電鍍廢水處理技術研究現(xiàn)狀及評述

王天行，劉曉東，喻學敏*

（1.河海大學環(huán)境學院；河海大學淺水湖泊綜合治理與資源開發(fā)教育部重點實驗室，江蘇 南京 210098；2.江蘇省環(huán)境科學研究院，江蘇 南京 210036）

電鍍廢水處理技術研究現(xiàn)狀及評述

王天行1，劉曉東1，喻學敏2,*

（1.河海大學環(huán)境學院；河海大學淺水湖泊綜合治理與資源開發(fā)教育部重點實驗室，江蘇 南京 210098；2.江蘇省環(huán)境科學研究院，江蘇 南京 210036）

介紹了化學沉淀法、氧化還原法、電化學法、膜分離法、離子交換法、蒸發(fā)濃縮法、生物法、吸附法、光催化技術、金屬捕集劑等電鍍廢水處理技術的優(yōu)缺點。綜述了一些新材料在國內(nèi)外電鍍廢水處理方面的應用。

電鍍廢水；處理技術；材料；評述

我國是水資源嚴重不足的國家，人均水資源占有量僅為世界人均水量的1/4[1]。隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，我國排放的工業(yè)廢水日益增加。為了保證環(huán)境質(zhì)量，我國每年在工業(yè)廢水治理上的投入也逐年增加。根據(jù)2014年度全國環(huán)境統(tǒng)計公報，工業(yè)廢水年排放量205.3億t。業(yè)內(nèi)估計，工業(yè)廢水治理領域投資需求將超過千億元。

電鍍作為全球三大污染工業(yè)之一，其生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水中可能含有鉻、鎳、銅、鎘、鋅等重金屬以及氰化物、酸堿、光亮劑、添加劑等有毒有害污染物[2-3]。我國每年排放電鍍廢水達到40億t，占工業(yè)廢水總量的1/5[4]。這些污染物質(zhì)進入環(huán)境后難以被降解，長期在自然界中存在，并通過食物鏈在生物體內(nèi)富集，長此以往會導致中毒、癌癥、畸形、突變。酸堿廢水會造成自然界失衡。含氰廢水則具有劇毒，0.15 g的純潔氰化鉀就可讓人致死[5]。六價鉻的毒性比三價鉻高出100倍，長期積累在食物鏈中會影響人體生理機能，從簡單的皮膚刺激性問題到患上肺癌[6]。汞和鉛可以造成人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)損害，以及對肝、腎、生殖系統(tǒng)等造成嚴重影響[7-8]。人體慢性接觸鎘會導致腎功能衰竭，嚴重時會死亡。震驚世界的日本水俁病和骨痛病分別由汞和鎘引起[9]。

因此，電鍍廢水的處理與回用對節(jié)約水資源以及保護環(huán)境起著至關重要的作用。本文綜述了各種電鍍廢水處理技術的優(yōu)缺點，以及一些新材料在電鍍廢水處理上的應用。

1 電鍍廢水處理技術

1. 1 化學沉淀法

化學沉淀法是通過向廢水中投入藥劑，使溶解態(tài)的重金屬轉化成不溶于水的化合物沉淀，再將其從水中分離出來，從而達到去除重金屬的目的。化學沉淀法因為操作簡單，技術成熟，成本低，可以同時去除廢水中的多種重金屬等優(yōu)點，在電鍍廢水處理中得到廣泛應用[10]。

1. 1. 1 幾種常見的化學沉淀法

1. 1. 1. 1 堿性沉淀法

堿性沉淀法是向廢水中投加NaOH、石灰、碳酸鈉等堿性物質(zhì)，使重金屬形成溶解度較小的氫氧化物或碳酸鹽沉淀而被去除。該法具有成本低、操作簡單等優(yōu)點，目前被廣泛使用。但是堿性沉淀法的污泥產(chǎn)量大，會產(chǎn)生二次污染，而且出水pH偏高，需要回調(diào)pH[11]。NaOH由于產(chǎn)生污泥量相對較少且易回收利用，在工程上得到廣泛應用。

1. 1. 1. 2 硫化物沉淀法

硫化物沉淀法是通過投加硫化物(如Na2S、NaHS等)使廢水中的重金屬形成溶度積比氫氧化物更小的沉淀，出水pH在7 ～ 9，無需回調(diào)pH即可排放。但是硫化物沉淀顆粒細小，需要添加絮凝劑輔助沉淀，使處理費用增大。硫化物在酸性溶液中還會產(chǎn)生有毒的H2S氣體，實際操作起來存在局限性[12]。

1. 1. 1. 3 鐵氧體法

鐵氧體法是根據(jù)生產(chǎn)鐵氧體的原理發(fā)展起來的，令廢水中的各種重金屬離子形成鐵氧體晶體一起沉淀析出，從而凈化廢水。該法主要是通過向廢水中投加硫酸亞鐵，經(jīng)過還原、沉淀絮凝，最終生成鐵氧體[3]，因其設備簡單、成本低、沉降快、處理效果好等特點而被廣泛應用[13]。左鳴等[14]研究了pH和硫酸亞鐵投加量對鐵氧體法去除重金屬離子的影響，確定鎳、鋅、銅離子的最佳絮凝pH分別為8.00 ～ 9.80、8.00 ～10.50和10.00，投加的亞鐵離子與它們摩爾比均為2 ～ 8，而六價鉻的最佳還原pH為4.00 ～ 5.50，最佳絮凝pH則為8.00 ～ 10.50，最佳投料比為20。出水的鎳含量小于0.5 mg/L，總鉻含量小于1.0 mg/L，鋅含量小于1.0 mg/L，銅含量小于0.5 mg/L，達到《電鍍污染物排放標準》(GB 21900–2008)中“表2”的要求。

