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    干货!!电镀废水处理用十大方法优缺点分析

    更新日期:2021-10-29 13:55

     

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    电镀废水的处置与回用对节约水资源以及维护环境起着至关重要的作用。本文综述了各种电镀废水处置技术的优缺陷,以及一些新资料在电镀废水处置上的应用。

     

    1化学沉淀法

     

    化学沉淀法是经过向废水中投入药剂,使溶解态的重金属转化成不溶于水的化合物沉淀,再将其从水中离出来,从而到达去除重金属的目的。

     

    化学沉淀法由于操作简单,技术成熟,本钱低,能够同时去除废水中的多种重金属等优点,在电镀废水处置中得到普遍应用。

     

    1碱性沉淀法

     

    碱性沉淀法是向废水中投加NaOH、石灰、碳酸钠等碱性物质,使重金属变成溶解度较小的氢氧化物或碳酸盐沉淀而被去除。该法具有本钱低、操作简单等优点,目前被普遍运用。

     

    但是碱性沉淀法的污泥产量大,会产生二次污染,而且出水pH偏高,需求回调pHNaOH由于产生污泥量相对较少且易回收应用,在工程上得到普遍应用。

     

    2硫化物沉淀法

     

    硫化物沉淀法是经过投加硫化物(Na2SNariS)使废水中的重金属构成溶度积比氢氧化物更小的沉淀,出水pH79,无需回调pH即可排放。

     

    但是硫化物沉淀颗粒细小,需求添加絮凝剂辅助沉淀,使处置费用增大。硫化物在酸性溶液中还会产生有毒的HS气体,实践操作起来存在局限性。

     

    3铁氧体法

     

    铁氧体法是依据生产铁氧体的原理开展起来的,令废水中的各种重金属离子构成铁氧体晶体一同沉淀析出,从而净化废水。该法主要是经过向废水中投加硫酸亚铁,经过复原、沉淀絮凝,最终生成铁氧体,因其设备简单、本钱低、沉降快、处置效果好等特性而被普遍应用。

     

    pH和硫酸亚铁投加量对铁氧体法去除重金属离子的影响,肯定镍、锌、铜离子的最佳絮凝pH分别为8.009.808.0010.5010.00,投加的亚铁离子与它们摩尔比均为28,而六价铬的最佳复原pH4.005.50,最佳絮凝pH则为8.0010.50,最佳投料比为20。出水的镍含量小于0.5mg/L,总铬含量小于1.0mg/L,锌含量小于1.0mg/L,铜含量小于0.5mg/L,到达《电镀污染物排放规范》(GB21900—2008)2”的请求。

     

    化学沉淀法的局限性

     

    随着污水排放要求提升,传统单一的化学沉淀法很难经济有效地处置电镀废水,常常与其他工艺组合运用。

     

    采用铁氧体-CARBONITE(一种具有物理吸附与离子交流功用的资料)结合工艺处置Ni含量约为4000mg/L的高浓度含镍电镀废水:先以铁氧体法控制pH11.0,在Fe/Fe。摩尔比O.55FeSO4·7H2O/Ni质量比21,反响温度35℃的条件下搅拌反响15min,出水Ni均匀浓度从4212.5mg/L降至6.8mg/L,去除率达99.84%;然后采用CARBONITE处置,在CARBONITE投加量1.5g/LpH=6.5,温度35℃的条件下反响6hNi去除率可达96.48%,出水Ni浓度为0.24mg/L,到达GB21900-2008中的2”规范。

     

    采用高级Fenton一化学沉淀法处置含螯合重金属的废水,运用零价铁和过氧化氢降解螯合物,然后加碱沉淀重金属离子,不只能够去除镍离子(去除率最高达98.4%),而且能够降低COD化学需氧量。

     

    2 氧化复原法

     

    1化学氧化法

     

