表面化学处理方法范文

表面化学处理方法篇1

【关键词】表面处理；金属电镀

一、表面处理的概念

表面处理是在基体材料表面上人工形成一层与基体的机械、物理和化学性能不同的表层的工艺方法。表面处理的目的是满足产品的耐蚀性、耐磨性、装饰或其他特种功能要求。 表面处理一般可包括前处理、电镀、涂装、化学氧化、热喷涂等众多物理化学方法。

二、涂装前表面处理

为了把物体表面所附着的各种异物（如油污、锈蚀、灰尘、旧漆 膜等）去除，提供适合于涂装要求的良好基底，以保证涂膜具有良好的防腐蚀性能、装饰性能及某些特种功能，在涂装之前必须对物体表面进行预处理。人们把进行这种处理所做的工作，统称为涂装前（表面）处理或（表面）预处理。

基体前处理的目的：一是增加涂层与基体的结合强度既加大附着力，二是增加涂层的功能如防腐蚀、防磨损及等特殊功能。常见的前处理方法主要有以下：

1.手工处理

如刮刀、钢丝刷或砂轮等。用手工可以除去工件表面的锈迹和氧化皮，但手工处理劳动强度大、生产效率低，质量差，清理不彻底。

2.化学处理

主要是利用酸性或碱性溶液与工件表面的氧化物及油污发生化学反应，使其溶解在酸性或碱性的溶液中，以达到去除工件表面锈迹氧化皮及油污，再利用尼龙制成的毛刷辊或304#不锈钢丝（耐酸碱溶液制成的钢丝刷辊）清扫干净便可达到目的。

3.机械处理

主要包括钢丝刷辊抛光法、抛丸法和喷丸法。抛光法也就是刷辊在电机的带动下，刷辊以与轧件运动相反的方向在板带的上下表面高速旋转刷去氧化铁皮。刷掉的氧化铁皮采用封闭循环冷却水冲洗系统冲掉。抛丸法清理是利用离心力将弹丸加速，抛射至工件进行除锈清理的方法。

4.等离子处理

等离子表面处理器由等离子发生器，气体输送管路及等离子喷头等部分组成，等离子发生器产生高压高频能量在喷嘴钢管中被激活和被控制的辉光放电中产生低温等离子体，借助压缩空气将等离子喷向工件表面，当等离子体和被处理物体表面相遇时，产生了物体变化和化学反应。表面得到了清洁，去除了碳化氢类污物，如油脂，辅助添加剂等，或产生刻蚀而粗糙，或形成致密的交联层，或引入含氧极性基团（羟基、羧基），这些基团对各类涂敷材料具有促进其粘合的作用，在粘合和油漆应用时得到了优化。

三、常见的表面处理方法

目前金属的表面处理方法可以总结为以下的类型：、

1.电化学法

这种方法是利用电极反应，在工件表面形成镀层。其中主要的方法是：1）电镀。在电解质溶液中，工件为阴极，在外电流作用下，使其表面形成镀层的过程，称为电镀。镀层可为金属、合金、半导体或含各类固体微粒，如镀铜、镀镍等。2）氧化。在电解质溶液中，工件为阳极，在外电流作用下，使其表面形成氧化膜层的过程，称为阳极氧化，如铝合金的阳极氧化。钢铁的氧化处理可用化学或电化学方法。化学方法是将工件放入氧化溶液中，依靠化学作用在工件表面形成氧化膜，如钢铁的发蓝处理。

2.化学方法

这种方法是无电流作用，利用化学物质相互作用，在工件表面形成镀覆层。其中主要的方法是：1）化学转化膜处理。在电解质溶液中，金属工件在无外电流作用，由溶液中化学物质与工件相互作用从而在其表面形成镀层的过程，称为化学转化膜处理。如金属表面的发蓝、磷化、钝化、铬盐处理等。2）化学镀。在电解质溶液中，工件表面经催化处理，无外电流作用，在溶液中由于化学物质的还原作用，将某些物质沉积于工件表面而形成镀层的过程，称为化学镀，如化学镀镍、化学镀铜等。

3.热加工法

这种方法是在高温条件下令材料熔融或热扩散，在工件表面形成涂层。其主要方法是：1）热浸镀。金属工件放入熔融金属中，令其表面形成涂层的过程，称为热浸镀，如热镀锌、热镀铝等。2）热喷涂。将熔融金属雾化，喷涂于工件表面，形成涂层的过程，称为热喷涂，如热喷涂锌、热喷涂铝等。3）热烫印。将金属箔加温、加压覆盖于工件表面上，形成涂覆层的过程，称为热烫印，如热烫印铝箔等。4）化学热处理。工件与化学物质接触、加热，在高温态下令某种元素进入工件表面的过程，称为化学热处理，如渗氮、渗碳等。5）堆焊。以焊接方式，令熔敷金属堆集于工件表面而形成焊层的过程，称为堆焊，如堆焊耐磨合金等。

4.真空法

这种方法是在高真空状态下令材料气化或离子化沉积于工件表面而形成镀层的过程。其主要方法是：1）物理气相沉积（PVD）。在真空条件下，将金属气化成原子或分子，或者使其离子化成离子，直接沉积到工件表面，形成涂层的过程，称为物理气相沉积，其沉积粒子束来源于非化学因素，如蒸发镀溅射镀、离子镀等。2）离子注入。高电压下将不同离子注入工件表面令其表面改性的过程，称为离子注入，如注硼等。3）化学气相沉积（CVD）。低压（有时也在常压）下，气态物质在工件表面因化学反应而生成固态沉积层的过程，称为化学气相镀，如气相沉积氧化硅、氮化硅等。

5.其它方法

主要是机械的、化学的、电化学的、物理的方法。其中的主要方法是：1）涂装。闲喷涂或刷涂方法，将涂料（有机或无机）涂覆于工件表面而形成涂层的过程，称为涂装，如喷漆、刷漆等。2）冲击镀。用机械冲击作用在工件表面形成涂覆层的过程，称为冲击镀，如冲击镀锌等。3）激光面表处理。用激光对工件表面照射，令其结构改变的过程，称为激光表面处理，如激光淬火、激光重熔等。4）超硬膜技术。以物理或化学方法在工件表面制备超硬膜的技术，称为超硬膜技术。如金刚石薄膜，立方氮化硼薄膜等。5）电泳及静电喷涂。电泳的方法，是工件作为一个电极放入导电的水溶性或水乳化的涂料中，与涂料中另一电极构成解电路。在电场作用下，涂料溶液中已离解成带电的树脂离子，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。这些带电荷的树脂离子，连同被吸附的颜料粒子一起电泳到工件表面，形成涂层，这一过程称为电泳。静电喷涂是在直流高电压电场作用，雾化的带负电的油漆粒子定向飞往接正电的工件上，从而获得漆膜的过程，称为静电喷涂。

四、发展前景

目前表面处理一些传统方法，如堆焊、热喷涂、电刷渡等工艺往往适应不了现代工业的需求。如一些对温度特别敏感的金属零部件，会使零件表面达到很高温度，造成零件变形或产生裂纹，影响零件的尺寸精度和正常使用，严重时还会导致轴断裂；电刷渡虽无热影响，但渡层厚度不能太厚，污染严重，应用也受到了极大的限制。目前西方国家针对上述方法的弊端研制出高分子复合材料的现场表面处理方法，其中比较成熟的有福世蓝技术体系。材料所具有的综合性能及在任何时间内可机械加工的优越性，不但完全满足修复后的使用要求及精度，还可以降低设备在运行中承受的冲击震动，延长使用寿命。因材料是“变量”关系，当外力冲击材料时，材料会变形吸收外力，并随着轴承或其它部件的胀缩而胀缩，始终和部件保持紧配合，降低磨损的几率，针对大型设备的磨损，也可采用“模具”或“配合部件”针对损坏的设备进行现场修复，避免设备的整体拆卸，还可以最大限度地保证部件配合尺寸，满足设备的生产运行要求，延长设备的使用寿命，确保企业的安全连续生产。在国内表面处理的应用中，高分子复合材料也起到了越来越重要的作用。

参考文献：

[1] 黄红军.谭胜.胡建伟等.金属表面处理与防护技术.冶金工业出版社（2011-10）.