1. 1. 2 化學沉淀法的局限性

隨著污水排放標準的提高，傳統(tǒng)單一的化學沉淀法很難經(jīng)濟有效地處理電鍍廢水，常常與其他工藝組合使用。姚建霞[15]采用鐵氧體?CARBONITE(一種具有物理吸附與離子交換功能的材料)聯(lián)合工藝處理Ni2+含量約為4 000 mg/L的高濃度含鎳電鍍廢水：先以鐵氧體法控制pH為11.0，在Fe2+/Fe3+摩爾比0.55，F(xiàn)eSO4·7H2O/Ni2+質(zhì)量比21，反應溫度35 °C的條件下攪拌反應15 min，出水Ni2+平均濃度從4 212.5 mg/L降至6.8 mg/L，去除率達99.84%；然后采用CARBONITE處理，在CARBONITE投加量1.5 g/L，pH = 6.5，溫度35 °C的條件下反應6 h，Ni2+去除率可達96.48%，出水Ni2+濃度為0.24 mg/L，達到GB 21900–2008中的“表2”標準。Fenglian Fu等[16]采用高級Fenton?化學沉淀法處理含螯合重金屬的廢水，使用零價鐵和過氧化氫降解螯合物，然后加堿沉淀重金屬離子，不僅可以去除鎳離子(去除率最高達98.4%)，而且可以降低COD(化學需氧量)。

1. 2 氧化還原法

1. 2. 1 化學氧化法

化學氧化法在處理含氰電鍍廢水上的效果尤為明顯。該方法把廢水中的氰根離子(CN?)氧化成氰酸鹽(CNO?)，再將氰酸鹽(CNO?)氧化成二氧化碳和氮氣，可以徹底解決氰化物污染問題。常用的氧化劑包括氯系氧化劑、氧氣、臭氧、過氧化氫等，其中堿性氯化法應用最廣。阮洋等[17]采用Fenton法處理初始總氰濃度為2.0 mg/L的低濃度含氰電鍍廢水，在反應初始pH為3.5，H2O2/FeSO4摩爾比為3.5∶1，H2O2投加量5.0 g/L，反應時間60 min的最佳條件下，氰化物的去除率可達93%，總氰濃度可降至0.3 mg/L。

1. 2. 2 化學還原法

化學還原法在電鍍廢水處理中主要針對含六價鉻廢水。該方法是在廢水中加入還原劑(如FeSO4、NaHSO3、Na2SO3、SO2、鐵粉等)把六價鉻還原為三價鉻，再加入石灰或氫氧化鈉進行沉淀分離。上述鐵氧體法也可歸為化學還原法。該方法的主要優(yōu)點是技術成熟，操作簡單，處理量大，投資少，在工程應用中有良好的效果，但是污泥量大，會產(chǎn)生二次污染[18]。郭壯[19]采用硫酸亞鐵作為還原劑，處理80 t/d的含總鉻70 ～ 80 mg/L的電鍍廢水，出水總鉻小于1.5 mg/L，處理費用為3.1元/t，具有很高的經(jīng)濟效益。孟超等[20]以焦亞硫酸鈉為還原劑處理含80 mg/L六價鉻、pH為6 ～ 7的電鍍廢水，出水六價鉻濃度小于0.2 mg/L。

1. 3 電化學法

電化學法是指在電流的作用下，廢水中的重金屬離子和有機污染物經(jīng)過氧化還原、分解、沉淀、氣浮等一系列反應而得到去除。該方法的主要優(yōu)點是去除速率快，可以完全打斷配合態(tài)金屬鏈接，易于回收利用重金屬，占地面積小，污泥量少，但是其極板消耗快，耗電量大，對低濃度電鍍廢水的去除效果不佳，只適合中小規(guī)模的電鍍廢水處理[21]。電化學法主要有電凝聚法、磁電解法、內(nèi)電解法等[22]。

電凝聚法是通過鐵板或者鋁板作為陽極，電解時產(chǎn)生Fe2+、Fe3+或Al3+，隨著電解的進行，溶液堿性增大，形成Fe(OH)2、Fe(OH)3或Al(OH)3，通過絮凝沉淀去除污染物。由于傳統(tǒng)的電凝聚法經(jīng)過長時間的操作，會使電極板發(fā)生鈍化，近年來高壓脈沖電凝聚法逐漸替代傳統(tǒng)的電混凝法，它不僅克服了極板鈍化的問題，而且電流效率提高20% ～ 30%，電解時間縮短30% ～ 40%，節(jié)省電能30% ～ 40%，污泥產(chǎn)生量少，對重金屬的去除率可達96% ～ 99%[23]。譚宏承等[24]采用高壓脈沖電絮凝技術處理某電鍍廠的電鍍廢水，Cu2+、Ni2+、CN?和COD的去除率分別達到99.80%、99.70%、99.68%和67.45%。電混凝法通常也與其他方法結合使用，Visnja Orescanin等[25]利用電凝聚法和臭氧氧化法聯(lián)合處理電鍍廢水，以鐵和鋁做極板，出水六價鉻、鐵、鎳、銅、鋅、鉛、TOC(總有機碳)、COD的去除率分別為99.94%、100.00%、95.86%、98.66%、99.97%、96.81%、93.24%和93.43%。

