申请日2013.05.30
公开(公告)日2013.09.04
IPC分类号C22B7/00; C23C4/10; C02F103/16; C02F1/62; C02F1/66
摘要
本发明公开了一种利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法，所述方法包括如下步骤：步骤1，将强碱溶液加入到典型电镀废水中，得悬浮颗粒并搅拌均匀;步骤2，将所述悬浮颗粒经离心、干燥后，在惰性气体保护条件下进行煅烧，得复合氧化物;步骤3，将所述复合氧化物在球磨机中进行机械球磨，得细化的复合氧化物颗粒;步骤4，将所述复合氧化物颗粒装入送粉器中，经加热雾化喷涂至金属基体表面，冷却，即可得防腐蚀涂层。本发明所制备的复合氧化物防腐蚀涂层以Cr2O3和NiO为主，涂层致密，能起到保护金属基体的作用。
权利要求书
1.一种利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法，其特征在于，所述方法包括如下步 骤：
步骤1，将强碱溶液加入到典型电镀废水中，得悬浮颗粒并搅拌均匀;
步骤2，将所述悬浮颗粒经离心、干燥后，在惰性气体保护条件下进行煅烧，得复 合氧化物;
步骤3，将所述复合氧化物在球磨机中进行机械球磨，得细化的复合氧化物颗粒;
步骤4，将所述复合氧化物颗粒装入送粉器中，经加热雾化喷涂至金属基体表面， 冷却，即可得防腐蚀涂层。
2.根据权利要求1所述的利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法，其特征在于，步 骤1中，典型电镀废水中重金属离子含量为：
Cr3+ 300～10000mg/L
Ni2+ 200～5000mg/L
Fe3+ 50～500mg/L
Cu2+ 10～50mg/L
Zn2+ 10～80mg/L。
3.根据权利要求1所述的利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法，其特征在于，步 骤1中，所述强碱溶液为NaOH或KOH溶液，其浓度为3～8mol/L。
4.根据权利要求1所述的利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法，其特征在于，步 骤1中，所述加入强碱后的电镀废水的pH值为8～13。
5.根据权利要求1所述的利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法，其特征在于，步 骤2中，所述复合氧化物由如下组分组成：Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO。
6.根据权利要求1所述的利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法，其特征在于，步 骤2中，所述煅烧温度为200～400℃，煅烧时间为1～6小时。
7.根据权利要求1所述的利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法，其特征在于，步 骤3中，所述机械球磨采用直径为2～12mm的硬质玛瑙球，球料比为10～20：1，转速 为400～800r/min，球磨罐采用O形橡胶圈密封，球磨时间为4～20小时。
8.根据权利要求1所述的利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法，其特征在于，步 骤4中，所述喷涂的电弧电压为40～80V，电弧电流为300～500A，主气流量为40～ 80L/min，副气流量为30～50L/min，送粉速度为20～60g/min，喷涂距离为50～150mm。
9.根据权利要求1所述的利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法，其特征在于，步 骤4中，所述金属基体为45号碳钢、P92耐热钢、304不锈钢或316不锈钢。
说明书
利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法
技术领域
本发明属于废物资源化利用及金属材料表面改性领域，具体地，涉及一种利用电镀 废水制备防腐蚀涂层的方法。
背景技术
电镀废水往往含有大量的重金属元素，根据其不同的排放源，废水中含有铬(Cr6+、 Cr3+)、镍(Ni2+)、锌(Zn2+)、铜(Cu2+)等不同种类的重金属物质。电镀废水若没有得到适 当的处理即排放到环境中，将会对生态、人体健康造成很大的威胁，因此，国内外相关 部门对这类废水的排放控制要求十分严格。然而，电镀废水中所含的重金属也是一种资 源，若能将废水中的重金属进行资源化利用，将具有重要的意义。目前，电镀废水中重 金属的资源化利用主要有如下方法：制备含铬、镍、锌、铜等元素的铁氧体(相关文献： 化工环保,2007,27,346;电镀与涂饰,2011,30,48);采用电化学等方法分离回收 铬、镍、铜等重金属元素(相关文献：工业水处理,2012,32,52;相关专利：其公开 号为CN101633544A、CN1804148A、CN102765832A);根据废水成分的不同，用以生产 铬酸钠、重铬酸钾、抛光膏(相关文献：化工时刊,2010,24,26)等。此外，在专利公 开号为CN8610078A的专利中，提到采用电镀废水制备可用于各种木制器具和塑料着色 的哈巴粉;在专利公开号为CN102179253A的专利中，还提到采用电镀废水和电镀污泥 制备含ZnO、NiO和ZnCr2O4的催化剂。然而，迄今，含铬、镍等元素的电镀废水作为金 属材料防腐使用，国内外尚无报道。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方 法。
