電鍍廢水處理工藝及回用技術(shù)研究

沈海軍 任曉哲 周錢華

【摘要】隨著我國綜合實力的增強，科技技術(shù)水平也得到了飛速的提升，各行各業(yè)也得到了不斷的發(fā)展，其中就包括電鍍行業(yè)，發(fā)展的規(guī)模逐步擴大，每年都要排出大量的電鍍廢水，因為電鍍廢水的毒性很強，所以若是處理不當(dāng)，會對附近的生態(tài)環(huán)境造成很嚴(yán)重的危害，日積月累之下，毒性就會慢慢積累，危害也就越來越大，進而會造成不可挽回的災(zāi)難，不僅將生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重破壞，還會給人們的生命健康帶來威脅。電鍍廢水與其他的一些污染物質(zhì)相比，危害性更高，因此，對電鍍廢水的處理需要引起高度的重視，一定要利用先進的、有效的技術(shù)手段對電鍍廢水進行更好的處理，這已經(jīng)成為了亟待解決的問題。近幾年，出現(xiàn)了許多新技術(shù)，污水處理廠使用的治理電鍍廢水的方法不盡相同。為了實現(xiàn)電鍍廢水的全面檢測，一定要選擇實效性強的處理方案，將實用性、經(jīng)濟效益以及科學(xué)性能得到充分的發(fā)揮，同時還需要與其他的一些處理技術(shù)相結(jié)合，改變傳統(tǒng)的廢水處理的模式與觀念，實現(xiàn)對廢水資源的再次利用，將廢水污染進行根治。

【關(guān)鍵詞】電鍍廢水；處理工藝；回用技術(shù)；研究

引言

所謂電鍍指的就是借助于電化學(xué)的相關(guān)方法實現(xiàn)非金屬以及金屬的表面裝飾功能，對新性能進行獲取和防護的一項工藝過程。進行工藝電鍍時，一般流程為先進行前處理，接著進行電鍍，最后進行后處理，這三個環(huán)節(jié)中都與環(huán)境問題有所關(guān)聯(lián)，作為排名第三的污染行業(yè)，電鍍行業(yè)產(chǎn)生的廢水具有成分復(fù)雜的特點，一般具有較大的毒性，進行電鍍廢水的處理時，需要將其含有的有機物、氰化物、酸堿以及重金屬離子等物質(zhì)進行去除，這樣才能實現(xiàn)環(huán)保的要求，同時還能對重金屬進行回收，實現(xiàn)再次利用，若是對電鍍廢水處理不當(dāng)會對生態(tài)環(huán)境以及人們的身體健康造成很嚴(yán)重的影響，付出高昂的治理代價，影響我國經(jīng)濟水平的發(fā)展。

1、車間產(chǎn)生的電鍍廢水的來源

在電鍍行業(yè)之中，因為表面鍍層不同，因此就會有相應(yīng)不同的電鍍工藝。大部分鍍層是由合金或者是單一的金屬組成的，例如青銅、黃銅、鎘、鋅、鎳、銀等。進行電鍍所使用的基體材料不僅包括不銹鋼、鋼以及鑄鐵，同時還有非鐵金屬，例如酚醛塑料、聚砜、聚丙烯以及ABS塑料等，但是對塑料進行電鍍之前，還需要進行一些特殊的處理，例如敏化處理以及活處理。其中最為重要的一點是電鍍企業(yè)想要確保鍍液的鍍層質(zhì)量高、使用壽命長、穩(wěn)定性好的特點，都會在鍍液之中添加入一些有機溶劑，例如光亮劑、PH緩沖劑、加速劑、穩(wěn)定劑以及絡(luò)合劑等。在電鍍前會產(chǎn)生各個鍍件的堿洗廢水、酸洗廢水以及電鍍漂洗的廢水，在鍍后會產(chǎn)生清洗鈍化的廢水，除了這些還會產(chǎn)生其他的一些廢水。

2、電鍍廢水的主要分類

2.1 鍍件清洗廢水。對鍍件進行清洗時產(chǎn)生的廢水主要的來源就是無氰鍍鋅、焦磷酸銅以及硫酸銅等工藝，水中的無氰化物成分有六價鉻，PH范圍為4至6；含有的金屬元素有Mn、Cu、Zn等，在全部的電鍍工藝中，廢水量幾乎占到了一半，COD通常情況下小于50。

