電鍍業(yè)廢水處理的難點(diǎn)在哪里
【上海純水設(shè)備行業(yè)新聞】
近年來(lái)，由于外表處置技術(shù)取得了新的進(jìn)展，電鍍和化學(xué)鍍的應(yīng)用最為廣泛，大量絡(luò)合劑的使用，使得電鍍廢水呈現(xiàn)新的變化趨勢(shì)，不只廢水排放量變化大，而且絡(luò)合劑的種類也在不時(shí)增加，廢水成分也越來(lái)越復(fù)雜。
絡(luò)合重金屬?gòu)U水由于金屬種類多、難處理，一直是環(huán)保領(lǐng)域的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題。與游離態(tài)的重金屬離子相比，絡(luò)合態(tài)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(zhì)形成穩(wěn)定的螯合物，如鍍鎳過(guò)程一般使用中等強(qiáng)度或較弱的絡(luò)合劑，使用較多的為羥基羧酸。
重金屬離子與絡(luò)合劑會(huì)形成穩(wěn)定的螯合物，不易形成氫氧化物或者硫化物沉淀，因此采用保守的化學(xué)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(duì)比了現(xiàn)有的絡(luò)合重金屬?gòu)U水的處置技術(shù)，并進(jìn)行歸納和總結(jié)，希望能為絡(luò)合電鍍廢水治理技術(shù)方案的優(yōu)化選擇及其處置技術(shù)研究的深入開展提供參考。
1絡(luò)合電鍍廢水的來(lái)源
絡(luò)合電鍍廢水中含有大量的重金屬離子，若不經(jīng)處置直接排入水體會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成很大的破壞?；瘜W(xué)鍍工藝產(chǎn)生的重金屬?gòu)U水大多數(shù)情況下都含有大量絡(luò)合劑，因此，采用保守的化學(xué)沉淀法不能有效地去除化學(xué)鍍廢水中的金屬離子，使得絡(luò)合化學(xué)鍍廢水成為電鍍廢水中典型的處置難點(diǎn)。
2電鍍廢水中重金屬的危害
重金屬污染已經(jīng)成為威脅人類發(fā)展的重大環(huán)境問(wèn)題，電鍍廢水的危害主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1廢水中所含重金屬屬于耐久性污染物。
重金屬進(jìn)入水體不易被分解，但會(huì)在微生物作用下發(fā)生轉(zhuǎn)化，造成二次污染，如無(wú)機(jī)汞，微生物作用下形成毒性更強(qiáng)的甲基汞，增加危害性。
2重金屬具有生物富集特性。
絡(luò)合重金屬?gòu)U水中的污染物不可生物降解，具有很強(qiáng)的毒性，可通過(guò)食物鏈在生物體內(nèi)的累積而致癌。
3重金屬具有“三致性”
血鉛超標(biāo)”事件在國(guó)內(nèi)引起廣泛關(guān)注，血鉛污染嚴(yán)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(yè)重金屬污染物的排放有很高的要求，與游離態(tài)的重金屬離子相比，上海水處理設(shè)備絡(luò)合態(tài)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(dá)到國(guó)家電鍍廢水排放規(guī)范。
3絡(luò)合重金屬?gòu)U水的處置方法
現(xiàn)有的處置絡(luò)合重金屬?gòu)U水的方法可分為三類：
一是破除絡(luò)合劑后以重金屬離子的沉淀物進(jìn)行沉淀。
二是加強(qiáng)螯合劑，使重金屬離子形成穩(wěn)定系數(shù)更強(qiáng)的沉淀物，從原絡(luò)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(xué)形態(tài)對(duì)其進(jìn)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(fā)濃縮法
蒸發(fā)濃縮利用熱蒸發(fā)處置電鍍重金屬?gòu)U水，工藝幼稚簡(jiǎn)單，不需化學(xué)試劑，無(wú)二次污染，可回用水或有價(jià)值的重金屬，有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，但因能耗大、操作費(fèi)用高、雜質(zhì)干擾資源回收等問(wèn)題還有待于研究，使應(yīng)用受到限制。
一般而言，電鍍工業(yè)上應(yīng)用蒸發(fā)濃縮法處置重金屬?gòu)U水經(jīng)常是與其他方法聯(lián)用.
