電鍍工藝廢氣治理綜述

張亞甜， 梁 闊， 朱 林， 劉 聰， 張 雷

（首都航天機(jī)械有限公司， 北京 100076）

引言

電鍍生產(chǎn)工藝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生種類(lèi)多樣的工藝廢氣，主要包括鉻酸霧廢氣、含氰化物廢氣、含氟廢氣、硫酸霧廢氣、氯化氫廢氣、氮氧化物廢氣和堿性廢氣。其中鍍件前處理的酸洗去銹、堿洗除油會(huì)產(chǎn)生大量酸堿廢氣；鍍鉻、鉻酸陽(yáng)極化以及陽(yáng)極化、磷化填充過(guò)程中產(chǎn)生大量鉻酸霧廢氣；含氰電鍍過(guò)程中產(chǎn)生氰化物廢氣；化學(xué)法退除不良鍍層時(shí)產(chǎn)生酸性或堿性廢氣。

電鍍廢氣對(duì)環(huán)境和人類(lèi)健康造成巨大威脅，須及時(shí)處理處置，從末端控制和治理角度考慮，各類(lèi)廢氣污染物的控制一般從控制廢氣污染物逸出量和采取凈化治理設(shè)施兩方面采取措施。

1 控制廢氣污染物逸出量

在一些工藝槽溶液中投加一些表面活性劑，利用表面活性劑的發(fā)泡性，達(dá)到抑制酸霧等污染物的逸出量，也可在溶液表面加入一層塑料空心球起到阻擋酸霧逸出的作用。

1.1 酸洗霧的抑制

鋼鐵件的酸洗通常采用鹽酸和硫酸，銅件的酸洗多采用硝酸與硫酸的混合酸，對(duì)于酸洗產(chǎn)生的酸霧，在不影響操作時(shí)，可以在槽液表面加入一層塑料空心球起到阻擋酸霧逸出的作用。

對(duì)于加溫的硫酸槽液，由于溶液的粘度較大且溫度較高，加入少量十二烷基硫酸鈉，利用酸洗時(shí)產(chǎn)生的氫氣及其攪拌作用，能在溶液表面產(chǎn)生較厚的泡沫，從而起到較好的抑制酸霧作用。

室溫環(huán)境下用鹽酸退鋅、退鎘鍍層時(shí)，由于會(huì)產(chǎn)生較多氣泡，攪拌作用較強(qiáng)，因此加入少量十二烷基硫酸鈉也可起到較好的抑制酸霧作用。

在用混酸對(duì)銅件進(jìn)行酸洗或進(jìn)行工件退銅、退鎳處理時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量氮氧化物，此時(shí)在溶液中投加少量尿素，可起到化學(xué)抑制作用。

1.2 鉻酸霧的抑制

鍍鉻的電流效率低，在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量氫氣和氧氣。由于鍍液的表面張力大，氫氣氣泡和氧氣氣泡逸出時(shí)帶有大量能量，液面破裂時(shí)，把液膜劇烈地撕裂分散成極細(xì)的霧飛濺到大氣環(huán)境中。在鍍鉻槽液加溫過(guò)程中，會(huì)有溶液蒸發(fā)，此時(shí)帶出大量鉻酸，形成鉻酸霧。鉻酸霧的抑制通常在槽液表面加一層耐鉻酸的聚乙烯或聚氯乙烯空心塑料球，起到抑制鉻霧的作用。此法用于鍍硬鉻時(shí)較有效，對(duì)于頻繁進(jìn)出槽的裝飾性鍍鉻效果不好。

2 電鍍工藝廢氣凈化處理

按污染物的性質(zhì)，凈化處理設(shè)備大致分為三類(lèi)，即鉻酸霧凈化處理裝置、含氰廢氣凈化處理裝置和酸性廢氣凈化處理裝置。

2.1 鉻酸霧凈化處理裝置

鉻酸具有比重大、揮發(fā)性小、容易凝聚的特點(diǎn)，一般采用網(wǎng)格式凈化器對(duì)鉻酸霧凈化，該凈化器由8～12層有菱形網(wǎng)孔的厚0.5 mm的硬聚氯乙烯塑料板縱橫交錯(cuò)平鋪而成。

當(dāng)鉻酸液滴隨槽邊抽風(fēng)罩收集進(jìn)入排風(fēng)管尚未達(dá)到凈化器中過(guò)濾網(wǎng)格柵時(shí)，由于凈化器箱體截面積比風(fēng)管截面積大，氣流速度降低，已經(jīng)因碰撞而變化的鉻酸液滴在重力作用下不能繼續(xù)前進(jìn)而從氣流中分離出來(lái)。剩余鉻酸廢氣經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)格柵時(shí)，被分散并經(jīng)過(guò)許多狹窄彎曲的通道，增加了相互碰撞變大的機(jī)會(huì)，此時(shí)在吸附與重力作用下，細(xì)小的鉻霧滴附著在網(wǎng)格表面，并不斷凝聚變大凝成液滴，最后從網(wǎng)格上降落下來(lái)。分離出來(lái)的鉻酸沿排液管流入集液箱，按危險(xiǎn)廢物儲(chǔ)存并由資質(zhì)單位處置。凈化后的氣體經(jīng)風(fēng)機(jī)達(dá)標(biāo)排放，凈化裝置示意見(jiàn)圖1。