    化学氧化法在处置含氰电镀废水上的效果尤为明显。该办法把废水中的氰根离子(CN)氧化成氰酸盐(CNO-),再将氰酸盐(CNO-)氧化成二氧化碳和氮气,能够彻底处理氰化物污染问题。

     

    常用的氧化剂包括氯系氧化剂、氧气、臭氧、过氧化氢等,其中碱性氯化法应用最广。采用Fenton法处置初始总氰浓度为2.0mg/L的低浓度含氰电镀废水,在反响初始pH3.5H202/FeSO4摩尔比为3.51H202投加量5.0g/L,反响时间60min的最佳条件下,氰化物的去除率可达93%,总氰浓度可降至0_3mg/L

     

    2化学原法

     

    化学原法在电镀废水处置中主要针对含六价铬废水。该办法是在废水中参加复原剂(FeSONaHSO3Na2SO3SO2、铁粉等)把六价铬复原为三价铬,再参加石灰或氢氧化钠停止沉淀别离。上述铁氧体法也可归为化学复原法。

     

    该办法的主要优点是技术成熟,操作简单,处置量大,投资少,在工程应用中有良好的效果,但是污泥量大,会产生二次污染。采用硫酸亚铁作为复原剂,处置80t/d的含总铬7O80mg/L的电镀废水,出水总铬小于1.5mg/L,处置费用为3.1/t,具有很高的经济效益。

     

    以焦亚硫酸钠为复原剂处置含80mg/L六价铬、pH67的电镀废水,出水六价铬浓度小于0.2mg/L

     

    3 电化学法

     

    电化学法是指在电流的作用下,废水中的重金属离子和有机污染物经过氧化复原、合成、沉淀、气浮等一系列反响而得到去除。

     

    该办法的主要优点是去除速率快,能够完整打断配合态金属链接,易于回收应用重金属,占空中积小,污泥量少,但是其极板耗费快,耗电量大,对低浓度电镀废水的去除效果不佳,只合适中小范围的电镀废水处置。

     

    电化学法主要有电凝聚法、磁电解法、内电解法等。

     

    电凝聚法是经过铁板或者铝板作为阳极,电解时产生Fe2+FeAl,随着电解的停止,溶液碱性增大,构成Fe(OH)2Fe(OH)3AI(OH)3,经过絮凝沉淀去除污染物。

     

    由于传统的电凝聚法经过长时间的操作,会使电极板发作钝化,近年来高压脉冲电凝聚法逐步替代传统的电混凝法,它不只克制了极板钝化的问题,而且电流效率进步20%30%,电解时间缩短30%40%,俭省电能30%40%,污泥产生量少,对重金属的去除率可达96%99%

     

    采用高压脉冲电絮凝技术处置某电镀厂的电镀废水,Cu2十、Ni2CN一和COD的去除率分别到达99.80%99.70%99.68%67.45%

     

    电混凝法通常也与其他办法分离运用,应用电凝聚法和臭氧氧化法结合处置电镀废水,以铁和铝做极板,出水六价铬、铁、镍、铜、锌、铅、TOC(总有机碳)COD的去除率分别为99.94%100.00%95.86%98.66%99.97%96.81%93.24%93.43%

     

    近年来内电解法遭到普遍关注。内电解法应用了原电池原理,普通向废水中投加铁粉和炭粒,以废水作为电解质媒介,经过氧化复原、置换、絮凝、吸附、共沉淀等多种反响的综协作用,能够一次性去除多种重金属离子。

     

    该办法不需求电能,处置本钱低,污泥量少。经过静态实验研讨了铁碳微电解法对模仿电镀废水的COD及铜离子的去除效果,去除率分别到达了59.01%95.49%。但是,采用微电解反响柱研讨连续流的运转结果显现,14d后微电解出水的COD去除率仅为10%15%,铜的去除率降低至45%50%之间,可见需求定期改换填料或对填料停止再生。

     

    4 离技术

     

    膜别离技术主要包括微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反(RO)、电渗析(ED)、液膜(Lv)等,应用膜的选择透过性来对污染物实行别离去除。