本发明是通过以下技术方案实现的，
本发明提供一种利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1，将强碱溶液加入到典型电镀废水中，得悬浮颗粒并搅拌均匀;
步骤2，将所述悬浮颗粒经离心、干燥后，在惰性气体保护条件下进行煅烧，得复 合氧化物;
步骤3，将所述复合氧化物在球磨机中进行机械球磨，得细化的复合氧化物颗粒;
步骤4，将所述复合氧化物颗粒装入送粉器中，经加热雾化喷涂至金属基体表面， 冷却，即可得防腐蚀涂层。
优选地，步骤1中，典型电镀废水中重金属离子含量为：
Cr3+ 300～10000mg/L
Ni2+ 200～5000mg/L
Fe3+ 50～500mg/L
Cu2+ 10～50mg/L
Zn2+ 10～80mg/L。
优选地，步骤1中，所述强碱溶液为NaOH或KOH溶液，其浓度为3～8mol/L。
优选地，步骤1中，所述加入强碱后的电镀废水的pH值为8～13。
优选地，步骤2中，所述复合氧化物由如下组分组成：Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO。
优选地，步骤2中，所述煅烧温度为200～400℃，煅烧时间为1～6小时。
优选地，步骤3中，所述机械球磨采用直径为2～12mm的硬质玛瑙球，球料比为10～ 20：1，转速为400～800r/min，球磨罐采用O形橡胶圈密封，球磨时间为4～20小时。
优选地，步骤4中，所述喷涂的电弧电压为40～80V，电弧电流为300～500A，主 气流量为40～80L/min，副气流量为30～50L/min，送粉速度为20～60g/min，喷涂距离 为50～150mm。
优选地，步骤4中，所述金属基体为45号碳钢、P92耐热钢、304不锈钢或316不 锈钢。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明利用电镀废水制备含Cr2O3、 NiO、Fe2O3、CuO、ZnO的复合氧化物作为原料，采用等离子喷涂技术在金属基体上制备 防腐蚀涂层。在制备过程中通过加NaOH或KOH等碱性化学药剂的方法，即能使废水中 的重金属如Ni、Cu、Zn等含量降低99%以上，Cr的含量也能降低98%以上。因此，采 用本发明中的技术方案，不但可以大幅减轻电镀废水的危害，而且还能将对环境具有危 害的物质转化成有用的资源。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人 员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于 本发明的保护范围。
实施例1
本实施例涉及一种利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1，取适量典型电镀废水，电镀废水 中重金属离子含量为：Cr3+300mg/L、Ni2+5000mg/L、Fe3+50mg/L，Cu2+50mg/L、Zn2+10mg/L;
步骤2，将浓度为3mol/L的NaOH溶液加入到步骤1中电镀废水中，电镀废水的pH 值为8，搅拌均匀，废水中出现悬浮颗粒;
步骤3，将步骤2中所得的悬浮胶体经离心、干燥后，在惰性气体保护条件下200℃ 煅烧6小时，即得由Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO组成的复合氧化物;电镀废水中重金 属元素Cr3+、Ni2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+的去除率分别为98.53%、99.24%、99.56%、99.44%、 99.23%;
步骤4，将步骤3中所得的含Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO复合氧化物在球磨机中 进行机械球磨，球磨采用直径为2mm和8mm的硬质玛瑙球，球料比为10：1，转速为 400r/min，球磨罐采用O形橡胶圈密封，球磨时间为20小时，球磨后复合氧化物颗粒 得到细化;
步骤5，将步骤4中所得的含Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO复合氧化物装入送粉器 中送到等离子喷涂设备的喷嘴前，经瞬间加热雾化喷射到45号碳钢表面，其中，电弧 电压为40V，电弧电流为300A，主气流量为40L/min，副气流量为30L/min，送粉速度 为20g/min，喷涂距离为50mm，冷却后在45号碳钢表面即得致密的复合氧化物防腐蚀 涂层。
实施效果：本实施例制备的防腐蚀涂层在500℃、25MPa超临界6wt.%NaCl水溶液 中平均腐蚀速率为5毫米/年。
实施例2
本实施例涉及一种利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1，取适量典型电镀废水，电镀废水中重金属离子含量为：Cr3+1000mg/L、Ni2+200mg/L、Fe3+100mg/L，Cu2+10mg/L、Zn2+50mg/L;
步骤2，将浓度为5mol/L的KOH溶液加入到步骤1中的电镀废水中，电镀废水的 pH值为13，搅拌均匀，废水中出现悬浮颗粒;
