電鍍廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展

摘要：電鍍廢水中含有大量有害物質(zhì)，若不經(jīng)處理直接排放，則會(huì)危害生態(tài)系統(tǒng)以及人類的身體健康。綜述電鍍廢水的來源、危害以及電鍍廢水處理技術(shù)，重點(diǎn)闡述化學(xué)法、物理法、物理化學(xué)法、生物法在處理電鍍廢水過程中的應(yīng)用情況，并對(duì)未來電鍍廢水的處理技術(shù)進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：電鍍廢水；重金屬離子；處理技術(shù)

中圖分類號(hào)：TQ153 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2024）07-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.07.048

Research Progress of Electroplating Wastewater Treatment Technology

SHI Haifeng， ZHOU Jiapan， LIU Feifei， WANG Xiangyun， GUO Zhe

（College of Chemistry and Chemical Engineering， Changji University， Changji 831100， China）

Abstract： Electroplating wastewater contains a large amount of harmful substances， and if discharged directly without treatment， it will harm the ecosystem and human health. This article summarizes the sources， hazards， and treatment technologies of electroplating wastewater， with a focus on the application of chemical， physical， physicochemical， and biological methods in the treatment of electroplating wastewater. It also provides prospects for future electroplating wastewater treatment technologies.

Keywords： electroplating wastewater; heavy metal ions; treatment technology

近年來，隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，工業(yè)廢水排放量逐年增加。為保護(hù)生態(tài)環(huán)境，我國(guó)不斷完善工業(yè)廢水監(jiān)管制度。電鍍常用于金屬材料的化學(xué)防護(hù)，通常采用電化學(xué)法對(duì)材料表面進(jìn)行修飾、涂層、防護(hù)等，使其獲得新的外觀及特定的理化性質(zhì)，在制造業(yè)占據(jù)重要地位。電鍍廢水的處理問題限制了電鍍行業(yè)的發(fā)展，如何高效地處理廢水成為當(dāng)前電鍍行業(yè)研究的重要方向。

1 電鍍廢水的來源及危害

1.1 電鍍廢水的來源

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電鍍行業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展期。目前，電鍍行業(yè)已經(jīng)成為制造業(yè)的重要組成部分，電鍍工藝廣泛應(yīng)用于機(jī)械、工業(yè)制造等領(lǐng)域[1]。電鍍廢水分為鍍件清洗水、電鍍廢液、設(shè)備冷卻水及其他廢水等。

1.2 電鍍廢水危害

電鍍廢水中主要含有Cr6+、Pb2+、Zn2+及Ni2+等重金屬[2]。電鍍廢水中的鉻離子經(jīng)常以Cr6+的形態(tài)存在，且易溶解與轉(zhuǎn)移，具有致癌性。過量的Cr6+進(jìn)入人體，可能會(huì)引發(fā)呼吸道疾病，如鼻炎、氣管炎等，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)T導(dǎo)細(xì)胞組織發(fā)生癌變。過量的Zn2+進(jìn)入人體后，一旦超過人體機(jī)制的處理能力，會(huì)引發(fā)急性腸胃炎等疾病。過量的Cu2+會(huì)損傷肝、膽等，進(jìn)而導(dǎo)致人體新陳代謝功能紊亂。過量的Ni2+進(jìn)入人體后會(huì)影響心臟、大腦的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從而引發(fā)一些惡性疾病[3-4]。Pb2+及其化合物都是有害物質(zhì)，進(jìn)入人體會(huì)導(dǎo)致頭痛、記憶力衰退等癥狀。

2 電鍍廢水處理技術(shù)

電鍍廢水具有污染大、難處理、治理成本高等特點(diǎn)，目前采用的治理手段主要有化學(xué)法、物理法、物理化學(xué)法及生物法等。

2.1 化學(xué)法

2.1.1 沉淀法

中和沉淀法和硫化物沉淀法是最常用的兩種方法。其中，中和沉淀法一般以石灰和氫氧化鈉作為沉淀劑，其關(guān)鍵是調(diào)節(jié)廢水的pH。硫化物沉淀法通常采用硫化物與金屬離子反應(yīng)，使其形成沉淀，達(dá)到處理電鍍廢水的目的，常用Na2S、NaHS等作為沉淀劑。與中和沉淀法相比，硫化物沉淀法不需要調(diào)節(jié)pH，但是最后生成的沉淀依舊屬于污染物[5]。因此，一般配合使用兩種方法，既滿足了溶液的pH需求，又解決了硫化物沉淀法產(chǎn)生的污染物。黃敏[6]采用兩種方法處理電鍍廢水，電鍍廢水中的Cu2+含量降至0.43 mg/L，COD含量降至41.27 mg/L。沉淀法能夠較為有效地去除電鍍廢水中的重金屬離子，降低其含量，且成本低、操作簡(jiǎn)單，但會(huì)產(chǎn)生大量污泥，影響生產(chǎn)，且產(chǎn)生的污泥往往需要額外進(jìn)行處理。

2.1.2 還原法

還原法通過向電鍍廢水中加入還原劑，將高價(jià)重金屬離子還原成微毒的低價(jià)重金屬離子。在處理電鍍廢水的過程中，重金屬鉻離子不僅毒性極大而且較難生成沉淀。電鍍廢水中的鉻主要為Cr6+，采用還原法能夠?qū)r6+還原成Cr3+，在降低毒性的同時(shí)還能使Cr3+和OH-反應(yīng)生成沉淀。孫玉鳳等[7]分別采用NaHSO3、Na2SO3、Na2S2O5作為還原劑處理電鍍廢水，發(fā)現(xiàn)Na2S2O5的去除效果最好。該方法操作簡(jiǎn)單，去除效果好，但是產(chǎn)生污泥量大，存在二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。

