金属表面处理剂的环保问题解决分析

金属表面处理剂的环保问题解决分析

一、问题的提出

随着社会的发展，工业化程度的提高，对产品的质量要求也越来越高，金属表面处理作为钢铁及有色金属制品防护的有效方法，正在得到广泛的应用，但同时带来环境污染问题。作为一个专业从事金属表面处理的公司，有责任为减轻金属处理剂对环境的污染和防治贡献自己的一份力量。

二、问题的分析

钢铁件的常规处理工艺：脱脂→水洗→酸洗(如有必要)→水洗→中和→水洗→表调→磷化→水洗→干燥→涂装

有色金属(如铝合金)的处理工艺：脱脂→水洗→活化(如有必要)→水洗→铬化→水洗→干燥→涂装

脱脂剂分碱性脱脂剂和酸性脱脂剂。碱性脱脂剂由磷酸盐、碳酸盐、硫酸盐、苛性钠及少量表面活性剂等组成，它对环境的污染因素有：磷、COD、悬浮物、油脂类等。酸性脱脂剂一般由有机酸、表面活性剂等组成，它对环境的影响比较轻微，主要有COD，悬浮物、油脂等。

酸洗可用盐酸、硫酸及磷酸型酸性液体，一般还要加入少量的酸雾抑制剂。酸雾抑制剂主要由表面活性剂、缓蚀剂等组成，酸洗剂中加入量很少，约0.5%～2%。酸洗液对环境的影响有磷、铁、COD、悬浮物等（盐酸、硫酸酸洗液没有磷的污染），污染程度相对较轻。对于铝合金的处理工艺，其活化溶液一般为硫酸、硝酸、氢氟酸等组成，使用浓度低，对环境污染轻。

中和剂的主要成分是碳酸盐、苛性钠，会对水体的PH值产生影响。

表调剂由胶体磷酸钛盐组成，使用浓度低，一般0.2%～0.3%，且不再水洗，对环境的影响也很小。

磷化剂分为锌系、锌钙系、锌镍锰系、铁系磷化液。他们的共同点是均含有磷酸根，硝酸根；不同的是含有的金属离子有所差别，如锌系仅含锌离子、锌钙系仅含锌离子和钙离子、锌镍锰系含有锌离子镍离子和锰离子、铁系则不含重金

属离子仅含碱金属离子；有的磷化液还含有少量氟离子，以便于镀锌板的磷化。对环境污染因子有磷、氮、悬浮物、锌、锰、镍、铁等。

铬化剂分铝合金的化学氧化处理剂和彩钢板的无水洗转化处理剂，主要含有

六价铬、三价铬，对环境的污染有六价铬离子。

根据前处理工艺的不同，废水有不同的类型，也有不同的处理方法，一般地，脱脂的碱性废水和磷化等酸性废水可以混合后一起处理；含铬废水最好单独处理。

比如家里工业中，产品的金属部件为了防腐、美观需要进行喷塑或喷漆处理。为提高喷涂质量，需要进行涂装前处理，一般选用锌系磷化工艺，即经过脱脂、磷化、冲洗等工序处理，从而产生大量工业废水。我们曾经对某厂进行日均周期采样分析检测，确认污水的污染因子为Zn，P，COD，石油类，悬浮物等，基本摸清了这些污染物的含量变化情况（见表1）

表1 某家电厂污水水质状况（mg/dm3）

随着人们对产品质量的要求越来越高，许多家电产品用锌镍锰三元系磷化液，该磷化膜的防腐性能更佳，且适用于与阴极电泳配套使用。于是废水中就含有镍离子、锰离子等有害重金属。镍离子是致癌物质，超量的锌对水生生物有明显的毒害作用，锰离子虽然对水生物的毒性比较少，但对水体自净、农作物有影响，因此必须进行处理。

废水中的重金属离子的处理方法很多，有化学沉淀法、离子交换法、化学还

原沉淀法、反渗透法等，常用的是化学沉淀法。锌离子可用石灰、苛性钠处理，生成Zn(OH)2沉淀，据称控制PH值9.2以上为好；已运行的化学沉淀系统的操作数据表明，右灰沉淀法能使锌出水浓度低于1mg/l。镍离子在较高的PH值条

