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環(huán)保型單錫鹽著色添加劑在建筑鋁型材電解著色工藝的應(yīng)用

日期：2016-03-05 來源：精細(xì)化學(xué)品集團(tuán) 作者：桂詩亮金洪海姜華瀏覽：2793 評(píng)論：0

目前，國內(nèi)由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人民環(huán)保意識(shí)加強(qiáng)，國家環(huán)保執(zhí)法力度空前，全國鋁型材企業(yè)紛紛開展清潔生產(chǎn)，部分廠家生產(chǎn)電解著色鋁型材由錫鎳混鹽向單錫鹽電解著色轉(zhuǎn)變，而著色添加劑卻沒有多大改變，針對(duì)著色添加劑對(duì)環(huán)境的影響，從源頭上控制污染物，研制環(huán)保型單錫鹽電解著色添加劑已是大勢所趨。

首先我們來了解一下各國廢水中污染物排放限值的標(biāo)準(zhǔn)，各國表面處理廢水排放濃度限值見表1。

表1 美國、歐盟部分國家和我國表面處理廢水排放濃度限值單位：mg/L

序號(hào)	污染物	美國	比利時(shí)	法國	德國	英國	意大利	荷蘭	西班牙	國家標(biāo)準(zhǔn)
現(xiàn)有設(shè)施	新建設(shè)施	特別排放限值
1	總鉻	7.0	5.0	0.2	0.5	2.0	2.0	0.5	3.0	1.5	1.0	0.5
2	六價(jià)鉻		0.5	0.1	0.1	/	0.2	0.1	0.5	0.5	0.2	0.1
3	鎳	4.1	3.0	5.0	0.5	2.0	2.0	0.5	5.0	1.0	0.5	0.1
4	鎘	1.2	0.6	0.2	0.2	0.2	0.02	0.2	0.5	0.1	0.05	0.01
5	銀	1.2	0.1	/	0.1	/	/	0.1	/	0.5	0.3	0.1
6	鉛	0.6	1.0	1.0	0.5	/	0.2	/	1	1.0	0.2	0.1
7	汞	/	/	0.1	/	/	0.005	0.05	0.1	0.05	0.01	0.005
8	銅	4.5	4.0	2.0	0.5	2.0	0.1	0.5	3.0	1.0	0.5	0.3
9	鋅	4.2	7.0	5.0	2.0	5.0	0.5	0.5	10	2.0	1.5	1.0
10	鐵	/	20.0	5.0	3.0	/	2.0	/	5	5.0	3.0	2.0
11	鋁	/	10.0	5.0	3.0	/	1.0	/	20	5.0	3.0	2.0
12	游離氰化物	1.9	/	0.1	0.2	/	0.5	0.2	1.0	0.5	0.3	0.2
13	化學(xué)需氧量	/	300	150	400	/	160	/	1500	100	80	50
14	氟化物	/	10.0	15.0	50	/	6	/	12	10	10	10
15	磷	/	2.0	10.0	2	/	10	15	5.0	1.5	1.0	0.5

目前各企業(yè)使用的單錫鹽電解著色添加劑由于要提高亞錫離子的穩(wěn)定性，通常加入有機(jī)和無機(jī)還原劑，這是提高槽液壽命的關(guān)鍵，傳統(tǒng)的還原劑有萘酚磺酸、甲酚磺酸、抗壞血酸、焦性沒食子酸、硫酸聯(lián)氨和亞鐵離子等，但這些對(duì)環(huán)境影響都較大，近些年來，羥基酸、烯醇式羥基化合物等越來越多地成為上述還原劑的替代物。

1 試驗(yàn)

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用的材料為建筑鋁型材常用材料6063合金。

1.2工藝流程

單錫鹽電解著色生產(chǎn)前處理典型工藝有低溫拋光、堿蝕等，著色后處理有封閉、電泳等。以下是典型的單錫鹽電解著色生產(chǎn)工藝流程。

基材→裝掛→低溫拋光 →水洗→水洗→陽極氧化→水洗→水洗→電解著色 →水洗→水洗→ 純水洗→ 熱水洗 → 純水洗 → 電泳 → RO1 → RO2→ 瀝干 → 烘烤 →包裝 →成品

1.3 工藝參數(shù)

1.3.1氧化工藝參數(shù)

硫酸陽極氧化：H2SO4 150～180 g/L， AL3+≤15 g/L，溫度： 18 ～22℃，電流密度：1.0～1.5A/dm2 電壓：15～ 17V ，時(shí)間：15～30min.。

由于電解著色是金屬離子在氧化膜微孔底部還原沉積，因此氧化膜結(jié)構(gòu)、阻擋層厚度和均勻性對(duì)色調(diào)都會(huì)產(chǎn)生影響。

硫酸：一般控制在150～180 g/L，陽極氧化過程是氧化膜生成及溶解同時(shí)進(jìn)行的過程。硫酸濃度過高，氧化膜的溶解速度加快大，成膜速度減小；濃度過低，氧化膜溶解速度減小，氧化膜暗淡無光澤，甚至出現(xiàn)彩色條紋。

電流密度：一般控制在1.0 ～1.5A/dm2，提高電流密度可提高氧化膜的成膜速度及孔隙度，但電流密度過高，引起局部過熱，會(huì)加速氧化膜的溶解，氧化膜疏松，甚至被腐蝕；電流密度過小，成膜速度減小，氧化膜過于致密，不易著色。

溫度：一般控制在18～22℃，氧化槽液的溫度過高，會(huì)使膜的溶解速度加快、成膜速度降低、膜層硬度降低、疏松起粉、不均勻、不連續(xù)，影響著色效果及封閉質(zhì)量；槽溫過低，氧化膜發(fā)脆、易裂。