表面化学处理方法篇2

[关键词]冶金设备 防腐材料 防腐方法

中图分类号：TD327.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）13-0038-01

在湿法冶金行业里，各类设备在生产运行过程中，不同程度地受到各类酸、碱、盐、金属、大气、水等各种气相、液相、固相介质的作用而产生腐蚀，特别是在湿法冶金企业生产过程中，腐蚀更是无时无处不在。因此，加强设备设施的防腐蚀管理，对湿法冶金企业及工业化生产有着很大的意义。

为防止冶金设备的腐蚀，首先应考虑设备所处的工作环境和条件，从设备选材（结构材料自身防腐）、材料表面衬涂防腐层、电化学防腐等多方面采取措。

设备防腐方法一 ―― 结构材料自身防腐

结构材料自身防腐是设备防腐蚀的首要考虑手段，可使设备制作简化，无须单独进行防腐处理。 非金属耐腐材料因性脆（无机）或强度低（有机），仅用作部分非反应器类设备的结构材料。反应器类设备一般都用金属材料作为结构材料。1、结构材料选择的依据：（1）根据金属（合金）-腐蚀介质组合选择结构材料，例如：钢――浓硫酸，铝――非污染大气，铅――稀硫酸，钛――热的强氧化性溶液等。（2）根据材料-环境体系选用设备结构材料，例如：在还原性环境中选用镍、铜及其合金；对氧化性环境，采用含铬的合金；在氧化性极强的环境中宜选用钛及钛合金。2、选择时应遵循的原则：考虑腐蚀介质的性质、温度和压力；考虑设备的类型、结构：考虑对产品质量的要求；材料价格及来源等。选材时应立足国内资源，应大力推广耐腐蚀铸铁、低合金钢及无铬镍不锈钢的应用。高铬镍不锈钢尽可能少用。我国国内钛资源丰富，在钛材质量、价格均佳的前提下应提倡使用。

设备防腐方法二 ―― 材料表面衬涂防腐层

在金属结构材料表面衬、涂、镀防腐层，使金属设备与腐蚀介质隔开，是防止金属腐蚀的常用措施之一。采用机械或物理的方法将防腐层贴附于被保护设备的表面上。防腐层耐腐蚀材料分金属和非金属覆盖层。1、金属覆盖层：低熔点金属在钢表面热镀，如镀锌、镀铅；零部件表面渗镀，如渗铝、渗铬；电镀，如镀金、银、铜、镍、铬；喷镀；化学镀等。使耐腐蚀层牢固附着在主体金属表面上，保护主体设备免遭腐蚀破坏。金属涂层的方法有：（1）、电化学方法：利用电极反应，在工件表面形成镀层。主要的方法：①电镀：在电解质溶液中，工件为阴极，在外电流作用下，使其表面形成镀层的过程，称为电镀。镀层可为金属、合金、半导体或含各类固体微粒，如镀铜、镀镍等。②氧化：在电解质溶液中，工件为阳极，在外电流作用下，使其表面形成氧化膜层的过程，称为阳极氧化，如铝合金的阳极氧化。（2）、化学方法：这种方法是无电流作用，利用化学物质相互作用，在工件表面形成镀覆层。主要是：①化学转化膜处理在电解质溶液中，金属工件在无外电流作用，由溶液中化学物质与工件相互作用从而在其表面形成镀层的过程，称为化学转化膜处理。如金属表面的发蓝、磷化、钝化、铬盐处理等。②化学镀在电解质溶液中，工件表面经催化处理，无外电流作用，在溶液中由于化学物质的还原作用，将某些物质沉积于工件表面而形成镀层的过程，称为化学镀，如化学镀镍、化学镀铜等。（3）、热加工方法：在高温条件下令材料熔融或热扩散，在工件表面形成涂层。主要方法是：①热浸镀：金属工件放入熔融金属中，令其表面形成涂层的过程，称为热浸镀，如热镀锌、热镀铝等。②热喷涂：将熔融金属雾化，喷涂于工件表面，形成涂层的过程，称为热喷涂，如热喷涂锌、热喷涂铝等。③热烫印：将金属箔加温、加压覆盖于工件表面上，形成涂覆层的过程，称为热烫印，如热烫印铝箔等。④化学热处理：工件与化学物质接触、加热，在高温态下令某种元素进入工件表面的过程，称为化学热处理，如渗氮、渗碳等。⑤堆焊：以焊接方式，令熔敷金属堆集于工件表面而形成焊层的过程，称为堆焊，如堆焊耐磨合金等。（4）、真空法：在高真空状态下令材料气化或离子化沉积于工件表面而形成镀层的过程。主要是：①物理气相沉积：在真空条件下，将金属气化成原子或分子，或者使其离子化成离子，直接沉积到工件表面，形成涂层的过程，称为物理气相沉积，其沉积粒子束来源于非化学因素，如蒸发镀、溅射镀、离子镀等。②离子注入：高电压下将不同离子注入工件表面令其表面改性的过程，称为离子注入，如注硼等。③化学气相沉积：低压（有时也在常压）下，气态物质在工件表面因化学反应而生成固态沉积层的过程，称为化学气相镀，如气相沉积氧化硅、氮化硅等。（5）、其它方法：主要是机械的、化学的、电化学的、物理的方法。其中的主要方法是：①涂装：闲喷涂或刷涂方法，将涂料（有机或无机）涂覆于工件表面而形成涂层的过程，称为涂装，如喷漆、刷漆等。②冲击镀：用机械冲击作用在工件表面形成涂覆层的过程，称为冲击镀，如冲击镀锌等。③激光面表处理：用激光对工件表面照射，令其结构改变的过程，称为激光表面处理，如激光淬火、激光重熔等。④超硬膜技术：以物理或化学方法在工件表面制备超硬膜的技术，称为超硬膜技术。如金刚石薄膜，立方氮化硼薄膜等。⑤电泳及静电喷涂：工件作为一个电极放入导电的水溶性或水乳化的涂料中，与涂料中另一电极构成电解电路。在电场作用下，涂料溶液中已离解成带电的树脂离子，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。这些带电荷的树脂离子，连同被吸附的颜料粒子一起电泳到工件表面，形成涂层，这一过程称为电泳。在直流高电压电场作用，雾化的带负电的油漆粒子定向飞往接正电的工件上，从而获得漆膜的过程，称为静喷涂。2、非金属覆盖层：非金属覆盖层具有优良的防腐蚀能力，在冶炼设备的防腐中占有重要的地位。非金属涂层应满足的条件：非金属涂层材料在腐蚀介质中非常稳定；涂层应完整无孔，不能透过介质；涂层与主体金属应粘结牢固，具有一定的机械强度和适当的硬度与弹性。非金属衬里保护是应用最广和最重要的防腐方法。衬里材料包括塑料板（硬、软聚氯乙烯，聚四氟乙烯）、橡胶板、瓷板（砖）、陶板、石墨板、玻璃钢等。

设备防腐方法三――电化学防腐

电化学防腐是根据金属电化学腐蚀机理发展起来的一类防止金属腐蚀的方法，可分为阴极保护和阳极保护两种。阴极保护是利用外接电源或活泼金属，往金属设备上输送电子，使腐蚀电池的阳极转变为阴极或阴、阳极电位差为零；阴极保护可以用来防止各种水溶液及土壤对钢、铁、铅与黄铜等金属的腐蚀，防止各种不锈钢或铝等可钝化金属的点腐蚀，防止黄铜、低碳钢的应力腐蚀开裂，防止金属的交变应力腐蚀。阳极保护是利用外电源使金属设备变为阳极，金属表面形成耐腐蚀薄膜而钝化，降低腐蚀速度：阳极保护可以用来保护阳极化后容易钝化的金属和合金（碳钢和不锈钢），但不能保护锌、镁、隔、银、铜或铜基合金。

