铝合金阳极氧化槽铝离子和硫酸回收工艺及配置

   由于离子半径不同，H⁺先于Al³⁺到达阴极表面，又由于电位不同，H⁺优先获得电子，Al³⁺只能停留在氧化液中不断积累。由（1）（4）式可知，两极处的导电能力是由阳极处的SO₄^2-和阴极处的H⁺的浓度决定的。随着电解的持续，两极附近的离子不断消耗，需要远端的SO₄^2-和H⁺不断补充，使氧化连续进行。这时，SO₄^2-和H+向两极移动的难易程度，决定槽液导电能力的核心问题，直接由铝离子浓度决定。假设在氧化液中，平行于两极的某一面积为A的截面穿过的铝离子震动中心的数目为N,每一个铝离子的震荡截面为S,则该截面上铝离子的总拦截面积为NS, SO₄^2-和H⁺通过该截面时，受铝离子拦截影响较小的有效面积为A-NS。由此可知，铝离子浓度越高，N越大，有效面积A-NS越小，SO₄^2-和H⁺通过的难度越大，槽液电阻越大。但依据（3）式，降低铝离子浓度，反应向右边移动，氧化膜溶解加快，故铝离子浓度不能太低。生产实践证明，氧化槽铝离子最佳浓度为3-l0g/L，此区间膜层最佳，槽液电阻较小，能耗低，而低能耗和高膜层质量，必须保证铝离子浓度低于l0g/L。为此，必须对氧化槽的铝离子进行特殊处理，既降低铝离子，又回收含硫酸氧化液和含铝副产品，彻底解决铝离子超过20g/L时倒掉一半氧化液的弊端。本工艺正是按此要求精心设计的。
    铝离子的回收是按如下理论依据、定量分析、定性分析、废液结晶处理和铝离子回收系统配置来实现的。

2.1  阳极氧化液中铝离子和硫酸回收的理论依据

    铝合金氧化时，按（3）式，部分氧化膜被溶解，大约4Kg/T(400m²)的铝溶入硫酸氧化液。在此氧化液中加入硫酸铵，则发生如下反应：
    Al₂(SO₄)₃+(NH₄)₂SO₄+12H₂O=2NH₄Al(SO₄)₂•12H₂O ↓   （5）
    在160-200g/L硫酸，铵过量的条件下，硫酸铝铵NH₄Al(SO₄)₂•12H₂O结晶析出，残留铝离子的多少与结晶温度和时间有关。

2.2  定量分析实验结果

    取阳极氧化液：游离硫酸 281.8 g/L   Al³⁺ 21.54g/L，温度20℃， 按表1进行实验,结晶20分钟后，及时测量铝离子  
    取阳极氧化液：游离硫酸 281.8 g/L   Al³⁺ 21.54g/L，温度20℃， 按表2进行实验,结晶24小时后，及时测量铝离子  
    取阳极氧化液：游离硫酸 281.8 g/L   Al³⁺ 21.54g/L，温度10℃， 按表3进行实验,结晶24小时后，及时测量铝离子