     

    该办法去除效果好,可完成重金属回收应用和出水回用,占空中积小,无二次污染,是一种很有开展前景的技术,但是膜的造价高,易受污染。

     

    对膜技术在电镀工业废水处中的应用和效果实行了剖析,结果标明:分离常规废水处置工艺与膜生物反响器(MBR)组合工艺,电镀废水被处置后的水质到达排放规范;电镀综合废水经UF净化、RONF两段脱盐膜的集成工艺处置后,水质到达回用水规范,RONF产水的电导率分别低于100gS/cm1000gS/cmCOD分别约为5mg/L10mg/L;镀镍漂洗废水经过RO膜后,镍的浓缩高达25倍以上,完成了镍的回收,RO产水水质到达回用规范。

     

    投资与运转费用剖析标明:工程运转1年多即可收回RO浓缩镍的设备费用。

     

    液膜法并不是采用传统的固相膜,而是悬浮于液体中很薄的一层乳液颗粒,是一品种似溶剂萃取的新型别离技术,包括制膜、别离、净化及破乳过程。

     

    美籍华人黎念之(NormanN.Li)博士创造了乳状液膜别离技术,该技术同时具有萃取和浸透的优点,把萃取和反萃取两个步骤分离在一同。乳化液膜法还具有传质效率高、选择性好、二次污染小、节约能源和基建投资少的特性,对电镀废水中重金属的处置及回收应用有着良好的效果。

     

    5 离子交

     

    离子交法是应用离子交流剂对废水中的有害物质实行换分离,常用的离子交剂有腐殖酸物质、沸石、离子交树脂、离子交流纤维等。离子交流的运转操作包括交流、反洗、再生、清洗四个步骤。

     

    此办法具有操作简单、可回收应用重金属、二次污染小等特性,但离子交剂本钱高,再生剂耗量大。

     

    研讨强酸性离子交流树脂对含镍废水的处置工艺条件及镍回收办法。结果标明:pH67有利于强酸性阳离子交流树脂对镍离子的去除。离子交流除镍的适合温度为30℃,适合流速为15BV/h(即每小时l5倍树脂床体积)。适合的脱附剂为10%盐酸,脱附液流速为2BV/h。前4.6BV脱附液可回用于配制电镀槽液,均匀镍离子质量浓度达18.8g/L

     

    Mei.1ingKong等研讨了CHS—l树脂对Cr(VI)的吸附才能,发现Cr(VI)在低浓度时,树脂的交流吸附率是由液膜扩散和化学反响控制的。CHS1树脂对Cr(VI)的最佳吸附pH23,在298K下其饱和吸附才能为347.22mg/gCHS1树脂能够用5%的氢氧化钠溶液和5%氯化钠溶液来洗脱,再生后吸附才能没有明显的降落。

     

    运用钛酸酯偶联剂将1Fe203与丙烯酸甲酯共聚,在碱性条件下实行水解,制备出磁性弱酸阳离子交流树脂NDMC1

     

    经过对重金属Cu的吸附研讨发现,NDMC—l树脂粒径较小、表面面积大,因此具有较快的动力学性能。

     

    6 蒸发浓缩法

     

    蒸发浓缩法是经过加热对电镀废水实行蒸发,使液体浓缩到达回用的效果。通常适用于处置含铬、铜、银、镍等重金属浓度高的废水,用其处置浓度低的重金属废水时耗能大,不经济。

     

    在处置电镀废水中,蒸发浓缩法常常与其他办法一同运用,可完成闭路循环,效果不错,比方常压蒸发器与逆流漂洗系统结合运用。蒸发浓缩法操作简单,技术成熟,可完成循环应用,但是浓缩后的干固体处置费用大,限制了它的应用,目前普通只作为辅助处置手腕。

     

    7 生物处置技术

     