冶金设备防腐没有一种万能的方法。为防止设备腐蚀，可采用多种措施，综合考虑设备选材、结构设计及设备所处的工作环境等各方面的因素，合理利用上述三种设备防腐方法，寻求最佳的防腐措施！

参考文献

表面化学处理方法篇3

关键词：医用钛基合金；表面改性；生物相容性；NiTi-SMA

引言

在现阶段医学领域，镍钛记忆合金凭借其质量轻、高强度、高回弹性以及良好的耐疲劳和耐腐蚀等性能，使其逐渐成为了最具发展潜力的一种金属生物材料，而且在骨科中应用日益普遍，但到目前为止，还没有一套科学方法和证据足以证明其在长期的植入机体中能够保持良好的生物相容性。现阶段，我们在应用天鹅型记忆接骨器的大量实践应用的基础之上，归纳并总结了合金组织的相容性及表面改性等特性，从而为相关医用材料的后期开发提供了必要的依据。

1 医用钛基合金的生物相容性和细胞毒性研究

生物材料成功植入后，对机体的影响是一个非常复杂的过程，主要反映的是血液反应、组织反应和免疫反应的反应，而所发生的这些生物反应有对于评定其生物相容性具有重要的意义。一般情况下，在对钛基合金生物相容性进行评价时，主要指标内容涵盖了以下几个方面[1]：（1）机体血管的分布密度；（2）机体炎症细胞的种类和数量；（3）所植入的材料周遭组织的生化分析和组化分析；（4）是否形成了包囊膜；（5）对远离植入组织的生化分析；（6）是都存在脂肪变性；（7）对所植入的金属物外观结构变化的观察。

钛镍合金一般含有近50%的镍，如果它被植入人体，其生物相容性和如何，镍元素在人体内的长期存在会产生许多问题，如细胞毒性等，这也需要在长期的临床实践和试验研究中不断解决的。

随着技术的发展，钛镍合金的生物相容性研究得到了明显的改善，主要体现在以下几点：（1）在体外实验中多采用成纤维细胞或成骨细胞或内皮细胞等；（2）取不锈钢或其他金属材料同钛镍合金作

对比试验；（3）适当的增加了体内试验数量；（4）在试验过程中综合应用了多项分析方法；经过长期大量的试验研究表明，钛镍合金作为一种植入材料植入人体后同其他材料相比具有明显的安全优势[2]，究其原因如下所述：

（1）机体组织之所以会出现一种良好的组织反应，其根本原因就是在于在钛镍合金表面有一层由氧化钛组成的钝化膜，其中含有了极少量的镍元素。

（2）在钛镍合金中的镍元素都是以化合态形式存在，即使在人体会出现解离现象，但其数量却是微少的。

（3）在机体外部所观察到的细胞毒性现象其主要原因也是由于镍的大量聚集所致，而在机体内部由于不会出现这种现象，所以细胞毒性也就不会发生。

现阶段，许多学者对于钛镍合金的生物相容性以及表面改性都进行了大量的试验研究，而且得到的结论却明显的一致：太镍合金植入机体后能够很好地被机体细胞所接受，而且合金表现所出现的腐蚀极少[3]。

2 NiTi-SMA的表面改性及细胞毒性

对于NiTi-SMA的加工制造以及表面处理等方面，国内学者进行了大量的研究工作[4]，在目前，也存在很多的处理方法应用于NiTi-SMA的表面处理过程。然而，表面处理方法的优劣将会直接影响其生物相容性，具体哪一种表面处理方法最为有效以及如何有效地改善合金表面特性等存在的等等问题也是目前NiTi-SMA应用领域所迫切需要解决的问题。

NiTi-SMA由于其表面氧化膜的存在，使其具有了良好的耐腐蚀性和生物相容性等特性；合金氧化膜的存在，能够促使NiTi-SMA在生理环境下保持来相对惰性状态；而对其表面的处理方法所常见的有热处理和电子抛光以及机械抛光等多项手段，同时在对合金界面以及表面的分析过程中也会涉及到电子显微镜以及X光衍射和X-RAY点光子分光光谱的应用[5]。

经大量的实验研究表明，NiTi-SMA所体现出的良好的生物相容性和腐蚀性等特性其主要还是源于在其表面均匀分布的氧化膜层，在该膜层中含有了极少的镍元素。

除上述所介绍的几种常见的表面处理方法之外，下面介绍几种其他表面处理方法：

等离子注入和喷涂羟基磷灰石方法，化学处理方法与传统方法相比，具有工艺简单，可在复杂形状的表面形成一层修饰膜；其中作为表面改性的一项重要处理手段――等离子处理法，在其应用过程中也需要对材料界面通过AES和扫描电子显微镜的辅助进行相应的分析研究。在应用等离子处理方法进行表面处理过程中，影响最大的就是钛镍比例，它能够有效引发钛、镍元素的富集和偏聚等现象，其中钛元素能够有效地增强材料表面活性，对于钛镍合金同机体高分子膜的结合提供了极大地帮助；在之列等离子体进行表面处理过程中，在样品的表面将沉积大量的电极成分，由于氯元素对人体具有一定的危害性，因此，从安全角度考虑，直流等离子处理装置一般不采用铝电极材料，因此，在表面处理过程中建议采用射频等离子体处理方法。

另外一种方法就是对合金表面进行涂层处理[6]，常用的就是聚合四氟乙炔高离子喷涂法，该方法的实施能够有效地提高钛镍合金的抗腐蚀能力，并极大的降低了镍离子的释放，进而促使其合金细胞毒性得到了明显的降低。

3 问题及展望

在钛合金生物材料的不断发展过程中，其材料的改进以及表面性能的优化等方面还存在着很多的问题需要解决。

通过一定的表面处理方法能够有效地降低钛镍合金中镍元素的释放，其中应用效果最好的一项方法就是涂层处理法。

经大量实验分析发现，NiTi-SMA具有了良好的生物相容性以及独特的形状记忆效应，经表面处理后的NiTi-SMA表面会形成一层轻质均匀而且致密分布的钝化膜，与金属表面进行紧密的结合，并通过涂膜技术的应用，能够促使NiTi-SMA细胞相容性以及抗腐蚀性等性能的明显改善。相信随着技术的不断进步和发展，现阶段所存在一系列难题都将会迎刃而解，同时，随着新型合金材料的不断改良和开发，NiTi-SMA也必将迎来一更为广阔的应用前景。

参考文献

[1]田博.医用钛基合金的表面改性及生物相容性研究[D].贵州大学，2007.

[2]冉均学.钛基生物医用材料表面改性及模拟体液培养[D].河北工业大学，2003.

[3]李晋波.医用钛表面改性及其抗菌性和生物活性研究[D].湖南大学，2012.

[4]孔丽丽.医用钛表面的电化学构筑及生物性能的优化[D].厦门大学，2009.

[5]崔琰，李岩，罗坤，等.生物医用钛基无镍记忆合金研究进展[J].稀有金属材料与工程，2010，9：1682-1686.

