混凝吸附法處理電鍍廢水

李金 雄師波

摘要：電鍍廢水是一種重污染性、排放量大的污水，隨著水資源短缺，電鍍行業規模擴大，污染物排放標準日益嚴格，迫切要求電鍍廢水的治理和循環利用。本文著重闡述了處理電鍍廢水的混凝機理和水處理劑。

關鍵詞：電鍍廢水；混凝；水處理劑

一、概況

電鍍是利用化學和電化學方法在金屬或在其它材料表面鍍上各種金屬。電鍍技術廣泛應用于機器制造、電子等行業。電鍍過程由于使用了大量強酸、堿、重金屬溶液等有毒有害化學品，因而是我國重污染性工業行業之一。隨著電鍍行業污染物排放標準的實施，大幅提高了污染物排放的控制要求；水資源短缺也要求水的循環利用，因此企業需采用更先進的工藝、更清潔的生產技術和更有效的污染治理措施才能適應新形式下我國電鍍產業的發展政策。

二、混凝機理

（一）壓縮雙電層

膠團雙電層[1]的構造決定了在膠粒表面處反離子的濃度最大，隨著膠粒表面向外的距離越大則反離子濃度越低，最終與溶液中離子濃度相等。當向溶液中投加電解質，使溶液中離子濃度增高，則擴散層的厚度減小。當兩個膠粒互相接近時，由于擴散層厚度減小，ξ電位降低，斥力減小，即溶液中離子濃度高的膠間斥力比離子濃度低的要小。膠粒間的吸力不受水相組成的影響，但由于擴散層減薄，它們相撞時的距離減小，相互間的吸力增大。可見其排斥與吸引的合力由斥力為主變成以吸力為主（排斥勢能消失），膠粒得以迅速凝聚。

（二）吸附電中和

吸附電中和作用指粒表面對異號離子，異號膠粒或鏈狀離分子帶異號電荷的部位有強烈的吸附作用，由于這種吸附作用中和了它的部分電荷，減少了靜電斥力，因而容易與其它顆粒接近而互相吸附。

（三）吸附架橋作用

吸附架橋作用機理主要是指高分子物質與膠粒的吸附與橋連。可以理解成兩個大的同號膠粒中間由于有一個異號膠粒而連接在一起。高分子絮凝劑具有線性結構，擁有能與膠粒表面某些部位起作用的化學基團，當高聚合物與膠粒接觸時，基團能與膠粒表面產生特殊的反應而相互吸附，而高聚合物分子的其余部分則伸展在溶液中，可以與另一個表面有空位的膠粒吸附，這樣聚合物就起了架橋連接的作用。

（四）沉淀物網捕機理

當金屬鹽（如硫酸鋁或氯化鐵）或金屬氧化物和氫氧化物（如石灰）作凝聚劑時，當投加量大得足以迅速沉淀金屬氫氧化物或金屬碳酸鹽時，水中的膠粒可被這些沉淀物在形成時所網捕。當沉淀物是帶正電荷在中性和酸性pH范圍內時，沉淀速度可因溶液中存在陰離子而加快。此外水中膠粒本身可作為這些金屬氧氧化物沉淀物形成的核心，所以凝聚劑最佳投加量與被除去物質的濃度成反比，即膠粒越多，金屬凝聚劑投加量越少。

三、混凝劑

（一）聚丙烯酰胺（PAM）

PAM是一種線型高分子聚合物，易溶于水，幾乎不溶于苯、乙醚、酯類、丙酮等一般有機溶劑，其水溶液幾近透明的粘稠液體，屬非危險品，無毒、無腐蝕性，固體PAM有吸濕性，PAM在應力作用下表現出非牛頓流動性：

（1）由于其具有極性基因—酰胺基，易于借其氫健的作用在泥沙顆粒表面吸附；

（2）因其有很長的分子鏈，大數量級的長鏈在水中有巨大的吸附表面積，故絮凝作用好，能利用長鏈在顆粒之間架橋，形成大顆粒的絮凝體，加速沉降；

（3）借助于聚丙烯酰胺的絮凝——助凝，在凈水處理的泥凝過程中可能發生雙電離壓縮，使顆粒聚集穩定性降低；

（4）由于分子鏈固定在不同顆粒的表面上，各個固相顆粒之間形成聚合橋。

（二）殼聚糖

殼聚糖分子中含有大量的氨基和羥基，因此可發生水解、羥甲基化、磺化、氧化、絡合、縮合等反應，從而使化學改性易于進行。改性的結果可使殼聚糖變為水溶性物質，廣泛應用于有效分離廢水中的膠體和分散劑、回收蛋白質、凈化飲用水、處理飲料、回收金屬等領域。

殼聚糖是一種白色無定型、半透明的片狀固體，不溶于水和有機溶劑，可溶于稀酸（如甲酸、乙酸、鹽酸），但在強酸中溶解，分子會發生降解。殼聚糖是直鏈型的高分子聚合物，由于分子中存在游離氨基，在稀酸溶液中被質子化，從而使殼聚糖分子鏈上帶有大量正電荷，成為一種典型的陽離子絮凝劑，它兼有電中和絮凝和吸附絮凝的雙重作用，即高分子鏈上的陽離子活性基團與帶負電荷的膠體微粒相互吸引，降低中和膠體微粒的表面電荷，同時壓縮了微粒的擴散層而使膠體微粒脫穩，并借助高分子鏈的吸附黏結和架橋作用而產生絮凝沉降[2]。

由于廢水當中會存在一些微小的膠體和無機顆粒物，當用混凝處理無法去除這些微小的細顆粒時，經常會用吸附劑來去除這些污染物。

（三）吸附劑

1、吸附作用機理

吸附法處理電鍍廢水是利用吸附劑的獨特結構去除廢水中的重金屬離子。吸附法因其操作簡單、投資少、處理效果好而越來越受到重視[3]。當吸附質到其表面后，表面張力減小。從而能有效地從氣體或液體中吸附其中某些成分的固體物質。

2、吸附類型：

（1）物理吸附：吸附劑和吸附質之間的分子引力產生的吸附。

（2）化學吸附：吸附劑與吸附質之間由于化學鍵力發生了化學作用。

（3）離子交換吸附：靠靜電引力吸附質離子聚集在吸附劑表面的帶電點上，同時放出等當量的同號離子。

3、活性炭

活性炭是一種黑色粉狀，粒狀或丸狀的無定形具有多孔的碳，主要成分為碳，具有較大的表面積，有很強的吸附性能，能在它的表面上吸附氣體、液體或膠態固體；對于氣體、液體，吸附物質的質量可接近于活性炭本身的質量。

四、結論

在新的產業政策形勢下，只有不斷借助創新的技術工藝，改革處理工藝，采用以上的這3種水處理劑按照一定的比例進行混合來制取復合型絮凝劑，它能克服使用單一絮凝劑的許多不足，適應范圍廣，對低濃度或高濃度水質、有色廢水、多種工業廢水都有良好的凈水效果，脫污泥性好，pH使用范圍大。才能適應新形式下國家環境保護政策對電鍍產業的要求，實現電鍍行業的發展壯大。

參考文獻：

[1]李道榮.水處理概論[M].北京：化學工業出版社，2005.

[2]孫小平，楊守煥，張菊.殼聚糖絮凝劑在廢水處理中的應用研究進展[J].科技信息， 2008，18：375-376.

[3]王亞東，張林生.電鍍廢水處理技術的研究進展.安全與環境工程，2008，15 （3）.