Phương pháp Ngăn chặn sự hình thành rỉ trên bề mặt kim loại và các hợp kim của sắt

LÔØI CAÛM ÔN Toâi xin chaân thaønh göûi lôøi caûm ôn saâu saéc ñeán Thaày Hoaøng Ñoâng Nam. Nhôø söï höôùng daãn taän tình cuûa Thaày ñaõ giuùp toâi vöôït qua nhöõng khoù khaên ñeå hoaøn thaønh ñeà taøi naøy. Toâi xin chaân thaønh caùm ôn caùc quyù Thaày Coâ Boä moân Coâng ngheä Hoùa Voâ Cô ñaõ truyeàn ñaït cho toâi nhöõng kieán thöùc, nhöõng kinh nghieäm quyù baùu trong suoát thôøi gian hoïc taäp ôû tröôøng. Toâi xin chaân thaønh caùm ôn caùc quyù Thaày Coâ thuoäc Boä moân Hoùa phaân tích, trung taâm nghieân cöùu ñeà taøi troïng ñieåm Quoác gia & Polyme, Vieän Khoa hoïc Coâng ngheä vaø moâi tröôøng ñaõ giuùp toâi hoaøn thaønh ñeà taøi naøy. Toâi xin chaân thaønh caùm ôn meï toâi, gia ñình toâi ñaõ ñoäng vieân toâi veà moïi maët trong suoát quaù trình laøm ñeà taøi . Caùm ôn caùc baïn lôùp HC02VS ñaõ cho toâi nhöõng lôøi khuyeân, nhöõng lôøi ñoäng vieân voâ cuøng quyù baùu. Mai Thò Tuyeát Nhung. LÔØI MÔÛ ÑAÀU Ngaøy nay vaät lieäu kim loaïi vaãn ñang chieám vò trí quan troïng nhaát trong neàn kinh teá quoác daân, do chuùng coù hoaït tính cao neân deã bò moâi tröôøng taùc ñoäng laøm phaù huûy daàn töø ngoaøi vaøo trong, keát quaû laø taïo ra nhöõng lôùp ræ treân beà maët kim loaïi gaây thieät haïi lôùn veà chi phí baûo döôõng, thay theá vaät lieäu. Ñaëc bieät haäu quaû cuûa aên moøn laø gaây oâ nhieãm moâi tröôøng vaø maát caân baèng sinh thaùi. Vieät Nam laø ñaát nöôùc coù khí haäu noùng, aåm, tyû leä söû duïng kim loaïi coøn cao vì vaäy thieät haïi aên moøn laø raát cao. Vaán ñeà ñöôïc ñaët ra hieän nay, laø tìm caùch ngaên chaën söï hình thaønh ræ treân beà maët kim loaïi vaø caùc hôïp kim cuûa saét. Coù raát nhieàu caùch, moät trong nhöõng phöông phaùp ñöôïc xem laø hieäu quaû laø phuû treân beà maët kim loaïi moät lôùp maï. Nhöng tröôùc khi maï, ta caàn phaûi loaïi boû lôùp ræ ñeå lôùp maï ñöôïc baùm dính toát. Ñeå loaïi lôùp ræ, thöôøng caùc nhaø maùy caùn theùp söû duïng hoùa chaát ñeå taåy ræ. Hoùa chaát ñöôïc duøng phoå bieán nhaát laø caùc axit voâ cô nhö: HCl, H2SO4, HNO3,... ÔÛ caùc nhaø maùy caùn theùp, löôïng nöôùc thaûi ra töø quaù trình taåy ræ laø raát lôùn. Vieäc ñoå boû löôïng nöôùc naøy ra moâi tröôøng seõ gaây oâ nhieãm naëng. Vaán ñeà ñöôïc ñaët ra phaûi tìm caùch xöû lyù nöôùc naøy moät caùch hôïp lyù vaø kinh teá nhaát. Coù raát nhieàu phöông phaùp ñeå xöû lyù nhöng trong ñeà taøi naøy chuùng toâi söû duïng axit sunfuric