（环境工程专业论文）化学沉淀法处理电镀废水的实验研究.pdfVIP

t h er e s e a r c ho f e l e c t r o p l a t i n gw a s t e w a t e r t r e a t e db yc h e m i c a lp r e c i p i t a t i o n b y l ij i a o b e ( c h a n g s h au n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y ) 2 0 0 8 at h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fe n g i n e e r i n g 1 n e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g i nt h e g r a d u a t es c h o o l o f h u n a n u n i v e r s i t y s u p e r v i s o r p r o f e s s o ry a n gc h u n p i n g n o v e m b e r ，2 0 10 ，一 5iiiii8唧609 iiiii_y 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名：力娃日期：2 0 1 0 年1 2 - - 月7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 、 、 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇 编本学位论文。 本学位论文属于 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密团。 ( 请在以上相应方框内打“ ) 作者签名：夕出记 导师签 日期：匆口年 e l 期：矽年 ，2 ，月7 日 ，o 月7 1 3 | 、 化学沉淀法处理电镀废水的实验研究 摘要 电镀行业由于其产生的污染量大，污染物种类复杂、毒性强，成为全球三大 污染工业之一。目前国内电镀行业以小型电镀企业居多，生产技术落后，污染物 处理技术水平低，对人体健康及周围环境产生严重的危害。积极研究电镀废水的 性质，探索实用、经济、有效的电镀废水处理技术，最大限度的减少污染物的排 放，对目前国内电镀行业污染治理十分必要。 本文简要介绍了我国电镀废水的排放现状、性质及危害，论述了电镀废水的 主要处理方法。以某电镀企业废水为研究对象，分析了化学镀镍废水和电镀铬废 水的性质，探讨了化学镀镍废水和电镀铬废水的实用、有效的处理方法。 实验部分采用破络合剂预处理含镍废水后，再沉淀其中的镍离子，探讨了不 同破络合剂的对化学镀镍废水中镍离子去除率的影响；采用亚硫酸氢钠还原六价 铬为三价铬后，用化学沉淀法处理含铬废水，探讨了其最佳的还原剂用量，最佳 的实验反应条件以及不同条件下反映效果不佳的原因。 实验结果表明，h 2 0 2 、c a o 、c a c l 2 、b a c l 2 处理化学镀镍废水时，h 2 0 2 的处 理效果最差，几乎没有什么效果；c a o 和c a c l 2 的处理效果均一般，镍离子的去 除率只有3 2 和1 9 ；b a c l 2 的破络合效果最好，b a c l 2 处理化学镀镍废水后，镍 离子的去除率可达9 9 以上；c a o 联合b a c l 2 处理化学镀镍废水时，破络合效果 好，镍离子的去除率高，当镍离子的去除率相同时，b a c l 2 的投加量比b a c l 2 单独 处理化学镀镍废水时要少很多。 实验结果表明，采用亚硫酸氢钠还原含铬废水中的六价铬时，其还原效果好。 当p h 为2 ，亚硫酸氢钠的用量为8 0 0 m g l 时，六价铬被还原为三价铬的效率最 高，接近1 0 0 。当加碱沉淀的p h 为8 时，总铬的沉淀效果最好，最高去除率可 达9 9 5 ： 从实用、经济、有效的目的出发，结合目前我国电镀废水处理的实际情况， 采用不同的方法，优化化学沉淀法处理化学镀镍废水和电镀铬废水时的工艺过程， 提高化学沉淀法的处理效果。研究结果可实际应用于化学镀镍废水和电镀铬废水 处理过程中，将有利于降低电镀废水污染物的排放，减少电镀废水对生态环境的 影响。 