簡述電極箔公司含酸廢水的處理工藝及回收利用

嚴 錚/新疆眾和股份有限公司

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簡述電極箔公司含酸廢水的處理工藝及回收利用

嚴 錚/新疆眾和股份有限公司

【摘 要】電極箔公司在生產過程中會產生大量的含酸廢水，如果排入外界環境將會造成很惡劣的影響，廢水處理要從清潔生產的角度來考慮，去除掉有害成分，回收可利用成分，這樣不僅能減少環境污染，還可以為企業節約成本創造效益。文章簡單闡述了含酸廢水的產生、廢水處理工藝以及廢水的回收利用，以期能提供有價值的參考。

【關鍵詞】電極箔；廢水；處理；回收

前言

電子產業飛速發展，電極箔的產量也隨之急劇增加，在生產電極箔的過程中會產生大量的含酸廢水，這些廢水如果直接排放會對環境造成極大的破壞，因此電極箔公司應嚴格把控對廢水排放的處理，這也是國家對企業排污的硬性規定。目前含酸廢水處理工藝中化學中和法比較常用，但是存在一定弊端，膜技術的發展創新使得含酸廢水的處理具有更好的效果。

1.含酸廢水的產生

生產電極箔主要以高純鋁（純度99.95％以上）為主要原材料，通過腐蝕和化成兩道工序來完成，腐蝕工藝的主要目的是在光箔的表面形成有序的坑洞來增加電極的表面積，用以增加成品箔的電容量。在制作工藝中所使用的酸液主要以硫酸和鹽酸以一定的配比混合而成，光箔作為正極引入腐蝕槽，槽內有固定的鈦板作為負極，在電化學加速下鋁箔表面部分溶解進而形成腐蝕坑洞。在腐蝕過程中腐蝕槽中游離的H+不斷被消耗掉，取而代之的是Al3 +離子，在整個過程中需要不斷向腐蝕槽中添加新鮮的游離酸，置換出部分舊槽液用以維持腐蝕槽槽液化學組成的穩定性，但是因此也會消耗大量的酸，產生出更多廢酸液。酸的大量消耗無疑給企業生產成本增加了負擔，對企業處理廢水也造成了很大的壓力。

化成是緊接著腐蝕的下一步工序，這一步驟是在有機酸銨鹽（如己二酸銨、壬二酸銨等）或者無機弱酸中來完成的。將腐蝕箔作為正極引入化成槽并施加一個直流高壓，在腐蝕箔的表面會形成一層穩定而致密的氧化層，對于提高電容器穩定性，減少漏電，是至關重要的。目前我國的生產工藝主要以己二酸銨化成為主，化成液含量很高。化成完成后的鋁箔需要利用純水清洗除去表面附著的己二酸銨液，會消耗大量的純水資源，同時產生了大量的清洗廢水。己二酸銨價格較高，隨廢水流失掉很可惜，而且還會大大增加企業COD及氨氮的排放總量，需要進行處理達標后方可排放，這進一步增加了企業成本并產生了額外的環境風險。

2.含酸廢水處理工藝

2.1化學中和法

化學中和法是最為常見的處理含酸廢水的方法，這是一種基本的化學反應，反應式為：

H++OH-→H2O，最直接的中和法就是將酸性廢水與堿性廢水直接混合攪拌，這是最經濟簡單的辦法；對于濃度較高、成分簡單的酸應當回收利用，比如回收再生酸、硫酸亞鐵等。現在經常用的是加堿中和的辦法，使酸、堿溶液充分混合，調節廢水PH值達到中性。但是這種常規的中和沉淀、過濾工藝只是將酸性廢水處理至可達標排放，其中的可回收利用的成分都浪費掉了，并且中和后會產生大量的固體廢物形成二次污染，不僅破壞環境，更不利于企業長足發展。

2.2膜處理技術

膜技術主要是依靠離子交換膜的選擇透過性，將溶液中的多種不同成分進行分離、富集、回收再利用的工藝方法，膜技術應用于含酸廢液的處理能取得更好的效果，隨著膜技術行業的迅速發展，工藝越來越成熟，處理工藝簡便，更加高效、實用、無污染，可以將資源充分回收利用，降低了企業成本，也為環境保護貢獻一份力。

（1）微濾和超濾法。微濾（MF）可除去大小約0.1～1μm的顆粒雜質，主要用于去除細菌、懸浮固體、膠體物質等，可透過溶解固體和大分子。超濾（UF）可以去除0.002～0.1μm大小的顆粒雜質，主要用于去除懸浮固體、微生物等，可以除去分子量大于1000～100000的物質，能透過溶解固體和小分子。其基本原理是被分離的溶液在借助外界壓力的作用下，以一定的速度沿著具有一定孔徑的濾膜面上流動，通過膜的滲透性來實現分離和濃縮的目的。微濾和超濾法對于天然水中低濃度的污染物處理及各種金屬鹽類的去除具有較好的效果，但是對硫酸鹽的去除效率卻不高。