近年來內(nèi)電解法受到廣泛關注。內(nèi)電解法利用了原電池原理，一般向廢水中投加鐵粉和炭粒，以廢水作為電解質(zhì)媒介，通過氧化還原、置換、絮凝、吸附、共沉淀等多種反應的綜合作用，可以一次性去除多種重金屬離子。該方法不需要電能，處理成本低，污泥量少。吳曉迪等[26]通過靜態(tài)試驗研究了鐵碳微電解法對模擬電鍍廢水的COD及銅離子的去除效果，去除率分別達到了59.01%和95.49%。然而，采用微電解反應柱研究連續(xù)流的運行結果顯示，14 d后微電解出水的COD去除率僅為10% ～ 15%，銅的去除率降低至45% ～ 50%之間，可見需要定期更換填料或對填料進行再生。

1. 4 膜分離技術

膜分離技術主要包括微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)、電滲析(ED)、液膜(LV)等，利用膜的選擇透過性來對污染物進行分離去除。該方法去除效果好，可實現(xiàn)重金屬回收利用和出水回用，占地面積小，無二次污染，是一種很有發(fā)展前景的技術，但是膜的造價高，易受污染。夏仙兵等[27]基于3個建成運行的工程實例，對膜技術在電鍍廢水處理中的應用和效果進行了分析，結果表明：結合常規(guī)廢水處理工藝與膜生物反應器(MBR)組合工藝，電鍍廢水被處理后的水質(zhì)達到排放標準；電鍍綜合廢水經(jīng)UF凈化、RO和NF兩段脫鹽膜的集成工藝處理后，水質(zhì)達到回用水標準，RO和NF產(chǎn)水的電導率分別低于100 μS/cm和1 000 μS/cm，COD分別約為5 mg/L和10 mg/L；鍍鎳漂洗廢水通過RO膜后，鎳的濃縮高達25倍以上，實現(xiàn)了鎳的回收，RO產(chǎn)水水質(zhì)達到回用標準。投資與運行費用分析表明：工程運行1年多即可收回RO濃縮鎳的設備費用。

液膜法并不是采用傳統(tǒng)的固相膜，而是懸浮于液體中很薄的一層乳液顆粒，是一種類似溶劑萃取的新型分離技術，包括制膜、分離、凈化及破乳過程。美籍華人黎念之(Norman N. Li)博士發(fā)明了乳狀液膜分離技術[28]，該技術同時具有萃取和滲透的優(yōu)點，把萃取和反萃取兩個步驟結合在一起。乳化液膜法還具有傳質(zhì)效率高、選擇性好、二次污染小、節(jié)約能源和基建投資少的特點，對電鍍廢水中重金屬的處理及回收利用有著良好的效果[29]。

1. 5 離子交換法

離子交換法是利用離子交換劑對廢水中的有害物質(zhì)進行交換分離，常用的離子交換劑有腐殖酸物質(zhì)、沸石、離子交換樹脂、離子交換纖維等[30]。離子交換的運行操作包括交換、反洗、再生、清洗四個步驟。此方法具有操作簡單、可回收利用重金屬、二次污染小等特點，但離子交換劑成本高，再生劑耗量大。

陸繼來等[31]研究了強酸性離子交換樹脂對含鎳廢水的處理工藝條件及鎳回收方法。結果表明：pH為6 ～ 7有利于強酸性陽離子交換樹脂對鎳離子的去除。離子交換除鎳的適宜溫度為30 °C，適宜流速為15 BV/h(即每小時15倍樹脂床體積)。適宜的脫附劑為10%鹽酸，脫附液流速為2 BV/h。前4.6 BV脫附液可回用于配制電鍍槽液，平均鎳離子質(zhì)量濃度達18.8 g/L。Mei-ling Kong等[32]研究了CHS-1樹脂對Cr(VI)的吸附能力，發(fā)現(xiàn)Cr(VI)在低濃度時，樹脂的交換吸附率是由液膜擴散和化學反應控制的。CHS-1樹脂對Cr(VI)的最佳吸附pH為2 ～ 3，在298 K下其飽和吸附能力為347.22 mg/g。CHS-1樹脂可以用5%的氫氧化鈉溶液和5%氯化鈉溶液來洗脫，再生后吸附能力沒有明顯的下降。李愛民等[33]使用鈦酸酯偶聯(lián)劑將γ-Fe2O3與丙烯酸甲酯共聚，在堿性條件下進行水解，制備出磁性弱酸陽離子交換樹脂NDMC-1。通過對重金屬Cu2+的吸附研究發(fā)現(xiàn)，NDMC-1樹脂粒徑較小、外表面積大，因而具有較快的動力學性能。

1. 6 蒸發(fā)濃縮法

蒸發(fā)濃縮法是通過加熱對電鍍廢水進行蒸發(fā)，使液體濃縮達到回用的效果。一般適用于處理含鉻、銅、銀、鎳等重金屬濃度高的廢水，用其處理濃度低的重金屬廢水時耗能大，不經(jīng)濟。在處理電鍍廢水中，蒸發(fā)濃縮法常常與其他方法一起使用，可實現(xiàn)閉路循環(huán)，效果不錯，比如常壓蒸發(fā)器與逆流漂洗系統(tǒng)聯(lián)合使用。蒸發(fā)濃縮法操作簡單，技術成熟，可實現(xiàn)循環(huán)利用，但是濃縮后的干固體處置費用大，制約了它的應用，目前一般只作為輔助處理手段[34]。