件下（PH＞11）用石灰处理并经沉降后的出水镍浓度降的更低；采用碳酸铁等

助凝剂加速沉降。锰离子可用右灰苏打处理，在PH值=9.5时其的沉降量可达98%

以上；用高锰酸钾等化学氧化剂将可溶的二价锰氧化成不溶性的氢氧化锰或氧化锰，然后再沉淀，是种成熟的方法。文价铬的处理多数是先在PH值2.0～3.0的条件下加还原剂（如二氧化硫、亚硫酸钠、偏亚硫酸钠等）还原为三价铬，再在PH值7～8的条件下用石灰中和生成Cr(OH)3沉淀，投加助凝剂（如阴离子聚合电介质）可明显提高沉淀效率。

废水中的危害阴离子主要是磷酸盐、硝酸盐等。污水中磷主要以正磷酸盐、聚合磷酸盐或缩合磷酸盐及有机膦化合物出现，磷酸盐的去除包括化学沉淀法和生物除磷两类，PH值为4～6的用明矾的加铝沉淀，PH值为4.5～5.0的用三价铁，PH值为7～8的用二价铁的加铁沉淀，PH值为10～11的用石灰生成羟基磷灰石的加石灰沉淀，都是很好的去磷方法。对于硝酸盐废水，只有少数方法能达到高的去除率；工业上能够运用的有生物脱氮；离子交换的运费很高；化学还原法需要消耗大量的亚铁离子，工业上运用还没有。污水中还有可能有氟化物污染，其处理可以先用石灰沉淀，再在PH值为6～7的条件下加明矾混凝处理，效率比较高；还可以采用活性矾土吸附法。

三、问题的解决

由上述分析可知，涂装前处理废水可以通过化学物理方法进行处理，以达到国家的排放标准。

针对污水中需要治理的各种污染物的含量变化，进行多次的试验和研究，以“材料易得、价格便宜、不引入新的污染源”为原则，优化处理工艺，优选出用加石灰乳(Ca(OH)2)和氯化钙(CaCl2)进行混凝，用阴离子聚丙烯酰胺(PAM)来加速沉淀，使固液分离彻底；采用四个首尾相接，串联型得反应池，添置微滤、超滤设备，取得了理想效果。某家电厂的污水处理运行前后的结果如表2所示。

利用大厂废水处理的经理，我公司还开发了环保处理剂(液体)，为小型客户提供前处理药剂和简易污水处理的环保处理剂的“一条龙”服务，为客户解决后顾之忧。1#环保处理剂为中和沉淀剂，2#环保处理剂为絮凝剂，必须控制适当的PH值。这在一些厂都得到了较好的使用，顺利通过了当地环保部门的检测。

第一，产品开发走“无污染”的道路。脱脂剂方面，我公司开发了无磷脱脂剂系列，减少磷酸盐对水体的富营养化。如中温碱性无磷脱脂剂就是用无磷助剂替代磷酸盐助剂，效果良好；强碱性脱脂剂也是用高效的无磷助洗剂替代磷酸盐，同时选用高效可降解的表面活性剂，在一些厂推广使用；低碱度的脱脂剂，同样是无磷配方，适用于镀锌板、铝材的脱脂，对基材无腐蚀，清洗后光亮。在铝合金处理剂方面，无铬转化剂可在铝表面形成一层无色的耐腐蚀转化膜层，该产品不含损害环境的铬离子，是一种绿色环保产品，它可改善粉末涂漆材料的防腐性能，且适于油漆或涂塑前处理。无铬钝化剂不含铬，不含亚硝酸盐，适用于钢铁件磷化后的钝化处理，可增加基体的耐腐蚀性和涂层的结合力。第一，工艺开发同样走“无污染”的道路。使整条生产线做到无废水排放，这样就可以环保、清洁生产了。

四、未来的展望和研发方向

要有“科学的发展观”，实现经济可持续发展战略，要求我们科技人员进行更多的努力和创新，为环境、为地球的生存作出自己的一份力量。

脱脂剂将应用最新洗涤性能优越，能够常温、低温使用的表面活性剂；洗涤助剂尽可能选用无磷助剂；尽量使用液体脱脂剂，减少粉尘对人、环境的危害。

磷化剂将开发无重金属离子、耐蚀性优良的轻铁系磷化剂；开发高分子的有机磷化剂；减少镍锰等重金属离子的含量；研究耐碱性好的与阴极电泳能够配套的磷化剂；开发无磷酸、无锌镍锰等金属离子的转化处理剂，完全环保、耐蚀的硅胶类处理剂。

大力发展有色金属的无铬转化技术，提高其耐腐蚀性能。

彩钢板的无水洗工艺继续研究，研发无铬转化工艺，以拓宽彩钢在家电、食品等行业的应用。