氧化膜厚度不小于8um,著深色時(shí)宜用10～12um。

1.3.2著色工藝參數(shù)

電解著色槽液配制：H2SO4 16～22 g/ L, SnSO46 ～15 g/L,環(huán)保型單錫鹽電解著色添加色劑 20～30 g/L,去離子水余量。對(duì)電極為不銹鋼或錫板。

硫酸亞錫：著色主鹽，其含量對(duì)色調(diào)和著色均勻性有明顯影響，隨濃度升高，著色速度加快，分散性越來越好，宜控制在6 ～15 g/L范圍。

硫酸：起防止錫鹽水解和提高導(dǎo)電性能的作用。最佳范圍18～22 g/ L，含量過低，不利于槽液穩(wěn)定，著色速度也慢，過高由于析氫加劇導(dǎo)致著色不均勻。

環(huán)保型單錫鹽電解著色添加劑：由于空氣中的O2和電極反應(yīng)的作用，溶液中的Sn2+易于氧化成Sn4+，Sn4+進(jìn)而水解成偏錫酸沉淀(SnO2·H2O)。這種水解產(chǎn)物呈膠態(tài)懸浮于溶液中，即使用精密過濾機(jī)也難將其濾掉，當(dāng)積累到一定程度時(shí)嚴(yán)重影響著色質(zhì)量，所以著色添加劑主要是防止Sn2+氧化和水解。

槽液溫度：一般控制在16～ 20℃，槽液溫度對(duì)著色速度有一定的影響。對(duì)色調(diào)無明顯影響，但對(duì)槽液的穩(wěn)定性有一定影響。

著色工藝：浸泡 0.5～1.0min ，交流電壓 16～ 18V，升壓時(shí)間 20～30sec ，著色時(shí)間30sec～15min, 溫度 16～20℃。

2 槽液穩(wěn)定性測試

2.1 硫酸亞錫非生產(chǎn)自然消耗

單錫鹽著色關(guān)鍵是確保Sn2+在槽液中的穩(wěn)定，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本有明顯的影響，硫酸亞錫自然消耗見表2

表2 硫酸亞錫自然消耗

著色劑	SnSO₄濃度（g/L）	靜置時(shí)間（天）	溶液變化	SnSO₄自然消耗 g/L（天）
起始	終點(diǎn)
含酚類著色劑	10	8.62	300	清澈	0.0046
含聯(lián)氨著色劑	10	8.16	300	清澈少量沉淀	0.0061
環(huán)保型著色劑	10	8.45	300	清澈微量沉淀	0.0052

基礎(chǔ)液：H2SO4 18 g/ L, SnSO4 10 g/L，著色添加劑20 g/L

2.2 槽液穩(wěn)定性比較

用不同著色劑各配制：H2SO4 18g/L、SnSO4 10g/L、著色添加劑20 g/L溶液體積1000ml的著色液，各置于1.5升無色玻璃瓶中，標(biāo)簽標(biāo)明編號(hào)、日期和液體的高度，用金魚缸小氣泵調(diào)好流速，連續(xù)不斷地通氣。著色液穩(wěn)定性比較見表3

表3 著色液穩(wěn)定性比較

著色劑型號(hào)	濃度(g/L)	通氣時(shí)間（小時(shí)）
24	48	96	168
含酚類著色劑	20	清澈	清澈	微渾	微有沉淀
含聯(lián)氨著色劑	20	清澈	微渾	微有沉淀	渾濁
環(huán)保型著色劑	20	清澈	清澈	微渾	微有沉淀

3 著色添加劑對(duì)廢水化學(xué)需氧量、氨氮、總酚的影響

用不同著色劑各配制：H2SO4 18g/L、SnSO410g/L、著色添加劑20 g/L溶液體1000ml的著色液,按每氧化生產(chǎn)1噸著色型材產(chǎn)生10噸廢水，消耗著色添加劑1公斤，測試著色添加劑對(duì)廢水的影響。著色添加劑對(duì)廢水的影響見表4

表4 著色添加劑對(duì)廢水的影響

著色劑型號(hào)	污染物 ( mg/L)
化學(xué)需氧量	氨氮	總酚
含酚類著色劑	56.6	5.4	14.6
含聯(lián)氨著色劑	31.9	16.8	未檢出
環(huán)保型著色劑	17.7	未檢出	未檢出

4 結(jié)論

建筑鋁型材電解著色由錫鎳混鹽向單錫鹽逐步轉(zhuǎn)變；根據(jù)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，從源頭進(jìn)行控制，減少污染物進(jìn)入陽極氧化生產(chǎn)線，研究環(huán)保型單錫鹽電解著色添加劑是目前的一大課題。

1．試驗(yàn)證實(shí)，含酚類著色添加劑穩(wěn)定效果顯著，但由于酚類的存在對(duì)環(huán)境影響明顯；含聯(lián)氨著色添加劑穩(wěn)定效果尚可，但氨氮對(duì)環(huán)境也有影響；環(huán)保型著色添加劑還原能力不是很強(qiáng)，卻對(duì)防止Sn2+氧化和水解有特效，能滿足生產(chǎn)需求，而且對(duì)環(huán)境十分友好。

2. 環(huán)保型單錫鹽著色添加劑在選擇原材料時(shí)，就特別注意污染物控制，降低有機(jī)絡(luò)合物，減少化學(xué)需氧量，不讓高污染和強(qiáng)毒性的物質(zhì)進(jìn)入陽極氧化生產(chǎn)線，從源頭控制污染物質(zhì)，為后續(xù)的環(huán)保處理提供技術(shù)支持。

標(biāo)簽： 建筑鋁型材電解著色鋁材環(huán)保單錫鹽鋁材著色

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