1. 7 生物處理技術

生物處理法是利用微生物或者植物對污染物進行凈化，該方法運行成本低，污泥量少，無二次污染，對于水量大的低濃度電鍍廢水來說是不二之選。生物法主要包括生物絮凝法、生物吸附法、生物化學法和植物修復法[35]。

1. 7. 1 生物絮凝法

生物絮凝法是一種利用微生物或微生物產(chǎn)生的代謝物進行絮凝沉淀來凈化水質(zhì)的方法。微生物絮凝劑是一類由微生物產(chǎn)生并分泌到細胞外、具有絮凝活性的代謝物，能使水中膠體懸浮物相互凝聚、沉淀。生物絮凝劑與無機絮凝劑和合成有機絮凝劑相比，具有處理廢水安全無毒、絮凝效果好、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點，但其存在活體生物絮凝劑不易保存，生產(chǎn)成本高等問題，限制了它的實際應用。目前大部分生物絮凝劑還處在探索研究階段[36]。

生物絮凝劑可以分為以下三類[37-38]：

(1) 直接利用微生物細胞作為絮凝劑，如一些細菌、放線菌、真菌、酵母等。

(2) 利用微生物細胞壁提取物作為絮凝劑。微生物產(chǎn)生的絮凝物質(zhì)為糖蛋白、黏多糖、 蛋白質(zhì)等高分子物質(zhì)，如酵母細胞壁的葡聚糖、N?乙酰葡萄糖胺、絲狀真菌細胞壁多糖等都可作為良好的生物絮凝劑。

(3) 利用微生物細胞代謝產(chǎn)物的絮凝劑。代謝產(chǎn)物主要有多糖、蛋白質(zhì)、脂類及其復合物等。近年來報道的生物絮凝劑主要為多糖類和蛋白質(zhì)類，前者有ZS-7、ZL-P、H12、DP-152等，后者有MBF-W6、NOC-1等。陶穎等[39]利用假單胞菌Gx4-1胞外高聚物制得的絮凝劑對Cr(Ⅳ)進行了絮凝吸附研究。其研究結果表明，在適宜條件下Cr(Ⅳ)的去除率可達51%。姚俊[40]研究了枯草芽孢桿菌NX-2制備的生物絮凝劑γ?聚谷氨酸(γ-PGA)對電鍍廢水的處理效果, 實驗證明，γ-PGA能有效地去除Cr3+、Ni2+等重金屬離子。

1. 7. 2 生物吸附法

生物吸附法是利用生物體自身的化學結構或成分特性來吸附水中的重金屬，然后通過固液分離，從水中分離出重金屬。

可以從溶液中分離出重金屬的生物體及其衍生物都叫做生物吸附劑。生物吸附劑主要有生物質(zhì)、細菌、酵母、霉菌、藻類等。該方法成本低，吸附和解析速率快，易于回收重金屬，具有選擇性，前景廣闊[41]。

代淑娟等[42]研究了各種因素對枯草芽胞桿菌吸附電鍍廢水中Cd2+效果的影響，結果表明：pH為8、吸附劑用量為10 g/L(濕重)、攪拌轉數(shù)為800 r/min、吸附時間為10 min的條件下，廢水中鎘的去除率達93%以上。吸附鎘后的枯草芽胞桿菌細胞膨大，色澤變亮，細胞之間相互粘連。Cd2+與細胞表面的鈉進行了離子交換吸附。

殼聚糖是一種堿性天然高分子多糖，由海洋生物中甲殼動物提取的甲殼素經(jīng)過脫乙?；幚矶玫絒43]，可以有效地去除電鍍廢水中的重金屬離子[44]。Xitong Sun等[45]通過乳化交聯(lián)法制備了磁性二氧化硅納米顆粒組成的殼聚糖微球，然后用乙二胺和縮水甘油基三甲基氯化反應的季銨基團改性，所得生物吸附劑具有很高的耐酸性和磁響應。用它來去除酸性廢水中的Cr(VI)，在pH為2.5、溫度為25 °C的條件下，最大吸附能力為233.1 mg/g，平衡時間為40 ～ 120 min[取決于初始Cr(VI)的濃度]。使用0.3 mol/L NaOH和0.3 mol/L NaCl的混合液進行吸附劑再生，解吸率達到95.6%，因此該生物吸附劑具有很高的重復使用性。

1. 7. 3 生物化學法

生物化學法是指微生物直接與廢水中的重金屬進行化學反應，使重金屬離子轉化為不溶性的物質(zhì)而被去除[35]。喬勇等[46]從電鍍廢水中篩選分離出3株可以高效降解自由氰根的菌種，在最佳條件下可以將80 mg/L的CN?去除到0.22 mg/L。研究發(fā)現(xiàn)，有許多可以將Cr(VI)還原成低毒Cr(III)的微生物，如無色桿菌、土壤細菌、芽孢桿菌、脫硫弧菌、腸桿菌、微球菌、硫桿菌、假單胞菌等，其中除了大腸桿菌、芽孢桿菌、硫桿菌、假單胞菌等可以在好氧條件下還原Cr(VI)，其余大部分菌種只能在厭氧條件下還原Cr(VI)[47]。R. S. Laxman等[48]發(fā)現(xiàn)灰色鏈霉菌能在24 ～ 48 h內(nèi)把Cr(VI)還原成Cr(III)，并能夠將Cr(III)顯著地吸收去除。中科院成都生物研究所的李福德[49]、吳乾菁[50]、趙曉紅[51]等從電鍍污泥、廢水及下水道鐵管內(nèi)分離篩選出35株菌種，并獲得了SR系列復合功能菌，該功能菌具有高效去除Cr(VI)和其他重金屬的功效，并在此基礎上進行了工程應用，取得較好的效果。