    生物处置法是应用微生物或者植物对污染物实行净化,该办法运转本钱低,污泥量少,无二次污染,关于水量大的低浓度电镀废水来说是不二之选。生物法主要包括生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法和植物修复法。

     

    1生物絮凝法

     

    生物絮凝法是一种应用微生物或微生物产生的代谢物实行絮凝沉淀来净化水质的办法。微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外、具有絮凝活性的代谢物,能使水中胶体悬浮物互相凝聚、沉淀。

     

    生物絮凝剂与无机絮凝剂和合成有机絮凝剂相比,具有处置废水平安无毒、絮凝效果好、不产生二次污染等优点,但其存在活体生物絮凝剂不易保管,消费本钱高等问题,限制了它的实践应用。目前大局部生物絮凝剂还处在探究研讨阶段。

     

    生物絮凝剂能够分为以下三类:

     

    (1) 直接应用微生物细胞作为絮凝剂,如一些细菌、放线菌、真菌、酵母等。

     

    (2) 应用微生物细胞壁提取物作为絮凝剂。微生物产生的絮凝物质为糖蛋白、黏多糖、蛋白质等高分子物质,如酵母细胞壁的葡聚糖、Ⅳ-乙酰葡萄糖胺、丝状真菌细胞壁多糖等都可作为良好的生物絮凝剂。

     

    (3) 应用微生物细胞代谢产物的絮凝剂。代谢产物主要有多糖、蛋白质、脂类及其复合物等。

     

    近年来报道的生物絮凝剂主要为多糖类和蛋白质类,前者有ZS7ZL—PH12DP152等,后者有MBF—W6NOC—l等。陶颖等]应用假单胞菌Gx4—1胞外高聚物制得的絮凝剂对cr(Ⅳ)停止了絮凝吸附研讨。

     

    其研讨结果标明,在适合条件下Or(Ⅳ)的去除率可达51%。研讨枯草芽孢杆菌NX2制备的生物絮凝剂v一聚谷氨酸(T-PGA)对电镀废水的处置效果,实考证明,T-PGA能有效地去除Cr3+Ni等重金属离子。

     

    2生物吸附法

     

    生物吸附法是应用生物体本身的化学构造或成分特性来吸附水中的重金属,然后经过固液离,从水中离出重金属。

     

    能够从溶液中别离出重金属的生物体及其衍生物都叫做生物吸附剂。生物吸附剂主要有生物质、细菌、酵母、霉菌、藻类等。该办法本钱低,吸附和解析速率快,易于回收重金属,具有选择性,前景宽广。

     

    研讨各种要素对枯草芽胞杆菌吸附电镀废水中Cd效果的影响,结果标明:pH8、吸附剂用量为10g/L(湿重)、搅拌转数为800r/min、吸附时间为10min的条件下,废水中镉的去除率达93%以上。

     

    吸附镉后的枯草芽胞杆菌细胞膨大,色泽变亮,细胞之间互相粘连。Cd2+与细胞外表的钠实行了离子交流吸附。

     

    壳聚糖是一种碱性自然高分子多糖,由海洋生物中甲壳动物提取的甲壳素经过脱乙酰基处置而得到,能够有效地去除电镀废水中的重金属离子。

     

    经过乳化交联法制备了磁性二氧化硅纳米颗粒组成的壳聚糖微球,然后用乙二胺和缩水甘油基三甲基氯化反响的季铵基团改性,所得生物吸附剂具有很高的耐酸性和磁响应。

     

    用它来去除酸性废水中的cr(VI),在pH2.5、温度为25℃的条件下,最大吸附才能为233.1mg/g,均衡时间为40120min[取决于初始Cr(VI)的浓度。运用0.3mol/LNaOH0.3mol/LNaC1的混合液停止吸附剂再生,解吸率到达95.6%,因而该生物吸附剂具有很高的反复运用性。

     

    3生物化学法

     

    生物化学法是指微生物直接与废水中的重金属实行化学反响,使重金属离子转化为不溶性的物质而被去除。

     