（2）反滲透法。是利用反滲透膜只能透過溶劑（通常是水）而截留離子物質或小分子物質的選擇透過性，以膜兩側靜壓為推動力，而實現的對液體混合物分離的膜過程。反滲透的截留對象是所有的離子，僅讓水透過膜，出水為無離子水。反滲透裝置利用 RO 膜元件除去大部分（約99％）的無機離子和有機物，反滲透其實是滲透的逆過程，它的除鹽機理是：半透膜的表皮上布滿了許多極細的膜孔，膜的表面選擇性的吸附了一層水分子，鹽類溶質則被膜排斥，化合價態越高的離子被排斥越遠，膜孔周圍的水分子在反滲透壓力的推動下，通過膜的毛細血管作用流出純水而達到除鹽目的。反滲透對不同物質的脫鹽率主要由物質的結構和分子量決定，水中被截留的物質包括無機物、糖類、氨基酸、BOD、COD等，通過的物質只有水和溶劑，對高價離子及復雜單價離子的脫除率可以超過99％，對單價離子如：鈉離子、鉀離子、氯離子的脫除率稍低，也超過了 98％；對分子量大于 100 的有機物脫除率也可達到 98％。反滲透法與其他處理方法相比具有設備簡單、運行穩定、效益高、占地少、操作方便、能量消耗少、適應范圍廣、自動化程度高和出水質量好等優點。

（3）擴散滲析法。利用半透膜的選擇透過性來分離不同的溶質粒子（如離子）的方法稱為滲析。其工作原理是利用半透膜或選擇透過性離子交換膜使溶液中的溶質由高濃度一側通過膜向低濃度一側遷移的過程。這種過程是以濃度差為動力，所以也稱為濃差滲析或自然滲析。它主要用于有機和無機電解質的分離和純化。在酸堿回收、電鍍廢液處理以及從工業廢水中回收有用物質等方面應用十分廣泛。工作原理是由一定數量的膜組成不同數量的結構單元，其中每個單元由一張陰離子均相膜隔開成擴散室（A室）和滲析室（B室），在陰離子均相膜的兩側分別通入廢酸液及接受液（自來水）時，廢酸液（A室）側的硫酸及其鹽的濃度遠高于水的一側，因此由于濃度梯度的存在，廢酸及其鹽類有向B室滲透的趨勢，但膜是有選擇透過性的，它不會讓每種離子以均等的機會通過，首先陰離子膜骨架本身帶正電荷，在溶液中具有吸引帶負電水化離子而排斥帶正電荷水化離子的特性，故在濃度差的作用下，廢酸側的陰離子被吸引而順利地透過膜孔道進入水的一側。同時根據電中性要求，也會夾帶帶正電荷的離子，由于H+的水化半徑比較小，電荷較少。而金屬鹽的水化離子半徑較大，又是高價的，因此H+會優先通過膜，這樣廢液中的酸就會被分離出來。由于采用逆流操作，在廢液出口處，酸室中的酸雖因擴散而大大降低濃度，仍比進口水中酸的濃度高，加上實際做膜時，可以通過側基取代控制膜的含水量和孔徑，所以擴散滲析對酸的回收率一般均能達到80％以上。擴散滲析法以濃度差作為動力，不需要額外提供能耗，是一種低功耗、省勞力、高效率、低成本、成本回收周期短的分離方法。擴散滲析系統在離子分離的過程中不引入新的組分，得到的回收酸純度較高，用于處理鋁箔腐蝕廢酸，回收酸可以回收再利用，再次用于鋁箔腐蝕工藝，既緩解了環境壓力，又能節約成本，被廣泛應用于工業酸洗廢水的處理。

雙極膜電滲析（EDBM）技術是近年發展起來的一種特殊的電滲析技術。它以雙極膜中水直接解離變為H+及OH-為基礎，可以直接將金屬鹽溶液轉變為對應的酸和堿，不引入其它任何雜質。如果利用雙極膜電滲析技術對滲析殘液進行處理，就可以得到對應的游離鹽酸，同時還可得到對應的堿（可以是純凈鋁鹽，或者部分堿化的鋁鹽即聚合鋁鹽）。純凈鋁鹽是重要的基礎化學原料，聚合鋁鹽更是一種有效絮凝劑，市場需求量很大。這樣一來就可實現廢物利用，變廢為寶。

3.結束語

目前我國的廢水處理技術取得了一定的成效，也為企業創造了一些價值，基于今后的環境保護的要求與必要，企業更需致力于開發新技術應用新方法來處理廢水，不僅做到資源的有效回收利用，更應當注重減少對環境的污染，相信隨著膜技術的不斷創新與完善，我們的廢水回收處理能取得更好的成效，使得社會、環境、資源和諧發展。

參考文獻：

[1]陳慶，張偉明.基于膜分離的電極箔行業減排降耗過程研究[J].水處理技術，2014.3.

[2]莊金霞.電容箔行業腐蝕廢水資源化應用研究[D]. 溫州大學，2013.