电镀废水处理技术工艺研究现状与发展

1、电镀废水处理工艺及技术研究现状与发展摘 要主要对我国当前处理电镀废水处理常用技术方法进行了综合对比。比较了各种处理方法的原理、适用条件及现场要求。并归纳了各方法的使用特点。结合实际生产排放实例的列举，将电镀废水处理工艺技术的改革和细化的研究及应用的进展和推广进行了展望。关键词电镀废水；处理技术；工艺优化Abstract: The current technology used in electroplating wastewater treatment and the characteristics were analyzed. The method applied in optimizati

2、on withelectroplating wastewater treatment was discussed. The future development trend of wastewater treatment technology was proposed.Keywords: electroplating wastewater；treatment technology；trend process optimization 现今国内外航空、冶金、化工、电子、机械、军工制造等行业的迅猛发展使得电镀工艺被广泛应用。此趋势推动着电镀行业自身进行工艺研发和技术创新。与此同时，为顺应国际组合和

3、社会对环境可持续发展的倡导，科技工作者们需要对电镀工艺在现有的技术应用基础上进行细节深化，并对已有的设置不断优化和完善。电镀工艺出现于19 世纪的国外，相应的废水处理技术在我国的出现可以追溯到上世纪五十年代末期。电镀行业是重污染行业，属全球三大污染工业之一。电镀作为一种工艺，能通过电化学及化学原理在金属、非金属材质表面进行处理，实现对材料表层修饰、防腐蚀等目的。电镀的种类众多。根据镀层数目可分为单金属镀、合金镀；按镀层光亮程度可分为：镜面镀、半哑光镀、哑光镀、遮光镀；由基材不同可分为：金属基材镀、树脂基材镀、陶瓷基材镀等；大多数电镀过程是在水相中进行，也有在非水相中进行的。电镀过程有通电电镀和

4、化学镀等不同方式。电镀因其自身的特点而发展空间广阔，并有持续的发展前景。电镀被使用在国民生产、生活的方方面面。同时，电镀行业也是一个高耗能行业，工艺的特点要求消耗水、电的量大。伴随着电镀行业的发展，由此产生的三废排放、对周边环境的影响等也已成为人们关注、研究的热点1。电镀加工过程所使用的酸、碱、氰化物、重金属盐类、各种添加剂等使得电镀废水中含有大量镍、铜、铬、锌、镉等重金属离子、EDTA、表面活性剂等有机成分。针对电镀废水的成分复杂、变化频繁特点，也有了多种电镀废水处理方法应用于实际。国家相关部门也颁布了相应的排放标准2。1 电镀废水来源和分类 电镀工艺总体可分为：镀前预处理、电镀、镀后处理。

5、由此产生的电镀废水包括：待加工件的碱性除油液、工件清洗水、酸性防锈液、电镀废浴液、工件粗化液、工件封孔液、钝化液、极板清洗液、检测用水、镀槽清洗液、生产线的“跑、冒、滴、漏”废水、不合格加工品的剥离褪镀液，及废水处理过程中的自用水。其中废水量约80 %是由清洗镀件时产生，而电镀废浴液的浓度最高。电镀工艺的多环节使得电镀废水中污染物种类多：重金属离子、酸碱溶液、磷酸盐、含氮化合物、表面活性剂、少量光泽改良剂、油脂、氰化物等。2 电镀废水特点及危害 电镀过程通常根据镀种要求而使用确定的电镀浴液及前后处理液。电镀废水在被排入废水处理设施时应根据主含量成分分别收集后处理；而加工过程中投入的各种辅助剂如

6、：光亮剂、封孔液、防锈液、表面活性剂等，也随着进入废水中。电镀废水含有大量多种有害物质且成分构成和含量变化而具有水质不固定、难以预测的特点。电镀废水中的多种有害成分必须经由专业处置设施处理并达到国家排放标准才能外排。未经处理或废水处理效果不达标排放，会对自然环境造成显著危害。重金属离子进入自然界后会通过土壤、水体、食物链方式进入人体富集对生物体造成严重损害。镉、镍、铬、铅为国家一类有害物质；铜、锌为国家二类有害物质。镉离子易对机体肾脏造成伤害，引起贫血、骨骼生长变慢、骨质脆化等；铬离子Cr()的毒性高于Cr()的，易对人体皮肤、呼吸系统及内脏造成伤害，常见皮肤过敏、咽喉充血等3；而Cr()易对