    从电镀废水中挑选别离出3株能够高效降解自在氰根的菌种,在最佳条件下能够将80mg/LCN一去除到0.22mg/L。研讨发现,有许多能够将cr(VI)复原成低毒cr(III)的微生物,如无色杆菌、土壤细菌、芽孢杆菌、脱硫弧菌、肠杆菌、微球菌、硫杆菌、假单胞菌等,其中除了大肠杆菌、芽孢杆菌、硫杆菌、假单胞菌等能够在好氧条件下复原Cr(VI),其他大局部菌种只能在厌氧条件下复原cr(VI)

     

    R.S.Laxman等发现灰色链霉菌能在2448h内把cr(VI)复原成cr(III),并可以将cr(III)显著地吸收去除。中科院成都生物研讨所的李福、吴乾菁等从电镀污泥、废水及下水道铁管内别离挑选出35株菌种,并取得了SR系列复合功用菌,该功用菌具有高效去除Cr(VI)和其他重金属的成效,并在此根底上实行了工程应用,获得较好的效果。

     

    4植物修复法

     

    植物修复法是应用植物的吸收、沉淀、富集等作用来处置电镀废水中的重金属和有机物,到达管理污水、修复生态的目的。

     

    该办法对环境的扰动较少,有利于环境的改善,而且处置本钱低。人工湿地在这方面起着重要的作用,是一种开展前景宽广的处置办法。

     

    李氏禾是一种可富集金属的水生植物,在去除水中重金属方面具有很大的潜力。在人工湿地种植了李氏禾,用以处置含铬、铜、镍的电镀废水,使它们的含量分别降低了84.4%97.1%94_3%。当水力负荷小于0.3m/(m2·d1时,出水中的重金属浓度契合电镀污染物排放规范的请求;当进水铬、铜和镍的浓度为5108mg/L时,仍能达标排放。

     

    可见用李氏禾处置中低浓度的电镀废水是可行的。质量均衡标明,铬、铜和镍大多数保存在人工湿地系统的堆积物中。

     

    8 吸附法

     

    吸附法是应用比外表积大的多孔性资料来吸附电镀废水中的重金属和有机污染物,从而到达污水处置的效果。

     

    活性炭是运用最早、最广的吸附剂,能够吸附多种重金属,吸附容量大,但是活性炭价钱昂贵,运用寿命短,需求再生且再生费用不低。一些自然低价资料,如沸石、橄榄石、高岭土、硅藻土等,也具有较好的吸附才能,但由于各种缘由,简直没有得到工程应用。

     

    以沸石作为吸附剂处置电镀废水,发如今静态条件下,沸石对镍、铜和锌的吸附容量分别到达5.94.82.7mg/g.先以磁性生物炭去除电镀废水中的Cr(vI)

     

    然后经过外部磁场离,使Cr(VI)的去除率到达97.11%。而在10rain的磁选后,浊度由4075NTU降至21.8NTU。其研讨还证明了吸附过程后,磁性生物炭仍保存原来的磁别离性能。近年来又研制开发了一些新型吸附资料,如文中提到的生物吸附剂以及纳米资料吸附剂。

     

    纳米技术是指在1100nm尺度上研讨和应用原子、分子现象,由此开展起来的多学科穿插、根底研讨与应用严密联络的科学技术。纳米颗粒由于具有常规颗粒所不具备的纳米效应,因此具有更高的催化活性。

     

    纳米资料的外表效应使其具有高的外表活性、高外表能和高的比外表积,所以纳米资料在制备高性能吸附剂方面表现出宏大的潜力。雷立等l采用温和水热法一步快速合成了钛酸盐纳米管(TNTs),并应用于对水中重金属离子Pb(II)cd(II)Cr(III)的吸附。

     

