摘要：铝的阳极氧化是一种电解氧化过程，将铝及其合金置于相应电解液(如硫酸、铬酸、草酸等)中作为阳极，在特定条件和外加电流作用下，进行电解。阳极的铝或其合金氧化，表面上形成氧化铝薄层，建筑装饰和保护用铝合金的阳极氧化基本上是生成多孔型阳极氧化膜，因薄层中具有大量的微孔，可着色成各种美观艳丽的色彩，通过对微孔进行封闭可获得耐腐蚀性、耐候性、耐污染性优良的使用性能。由于铝阳极氧化产品有这些优点，所以被广泛应用至手机等电子产品外壳、工艺装饰品外壳等。近年，随着铝阳极氧化产品的普及，各生产企业纷纷扩大产能。现有的多数阳极氧化生产废水由于对废水分类不当和废水处理工艺设计不够合理，废水超标排放时有发生，对此针对氧化处理废水工艺进行简要分析。
关键词：氧化处理；废水；工艺
1 氧化技术分析
阳极氧化技术作为金属表面处理中常见且主要的技术，在铝合金材料相关行业中应用广泛。通常，金属构件如铝件等，为了具有更好的表面特性及光泽度，大部分都需经过阳极氧化处理工序，在其表面覆盖一层致密且具有一定光泽度的金属氧化物薄膜，未封孔的氧化膜由于大量微孔孔内的面积，使暴露在环境中的工件有效表面积增加几十倍到上百倍，为此相应的腐蚀速度也大为增加，从提高耐腐蚀性和耐污染性考虑，必须进行封孔处理，阳极氧化膜的封孔方法很多，从原理来分主要有水合反应、无机物充填和有机物充填三大类，而当今以镍盐为主要成分的冷封孔工艺已经占据了封孔工业生产的半壁江山。
通常情况下，在阳极氧化工序之前需要对金属构件利用酸碱进行除油，在阳极氧化之后，则需要对金属构件表面氧化膜进行封孔处理。在此过程中，会产生大量的除油废水、酸碱废水及含镍废水等。这些废水中含有国家严格控制的一类污染物镍，因此必须要经过妥善处理后才能排放。
2 阳极氧化技术研究现状
2.1 前处理工艺
前处理工艺的目的是去除试样表面的天然氧化膜及一系列油污，以此为阳级氧化技术做好洁净的准备作用，前处理工艺是获得良好氧化膜的基本保证，如果选择前处理工艺，就需要首先考虑零件的实际情况和处理工艺中的都污染程度。此外，还必须要关注零件的一系列物理特性，如温度、时间和操作因素。通常来讲，铝合金阳极氧化前处理主要是包括了脱脂，电化学抛光，出光以及各序水洗等这一系列的过程，在这些过程中对性能影响较为关键的就是出光步骤，此步骤的主要作用在于它能够清除金属氧化物表面的一些污物，不仅对表面有强大的清洁作用，而且有促进铝合金后序电解氧化的作用。
2.2 阳极氧化工艺
阳极氧化工艺主要是指铝合金在一定的电解液及一些特定的条件下加上一定的外加电流来在铝合金表面形成一层氧化膜的全过程，由此可知，在阳极氧化工艺中需要各种各样的材料，比如硫酸或其他的电解液介质，阳极零件的装夹挂具，阴极板，以及外加电源和周边辅助设备等。目前应用铝合金氧化技术较普遍。阳极氧化技术分为硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化、硼酸阳极氧化，有时候还加入一些有机酸，以降低电解溶液对于阳极氧化膜的溶解性能。这些氧化过程具有成分简单且易于操作的特点，而且氧化膜需要保持在一定的厚度，阳极氧化技术易于控制，操作简单方便进行进一步的应用。针对阳极氧化技术科技人员也做了大量的研究工作，如虽然硫酸与草酸和铬酸属于同一类电解溶液，但由于硫酸与草酸的溶解能力有所不同，其氧化的规律也不完全相同，生成的氧化膜性能也有所差别。铬酸阳极氧化技术具有孔隙率低、零件尺寸比较合适而且过程较简单的特点，但是其缺点在于可能会造成环境污染，不利于可持续发展。因此需要在氧化的过程中采用一定的环保措施，然而，环保措施的采用会提高工艺的成本，所以就需要研究人员分析各个氧化方法的利弊，根据不同的实际情况进行合理的分析判断，选择合适的氧化方法来达到经济效益与环境效益的最大化。
2.3 膜层封闭处理
目前应用比较普遍的膜层处理方法是用热水、蒸汽、无机盐等其它有机物进行封闭反应，然而这些方法多存在耗能大且效率低，形成的填充氧化膜质量性能较差。90年代以来中温封孔，包括无镍和无氟的新中温封孔工艺也已经从实验室走向工业生产，鉴于环境保护和能源节约的考虑，中温封闭有扩大应用的趋势。当然在某些特定领域，早期开发的硅酸盐、铬酸盐封孔还在工业生产中继续得到应用。开发可持续发展的工艺已成为必不可挡的一个趋势。尽管国外发表的关于无氟、无镍、无重金属的新型中温封孔技术的研究论文相当多，开发之中的产品品种也不少，然而经过工业生产认可，欧洲Qualanod批准的并不很多，这一类中温封孔代表了封孔技术的发展方向，目的在于减少能好，降低污染，提高效率，改进品质和方便控制，所以虽然许多品种的工业应用尚不完善，但已经呈现了美好前景，具有可持续发展的作用，对减少环境污染有很大的作用。这些领域仍需要技术人员加大创新力度，研究出更多无污染的工艺，以此来达到企业效率的最大化。
3 阳极氧化废水处理工艺流程
根据实际废水特征和处理要求，工程设计工艺分两步走，第一步，首先对封孔含镍废水及酸碱含油废水进行预处理，具体流程如图1所示。
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图1 含镍及酸碱含油废水预处理流程
对封孔含镍废水的处理主要是利用混凝化学法去除废水中大部分的二价镍离子，出水进入后续综合废水调节池。对酸碱含油废水，由于该废水中的油脂多与表面活性剂等混杂在一起，其相对密度小于1，在静态下可浮于水面上，因此，首先通过隔油池将废水中大部分的油脂类物质除去后，再进行后续的深度处理。
两种废水经预处理后，均进入后续的综合废水调节池进行深度处理，具体工艺流程如图2所示。
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图2 综合废水处理流程
预处理后的废水在调节池经水质水量调节后，通过混凝及絮凝去除其中的大部分有机物，再经过过滤器和UF过滤系统后，出水分为两部分，其中约70%的废水经精密过滤器、两级反渗透系统处理后可实现中水回用。其余约30%的废水经过混凝、絮凝、气浮和砂滤后，达标排放。
4 结语
总之，阳极氧化废水含有一类污染物重金属镍及油脂，其废水成分较为复杂，治理方法难以统一。对含镍废水预处理，再与预处理后的酸碱含油废水混合后进行深度处理，使得含镍废水达到很好的处理效果，工艺具有较高的可行性。
参考文献
[1]贺仲兵.Fenton体系氧化机理及其在实验室废水处理中的应用研究[D].湖南大学,2015.
[2]杨斌.铝合金表面阳极氧化膜的制备、性能及应用研究[D].兰州理工大学,2019.
论文作者:赵龙
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/21
标签：阳极论文; 废水论文; 工艺论文; 铝合金论文; 技术论文; 酸碱论文; 表面论文; 《基层建设》2020年第1期论文;