電鍍配位廢水處理的研究進展及工程實例

林梓河, 宋衛(wèi)鋒

（廣東工業(yè)大學環(huán)境科學與工程學院,廣東廣州 510006）

電鍍配位廢水處理的研究進展及工程實例

林梓河, 宋衛(wèi)鋒

（廣東工業(yè)大學環(huán)境科學與工程學院,廣東廣州 510006）

針對配位廢水處理難度大的特點,介紹了處理該廢水較為前沿的研究成果及工程實例,希望能為工程實際提供基礎性依據(jù),同時為配位廢水的處理提供借鑒。

配位廢水;處理技術;工程實例

0 前言

配位廢水主要來源于電鍍行業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢液。為了保證鍍液的穩(wěn)定性、使用壽命和鍍層質(zhì)量,在鍍液中加入了很多的配位劑、穩(wěn)定劑、加速劑、p H值緩沖劑等有機物。這些物質(zhì)與Cu2+,Ni2+具有極強的配位性,容易形成非常穩(wěn)定的配位物[1-2],給廢水的處理帶來很大的困難,同時,對環(huán)境和人體健康有很大的危害。對于配位廢水的處理,目前常用的方法主要有四大類:化學沉淀法[3]、氧化還原化法[4]、生化法[5]及其他方法[6]。本文以低成本、高效率為基本出發(fā)點,介紹了近幾年研究者在處理配位廢水方面的研究成果,另外總結(jié)一些成熟的工程實踐工藝,希望能為工程實際提供基礎性依據(jù),也給配位廢水的處理提供借鑒。

1 配位廢水的來源及危害

1.1 配位廢水的來源

配位廢水的主要來源為沉銅線的銅槍、除油液清洗水,鍍銅線的除油、微蝕液清洗水,刻蝕線的堿性刻蝕液清洗水,鑲金線的除油、鉸金抽液清洗水以及防氧化線的除油、防氧化液清洗水等。這部分清洗水不但含有配位劑,還含有大量的銅、錫、鉛、金、鎳等金屬離子。

1.2 配位廢水的危害

配位廢水中含有配位劑,如果不徹底處理,會污染環(huán)境,人類、動植物過多接觸會帶來病變,引起公害。

2 配位廢水處理的研究進展

配位廢水處理難度大、處理效果不明顯、成本高等問題一直未能得到很好地解決。近幾年,研究人員經(jīng)過不懈努力,取得了一定的成績。

2.1 硫化鈉沉淀法

戴文燦等[7]用硫化鈉沉淀+浮選法處理配位廢水。結(jié)果表明:采用硫化沉淀+浮選處理電鍍廢水的效果優(yōu)于中和沉淀+浮選處理的。硫化沉淀+浮選處理時,捕收劑在沉淀物表面發(fā)生的吸附主要為化學吸附,結(jié)合牢固,攪拌時不易打散,使金屬離子的去除率高;同時還可以去除石油類等有機物。但S2-的質(zhì)量濃度必須準確的控制,一旦S2-過量將會產(chǎn)生惡臭,造成二次污染[6],同時在處理過程中還會產(chǎn)生大量對人體有害的物質(zhì)。

2.2 硫酸亞鐵法

張志軍等[8]通過投加硫酸亞鐵形成沉淀去除重金屬離子,得出當廢水中Cu2+的質(zhì)量濃度為57.6 mg/L,Ni2+的質(zhì)量濃度為42.0 mg/L時,分別投加15 mg/L和12.5 mg/L的硫酸亞鐵,控制p H值在8.5～9.5,Cu2+,Ni2+的去除率分別達到最大值99.60%和93.13%。目前較多研究表明[9-11]:該方法處理效果明顯,但仍存在不足之處,如加藥量較大,產(chǎn)生的污泥較多。

2.3 重金屬捕集法

重金屬捕集劑是一種水溶性的、能與多種重金屬離子形成穩(wěn)定不溶物的螯合物,因此利用重金屬捕集劑與重金屬離子結(jié)合形成更穩(wěn)定的螯合物,沉淀去除Cu2+。修莎等[12]合成新型捕集劑XL9處理電鍍廢水。結(jié)果表明:處理p H值為2.05,Cu2+的質(zhì)量濃度為584.79 mg/L的廢水,可無需調(diào)節(jié)p H值直接投加10 mL捕集劑,攪拌反應3 min,靜置后其上層清液中Cu2+的質(zhì)量濃度為0.24 mg/L,去除率達到99.96%,完全達到國家排放標（GB 8978-1996）。在p H值為3～10的范圍內(nèi),投加0.20 mL捕集劑,對含Cu2+的質(zhì)量濃度為4.16 mg/L的廢水的去除率可達到94.95%以上,其出水中Cu2+的質(zhì)量濃度小于0.5 mg/L,達到國家排放標準。廖冬梅等[13]研究了利用環(huán)境友好型的有機硫藥劑 TMT處理含銅氨配位離子廢水的影響因素。結(jié)果表明:TMT能與Cu2+強力鰲合并沉淀,處理含銅氨配位離子廢水的效果好,出水中Cu2+的質(zhì)量濃度很低,不會對環(huán)境造成二次污染。利用重金屬捕集劑處理配位銅廢水,操作簡便,但重金屬捕集劑一般價格較高,所以采用該方法處理的成本較高。