1. 7. 4 植物修復法

植物修復法是利用植物的吸收、沉淀、富集等作用來處理電鍍廢水中的重金屬和有機物，達到治理污水、修復生態(tài)的目的。該方法對環(huán)境的擾動較少，有利于環(huán)境的改善，而且處理成本低。人工濕地在這方面起著重要的作用，是一種發(fā)展前景廣闊的處理方法[52]。李氏禾是一種可富集金屬的水生植物，在去除水中重金屬方面具有很大的潛力。Shao-Hong You等[53]在人工濕地種植了李氏禾，用以處理含鉻、銅、鎳的電鍍廢水，使它們的含量分別降低了84.4%、97.1%和94.3%。當水力負荷小于0.3 m3/(m2·d)時，出水中的重金屬濃度符合電鍍污染物排放標準的要求；當進水鉻、銅和鎳的濃度為5、10和8 mg/L時，仍能達標排放?？梢娪美钍虾烫幚碇械蜐舛鹊碾婂儚U水是可行的。質(zhì)量平衡表明，鉻、銅和鎳大部分保留在人工濕地系統(tǒng)的沉積物中。

1. 8 吸附法

吸附法是利用比表面積大的多孔性材料來吸附電鍍廢水中的重金屬和有機污染物，從而達到污水處理的效果?；钚蕴渴鞘褂米钤纭⒆顝V的吸附劑，可以吸附多種重金屬，吸附容量大，但是活性炭價格昂貴，使用壽命短，需要再生且再生費用不低。一些天然廉價材料，如沸石、橄欖石、高嶺土、硅藻土等，也具有較好的吸附能力，但由于各種原因，幾乎沒有得到工程應用。

E. G. Filatova等[54]以沸石作為吸附劑處理電鍍廢水，發(fā)現(xiàn)在靜態(tài)條件下，沸石對鎳、銅和鋅的吸附容量分別達到5.9、4.8和2.7 mg/g。Sheng-ye Wang等[55]先以磁性生物炭去除電鍍廢水中的Cr(VI)，然后通過外部磁場分離，使得Cr(VI)的去除率達到97.11%。而在10 min的磁選后，濁度由4 075 NTU降至21.8 NTU。其研究還證實了吸附過程后，磁性生物炭仍保留原來的磁分離性能。

近年來又研制開發(fā)了一些新型吸附材料，如1.7.2節(jié)中提到的生物吸附劑以及納米材料吸附劑[56-57]。

納米技術是指在1 ～ 100 nm尺度上研究和應用原子、分子現(xiàn)象，由此發(fā)展起來的多學科交叉、基礎研究與應用緊密聯(lián)系的科學技術[58]。納米顆粒由于具有常規(guī)顆粒所不具備的納米效應，因而具有更高的催化活性。納米材料的表面效應使其具有高的表面活性、高表面能和高的比表面積，所以納米材料在制備高性能吸附劑方面表現(xiàn)出巨大的潛力。雷立等[59]采用溫和水熱法一步快速合成了鈦酸鹽納米管(TNTs)，并應用于對水中重金屬離子Pb(II)、Cd(II)和Cr(III)的吸附。結果表明：pH = 5時，初始濃度分別為200、100和50 mg/L的Pb(II)、Cd(II)和Cr(III)在TNTs上的平衡吸附量分別為513.04、212.46和66.35 mg/L，吸附性能優(yōu)于傳統(tǒng)吸附材料。納米技術作為一種高效、節(jié)能環(huán)保的新型處理技術，得到人們的廣泛認同，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1. 9 光催化技術

光催化處理技術具有選擇性小、處理效率高、降解產(chǎn)物徹底、無二次污染等特點[60]。光催化的核心是光催化劑，常用的有TiO2、ZnO、WO3、SrTiO3、SnO2和Fe2O3。其中TiO2具有化學穩(wěn)定性好、無毒、兼具氧化和還原作用等諸多特點。TiO2在受到一定能量的光照時會發(fā)生電子躍遷，產(chǎn)生電子?空穴對。光生電子可以直接還原電鍍廢水中的金屬離子，而空穴能將水分子氧化成具有強氧化性的?OH自由基，從而把很多難降解的有機物氧化成為CO2、H2O等無機物[61]，被認為是最有前途、最有效的水處理方法之一[62]。孫斌等[63]以懸浮態(tài)的TiO2為催化劑，在紫外光的作用下對絡合銅廢水進行光催化反應。結果表明：當TiO2投加量為2 g/L，廢水pH = 4時，在300 W高壓汞燈照射下，載入60 mL/min的空氣反應40 min，對120 mg/L EDTA絡合銅廢水中Cu(II)與COD的去除率分別達到96.56%和57.67%。劉瑞斌等[64]實施了“物化?光催化?膜”處理電鍍廢水的工程實例，出水COD去除率達到70%以上，同時TiO2光催化劑可重復使用。膜法的引入可大大提高水質(zhì)，使處理后水質(zhì)達到中水回用標準，提高了電鍍廢水的資源化利用率，回用率達到85%以上，大大節(jié)約了成本。然而光催化技術在實際應用中受到了很多的限制，如重金屬離子在光催化劑表面的吸附率低，催化劑的載體不成熟，遇到色度大的廢水時處理效果大幅下降，等等。不過光催化技術作為高效、節(jié)能、清潔的處理技術，將會有很大的應用前景。