关键词：电镀废水；化学镀镍废水；破络合剂；电镀铬废水；化学沉淀 硕士学位论文 a b s t r a c t e l e c t r o p l a t i n gi n d u s t r y h a sb e c o m e w o r l d w i d e l y o n eo ft h et h r e em o s t h e a v i l y p o l l u t e di n d u s t r i e s ，b e c a u s eo fp r o d u c i n gm a s s e so fp o l l u t a n t sw h i c ha r e o f c o m p l i c a t e dc o m p o n e n t s a n d s t r o n gt o x i c i t y a tp r e s e n t ，s m a l le l e c t r o p l a t i n g e n t e r p r i s e s w i t ho b s o l e s c e n t p r o d u c t i o nt e c h n o l o g i e sa n dl o wl e v e lo fp o l l u t i o n t r e a t m e n ta b i l i t i e sp r e d o m i n a t ei ne l e c t r o p l a t i n gi n d u s t r yi nc h i n a ，w h i c hg r e a t l y t h r e a t e n sh u m a nh e a l t ha n ds u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n t i ti sv e r yn e c e s s a r yt ot r e a tt h e d o m e s t i cp l a t i n gi n d u s t r y p o l l u t i o nb ys t u d y i n gt h ep r o p e r t i e so fe l e c t r o p l a t i n g w a s t e w a t e r , e x p l o r i n gt h ep r a c t i c a l ，e c o n o m i ca n de f f e c t i v ee l e c t r o p l a t i n gw a s t e w a t e r t r e a t m e n tt e c h n o l o g ya sw e l la sm i n i m i z i n gp o l l u t a n t se m i s s i o n s t h i sp a p e rb r i e f l yi n t r o d u c e dt h ec u r r e n ts i t u a t i o no fe m i s s i o n ，p r o p e r t i e sa n d h a r m so fe l e c t r o p l a t i n gw a s t e w a t e ra n dd i s c u s s e dt h em a i nm e t h o d so fe l e c t r o p l a t i n g w a s t e w a t e rt r e a t m e n t t a k i n gs o m ee l e c t r o p l a t i n ge n t e r p r i s ew a s t e w a t e ra sr e s e a r c h o b je c t ，t h ep r o p e r t i e so fe l e c t r o l e s sn i c k e lp l a t i n gw a s t ew a t e ra n de l e c t r o p l a t i n g c h r o m i u mp l a t i n gw a s t ew a t e rw e r ea n a l y z e d t h ep r a c t i c a la n de f f e c t i v et r e a t m e n t m e t h o d so ft h et w o t y p e so fw a s t e w a t e rw e r ed i s c u s s e d i nt h ee x p e r i m e n t a lp a r t ，t h ee f f e c t so fd i f f e r e n tc o m p l e x b r e a k i n ga g e n t so nt h e r e m o v a lr a t eo fn i 2 + i ne l