采用离子交换树脂回收电镀废液中金的方案设计-覃宗剑

2 方案设计的技术分析
2. 1 交换树脂的选择 交换树脂的种类较多，一般可分为 7 类：强酸性 阳离子交换树脂、弱酸性阳离子交换树脂、强碱性阴 离子交换树脂、弱碱性阴离子交换树脂、螯合交换树 脂、两性离子交换树脂及氧化还原交换树脂。在现有 的镀金工艺中，不论是氰化镀液还是其他配合物的镀 金液，金元素主要是以配合阴离子的形式存在，所以 上述 7 类树脂中，能用于回收金的树脂主要是阴离子 交换树脂与螯合交换树脂。具体种类应根据交换处理 的工作条件(交换处理的化学环境与温度等条件)要求 与树脂的综合性能来确定。在螯合交换树脂中，一种 功能基团为 N,N配位基的交换树脂与另外几种含硫螯 合树脂对金的选择性较高[1]，但选择性较高的螯合交换 树脂其再生处理比较困难，而离子交换树脂的再生处 理相对来说要容易一些。所以是选择离子交换树脂还 是螯合交换树脂都应考虑到回收处理的经济效益。 但树脂的选型最终依据的是树脂的综合性能，这 包括树脂的化学稳定性和吸附功能基团的选择性，以 及吸附交换处理速度等性能，而主要的技术指标── 交换容量[2](交换容量有全交换容量、工作交换容量、 穿漏交换容量等)更是工程设计的关键技术数据和评 价树脂实用性的主要依据。总的来说，树脂的化学稳 定性越高，对金的选择性越强，交换处理速度越快，交 换容量越大，则交换树脂的性能越好，但对各项指标 的具体要求应根据工作条件并考虑到经济实用性后确 定。 上述工作应在电镀技术人员提供处理系统的工作 条件及相关资料后，由专业厂商确定交换树脂的最终 选型。最好有具体工作条件的技术试验数据作为评价 依据。 2. 2 吸附罐规格尺寸的确定 首先，根据镀金生产线的生产量确定镀金废水排放
采用离子交换树脂回收电镀废液中金的方案设计
覃宗剑
（凌云科技集团有限责任公司，湖Biblioteka Baidu 当阳
摘要：对镀金企业排放废水回收贵金属的工艺方案与运行现状 进行了分析，总结了因方案设计缺陷和技术支持不够等原因导 致的一些现实问题。围绕控制金的流失与提高回收处理系统的 经济效益这两项原则对电镀废水回收金的工艺方案进行了重新 设计，并对交换树脂的选择，吸附罐规格和工艺流程的确定， 以及技术规范的编制等关键问题进行了讨论，提出了将控制比 (I号检测口金浓度与源水金浓度的比值)达到 0.85作为更换交 换树脂的主要技术指标。目前，该工艺已在某电镀企业稳定运 行了一年多，取得了较好的经济效益。 关键词：电镀金；废水处理；离子交换；回收 中图分类号：X781.1 文献标志码：A 文章编号：1004 – 227X (2014) 20 – 0896 – 05
强的工程项目，应由树脂交换处理的专业厂商与电镀
收稿日期：2014–06–02 处理工作。 作者联系方式：(E-mail) qinzongjian452718@163.com。 修回日期：2014–07–18 作者简介：覃宗剑（1966–），男，湖北兴山人，工程师，长期从事表面
工程技术人员共同协作来完成。但由于此类工程项目 在国内的应用尚处于起步阶段，相关的技术基础还没 有成熟，项目承包商没有从电镀企业获得足够的、甚至
Keywords: gold electroplating; wastewater treatment; ion1 现状分析和目标要求
exchange; reclamation 目前，镀金生产线废液中金回收多采用选择性较 Author’s address: Lingyun Science and Technology 强的交换树脂进行吸附回收处理。对于这类专业性较 Group Co., Ltd., Dangyang 444100, China
444100）
现代电子产品的不断流行，导致电子元器件中用 于接触部位导电镀金产品的需求越来越多，加上其他 用途的镀金需求，在电镀行业中镀金的产量正在逐步 递增。但作为稀缺资源的贵金属，如果不加强金在生 产过程中各环节的充分利用和废物回收的有效管控， 造成的贵金属浪费不仅对企业的经济效益会产生极大 的影响，而且对社会资源，特别是稀缺资源的有效利 用也会带来十分不利的后果。毕竟流入自然环璄和社 会环璄中的大部分资源，其再生和回收是人类面临的