1. 10 重金屬捕集劑

重金屬捕集劑又叫重金屬螯合劑，它能與廢水中的絕大部分重金屬離子產(chǎn)生強烈的螯合作用，生成的高分子螯合鹽不溶于水，通過分離就可以去除廢水中的重金屬離子。重金屬捕集劑處理后的重金屬廢水中剩余的重金屬離子濃度大部分都能達到國家排放標準[65]。王風賀等[66]以二硫代氨基甲酸鹽重金屬離子捕集劑XMT探討了不同因素對Cu2+的捕集效果，對Cu2+去除率在99%以上，出水Cu2+濃度小于0.05 mg/L，出水遠低于GB 21900–2008的“表3”標準。潘思文等[67]選取了3種市售重金屬捕集劑對實際電鍍廢水中的Cu2+、Zn2+、Ni2+進行同步深度處理，發(fā)現(xiàn)三聚硫氰酸三鈉(簡稱TMT)對Cu2+的去除效果最為顯著，投加量少且效果穩(wěn)定，但對Ni2+的去除效果較差。甲基取代的二硫代氨基甲酸鈉(以Me2DTC表示)的適用性最強，對3種重金屬離子均具有良好的去除效果，可達到GB 21900–2008中的“表3”排放標準，且在pH = 9.70時處理效果最佳。至于乙基取代的二硫代氨基甲酸鈉(Et2DTC)，對Ni2+的去除效果不佳。重金屬捕集劑因高效、低能、處理費用相對較低等特點而有很大的實用性。

2 結語

電鍍廢水成分復雜，應盡量分工段處理。在選擇處理方法時，應充分考慮各種方法的優(yōu)缺點，加強各種水處理技術的綜合應用，形成組合工藝，揚長避短。重金屬具有很大的回收價值且毒性大，在電鍍廢水處理過程中應多使用重金屬回收利用的工藝，盡可能地減少排放。

基于化學沉淀法污泥產(chǎn)量大，電化學法能耗高，膜分離技術的膜組件造價高且易受污染等諸多問題，就現(xiàn)有電鍍廢水處理技術而言，應向著節(jié)能、高效、無二次污染的方向改進。同時可與計算機技術相結合，實現(xiàn)智能化控制。還可結合材料學、生物學等學科，開發(fā)出更適合處理電鍍廢水的新型材料。

[1] 劉燕, 郭良繼. 繼續(xù)探討解除中國人口、資源、環(huán)境壓力的措施[J]. 中國人口·資源與環(huán)境, 2001, 11: 38-39.

[2] 廖志民, 朱小紅, 楊圣云. 電鍍廢水處理與資源化回用技術發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J]. 環(huán)境保護, 2008 (20): 71-73.

[3] 鄒勇斌, 龔維輝, 李浩, 等. 電鍍廢水處理技術的研究[J]. 廣東化工, 2014, 41 (11): 201-202, 200.

[4] 李琛, 舒文勃, 楊娜娜, 等. 廢棄物處理電鍍廢水的研究進展[J]. 電鍍與環(huán)保, 2010, 30 (6): 40-43.

[5] 張云, 張小玲, 劉茜湘, 等. 含氰電鍍廢水處理[J]. 高師理科學刊, 2006, 26 (4): 51-53, 94.

[6] KHEZAMI L, CAPART R. Removal of chromium(VI) from aqueous solution by activated carbons: kinetic and equilibrium studies [J]. Journal of Hazardous Materials, 2005, 123 (1/2/3): 223-231.

[7] NAMASIVAYAM C, KADIRVELU K. Uptake of mercury (II) from wastewater by activated carbon from an unwanted agricultural solid by-product: coirpith [J]. Carbon, 1999, 37 (1): 79-84.

[8] NASEEM R, TAHIR S S. Removal of Pb(II) from aqueous/acidic solutions by using bentonite as an adsorbent [J]. Water Research, 2001, 35 (16): 3982-3986.

[9] 賈金平, 謝少艾, 陳虹錦. 電鍍廢水處理技術及工程實例[M]. 北京: 化學工業(yè)出版社, 2003: 9-15.

[10] 姜玉娟, 陳志強. 電鍍廢水處理技術的研究進展[J]. 環(huán)境科學與管理, 2015, 40 (3): 45-48.

[11] 張自杰, 林榮忱, 金儒霖. 排水工程(下冊)[M]. 4版. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2000: 483-486.

[12] 王亞東, 張林生. 電鍍廢水處理技術的研究進展[J]. 安全與環(huán)境工程, 2008, 15 (3): 69-72.

[13] KOZLOWSKI C A, WALKOWIAK W. Removal of chromium(VI) from aqueous solutions by polymer inclusion membranes [J]. Water Research, 2002, 36 (19): 4870-4876.

[14] 左鳴, 汪曉軍. 鐵氧體法去除廢水中的鎳、鉻、鋅、銅離子[J]. 電鍍與涂飾, 2011, 30 (7): 48-50.

[15] 姚建霞. 鐵氧體?CARBONITE聯(lián)合工藝處理高濃度含鎳電鍍廢水的研究[D]. 青島: 青島科技大學, 2011.

[16] FU F L, XIE L P, TANG B, et al. Application of a novel strategy—advanced Fenton–chemical precipitation to the treatment of strong stability chelated heavy metal containing wastewater [J]. Chemical Engineering Journal, 2012, 189/190: 283-287.

