電鍍配位廢水處理的研究進展及工程實例

林梓河, 宋衛鋒

（廣東工業大學環境科學與工程學院,廣東廣州 510006）

電鍍配位廢水處理的研究進展及工程實例

林梓河, 宋衛鋒

（廣東工業大學環境科學與工程學院,廣東廣州 510006）

針對配位廢水處理難度大的特點,介紹了處理該廢水較為前沿的研究成果及工程實例,希望能為工程實際提供基礎性依據,同時為配位廢水的處理提供借鑒。

配位廢水;處理技術;工程實例

0 前言

配位廢水主要來源于電鍍行業生產過程中產生的廢液。為了保證鍍液的穩定性、使用壽命和鍍層質量,在鍍液中加入了很多的配位劑、穩定劑、加速劑、p H值緩沖劑等有機物。這些物質與Cu2+,Ni2+具有極強的配位性,容易形成非常穩定的配位物[1-2],給廢水的處理帶來很大的困難,同時,對環境和人體健康有很大的危害。對于配位廢水的處理,目前常用的方法主要有四大類:化學沉淀法[3]、氧化還原化法[4]、生化法[5]及其他方法[6]。本文以低成本、高效率為基本出發點,介紹了近幾年研究者在處理配位廢水方面的研究成果,另外總結一些成熟的工程實踐工藝,希望能為工程實際提供基礎性依據,也給配位廢水的處理提供借鑒。

1 配位廢水的來源及危害

1.1 配位廢水的來源

配位廢水的主要來源為沉銅線的銅槍、除油液清洗水,鍍銅線的除油、微蝕液清洗水,刻蝕線的堿性刻蝕液清洗水,鑲金線的除油、鉸金抽液清洗水以及防氧化線的除油、防氧化液清洗水等。這部分清洗水不但含有配位劑,還含有大量的銅、錫、鉛、金、鎳等金屬離子。

1.2 配位廢水的危害

配位廢水中含有配位劑,如果不徹底處理,會污染環境,人類、動植物過多接觸會帶來病變,引起公害。

2 配位廢水處理的研究進展

配位廢水處理難度大、處理效果不明顯、成本高等問題一直未能得到很好地解決。近幾年,研究人員經過不懈努力,取得了一定的成績。

2.1 硫化鈉沉淀法

戴文燦等[7]用硫化鈉沉淀+浮選法處理配位廢水。結果表明:采用硫化沉淀+浮選處理電鍍廢水的效果優于中和沉淀+浮選處理的。硫化沉淀+浮選處理時,捕收劑在沉淀物表面發生的吸附主要為化學吸附,結合牢固,攪拌時不易打散,使金屬離子的去除率高;同時還可以去除石油類等有機物。但S2-的質量濃度必須準確的控制,一旦S2-過量將會產生惡臭,造成二次污染[6],同時在處理過程中還會產生大量對人體有害的物質。

2.2 硫酸亞鐵法

張志軍等[8]通過投加硫酸亞鐵形成沉淀去除重金屬離子,得出當廢水中Cu2+的質量濃度為57.6 mg/L,Ni2+的質量濃度為42.0 mg/L時,分別投加15 mg/L和12.5 mg/L的硫酸亞鐵,控制p H值在8.5～9.5,Cu2+,Ni2+的去除率分別達到最大值99.60%和93.13%。目前較多研究表明[9-11]:該方法處理效果明顯,但仍存在不足之處,如加藥量較大,產生的污泥較多。

2.3 重金屬捕集法

重金屬捕集劑是一種水溶性的、能與多種重金屬離子形成穩定不溶物的螯合物,因此利用重金屬捕集劑與重金屬離子結合形成更穩定的螯合物,沉淀去除Cu2+。修莎等[12]合成新型捕集劑XL9處理電鍍廢水。結果表明:處理p H值為2.05,Cu2+的質量濃度為584.79 mg/L的廢水,可無需調節p H值直接投加10 mL捕集劑,攪拌反應3 min,靜置后其上層清液中Cu2+的質量濃度為0.24 mg/L,去除率達到99.96%,完全達到國家排放標（GB 8978-1996）。在p H值為3～10的范圍內,投加0.20 mL捕集劑,對含Cu2+的質量濃度為4.16 mg/L的廢水的去除率可達到94.95%以上,其出水中Cu2+的質量濃度小于0.5 mg/L,達到國家排放標準。廖冬梅等[13]研究了利用環境友好型的有機硫藥劑 TMT處理含銅氨配位離子廢水的影響因素。結果表明:TMT能與Cu2+強力鰲合并沉淀,處理含銅氨配位離子廢水的效果好,出水中Cu2+的質量濃度很低,不會對環境造成二次污染。利用重金屬捕集劑處理配位銅廢水,操作簡便,但重金屬捕集劑一般價格較高,所以采用該方法處理的成本較高。