ñaäm ñaëc ñeå xöû lyù nöôùc taåy ræ. Neáu höôùng nghieân cöùu naøy khaû thi thì khoâng nhöõng ta xöû lyù ñöôïc nöôùc taåy ræ maø coùn coù theå thu ñöôïc nhöõng saûn phaåm töø quaù trình xöû lyù nhö: axit HCl, muoái saét (II) sunfat, ñaây laø nhöõng hoùa chaát cô baûn caàn thieát cho neàn ñaïi coâng nghieäp. MUÏC LUÏC PHAÀN 1: TOÅNG QUAN CHÖÔNG 1: SÖÏ HÌNH THAØNH RÆ SAÉT VAØ QUAÙ TRÌNH XÖÛ LYÙ RÆ SAÉT 1.1 Söï hình thaønh ræ saét 1.1.1 Ñieàu kieän hình thaønh ræ saét 1.1.1.1 Ñoä aåm Ñoä aåm laø ñieàu kieän caàn thieát cho aên moøn trong khí quyeån vì noù quyeát ñònh söï ngöng tuï hôi nöôùc. Nöôùc ngöng tuï ñoïng laïi treân beà maët kim loaïi seõ taïo thaønh dung dòch ñieän li (khi coù maët caùc muoái hoøa tan) laøm cho phaûn öùng aên moøn coù theå xaûy ra. Theo lyù thuyeát, söï ngöng tuï xaûy ra khi ñoä aåm töông ñoái ñaït ñeán 100%, tuy nhieân trong moät soá tröôøng hôïp söï ngöng tuï vaãn coù theå xaûy ra duø ñoä aåm töông ñoái nhoû hôn 100%. Hieän töôïng naøy xaûy ra khi nhieät ñoä kim loaïi thaáp hôn nhieät ñoä moâi tröôøng, khi beà maët kim loaïi coù muoái hoaëc khi beà maët coù caùc loã xoáp.[2] Khi taêng ñoä aåm thì toác ñoä aên moøn cuõng taêng nhöng neáu trong ñieàu kieän khí saïch hoaøn toaøn, thì toác ñoä taêng khoâng ñaøng keå. Nhöng khi khoâng khí coù nhieãm baån thì toác ñoä taêng leân raát lôùn. Toác ñoä aên moøn phuï thuoäc vaøo ñoä aåm coù theå bieåu dieãn theo phöông trình: VK = VO.X2 VK: toác ñoä aên moøn ôû ñoä aåm baát kyø. VO: toác ñoä aên moøn khi ñoä aåm töông ñoái 100%. X: ñoä aåm töông ñoái. [3] Ñoä aåm chæ laø ñieàu kieän caàn nhöng chöa ñuû. Ngay trong moät moâi tröôøng raát aåm, caùc beà maët saïch, khoâng nhieãm baån ñaët trong khoâng khí khoâng oâ nhieãm chæ bò aên moøn vôùi toác ñoä töông ñoái thaáp. [2] 1.1.1.2 Caùc chaát oâ nhieãm. [2] Caùc chaát oâ nhieãm laøm gia taêng aên moøn trong khí quyeån do taêng tính chaát dung dòch ñieän ly vaø taêng ñoä oån ñònh cuûa lôùp maøng nöôùc ngöng tuï töø khí quyeån. SO2 laø moät chaát oâ nhieãm thöôøng gaëp, khi haáp thu trong lôùp nöôùc beà maët seõ taïo ra H2SO4 laøm taêng ñaùng keå toác ñoä aên moøn cuûa theùp cacbon trong khí quyeån. Khi khoâng coù SO2, lôùp saûn phaåm aên moøn coù tính baûo veä neân toác ñoä aên moøn thaáp. Khi coù maët SO2 lôùp maøng khoâng coù tính baûo veä neân toån thaát khoái löôïng seõ taêng theo thôøi gian. Do ñoù caùc chaát oâ nhieãm nhö SO2, NO2, Cl-, F-... coù theå cung caáp caùc chaát tan cho lôùp nöôùc treân beà maët