2.吸附法
吸附法是利用吸附資料將溶液中金屬轉(zhuǎn)移到吸附資料上的方法，有物理吸附和化學(xué)吸附。
吸附法之間的最大不同之處在于吸附劑的選用，常用的吸附資料有活性炭、殼聚糖和沸石等。
活性炭有很好的吸附能力，對(duì)金屬的去除能力強(qiáng)，但是處置利息較高，活性炭的再生不容易。
殼聚糖分子內(nèi)含羥基、氨基等活性基團(tuán)，與重金屬離子有較強(qiáng)的結(jié)合能力，對(duì)重金屬有很好的吸附效果。
目前很多學(xué)者開始研究一些天然或合成資料來(lái)作為吸附劑。常州水處理設(shè)備,吸附法在實(shí)際應(yīng)用中由于吸附劑難以循環(huán)利用，吸附后的資料還需要二次處理，增加了處置費(fèi)用，而且大部分吸附劑價(jià)格昂貴，從而限制吸附法的發(fā)展。爾后的發(fā)展也只能從新型、廉價(jià)、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資料上的可交換離子與廢水溶液中相同電性的離子進(jìn)行交換反應(yīng)而除去水中有害離子的處置方法。
常用的離子交換資料有腐殖酸物質(zhì)、離子交換樹脂、黃原酸酯、離子交換纖維等，目前使用最多的離子交換樹脂。
常用的離子交換樹脂有陽(yáng)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(duì)重金屬離子處置效果好，可回收廢水中的重金屬離子，但是不適于處置高濃度的重金屬?gòu)U水。
由于樹脂高貴，而且易老化、再生難、使用壽命短等，增加了處置本錢，也是該法無(wú)法被廣泛使用的原因。
2化學(xué)法
1.硫化物沉淀法
硫化物沉淀法是向絡(luò)合重金屬?gòu)U水中加入s2-如硫化鈉)以形成溶解度很小的硫化物沉淀(如CUSCUS溶度積為6.310-36比一般的絡(luò)合物小得多)從而去除重金屬的處置方法。
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(gè)數(shù)量級(jí)，金屬硫化物即使在酸性溶液中也不易溶解。
硫化物沉淀法具有利息低、操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，主要運(yùn)用于高濃度絡(luò)合重金屬?gòu)U水的預(yù)處理。
但是也存在以下問(wèn)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(wèn)題;
硫化物沉淀劑本身也會(huì)在水中殘留，硫化鈉、硫化氫鈉等無(wú)機(jī)硫化物與HCLH2SO4等酸性物質(zhì)接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的硫化氫氣體，形成二次污染。
雷鳴等采用NA 2S沉淀法處理含EDTA 模擬重金屬?gòu)U水，含0.02mol/LNa2S模擬廢水中，0.02mol/LNa2S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)近年來(lái)發(fā)展很快的重金屬治理方法。
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(wú)機(jī)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(qū)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。螯合沉淀法具有處置效率高、污泥量少、與重金屬離子結(jié)合牢固穩(wěn)定、不發(fā)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，一種行之有效的電鍍重金屬?gòu)U水深度凈化處置工藝。
3.鐵氧體法
鐵氧體是一類具有一定晶體結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物，杭州水處理設(shè)備具有高導(dǎo)磁率和電阻率，一種重要的磁性介質(zhì)，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。鐵氧體法處置重金屬電鍍廢水主要是含有重金屬離子的電鍍廢水中加入鐵鹽或亞鐵鹽，一定條件下形成鐵氧體。
鐵氧體形成過(guò)程中，各重金屬離子通過(guò)吸附、包裹和夾帶作用，取代鐵氧體晶格中Fe2+或Fe3+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(guò)程如下：
鐵氧體法處置重金屬?gòu)U水具有處置設(shè)備簡(jiǎn)單、投資較少(硫酸亞鐵來(lái)源廣)沉渣可回收利用等優(yōu)點(diǎn);但是發(fā)生的污泥量大，制成鐵氧體時(shí)技術(shù)條件難控制。
4.Fenton氧化法
Fenton試劑催化氧化是H2O2Fe2+催化作用下，分解發(fā)生具有很高氧化還原電位(2.80v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(shí)再加堿沉淀，即可將重金屬去除。
Fenton反應(yīng)過(guò)程是由鐵離子與H2O2反應(yīng)發(fā)生了高活性的羥基自由基來(lái)氧化分解有機(jī)污染物。反應(yīng)過(guò)程如下
式中，R為金屬原子。
Fenton氧化反應(yīng)條件相對(duì)溫和，反應(yīng)速度快，但也存在一些缺點(diǎn)，如H2O2消耗量大、適用的PH范圍小(一般PH3.5以下)
5.光催化氧化法
光催化氧化法是利用光能來(lái)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，一種環(huán)境友好型水處理技術(shù)。
光催化過(guò)程反應(yīng)快速，污染低;常用的光催化劑有TiO2SnO2Fe2O3ZnOSrTiIO3等。其中研究最為廣泛的TiO2有良好的催化熱力學(xué)和動(dòng)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(jià)態(tài)，如Cr6+還原為Cr3+;
3氧化低價(jià)金屬離子為高價(jià)態(tài)的離子態(tài)。近些年來(lái)，光催化法處置重金屬?gòu)U水得到一
定的研究光催化法以其低耗能、無(wú)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生化法
生化法處置重金屬?gòu)U水主要是通過(guò)生物的新陳代謝活動(dòng)及其衍生物對(duì)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(jiǎn)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看法
化學(xué)法、物理法、生化法等用于處置絡(luò)合電鍍廢水時(shí)，各有優(yōu)點(diǎn)，然而也都存在缺乏，實(shí)際應(yīng)用中都存在一些缺陷。
化學(xué)沉淀法設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，但費(fèi)用高，而且產(chǎn)泥量大;氧化法需氧化劑量大，藥劑費(fèi)用高;鐵氧體法產(chǎn)泥量大;
吸附法要考慮吸附劑的再生及更新問(wèn)題;
離子交換法也要考慮離子交換樹脂的頻繁再生問(wèn)題。
所以單一的方法處置絡(luò)合重金屬?gòu)U水并不是最佳選擇，多種方法優(yōu)化組合對(duì)絡(luò)合重金屬?gòu)U水的處置應(yīng)有更大的發(fā)展前景。
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