表面化学处理方法篇4

铝合金的主要腐蚀形式有点蚀、晶间腐蚀、剥蚀和应力腐蚀。飞机结构常用铝合金中，3系列和5系列等防锈铝合金对点蚀的抵抗能力较好。但是2系列和7系列等硬铝和超硬铝合金对点蚀的抵抗能力较弱。对这些类型的铝合金常用的保护处理就是包覆纯铝和进行阳极化处理。

包覆纯铝处理：

通常在硬铝和超硬铝合金等进行表面包覆纯铝，是在飞机生产厂家进行，简称包铝处理。其目的就是利用覆盖在铝合金表面上的纯铝的钝化作用，从而阻止腐蚀的进一步发生。其具体工艺方法为：用滚轧工艺将纯铝轧制在飞机铝合金板表面，使得纯铝和铝合金紧密结合在一起，形成一个整体。纯铝和氧气有较强的亲和力，很快与氧气发生作用，生成Al2O3保护膜，这种薄膜不但有银灰色的光滑外表，而且具有保护性氧化膜的一切特点，保护铝合金不被氧化。但是对于7075的超硬铝合金，其外表面是包覆含1%锌的铝锌合金，而不包覆纯铝，因为在电解液中，7075的电极电位比纯铝还要低。这层纯铝的厚度通常是整块铝合金板厚度的3%到5%左右。经过包铝处理的美国航空铝合金板通常在其表面喷有“ALclad”或“Clad”的黑色墨字。

包铝处理工艺示意图

铝合金的表面阳极化处理：

对于无包铝层的2系列和7系列的硬铝和超硬铝合金，应进行表面阳极化处理（Anodizing），这种工艺方法是在铝合金表面生成氧化膜的方法的一种：也叫电解法；另一种生成氧化膜的方法是化学处理方法，也就是施用阿洛丁（Alodine）。铝合金经过表面阳极化处理后，其耐蚀性、硬度、耐磨性、绝缘性、耐热性等均有大幅度提高。

对硬铝和超硬铝合金进行表面阳极化的方法主要有两种，一种是硫酸阳极化处理，另一种是铬酸阳极化处理，但是采用铬酸阳极化处理时必须经过试验确认其耐腐蚀性能与硫酸阳极化处理性能相同。对于一些疲劳性能要求较高的零件，通常用铬酸阳极化处理。

铝合金表面阳极化处理的原理是：铝的阳极氧化一般在酸性电解液中进行，通常以铝为阳极，碳棒为阴极。其中，把碳电极和铝合金零件都浸入一定含量的酸性溶液槽中进行电解反应。在电解过程中，氧的阴离子与铝作用产生氧化膜。这种膜在初形成时不够细密，虽有一定电阻，但电解液中的负氧离子仍能到达铝表面继续形成氧化膜。随着膜厚度增大，电阻也变大，从而电解电流变小。这时，与电解液接触的外层氧化膜发生化学溶解。当铝表面形成氧化物的速度逐渐与化学溶解的速度平衡时，这一氧化膜便可达到这一电解参数下的最大厚度。铝的阳极氧化膜外层多孔，容易吸附染料和有色物质，因而可进行染色，提高其装饰性。氧化膜再经沸水、高温水蒸气封闭处理后，还能进一步提高其耐蚀性和耐磨性。其典型的硫酸阳极化处理工艺参数如下：酸性槽溶液浓度为浓硫酸22g/l，在1-1.5A/dm2 的直流强度下把零件浸渍于槽中10-15分钟 ，再在饱和重铬酸钾溶液中，于95-100°C 下浸渍5-20分钟，然后水洗并干燥。

铝合金阳极化处理后，可进行重铬酸盐填充、沸水或高温水蒸气封闭处理和着色处理等4种不同方法。通常无色阳极化生成的氧化膜是浅灰色的，会再进行着色阳极化，生成不同颜色的氧化膜，作为零件的标志颜色。阳极化生成的氧化膜是不导电的，如果要进行电路连接，必须将表面氧化膜清除掉。阳极化膜有很高的防护性，厚度约为3～12微米，经过阳极化后的零件尺寸稍微增大，同时对零件表面光洁度稍微有影响。需要特别注意的是，在阳极化后需要就零件上残余的阳极化液体进行仔细的清除，否则如果残留在零件缝隙中，会引起机体金属腐蚀。

铝合金的阿洛丁处理：

阿洛丁（Alodine）是美国化学涂料公司生产的一种涂料的商品名，用于铝合金表面保护，在其表面形成一层从浅金色到棕黄色的转化膜；这一涂层有极好的防腐蚀性能，而且能保证外面的涂料和塑料涂层有极好的粘着力。通常用Alodine1200处理被切割或修锉过的修理件，用无色的Alodine1000 处理无漆层包铝结构件，而涂有耐燃油底漆的铝合金用Alodine600处理。例如，波音飞机的一般结构使用阿洛丁1200；外部，金属光面使用阿洛丁1500；燃料箱使用阿洛丁600，因为这种耐燃油底漆与其他阿洛丁不相容，其他类型阿洛丁会破坏油箱内的底漆。

对飞机铝合金材料进行涂覆阿洛丁的主要目的有：

1）提高铝合金表面的防腐性能；

2）提高与漆层结合力；

3）可作为改变电导率的涂层。

阿洛丁处理的实施方法主要有三种：1）浸泡，将零件完全浸泡在溶液里；2）喷涂，使用喷涂工具将溶液均匀地喷在零件表面；3）刷涂，零件局部处理时使用。其中，刷涂是飞机结构修理中最常使用的方法。

采用阿洛丁处理航空铝合金结构表面之后，应目视检查形成的化学转化层的质量，化学转化层应连续无缺损、无条纹、无粉状物、无划伤、无松弛脱落等。由于阿洛丁溶液的种类和飞机所用铝合金的种类都较多，所以使用不同阿洛丁溶液对不同类型的铝合金结构进行处理，可能出现化学转化层颜色不一致的情况。其中，阿洛丁1000系列处理后的材料表面应保持原色，包铝合金经阿洛丁600处理后，表面也可能保持原色。如果对化学转化层有较高的防腐要求，可按BAC 5719的规定，使用5%浓度的食盐溶液对经阿洛丁处理过的航空铝合金结构表面的防腐效果进行检测。

表面化学处理方法篇5

关键词：财务预算；精细化管理；数字信息；数据挖掘

中图分类号：G475 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2014）11-0052-03

一、引言

高校财务预算工作是高校根据自己的发展目标事先编制的下一年度收入与支出的财务计划，用来合理地分配财物、实物以及人力等各种资源，以实现高校既定的战略目标。[1]目前高校收入预算仍停留在以财政年初拨款加学杂费及其他收入的范围上，[2]收入相对固定，这样如何使支出分配更加科学、合理，以达到节约、高效的作用尤为重要。高校财务预算管理中存在的问题主要表现在预算缺乏全面性、科学性。目前在我国很多高校预算中，大多采用“基数加增长”的方法，即以上年实际支出为基数，增加相关变动因素。这种方法使预算不太准确，缺乏量化分析和科学论证。[3]针对这个问题，一些学者提出一些解决办法，如零基预算、弹性预算、滚动预算、复式预算等方法，本文提出一种运用学校各方面数字信息的比较精细化的预算编制方法。

二、高校财务预算精细化管理方法

（一）做财务预算需要其他相关部门的配合，得到需要的数据

财务预算不只是财务部门的事情，需要各相关部门积极配合。例如，在做化学试剂预算的时候，涉及学校的其他部门，如教务处、实践设备处。需要和这两个部门协调好，得到相关数据库中的数据。从教务处得到学生选课数据，知道开设哪些实验课；从实践设备处得到有关学院化学试剂出库查询明细表。

（二）用数学的方法对数据进行量化处理

1.对数据库中的表进行处理

先根据本科人才培养方案，了解到哪些学院、哪些专业的学生第几学期上课需要使用化学试剂的实验。再根据从教务处得到的学生选课表，得到某个学生选修哪个实验课。然后利用oracle数据库的查询和统计语句得到某个学院选修使用化学试剂实验课的学生人数和实验课的门数。

2.建立数学公式

通过对学生选课数据库处理，得到某学院需要使用化学试剂的几门实验课的总人数，从实践教学处得到的化学试剂出库查询表中可以知道某学院使用化学试剂的费用。再把人数和费用联系起来，可以得到数据之间的关联，从而建立数学公式2-1。

=2-1

数学公式解释：其中A表示今年选课总人数，B表示今年的费用，C表示明年选课总人数，D表示明年的预算费用。这样通过上面数据库表的查询可以得到今年选课总人数A和今年化学试剂使用的费用B，如果到明年做预算的时候，可以先通过学生选课表，统计出学生选课总人数得到C，再根据公式2-1，就可以推算出明年预算的费用D。

3.用近几年人数和费用的平均值来做预算

为了使预算费用更准确，可以用近几年人数和费用的平均值来做预算。例如用近3年的人数和费用平均值做预算。可以得到下面的公式：

=2-2

数学公式解释：其中A’表示近三年选课总人数平均值，B’表示近三年的费用平均值，C表示明年选课总人数，D表示明年的预算费用。A’、B’和C可以通过统计计算和查表得到，通过公式2-2就能推出D。这样采用平均值做预算，预算的精确度会更高。