vaø gaây ra aên moøn kim loaïi. Trong khí quyeån chöùa 0.01% SO2, toác ñoä aên moøn theùp cacbon taêng nhanh khi ñoä aåm lôùn hôn ñoä aåm tôùi haïn (60%). ÔÛ ñoä aåm töông ñoái gaàn 100% duø khoâng coù SO2, söï aên moøn vaãn tieáp tuïc vôùi toác ñoä thaáp. Hieän töôïng naøy laø do saûn phaåm aên moøn FeSO4 taïo thaønh coù tính huùt aåm, seõ haáp thu nöôùc khi ñoä aåm töông ñoái vöôït qua möùc ñoä aåm tôùi haïn. Caùc saûn phaåm aên moøn huùt aåm, vaø caùc muoái khaùc keát tuûa töø khí quyeån, seõ laøm giaûm ñoä aåm töông ñoái caàn thieát ñeå gaây ra ngöng tuï nöôùc. Söï coù maët cuûa maøng nöôùc naøy daãn ñeán taêng thôøi gian thaám öôùt vaø laøm taêng möùc ñoä aên moøn. Chæ khi ñoä aåm thaáp hôn giaù trò tôùi haïn öùng vôùi moãi loaïi muoái thì söï taïo thaønh maøng nöôùc môùi bò loaïi tröø vaø söï aên moøn giaûm ñeán möùc thaáp nhaát. Ñoä aåm töông ñoái tôùi haïn RHcrit cuûa moät soá loaïi muoái vaø aûnh höôûng aên moøn khí quyeån cuûa chuùng treân theùp cacbon ñöôïc trình baøy trong baûng. Baûng 1.1 Ñoä aåm töông ñoái tôùi haïn RHcrit cuûa moät soá loaïi muoái Muoái söû duïng  RHcrit  Ñoä aåm töông ñoái, %     100 90 80 70 60 50   Na2SO4.10H2O KCl NaCl NaNO3 NaNO2 NaBr.2H2O NaI.2H2O LiCl.H2O  93 86 78 77 66 59 43 15  * o o o o o * * × o o o * * * × o o * * * o o o + + + + o o * * * * * o * * * * * * * * * * * *   *: Lôùp muoái phuû huùt aåm, taïo gæ vaø aên moøn neàn theùp. : Lôùp muoái phuû coù maøu naâu ôû bieân, coù aên moøn neàn theùp. +: Lôùp muoái phuû chuyeån thaønh dung dòch khoâng maøu, khoâng aên moøn. o: Lôùp muoái phuû khoâ, khoâng aên moøn. Töø baûng treân, söï aên moøn laø thaáp nhaát khi ñoä aåm töông ñoái thaáp hôn RHcrit. NaNO2 huùt aåm, nhöng laïi laø moät chaát öùc cheá neân khoâng tuaân theo quy luaät treân. 1.1.1.3 Nhieät ñoä.[2] Nhieät ñoä coù aûnh höôûng khaùc nhau ñeán aên moøn khí quyeån. Nhieät ñoä khoâng khí bình thöôøng seõ giöõ toác ñoä aên moøn töông ñoái thaáp nhöng coù theå laøm taêng söï ngöng tuï maøng nöôùc treân beà maët daãn ñeán taêng aên moøn. Vieäc phôi ngoaøi aùnh saùng maët trôøi seõ laøm taêng nhieät ñoä vaø saáy khoâ beà maët daãn ñeán giaûm aên moøn. Do ñoù beà maët che phuû thöôøng bò aên moøn nhanh hôn beà maët phôi naéng tröïc tieáp. Söï keát hôïp cuûa ñoä aåm cao, nhieät ñoä trung bình cao vaø söï coù maët cuûa caùc chaát oâ nhieãm coâng nghieäp hoaëc muoái bieån mang theo trong khoâng khí seõ laøm taêng toác ñoä aên moøn trong khí quyeån. Do ñoù toác ñoä aên moøn cao nhaát trong caùc vuøng bieån nhieät ñôùi hoaëc baùn nhieät ñôùi. Thieáu moät trong caùc yeáu toá treân thì toác ñoä aên moøn seõ thaáp. 