圖1 鉻酸霧凈化裝置示意圖

2.2 含氰廢氣凈化處理裝置

氰化鍍槽中的化學(xué)藥品在投加到鍍槽后形成絡(luò)合物溶液，如氰化鍍鋅槽液中的溶液含Na2ZnO2、Na2Zn（CN）4，在電解液中離解為 Zn2+和 CN-，電鍍時(shí)，Zn2+被陰極吸引，在工件上放電上鍍工件，溶液中的CN-少量隨鍍槽抽風(fēng)帶入大氣中。在空氣中有二氧化碳存在時(shí)，鍍槽內(nèi)存在如下反應(yīng)：

氰化氫屬于劇毒物質(zhì)，不僅對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響，更對(duì)操作人員人身健康造成威脅，要引起足夠重視，一定要及時(shí)妥善處理處置。

圖2 含氰廢氣凈化裝置示意圖

含氰廢氣目前一般采用濕法吸收，吸收液為NaOH、NaClO溶液（凈化裝置示意見(jiàn)圖2）。反應(yīng)原理如下：

廢氣通過(guò)槽邊吸風(fēng)罩收集后進(jìn)入抽風(fēng)筒，再進(jìn)入廢氣凈化器，與設(shè)置在凈化器內(nèi)的噴淋液充分接觸反應(yīng)，凈化后的氣體經(jīng)風(fēng)機(jī)達(dá)標(biāo)排放。噴淋液酸堿值須保持在10以上，在噴淋液循環(huán)使用過(guò)程中，要對(duì)酸堿值每天監(jiān)測(cè)，定期配備新的噴淋液，失效的噴淋液排入含氰廢水管道，送入廢水處理站進(jìn)行進(jìn)一步處理。

2.3 其它酸性廢氣凈化裝置

酸性廢氣的凈化處理常用液體吸收法和干式吸附法。液體吸收法是通過(guò)噴淋吸收，處理率能達(dá)到90%，但該方法產(chǎn)生的污水存在二次污染，廢水還需要進(jìn)一步處理，且需要專(zhuān)人操作。相比較液體吸收法，干式吸附法目前在企業(yè)中應(yīng)用更加廣泛，某單位新研制的吸附材料對(duì)硫酸霧、氯化氫、氮氧化物、氫氟酸等廢氣就有很好的凈化效果，對(duì)混合酸廢氣亦可凈化。該吸附劑對(duì)廢氣的凈化是一個(gè)多功能的綜合作用，除了物理吸附外，還有化學(xué)吸附、粒子吸附、催化作用等。吸附劑主要成分為鈣的堿性氧化物、硅的氧化物、鋁的氧化物和活性碳（凈化裝置示意見(jiàn)圖 3）。

圖3 酸性廢氣凈化裝置示意圖

酸性廢氣通過(guò)凈化裝置中的干式吸附劑吸附床，酸霧被吸附劑吸附并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，酸性氣體被轉(zhuǎn)化為鈣鹽，堿性氣體最終被轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，凈化后的氣體經(jīng)風(fēng)機(jī)達(dá)標(biāo)排放。酸性吸附劑在吸收酸前呈弱堿性，吸附飽和后形成的無(wú)害鈣鹽被固定在吸附劑結(jié)構(gòu)中，不需要再生，吸附飽和后的廢棄吸附劑的pH值和游離氟離子經(jīng)過(guò)了國(guó)家環(huán)保監(jiān)測(cè)中心的檢測(cè)，對(duì)環(huán)境無(wú)二次污染。

3 應(yīng)用案例

某大型國(guó)有企業(yè)電鍍車(chē)間，有鍍鉻、氰化鍍鋅、氰化鍍銅、鍍鎳、不銹鋼酸洗等工序，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生鉻酸霧、氰化物、氟化氫、硫酸霧、氯化氫、氮氧化物等污染物。車(chē)間安裝了2套鉻酸霧凈化裝置、1套氰化物凈化裝置和3套酸性廢氣凈化裝置，其中酸性廢氣凈化裝置采用干式吸附法。運(yùn)行2年后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)采樣監(jiān)測(cè)，廢氣中的鉻酸霧、氰化物、氟化氫、硫酸霧、氯化氫、氮氧化物等污染物全部滿(mǎn)足北京市大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（DB11/501——2017）。車(chē)間對(duì)廢氣處理設(shè)施定期維修保養(yǎng)，并請(qǐng)有資質(zhì)的監(jiān)測(cè)單位對(duì)各個(gè)廢氣排放口定期監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握廢氣排放狀態(tài)，杜絕廢氣未達(dá)標(biāo)排放（近兩年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示）。

表1 電鍍工藝廢氣凈化裝置排放口污染物排放質(zhì)量濃度 mg·m-3

4 結(jié)語(yǔ)

電鍍工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重要的加工行業(yè)，但也是污染嚴(yán)重的行業(yè)，在新的環(huán)保形勢(shì)下，電鍍工業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)。各級(jí)環(huán)保局不斷加大環(huán)境整治力度，地方排放標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格以及處罰力度持續(xù)加大，不少中小電鍍企業(yè)已關(guān)停。面對(duì)史上最大的環(huán)保壓力，剩下的電鍍企業(yè)必須提高環(huán)保意識(shí)，積極增加環(huán)保投入，及時(shí)采用最新技術(shù)，有效處理電鍍廢氣，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。