e c t r o l e s sn i c k e lp l a t i n gw a s t e w a t e rw e r ed i s c u s s e db y a d o p t i n gd i f f e r e n tc o m p l e x b r e a k i n ga g e n t st ot r e a tn l - 2 + - c o n t a i n i n gw a s t e w a t e ra n d p r e c i p i t a t i n gn i c k e l i o n s a f t e ru s i n gn a h s 0 3t or e d u c ec r 6 + t oc r 3 + ，c h e m i c a l p r e c i p i t a t i o np r o c e s sw a sa d o p t e dt ot r e a tn i 2 + - c o n t a i n i n g t h eo p t i m u mr e a c t i o n c o n d i t i o n sa n dt h er e a s o n so fp o o re f f e c t si nd i f f e r e n te x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n sw e r e d i s c u s s e d t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w e dt h ep e r f o r m a n c e so fd i f f e r e n t c o m p l e x - b r e a k i n ga g e n t s t h ee f f e c to fh 2 0 2w a st h ep o o r e s t ，a l m o s tn oi m p r o v e m e n t t h e e f f e c t so fc a oa n dc a c l 2w e r ev e r yc o m m o n ，w i t hc o r r e s p o n d i n gr e m o v a le f f i c i e n c i e s 3 2 a n d19 t h ee f f e c to fb a c l 2i st h eb e s t ，a c h i e v i n gah i g hn i c k e lr e m o v a l e f f i c i e n c yo f m o r et h a n9 9 w h e nt h ew a s t e w a t e rw a st r e a t e db yt h ej o i n tt r e a t m e n t o fc a oa n db a c l 2 ，t h er e s u l th a dt h ea d v a n t a g e so fg o o db r e a k i n gc o m p l e x p e r f o r m a n c ea n dh i g hn i c k e lr e m o v a lr a t i o t h ed o s a g eo fb a c l 2n e e d e di nt h ej o i n t p r o c e s sw a sm u c hl e s st h a nt h eo n l yu s a g eo fb a c l 2t oa c h i e v et h es a m en i c k e l r e m o v a lp e r f o r m a n c e i i i 化学沉淀法处理电镀废水的实验研究 t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ed e o x i d i z a t i o ne f f e c tw i t hn a h s 0 3o nc r 6 + f r o m c r - c o n t a i n i n gw a s t e w a t e rw a sv e r yg o o d t h ee f f i c i e n c yo fc r 6 + b e i n gr e d u c e dt oc r 3 + i st h eh i g h e s t ，c l o s e dt o10 0 ，w h e nt h ep hw a sa t2 ，a n dt h ed o s a g eo fn a h s 0 