1.1.2 Cô cheá hình thaønh ræ saét Saét bò ræ khi tieáp xuùc ñoàng thôøi vôùi oxi vaø hôi aåm cuûa khoâng khí. Ræ saét laø quaù trình aên moøn coù tính ñieän hoùa, cô cheá cuûa noù gioáng vôùi cô cheá cuûa quaù trình oxi hoùa - khöû xaûy ra ôû trong pin ñieän. Moät ñieåm ôû treân beà maët cuûa saét theùp coù theå laø ñieän cöïc aâm, taïi ñoù xaûy ra quaù trình oxi hoùa saét, electron töø saét chuyeån ñeán moät ñieåm khaùc ôû treân beà maët cuûa saét laø ñieän cöïc döông, taïi ñoù xaûy ra quaù trình khöû oxi cuûa khoâng khí:[6]
Khoâng khí khoâ hoaëc aåm, theùp hoaëc saét seõ taïo thaønh moät maøng oxyùt raát moûng bao goàm lôùp beân trong laø oxyùt saét töø, Fe3O4 (FeO.Fe2O3) beân ngoaøi laø lôùp ræ FeOOH. Fe trong oxyùt saét töø coù theå ôû daïng Fe2+ (FeO) hoaëc Fe3+ (Fe2O3). Caùc veát nöùt treân lôùp ræ FeOOH cho pheùp oxy töø khí quyeån deã daøng xaâm nhaäp vaø oxy hoùa hoaøn toaøn oxyùt saét töø thaønh daïng hydrat Fe2O3.H2O hoaëc FeOOH (Fe2O3.H2O = 2FeOOH). Caùc loã xoáp trong oxyùt saét töø ñöôïc laøm ñaày baèng nöôùc ngöng tuï vaø saûn phaåm aên moøn khoâng tan. Do ñoù lôùp oxyùt saét töø seõ coù tính baûo veä trong moâi tröôøng hôi nöôùc khoâng oâ nhieãm.[2] Khoâng khí xung quanh thöôøng chöùa moät löôïng SO2, chaát naøy phaûn öùng vôùi nöôùc vaø oxy hoøa tan ñeå taïo H2SO4 trong caùc loã xoáp, daãn ñeán phaûn öùng hoøa tan moät phaàn maøng oxyùt taïo thaønh FeSO4. Muoái naøy bò thuûy phaân seõ cung caáp theâm moâi tröôøng axit, laøm cho maøng oxyùt deã hoøa tan hôn, môû roäng loã xoáp trong oxyùt saét töø vaø cho pheùp dung dòch ñieän ly thaâm nhaäp deã daøng vaøo beà maët kim loaïi neàn. Ngoaøi ra FeSO4 coøn laø chaát huùt aåm, seõ haáp thu nöôùc töø khí quyeån vaø laøm taêng toác ñoä aên moøn khi ñoä aåm lôùn hôn ñoä aåm tôùi haïn.[2] Phaûn öùng anoát hoøa tan saét xaûy ra döôùi lôùp oxyùt saét töø Fe3O4. Fe
Fe2+ + 2e Ion Fe2+ trong dung dòch baõo hoøa (hoaëc gaàn nhö baõo hoøa) naèm trong caùc loã xoáp cuûa Fe3O4 seõ phaûn öùng vôùi oxy ôû phía ngoaøi lôùp Fe3O4 ñeå taïo theâm Fe3O4. 3Fe2+ + 2OH- + 1/2O2
Fe3O4 + H2O Phaûn öùng khöû catoát laø: 8FeOOH + Fe2+ + 2e
3Fe3O4 + 4H2O trong ñoù Fe3+ trong gæ FeOOH bò khöû thaønh Fe2+ trong Fe3O4 ôû beà maët tieáp xuùc hai pha. Oxy khí quyeån xaâm nhaäp ngang qua caùc veát nöùt trong lôùp gæ coù theå oxy hoùa Fe3O4 trôû laïi thaønh gæ. 3Fe3O4 + 0.75O2 + 4.5H2O
