc tràn dung dịch , bảo dưỡng thiết bị, hệ thống thường xuyên chống rò rỉ.

+ Kiểm tra bảo dưỡng hệ thống đều đặn.

- Tiêu hao hóa chất ở công đoạn tẩy nóng và điện hóa: Lọc và thu hồi dung dịch tẩy và hồi lưu.

2. Lượng nước thải lớn do:

- Nước cấp nhiều hơn dự tính:

+Thường xuyên kiểm tra và điều chỉnh van cấp nước vào các bể để đảm bảo nước trong bể đủ cho sản xuất.

+Lắp đặt đồng hồ đo nước đối với nguồn nước giếng khoan để kiểm soát lượng nước sử dụng.

-Nước rửa chỉ dùng 1 lần và thải ngay: Tái sử dụng nước rửa ở những bể rửa phụ bằng phương pháp rửa ngược chiều tuần hoàn nước rửa.

3. Tổn thất nước do

- Rò rỉ đường ống , hỏng van: khắc phục rò rỉ thay van mới.


- Ý thức công nhân chưa cao:

+ Đào tạo nâng cao ý thức tiết kiệm nước và các tài nguyên khác.

+ Đóng van nước khi không làm việc.

4.Tiêu hao nhiều crom do:

- Lượng Crom chỉ đi vào lớp mạ 1 phần còn 1 phần lớn đi vào dòng thải: Thu hồi bằng phương pháp cô đặc ở nhiệt độ thấp.

5. Nhiều sản phẩm mạ hỏng:

- Xử lí bề mặt chưa đạt yêu cầu:

+Kiểm tra sản phẩm trước khi đi vào bể mạ.

+Khống chế các thông số tẩy dầu mỡ, tẩy gỉ tốt hơn.

-Do chất lượng nước rửa: Nâng cao chất lượng nước cấp từ đầu nguồn giếng khoan tách Fe giảm bớt độ cứng.

6. Tiêu hao nhiều điện, nhiều ga:

- Động cơ xuống cấp: Bảo dưỡng thiết bị động cơ theo định kì

- Nhiều thiết bị sử dụng không hết công suất:

+ Thay động cơ phù hợp

+ Lập kế hoạch sản xuất phù hợp

- Một số vị trí trên buồng sấy hỏng , bảo ôn nhiệt: tăng cường bảo ôn các vị trí mất mát nhiệt cao.

- Chọn tối ưu trong sử dụng điện chiếu sáng:Lắp các tấm tôn trắng trên trần nhà xưởng, tận dụng ánh sáng mặt trời để sản xuất( không tiêu tốn điện vào ban ngày và tăng tuổi thọ bóng đèn).

- Khống chế các thông số các quá trình chưa tốt:

+Đào tạo công nhân vận hành buồng sấy theo đúng quy định


+Khống chế quá trình cháy trong lò sấy tối ưu

7. Xử lý nước thải cho từng công đoạn

Tùy từng công đoạn mà nước thải có thành phần và tính chất khác nhau. Vì vậy sẽ có quy trình xử lý khác nhau cho từng công đoạn để giảm chi phí xử lý.Ví dụ nước rửa trước khi mạ ô nhiễm chủ yếu là do pH thấp, hàm lượng dầu mỡ cao, và kim loại nặng như sắt. Để trung hòa nước thải ta có thể dùng xút NaOH hoặc Ca(OH)2. Ngoài tác dụng trung hòa axit Ca(OH)2 còn có tác dụng kết tủa một số kim loại như Fe, Cu. Đây là phương án rất đơn giản.

8. Xây dựng hệ thống thông gió

Trong nhà máy xi mạ có chứa nhiều hóa chất xi mạ độc hại có mùi như các axit H2SO4, HCl,…Vì vậy cần thiết phải xây dựng hệ thống thông gió để bảo vệ sức khoẻ cho người lao động.