3w a s 8 0 0 m g l t h ep r e c i p i t a t i o ne f f e c tw a st h eb e s ta n dt h er e m o v a le f f i c i e n c yo ft o t a l c n o m i u mc o u l dr e a c ht o9 9 5 ，w h e np hw a sa t8 c o n s i d e r i n gf r o mt h ep r a c t i c a l ，e c o n o m i ca n de f f e c t i v ea n g l e ，i ti sr e a s o n a b l et o u s ed if f e r e n tm e t h o d st oi m p r o v et h ee f f e c to fc h e m i c a lp r e c i p i t a t i o n ，a n do p t i m i z e c h e m i c a lp r e c i p i t a t i o np r o c e s s i n go nt h et r e a t m e n to fw a s t e w a t e rf r o me l e c t r o p l a t i n g c l l r o m i u ma n de l e c t r o l e s sn i c k e l p l a t i n g ，c o m b i n i n gt h e a c t u a ls i t u a t i o no ft h e t r e a t m e n to fe l e c t r o p l a t i n gw a s t e w a t e ra tp r e s e n ti no u rc o u n t r y , t h er e s e a r c hr e s u l t s c o u l db ep r a c t i c a l l ya p p l i e dt ow a s t e w a t e rt r e a t m e n tp r o c e s s e s ，b eh e l p f u lt or e d u c e e m i s s i o no fp o l l u t a n t sf r o me l e c t r o p l a t i n gw a s t e w a t e r , a n dr e d u c et h ea d v e r s ei m p a c t o ne c o l o g i c a le n v i r o n m e n t k e y w o r d s ：e l e c t r o p l a t i n gw a s t e w a t e r ；e l e c t r o l e s sn i c k e lp l a t i n gw a s t e w a t e r ； c o m p l e x - b r e a k i n ga g e n t s ；e l e c t r o p l a t i n g c h r o m i u m c o n t a i n i n g w a s t e w a t e r ；c h e m i c a lp r e c i p i t a t i o n i v 硕士学位论文 目录 学位论文原创性声明和学位论文版权使用授权书i 摘要i i a b s t r a c t i i i 插图索引v i i 附表索引v i i i 第1 章绪论1 1 1研究背景：1 1 1 1 电镀废水的产生1 1 1 2 电镀废水的分类2 1 1 3 电镀废水的危害2 1 2 研究现状6 1 2 1 化学法6 1 2 2 离子交换法9 1 2 3 膜分离法1 0 1 2 4 电解法1 3 1 2 5 生物法1 3 1 3 研究的内容和意义1 4 第2 章实验部分1 5 2 1 实验试剂和仪器15 2 1 1 实验试剂15 2 1 2 实验仪器1 5 2 2 分析方法1 6 2 2 1 总镍的分析方法1 6 2 2 2 六价铬的分析方法1 7 2 2 3 总铬的分析方法1 8 第3 章化学镀镍废水的处理2 1 3 1 化学镀镍废水的来源及水质分析2 1 3 1 1 废水的来源2 l 3 1 2 废水的水质分析2 1 3 2 废水处理原理与实验方法2 2 3 2 1 废水处理原理2 2 v 化学沉淀法处理电镀废水的实验研究 3 2 1 实验方法2 3 3 3 结果与讨论2 3 3 3 1 破络合剂的选择一2 3 3 3 2c a o 处理化学镀镍废水2 4 3 3 3c a c l 2 处理化学镀镍废水2 5 3 3 4b a c l 2 处理化学镀镍废水2 5 3 3 5c a o 联合b a c l 2 处理化学镀镍废水2 6 3 4 小结2 7 第4 章电镀铬废水的处理一2 8 4 1 电镀铬废水的来源及水质分析2 8 4 1 1 废水的来源一2 8 4 1 2 废水的水质分析2 9 4 2 废水处理原理与实验方法3 0 4 2 1 废水处理原理一3 0 4 2 2 实验方法31 4 3 结果与讨论3 l 4 3 1 废水最佳还原反应p h 的确定3 1 。