化学氧化,是指利用化学氧化剂将污染物转化为稳定、低毒性或无毒性的物质的过程。常用的氧化剂有臭氧、
过氧化氢、次氯酸盐、氯气、
二氧化氯、
高锰酸钾和
芬顿试剂等。该方法可应用于石油类碳氢化合物、苯、酚类、苯系物、含氯有机溶剂、多环芳烃、农药等在环境中长期存在且难以被生物降解的污染物质的修复。影响修复效率的因素主要包括土壤特性、污染物理化性质、氧化剂浓度以及应用条件等。化学氧化处理法可适用于原位或异位处理土壤、淤泥、沉积物及其他固体,也适用于原位处理地下水。
常用方法
碱性溶液氧化法
此法所用溶液的典型配方见下表1的序号1。
氧化膜钝化后呈金黄色,厚度约0.5~1μm,膜质软,疏松,耐蚀能力较差。操作中应注意:
(1)新配制的溶液在80℃下使用时,可在10min内完成处理。溶液经长时间使用后,氧化能力减弱时,可以提高使用温度,否则需延长处理时间。
(2)氧化后的工件应立即用冷的流动水冲洗干净,再进行钝化处理,以使氧化物稳定并中和残留的碱液。
表1 铝及其合金化学氧化溶液配方及工艺条件
钝化处理可在含铬酐20g/L的水溶液中,在室温下浸5~15s,然后用冷的流动水冲洗干净,在50℃下烘干。烘干温度不超过50℃,否则将降低耐蚀能力。
(3)氧化后应尽快进行涂装,间隔时间不宜过长,一般要求氧化处理后的24h内进行涂装,否则将影响涂层结合力。
磷酸-铬酸盐法
磷酸-
铬酸盐法又称阿罗丁氧化法,用此法生成的氧化膜厚度约3-4μm,为无色到带彩虹的蓝色,与基体结合牢固,比
碱液氧化膜致密,较耐磨,工件经处理后尺寸无明显变化。其溶液配方及工艺条件见表1的序号2.
磷酸-铬酸盐法成膜包括三个过程:铝的溶解,氧化膜的生成;磷酸盐膜的成长。当铝件浸入溶液时,首先发生铝的溶解,由于溶液中存在氟离子,它与Al3+形成铬离子,使铝的溶解继续进行,同时,被溶解的铝的新鲜表面,受铬酸作用而钝化,表面很快生成致密的薄膜,阻滞了铝的继续溶解,而磷酸盐则在氧化膜上沉积。影响膜层质量的主要因素有:
(1)铬酐 在溶液中作为氧化剂,溶液若不含铬酐,腐蚀性加强,难于成膜,但含量过高又会使膜层质量变差,宜控制在20~25g/L。
(2)磷酸 是成膜的主要组分,含量低于50mL/L和高于80mL时,形成的膜层都较薄,耐腐蚀性能较低。
(3)氟化氢铵 是活化剂,促进膜的生成和致密。含量低于1.5g/L时,溶液不能成膜,含量达到3g/L时,溶液能生成耐蚀性最好的膜层。含量过高时,生成的膜层疏松。
(4)硼酸 用于控制溶液的氧化反应速度和改善膜层的致密性。
(5)温度 温度对膜层质量有重要的影响,在溶液组成正常的条件下,操作温度有决定作用,低于20℃时,形成的薄膜,耐腐蚀性能力差,而高于40℃时,形成的膜疏松。
(6)时间 氧化所需时间与溶液的氧化能力和操作温度有关。新配溶液氧化能力较强,且操作温度较高时,氧化所需时间较短,否则需适当延长氧化时间。
(7)封闭处理 磷化膜是多孔隙的,为提高其抗蚀能力,需进行封闭处理。
铬酸盐氧化法
此法与阿罗丁法相似,但形成的膜层较薄,厚约0.5μm。溶液配方及工艺条件见表1的序号3.此法一般在室温下使用,处理时间为10s到6min之间。氧化膜的颜色因合金成分和氧化时间不同而异,由无色透明到彩虹黄色和深棕色。当膜层与空气接触时,六价铬将从膜内渗出,对金属裸露的部位起保护作用。
低浓度氟化物处理
低浓度氟化物处理获得的膜层很薄,可作为涂装的底层,其溶液的配方及工艺条件见表1的序号4。
常见故障
表2 铝及其合金化学氧化常见故障及纠正方法