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采用离子交换树脂回收电镀废液中金的方案设计 必要的技术数据，再加上彼此的交流和技术支持不到 位，使现有的这类工程项目多数设计粗糙，运行中存 在的问题多。现有的工程大都具有相同的形式和处理 流程，镀金废水通过排放管道汇集到一个储液槽，利 用泵输送到过滤柱中滤去固体杂质后，再流经交换树 脂罐中吸附富集回收处理金，回收金后的污水排放到 电镀综合污水池集中后续处理。采用原子吸收分光光 度仪检测化验吸附罐排液口的金浓度，当金浓度超标 (≥0.5 mg/L)时更换树脂，更换后的交换树脂采用焚烧 熔化收集金。在项目设计中，缺乏对整体项目的技术 经济分折，对树脂的更换周期与树脂利用率以及交换 处理流量的控制等技术细节没有进行必要的技术分 析，无法形成完整的技术规范来指导实际操作和相关 的管理活动。 1. 1 运行中的问题 从上述工艺流程及设备配置的表面情况来看，似 乎已构成了一个完整的金回收处理系统。但在实际生 产中却存在下面一些问题： (1) 由于生产中镀液配制、电镀生产、镀液处理 与调整等各阶段排放的废液中金浓度差别极大，导致 储液槽的金浓度波动较大，给回收处理的稳定运行带 来困难。 (2) 树脂交换中的流量控制没有必要的工艺指导 操作。 (3) 按现有的方式控制废水的排放，仍有金流失。 (4) 现有的工艺流程中交换树脂利用率不高。 (5) 以现有的交换树脂失效标准，当排放的源水 中金含量突变或操作中流量控制失当时，易造成树脂 失效的错误判断。 (6) 水中金的排放总量没有统计分析数据，不能给 企业的贵金属管控及回收系统的效益分析提供依据。 1. 2 目标要求 一个完整的工程项目不仅要确定科学且经济的工 艺流程，配备系统的设备设施，而且应为实际操作与 企业的管理提供良好的技术支持。工程项目的设计过 程中应充分了解企业相应的生产量，工艺应用水平， 包括企业的管理状况等必要的信息和资料，使得项目 的设计能符合企业的实际环境并具有很好的经济效 益。具体到金回收树脂交换工程来讲，项目要求主要 有如下几个方面： (1) 项目工程处理的金废水量应满足企业镀金生 产量的需求。 (2) 杜绝金的流失。 (3) 除为社会承担必要的责任(环境要求与节约 稀缺资源)外，还应有一定的经济效益要求。 (4) 现场操作与技术管理要有成熟的工艺和技术 规范。 (5) 满足企业的现有环境与条件要求。 (6) 应体现一定的技术先进性。 (7) 适用性强，运行稳定。
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采用离子交换树脂回收电镀废液中金的方案设计 流量。一般来说，镀金生产量越大，清洗用水就越多， 镀液调配越频繁(现有镀金工艺几乎都采用不溶性阳 极，靠补充金盐来维持镀液的工艺控制)，所排放的废 水越多。但清洗的工艺水平及技术管理水平对废水排 放也有极大的影响，如逆流漂洗技术的应用，零件清 洗前的沥滴、刮洗，以及风刀的吹洗等环节都可以减 少废水的排放量。电镀技术人员可根据长期的工作经 验统计分析相应生产量的废水排放量。一般来说，一 个普通电镀企业的镀金废水排放量在每天 500 L以内， 即流量小于 20.8 L/h(全日制生产)。 然后，通过统计分析镀金废水的化验检测历史数 据(没有历史数据的可现场统计连续一个月的数据近 似替代)，确定镀金废水的平均含金量。根据镀金废水 排放流量与金含量可以确定金回收处理周期内应回收 的金总量，再联系树脂交换容量便可以确定一个独立 的吸附罐的容积。可以用下式表达它们之间的关系： VkvcT24 。 q1971000η 式中，V──吸附罐容积，L；v──废水平均排放流量， L/h；c──镀金废水的平均含金量，mg/L；T──回收 处理周期(在确定此数据时主要考虑交换树脂中回收 金在企业管理环境下的安全性，同时也应考虑频繁更 换树脂会降低回收运行的经济效益，综合考虑后确定 合适的回收处理周期)，d；q──交换树脂的体积交换 容量，mmol/mL，由交换树脂专业厂商根据金废水吸 附交换的具体工作条件实验测得；k──交换树脂工作 体积与吸附罐容积的换算系数，一般取 1.1 ~ 1.3；η── 运行周期有效利用率，为交换系统运行周期内实际有 效交换树脂体积与交换树脂工作体积的比例，此值与 交换系统的实际运行状况有关，一般为 0.55 ~ 0.70。