2.2 含鎳電鍍廢水。該種廢水產(chǎn)生的源頭為半光鎳以及鍍光鎳等電鍍工藝，在整個電鍍工藝中，產(chǎn)生的廢水量通常占到了百分之十，污染成分主要為金屬鎳，COD通常情況下小于50。

2.3 含氰電鍍廢水。該類的電鍍廢水來源是鍍銅鋅合金、鍍金、鍍銀、白銅錫以及氰化鍍銅等這類電鍍工藝，同時還有清洗廢水等，污染水質(zhì)的物質(zhì)主要為氰化物，在整個電鍍工藝中，水量通常占到了百分之十五，COD通常小于50，這種類型的廢水不容易處理。

2.4 混合電鍍廢水。該類廢水主要為含鉻、氰的電鍍工藝中產(chǎn)生的排水，含這兩類的廢水混合到一起形成混合電鍍廢水，在整個電鍍工藝中，水量只占到了百分之五，COD通常情況下小于60。處理這種廢水時需要分別對污染物進行處理，處理的順序隨著處理方法的不同而不同。

2.5 含鉻電鍍廢水。這種廢水主要產(chǎn)生于鈍化、鍍鉻等這些工藝的清洗環(huán)節(jié)，污染物主要為六價的鉻，在整個電鍍用水中水量占到了百分之二十，COD通常不大于30。

2.6 預(yù)處理電鍍廢水。這種類型的電鍍廢水來源是除銹、除油這些工藝，為這些工藝預(yù)處理的階段，這些過程都是保證電鍍質(zhì)量中不可缺少的。這種廢水產(chǎn)生的廢水只占到了百分之一，COD小于2000，污染物主要為表面活性劑、油類這些有機類的污染物。

3、電鍍廢水回用的技術(shù)背景

對電鍍廢水進行回用是具有一定的技術(shù)背景的，電鍍行業(yè)在我國的經(jīng)濟活動中占到了十分重要的作用，但是在生產(chǎn)的過程中會消耗大量的水，即浪費了資源，又將周圍的水體產(chǎn)生了嚴(yán)重的污染。為了將生產(chǎn)的清潔化目標(biāo)進行實現(xiàn)，推動節(jié)能減排的工作的開展，某些地區(qū)為了更好的開展上述工作，特別針對性的提出了，電鍍企業(yè)排放的廢水進行回收時必須高于百分之六十，這項規(guī)定是一項重大舉措，有效的實現(xiàn)了水資源的節(jié)約以及水體的污染。

4、電鍍廢水處理工藝與回用技術(shù)

4.1 氫氧化物沉淀法。該種方法是最為常用的一種化學(xué)沉淀法。它的優(yōu)點是，操作起來十分簡單，成本不高，PH值方便控制等。主要工序為在廢水之中加入堿性的沉淀劑，使廢水之中含有的重金屬產(chǎn)生氫氧化物沉淀，因其不溶于水所以易于分離，方便重金屬的去除，使用的藥劑多為碳酸鈉、石灰等，來源較廣、價格也不高。

缺點是，使用這種方法時會形成二次污染，還需要進行額外的化學(xué)藥劑的投入，同時對于氫氧化物這類重金屬來說，因為溶解度常數(shù)很大，所以需要將PH值調(diào)節(jié)到11、12，在排放時候還需要再次調(diào)到6-9之間，將處理的成本提高了。

4.2 硫化物沉淀法。使用這種方法時，最為常見的硫化物種類為H2S、NaHS、Na2S等。依據(jù)一定范圍內(nèi)的PH值，該種方法是否合適使用，主要依據(jù)硫化物中金屬離子的濃度、價態(tài)以及自身的溶度積等，對溶液進行合理的PH值得調(diào)節(jié)可以對析出物進行控制，將金屬硫化物的溶度積選擇為最小的值。