4 3 2 废水最佳还原剂用量的确定3 2 4 3 3 废水最佳沉淀p h 的确定3 3 4 4 小结3 4 结论与建议3 5 结论3 5 实验创新3 6 建议3 7 参考文献3 8 附录a 攻读学位期间所发表的学术论文4 3 附录b 攻读学位期间所申请的发明专利一4 4 致 射4 5 v l 硕士学位论文 插图索引 图2 1 镍离子浓度对吸光度的标准曲线1 7 图2 2 吸光度对六价铬浓度标准曲线_ 18 图2 3 吸光度对总铬浓度标准曲线1 9 图3 1 氧化钙用量对镍离子去除率的影响2 4 图3 2 氯化钙用量对镍离子去除率的影响2 5 图3 3 氯化钡用量对镍离子去除率的影响2 6 图3 4 氯化钡用量对镍离子去除率的影响2 6 图4 1 不同p h 值下六价铬的去除率3 2 图4 2 不同浓度亚硫酸氢钠作用下六价铬的去除率3 3 图4 3 不同沉淀p h 下六价铬的去除率3 3 v i i 化学沉淀法处理电镀废水的实验研究 附表索引 表2 1 主要原料与试剂的来源与规格一览表一1 5 表2 2 主要实验仪器1 6 表3 1 破络合剂的选择2 3 i i 硕十学位论文 1 1 研究背景 第1 章绪论 电镀是利用化学或电化学方法对金属和非金属表面进行装饰、保护及获取某 些新的性能的工艺过程【l 】。电镀是一个通用性很强、使用面广、跨行业、跨部门 的生产行业，主要应用于机械制造、航空设备、交通运输、日用五金、家用电器 等领域拉3 j 。电镀是经济发展所必不可缺少的行业，同时又是污染十分严重的行业， 属全球三大污染行业之一【4 】。电镀企业的环境污染一直是影响该行业可持续发展 的主要问题。1 9 9 4 年，我国将电镀行业列为2 5 种限制发展的行业之一【5 1 。国内 电镀厂点多、分布散，布局不合理，生产技术落后，自动化水平低，大多为人工 操作。由于技术及费用原因，其生产产生的污染物量大，毒性强，而其废水处理 比例低，处理效果一般，有用物质回收利用率低，大都无法达到国家排放标准， 偷排、乱排、超标排放现象较严重，对周围居民身体健康及生态环境造成严重的 影响1 6 1 。 目前，电镀废水处理方法多种多样，有化学沉淀法、生物法、离子交换法、 电渗析、萃取等 2 , 6 , 7 1 。各种处理方法既有其优势也有其不足之处。为了促使电镀 行业健康发展，最大限度的减少污染物的排放，节约国家资源，实现可持续发展， 急需提出经济、适用、有效的技术方案解决电镀行业污染问题。 1 1 1 电镀废水的产生 电镀废水的产生与电镀企业的生产工艺、生产负荷、操作管理与用水方式等 因素有关。电镀废水主要来自于生产过程镀件预处理废水、镀槽废液、镀件漂洗 水及生产过程中的“跑、冒、滴、漏 1 8 】。 ( 1 ) 镀件预处理废水 镀件在电镀前必须进行预处理，主要包括化学或电化学除油、酸洗去锈及镀 件的活化处理等。除油过程需使用碱化物，如n a o h 、n a 2 c 0 3 等；酸洗过程常用 h c l 和h 2 s 0 4 。因此镀件预处理废水中的主要污染物为酸、碱、油、锈等。 ( 2 ) 镀槽废液 由于有害物质的积累，镀槽液在使用一段时间后，已不能满足工艺的要求， 需更换。废镀液中的重金属离子浓度含量非常高，若不经处理直接排放，对周围 环境的污染将更加严重。目前镀槽废液大多单独收集后另行处理。 ( 3 ) 镀件漂洗水 镀件漂洗水是电镀废水的主要来源，约占车间废水排放量的8 0 以上。镀件 化学沉淀法处理电镀废水的实验研究 漂洗水中的污染物主要来自于镀件表面的附着液。镀件漂洗水水量大，其污染物 浓度与废镀液相比要小很多。 ( 4 ) 生产过程中的“跑、冒、滴、漏 目前国内的电镀企业生产技术水平较低，管理水平较差，自动化程度低，大 多为手工操作。生产过程中不可避免的存在“跑、冒、滴、漏”现象。生产车间 的“跑冒、滴、漏”的水量与车间的生产和管理水平直接相关。 1 1 2 电镀废水的分类 不同镀种车间产生的电镀废水的性质不同。因此不同电镀企业间产生的电镀 废水的水质、水量相差比较大。目前电镀废水的分类主要是根据废水中所含的主 要污染物来确定的。