2.1.3 氧化法

氧化法是利用氧化劑的氧化性與電鍍廢水中的污染物反應(yīng)，使污染物形成簡(jiǎn)單的有機(jī)物或穩(wěn)定的無機(jī)物，再使其與水體分離的一種污水處理技術(shù)。吳陽[8]采用芬頓法處理電鍍廢水中的重金屬離子，經(jīng)過大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)去除Cu2+、Ni2+的最佳條件區(qū)間。氧化法操作簡(jiǎn)單、易于控制而且可選擇的氧化劑種類繁多，但氧化劑的價(jià)格較高，生產(chǎn)效率較低。采用氧化法處理氰化物時(shí)一定要調(diào)控好pH值，避免氰化物處理不完全產(chǎn)生二次污染。

2.1.4 電化學(xué)法

電化學(xué)法具有清潔無污染、設(shè)備占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于處理含有大量重金屬離子的電鍍廢水。該法在安全清潔的同時(shí)，對(duì)于電鍍廢水中的污染物離子具有良好的去除效果。邱素丹等[9]分析了單一電化學(xué)法和“電解+”聯(lián)合處理法在處理含Cu2+電鍍廢水時(shí)不同影響因素對(duì)Cu2+去除率及回收率的影響。電化學(xué)法具有可回收重金屬離子、能夠進(jìn)行高效生產(chǎn)、不會(huì)造成二次污染的優(yōu)勢(shì)，但存在能耗高、成本高等不足。

2.2 物理法

2.2.1 濃縮結(jié)晶法

濃縮結(jié)晶法通過加熱電鍍廢水從而蒸發(fā)廢水中的水分，廢水因減量而被濃縮，廢水中的重金屬、氯化物等污染成分會(huì)留在廢液中，從而達(dá)到處理污水的目的。蒸發(fā)濃縮法更適用于含有重金屬和鹽類的廢水，對(duì)于含有有機(jī)污染物的廢水處理效果不理想。高佳佳[10]詳細(xì)對(duì)比了不同蒸發(fā)器的耗能及產(chǎn)出，提出蒸發(fā)濃縮法更適用于處理含有重金屬和鹽類的廢水。但該方法存在高耗能和高成本等缺點(diǎn)，一般作為輔助方法協(xié)助處理電鍍廢水。

2.2.2 反滲透法

反滲透法利用半透膜的高分子選擇性處理電鍍廢水。張耀輝等[11]采用“超濾-反滲透-納濾”工藝處理電鍍廢水，排出廢水中的Ni2+濃度遠(yuǎn)低于車間鍍鎳漂洗水。目前，該法主要用于分離電鍍廢水中的重金屬離子，但半透膜的壽命有限，需要定時(shí)更換，且易引起處理槽內(nèi)的雜質(zhì)堆積，從而影響連續(xù)生產(chǎn)。

2.3 物理化學(xué)法

2.3.1 離子交換法

離子交換法主要利用離子樹脂與電鍍廢水中的重金屬離子選擇性交換，進(jìn)而達(dá)到降低電鍍廢水中重金屬離子含量的目的。離子交換劑是離子交換法的核心，一般包括離子交換樹脂、黏土、淀粉等。ZHANG等[12]采用介孔離子交換樹脂處理電鍍廢水，取得較好的效果。理論上，離子交換法中的原料可以再生并重復(fù)使用，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。但需要具備良好的工藝條件和生產(chǎn)環(huán)境，否則易出現(xiàn)樹脂更換頻繁、處理效果不穩(wěn)定、成本增加等問題。

2.3.2 膜分離法

膜分離法利用外界提供的能量使選擇性半透膜兩側(cè)產(chǎn)生壓差，以壓差作為動(dòng)力富集并分離電鍍廢水中的重金屬離子及污染物。膜分離技術(shù)能夠準(zhǔn)確、高效、安全地分離電鍍廢水中的重金屬離子及污染物，但膜的表面易受污染物影響，需要定時(shí)更換，且膜的生產(chǎn)成本較高，嚴(yán)重制約了該技術(shù)的大范圍應(yīng)用。

2.4 生物法

生物法利用微生物和污染物之間的互利共生關(guān)系將有機(jī)物降解成無機(jī)物，從而達(dá)到去除電鍍廢水中重金屬離子及污染物的目的。生物體具有吸附、絡(luò)合、絮凝、富集等作用，能夠凈化重金屬鉻、氮、磷等。HU等[13]利用硫酸鹽還原細(xì)菌處理電鍍廢水中的重金屬離子，在最佳工藝條件下可以完全去除電鍍廢水中的重金屬離子Ni2+。生物法具有處理量大、處理效果好、運(yùn)行成本低及無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，但微生物菌株可能發(fā)生變異，并且培養(yǎng)菌株的成本較高，還需要進(jìn)一步培養(yǎng)篩選，不易保存。

3 結(jié)論

電鍍廢水含有大量有害物質(zhì)，若不妥善處理會(huì)危害生態(tài)系統(tǒng)及人類的身體健康。因此，加強(qiáng)對(duì)電鍍相關(guān)企業(yè)的排污監(jiān)管尤為重要，企業(yè)需要根據(jù)實(shí)際情況采取最合適的方式處理電鍍廢水，達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)后再排放。加強(qiáng)對(duì)電鍍廢水傳統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)化，開發(fā)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)污水減量化、有價(jià)組分資源化、廢水深度凈化及近零排放是今后發(fā)展的重點(diǎn)方向。

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