2.4 電解法

電解法是一種常規的含銅廢水處理工藝,但由于傳統的平板電極表面積較小,受操作電流的限制且處理量小,尤其是在電導率低時,電流效率不高,造成回收成本高,殘余Cu2+的質量濃度大等問題,因而影響了電解回收的推廣使用[14-15]。針對存在的弊端,郝學奎等[16]采用擴展陰極法對酸性稀溶液中Cu2+的回收處理進行了研究。結果表明:擴展陰極法與常規的板式電解法相比,Cu2+的去除率提高了38%,能耗降低了20%,電解廢水的p H值適用范圍在1～4之間,且處理廢水量大。練文標[17]用鐵屑內電解法處理印刷線路板配位廢水,能有效地破除配位劑對重金屬的配位,使 Cu2+的去除率達99.8%以上,COD的去除率為25%左右,處理后的出水中Cu2+達標排放,處理效果好、費用低。

2.5 生物法

利用微生物吸附、吸收和轉化等作用處理印刷線路板配位廢水已成環保科技工作者廣泛關心的熱點問題,已有文獻報道該方法已應用到實際工程中[18]。在國外,Tucker等[19]通過實驗研究發現Scenedesmus Inerassatulus這種微藻不僅可以去除廢水中的游離態金屬離子,對于配位態金屬離子的去除更加有效。例如:在 EDTA配位銅中,該種藻類對于金屬的鰲合性要遠遠強于EDTA的配位能力。

2.6 離子浮選法

離子浮選法是利用表面活性劑在氣-液界面上所產生的吸附現象,使離子與表面活性劑形成不溶性的沉淀物,并附著在氣泡上實現浮選分離。戴文燦等[20]進行離子浮選法處理電鍍廢水的研究,當cA∶cMe=（2.5～3.0）∶1,p H 值為 8.5～9.0,金屬離子的濃度不高于0.000 1 mol/L時,離子浮選對Cd2+,Zn2+,Fe2+,Cu2+,Ni2+均有很高的去除率,Cd2+,Zn2+,Fe2+,Ni2+,Cu2+殘余的質量濃度最低分別為0.05,0.20,0.22,0.28和0.33 mg/L,處理后的電鍍廢水各污染物的質量濃度均達到排放標準。

3 工程實際處理工藝

3.1 生物法

利用微生物處理配位廢水。首先將配位廢水進行預處理,使配位物的質量濃度降至微生物可以承受的范圍,在厭氧條件下,微生物能降解破壞這些配位物,使Cu2+釋放出來并與在厭氧條件下生成的S2-結合生成CuS沉淀,且微生物細胞外聚合物也具有吸附Cu2+的作用。實際工程經驗表明[18]:經過硫酸亞鐵法預處理后的印刷線路板配位廢水中,COD的質量濃度為300～400 mg/L,Cu2+的質量濃度為l～2 mg/L;經過厭氧法處理后,出水中 COD的質量濃度一般為120～200 mg/L,Cu2+的質量濃度低于0.5 mg/L;再經好氧降解處理,出水中殘留的COD的質量濃度可以達到《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）中的一級標準。通過定期排泥,可減少銅在系統中的積累,不僅達到了去除Cu2+的目的,還有效降低了出水中的COD的質量濃度。生化法處理工藝流程,如圖1所示。

圖1 生物法工藝流程

3.2 化學法

化學法,即:通過投加一系列的藥劑,達到去除Cu2+的目的。深圳華發電子股份有限公司配位廢水處理工程[21]通過投加重金屬捕集劑（DTCR）去除Cu2+,效果明顯。其工藝流程,如圖2所示。

圖2 化學法工藝流程

該廢水處理工程于2002年6月投入運行以來,設施運轉正常,處理效果良好,出水水質穩定達標。

4 結語

針對配位廢水處理難度大的問題,研究者提出了大量的處理方法,但大多數方法仍處于實驗研究階段,未能推廣到實際工程中。另外,隨著國家環保法規的日益嚴格,廢水的處理問題是每個生產企業的艱巨任務。科研人員應在降低處理成本、推進其工程化應用方面加強研究攻關,以促進配位廢水處理技術水平的完善與提高。

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[21] 謝東方.印制電路板廢水處理技術應用實踐[J].安全與環境程,2005,12（1）:42-45.

Research Progress in Treatment of Electroplating Complex Wastewater and Engineering Cases

LIN Zi-he, SONG Wei-feng

（College of Environmental Science and Engineering,Guangdong University of Technology,Guangzhou 510006,China）

According to the fact that it is very difficult to treat complex wastewater,some cutting-edge research achievements and engineering cases in treating such wastewater are presented,hoping to provide a fundamental basis for engineering practice,and also offer references to the treatment of complex wastewater.

complex wastewater;treatment technology;engineering case

X 7

A

1000-4742（2011）05-0003-03

2010-11-01