实 的吸附罐是比较合适的。 最后根据吸附罐容积进一步确定其外形尺寸。外 形尺寸的确定主要与交换废水的流速有关，而流速的 确定从专业的角度来说主要与交换树脂功能基团的性 质及树脂的结构特征有关(如凝胶树脂与大孔树脂的 结构特征不同，交换物质扩散速度也不同，因而吸附 交换的速度有很大差异)。当确定具体的交换树脂后， 其主要技术指标──最大工作流速(在保证工作交换容 量前提下的流速)已相应确定下来。综合考虑树脂的利 用率及现场安装条件的限制后，在最大工作流速以下， 可以确定合适的流速，再根据“处理流量 = 吸附罐
最大难题之一。 Design for project of reclaiming gold from electroplating wastewater with ion-exchange resin // 对于镀金生产中金充分利用的话题，需要在产品 QIN Zong-jian 的工艺设计和电镀生产中各工艺参数与生产操作的技 Abstract: The process project and running status of noble 术细节上作大量的讨论，本文仅就镀金废液回收金的 metal reclamation from wastewater discharged by gold 技术问题与电镀同行作一个交流。目前国内大多数拥 plating plants were analyzed. Some actual problems caused by defective design and insufficient technical support were 有镀金生产线的电镀企业，对镀金废液的金回收多采 summarized. A new process project for reclaiming gold from 用树脂交换的技术措施，这也是比较实用的工艺技术 electroplating wastewater was designed according to two 手段。但是由于缺乏科学的指导和规范的技术管理， principles (i.e. controlling gold loss and improving economic 仍然存在金流失、树脂利用率低和相关管理活动的衔 benefit of the reclaiming treatment system). Some key issues 接缺乏技术支持等问题。而国内对这类专业性很强的 including the selection of exchange resin, the determination 工程技术问题不仅缺乏国家或行业标准来指导生产实 of adsorption tank size and process flow, as well as the development of technological norm were discussed. It was 际应用，而且类似的理论研究还远没有涉及到工程实 presented that the control rate (namely the ratio of gold 际应用问题。本文根据目前多数企业镀金废液的金回 concentration in No.1 detection spot to that in original water) 收处理运行现状，通过具体细节的技术分析，依照树 up to 0.85 is adopted as a main technological index for 脂交换原理对工艺流程、工艺规范与金流失控制等环 replacing exchange resins. Currently, the process has stably 节作一个综合性的方案描述，为解决电镀行业的类似 run for more than one year in a electroplating plant, showing 问题提供参考。 good economic benefit.