    结果标明:pH=5时,初始浓度分别为20010050mg/LPb(II)Cd(II)Cr(III)TNTs上的均衡吸附量分别为513.04212.4666.35mg/L,吸附性能优于传统吸附资料。纳米技术作为一种高效、节能环保的新型处置技术,得到人们的普遍认同,具有很大的开展潜力。

     

    9 光催化技术

     

    光催化处置技术具有选择性小、处置效率高、降解产物彻底、无二次污染等特性。

     

    光催化的中心是光催化剂,常用的有TiO2ZnOWO3SrTiO3SnO2Fe2O3。其中TiO2具有化学稳定性好、无毒、兼具氧化和复原作用等诸多特性。TiO:在遭到一定能量的光照时会发作电子跃迁,产生电子一空穴对。

     

    光生电子能够直接复原电镀废水中的金属离子,而空穴能将水分子氧化成具有强氧化性的OH自在基,从而把很多难降解的有机物氧化成为COzH0等无机物,被以为是最有出路、最有效的水处置办法之一。

     

    以悬浮态的TiO2为催化剂,在紫外光的作用下对络合铜废水实行光催化反响。结果标明:当TiO2投加量为2g/L,废水pH=4时,在300W高压汞灯映照下,载入60mL/min的空气反响40rain,对120mg/LEDTA络合铜废水中Cu(II)COD的去除率分别到达96.56%57.67%。施行了物化一光催化一膜处置电镀废水的工程实例,出水COD去除率到达70%以上,同时TiO2光催化剂可反复运用。

     

    膜法的引入可大大提升水质,使处置后水质到达中水回用规范,进步了电镀废水的资源化应用率,回用率到达85%以上,大大节约了本钱。但是光催化技术在实践应用中遭到了很多的限制,如重金属离子在光催化剂外表的吸附率低,催化剂的载体不成熟,遇到色度大的废水时处置效果大幅降落,等等。不过光催化技术作为高效、节能、清洁的处置技术,将会有很大的应用前景。

     

    10 重金属捕集剂

     

    重金属捕集剂又叫重金属螯合剂,它能与废水中的绝大多数重金属离子产生激烈的螯协作用,生成的高分子螯合盐不溶于水,经过离就能够去除废水中的重金属离子。

     

    重金属捕集剂处置后的重金属废水中剩余的重金属离子浓度大多数都能到达国度排放规范。以二硫代氨基甲酸盐重金属离子捕集剂XMT讨论了不同要素对Cu的捕集效果,对Cu去除率在99%以上,出水Cu浓度小于0.05mg/L,出水远低于GB21900-20083”规范。

     

    选取3种市售重金属捕集剂对实践电镀废水中的Cu2+Zn2+Ni实行同步深度处置,发现三聚硫氰酸三钠(简称TMT)Cu的去除效果最为显著,投加量少且效果稳定,但对Ni的去除效果较差。甲基取代的二硫代氨基甲酸钠(Me2DTC表示)的适用性最强,对3种重金属离子均具有良好的去除效果,可到达GB21900-2008中的3”排放规范,且在DH=9.70时处置效果最佳。至于乙基取代的二硫代氨基甲酸钠(Et2DTC),对Ni的去除效果不佳。

     

    重金属捕集剂因高效、低能、处置费用相对较低等特性而有很大的适用性。

     

     

    总结

     

    电镀废水成分复杂,应尽量分工段处置。在选择处置办法时,应充沛思索各种办法的优缺陷,增强各种水处置技术的综合应用,构成组合工艺,扬长避短。

     

    重金属具有很大的回收价值且毒性大,在电镀废水处置过程中应多运用重金属回收应用的工艺,尽可能地减少排放。

     

    基于化学沉淀法污泥产量大,电化学法能耗高,膜别离技术的膜组件造价高且易受污染等诸多问题,就现有电镀废水处置技术而言,应向着节能、高效、无二次污染的方向改良。

     

    同时可与计算机技术相分离,完成智能化控制。还可分离资料学、生物学等学科,开发出更合适处置电镀废水的新型资料。