FeOOH Moät löôïng sunphaùt khoâng tan seõ keát tuûa trong lôùp oxyùt. [2] Taåy ræ 1.2.1 Muïc ñích taåy ræ Böôùc naøy cho pheùp laøm saïch caùc taïp chaát treân beà maët (taåy daàu môõ, taåy ræ) vaø laøm cho beà maët boùng, laùng hôn. Ñeå laøm saïch beà maët phaûi taåy daàu môõ tröôùc roài môùi taåy ræ. Neáu quaù trình taåy daàu môõ ñöôïc thöïc hieän khoâng ñuùng, thì quaù trình taåy ræ cuõng seõ khoâng hieäu quaû. Vieäc löïa choïn quaù trình taåy röûa phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá sau: Loaïi chaát baån hieän dieän treân beà maët. Thaønh phaàn vaø caáu truùc vaät lieäu neàn. Möùc ñoä saïch yeâu caàu cuûa beà maët. Loaïi xöû lyù beà maët sau ñoù. Moâi tröôøng. Kích thöôùc chi tieát. Chi phí vaän haønh. 1.2.2 Phöông phaùp taåy ræ Taåy ræ laø quaù trình loaïi boû caùc lôùp maøng oxyùt treân beà maët chi tieát baèng taùc ñoäng hoùa hoïc (taåy ræ hoùa hoïc) hoaëc keát hôïp taùc ñoäng hoùa vaø taùc ñoäng cô (taåy ræ ñieän hoùa). Thaønh phaàn vaø caùc thoâng soá vaän haønh cuûa beå taåy ræ phuï thuoäc vaøo loaïi chaát neàn. [2] Taåy ræ thöôøng tieán haønh ngay sau khaâu taåy daàu môõ ñeå khöû heát maøng oxyt, lôùp ræ vaø caùc hôïp chaát hoùa hoïc khaùc sinh ra treân beà maët kim loïai, taïo ñieàu kieän cho lôùp maï baùm chaéc tröïc tieáp vôùi beà maët neàn.[4] Quaù trình taåy ræ coù theå thöïc hieän baèng caùc caùch: Taåy ræ hoùa hoïc. Taåy ræ ñieän hoùa. Taåy ræ cô hoïc. 1.2.2.1 Taåy ræ hoùa hoïc. [4] Lôùp ræ treân kim loaïi ñen coù theå daøy ñeán 0.01
0.1mm, bao goàm caùc chaát FeO, Fe3O4 vaø Fe2O3. Taåy ræ cho kim loaïi ñen thöôøng duøng axit sunfuric hoaëc axit clohydric, ñoâi khi duøng hoãn hôïp caû hai axit aáy. Khi taåy bao giôø cuõng xaûy ra hai quaù trình hoøa tan ræ vaø hoøa tan kim loaïi. Ví duï: taåy trong axít sunfuric seõ xaûy ra nhö sau: Fe2O3 + 3H2SO4
Fe2(SO4)3 + 3H2O. FeO + H2SO4
FeSO4 + H2O. Fe + H2SO4
FeSO4 + H2. Fe2(SO4)3 + Fe
3FeSO4. Taåy trong HCl quaù trình hoøa tan ræ laø chính. Taåy trong H2SO4 quaù trình hoøa tan saét laø chính, nhöng ræ vaãn ñöôïc laøm saïch laø do boït hydroâ thoaùt ra, keùo ræ bay khoûi maët kim loaïi, ñoàng thôøi hydroâ sinh ra seõ khöû Fe2O3 vaø Fe3O4 laø nhöõng chaát khoù tan trong axit thaønh FeO deã tan trong axit hôn neân beà maët kim loaïi vaãn ñöôïc laøm saïch. Maët khaùc coù moät phaàn nhoû phaân töû hydroâ thoaùt ra seõ thaám vaøo maïng löôùi tinh theå kim loaïi laøm bieán daïng vaø thay ñoåi tính chaát cô lyù cuûa noù: doøn, ñaøn hoài keùm. Taåy trong HCl ræ khoâng bay ra maø bò hoøa tan döôùi taùc duïng cuûa HCl neân toác ñoä taåy nhanh hôn, nhöng ñoàng thôøi cuõng toán axít hôn so vôùi taåy trong H2SO4 vaø thieát bò ñoù bò aên moøn hôn. Nhieät ñoä coù aûnh höôûng raát lôùn ñeán quaù trình taåy. Naâng cao nhieät ñoä coù theå ruùt ngaén thôøi gian taåy. Dung dòch H2SO4 80