9. Tuần hoàn axit

Trong công đoạn tẩy rửa hay tẩy bằng axit có pH rất thấp.Chúng ta có thể tuần hoàn lượng axit này để rửa kim loại cần mạ. Như vậy chúng ta sẽ tiết kiệm được một lượng axit đáng kể.

10.Thay thế thiết bị

Chúng ta sẽ thay đổi thiết bị để đem lại năng suất cao và han chế sử dụng nhiên liệu cũng như hạn chế việc ô nhiễm môi trường. Cụ thể là thay thế kiểu rửa sản phẩm thông thường của nhà máy bằng thiết bị máy phun nước áp lực cao. Với thiết bị này công suất sẽ cao hơn và lượng nước sử dụng giảm đi rất nhiều, dẫn đến lựợng nước thải ra sẽ ít đi.

11. Xây dựng quy trình xử lý nước thải tập trung

Nước thải được thu gom về trạm xử lý nước thải. Việc xử lý khá phức tạp vì nước thải có PH thấp, chất dầu mỡ, và đặc biệt là hàm lượng kim loại nặng. Người ta thường nâng PH, sau đó là giai đoạn oxy hóa để chuyển hóa Cr 6+ thành Cr 3+ . sau đó cho kết tủa và lắng, lọc cát- than hoạt tính để hấp thụ kim loại nặng. Trong quy trình xi mạ có nhiều công đoạn, mỗi công đoạn thải ra nước thải có thành


phần, tính chất khác nhau. Vì vậy việc thu gom tập trung để xử lý sẽ làm tăng chi phí xử lý thay vì xử lý riêng từng công đoạn.

12. Thay đổi quy trình công nghệ:

Việc thay đổi quy trình công nghệ là một giải pháp tốt về mặt kỹ thuật. Việc thay đổi quy trình công nghệ làm giảm lượng thải cũng như lượng thất thoát ra ngoài, giảm thiểu tình trạng ô nhiễm môi trường. Nhưng tính khả thi không có vì việc thay đổi quy trình tốn rất nhiều kinh phí cho việc thay đổi thiết bị, xây dựng lại cơ sở vật chất cho phù hợp với quy trình mới.

13. Thu hồi kim loại nặng:

Việc thu hồi kim loại năng trong nước thải nếu thực hiện được sẽ mang lại lợi ích rất lớn bởi vì các kim loai như Ni, Cu rất đắt. Nhưng làm thế nào để thu hồi kim loại nặng là một vấn đề rất khó thưc hiện. Hiện nay các nhà máy xi mạ có tiến hành công đoạn thu hồi kim loại nặng nhưng hiệu suất không cao.

14. Tái chế và tái sử dụng.

Đây là giải pháp được lựa chọn theo sau những giải pháp giảm thiểu chất thải vì

một số lý do: tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên, giảm chi phí nguyên vật liệu, giảm

chi phí xử lý.

- Tái sử dụng các thùng chứa hóa chất (diễn ra ở bên ngoài khu vực nhà máy).

- Thu gom tái chế các kim lọai mạ dư thừa, các sản phẩm không đạt tiêu chuẩn

mạ (tái chế ngoài khu vực nhà máy hoặc trong khu vực nhà máy).

- Tái sử dụng nước ở các công đọan tẩy rửa sau khi đã xử lý.

- Tái sử dụng nhựa trao đổi ion sau khi đã sử dụng biện pháp phục hồi

IV.CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI

IV.1. Xử lý nước thải

Mạ điện là ngành sử dụng nhiều hóa chất, trong các công đoạn từ khâu làm sạch

phôi đến khâu mạ, đều sử dụng nước và hoá chất để tẩy rửa vật mạ trước khi cho


vào mạ hay sau khi lấy ra để thực hiện công đoạn khác cho đến khi hoàn thành sản

phẩm.