步骤3，将步骤2中所得的悬浮胶体经离心、干燥后，在惰性气体保护条件下300℃ 煅烧4小时，即得由Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO组成的复合氧化物;电镀废水中重金 属元素Cr3+、Ni2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+的去除率分别为99.89%、99.92%、99.96%、99.94%、 99.95%;
步骤4，将步骤3中所得的含Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO复合氧化物在球磨机中 进行机械球磨，球磨采用直径为2mm和12mm的硬质玛瑙球，球料比为15：1，转速为 500r/min，球磨罐采用O形橡胶圈密封，球磨时间为15小时，球磨后复合氧化物颗粒 得到细化;
步骤5，将步骤4中所得的含Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO复合氧化物装入送粉器 中送到等离子喷涂设备的喷嘴前，经瞬间加热雾化喷射到P92耐热钢表面，其中，电弧 电压为80V，电弧电流为400A，主气流量为80L/min，副气流量为40L/min，送粉速度 为60g/min，喷涂距离为150mm，冷却后在P92耐热钢表面即得致密的复合氧化物防腐 蚀涂层。
实施效果：本实施例制备的防腐蚀涂层在500℃、25MPa超临界6wt.%NaCl水溶液 中平均腐蚀速率为4.5毫米/年。
实施例3
本实施例涉及一种利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1，取适量典型电镀废水，电镀废水中重金属离子含量为：Cr3+10000mg/L、Ni2+1000mg/L、Fe3+500mg/L、Cu2+30mg/L、Zn2+80mg/L;
步骤2，将浓度为8mol/L的NaOH溶液加入到步骤1中电镀废水中，电镀废水的pH 值为10，搅拌均匀，废水中出现悬浮颗粒;
步骤3，将步骤2中所得的悬浮胶体经离心、干燥后，在惰性气体保护条件下400℃ 煅烧2小时，即得由Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO组成的复合氧化物;电镀废水中重金 属元素Cr3+、Ni2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+的去除率分别为99.21%、99.45%、99.63%、99.52%、 99.48%;
步骤4，将步骤3中所得的含Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO复合氧化物在球磨机中 进行机械球磨，球磨采用直径为2mm和12mm的硬质玛瑙球，球料比为20：1，转速为 800r/min，球磨罐采用O形橡胶圈密封，球磨时间为4小时，球磨后复合氧化物颗粒得 到细化;
步骤5，将步骤4中所得的含Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO复合氧化物装入送粉器 中送到等离子喷涂设备的喷嘴前，经瞬间加热雾化喷射到304不锈钢表面，其中，电弧 电压为60V，电弧电流为500A，主气流量为60L/min，副气流量为50L/min，送粉速度 为40g/min，喷涂距离为100mm，冷却后在304不锈钢表面即得致密的复合氧化物防腐 蚀涂层。
实施效果：本实施例制备的防腐蚀涂层在500℃、25MPa超临界6wt.%NaCl水溶液 中平均腐蚀速率为3毫米/年。
实施例4
本实施例涉及一种利用电镀废水制备防腐蚀涂层的方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1，取适量典型电镀废水，电镀废水中重金属离子含量为：Cr3+5000mg/L、Ni2+600mg/L、Fe3+200mg/L、Cu2+40mg/L、Zn2+40mg/L;
步骤2，将浓度为6mol/L的NaOH溶液加入到步骤1中的电镀废水中，电镀废水的 pH值为12，搅拌均匀，废水中出现悬浮颗粒;
步骤3，将步骤2中所得的悬浮胶体经离心、干燥后，在惰性气体保护条件下350℃ 煅烧2小时，即得由Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO组成的复合氧化物;电镀废水中重金 属元素Cr3+、Ni2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+的去除率分别为99.67%、99.73%、99.88%、99.67%、 99.70%;
步骤4，将步骤3中所得的含Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO复合氧化物在球磨机中 进行机械球磨，球磨采用直径为2mm和8mm的硬质玛瑙球，球料比为18：1，转速为 600r/min，球磨罐采用O形橡胶圈密封，球磨时间为8小时，球磨后复合氧化物颗粒得 到细化;
步骤5，将步骤4中所得的含Cr2O3、NiO、Fe2O3、CuO、ZnO复合氧化物装入送粉器 中送到等离子喷涂设备的喷嘴前，经瞬间加热雾化喷射到316不锈钢表面，其中，电弧 电压为50V，电弧电流为400A，主气流量为50L/min，副气流量为40L/min，送粉速度 为50g/min，喷涂距离为80mm，冷却后在316不锈钢表面即得致密的复合氧化物防腐蚀 涂层。
实施效果：本实施例制备的防腐蚀涂层在500℃、25MPa超临界6wt.%NaCl水溶液 中平均腐蚀速率为2毫米/年。