120 g/l taåy toát nhaát ôû 50
70oC. Dung dòch HCl 150
200 g/l taåy toát nhaát ôû 30
40oC. Thôøi gian taåy töø 10
120 phuùt, tuøy tính chaát vaø ñoä daøy cuûa lôùp ræ. Khi taåy thöôøng cho theâm chaát öùc cheá vaøo dung dòch ñeå haïn cheá söï hoøa tan kim loaïi neàn, giaûm löôïng axit tieâu phí, traùnh cho kim loaïi khoâng bò gioøn hydroâ, caûi thieän ñieàu kieän laøm vieäc, nhöng khoâng aûnh höôûng ñeán toác ñoä taåy ræ. Chaát öùc cheá baûo veä ñöôïc kim loaïi laø do chuùng bò haáp phuï leân maët kim loaïi laøm taêng quaù theá hydroâ neân hydroâ khoâng thoaùt ra vaø quaù trình hoøa tan kim loaïi bò kìm haõm. Nhieät ñoä cao, taùc duïng cuûa chaát öùc cheá caøng giaûm cho neân dung dòch khoâng ñöôïc quaù 25
30oC. Chaát öùc cheá duøng trong dung dòch H2SO4 toát nhaát laø caùc chaát coù chöùa quinoâlin, tioâureâ, tiodiglycol vaø naphtylamin. Chaát öùc cheá duøng trong dung dòch HCl laø uroâtroânin, butylamin cao phaân töû. 1.2.2.2 Taåy ræ ñieän hoùa. [4] Coù theå duøng phöông phaùp ñieän phaân ñeå taåy ræ cho kim loaïi. Kim loaïi taåy coù theå maéc thaønh anoât hoaëc catoât. Khi taåy anoât kim loaïi seõ hoøa tan, ræ seõ bong ra nhôø oxy thoaùt ra vaø ñaåy noù rôøi khoûi maët kim loaïi. Dung dòch taåy laø axít hoaëc muoái cuûa noù. Khi taåy catoât, taùc duïng hoùa hoïc cuûa axit seõ giaûm ñi do hieän töôïng phaân cöïc nhöng hydroâ thoaùt ra seõ khöû oxyt kim loaïi, ñoàng thôøi seõ laøm bong oxyt khoûi maët kim loaïi. Dung dòch cuõng coù theå laø axit hoaëc muoái. Öu ñieåm: nhanh, ít toán axit, laøm vieäc nheï nhaøng, coù theå taåy ñöôïc moät soá hôïp kim maø phöông phaùp hoùa hoïc khoâng taåy ñöôïc. Trong saûn xuaát, thöôøng taåy anoât vì taåy catoât kim loaïi deã bò doøn hydroâ. Nhöng khaû naêng phaân boá cuûa dung dòch keùm neân ñoái vôùi caùc vaät coù hình thuø phöùc taïp taåy khoâng lôïi: choã loài moøn nhanh, choã loõm moøn ít, thaäm chí ræ khoâng tan heát. Taåy axit thöôøng duøng dung dòch H2SO4 200
250 g/l vaø dung dòch sunfat hoaëc clorua saét trong axit. Nhieät ñoä taåy 20
50oC. Maät ñoä doøng ñieän 5
