電鍍廢水化學(xué)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(yīng),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(luò)合形態(tài)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(luò)合態(tài)絡(luò)合能力大于羥基的絡(luò)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(luò)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(luò)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(shù)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(yōu)點(diǎn),主要運(yùn)用于高濃度絡(luò)合重金屬廢水的預(yù)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(huán)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(jī)硫化物與HCl,H2SO4等酸性物質(zhì)接觸時,會產(chǎn)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(fā)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(fā)生螯合反應(yīng),生成水不溶性的螯合鹽,再加入少量有機(jī)或無機(jī)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(jié)合牢固穩(wěn)定、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn),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(xué)沉淀法處理廢水中,鐵氧體是近十多年來,根據(jù)濕法生產(chǎn)鐵氧體的原理而發(fā)展起來的一種新型處理方法。鐵氧體是一類復(fù)合的金屬氧化物,其化學(xué)通式為M2FeO4或MOFe2O3(M表示其它金屬),呈尖晶石狀立方結(jié)晶構(gòu)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(fù)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(fù)合鐵氧體

鐵氧體法處理重金屬廢水具有處理設(shè)備簡單、投資較少(*來源廣)、沉渣可回收利用等優(yōu)點(diǎn);但是產(chǎn)生的污泥量大,制成鐵氧體時技術(shù)條件難控制。

3.2.5高級氧化破絡(luò)法

3.2.5.1Fenton氧化破絡(luò)法

Fenton試劑催化氧化是H2O2在Fe2+的催化作用下,分解產(chǎn)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(luò)合物氧化破絡(luò),破絡(luò)后重金屬變成游離態(tài)重金屬離子,此時再加堿沉淀,即可將重金屬去除。

Fenton反應(yīng)過程是由鐵離子與H2O2反應(yīng)產(chǎn)生了高活性的羥基自由基來氧化分解有機(jī)污染物。反應(yīng)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(yīng)條件相對溫和,反應(yīng)速度快,但也存在一些缺點(diǎn),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(dá)到凈化廢水的作用,是一種環(huán)境友好型水處理技術(shù)。光催化過程反應(yīng)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(xué)和動力學(xué)優(yōu)點(diǎn)。

TiO2光催化去除重金屬離子機(jī)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(tài),如Cr6+還原為Cr3+;(3)氧化低價金屬離子為高價態(tài)的離子態(tài)。

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(yōu)點(diǎn)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(jìn)行靜電吸附作用、酶的催化轉(zhuǎn)化作用、絡(luò)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(yǎng)的復(fù)合菌。

生化法具有適應(yīng)性強(qiáng)、設(shè)備簡單、投資少等優(yōu)點(diǎn),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(diǎn),需要嚴(yán)格控制微生物的培養(yǎng)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(jī)物、強(qiáng)酸或者強(qiáng)堿,甚至還含有大量油污、表面活性劑等,成份復(fù)雜、濃度高,非常難以處理。筆者通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),提出以下工藝供參考。

a.酸化處理:前處理老化液單獨(dú)收集于調(diào)節(jié)池中,加入硫酸進(jìn)行酸化處理,控制pH 值為2.0-3.0 之間,反應(yīng)30min 以上。

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

c.化學(xué)混凝沉淀:經(jīng)破絡(luò)后廢液,進(jìn)入化學(xué)混凝系統(tǒng),加入氫氧化鈉或石灰溶液調(diào)節(jié)pH值至10.0以上,再加入市售破絡(luò)劑CL-M01A 及PAC、PAM等,反應(yīng)30min以上。破絡(luò)劑CL-M01A和PAC、PAM的作用機(jī)理是通過電中荷、網(wǎng)鋪卷掃等強(qiáng)效作用,將高分子有機(jī)物絮凝,從而失穩(wěn),脫離水體,達(dá)到去除的目的。

通過以上數(shù)據(jù)對比,可以看出,通過本工藝的實(shí)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(dá)標(biāo),COD 也得到了大幅度降解。