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臭氧以其强氧化性,反应产物无二次污染等优点,被广泛应用于各行各业中。然而臭氧具有一定的毒性及腐蚀性,高浓度臭氧对生命体会造成很大的损害,因此对于这样一种物质进行研究就显得很有必要。课题主要围绕臭氧的物理化学性质进行研究:
(1)本文建立了一套实用的臭氧分析方法,即用靛蓝滴定法测定高浓度臭氧,确定了吸收液使用25 mL的0.001 mol/L靛蓝溶液,并用磷酸盐缓冲溶液调节pH至6.8,温度控制在20℃,空气流量为200 mL/min,可以测定高达10 mg/L的臭氧。
(2)臭氧在中性及碱性溶液中分解规律的研究较多,但是关于其在酸性溶液中分解规律的报道较少。本文研究了温度在20~60℃,pH=0.5~6.0之间,臭氧的分解规律,得出酸性条件下,臭氧的分解速度随温度升高而加快;在pH=3.0时,其分解速率相对较慢。这为工业中应用臭氧,选择合适的温度及溶液酸碱度提供了可靠的实验数据。
(3)利用臭氧的强氧化性和环境友好性,可将其用作铝材磷化过程中的氧化促进剂。实验采用XRD、SEM、动电位极化曲线及磷化膜重等测试手段,最终确定了磷化液中各组分的配比及磷化工艺条件。磷化液组分的最佳配比为:5.0g/L Zn2+,20 g/L PO43-,1.5 g/L F-,1.0 g/L钼酸铵,臭氧浓度0.6~0.9 mg/L;磷化工艺为:温度40℃左右,pH值控制在3.5~3.7之间,磷化时间为5 min。在此条件下,制得磷化膜的主要成分为.Zn3(PO4)2.4H2O,并含少量Zn,膜重可达4.92g/m2。磷化膜表面均匀致密,可完全覆盖铝材基体。在3%NaCl溶液中测定磷化膜的电极化曲线,其腐蚀电位相对于其它条件下形成的磷化膜发生正移,腐蚀电流密度仅为2.9μA/cm2,说明磷化膜的耐腐蚀性能好。
本文的主要创新点在于:
(1)建立了一种用靛蓝滴定法测定高浓度臭氧的方法,便于分析高浓度臭氧环境中臭氧的浓度。
(2)系统地研究了臭氧在酸性条件下和不同温度时的分解情况,为工业上应用臭氧提供了可靠的实验数据。
(3)利用臭氧的强氧化性,将其作为铝材磷化过程中的氧化促进剂。该方法可以促进磷化成膜,降低磷化温度,节约磷化原料,减少磷化废液的污染,适应目前磷化工业向低温节能、无毒低污染方向发展的要求,具有一定的可行性。