10 A/cm2. Catoât baèng chì hoaëc baèng theùp. 1.2.2.3 Taåy ræ cô hoïc. [2] Taåy ræ cô hoïc laø quaù trình phun caùc vaät lieäu maøi vôùi toác ñoä naøo ñoù vaøo beà maët neàn, ví duï phun caùt. Söï va chaïm giöõa caùc haït maøi vôùi chi tieát seõ laøm bong ræ, muoäi than, caùt hoaëc caùc thaønh phaàn khaùc taïo ra khi ñuùc,... Hieäu quaû cuûa taåy ræ cô hoïc phuï thuoäc vaøo vieäc löïa choïn vaät lieäu maøi vaø toác ñoä phun. Caùc vaät lieäu maøi coù theå laø kim loaïi (theùp, gang, Al, Cu, ...) hoaëc khoâng kim loaïi (caùt, thuûy tinh, haït quaû mô, nylon, ...) ôû daïnh hình troøn coù goùc caïnh, hình truï, ... Vieäc löïa choïn vaät lieäu maøi döïa treân tính xaâm thöïc (khaû naêng truyeàn ñoäng naêng khi haït maøi va chaïm beà maët chi tieát; khaû naêng naøy phuï thuoäc vaøo hình daùng cuûa haït maøi), ñoä beàn va ñaäp cuûa haït maøi (giaûm kích thöôùc vaø thay ñoåi hình daùng), khoái löôïng cuûa haït maøi (ñoäng naêng va chaïm) vaø kích thöôùc haït (haït nhoû thì khaû naêng bao phuû toát, haït lôùn thì ñoäng naêng lôùn). 1.2.3 Dung dòch taåy ræ hoùa hoïc. [ 11] Axit sunfuric H2SO4 10%: giaù thaønh reû, ít gaây oâ nhieãm, ít hao huït khi söû duïng, coù theå duøng ôû nhieät ñoä thöôøng hay ñun noùng nheï ôû 40oC, axit sunfuric ñöôïc söû duïng raát phoå bieán. Axit clohydric HCl vaø axít HCl 10%: laø axit ñieån hình cho quaù trình taåy ræ saét, theùp, gang ngay caû ôû nhieät ñoä thöôøng. Axit flohydric H2F2: dung dòch axit flohydric chöùa 40% troïng löôïng H2F2. Do tính ñoäc neân vieäc söû duïng axít naøy haïn cheá, chæ duøng trong nhöõng tröôøng hôïp ñaëc bieät, nhaát laø ñeå taåy ræ caùc saûn phaåm gang ñuùc, taåy xoùa nhöõng vuïn caùt coøn baùm dính treân beà maët chi tieát, nhaát laø ôû nhöõng choã kín, ñaùy khe, raõnh maø phöông phaùp cô khí khoâng coù khaû naêng. Axit citric C6H8O7: duøng chuû yeáu ñeå taåy ræ cho caùc thieát bò loø hôi. Noù thöôøng ñöôïc duøng ôû daïng dung dòch 1.5 - 3%. pH dao ñoäng trong khoaûng 3.5 - 4. Tieán haønh taåy ræ ôû gaàn nhieät ñoä soâi cuûa dung dòch. Beà maët chi tieát sau khi taåy ræ coù maøu saùng baïc vaø khoâng bò thuï ñoäng. Ngoaøi axit citric, moät soá axit höõu cô khaùc cuõng ñöôïc söû duïng ñeå taåy ræ nhö: axit oxalic, axit axetic, axit aminsulfonic (NH2SO3H - chaát raén keát tinh, tan maïnh trong nöôùc), axit floboric (HBF4) thöôøng duøng taåy ræ cho ñoàng thau. Dung dòch kieàm: duøng ñeå taåy ræ cho nhoâm, hôïp kim cuûa nhoâm vaø trong moät soá tröôøng hôïp duøng cho kim loaïi keõm. Dung dòch kieàm thöôøng duøng laø dung dòch NaOH 5%. CHÖÔNG 2: XÖÛ LYÙ DUNG DÒCH NÖÔÙC TAÅY RÆ 2.1 Muïc ñích xöû lyù dung dòch nöôùc taåy ræ saét.