电镀废水处理工艺及回用技术研究

沈海军 任晓哲 周钱华

【摘要】随着我国综合实力的增强，科技技术水平也得到了飞速的提升，各行各业也得到了不断的发展，其中就包括电镀行业，发展的规模逐步扩大，每年都要排出大量的电镀废水，因为电镀废水的毒性很强，所以若是处理不当，会对附近的生态环境造成很严重的危害，日积月累之下，毒性就会慢慢积累，危害也就越来越大，进而会造成不可挽回的灾难，不仅将生态环境严重破坏，还会给人们的生命健康带来威胁。电镀废水与其他的一些污染物质相比，危害性更高，因此，对电镀废水的处理需要引起高度的重视，一定要利用先进的、有效的技术手段对电镀废水进行更好的处理，这已经成为了亟待解决的问题。近几年，出现了许多新技术，污水处理厂使用的治理电镀废水的方法不尽相同。为了实现电镀废水的全面检测，一定要选择实效性强的处理方案，将实用性、经济效益以及科学性能得到充分的发挥，同时还需要与其他的一些处理技术相结合，改变传统的废水处理的模式与观念，实现对废水资源的再次利用，将废水污染进行根治。

【关键词】电镀废水；处理工艺；回用技术；研究

引言

所谓电镀指的就是借助于电化学的相关方法实现非金属以及金属的表面装饰功能，对新性能进行获取和防护的一项工艺过程。进行工艺电镀时，一般流程为先进行前处理，接着进行电镀，最后进行后处理，这三个环节中都与环境问题有所关联，作为排名第三的污染行业，电镀行业产生的废水具有成分复杂的特点，一般具有较大的毒性，进行电镀废水的处理时，需要将其含有的有机物、氰化物、酸碱以及重金属离子等物质进行去除，这样才能实现环保的要求，同时还能对重金属进行回收，实现再次利用，若是对电镀废水处理不当会对生态环境以及人们的身体健康造成很严重的影响，付出高昂的治理代价，影响我国经济水平的发展。

1、车间产生的电镀废水的来源

在电镀行业之中，因为表面镀层不同，因此就会有相应不同的电镀工艺。大部分镀层是由合金或者是单一的金属组成的，例如青铜、黄铜、镉、锌、镍、银等。进行电镀所使用的基体材料不仅包括不锈钢、钢以及铸铁，同时还有非铁金属，例如酚醛塑料、聚砜、聚丙烯以及ABS塑料等，但是对塑料进行电镀之前，还需要进行一些特殊的处理，例如敏化处理以及活处理。其中最为重要的一点是电镀企业想要确保镀液的镀层质量高、使用寿命长、稳定性好的特点，都会在镀液之中添加入一些有机溶剂，例如光亮剂、PH缓冲剂、加速剂、稳定剂以及络合剂等。在电镀前会产生各个镀件的碱洗废水、酸洗废水以及电镀漂洗的废水，在镀后会产生清洗钝化的废水，除了这些还会产生其他的一些废水。

2、电镀废水的主要分类

2.1 镀件清洗废水。对镀件进行清洗时产生的废水主要的来源就是无氰镀锌、焦磷酸铜以及硫酸铜等工艺，水中的无氰化物成分有六价铬，PH范围为4至6；含有的金属元素有Mn、Cu、Zn等，在全部的电镀工艺中，废水量几乎占到了一半，COD通常情况下小于50。

2.2 含镍电镀废水。该种废水产生的源头为半光镍以及镀光镍等电镀工艺，在整个电镀工艺中，产生的废水量通常占到了百分之十，污染成分主要为金属镍，COD通常情况下小于50。

2.3 含氰电镀废水。该类的电镀废水来源是镀铜锌合金、镀金、镀银、白铜锡以及氰化镀铜等这类电镀工艺，同时还有清洗废水等，污染水质的物质主要为氰化物，在整个电镀工艺中，水量通常占到了百分之十五，COD通常小于50，这种类型的废水不容易处理。

2.4 混合电镀废水。该类废水主要为含铬、氰的电镀工艺中产生的排水，含这两类的废水混合到一起形成混合电镀废水，在整个电镀工艺中，水量只占到了百分之五，COD通常情况下小于60。处理这种废水时需要分别对污染物进行处理，处理的顺序随着处理方法的不同而不同。