Thành phần nước thải xi mạ phụ thuộc vào các phương pháp mạ khác nhau như

mạ Crôm, mạ Niken , mạ Thiếc….Điểm giống nhau là nước thải xi mạ chứa nhiều

muối kim loại hoà tan, có độ pH thay đổi rộng từ axit mạnh đến kiềm mạnh và hầu

như hàm lượng BOD và COD trong nước thài ngành xi mạ là không đáng kể và

cùng có một mục tiêu là xứ lý nước thải đạt TCVN 5945 -2005 (loại B hay loại C

tùy theo quy định tại nguồn tiếp nhận).

Do đặc tính nước thải nên công nghệ xử lý áp dụng một số phương pháp dựa

trên cơ sở tính chất của muối kim loại. Nhiệm vụ chính là loại bỏ các ion kim loại

nặng, các độc tính gây hại, các chất hoạt động bề mặt và các chất phụ gia của nước

thải.

Phương pháp thường dùng nhất trong mạ crôm là phương pháp kết tủa hidroxit

kim loại do tính chất kinh tế và có thể áp dụng với quy mô công nghiệp. Ngoài ra

còn rất nhiểu phương pháp như trao đổi ion, phương pháp sinh học, phương pháp

hấp phụ,…

IV.1.1 Kết tủa hidroxit kim loại:

Khi nước thải có tính axit nên trung hòa nước thải về pH > 7, khi đó các ion

kim loại có trong nước thải kết tủa hidroxit không tan như Cr(OH)3, sau đó dùng

phương pháp tạo bông, lắng cặn và dễ dàng tách chúng ra khỏi nước thải.


Thu gom

Nước thải

Nước thải sau xử lý

Lọc

Lắng

Keo tụ

Phản ứng oxy hóa

Rửa lọc

NaOH,CaO

FeSO4, NaSHO3

Bã bùn thải

Lọc bùn

Bùn lắng

- Nguyên tắc phương pháp : Khử Cr6+ rất độc về Cr3+ là dạng ít độc hơn sau

đó loại bỏ Cr3+ bằng cách cho kết tủa với NaOH hoặc Ca(OH)2 ở giá trị pH tối ưu,

các hidroxit kim loại tạo thành kết tủa.

- Chất khử có thể dùng là natri sunfit, natri bisunfit, natri hydrosunfit và sắt (II)

sunfat, khí SO2, phoi thép,…

Dùng FeSO4 trong môi trường axit:

H2Cr2O7 + 6FeSO4 + 6H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 +7H2O

Cr2(SO4)3 + 6 NaOH = Cr(OH)3↓ + 3 Na2SO4

Dùng FeSO4 trong môi trường kiềm:


Sơ đổ xử lý nước thải mạ điện bằng phương pháp kết tủa.

Na2CrO4 + 3FeSO4 + 4NaOH + 4H2O = Cr(OH)3↓ + 3Fe(OH)3↓ + 3Na2SO4

Dùng chất khử có chứa ion SO32- :phải tiến hành trong môi trường pH=2,5-

3,5. nếu để pH lớn hơn 3,5-4 phản ứng khử Cr6+ sẽ bị ngừng lại cho dù chất khử

có dùng dư đi nữa.

-Nồng độ Cr 6+ trong nước thải có ý nghĩa rất quan trọng. khi nồng độ Cr 6+

thấp quá thì sẽ tốn nhiều chất khử, pH càng cao càng tiêu tốn chất khử.

-Nên kh b ng FeSOử ằ 4 trong môi tr ng ki mườ ề vì sẽ tận dụng dung dịch

kiềm hỏng , dung dịch kiềm tẩy mỡ, nước thải kiềm tính để kiềm hoá nước thải cần

xử lý.

-Làm sạch Cr6+ có thể làm sạch bằng phương pháp điện keo tụ với anot thép hoà

tan, phải thêm ion Cl- để khắc phục hiện tượng thụ động anot và catot.

