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    絡合電鍍廢水處理工藝流程

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    絡合電鍍廢水處理工藝流程 絡合電鍍廢水處理技術方法

    近年來,由于表面處理技術取得了新的進展,在電鍍和化學鍍的應用最為廣泛,大量絡合劑的使用,使得電鍍廢水呈現新的變化趨勢,不僅廢水排放量變化大,而且絡合劑的種類也在不斷增加,廢水成分也越來越復雜。


    絡合重金屬廢水由于金屬種類多、難處理,一直是環保領域的難點和熱點問題。與游離態的重金屬離子相比,絡合態的重金屬不再以單一的重金屬離子形式存在,而是與檸檬酸、EDTA、酒石酸、氨等物質形成穩定的螯合物,如鍍鎳過程一般使用中等強度或較弱的絡合劑,使用較多的為羥基羧酸。


    重金屬離子與絡合劑會形成穩定的螯合物,不易形成氫氧化物或者硫化物沉淀,因此采用傳統的化學沉淀法不能有效地去除廢水中的重金屬離子,去除難度更大。為此,綜合對比了現有的絡合重金屬廢水的處理技術,并進行歸納和總結,希望能為絡合電鍍廢水治理技術方案的優化選擇及其處理技術研究的深入開展提供參考。

    絡合電鍍廢水處理工藝流程 絡合電鍍廢水處理技術方法

    1 絡合電鍍廢水的來源


    絡合電鍍廢水中含有大量的重金屬離子,若不經處理直接排入水體會對生態環境造成很大的破壞?;瘜W鍍工藝產生的重金屬廢水大多數情況下都含有大量絡合劑,因此,采用傳統的化學沉淀法不能有效地去除化學鍍廢水中的金屬離子,使得絡合化學鍍廢水成為電鍍廢水中典型的處理難點。


    2 電鍍廢水中重金屬的危害


    重金屬污染已經成為威脅人類發展的重大環境問題,電鍍廢水的危害主要體現在以下幾個方面:


    (1)廢水中所含重金屬屬于持久性污染物。


    重金屬進入水體不易被分解,但會在微生物作用下發生轉化,造成二次污染,如無機汞,在微生物作用下形成毒性更強的甲基汞,增加危害性。


    (2)重金屬具有生物富集特性。


    絡合重金屬廢水中的污染物不可生物降解,具有很強的毒性,可通過食物鏈在生物體內的累積而致癌。


    (3)重金屬具有“三致性”。


    “血鉛超標”事件在國內引起廣泛關注,血鉛污染嚴重影響人的生理健康和下一代人的生活,還有水俁病和痛痛病也危及人類健康。


    由于電鍍行業重金屬污染物的排放有很高的要求,與游離態的重金屬離子相比,絡合態的重金屬離子的去除難度更大,普通的加堿中和沉淀法難以達到國家電鍍廢水排放標準。


    3 絡合重金屬廢水的處理方法


    現有的處理絡合重金屬廢水的方法可分為三類:


    一是破除絡合劑后以重金屬離子的沉淀物進行沉淀。


    二是加強螯合劑,使重金屬離子形成穩定系數更強的沉淀物,從原絡合物中置換出重金屬離子,使之生成沉淀以去除重金屬。具體方法有硫化物沉淀法、螯合沉淀法(重金屬捕集法)、云藻灶賊燥灶氧化法、鐵氧體法等。


    三是不改變廢水中的重金屬的化學形態對其進行吸附和分離,具體方法有吸附法、離子交換法等。


    1 物理法


    1.蒸發濃縮法


    蒸發濃縮利用熱蒸發處理電鍍重金屬廢水,工藝成熟簡單,不需化學試劑,無二次污染,可回用水或有價值的重金屬,有良好的環境效益和經濟效益,但因能耗大、操作費用高、雜質干擾資源回收等問題還有待于研究,使應用受到限制。


    一般而言,電鍍工業上應用蒸發濃縮法處理重金屬廢水常常是與其他方法聯用.


    2.吸附法


    吸附法是利用吸附材料將溶液中金屬轉移到吸附材料上的方法,有物理吸附和化學吸附。


    吸附法之間的最大不同之處在于吸附劑的選用,常用的吸附材料有活性炭、殼聚糖和沸石等。


    活性炭有很好的吸附能力,對金屬的去除能力強,但是處理成本較高,活性炭的再生不容易。


    殼聚糖分子內含羥基、氨基等活性基團,與重金屬離子有較強的結合能力,對重金屬有很好的吸附效果。


    目前很多學者開始研究一些天然或合成材料來作為吸附劑。吸附法在實際應用中由于吸附劑難以循環利用,吸附后的材料還需要二次處理,增加了處理費用,而且大部分吸附劑價格昂貴,從而限制吸附法的發展。此后的發展也只能從新型、廉價、吸附效果好的吸附劑著手。


    3.離子交換法


    離子交換法是一種借助于離子交換材料上的可交換離子與廢水溶液中相同電性的離子進行交換反應而除去水中有害離子的處理方法。


    常用的離子交換材料有腐殖酸物質、離子交換樹脂、黃原酸酯、離子交換纖維等,目前使用最多的是離子交換樹脂。


    常用的離子交換樹脂有陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂、離子交換纖維、螯合樹脂以及腐殖酸樹脂等。


    離子交換樹脂具有吸附和交換雙重作用,對重金屬離子處理效果好,可回收廢水中的重金屬離子,但是不適于處理高濃度的重金屬廢水。


    由于樹脂昂貴,而且易老化、再生難、使用壽命短等,增加了處理成本,也是該法無法被廣泛使用的原因。


    2 化學法


    1.硫化物沉淀法


    硫化物沉淀法是向絡合重金屬廢水中加入s2-(如硫化鈉)以形成溶解度很小的硫化物沉淀(如CUS,CUS的溶度積為6.3×10-36,比一般的絡合物小得多),從而去除重金屬的處理方法。