（三）应用数据挖掘算法做定性研究

用数据挖掘方法可以得到数据之间潜在有用的信息。把数据挖掘算法应用到财务预算中可以得到哪些因素和预算费用有关，对决策者做财务预算起到一定的帮助作用。

1.数据预处理[4]

数据挖掘的步骤中，首先要进行数据预处理。数据预处理为挖掘数据提供有价值的数据表。

（1）选取合适的表和字段[5]

这里主要涉及两张初始表――学生选课表和化学试剂出库表。学生选课表中主要包括学号、姓名、班级、课程号、课程名、学时等字段。化学试剂出库表主要包括物品、单位、数量、单价、金额和合计。从这两个表中选取有用的相关联字段，如学号和费用。

（2）统计求和[6]

有些需要的字段不能直接得到，需要通过计算得到，如“人数”字段和“课程门数”字段。需要通过函数把相关的数据累计求和处理得到精确的人数和课程门数。然后还需要面向属性的规约处理，才能得到需要的属性值。

（3）面向属性的规约处理[7,8]

面向属性的规约处理方法是通过考察任务相关数据中每个属性的不同值个数，进行概化，选取适当的字段。学号和姓名字段中存在着大量的不同值，该属性需要删除。还有些字段是通过概念分层得到的，例如根据学生选课表得到的人数字段，是数字信息，根据人数的多少把它分段，概化成三个值――较多、一般、较少。课程门数字段也是数字信息，根据门数的多少把它分段，概化成两个值――多和少。从化学试剂出库表中得到的合计金额也是数字信息，根据费用的多少，概化成少、中、多和很多四个值。

经过选取合适的表和字段、统计求和、面向属性的规约处理等步骤，最后得到所需要的数据表，其中表中的字段包括学院、人数、课程门数和费用等字段。

2.改进的id3算法的应用

（1）id3算法简介[9]

id3算法是一种决策树算法。它是Quinlan在1986年提出来的，该算法的基本思想是自顶向下地使用贪心算法递归地搜索训练样本集，在每个节点处测试它的非类别属性，选择信息增益最大的属性作为决策树节点，由该属性的不同取值建立决策树的分支，再对各分支的子集递归地调用该算法，建立决策树节点的分支，直到所有子集仅包含同一类别的数据为止。[9]在id3决策树算法中，树中的非叶子节点对应着一个非类别属性，树枝代表该属性值。一个叶节点代表从树根到叶节点之间路径所对应记录所属的类别属性值。

id3算法涉及的定义如下：

定义1若先根据非类别属性X的值将T分成集合T1、T2…Tn，则确定T 中一个元素类的信息量可通过确定Ti的加权平均得到，即info（Ti）的加权平均值为：

info（X，T）=TiT×info（Ti）2-3

定义2将增益Gain(X,T)定义为：

Gain（X，T）=info（T）-info（X，T）2-4

传统的id3算法是用信息增益最大的属性作为决策树节点，由该属性的不同取值建立决策树的分支。id3算法存在着倾向取值较多的属性的缺点，引进用户经验权，避免只选择取值较多的属性作为决策树的节点。对id3算法做了改进，形成了改进的id3算法。

（2）改进的id3算法简介

改进的id3 算法用到下面的定义：

定义3若先根据非类别属性X的值将T分成集合T1、T2…Tn，α为用户经验权，取值为[0，1]之间，其大小由决策者根据先验知识或领域知识测试后给出。确定T 中一个元素类的信息量可通过确定Ti的加权平均得到，即info（Ti）的加权平均值为：

info（X，T）=TiT×info（Ti）×α2-5

定义4 将增益Gain（X，T）定义为：

Gain（X，T）=info（T）-info（X，T）2-6

info（X，T）由公式（2-5）得到的定义4作为改进后的最大增益值。作为测试属性选择标准来构造决策树。

（3）系统运行情况

通过把原始数据表进行预处理后得到的训练集数据如图1所示。共有3698条记录。图2是调用改进的id3算法的运行后构成的决策树。

通过决策树能够反映出费用和哪些属性有关。主要是人数因素，其次再考虑课程门数，改进的id3算法为决策者做预算提供定性的依据。

（四）综合考虑做预算

根据上面定量研究和定性研究的结果做预算。

例如，如果上面定量研究中某个学院的预算经费是30万元，再考虑定性研究因素，人数是主要的决定因素，其次是课程门数。人数分为较少、一般和较多三个级别。人数在399以下为较少，人数在400~500之间为一般，人数在500以上为较多。根据人数多少设置不同的权值：较少人数的权值为0.5，一般人数为0.6，较多人数为0.7。课程门数分为多和少两个级别。10门课程以下为少，10门及以上为多。权值分别为0.3和0.4，考虑定性因素，把定性因素作为调节值。

所以设计下面数学公式作为调节值：

E=基数1×F+基数2×G2-7

数学公式解释：公式中的E表示调节值；基数1可以根据经验得到，例如1万元；F表示人数权值；基数2可以根据经验得到，例如0.8万；G表示课程门数权值。

某个学院化学试剂综合预算值的数学公式：

H=D+E2-8

数学公式解释：公式中的H表示综合预算值，D表示明年的预算费用，E表示调节值。

这样综合考虑定量因素和定性因素可使预算做得更加细致、准确。

三、结论

本文以化学试剂做预算为例，提出了一种新的高校财务预算精细化管理方法。这种方法采用数学统计的方法和数据挖掘的方法相结合，主要从定量和定性方面考虑，最后综合两项因素做预算。使用新方法可以给财务部门更加精细地做预算提供借鉴和帮助。

参考文献：

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[8]赵硕,马明志,王克生,何鹏.改进的ID3算法在高校收费预警系统中的应用与实现[J].齐齐哈尔大学学报(自然科学版),2012(6).

表面化学处理方法篇6

关键词：金属间化合物；Ni-Al涂层；制备方法

一、金属间化合物的特点和应用

金属间化合物（Intermetallics Compounds，IMC），主要是指金属元素间、金属元素与类金属元素之间形成的化合物，其特点是各元素之间既有化学计量的组分，又可在一定范围内变化，从而形成以化合物为基体的固溶体。金属间化合物具有高熔点、高硬度、良好的抗蠕变性能和疲劳寿命。有序金属间化合物在氧化气氛中能生成致密的氧化膜，因而具有良好的抗氧化性。由此可见，金属间化合物兼有金属较好的塑性和陶瓷良好的耐磨性、耐腐蚀性和高温强度，以及刚度高、弹性模量高、密度低等特点，是航空航天、工业燃气轮机和汽车工业中最具潜力的结构材料之一。

二、Ni-Al金属间化合物及其涂层制备技术

Ni-Al体系，在室温存在稳定的NiA13， Ni2A13， NiAl， Ni5A13和Ni3A1五种金属间化合物。将Ni-Al系金属间化合物用作表面涂层材料，可以充分发挥Ni-Al系金属间化合物的性能优势，改善材料的耐磨损、耐高温、耐腐蚀等性能。近年来在高温合金零件的表面防护涂层方面得到较多的应用。目前，用于Ni-Al系合金及金属间化合物涂层的制备方法约有十余种，本文仅对物理气相沉积、化学气相沉积、热喷涂、堆焊、激光表面处理和化学热处理方法做简要介绍：

（1）物理气相沉积技术。物理气相沉积技术是指在真空条件下，利用物理的方法，将材料气化成原子、分子或电离成离子，并通过气相过程，在材料表面沉积一层具有特殊性能的薄膜的技术。其主要包括有真空蒸镀、离子镀、溅射镀膜等3种基本技术。金属、玻璃、陶瓷等都可以作为物理气相沉积的基体材料。