Cách kh Cr6+ v Cr3+ trong công nghi pử ề ệ :

-Dung dịch phản ứng được bơm vào bể lắng đứng, bể lọc bùn – nước sau lọc

đưa vào bể điều hòa, tại đây sử dụng dung dịch axit sunfuric hoặc tận dụng axit tẩy

rỉ để điều hòa pH về giá trị từ 6÷9 cho phù hợp với tiêu chuẩn dòng thải, bùn thải

được làm khô và đem đi chôn cất.

- Kết tủa được cho qua các bể lắng, tách ra, làm khô và tái sử dụng hoặc bỏ di.

- Nước sau khi loại trừ kim loại nặng, còn chứa các muối vô cơ như Na2SO4,

NaCl, NaCNO và thải ra ngoài.

IV.1.2. Phương pháp trao đổi ion

Nguyên tắc: Cho nước thải lọc lần lượt qua hai cột cationit và anionit, các cation tạp chất sẽ được giữ lại ở cột đầu, các anion tạp chất sẽ được giữ lại trong cột cuối, nước trở nên rất sạch hoàn toàn có thể dùng lại .


Bã cặn

Lọc

Keo tụ

Nhựa tái sinh

Nước thải

H2SO4, NaOHTái sinh nhựaTrao đổi cation, và

anion

Phản ứng

Thu gom

Nước thải

Nước thải sau xử lý

NaHSO3, FeSO4

NaOH

- Cho nước thải lần lượt lọc qua cột cationit và anionit. Nước thải khi tiếp xúc

với nhựa cationit các kim loại nặng sẽ được giữ lại ở cột đầu do trao đổi với H+

nhựa:

R-H + Me-X = RMe + H+ + X-

R-H là nhựa trao đổi cation

Me là kim loại nặng


Sơ đồ Xử lý nước thải mạ điện bằng phương pháp trao đổi ion

- Tiếp theo nước thải lọc qua cột trao đổi anion, các anion trong nước thải sẽ

được giữ lại ở cột cuối do trao đổi với OH- của nhựa. Ion OH- chuyển vào nước kết

hợp với các ion H+ tạo thành nước khi đó nước trở nên rất sạch và có thể dùng lại:

R-OH + X- = R-X + OH-

H+ + OH-= H2O

R-OH là nhựa trao đổi anion

X- là anion

- Sau thời gian các cột ionit có thể tái sinh:

+ Nước rửa cationit chứa các ion và axit dư được đưa đi thu hồi và dùng vào

việc khác, cation nước rửa cationit được tái sinh và bắt đầu chu kỳ mới.

+ Nước rửa anionit chứa các ion và axit dư được đưa đi thu hồi và dùng vào

việc khác, anion nước rửa anionit được tái sinh và cũng bắt đầu chu kỳ mới ,

- Nếu nước thải chỉ có một loại cation tạp chất thì qua trao đổi ion sẽ tách được

riêng anion đó nên có thể dùng lại ngay cho bể tương ứng của xưởng ấy.Nếu nước

thải hỗn hợp thì dung dịch tái sinh sẽ chứa nhiều loại cation. muốn sử dụng và tách

riêng ra.

IV.1.3. Phương pháp sinh học

Phương pháp sinh học dể xử lý nước thải chứa kim loại nặng hiện nay đang

được chú ý nghiên cứu và ứng dụng do có nhiều ưu điểm lớn về hiệu quả kinh tế

Nguyên tắc: Sử dụng các loại thực vật, các thủy vi sinh vật hiếm khí và yếm

khí, bèo tổ ong, tảo… để tiêu thụ kim loại nặng trong nước thải .Các vi sinh vật

này sử dụng kim loại nặng như nguồn dinh dưỡng để phát triển.

Hiện nay đã có một số nghiên cứu áp dụng tảo để xử lý crom, niken với hiệu

suất khoảng 80%.


Tuy nhiên việc áp dụng phương pháp sinh học còn nhiều hạn chế do phải đảm

bảo các điều kiện về dinh dưỡng, nhiệt độ và hàm lượng kim loại nặng không quá

cao khi đó vi sinh vật mới tồn tại được.