国内电镀废水大体可分为以下五类9 , 1 0 , 1 1 ： ( 1 )酸碱废水：镀件在进行电镀前需进行酸洗除锈，碱洗除油等过程，这 些生产过程中产生的废水称为的酸性或碱性废水。 ( 2 ) 含氰废水：镀件在进行氰化镀铜、锌、锡、银、铜锡合金等时，会产 生含氰的漂洗水。 ( 3 ) 重金属废水：电镀生产过程中，由于镀种的不同，而产生含有不同种 类重金属的电镀漂洗废水。具体可以分为：含铬废水、含镉废水、含镍废水、含 铜废水、含锌废水等。 ( 4 )混合电镀废水：一些小型电镀厂，由于生产技术水平低和生产设备简 陋，无法实现不同性质废水的分类排放，因此废水中既含有镀件前处理的酸碱废 水，又包括含氰废水及不同性质的重金属废水。混合电镀废水由于其成分复杂， 水质水量不稳定，如何对其进行有效处理，还需要进一步研究。 1 1 3 电镀废水的危害 电镀行业应用广泛，电镀废水产生量大，毒性强，电镀行业与石化、制药一 起并列为全球三大污染行业。1 9 9 4 年，我国政府将电镀行业列为国家限制发展行 业之一。随着电镀行业的发展，对镀件功能的要求越来越高。不同的镀件功能， 相应的镀种、镀液组分、操作方式、工艺条件等也不同【1 2 1 。因此，不同电镀企业 的电镀污染物产生的危害相差较大。根据电镀生产工艺流程，首先产生的污染物 是镀件在进行预处理过程中漂洗下来的油脂、油污、氧化铁皮、尘土等。其次是 酸类和碱类物质，如硫酸、盐酸、硝酸和氢氧化钠、碳酸钠等；其次是镀件在进 行电镀时产生的氰化物和各种重金属离子，常见的如铬、镉、镍、铜、铅、锌、 金、银、铁等 1 3 , 1 4 】。氰化物和重金属离子毒性强，是电镀废水中的主要污染物； 另外，电镀过程中为了保证镀液的性能，需在镀液中加入稳定剂、加速剂、光亮 剂、络合剂等，这些物质大部分是有机物质，也对电镀废水的处理带来一定的麻 烦l l5 ，1 6 】。因此，电镀废水的水质比较复杂，成分不易控制，毒性强，若不经有效 2 硕十学位论文 处理而排放，将对周围环境及人类身体健康造成极大的危害 1 7 , 1 8 】。 ( 1 ) 预处理产生的污染物 镀件在进行预处理时产生的油脂、油污、氧化铁、尘土等不仅对周围环境造 成一定的影响，还会对电镀废水的处理造成麻烦。环境水体中油污及油脂的存在， 将影响水体的溶解氧量，造成水体缺氧，影响水生动植物。电镀废水处理时，当 油脂及有油污含量较高时，需在调节池设置除油装置。废水中尘土含量较多将降 低废水处理时，药剂的有效能力及增加污染的产生量【1 9 1 。 ( 2 ) 含氰化物废水 氰化电镀已有一百多年的历史，它具有较优越的镀层性能和操作方便等特点， 应用广泛。我国政府在2 0 世纪5 0 年代就大力提倡用无氰电镀工艺代替含氰工艺。 但氰化物作为电镀液中金属离子重要的配位体，在电镀工业的应用仍不可忽视。 氰化物是一类含氰基( c n 。) 的化合物，包括简单氰化物、氰络合物和有机氰化物 ( 睛) 。简单氰化物是剧毒物品，较高浓度的氰化物遇到酸时容易形成h c n 气体， 吸入人体中可抑制呼吸系统，造成组织伤害，并与体内的高铁细胞色素氧化酶结 合，使之失去传递氧的作用，造成组织缺氧而窒息，在两到三分钟之内即可造成 呼吸停止死亡，对人的致死量为0 1 - - - 0 2g 左右。氰化物中毒治愈后，还可能发生 神经系统后遗症。氰化物对鱼类等水生生物毒性也很大，水体中氰化物浓度为 0 0 4 0 1 m g l 时就能使鱼类死亡。氰化物污染水体引起鱼类、家畜乃至人群急性 中毒的事例，国内外都有报道【2 0 1 。自然界对氰化物有很强的净化作用，因此外源 氰不易在环境中积累，只有在事故排放或高浓度持续污染且污染量超过水体净化 能力时，才能在水环境中积累、残留，构成对人体的潜在危害1 2 。根据我国国家 标准电镀污染物排放标准( g b 2 1 9 0 0 2 0 0 8 ) ，排入水体的电镀废水中最高氰化 物允许浓度为0 3 m g l 。氰化电镀废水的公害问题突出，尤其是乡镇电镀工业的发 展，含氰废水的处理，一直是电镀行业污染控制的重点目标之一。 ( 3 ) 酸碱废水 含酸碱的废水若直接排放，将改变周围水体的性质如p h 值、硬度、电导率 等。水生态系统内的所有物种对环境的p h 值及其它环境理化因子都有一个适应 范围。当这些因子发生变化超过一定的范围时，便会对物种的生理、生殖等诸多 方面造成不良影响。 ( 4 ) 含重金属废水 电镀废水含有的重金属离子量大，种类多，而含重金属废水是对环境污染最 严重和对人类危害最大的工业废水之一【2 2 1 。在天然水体中只要有微量重金属，即 可产生毒性反应，且毒性具有长期持续性。天然水体中的生物从环境中摄取重金 属，并经体内或某些器官中高度富集，其富集倍数可达成千上万，然后通过生物 链进入人体，在某些器官中积蓄起构成慢性中毒，严重危害人体健康。