物理气相沉积具有工艺简单，无污染，膜层厚度均匀，膜层致密、与基体材料附着力强等特点，且工艺过程中温度低，工件畸变小，不会产生退火软化，一般不需要进行再加工。

（2）化学气相沉积技术化学气相沉积是在一定温度下，混合气体之间或混合气体与基体表面之间的相互作用，在基体表面形成金属或化合物等的固态膜或镀层的一种技术。

（3）热喷涂技术。将待喷涂材料用热源加热到熔化或半熔化状态，再用高压气流令其雾化并喷射于工件表面，从而形成涂层，此种表面涂层制备方法称为热喷涂。它包括：熔体热喷涂、火焰热喷涂、电能热喷涂和高能束热喷涂。

涂层中存在残余应力是热喷涂涂层的缺点之一。残余应力是由于撞击基材表面的熔融态变形颗粒的冷凝收缩产生微观应力的累积形成的。涂层中存在的残余应力影响涂层的质量，限制了涂层的厚度。

（4）堆焊法。堆焊是用焊接的方法，即利用火焰、电弧、等离子弧等热源将堆焊材料熔化，靠自身重力在工件表面堆覆成耐磨、耐腐蚀、耐热涂层的工艺方法。堆焊法有电弧堆焊、等离子弧堆焊、电渣堆焊、氧-乙炔焰堆焊等。

（5）激光表面处理。激光表面处理是使用激光束进行加热，使工件表面迅速熔化一定深度的薄层，同时采用真空蒸镀、电镀、离子注入等方法把合金元素涂覆于工件表面，在激光照射下使其与基体金属充分融合，冷凝后在工件表面获得具有特殊性能的合金层。

使用激光进行表面处理的主要优势是：安全、清洁、无污染；可快速、局部加热材料并实现局部急热、急冷，获得特殊的表层组织结构与性能；易于加工高熔点材料、耐热材料、高硬度材料等；可在大气、真空及各种气氛中进行加工；可使用大体上相同的激光设备，通过改变激光波长及其他工艺参数进行不同工艺处理。同时，它是一种非接触性加工方法，适合自动化生产且具有生产率高、工件变形小、可精确控制质量等特点。因此，激光表面处理被认为是一种具有广阔应用前景的新技术。

（6）化学热处理。化学热处理是利用固态扩散使其他元素渗入金属工件表面的热处理工艺，也称之为固态扩渗热处理。

Ni-Al涂层同样可以通过化学热处理方法来制备，如渗铝技术。该方法可以分为渗铝和涂覆扩散渗铝两类，渗铝主要是粉末固体渗铝。固体粉末法渗铝，由于渗铝件被渗剂包围，漏渗少，容易获得致密的渗层，且设备简单，易于操作，故获得广泛应用。固体粉末法渗铝获得的渗铝层组织和性能不仅与渗剂的成份有关，而且还与渗铝温度和保温时间以及被处理工件的化学成份有关。涂覆扩散渗铝是在工件表面热涂一层铝，再进行扩散退火。

三、结束语

NiAl基金属间化合物具有优异的高温性能，但室温脆性、低塑性以及断裂韧性使其一直没有发展成为具有广泛实用价值的高温结构材料。Ni-Al金属间化合物涂层的制备技术可以在充分发挥Ni-Al金属间化合物性能优势的同时，又为怎样克服这些缺点提供了方向。通过不断改良涂层制备工艺，改善涂层的综合力学性能，使得这类技术具有更加广泛的发展前景。

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表面化学处理方法篇7

综述了现阶段传统有机磷农药废水处理工艺的发展现状，并介绍了磁分离、超声波处理等新技术的原理与成果，提出了有机磷农药废水处理的发展方向。

关键词：

有机磷农药废水；发展现状；发展方向

有机磷农药是用于促进农作物成长、保证产量，所施用的杀虫、菌、有害动物及杂草的一类含磷药物统称。我国具有13亿人口，耕作面积18.26亿亩，人均耕地只有1.39亩，仅为世界平均水平的40%。其中常年病虫害发生面积约60亿亩，使用农药每年可以减少直接经济损失约800亿元[1]，因此农药对保障农作物产量和市场需求具有重要意义。然而，由于不科学地使用化学农药，已对土壤与水体环境产生影响。我国受农药污染的农业土地面积约1600万公顷，全国11万公里河流中有70.6%已被污染[2-3]。另一方面，农药经过富集进入食物链，造成了一系列的农药中毒、食品安全等事件，对人体健康构成严重威胁。据“十二五”规划报道，2010年我国农药生产企业有1800多家，行业员工约16万人，2011年我国农药产量达264.87万吨。每年农药废水排放达1.5亿m3，80%为有机磷农药废水，其中仅70%已进行治理，而治理达标率只有1%。有机磷农药废水的特点[4]：（1）有机物的质量浓度高；（2）污染物成分复杂；（3）毒性大，难生物降解；（4）有恶臭及刺激性气味；（5）水质、水量很不稳定。本文综述了处理有机磷农药废水的传统工艺及新技术，并对今后治理有机磷农药废水污染发展方向进行分析。

1有机磷农药废水处理方法

为尽量减少有机磷农药废水对人类和环境的有害影响，必须对有机磷农药废水进行无害化处理。有机磷农药废水处理方法包括物理法、化学法、生物法等传统处理方法，以及近年发展起来的新方法新技术。

1.1物理法

物理法常作为预处理手段，起到回收有用物质和提高后续处理效率的作用，主要包括萃取法、吸附法、混凝沉淀法等。

1.1.1萃取法

萃取法是利用溶剂或特种萃取剂对废水中的有害物进行萃取回收[5]。农药生产中存在许多反应物的相分离过程，因此萃取法是一种常用的方法。由于萃取是一个物理转移过程，并没有发生降解，不涉及化学反应，对被萃取的有机物和废水仍需近一步处理，故萃取法主要用于有机磷农药残留分析和回收废水中有价值的有机物。CPSanz等[6]通过微波辅助胶束萃取的方法，使用POLE和GenapolX-080提取鉴定8种有机磷农药，结果表明POLE对大多数化合物回收率高于70%，相对标准偏差低于2.6%，在提取有机磷农药方面比GenapolX-080更有优势。YinhuiYang等[7]结合QuEChERS法和气相色谱火焰光度检测器测定44种有机磷农药残留，结果表明优化条件下，在0.04-1.5ug/mL浓度范围内对有机磷农药校准曲线相关系数高于0.9909。检出限和量化范围分别为0.004-0.02ug/mL和0.01-0.04ug/mL，平均回收率为99.34%，平均相对偏差为3.71%。

1.1.2吸附法

吸附法是利用吸附剂的多孔结构和较大的比表面积吸附废水中的污染物。在农药废水处理中常用的吸附剂主要有活性炭和人工合成大孔吸附树脂。但是由于废水中的有机磷酸酯类化合物极性和水溶性都较强，一般吸附剂的处理效果都不好，且吸附剂的费用较高，回收与再生方法尚未解决，工业应用还存在问题。MAKamboh等[8]采用一种新型氨基取代的杯芳烃基磁性孢粉素去除水中毒死蜱和二嗪磷，结果表明在pH值为7，接触时间为10min的条件下，毒死蜱和二嗪磷最大去除率分别为97%和88%，并且符合二级动力学模型。

1.1.3混凝沉淀法

混凝沉淀法是通过投加、混合一定药物，使污水中发生电中和、网捕卷扫等过程，达到污染物质脱稳的目的，使不易沉降的微粒絮凝成较大的聚集体在重力作用下从溶液中分离。混凝沉降法工艺流程简单、操作管理方便、设备投资省、占地面积小，常作为有机磷农药废水预处理方法。李家元[9]采用响曲面分析法对PAZC和PAC混凝处理乐果废水进行优化，结果表明，模型与实验结果吻合度较高，在pH值分别为11.80和11.79，PAZC和PAC投加量分别为11.97mg/L和12.27mg/L的条件下，去除率达到最高。石川精一等[10]使用硫酸对给水污泥中的混凝剂进行提取再利用，并将对117种农药的去除率结果与硫酸铝和PAC进行比较，结果表明，对这些有机磷农药的去除率在10.8-100%范围内，均等同或高于硫酸铝和PAC的去除效果。