IV.1.4. Phương pháp hấp phụ

Tách các cấu tử độc hại như Cr6+ ra khỏi pha lỏng và chuyển vào bề mặt hoặc trong mao quản của các chất hấp phụ. Đây là phương pháp có nhiều triển vọng trong xử lý nước thải chứa kim loại nặng. Một số nghiên cứu cho thấy hiệ suất xử lý Cr6+ tới 97% với các chất hấp phụ là than hoạt tính, các vật liệu để hấp phụ là oxit nhôm, mạt cưa, than hoạt tính, zolit…

Phương pháp này có nhược điểm là chỉ thích hợp với nồng độ kim loại thấp do

đó cần có các biện pháp xử lý sơ bộ như pha loãng hoặc hoặc keo tụ.

Kết luận : Mỗi phương pháp có một ưu nhược điểm nhất định. Song phương pháp kết tủa hidroxit kim loại có nhiều ưu thế và thích hợp cho phân xưởng mạ lớn, đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật cũng như kinh tế. Phương pháp này thường sử dụng chất khử là FeSO4, chất khử này chế tạo dễ dàng từ quá trình sản xuất (tận dụng axit thải và phoi thép) nên có thể giảm đáng kể chi phí xử lý sau đó kết tủa Cr3+ bằng Ca(OH)2.

IV.2. Xử lý chất thải rắn

Các chất thải rắn phát sinh trong công nghệ mạ crôm chủ yếu là các loại bao bì, thùng chứa hóa chất và dung dịch mạ, vụn kim loại,… Lượng thải rắn ở đây không đáng kể so với nước và khí thải.

Đối với các loại thùng chứa, bao bì, giảm thiểu ô nhiễm chủ yếu bằng cách tái sử dụng lại vào các lần sản xuất sau. Điều này vừa đảm bảo bảo vệ môi trường cảnh quan nhà xưởng, vừa giúp tiết kiệm chi phí sản xuất.

Đối với các chất thải rắn không còn khả năng sử dụng nhưng không chứ nhiều độc tính, có thể đem xử lý chung với hệ thống thu gom rác sinh hoạt của thành phố hoặc thực hiện chôn lấp.


Chôn lấp hợp vệ sinh là biện pháp tiêu hủy chất hải được áp dụng rất rộng rãi trên thế giới. Hố chôn lấp có ít nhất 2 lớp lót chống thấm, có hệ thống thu gom nước rò rỉ để xử lý, có hệ thống thoát khí, có giếng khoan để giám sát khả năng ảnh hưởng đến nước ngầm. Địa điểm xây dựng bãi chôn lấp cách xa khu dân cư lớn hơn 5 km; giao thông thuận lợi, nền đất phải ổn định, chống thấm tốt, mực nước ngầm thấp…

IV.3. Xử lý bụi và khí thải

- Bụi phát sinh chủ yếu trong các công đoạn gia công bề mặt( mài, đánh bóng,…) nên thành phần chủ yếu chỉ chứa các kim loại, oxit kim loại có tỷ trọng khá lớn. Do đó chúng ta có thể tách, thu hồi bằng hệ thống phòng lắng hoặc cyclon, vừa rẻ tiền, không tốn kém năng lượng và vẫn đảm bảo hiệu quả xử lý.

- Các khí thải chứa thành phần chủ yếu là hơi các axit, chất hữu cơ trong công đoạn mạ, các khí thải khi đốt nhiên liệu, nên ta sẽ dùng các hệ thống hấp thụ, đồng thời xây dựng các hệ thống thông gió nhà xưởng để đảm bào sức khỏe người lao động.

IV.3.1. Xử lý tách bụi

1. Phòng lắng bụi ( Buồng lắng):

- Nguyên lý : Phòng lắng tách bụi theo nguyên lý trọng lực và nguyên lý quán

tính.

- Dùng để thu hồi các hạt bụi có kích thước và tỷ trọng lớn.