7、肺造成损害；镍离子对人体危害表现在：易积存于骨髓、脑、肺等器脏中；皮肤频繁接触高浓度镍离子溶液及其蒸气后易出现过敏、溃烂。铜离子在人体内积累会对消化系统、肝、肾器官产生损伤；一定浓度的铜离子经由血液系统会使人意识不清，长期接触含铜溶液易出现皮炎、过敏现象。锌离子在体内过量富集会对肠胃器官产生损害。氰化物属于剧毒类物质，毒性大、作用快是其特点。其游离氰化物的毒性最强。CN-进入人体后形成的氢氰酸与血液中的Fe3+产生络合反应，使特种含铁酶失活，进而导致机体自主呼吸停止，使人窒息。无机类的酸、碱会使自然水体平衡被打破，影响水体中生物生长；高浓度的酸、碱的腐蚀性会破坏水体系统的良性循环。有机类成分如

8、氨氮类化合物、磷酸盐、表面活性剂等会使所在水体营养富余，BOD 升高，水体中的动物大量死亡、植物生长失衡，降解水体难度变大。3 电镀废水处理技术3.1 常见处理方法3.1.1 化学法 化学法用于电镀废水处理主要是通过加入化学试剂，使水中有害成分发生化学反应使其难溶于水或形成其他形式、从而降低原有害成分在水中的浓度、减少其毒害性，并通过重力沉降等手段来实现从水中分离的目的。化学法包括化学还原法、化学氧化法、化学沉淀法、腐蚀电池法等 。化学还原法主要用于处理含铬废水。在待处理废水中加入还原剂FeSO4、亚硫酸盐、Na2S2O3 等，将Cr()还原为毒性小的Cr()后投入沉淀剂石灰等进行去除。化学氧

9、化法主要是用于处理含氰废水。首先在碱性环境(pH10)下，加氯系氧化剂如：次氯酸钠、漂白粉、液氯等破氰后，在碱性环境下，继续氧化生成CO2、N2 等。操作中严格控制破氰环节的pH，避免酸性条件下反应生成剧毒易挥发的氯化氰(CNCl)4而产生二次污染。沉淀法是加入合适的沉淀剂，与待处理成分发生化学反应生成物多为沉淀物，可用固液分离技术实现分离。电镀废水中共存重金属离子种类多时，在处理过程中应调节pH 范围、沉淀剂投入量，减少共沉淀对反应环境pH 的影响5。3.1.2 物理法 物理法利用改变废水中有害成分的物理特性来实现分离目的，其化学性质不发生变化。主要有蒸发浓缩法、反渗透法、晶析法。蒸发浓缩法

10、可将待处理废水浓度提高、体积减小。该方法能耗大，在处理含铬、含铜、含银、含镍废水过程中为控制成本常被作为辅助处理手段。 反渗透法作为浓缩分离技术，使用特殊半透膜结合高压过滤方式进行，因此也称为固膜分离法。该方法多使用于含镍、含铜、含锌、含镉的低浓度废水处理6。实际操作中对膜的技术性能有较高要求，同时该工艺的自清洁能力和有效使用寿命是该方法今后发展、推广的关键7。 晶析法利用盐类物质在溶液中浓度过饱和后析出形成结晶的特点，多用于处理含镍废水、含氰镀锌废水。3.1.3 物理化学法活性炭吸附法主要用于含铬、含氰废水处理。该法利用活性炭内部多孔疏松、超大表面积结构对废水中有害成分直接吸附富集。该法一般

11、与其它方法联用；同时使用中相应的活性炭的再生技术优化、再生液的后处理都对该方法的广泛应用有一定影响。液膜法主要应用于含铬、铜、锌、汞、镍、钴等废水处理。液膜是水-油-水的多重结构。外层水相可以是含重金属的溶液，油膜层为煤油，内层水相多为碱性NaOH 溶液。该法多用于处理量小、工艺水平要求高的场合，使用中应避免油类产生的二次污染。离子交换法可以根据废水中所含待处理组分所带电荷正负性选择适合的离子交换树脂，利用离子交换过程使水中有害离子被吸附交换至树脂上，实现分离目的。该方法可去除Cr()、铜离子、铁离子等重金属离子。前期投入资金多，对设备操作技术要求高，定期需要对树脂进行洗脱、再生处理。实际运行

12、中应注意避免处理铬离子时余氯对树脂使用寿命的影响。电解法利用阴、阳极上还原氧化反应，使废水中的有害成分变为毒害性小的成分或沉淀并进行后续的分离处理。该法可用于处理高浓度单一镀种或多镀种产生的电镀废水。其特点是效果明显、设施占地面积少，沉渣量小；同时耗电量大，使用中阳极的蚀耗明显。多用于回收电镀废水中的贵金属或经济价值高的金属，如：金、银、锌等。萃取法利用萃取原理通过萃取混合-萃取分离-萃取富集，使废水中的某些组分从水溶液中分离出去以达到处理目的8。3.2 新型处理法3.2.1 生物法 生物法作为一种高新技术应用于电镀废水处理中，在设备正常工作状态下，操作简便，过程易控制、污泥产量少、处理成本低