1.2化学法

化学法是通过发生化学反应，从而去除有机污染物。常用的方法有Fenton试剂氧化法、湿式氧化法、电化学氧化法等。

1.2.1Fenton试剂氧化法

Fenton试剂氧化法是一种高级氧化技术，其作用机理是在酸性条件下将Fe2+与H2O2相结合催化产生羟基自由基，使溶液具有强氧化性，能够将废水中的有机污染物氧化成水，二氧化碳，无机酸和盐。与其他高级氧化工艺相比，Fenton试剂氧化具有操作简单，反应速度快、不会对环境造成二次污染等优点，可有效处理有机磷农药废水。田澍等[11]利用Fenton试剂降解含有机磷农药废水，结果表明对125mg/L乐果溶液，在温度60°C，H2O2加入量为5mmol/L，FeSO4•7H2O加入量为3g/L，pH值为3的条件下，30min内乐果完全降解，延长反应时间至8h以上时，对COD去除率可达100%。另考察了光与超声波的协同作用，发现3h内COD去除率可超过90%，大大提高反应速率。蒋皎梅等[12]研究Fenton试剂对甲胺磷模拟废水处理，结果表明反应符合一级动力学模型，H2O2投加量为9/5，[Fe2+]/[H202]=1:3，pH=4，反应时间为40min的条件下废水COD去除率可达88.1%。吴昊等[13]联合Fenton与臭氧氧化预处理有机磷农药废水，结果表明在H2O2投加量为5mL，[Fe2+]/[H2O2]=1:10，初始pH值3.0，控制臭氧量1.0L/min的最佳条件下，当反应时间为90min，COD去除率达86.9%，TP去除率为82.2%。G.Pliego等[14]利用聚合氯化铁协同Fenton试剂处理高浓度农药废水，研究发现使用聚合氯化铁进行第一步处理可以显著减少后续H2O2的使用量，COD去除率达80%。

1.2.2电化学氧化法

电化学法是借助电流使废水中污染物发生化学反应的方法。在电解槽中放置两电极板并通过一定大小的直流电，使废水中阴阳离子在对应极板上发生氧化还原反应，最终将污染物转化为难溶物质沉淀或气体从水中逸出。电化学法具有反应条件温和，方法灵活，不需要添加药剂，二次污染少，处理后水的保存时间持久等优点，对处理生物难降解的有机磷农药废水效果良好。YoussefSamet等[15]使用Nb/PbO2作阳极和石墨碳棒作阴极处理一种有机磷杀白蚁剂，考察了初始浓度、电流密度、温度等参数对其电化学性能的影响。结果表明，化学需氧量的去除总是遵循一个伪二级动力学过程，降解率随着表观电流密度和温度的升高显著增加，随着初始污染物浓度的增加而降低。最好的COD去除率（76%）是在表观密度为50mA/m2，初始COD为450mg/L、70°C时电解10h。YingmeiHu等[16]利用介质阻挡放电处理敌敌畏和乐果农药，考察了DBD放电参数和空气间隙距离的影响，结果表明，在较高的放电功率和较短的空气间隙距离下能够获得更好的降解效率，并且研究了添加自由基清除剂的影响，发现降解效率受自由基清除剂的抑制，因此判断羟基自由基很可能是降解的主要动力。

1.2.3光催化氧化法

光催化氧化法通过向污水中投入光敏半导体材料，并接受一定量的光照辐射，使半导体材料表面激发生成电子-空穴对，电子-空穴对与半导体材料表面吸附的水分子、溶解氧反应产生氧化性极强的•OH等自由基，最后与有机物质发生矿化反应最终生成CO2和H2O。光催化氧化是一种环境友好型技术，具有处理范围广，反应充分等优点，在处理有机磷农药废水方面具有优越性。李雪银等[17]采用溶胶-凝胶法制得TiO2和ZnO作为光催化剂降解敌百虫，探究农药初始浓度，pH值，光催化剂投加量等因素的影响，结果表明，TiO2和ZnO最佳投加量范围为100-150mg/L，降解率随初始浓度增加而降低，随光照时间延长上升后趋于稳定，碱性条件和汞灯光照有利于敌百虫的降解，并且5个影响因素下，TiO2降解活性低于ZnO。王金翠等[18]以悬浮态TiO2为光催化剂降解乐果溶液，结果表明在纳米TiO2添加量为0.1g/L，乐果初始浓度为20mg/L，反应体系温度为30℃，初始pH为6.5的条件下，再辅以空气量2.5L/min通入，反应60min后，乐果降解率可达97．15%。王芳等[19]采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛/多壁碳纳米管复合材料降解乐果溶液，结果表明在25°C，紫外光照30min，乐果初始浓度为5mg/L和复合光催化材料添加量为0.25g/L的条件下，降解率为80.7%。并且在自然光照下，复合光催化材料降解率为79.2%。

1.3生物法

生物处理法通过微生物代谢作用将水中有机物同化分解，作用机理有酶促反应和非酶促反应两种。酶促反应是通过微生物分泌降解酶，将水中大分子毒性有机物降解为无毒的小分子物质；非酶促反应是通过改变环境中PH、产生化学物质等方式，参加有机污染物转化，主要包括氧化、还原、脱卤、脱烃、酰胺及脂的水解等方式。农药废水中含有高浓度难生物降解的有毒物质，可以破坏细胞结构或抑制微生物生长，因此微生物法对处理农药废水有局限性。贾阳等[20]将有机磷农药降解菌PseudomonasstutzeriYC-YH1中克隆到的两种水解酶基因mpd和ophc2，连接载体pET-32a在大肠杆菌BL21(DE3)中表达，并进行酶学性质分析，结果表明MPH酶在40°C，pH8-12范围内活性较高，OPCH2酶最适温度为30°C，pH范围8-12。且两种酶按1:1混合，在30-40°C范围内，活性达95%以上。

1.4有机磷农药废水处理新技术

1.4.1磁分离技术

磁分离技术是借助磁场力的作用，对磁性不同的物质进行分离的一种物理分离方法。通过高梯度磁分离技术可以分离具有较强磁性的污染物质，对于磁性较弱的污染物，可以通过外加磁种和混凝剂增强污染物磁性，或借助于微生物吸附，再通过磁分离技术去除。磁分离技术具有处理效率高、占地少、设备简单、运行费用低、可去除难降解有机物质等优点。磁分离技术是一种物理性质的固液分离手段，在实际应用中常与其他技术联合发挥作用。

1.4.2超声波处理技术

超声波处理技术机理比较复杂，常见的有空化理论和自由基理论。声空化是液体中微小泡核在声波作用下被激化，经过振荡、生长、收缩及崩溃等一系列过程产生能量，加速化学反应进程。由于声空化作用产生高温、高压导致水分子裂解成为自由基。自由基化学性质活泼，能够处理难降解的有机磷农药废水。

1.4.3超临界水氧化技术

超临界水氧化是在水温374°C和临界压力22MPa时的超临界状态下，以氧气为氧化剂，超临界水为介质，使有机物质在超临界水中均相氧化。废水中C、H元素生成CO2和H2O，Cl、P、S及金属元素转化为盐析出。超临界氧化技术具有反应速度快、去除率高、产物干净、需要能量少、设备应用方便等优点。

2有机磷废水处理展望

2.1多种工艺组合运用

有机磷农药废水成分日益复杂，对处理水质要求日益提高，使用单一方法已逐渐无法满足要求，随着各种污水处理工艺的发展，将多种方法组合运用不仅可以提高有机磷农药废水处理效率，并且可以弥补单一方法所具有的缺陷，增强了可行性和降低了成本。如利用多壁碳纳米管负载TiO2合成复合光催化剂，在一定程度上解决了吸附材料的再生与光催化剂的回收问题；将混凝沉淀法作为预处理，可以改善后续生化方法的处理环境，提高出水水质，减少药剂投加，节省成本。

2.2开发新型有机磷农药处理技术

传统有机磷农药废水处理工艺存在处理难度大、效率低等问题，加强新技术的开发研究可以打破局限性，为有机磷农药废水处理找到新方向。张鹤楠等[21]采用超临界水氧化技术处理高浓度吡虫啉农药废水，考察温度，压力等影响因素，结果表明在过氧量充足、温度为450°C、压力为24MPa最佳反应条件下，反应时间仅为140s，并研究发现了吡虫啉中间产物为吡啶环等。

