電鍍廢水化學處理方法

電鍍廢水化學處理方法

3.2.1堿中和沉淀法

堿中和沉淀法主要是利用重金屬離子與羥基反應,生成難溶的金屬氫氧化物沉淀,從而得到分離。難處理電鍍廢水中一般包含銅、鎳、鋅等絡合形態重金屬,他們在水溶液中存在

平衡:

Mn++nOH-=M(OH)n↓

通過向廢水中投加堿液從而增加羥基的濃度,使平衡向右移,生成大量的氫氧化物沉淀,從而重金屬得到去除。

不過,如果水中重金屬絡合態絡合能力大于羥基的絡合能力,則加入氫氧化物是不會生成金屬氫氧化物沉淀,往往難處理電鍍廢水均存在這種情況。

3.2.2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。

3.2.3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。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。市售型號很多,如CL-M05、CL-M06、CL-M02B、CL-MCS等眾多重金屬離子螯合沉降劑均為此種方法。

3.2.4鐵氧體法

在化學沉淀法處理廢水中,鐵氧體是近十多年來,根據濕法生產鐵氧體的原理而發展起來的一種新型處理方法。鐵氧體是一類復合的金屬氧化物,其化學通式為M2FeO4或MOFe2O3(M表示其它金屬),呈尖晶石狀立方結晶構造。鐵氧體約有百種以上,常見的是磁鐵礦FeO#Fe2O3或Fe3O4。

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:

Mn++Fe2++Fe3++OH-→M·M(OH)n·Fe(OH)3+Fe(OH)2→復合鐵氧體

鐵氧體法處理重金屬廢水具有處理設備簡單、投資較少(*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。

3.2.5高級氧化破絡法

3.2.5.1Fenton氧化破絡法

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:

Fe2++H2O2→Fe3++HO·+OH-HO·+Fe2+→OH-+Fe3+

RH+HO·→H2O+R·

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值在3.5以下)。

3.2.5.2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,SrTiO3等。其中研究廣泛的是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:(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。

3.3生物法

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 難處理電鍍廢水處理案例

4.1前處理老化液處理工藝

電鍍前處理主要包括除油和除銹兩個工序,這兩個工序的工作液工作一段時間后隨著溶液中污染物的積累增加,工作液將失去作用,需報廢處理。報廢的工作液即稱為老化液,前處理老化液含有高濃度的重金屬、有機物、強酸或者強堿,甚至還含有大量油污、表面活性劑等,成份復雜、濃度高,非常難以處理。筆者通過實踐經驗,提出以下工藝供參考。

a.酸化處理:前處理老化液單獨收集于調節池中,加入硫酸進行酸化處理,控制pH 值為2.0-3.0 之間,反應30min 以上。

b.破絡處理:加入市售破絡劑CL-M01,反應3-5 小時。破絡劑CL-M01的作用機理為高級催化氧化,將前處理老化液中的有機物、油污、表面活性劑等大部分分解去除。

c.化學混凝沉淀:經破絡后廢液,進入化學混凝系統,加入氫氧化鈉或石灰溶液調節pH值至10.0以上,再加入市售破絡劑CL-M01A 及PAC、PAM等,反應30min以上。破絡劑CL-M01A和PAC、PAM的作用機理是通過電中荷、網鋪卷掃等強效作用,將高分子有機物絮凝,從而失穩,脫離水體,達到去除的目的。

通過以上數據對比,可以看出,通過本工藝的實施,電鍍前處理老化液得到了有效的處理,處理后重金屬全部達標,COD 也得到了大幅度降解。