因此，含 化学沉淀法处理电镀废水的实验研究 重金属废水必须经过有效治理，达到国家排放标准后才能进入环境中。电镀废水 中污染较严重、毒性较强的重金属离子主要是铬、镉、铜、镍、锌等【2 3 , 2 4 】。 a ：铬的危害 含铬废水来源于镀铬、钝化、阳极化和退镀等工序镀件的清洗，主要以六价 铬的形式存在。机械、航空仪表、电器和医疗器械制造工业的电镀废水六价铬含 量比较高。含铬废水所含铬的化合物中，六价铬毒性最强，其毒性比三价铬大l o o 1 0 0 0 倍，三价铬次之，二价铬和铬本身的毒性很小或无毒【2 5 1 。铬是生命必需的微 量元素之一，但铬在生物体内累积则会引起毒害作用。含铬废渣、废水外排后， 通过水体、土壤，特别是通过食物链的富集、转移，对人类和动植物造成严重危 害。铬的化合物可通过呼吸道、消化道、皮肤和粘膜侵入人体。铬化合物能侵害 上呼吸道，能引起肺气肿、支气管扩张、气管炎、鼻炎，甚至引起肺癌和鼻咽癌。 铬化合物侵害消化道引起恶心、呕吐、胃溃疡及肠胃炎等。铬化合物侵害皮肤及 粘膜，引起皮炎和湿疹等。铬不仅具有致癌作用，而且具有致突变作用与细胞遗 传毒性，损害脱氧核糖核酸【2 6 , 2 7 , 2 8 】。根据我国国家标准电镀污染物排放标准 ( g b 2 1 9 0 0 2 0 0 8 ) ，排入水体的电镀废水中最高允许浓度：总铬为1 0 m g l ，六价 铬为0 2 m g l 。 b ：镉的危害 在电镀领域中，由于镉的氧化电位高，因此经常用作铁、钢、铜的保护膜。 镉不是人体的必需元素，环境中的镉可通过食物、水、空气进入人体内并蓄积。 然而镉的毒性十分的强，对人类和动植物的影响很大。长期暴露于含镉的环境中， 会对呼吸道产生刺激，造成咽痛、咳嗽、胸闷、气短等现象，情况严重时甚至会 出现毒性肺水肿或化学性肺炎。镉化合物不易被肠道吸收，但可经呼吸、积存于 肝或。肾脏造成危害，尤以对肾脏损害最为明显，主要表现为尿中含大量低分子量 蛋白质，肾小球的滤过功能虽多属正常，但肾小管的回收功能却减退，并且尿镉 的排出增加。此外，长期暴露于含镉的环境中，还可导致骨质疏松和软化，日本 报告的“痛痛病即是由于长期摄食被硫酸镉污染水源引起的一种慢性镉中毒【2 9 1 。 根据我国国家标准电镀污染物排放标准( g b 2 1 9 0 0 2 0 0 8 ) ，排入水体的电镀废 水中最高允许的镉的浓度为0 0 5 m g l 。 c ：铜的危害 电镀铜是使用最广泛的一种预镀层。锡焊件、铅锡合金、锌压铸件在镀镍、 金、银之前都要预先镀铜，用于改善镀层结合力。铜镀层柔韧而孔隙率低，对于 提高镀层间的结合力和耐蚀性起重要作用。经化学处理后的彩色铜层，涂上有机 膜，还可用于装饰。在电镀行业中，铜镀液主要以硫酸铜、焦磷酸铜、氰化亚铜 等铜盐为主，铜阳极清洗也会将铜及其化合物带入废水。虽然铜是生命必需的微 量元素之一，然而过量接触铜对有机体有害。铜可与溶酶体的脂肪发生氧化作用， 4 硕士学位论文 导致溶酶体膜的破裂，水解酶大量释放引起肝组织坏死；也可由红细胞溶血引起 黄疸。长期接触高浓度铜尘的工人，可能出现肺部感染；神经系统的表现有记忆 力减退、注意力不集中、容易激动；消化系统方面可出现食欲不振、恶心呕吐、 腹痛腹泻黄疸、部分病人出现肝肿大、肝功能异常等；在心血管方面可出现心前 区疼痛，心悸，高血压或低血压；在内分泌方面，可能出现肥胖、面部潮红及高 血压等。铜对低等生物和农作物的毒性较大，浓度达0 1 o 2m g l 1 口可使鱼类死亡， 与锌共存时毒性增强，对贝壳类水生物毒性更大。铜可使植物吸收养分的机能受 到阻碍，致使植物枯死p 。铜对水体自净有较严重的影响，浓度为0 1 m g l 时， 水中的生化耗氧过程明显受到抑制。根据我国国家标准电镀污染物排放标准 ( g b 2 1 9 0 0 2 0 0 8 ) ，排入水体的电镀废水中最高允许的铜的浓度为o 5m g l 。 d ：镍的危害 电镀镍在电镀行业中主要作为防护性镀层。电镀镍具有优异的耐磨性、抗蚀 性、可焊性，广泛应用于石油、电子、汽车、计算机、化工设备、航天航空设备 等领域。镍在电镀废水中主要存在两种形态：游离态和络合态。镍是人体所需的 微量元素。如果大量的镍元素在人体中蓄积，便会使人中毒。其对电镀行业操作 工人主要的毒害是导致镍皮炎，某些皮肤过敏的人长期接触镍盐，先以发痒起病， 在接触镍的皮肤部位产生皮疹，呈红癍、红癍丘疹或毛囊性皮炎，以后出现散布 在浅表皮的溃疡、结痂，或出现湿疹样病症。镍及其化合物进入人体后，通过呼 吸道进入人体后可出现肺出血、浮肿、脑白质出血、毛细血管壁脂肪变性并发呼 吸障碍以及呼吸系统癌症等，如肺癌和鼻窦癌【3 1 , 3 2 】。含镍废水进入环境后，不能 被生物降解，而参与食物链循环，并最终在生物体内积累，对生物体正常生理代 谢活动产生长远影响。