這種方法的優(yōu)點是：形成的金屬硫化物沉淀相較于氫氧化物來說，隨著濃度的變化，成本投入也較小、適應(yīng)的PH值范圍更大、溶解度更小。其缺點是：在使用硫化物進行重金屬沉淀的過程之中很容易產(chǎn)生潛在的危險，大多在酸性廢水之中才會含有重金屬離子，使用這種方法會形成H2S這種有毒氣體，同時形成的硫化物沉淀具有易成為膠體沉淀的缺點，分離起來較難。

4.3 鐵氧體法。這種方法的原理是以鐵氧體的生產(chǎn)原理為依據(jù)的，將廢水之中含有的一些金屬離子產(chǎn)生鐵氧體的晶粒之后再進行沉淀析出，將廢水進行凈化，與此同時，在形成沉淀之后，可以利用磁力的作用將其分離形成較好的分離效果。這種方法一般情況下是向廢水之中加入亞鐵鹽或者是鐵鹽，在堿性的條件之下進行加熱攪拌，將添加劑適量的加入到其中，最終產(chǎn)生鐵氧體。重金屬的離子借助于夾帶、包裹以及吸附的作用，將鐵氧體晶格之中的二價、三價鐵的位置進行取代，從而產(chǎn)生符合鐵氧體，通式為FeO·Fe2O3。

這種方法的優(yōu)點就是硫酸亞鐵的貨源較廣、處理使用的設(shè)備較簡單、污泥不會再造成二次污染、處理后的水是符合標(biāo)準(zhǔn)的，可以進行回收排放、價格低。缺點就是投入的試劑量大、形成的污泥數(shù)量多、技術(shù)較難進行控制、消耗的熱能也比較多，處理起來成本較高，不能用到數(shù)量較多的廢水處理之中。

4.4 離子交換法。借助于離子交換樹脂實現(xiàn)重金屬離子的置換，將重金屬離子去除，從而實現(xiàn)純化的最終目的。這種方法的優(yōu)點是不會形成二次污染、殘渣較穩(wěn)定、操作便捷、簡單。

最常使用的陽離子交換樹脂為含-SO3H的交換樹脂，為強酸性，以及含有-COOH的交換樹脂，為弱酸性。羧酸基與酸性磺酸基能夠與重金屬離子形成交換。在重金屬溶液之中借助于離子交換柱，可以實現(xiàn)陽離子交換柱和金屬離子的交換。

除了天然沸石、合成樹脂，一些吸附量較大且便宜的硅酸鹽礦物質(zhì)也可以將溶液之中含有的重金屬離子進行去除。

離子交換法可以廣泛應(yīng)用在處理含貴重金屬、鋅、鎳、銅的廢水之中。其中對貴重金屬廢水進行處理時，可以實現(xiàn)貴重金屬的回收將經(jīng)濟效益提升。

處理電鍍廢水時使用離子交換法，處理后的水質(zhì)較好，可以對廢水中含有的有用物質(zhì)進行回收利用，節(jié)約了資源，缺點就是耗盡離子交換樹脂后，為了實現(xiàn)再生需要用到化學(xué)藥劑，在實現(xiàn)再生的過程之中會形成二次污染，處理成本較高。

4.5 吸附法。這類方法的主要原理就是以吸附劑自身的獨特結(jié)構(gòu)為依據(jù)將重金屬離子除去。對固體物質(zhì)具有的多孔性加以利用，吸附廢水中的多種或一種重金屬離子到固體表面來將其去除。通常情況下使用的吸附劑為活性氧化鋁、沸石、硅藻土以及活性炭等。吸附劑不同，利用的吸附機理也不同，一般可分為化學(xué)吸附和物理吸附兩大類，其中部分吸附劑不僅可以發(fā)揮吸附的功能還可以絮凝。

4.5.1 炭類吸附劑。使用最廣泛的一種吸附劑為活性炭，主要利用其表面較為發(fā)達的空隙結(jié)構(gòu)進行吸附作用，吸附的過程可以歸為物理吸附，是我國當(dāng)前對廢水進行處理時使用最多的一種吸附劑?；钚蕴康目讖酱笮「鞑幌嗤嚓P(guān)的實驗表明，當(dāng)被吸附的分子為活性炭孔徑的三分之一左右時，吸附效果最好。

