电镀废水处理技术的研究进展

电镀废水处理技术的研究进展王亚东,张林生(东南大学能源与环境学院环境工程系,南京210096)摘　要:概述了国内外电镀废水处理技术的研究进展,介绍了不同处理技术的工艺特点及其在电镀废水处理中的应用,为电镀废水处理技术的选择提供了依据。

关键词:电镀废水;处理技术;研究进展中图分类号:X781.1 文献标识码:A 文章编号:167121556(2008)03200692043R esearch Progress of E lectroplating W aste w ater T reatment T echnologyWAN G Ya2dong,ZHAN G Lin2sheng(Dep artment of Envi ronment al Engi neeri ng,S out heast Uni versit y,N anj i ng210096,Chi na) Abstract:This paper reviewed t he research p rogress of elect roplating wastewater t reat ment technology bot h at home and abroad.It discussed t he characteristics and applications of different technologies on deal2 ing wit h elect roplating wastewater,and p rovided t he basis for t he choices of t hese technologies.K ey w ords:elect roplating wastewater;t reat ment technology;research p rogress0　引言电镀是当今全球三大污染工业之一。

据不完全统计,我国电镀行业每年排出的电镀废水约有40亿m3[1]。

电镀废水的水质复杂,成分不易控制,其中含有的铬、铜、镍、镉、锌、金、银等重金属离子和氰化物,有些属于致癌、致畸、致突变的剧毒物质,对人类危害极大,因此对电镀废水处理技术的研究日益重要。

对电镀废水实行污水回用和贵重金属回收,不仅能节约水资源,回收重金属,还能有效地解决重金属对水体的污染,保护生态环境。

1　电镀废水常规处理技术目前,电镀废水的常规处理技术主要有化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法、电解法等,同时铁氧体法、膜分离技术、溶剂萃取法、吸附法、生物法等新技术也得到了越来越多的研究和应用。

1.1　化学沉淀法1.1.1　氢氧化物沉淀法在电镀重金属废水中投加碱性沉淀剂,可使废水中的重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀,继而分离去除。

此法采用的沉淀剂有石灰、碳酸钠、苛性钠等,其来源广泛、价格较低、操作简便,因此为常用的废水处理方法[2]。

但使用此法出水的p H值偏高,尤其当废水中有Zn、Al、Pb、Sn等两性金属存在时,其生成的沉淀物可能会在较高的p H值下再溶解,因此要严格控制p H值,实行分段沉淀。

对于有可能和重金属形成络合物,影响处理效果的阴离子(卤素、氰根、腐殖质等),则需预先进行去除。

1.1.2　硫化物沉淀法通过投加硫化物沉淀剂可使电镀废水中的重金属离子生成硫化物沉淀而分离去除。

与氢氧化物沉淀法相比,重金属硫化物的溶度积更小,更易生成沉淀,同时出水p H值在7～9,不需再次中和即可排放。

但此法产生的沉淀物颗粒细小,易形成胶体,需投加絮凝剂辅助沉淀[3],处理费用较高。

同时,硫化物沉淀剂在水中残留,遇酸会生成硫化氢气体,产生二次污染,因此该法在实际应用中并不广泛。

1.1.3　钡盐沉淀法第15卷　第3期2008年 9月 安全与环境工程Safety and Environmental EngineeringVol.15　No.3Sep.　20083收稿日期:2008203217 修回日期:2008205226作者简介:王亚东(1983—),男,硕士研究生,主要研究方向为污水处理。

E2mail:frank2629@该方法处理的主要对象是六价铬,投加的沉淀剂有氯化钡、硫化钡和碳酸钡等。

利用所投加的固相钡盐与废水中的铬酸接触反应,生成溶度积比所加钡盐的溶度积小得多的铬酸钡,从而去除废水中的六价铬。

此法工艺简单,处理后出水清澈透明,但钡盐的来源少、沉淀分离难,且会引进二次污染物———钡离子。

1.2　氧化还原法1.2.1　化学氧化法该方法在电镀废水处理中主要用于处理含氰废水,即将氰根离子(CN-)氧化成CNO-去除。

常用的氧化剂有氯系氧化剂、氧气、臭氧、过氧化氢等。

其中,碱性氯化法除氰应用较广,此法是在碱性条件下,用氯系氧化剂将CN-最终氧化成无毒的二氧化碳和氮气,能够比较彻底地解决氰化物的污染问题[3]。

另外,采用臭氧/紫外光相结合的方法去除氰化物,对氰化物的去除率可达99.9%[4]。

1.2.2　化学还原法电镀废水中的铬有三价和六价之分,而六价铬[Cr(Ⅵ)]的毒性比三价铬[Cr(Ⅲ)]约大100倍[3],因此对于含铬废水的处理,一般先使用还原剂将废水中的Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ),再利用沉淀法除去水中的三价铬离子。