2.5 含铬电镀废水。这种废水主要产生于钝化、镀铬等这些工艺的清洗环节，污染物主要為六价的铬，在整个电镀用水中水量占到了百分之二十，COD通常不大于30。

2.6 预处理电镀废水。这种类型的电镀废水来源是除锈、除油这些工艺，为这些工艺预处理的阶段，这些过程都是保证电镀质量中不可缺少的。这种废水产生的废水只占到了百分之一，COD小于2000，污染物主要为表面活性剂、油类这些有机类的污染物。

3、电镀废水回用的技术背景

对电镀废水进行回用是具有一定的技术背景的，电镀行业在我国的经济活动中占到了十分重要的作用，但是在生产的过程中会消耗大量的水，即浪费了资源，又将周围的水体产生了严重的污染。为了将生产的清洁化目标进行实现，推动节能减排的工作的开展，某些地区为了更好的开展上述工作，特别针对性的提出了，电镀企业排放的废水进行回收时必须高于百分之六十，这项规定是一项重大举措，有效的实现了水资源的节约以及水体的污染。

4、电镀废水处理工艺与回用技术

4.1 氢氧化物沉淀法。该种方法是最为常用的一种化学沉淀法。它的优点是，操作起来十分简单，成本不高，PH值方便控制等。主要工序为在废水之中加入碱性的沉淀剂，使废水之中含有的重金属产生氢氧化物沉淀，因其不溶于水所以易于分离，方便重金属的去除，使用的药剂多为碳酸钠、石灰等，来源较广、价格也不高。

缺点是，使用这种方法时会形成二次污染，还需要进行额外的化学药剂的投入，同时对于氢氧化物这类重金属来说，因为溶解度常数很大，所以需要将PH值调节到11、12，在排放时候还需要再次调到6-9之间，将处理的成本提高了。

4.2 硫化物沉淀法。使用这种方法时，最为常见的硫化物种类为H2S、NaHS、Na2S等。依据一定范围内的PH值，该种方法是否合适使用，主要依据硫化物中金属离子的浓度、价态以及自身的溶度积等，对溶液进行合理的PH值得调节可以对析出物进行控制，将金属硫化物的溶度积选择为最小的值。

这种方法的优点是：形成的金属硫化物沉淀相较于氢氧化物来说，随着浓度的变化，成本投入也较小、适应的PH值范围更大、溶解度更小。其缺点是：在使用硫化物进行重金属沉淀的过程之中很容易产生潜在的危险，大多在酸性废水之中才会含有重金属离子，使用这种方法会形成H2S这种有毒气体，同时形成的硫化物沉淀具有易成为胶体沉淀的缺点，分离起来较难。

4.3 铁氧体法。这种方法的原理是以铁氧体的生产原理为依据的，将废水之中含有的一些金属离子产生铁氧体的晶粒之后再进行沉淀析出，将废水进行净化，与此同时，在形成沉淀之后，可以利用磁力的作用将其分离形成较好的分离效果。这种方法一般情况下是向废水之中加入亚铁盐或者是铁盐，在碱性的条件之下进行加热搅拌，将添加剂适量的加入到其中，最终产生铁氧体。重金属的离子借助于夹带、包裹以及吸附的作用，将铁氧体晶格之中的二价、三价铁的位置进行取代，从而产生符合铁氧体，通式为FeO·Fe2O3。

这种方法的优点就是硫酸亚铁的货源较广、处理使用的设备较简单、污泥不会再造成二次污染、处理后的水是符合标准的，可以进行回收排放、价格低。缺点就是投入的试剂量大、形成的污泥数量多、技术较难进行控制、消耗的热能也比较多，处理起来成本较高，不能用到数量较多的废水处理之中。

4.4 离子交换法。借助于离子交换树脂实现重金属离子的置换，将重金属离子去除，从而实现纯化的最终目的。这种方法的优点是不会形成二次污染、残渣较稳定、操作便捷、简单。

最常使用的阳离子交换树脂为含-SO3H的交换树脂，为强酸性，以及含有-COOH的交换树脂，为弱酸性。羧酸基与酸性磺酸基能够与重金属离子形成交换。在重金属溶液之中借助于离子交换柱，可以实现阳离子交换柱和金属离子的交换。

除了天然沸石、合成树脂，一些吸附量较大且便宜的硅酸盐矿物质也可以将溶液之中含有的重金属离子进行去除。

离子交换法可以广泛应用在处理含贵重金属、锌、镍、铜的废水之中。其中对贵重金属废水进行处理时，可以实现贵重金属的回收将经济效益提升。

处理电镀废水时使用离子交换法，处理后的水质较好，可以对废水中含有的有用物质进行回收利用，节约了资源，缺点就是耗尽离子交换树脂后，为了实现再生需要用到化学药剂，在实现再生的过程之中会形成二次污染，处理成本较高。