[17] 阮洋, 鄒有良, 沈卓賢, 等. Fenton法處理低濃度含氰電鍍廢水的研究[J]. 水處理技術, 2012, 38 (1): 114-117.

[18] 王文星. 電鍍廢水處理技術研究現(xiàn)狀及趨勢[J]. 電鍍與精飾, 2011, 33 (5): 42-46.

[19] 郭壯. 還原沉淀法處理含鉻廢水的研究及應用[D]. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學, 2007.

[20] 孟超, 孟慶慶. 化學沉淀法處理含鉻電鍍廢水的工程應用研究[J]. 環(huán)境科學與管理, 2013, 38 (4): 106-110.

[21] 鄒照華, 何素芳, 韓彩蕓, 等. 重金屬廢水處理技術研究進展[J]. 工業(yè)水處理, 2010, 30 (5): 9-12.

[22] 羅志勇, 張勝濤, 鄭澤根, 等. 電化學法處理重金屬廢水的研究進展[J]. 中國給水排水, 2009, 25 (16): 6-10.

[23] 胡翔, 陳建峰, 李春喜. 電鍍廢水處理技術研究現(xiàn)狀及展望[J]. 新技術新工藝, 2008 (12): 5-10.

[24] 譚宏承, 潘涌璋, 周義文, 等. 高壓脈沖電絮凝處理綜合電鍍廢水的試驗研究[J]. 工業(yè)用水與廢水, 2013, 44 (6): 19-23.

[25] ORESCANIN V, KOLLAR R, MIKELIC I L, et al. Electroplating wastewater treatment by the combined electrochemical and ozonation methods [J]. Journal of Environmental Science and Health Part A—Toxic/Hazardous Substances and Environmental Engineering, 2013, 48 (11): 1450-1455.

[26] 吳曉迪, 溫沁雪, 陳志強. 微電解法處理電鍍廢水的研究[C] // 中國環(huán)境科學學會. 2014中國環(huán)境科學學會學術年會論文集: 第五章. [出版地不詳:出版者不詳], 2014: 4239-4245.

[27] 夏仙兵, 蔡邦肖, 繆佳, 等. 膜工藝在電鍍廢水處理工程中的應用[J]. 環(huán)境工程學報, 2016, 10 (1): 495-502.

[28] LI N N. Separating hydrocarbons with liquid membranes: US3410794 [P]. 1968–11–12.

[29] AHMAD A L, KUSUMASTUTI A, DEREK C J C, et al. Emulsion liquid membrane for heavy metal removal: an overview on emulsion stabilization and destabilization [J]. Chemical Engineering Journal, 2011, 171 (3): 870-882.

[30] 馬憲法, 張蔚. 離子交換法治理重金屬電鍍廢水及發(fā)展動態(tài)探討[J]. 綠色科技, 2016 (6): 27-28.

[31] 陸繼來, 曹蕾, 周海云, 等. 離子交換法處理含鎳電鍍廢水工藝研究[J]. 工業(yè)安全與環(huán)保, 2013, 39 (12): 13-15.

[32] KONG M L, MA X O, SHI J. The adsorption of CHS-1 resin for Cr(VI) of low concentration from electroplating wastewater [J]. Procedia Engineering, 2011, 18: 116-121.

[33] FU L C, SHUANG C D, LIU F Q, et al. Rapid removal of copper with magnetic poly-acrylic weak acid resin: quantitative role of bead radius on ion exchange [J]. Journal of Hazardous Materials, 2014, 272: 102-111.

[34] 魏子棟. 常壓蒸發(fā)在電鍍中的應用[J]. 電鍍與精飾, 1998, 20 (4): 31-33.

[35] 孫丹鳳, 張鵬, 高會杰. 污水中金屬離子的去除方法[J]. 當代化工, 2013, 42 (2): 178-180.

[36] 馬前, 張小龍. 國內(nèi)外重金屬廢水處理新技術的研究進展[J]. 環(huán)境工程學報, 2007, 1 (7): 10-14.

[37] 張宏梅. 生物絮凝劑在環(huán)境廢水處理中的應用[J]. 化工技術與開發(fā), 2007, 36 (7): 41-43, 19.

[38] 韓省, 黃晨野, 劉超, 等. 生物絮凝劑的研究進展及展望[J]. 山東食品發(fā)酵, 2011 (3): 32-35.

[39] 陶穎, 王競, 周集體. 新型生物吸附劑去除水中六價鉻[J]. 上海環(huán)境科學, 2000, 19 (12): 572-574.

[40] 姚俊, 徐虹. 生物絮凝劑γ?聚谷氨酸絮凝性能研究[J]. 生物加工過程, 2004, 2 (1): 35-39.

[41] 王建龍, 陳燦. 生物吸附法去除重金屬離子的研究進展[J]. 環(huán)境科學學報, 2010, 30 (4): 673-701.

[42] 代淑娟, 王玉娟, 魏德洲, 等. 枯草芽孢桿菌對電鍍廢水中鎘的吸附[J]. 有色金屬, 2010, 62 (3): 156-159.

[43] 黨明巖, 郭洪敏, 譚艷坤, 等. 殼聚糖及其衍生物吸附電鍍廢水中重金屬離子的研究進展[J]. 電鍍與精飾, 2012, 34 (7): 9-13.

[44] WU F C, TSENG R L, JUANG R S. A review and experimental verification of using chitosan and its derivatives as adsorbents for selected heavy metals [J]. Journal of Environmental Management, 2010, 91 (4): 798-806.