    一般硫化物沉淀的溶度積比氫氧化物沉淀的溶度積小幾個數量級,金屬硫化物即使在酸性溶液中也不易溶解。


    硫化物沉淀法具有成本低、操作簡便的優點,主要運用于高濃度絡合重金屬廢水的預處理。


    但是也存在以下問題:硫化物沉淀顆粒小,易形成膠體,難以分離;


    沉淀物在空氣中易被氧化,遇酸易分解,存在一系列環境問題;


    硫化物沉淀劑本身也會在水中殘留,硫化鈉、硫化氫鈉等無機硫化物與HCL,H2SO4等酸性物質接觸時,會產生大量的硫化氫氣體,形成二次污染。


    雷鳴等采用NA2S沉淀法處理含EDTA的模擬重金屬廢水,在含0.02mol/L的Na2S模擬廢水中,0.02mol/L的Na2S基本能去除重金屬鎘、銅、鉛。


    2.螯合沉淀法


    螯合沉淀法(或重金屬捕集法)是近年來發展很快的重金屬治理方法。


    它是在常溫下利用螯合劑或重金屬捕集劑與廢水中的cu2+、Ni2+、Pb2+,ZN2+,Cr3+等重金屬離子發生螯合反應,生成水不溶性的螯合鹽,再加入少量有機或無機絮凝劑形成絮狀沉淀,從而去除水中重金屬離子。


    市面所售一般可區分為DTCR(二硫代氨基甲酸鹽)和TMT(三巰基三嗪三鈉鹽)兩大系列。螯合沉淀法具有處理效率高、污泥量少、與重金屬離子結合牢固穩定、不產生二次污染等優點,是一種行之有效的電鍍重金屬廢水深度凈化處理工藝。


    3.鐵氧體法


    鐵氧體是一類具有一定晶體結構的復合氧化物,它具有高導磁率和電阻率,是一種重要的磁性介質,不溶于水、酸、堿、鹽溶液。


    鐵氧體法分為沉淀中和法、氧化法、常溫鐵氧體法和GT—鐵氧體法。鐵氧體法處理重金屬電鍍廢水主要是在含有重金屬離子的電鍍廢水中加入鐵鹽或亞鐵鹽,在一定條件下形成鐵氧體。


    在鐵氧體形成過程中,各重金屬離子通過吸附、包裹和夾帶作用,取代鐵氧體晶格中Fe2+或Fe3+的位置,形成復合鐵氧體沉淀析出,從而使廢水得到凈化。其形成過程如下:


    絡合電鍍廢水處理工藝流程 絡合電鍍廢水處理技術方法


    鐵氧體法處理重金屬廢水具有處理設備簡單、投資較少(硫酸亞鐵來源廣)、沉渣可回收利用等優點;但是產生的污泥量大,制成鐵氧體時技術條件難控制。


    4.Fenton氧化法


    Fenton試劑催化氧化是H2O2在Fe2+的催化作用下,分解產生具有很高氧化還原電位(2.80v)的羥基自由基,羥基自由基能將重金屬絡合物氧化破絡,破絡后重金屬變成游離態重金屬離子,此時再加堿沉淀,即可將重金屬去除。


    Fenton反應過程是由鐵離子與H2O2反應產生了高活性的羥基自由基來氧化分解有機污染物。反應過程如下


    式中,R為金屬原子。


    Fenton氧化反應條件相對溫和,反應速度快,但也存在一些缺點,如H2O2的消耗量大、適用的PH范圍小(一般PH在3.5以下)。


    5.光催化氧化法


    光催化氧化法是利用光能來催化活化物種,氧化或者還原去除水中重金屬離子,從而達到凈化廢水的作用,是一種環境友好型水處理技術。


    光催化過程反應快速,污染低;常用的光催化劑有TiO2,SnO2,Fe2O3,ZnO,SrTiIO3等。其中研究最為廣泛的是TiO2,有良好的催化熱力學和動力學優點。


    TiO2光催化去除重金屬離子機理如下:


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    (1)光生電子直接還原金屬離子;


    (2)間接還原為低價態,如Cr6+還原為Cr3+;


    (3)氧化低價金屬離子為高價態的離子態。近些年來,光催化法處理重金屬廢水得到了一


    定的研究光催化法以其低耗能、無毒化、選擇性好、常溫常壓、快速高效等優點而日益得到重視。


    3生化法


    生化法處理重金屬廢水主要是通過生物的新陳代謝活動及其衍生物對廢水中的重金屬進行靜電吸附作用、酶的催化轉化作用、絡合作用、絮凝作用等,從而使重金屬離子沉淀為污泥。所需的微生物主要都是人工培養的復合菌。


    生化法具有適應性強、設備簡單、投資少等優點,但是起作用的功能菌絲有繁殖速度慢、去除效果不是很理想的缺點,需要嚴格控制微生物的培養條件。


    4 看法


    化學法、物理法、生化法等用于處理絡合電鍍廢水時,各有優點,然而也都存在不足,在實際應用中都存在一些缺陷。


    化學沉淀法設備簡單、操作方便,但費用高,而且產泥量大;氧化法需氧化劑量大,藥劑費用高;鐵氧體法產泥量大;


    吸附法要考慮吸附劑的再生及更新問題;


    離子交換法也要考慮離子交換樹脂的頻繁再生問題。


    所以單一的方法處理絡合重金屬廢水并不是最佳選擇,多種方法優化組合對絡合重金屬廢水的處理應有更大的發展前景。


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