常用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸盐、铁屑、二氧化硫等。

使用铁屑法处理电镀含铬废水,六价铬的去除率可大于99.9%,总铬的去除率大于99.5%[5]。

1.3　离子交换法离子交换法是利用交换剂自身所带的能自由移动的离子与废水中待处理离子交换,从而使废水净化的方法。

离子交换剂通常具有吸附、交换双重作用,即先吸附废水中待交换离子,再进行交换。

在电镀废水处理中,离子交换法去除效果好,还可回收铜、镍、镉、铬、银氰和金氰等络离子,应用广泛。

常用的离子交换剂有离子交换树脂、沸石[6]、腐殖酸[7]、璜化煤、黄原酸酯(ISX)、离子交换纤维等。

利用离子交换技术处理含镍废水已做了很多的研究[8]。

使用黄原酸酯(ISX)处理含铜废水,去除率可大于99%[6]。

沸石对多种重金属离子均具有较好的交换性能,适合处理低浓度、大水量电镀废水,效果显著[9]。

山东某电镀中心用离子交换蒸浓法处理电镀含铬废水,出水各项指标均能达标,且实现了CrO3的闭路循环利用,经济效益和社会效益明显[10]。

1.4　电解法电解法是一种比较成熟的电镀废水处理技术,具有去除率高、无二次污染、能回收利用所沉淀重金属的优点。

电解法处理电镀废水时,在电场的作用下,溶液中的正离子向阴极迁移,负离子向阳极迁移,溶液中的金属离子会在阴极上得到电子并以金属形式析出。

近年来,电解法发展迅速,利用铁屑内电解原理制成的动态废水处理装置和高压脉冲电凝法等处理电镀重金属废水都取得了良好的效果。

四川某增压器厂用铁屑内电解法处理电镀含铬废水,出水铬含量远低于国家标准,且该法投资及运行费用都比普通电解法低[11]。

电解法比较适合中、小规模的电镀废水处理,水量大时此法耗电较多,铁极板消耗量也很大,需浓缩后再进行电解处理。

2　电镀废水处理新技术2.1　铁氧体法铁氧体法是在硫酸亚铁(FeSO4)还原法的基础上发展而来的。

此法利用过量的FeSO4作为还原剂,在一定酸度下使废水中的各种金属离子(主要是Cr6+、Ni2+、Cu2+、Zn2+)形成铁氧体晶粒沉淀析出,从而使废水得到净化,尤其适合于含有各种重金属离子的电镀混合废水的处理。

铁氧体法的主要优点是硫酸亚铁货源广,价格低,设备简单,处理量大,净化效果好,污泥不会引起二次污染。

但该法产泥量大,污泥制作铁氧体时的技术条件较难控制,且需耗能加热(约至70℃),处理成本较高。

铁氧体法处理含铬废水,最高去除率可达99.99%[12]。

2.2　膜分离技术膜分离技术是利用膜的选择透过性,对废水中某些成分进行分离去除的方法。

膜技术净化分离效率高,无二次污染,且能回收利用废水中的重金属,是一项很有发展前途的技术[13]。

应用于电镀废水处理的膜技术主要有电渗析、反渗透、超滤、纳滤等。

利用膜技术处理含镍废水,纳滤、反渗透、超滤3种方法对镍离子的截留率都在99%以上,处理后的重金属废液浓缩后可达到回用水的标准[14]。

利用纳滤技术处理含铜、含铬废水,也取得了较好的效果[15]。

长沙某新材料股份有限公司使用纳滤和反渗透技术对电镀镍漂洗水回收处理,对镍离子的截留率在99%以上,且浓缩液中的镍离子浓度达到了电镀工艺的要求[11]。

07 安全与环境工程 第15卷2.3　溶剂萃取法溶剂萃取法是将不溶于水而能溶解水中某种物质(称溶质或萃取物)的溶剂投加入废水中,使溶质充分溶解在溶剂内,进而从废水中分离除去或回收。

萃取过程包括混合、分离和回收3个主要工序。

此法是液—液接触,可连续操作,分离效果较好。

用溶剂萃取法从含氰废水中提取铜、锌的研究多有报道。

用体积分数为40%的磷酸三丁酯—煤油溶液为萃取剂处理含铬废水,Cr(Ⅵ)的萃取率可达99%以上,萃余液可达标排放[16]。

溶剂萃取法处理废水的关键是要使用有较高选择性的萃取剂。

由于溶剂在萃取过程中的流失和再生过程中能源消耗大,此法的应用受到了很大的限制。

2.4　吸附法吸附法处理电镀废水是利用吸附剂的独特结构去除废水中的重金属离子。

常用的吸附剂有活性炭、腐殖酸、海泡石、壳聚糖树脂[17]等。

吸附法因其操作简单、投资少、处理效果好而越来越受到重视。

采用活性炭吸附法处理电镀含铬废水,Cr(Ⅵ)的去除率可达91.6%,且操作简单,再生容易,得到了日益广泛的应用[18]。

铝锆柱撑蒙脱石在酸性条件下对Cr(Ⅵ)的去除率可达99%,出水中Cr(Ⅵ)含量低于国家排放标准,具有实际应用前景[19]。

木锯屑吸附电镀废水中的重金属离子,费用便宜,尤其适合处理含铜废水[20]。

利用椰子壳纤维对电镀含铬废水进行处理,对铬的去除率最高可达99.99%[21]。

此外,有研究表明,橘子皮[22]、蛋壳膜(ESM)[23]等也可用于吸附回收电镀废水中的重金属物质。

吸附法处理电镀重金属废水的主要问题是处理后的出水很难达到回用标准,一般只能用作预处理手段。

2.5　生物法生物法处理电镀废水主要是依靠人工培养的复合功能菌来完成的。

这种功能菌具有静电吸附作用、酶的催化转化作用、络合作用、絮凝作用、共沉淀作用和对p H值缓冲作用[24]。

功能菌首先将废水中的Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),然后铬、锌、镍、镉、铜、铅等离子被菌体吸附和络合成团,重金属离子沉淀成为污泥,经固液分离后去除。

按照去除重金属离子的机理不同,生物法可分为生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法和植物修复法[25]。

利用生物吸附处理含铬废水的研究表明,其对铬的去除有着显著的效果[26]。

某电子管厂采用生物法处理电镀含铬废水,运行稳定,对金属浓度变化适应性强,处理效果好[11]。