3结语

有机磷农药现已造成严重的土壤与水体污染，加强有机磷农药废水治理刻不容缓。不仅需要在完善传统废水处理工艺的同时，还要开发研究新组合、新技术，在现有的研究理论与经验基础上不断总结、创新，探索更加高效的有机磷农药废水处理道路。保护我国环境质量，坚持可持续发展道路是每个环境工作者义不容辞的责任。

作者：张伟 王珏 单位：沈阳建筑大学 湖南城市学院

参考文献：

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表面化学处理方法篇8

据统计，我国每年排出的工业废水约为8×108 m3 ，其中不仅含有氰化物等剧毒成分，而且含有铬、锌、镍等金属离子。废水的处理方法很多，主要有化学沉淀法、电解法和膜处理法等[1]，本文介绍的是活性炭吸附法。活性炭的表面积巨大，有很高的物理吸附和化学吸附功能。因此活性炭吸附法被广泛应用在废水处理中。而且具有效率高，效果好等特点。

2、活性炭

活性炭是一种经特殊处理的炭，具有无数细小孔隙，表面积巨大，每克活性炭的表面积为500-1500平方米。活性炭有很强的物理吸附和化学吸附功能，而且还具有解毒作用。解毒作用就是利用了其巨大的面积，将毒物吸附在活性炭的微孔中，从而阻止毒物的吸收。同时，活性炭能与多种化学物质结合，从而阻止这些物质的吸收。

2.1 活性炭的分类

在生产中应用的活性炭种类有很多。一般制成粉末状或颗粒状。

粉末状的活性炭吸附能力强，制备容易，价格较低，但再生困难，一般不能重复使用。

颗粒状的活性炭价格较贵，但可再生后重复使用，并且使用时的劳动条件较好，操作管理方便。因此在水处理中较多采用颗粒状活性炭[1].

2.2 活性炭吸附

活性炭吸附是指利用活性炭的固体表面对水中的一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。

2.3 影响活性炭吸附的因素

吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标[2].吸附能力的大小是用吸附量来衡量的。而吸附速度是指单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。在水处理中，吸附速度决定了污水需要和吸附剂接触时间。

活性炭的吸附能力与活性炭的孔隙大小和结构有关。一般来说，颗粒越小，孔隙扩散速度越快，活性炭的吸附能力就越强。

污水的ph值和温度对活性炭的吸附也有影响。活性炭一般在酸性条件下比在碱性条件下有较高的吸附量[2].吸附反应通常是放热反应，因此温度低对吸附反应有利。

当然，活性炭的吸附能力与污水浓度有关。在一定的温度下，活性炭的吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高。

3、活性炭在污水处理中的应用

由于活性炭对水的预处理要求高，而且活性炭的价格昂贵，因此在废水处理中，活性炭主要用来去除废水中的微量污染物，以达到深度净化的目的。

3.1 活性炭处理含铬废水

铬是电镀中用量较大的一种金属原料，在废水中六价铬随ph 值的不同分别以不同的形式存在。

活性炭有非常发达的微孔结构和较高的比表面积，具有极强的物理吸附能力，能有效地吸附废水中的cr （ ⅵ） .活性炭的表面存在大量的含氧基团如羟基（- oh） 、羧基（-cooh） 等，它们都有静电吸附功能，对cr （ ⅵ） 产生化学吸附作用。完全可以用于处理电镀废水中的cr （ ⅵ） ，吸附后的废水可达到国家排放标准[4].

试验表明：溶液中cr （ ⅵ） 质量浓度为50 mg/ l ， ph = 3 ，吸附时间1. 5 h 时，活性炭的吸附性能和cr （ ⅵ） 的去除率均达到最佳效果[5].

因此，利用活性炭处理含铬废水的过程是活性炭对溶液中cr （ ⅵ） 的物理吸附、化学吸附、化学还原等综合作用的结果。活性炭处理含铬废水，吸附性能稳定，处理效率高，操作费用低，有一定的社会效益和经济效益。

3.2 活性炭处理含氰废水

在工业生产中，金银的湿法提取、化学纤维的生产、炼焦、合成氨、电镀、煤气生产等行业均使用氰化物或副产氰化物[6]，因而在生产过程中必然要排放一定数量的含氰废水。

活性炭用于净化废水已有相当长的历史，应用于处理含氰废水的文献报道也越来越多[7].但由于cn_、hcn 在活性炭上的吸附容量小，一般为3 mgcn/ gac～8 mgcn/ gac （因品种而异） [6] ，在处理成本上不合算。

3.3 活性炭处理含汞废水

活性炭有吸附汞和含汞化合物的性能，但吸附能力有限，只适宜于处理含汞量低的废水。如果含汞的浓度较高，可以先用化学沉淀法处理，处理后含汞约1mg/l，高时可达2-3 mg/l，然后再用活性炭做进一步的处理。

3.4 活性炭处理含酚废水

含酚废水广泛来源于石油化工厂、树脂厂、焦化厂和炼油化工厂。经实验证明：活性炭对苯酚的吸附性能好，温度升高不利于吸附，使吸附容量减小；但升高温度达到吸附平衡的时间缩短。活性炭的用量和吸附时间存在最佳值，在酸性和中性条件下，去除率变化不大；强碱性条件下，苯酚去除率急剧下降，碱性越强，吸附效果越差。

3.5 活性炭处理含甲醇废水

活性炭可以吸附甲醇，但吸附能力不强，只适宜于处理含甲醇量低的废水。工程运行结果表明，可将混合液的cod 从40 mg/ l 降至12 mg/ l 以下，对甲醇的去除率达到93.16 %～100 % ，其出水水质可以满足回用到锅炉脱盐水系统进水的水质要求[9].

3.6 炼油厂的深度处理

炼油厂含油废水，经隔油，气浮和生物处理后，在经砂滤和活性炭过滤深度处理。废水的含酚量从0.1 mg/l（经生物处理后）降至0.005 mg/l，氰从0.19 mg/l降至0.048 mg/l，cod从85 mg/l降至18 mg/l.

4、前景

随着科学技术的进步和废水处理的特殊要求，活性炭的研究从本身的孔结构和比表面积逐步发展到研究表面官能团对活性炭吸附性能的影响。

例如，活性炭纤维（简称acf）近年来在处理废水方面受到了科研工作者的重视，它的直径一般为5～20μm，其制备原理与传统的活性炭制备相同，即将纤维状碳在800℃以上用水蒸气或二氧化碳活化处理。纤维状活性炭的孔隙结构以微孔为主，中孔很少，几乎没有大孔，比表面积可达 2500m2/ g.具有吸附和脱附速率决，吸附容量大，导电性高等特点。

实验表明，acf对苯酚的吸附容量为248 mg/g，吸附饱和后经多次再生吸附容量几乎不变，吸附性能比活性炭好。室温时，在酸性或中性条件下，向100ml浓度为282mg/l的含酚模拟废水投加活性炭纤维0.5g，恒温振荡30 min，苯酚去除率可达91%[8].

最近，人们发现活性炭不仅有吸附特性，同时表现出催化特性，由此而发展起来的催化氧化法日益受到重视，其研究也在不断深化。为了提高处理效率，从研究催化氧化机理出发，改变活性炭的表面结构[9]，提高活性炭的能力，寻找理想的吸附剂。

5、结语

当前中国使用活性炭吸附法处理废水的方法处于初始发展阶段。一些有关的理论和技术还不够成熟。而且，在我国，目前活性炭的供应比较紧张，再生设备少，再生费用高，限制了活性炭的广泛使用。不同应用需要不同功能的活性炭。原有的活性炭产品不能满足新的要求，因而不断开发新的活性炭产品就显得十分重要。所以，它需要专业工作者的积极参与和政府的鼎力支持，采取多学科交叉与融合的研究方法，使活性炭处理废水技术向着更加科学美好的方向发展。

参考文献

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