4.5 吸附法。这类方法的主要原理就是以吸附剂自身的独特结构为依据将重金属离子除去。对固体物质具有的多孔性加以利用，吸附废水中的多种或一种重金属离子到固体表面来将其去除。通常情况下使用的吸附剂为活性氧化铝、沸石、硅藻土以及活性炭等。吸附剂不同，利用的吸附机理也不同，一般可分为化学吸附和物理吸附两大类，其中部分吸附剂不仅可以发挥吸附的功能还可以絮凝。

4.5.1 炭类吸附剂。使用最广泛的一种吸附剂为活性炭，主要利用其表面较为发达的空隙结构进行吸附作用，吸附的过程可以归为物理吸附，是我国当前对废水进行处理时使用最多的一种吸附剂。活性炭的孔径大小各不相同，相关的实验表明，当被吸附的分子为活性炭孔径的三分之一左右时，吸附效果最好。

和其他一些较为廉价的吸附剂相比较，活性炭价格较高，因此会对其在水处理之中的应用以及推广带来一定的影响。除此之外，因为制备活性炭的工艺不一样，处理的水质不一样，因此去除废水中的污染物的效果也不一样，具有较大的差异。所以，对活性炭的制备成本进行降低，将预处理技术进行改进才能将炭吸附技术进行创新。活性炭的发展可以很好的响应保护环境、节约资源的号召，改善水资源的。

4.5.2 低成本吸附剂。虽然活性炭最为常用，但是其价格较昂贵，成本投入较大，因此，怎样找到将成本降低同时又可以保证废水中重金属去除效果的一种吸附剂已经成为了人们日益关注的话题。截止到目前为止，研究人员对吸附剂的研究包括：泥炭、高岭石、粘土、自然沸石、褐煤、单斜刺黄铁矿、硅藻泥以及木质素等。

4.5.3 生物吸附剂。近几年来，生物吸附剂备受人们的青睐，因为其具有处理效果好、成本低的特点。其中最具有代表性的生物吸附剂有三类：微生物质类，酵母菌、真菌、细菌；藻类生物；树皮。目前研究最多的为菌类和藻类，它们的比表面积都较大，所以吸附的容量也很大。

这是一项新技术，相較于传统的技术，具有的优点是：不会形成二次污染、运行的费用不高、投入的资金少；处理的效率高，金属可以在低浓度下有选择性的进行去除；温度和PH值范围较宽；可以对一些重金属进行有效的回收。缺点是，这些研究仍有待于完善，且后续的分离不太方便。

4.6 电化学处理法。电化学处理法一般就是借助于金属存在的电化学性质，通过直流电的作用将废水中含有的金属离子进行去除，可以对高浓度的金属废水进行有效的处理。其中较为成熟的有电沉积、电浮选以及电絮凝，具体内容如下文所示。

4.6.1 电絮凝。这个方法就是利用可溶性阳极会产生电化学反应的原理，电极的附近会产生直接连续的金属阳离子，就能进入到废水溶液中，产生的阳离子在发生水解后，经过聚合的作用，就能合成氢氧化物、多核氢基络合物，可以当成絮凝剂进行废水中有机物和悬浮物的凝聚处理。

4.6.2 电浮选。这个方法是固液分离的一个过程，借助水的电解作用，形成氧气与氢气等气泡，将漂浮在水面上的污染物出去。

国外的学者通过使用电浮选方法来对污水进行处理，可以回收多个种类的重金属，例如镉、锌、铜、镍以及铁，去除重金属的效率可达百分之九十。

4.6.3 电沉积。这项技术一般用于回收废水中的重金属，这项技术较为清洁，不会留下残余物。研究人员发现以一定的条件为前提，可以对废水中的溶液进行有效的回收，他们通过对含有柠檬酸、次氮基三乙酸以及EDTA的复杂溶液中进行重金属的回收，回收率为百分之四十，若是对铜进行回收，回收率可达到百分之九十。

5、结语

在全球的范围之内，电镀废水都是污染环境较为严重的一个因素，现行的各项环境标准越来越严格，因此，为了符合这些不断变化的要求，各种各样的处理技术应运而生，例如离子交换、吸附、絮凝等等，都可以对重金属进行很好的处理。目前的研究还不够完善，还应该多学习国外的先进经验，将技术进行不断的改进与创新，实现电镀废水处理效果的提高，将回收工作提升一个高度，缓解水资源紧缺的问题。

参考文献：

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