13、、二次污染少。主要用于处理废水中的重金属离子。生物吸附法使用特种微生物对重金属离子吸附达到去除的目的。该方法的关键是保持微生物的良好活性，预防和及时处理待处理废水进水过程中温度、pH、其它离子(如Ca2+、Mg2+等)对微生物的污染。一般适用于处理低浓度重金属离子废水。生物凝絮法是利用微生物产生的代谢产物具有的絮凝能力。其代谢产物多为蛋白质、纤维、核酸等天然高分子物质，内部结构的特点使得高分子物质易通过自身的亲水性或疏水性、电荷性相互吸引形成“桥”作用，对重金属离子具有凝聚作用。生物法应用于废水处理中，在电镀废水持续作为进水的前提下，能体现该技术能耗低、投入化学药剂少、成本低的特点。反之，间歇

14、性的进水会使得处理不连续、微生物生长难驯化、不稳定，同时灭活排放的处理成本将升高。生物法也可用于含水性油墨成分的废水处理9。3.2.2 使用重金属捕集剂 利用重金属捕集剂进行电镀废水处理的研究也已有一定成效。该类方法主要是通过捕集剂与重金属离子间的螯合反应生成沉淀以实现分离目的。常用的氨基二硫代甲酸型螯合树脂(DTCR)其分子结构中极性基上的硫原子负电性及较大的半径，易于变形吸引阳离子，能与重金属离子生成难溶于水的氨基二硫代甲酸沉淀盐(DTC 盐)。DTC 盐的交联结构使得其分子量比反应前DTCR分子量要扩大23 个数量级，在水相中体现出DTC 盐的易絮凝沉淀。该方法无二次污染，污泥产量少，p

15、H 适用范围广，在311间均可用。应用前景广泛。Yijiu Li 等10将二乙基氨基二硫代甲酸钠(DDTC)用于研究处理含铜电镀废水。使用中，DDTC 与铜质量比控制在范围0.81.2 内可使去除率达到99.6 %。4 实际应用中的工艺 增进科技人员根据电镀废水排放的实际，作了许多有针对性的优化和改善，使水处理效果提高明显。左鸣等11对某电镀工业园的水处理工艺进行了优化。在酸性废水中预加入铁屑，将生产现场综合排放废水按照镀种分类进行；针对镍、铜离子，使用FeSO4 预破络-氢氧化物沉淀-硫化物沉淀工艺，使处理后外排水中Cr()、CN-、铜、镍离子含量均低于国家排放限标；采用生化工艺深化处理工艺

16、参数，在降低废水处理自用水量和投加药剂量的同时也减低了处理后出水的COD 值，取得了良好的经济效益。徐海旭等12研究了电镀废水中络合物对COD 测定的影响。COD 数值作为废水处理判定指标之一，测定值往往会由于电镀废水中存在的有机物成分与水中金属离子形成络合物而低于真实值。文中对比化学破络法和物理破络法处理后的COD 值，提出了化学破络法效果更好、可使有机物成分得到有效处理的建议。范文玉等对FeSO4 络合沉淀法适用于高浓度含氰废水13-14、Fenton 氧化法可有效处理低浓度含氰废水15-16的特点，将两种工艺联用于处理高浓度含氰废水17。通过优化工艺参数，实现了对含氰废水(CN-质量浓度

17、约450550 mg/L)的处理(外排水中CN-0.02 mg/L)，去除率达到99.9 %以上，COD、BOD 悬浮物含量等指标达到国家排放标准。该方法处理后二次污染少，污泥产量少，操作简便，同时可回收络合产生的氰化物。对实际应用有显著经济、环保指导意义。隋彦青18对某电镀企业的原有水处理设施工艺进行了优化：对含铜废水、络合废水增添破络预处理，对含油墨的含氰废水增加(AO+MBR)工艺，改进后的处理效果提高明显，排除水中的重金属离子(铜离子、镍离子等)符合国家排放要求。王亮19将广东某电镀厂废水处理工艺进行了研究、改造：将综合废水按镀种分别收集；对含铜废水处理增加硫化物沉淀环节；对含镍废水处

18、理改用Fenton 预破络-中和沉淀-硫化物沉淀工艺。处理后水中铜离子含量0.3 mg/L，镍离子含量0.1 mg/L，效果明显。刘景允20对电镀废水处理工艺研究中，提出对含铬废水中和处理过程使用先投石灰后加碱液的方式，达到了出水pH 合格和沉泥量减少的双重目的。5 展望 电镀行业内的废水应严格遵循分类收集、分质处理原则。在保证处理后水中各监测项达到最新排放标准的基础上，完善和细节处理水中各污染组分方法。加大监控力度，生产企业需将电镀废水完全入网排放、严格排放指标制度。注意处理过程中水的重复利用和循环回用度，切实提高废水处理效果。实现绿色生产、清洁生产；达成经济效益和环境保护双赢目标。参考文献

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