[12] Khi nhöõng baûn kim loaïi bò ræ trong quaù trình saûn xuaát theùp, löôïng lôùn nöôùc taåy ræ saét ñöôïc thaûi ra töø caùc nhaø maùy gaây oâ nhieãm moâi tröôøng. Thaät laø khoù ñeå coù theå giaûi quyeát vaán ñeà naøy moät caùch kinh teá. Nhieàu cuoäc nghieân cöùu nhaèm xöû lyù dung dòch nöôùc taåy ræ vôùi muïc ñích thu hoài nhöõng chaát coù ích nhö axit clohydric vaø muoái saét (II) sunfat. 2.2 Moät soá phöông phaùp xöû lyù dung dòch nöôùc taåy ræ saét.[11, 12] - Trong nöôùc taåy ræ saét bao goàm FeCl2, FeCl3, moät phaàn HCl dö vaø nöôùc. Moät phöông phaùp ñeà ra laø trung hoøa löôïng axit coøn dö baèng caùch duøng voâi. Tuy nhieân saûn phaåm thu ñöôïc laø caùc hydroxit saét ôû dang nhaày (paste) gaây oâ nhieãm moâi tröôøng: H+ + OH-
H2O Fe2+ + 2OH-
Fe(OH)2
Fe3+ + 3OH-
Fe(OH)3
- Khi tieán haønh thuûy phaân ôû nhieät ñoä cao(>800oC) chuyeån heát saét veà Fe(III), saûn phaåm seõ laø HCl, Fe2O3. Thieát bò baèng thaïch anh ñöôïc söû duïng trong quy trình naøy ñeå traùnh söï aên moøn thieát bò: 4FeCl2 + 4H2O + O2
8HCl + 2Fe2O3 - Tröôøng Ñaïi hoïc Baùch Khoa Haø Noäi ñaõ thöïc hieän moät phöông phaùp laø duøng nhoâm hoaøn nguyeân saét: Fe2+, Fe3+
Fe Dung dòch AlCl3 sau phaûn öùng seõ ñöôïc duøng ñeå ñieàu cheá PAC (polyaluminium clorua Al(OH)3-xClx). Tuy nhieân giaù thaønh nhoâm cao hôn saét neân phöông phaùp naøy khoâng khaû thi. - Moät phöông phaùp khaùc laø clo hoùa hoaøn toaøn dung dòch taåy ræ saét veà heát saét (III) FeCl3: 2FeCl2 + Cl2
2FeCl3. - Theo quy trình xöû lyù cuûa U.S.Pat.No.5,417,955, coâng boá vaøo ngaøy 23/5/1995, quy trình naøy moâ taû moät phöông phaùp vaø thieát bò ñeå xöû lyù dung dòch nöôùc taåy ræ saét ñeå saûn xuaát axit clohydric vaø saét (II) sunfat. Dung dòch nöôùc taåy ræ chöùa saét (II) clorua, axit clohydric vaø nöôùc ñöôïc phaûn öùng vôùi axit sunfuric dö trong thieát bò phaûn öùng ñeå taïo thaønh axit clohydric vaø saét (II) sunfat: FeCl2 + H2SO4
FeSO4 + 2HCl Quy trình xöû lyù dung dòch nöôùc taåy ræ saét baèng axit sunfuric.[12] Dung dòch nöôùc taåy ræ saét ñöôïc xöû lyù trong thieát bò phaûn öùng vôùi axit sunfuric dö. Dung dòch naøy phaûn öùng maõnh lieät taïo ra pha khí noùng, nöôùc vaø axit clohydric. Sau ñoù pha khí ñöôïc ñöa tôùi tieáp lieäu cho thaùp haáp thuï HCl. Taïo ra trong bình phaûn öùng laø dung dòch huyeàn phuø chöùa saét (II) sunfat monohydrat coù thaønh phaàn khoâng hoøa tan. Huyeàn phuø naøy ñöôïc