根据我国国家标准电镀污染物排放标准 ( g b 2 1 9 0 0 2 0 0 8 ) ，排入水体的电镀废水中最高允许的总镍的浓度为0 5m g l 。 e ：锌的危害 与其他金属相比，锌是相对便宜而又易镀覆的一种金属，属低值防蚀电镀层， 被广泛用于保护钢铁件，特别是防止大气腐蚀，并用于装饰。锌在电镀行业是使 用最多的金属之一。目前，国内电镀锌主要可分为氰化物镀锌、锌酸盐镀锌、氯 化物镀锌、硫酸盐镀锌。锌是人体必需微量元素，正常人体含锌量2 - - 2 5 9 。但锌 过量摄入人体内也会导致中毒。锌中毒的主要症状为胃肠道功能紊乱，如口中烧 灼感及麻辣感、恶心、持续性呕吐、腹痛、腹泻等，并伴有头晕、乏力等症状。 严重中毒者可因剧烈呕吐，腹泻而虚脱，中毒严重者可见血压升高、气促、瞳孔 散大、休克、抽搐等危象。锌对鱼类和其它水生生物的毒性比对人和温血动物的 大许多倍。废水中的锌排入环境中后，可在动植物中富集，影响动植物的正常生 长及繁殖【2 0 ，3 0 】。根据我国国家标准电镀污染物排放标准( g b 2 1 9 0 0 2 0 0 8 ) ，排 入水体的电镀废水中最高允许的总锌的浓度为1 5m g l 。 化学沉淀法处理电镀废水的实验研究 1 2 研究现状 电镀废水成分复杂，含有多种污染物，如氰化物、酸、碱以及六价铬、铜、 镍、锌、镉等金属污染物。其毒性强、污染严重，属全球三大污染行业之一。我 国对电镀废水的治理起步较早，5 0 年代和6 0 年代初就己开始，至今已有5 0 多年的 历史。其治理技术主要可以分为三个阶段：6 0 年代至7 0 年代，电镀污染问题日渐 凸显，这一时期电镀废水的主要目治理标是氰和铬，处理的方法多采用化学沉淀 法；7 0 年代至8 0 年代初，我国对电镀废水的处理方法有了较大的进步，在这个阶 ， 段研究和使用的方法有：离子交换法、电渗析法、反渗透法、蒸发浓缩法、活性 炭吸附法等3 3 , 3 4 】；8 0 年代后，我国对电镀废水的处理进入多元组合技术处理及综 合防治阶段，开始重视综合防治、资源回收、节约用水和闭路循环等新技术的研 究。由于电镀废水种类繁多，各个工艺所产生的废水的成分也不同，采用单一的 方法无法得到有效地治理。因而只有采用多种组合方法进行治理才能达到最好的 技术经济效果，使电镀废水的治理向更广泛、更有效、更彻底的方向发展。 目前国内电镀废水处理方法多种多样，并各有优势，其中主要的方法有化 学法、离子交换法、膜分离法( 反渗析、电渗析、扩散渗析、液膜法、超滤法) 、 电解法、生物法等【3 5 , 3 6 】。 1 2 1 化学法 电镀废水的化学处理法是经投加药剂后，通过化学反应改变废水中污染物的 化学和物理性质，使其变成无害物质或易于与水分离的物质，进一步从废水中去 除的方法【2 】。化学法历史悠久，应用广泛，是国内外电镀废水的主要处理技术之 一。化学法处理电镀废水具有技术成熟、投资少、见效快、处理成本低、操作管 理简单、能承受大量和高浓度负荷冲击、自动化程度高等优点，适合各种类型电 镀废水的处理。但是化学法也存在一定的缺陷，如：( 1 ) 在去除污染物的同时需 要不断消耗化工原料；( 2 ) 产生的污泥量大，急需开发污泥妥善处理技术；( 3 ) 大量化学药剂的加入，使出水的含盐量高，难以回用，如果出水外排不仅有可能 造成二次污染，还浪费了宝贵的水资源等。作为一种有发展前途的方法，化学法 要进一步扩展应用，需克服其不足之处。目前，国内外对电镀污泥的研究已取得 了可喜的进展，随着化学法处理中的管理自动化、新型沉淀剂的研制、污泥综合 利用的发展，该法还将得到进一步的发展。 按照目前化学法在电镀废水的应用现状，化学法主要可以分为：化学沉淀法、 化学氧化还原法和化学中和法。 1 2 1 1 化学沉淀法 化学沉淀法是指向废水中投加某些化学试剂，使之与废水中的污染物发生化 6 硕十学位论文 学反应，形成难溶的沉淀物，然后进行固液分离，从而除去废水中的污染物。化 学沉淀法是传统而实用的电镀废水处理技术，该方法成本低、管理方便、技术成 熟，出水经砂滤罐过滤后，出水澄清，部分可达标直接排放。根据投加的沉淀剂 不同，化学沉淀法可以分为氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、铬酸盐沉淀法和铁 氧体沉淀法【4 ，5 ，6 】。 ( 1 ) 氢氧化物沉淀法 电镀废水中绝大多数金属的氢氧化物不能在水中溶解，为难溶物，如镍、镉、 铜、锌、铬等金属的氢氧化物的溶度积都很小，因此可向废水中加入石灰、碳酸 钠、苛性钠等沉淀剂。这些沉淀剂来源甚广，价格较低，因而在生产实践中应用 广泛。沉淀剂的加入使水中重金属离子与药剂溶于水后形成的氢氧根离子相互作 用生成难溶于