- Trong phòng lắng, các hạt bụi chuyển động với tốc độ rất nhỏ, va chạm với

thành thiết bị hoặc vách ngăn, mất năng lượng là rơi xuống các phễu thu hồi bên

dưới.

- Hiệu quả tách bụi khá tốt với các hạt bụi có kích thước đủ lớn.


2. Cyclon


Khí chứa bụi

Khí sạch

Bụi

- Cyclon hoạt động dựa theo nguyên lý lực trọng trường và lực ly tâm.

- Dòng khí nhiễm bụi được đưa vào phần trên của cyclon, thân cyclon thường là hình trụ có đáy là chóp cụt. Khí vào cyclon thực hiện chuyển động xoắn ốc, dịch chuyển xuống dưới và hình thành dòng xoáy ngoài. Lúc đó các hạt bụi dưới tác dụng của lực ly tâm văng vào thành cyclon. Tiến gần đến đáy chóp, dòng khí bắt đầu quay ngược trở lại và chuyển động lên trên hình thành dòng xoắn trong. Các hạt bụi văng vào thành cyclon và dịch chuyển xuống dưới nhờ lực đẩy của dòng xoáy và trọng lực và ra khỏi cyclon qua ống xả bụi.

- Hiệu suất tách bụi khá lớn.

IV.3.2. Xử lý khí

1. Thông gió nhà xưởng

- Phòng mạ phải được thiết kế đúng quy định về khoảng cách giữa các thiết bị,

diện tích dành cho đường vận chuyển phải trang bị hệ thống hút khí, sưởi, hút ẩm,

sao cho phòng luôn thông thoáng, nhiệt độ không dưới 180C, độ ẩm không quá 70-

75%.Kho bảo quản hóa chất, nhất là muốn xyanua, phải có quạt hút khí ra từ phía

dưới.Các bể tỏa hơi, khí độc hại phải trang bị máng hút khí tại miệng bể tỏa nhiều

khí độc hại như bể tẩy đồng và hợp kim đồng… phải đặt trong tủ hút kín.

- Phòng máy mài và đanh bóng phát sinh nhiều bụi kim loại, bụi bông vải, bụi

hạt mài và hơi thuốc mài, đánh bóng… phải đặt phòng này cách xa phòng mạ,

phòng thí nghiệm, đồng thời phả hút bụi cục bộ tại bánh mài, bánh đánh bóng và

phải thổi gió tươi mát vào chỗ công nhân thao tác máy. Nên tận dụng thông gió và

ánh sáng tự nhiên tối đa cho phòng này.

Tốc độ không khí trong ống phải đạt 16÷20m/s để cho tốc độ không khí bị hút

tại miệng vỏ chụp không thấp hơn 3÷4m/s mới đủ sức hút được bụi kim loại vào

ống.

Không khí hút từ các máy mà – đánh bóng tước khi thải ra ngoài trời phải được

làm sạch hết bụi, bẩn. Thiết bị làm sạch có thể là xyclon, buồng lắng, buồng rửa,

lọc ướt…


2. Phương pháp hấp thụ

- Hấp thụ khí bằng chất lỏng là chuyển cấu tử khí từ pha khí vào trong pha lỏng thông qua quá trình hòa tan chất khí trong chất lỏng khi chúng tiếp xúc với nhau .

- Phân loại: + Hấp thụ vật lí: Không tương tác hóa học là quá trình thuận nghịch+ Hấp thụ hóa học: Có phản ứng hóa học- Cơ chế của quá trình có thể chia làm 3 bước:+ Khuếch tán các phân tử chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải đến bề mặt hấp

thụ+ Thâm nhập và hòa tan chất khí trên bề mặt dung dịch hấp thụ+ Khuếch tán chất khí đã hòa tan trên bề mặt ngăn cách vào sâu trong lòng chất

lỏng hấp thụ- Các thiết bị hấp phụ có rất nhiều loại khác nhau : tháp rửa, tháp phụ, tháp đĩa,

tháp đệm,…- Ứng dụng lưu lượng khí cần xử lý lớn, có thể thu hồi các chất để tuần hoàn hoặc

chuyển sang công đoạn khác.- Chất hấp thụ phổ biến:+ Nước (H2O)+ Dung dịch bazo KOH, NaOH, Na2CO3, K2CO3, Ca(OH)2,CaCO3…+ Monoetanolamin(OHCH2CH2NH2), đietanolamin(R2NH), trietanolamin(R3N).+…