2.4 電解法

電解法是一種常規(guī)的含銅廢水處理工藝,但由于傳統(tǒng)的平板電極表面積較小,受操作電流的限制且處理量小,尤其是在電導率低時,電流效率不高,造成回收成本高,殘余Cu2+的質(zhì)量濃度大等問題,因而影響了電解回收的推廣使用[14-15]。針對存在的弊端,郝學奎等[16]采用擴展陰極法對酸性稀溶液中Cu2+的回收處理進行了研究。結(jié)果表明:擴展陰極法與常規(guī)的板式電解法相比,Cu2+的去除率提高了38%,能耗降低了20%,電解廢水的p H值適用范圍在1～4之間,且處理廢水量大。練文標[17]用鐵屑內(nèi)電解法處理印刷線路板配位廢水,能有效地破除配位劑對重金屬的配位,使 Cu2+的去除率達99.8%以上,COD的去除率為25%左右,處理后的出水中Cu2+達標排放,處理效果好、費用低。

2.5 生物法

利用微生物吸附、吸收和轉(zhuǎn)化等作用處理印刷線路板配位廢水已成環(huán)?？萍脊ぷ髡邚V泛關心的熱點問題,已有文獻報道該方法已應用到實際工程中[18]。在國外,Tucker等[19]通過實驗研究發(fā)現(xiàn)Scenedesmus Inerassatulus這種微藻不僅可以去除廢水中的游離態(tài)金屬離子,對于配位態(tài)金屬離子的去除更加有效。例如:在 EDTA配位銅中,該種藻類對于金屬的鰲合性要遠遠強于EDTA的配位能力。

2.6 離子浮選法

離子浮選法是利用表面活性劑在氣-液界面上所產(chǎn)生的吸附現(xiàn)象,使離子與表面活性劑形成不溶性的沉淀物,并附著在氣泡上實現(xiàn)浮選分離。戴文燦等[20]進行離子浮選法處理電鍍廢水的研究,當cA∶cMe=（2.5～3.0）∶1,p H 值為 8.5～9.0,金屬離子的濃度不高于0.000 1 mol/L時,離子浮選對Cd2+,Zn2+,Fe2+,Cu2+,Ni2+均有很高的去除率,Cd2+,Zn2+,Fe2+,Ni2+,Cu2+殘余的質(zhì)量濃度最低分別為0.05,0.20,0.22,0.28和0.33 mg/L,處理后的電鍍廢水各污染物的質(zhì)量濃度均達到排放標準。

3 工程實際處理工藝

3.1 生物法

利用微生物處理配位廢水。首先將配位廢水進行預處理,使配位物的質(zhì)量濃度降至微生物可以承受的范圍,在厭氧條件下,微生物能降解破壞這些配位物,使Cu2+釋放出來并與在厭氧條件下生成的S2-結(jié)合生成CuS沉淀,且微生物細胞外聚合物也具有吸附Cu2+的作用。實際工程經(jīng)驗表明[18]:經(jīng)過硫酸亞鐵法預處理后的印刷線路板配位廢水中,COD的質(zhì)量濃度為300～400 mg/L,Cu2+的質(zhì)量濃度為l～2 mg/L;經(jīng)過厭氧法處理后,出水中 COD的質(zhì)量濃度一般為120～200 mg/L,Cu2+的質(zhì)量濃度低于0.5 mg/L;再經(jīng)好氧降解處理,出水中殘留的COD的質(zhì)量濃度可以達到《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）中的一級標準。通過定期排泥,可減少銅在系統(tǒng)中的積累,不僅達到了去除Cu2+的目的,還有效降低了出水中的COD的質(zhì)量濃度。生化法處理工藝流程,如圖1所示。

圖1 生物法工藝流程

3.2 化學法

化學法,即:通過投加一系列的藥劑,達到去除Cu2+的目的。深圳華發(fā)電子股份有限公司配位廢水處理工程[21]通過投加重金屬捕集劑（DTCR）去除Cu2+,效果明顯。其工藝流程,如圖2所示。

圖2 化學法工藝流程

該廢水處理工程于2002年6月投入運行以來,設施運轉(zhuǎn)正常,處理效果良好,出水水質(zhì)穩(wěn)定達標。

4 結(jié)語

針對配位廢水處理難度大的問題,研究者提出了大量的處理方法,但大多數(shù)方法仍處于實驗研究階段,未能推廣到實際工程中。另外,隨著國家環(huán)保法規(guī)的日益嚴格,廢水的處理問題是每個生產(chǎn)企業(yè)的艱巨任務?？蒲腥藛T應在降低處理成本、推進其工程化應用方面加強研究攻關,以促進配位廢水處理技術水平的完善與提高。

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Research Progress in Treatment of Electroplating Complex Wastewater and Engineering Cases

LIN Zi-he, SONG Wei-feng

（College of Environmental Science and Engineering,Guangdong University of Technology,Guangzhou 510006,China）

According to the fact that it is very difficult to treat complex wastewater,some cutting-edge research achievements and engineering cases in treating such wastewater are presented,hoping to provide a fundamental basis for engineering practice,and also offer references to the treatment of complex wastewater.

complex wastewater;treatment technology;engineering case

X 7

A

1000-4742（2011）05-0003-03

2010-11-01