和其他一些較為廉價的吸附劑相比較，活性炭價格較高，因此會對其在水處理之中的應(yīng)用以及推廣帶來一定的影響。除此之外，因為制備活性炭的工藝不一樣，處理的水質(zhì)不一樣，因此去除廢水中的污染物的效果也不一樣，具有較大的差異。所以，對活性炭的制備成本進行降低，將預(yù)處理技術(shù)進行改進才能將炭吸附技術(shù)進行創(chuàng)新?；钚蕴康陌l(fā)展可以很好的響應(yīng)保護環(huán)境、節(jié)約資源的號召，改善水資源的。

4.5.2 低成本吸附劑。雖然活性炭最為常用，但是其價格較昂貴，成本投入較大，因此，怎樣找到將成本降低同時又可以保證廢水中重金屬去除效果的一種吸附劑已經(jīng)成為了人們?nèi)找骊P(guān)注的話題。截止到目前為止，研究人員對吸附劑的研究包括：泥炭、高嶺石、粘土、自然沸石、褐煤、單斜刺黃鐵礦、硅藻泥以及木質(zhì)素等。

4.5.3 生物吸附劑。近幾年來，生物吸附劑備受人們的青睞，因為其具有處理效果好、成本低的特點。其中最具有代表性的生物吸附劑有三類：微生物質(zhì)類，酵母菌、真菌、細(xì)菌；藻類生物；樹皮。目前研究最多的為菌類和藻類，它們的比表面積都較大，所以吸附的容量也很大。

這是一項新技術(shù)，相較于傳統(tǒng)的技術(shù)，具有的優(yōu)點是：不會形成二次污染、運行的費用不高、投入的資金少；處理的效率高，金屬可以在低濃度下有選擇性的進行去除；溫度和PH值范圍較寬；可以對一些重金屬進行有效的回收。缺點是，這些研究仍有待于完善，且后續(xù)的分離不太方便。

4.6 電化學(xué)處理法。電化學(xué)處理法一般就是借助于金屬存在的電化學(xué)性質(zhì)，通過直流電的作用將廢水中含有的金屬離子進行去除，可以對高濃度的金屬廢水進行有效的處理。其中較為成熟的有電沉積、電浮選以及電絮凝，具體內(nèi)容如下文所示。

4.6.1 電絮凝。這個方法就是利用可溶性陽極會產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)的原理，電極的附近會產(chǎn)生直接連續(xù)的金屬陽離子，就能進入到廢水溶液中，產(chǎn)生的陽離子在發(fā)生水解后，經(jīng)過聚合的作用，就能合成氫氧化物、多核氫基絡(luò)合物，可以當(dāng)成絮凝劑進行廢水中有機物和懸浮物的凝聚處理。

4.6.2 電浮選。這個方法是固液分離的一個過程，借助水的電解作用，形成氧氣與氫氣等氣泡，將漂浮在水面上的污染物出去。

國外的學(xué)者通過使用電浮選方法來對污水進行處理，可以回收多個種類的重金屬，例如鎘、鋅、銅、鎳以及鐵，去除重金屬的效率可達百分之九十。

4.6.3 電沉積。這項技術(shù)一般用于回收廢水中的重金屬，這項技術(shù)較為清潔，不會留下殘余物。研究人員發(fā)現(xiàn)以一定的條件為前提，可以對廢水中的溶液進行有效的回收，他們通過對含有檸檬酸、次氮基三乙酸以及EDTA的復(fù)雜溶液中進行重金屬的回收，回收率為百分之四十，若是對銅進行回收，回收率可達到百分之九十。

5、結(jié)語

在全球的范圍之內(nèi)，電鍍廢水都是污染環(huán)境較為嚴(yán)重的一個因素，現(xiàn)行的各項環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格，因此，為了符合這些不斷變化的要求，各種各樣的處理技術(shù)應(yīng)運而生，例如離子交換、吸附、絮凝等等，都可以對重金屬進行很好的處理。目前的研究還不夠完善，還應(yīng)該多學(xué)習(xí)國外的先進經(jīng)驗，將技術(shù)進行不斷的改進與創(chuàng)新，實現(xiàn)電鍍廢水處理效果的提高，將回收工作提升一個高度，緩解水資源緊缺的問題。

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