KẾT LUẬN

Mạ điện nói chung và mạ crôm nói riêng là ngành công nghiệp có mức độ gây ô

nhiễm cao không phải bởi lưu lượng hay tổng lượng phát thải mà do bởi các tác

nhân chính có trong dòng thải với mức độ độc rất cao như hơi dung môi, hơi acid,

khí độc từ quá trình mạ và nước thải có độ pH cao, chứa nhiều ion kim loại nặng

rất độc đối với con người và môi trường, có thể gây nên những căn bệnh hiểm

nghèo ở con người như ung thư…

Bài tiểu luận này chỉ tìm hiểu tổng quát về quy trình mạ crôm, những kỹ thuật

xử lý ô nhiễm thường gặp và biện pháp quản lý chung cho quy trình công nghệ

này. Trong thực tế, tuỳ từng quy mô sản xuất, khả năng về kinh kế và kỹ thuật của

mỗi cơ sở sản xuất để lựa chọn một giải pháp phù hợp để xử lý.

Áp dụng sản xuất sạch hơn trong các cơ sở mạ là một biện pháp có thể giúp

giảm bớt các tác nhân về môi trường đối với các cơ sở, đây là một biện pháp quản

lý mà nội tại các cơ sở có thể tiến hành được bằng việc như: nguyên liệu đầu vào

cần được kiểm soát tốt hơn (nhập nhưng loại nguyên liệu có chất lượng tốt, ít bị gỉ

sét), quá trình lưu giữ các kim loại mạ cần được bảo quản đúng cách tránh tiếp xúc

không khí ( có mái che, kim loại cần được che phủ tránh mưa), kiểm soát quá trình

sản xuất tốt hơn ( quá trình tiếp hoá chất, nguyên liệu, hạn chế việc chạy không tải

của dây chuyền sản xuất trong quá trình thay đổi vật mạ).

Bài tìm hiểu còn có nhiều thiếu sót, mong nhận được sự quan tâm góp ý của cô

và các bạn.


MỤC LỤC

TrangLỜI NÓI ĐẦU 1I. ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CRÔM 3

I.1. Nguyên liệu dùng trong quy trình mạ crôm 3

I.2. Quy trình công nghệ mạ crôm tổng quát 4

I.3. Sản phẩm của quá trình mạ crôm 8

I.4. Nhu cầu về năng lượng, nước và tài nguyên 8

I.5. Tính chất công nghệ 9II. CÁC CHẤT THẢI PHÁT SINH TRONG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ MẠ CRÔM VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ

10

II.1. Vật chất đầu vào, đầu ra và độc tính của các hóa chất sử dụng trong quy trình mạ crôm

10

II.2. Các hoạt động và công trình phụ trợ 12

II.3. Ô nhiễm nguồn nước 13

II.4. Các chất thải rắn 15II.5. Ô nhiễm môi trường không khí 16

III. PHÒNG NGỪA, GIẢM THIẾU CHẤT THẢI VÀ VẤN ĐỀ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG. 17

III.1. Khái quát về sản xuất sạch hơn 17III.2.Mối liên hệ giữa SXSH và quy hoạch sản xuất, quản lý và tiết

kiệm năng lượng. 18

III.3. Các cơ hội ứng dụng SXSH trong công nghệ mạ crôm 20IV.CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI 24

IV.1. Xử lý nước thải 24IV.2. Xử lý chất thải rắn 30IV.3. Xử lý bụi và khí thải 31

KẾT LUẬN 35


Documents

Cong Nghe Ma Crom