[45] SUN X T, LI Q, YANG L R, et al. Chemically modified magnetic chitosan microspheres for Cr(VI) removal from acidic aqueous solution [J]. Particuology, 2016, 26: 79-86.

[46] 喬勇, 李正山, 徐明杰, 等. 高效降氰菌的篩選及其特性研究[J]. 四川環(huán)境, 2006, 25 (4): 35-38.

[47] 張純一. 鉻(VI)還原菌的分離篩選及應用基礎研究[D]. 上海: 華東師范大學, 2003.

[48] LAXMAN R S, MORE S. Reduction of hexavalent chromium by Streptomyces griseus [J]. Minerals Engineering, 2002, 15 (11): 831-837.

[49] 李福德, 李昕, 吳乾菁, 等. 微生物法治理電鍍廢水新技術[J]. 給水排水, 1997, 23 (6): 25-29.

[50] 吳乾菁, 李昕, 李福德, 等. 微生物治理電鍍廢水的研究[J]. 環(huán)境科學, 1997, 18 (5): 47-50.

[51] 趙曉紅, 張敏, 李福德, 等. SRV菌去除電鍍廢水中銅的研究[J]. 中國環(huán)境科學, 1996, 16 (4): 288-292.

[52] 李星. 人工濕地及濕地植物對電鍍廢水的凈化和修復效果研究[D]. 金華: 浙江師范大學, 2008.

[53] YOU S H, ZHANG X H, LIU J, et al. Feasibility of constructed wetland planted with Leersia hexandra Swartz for removing Cr, Cu and Ni from electroplating wastewater [J]. Environmental Technology, 2014, 35 (2): 187-194.

[54] FILATOVA E G, POMAZKINA O I, POZHIDAEV YU N. Development of the zeolite-sorption process for electroplating wastewater treatment [J]. Journal of Water Chemistry and Technology, 2014, 36 (6): 303-308.

[55] WANG S Y, TANG Y K, LI K, et al. Combined performance of biochar sorption and magnetic separation processes for treatment of chromium-contained electroplating wastewater [J]. Bioresource Technology, 2014, 174: 67-73.

[56] 潘忠成, 賴娜, 李琛. 吸附法處理電鍍廢水的研究進展[J]. 電鍍與精飾, 2014, 36 (1): 41-46.

[57] 鄧景衡, 余侃萍, 肖國光, 等. 吸附法處理重金屬廢水研究進展[J]. 工業(yè)水處理, 2014, 34 (11): 4-7.

[58] 王翠. 納米科學技術與納米材料概述[J]. 延邊大學學報(自然科學版), 2001, 27 (1): 66-70.

[59] 雷立, 李學釗, 晉銀佳, 等. 溫和水熱法合成鈦酸鹽納米管及其對水中重金屬離子的吸附研究[J]. 環(huán)境科學學報, 2016, 36 (5): 1663-1671.

[60] SERPONE N, PELIZZETTI E. Photocatalysis: fundamentals and applications [M]. New York: Wiley, 1989.

[61] 李川, 古國榜, 柳松. TiO2光催化處理廢水中貴重金屬的研究進展[J]. 環(huán)境污染治理技術與設備, 2003, 4 (11): 6-11.

[62] AMAT A M, ARQUES A, LóPEZ F, et al. Solar photocatalysis to remove paper mill wastewater pollutants [J]. Solar Energy, 2005, 79 (4): 393-401.

[63] 孫斌, 呂文英, 劉國光, 等. TiO2光催化處理絡合銅廢水的實驗研究[J]. 環(huán)境工程學報, 2012, 6 (2): 393-397.

[64] 劉瑞斌, 皇甫慧君. 物化?光催化?膜處理電鍍廢水工程實例[J]. 給水排水, 2016, 42 (2): 65-67.

[65] 郝昊天. 新型重金屬捕集劑的制備及其應用性能研究[D]. 南京: 南京理工大學, 2014.

[66] 王風賀, 王國祥, 王志良, 等. 重金屬捕集劑XMT處理電鍍廢水中Cu2+的試驗研究[J]. 水處理技術, 2011, 37 (10): 100-102.

[67] 潘思文, 仇康, 孫同華, 等. 重金屬捕集劑在電鍍重金屬廢水中的應用研究[J]. 現(xiàn)代化工, 2015, 35 (2): 61-65.

[ 編輯：溫靖邦 ]

Present status and review of treatment technologies for electroplating wastewater //

WANG Tian-xing, LIU Xiao-dong, YU Xue-min*

The advantages and disadvantages of treatment technologies for electroplating wastewater such as chemical precipitation, redox process, electrochemical process, membrane separation, ion exchange, evaporation concentration, biotechnology, adsorption, photocatalysis, and metal capturing agent were introduced. The application of some new materials in electroplating wastewater treatment at home and abroad was summarized.

electroplating wastewater; treatment technology; material; review

College of Environment, Hohai University; Key Laboratory of Integrated Regulation and Resource Development of Shallow Lakes of Ministry of Education, Hohai University, Nanjing 210098, China

X781.1

B文獻標志碼：：1004 – 227X (2017) 09 – 0493 – 08

10.19289/j.1004-227x.2017.09.010

2016–06–15

2017–04–06

王天行（1993–），男，江蘇宜興人，碩士研究生，主要研究水污染控制技術。

喻學敏，高級工程師，(E-mail) yxm475@139.com。