（环境工程专业论文）电絮凝法处理电镀废水的研究.pdf

学位论文版权使用授权书 江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致， 允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入中国 学位论文全文数据库并向社会提供查询，授权中国学术期刊( 光盘版) 电子杂 志社将本论文编入中国优秀博硕士学位论文全文数据库并向社会提供查询。 论文的公布( 包括刊登) 授权江苏大学研究生处办理。 本学位论文属于不保密口。 学位论文作者签名：菱景# 氲 弘1 1 年c 月l 譬日 指导教师虢 ；旗考 几i1 年；月i f 日 电絮凝法处理电镀废水的研究 e l e c t r o c o a g u i a t i o na p p l i e do ne 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 姓 2 0 1 1 年6 月 江苏大学硕士学位论文 摘要 随着工业化及先进制造业的高度发展，电镀企业的规模日趋扩大，其废水的 排放量约占工业废水排放总量的1 0 ，而其中只有不到5 0 的废水在排放前得到 有效治理。电镀废水是主要的重金属污染源，废水中含有大量的c r 6 + 、c u “、z n 2 + 等重金属离子，这些重金属离子毒性大、可生物降解性差，如不加以处理直接排 放，对环境和人类健康将会造成很大的威胁。 目前国内外学者先后采用化学法、离子交换法、生物法等多种方法治理电镀 废水，这些方法虽有一定的效果，但不同程度地存在着投资大、处理效率低、可 能造成二次污染、治理后的水难以稳定达标排放等问题。电絮凝技术由于装置简 单紧凑、占地少，操作简便，成本低、自动化程度高等优点，已被广泛应用于各 种废水的处理，是一种具有广阔发展前景的水处理技术。 以混合电镀废水中的重金属离子为研究对象，分别对以直流、脉冲为电源的 电絮凝技术对电镀废水处理的影响因素、处理效果、极板钝化以及节能情况进行 了探索研究，为电镀废水的处理开辟一条更加经济可行的新途径。研究结论如下： 1 直流电絮凝处理电镀废水的实验室内多因素综合影响研究的最佳工艺条件 为：电流强度为1 8 a ( 电流密度为3 8 a d m 2 ) ，初始p h 值为5 ，极板间距为1 0m i l l ， 电絮凝时间为3 0m i n 时，出水的电镀废水中六价铬的去除率达到9 9 以上，锌的 去除率达到9 8 5 以上。影响六价铬去除效果的主次因素为：电流强度 电絮凝时 间 极板f a j 距 p h 值；影响锌去除效果的主次因素为：电流强度 p h 值 极板间 距 电絮凝时间。 2 在实际工业应用中，直流电絮凝对电镀废水处理的实验结果表明：单极式 和双极式连接的去除率相差不大，而单极式比双极式的能耗略低，而且单级式不 会出现电流泄漏问题；初始p h 值在6 。7 之间时，金属离子的去除率最好，但当初 始p h 值超过8 时，铬的去除率急剧减小；随着通电时间的延长，金属离子的去除 率随之增加，但随电絮凝时间进一步增加，去除率增加缓慢。最佳工艺条件为： 极板采用单级式连接，电流密度3 8a d m 2 ，初始p h 值为6 ，极距1 锄，对电镀 废水处理6 0m i n 后c r 6 + 去除率可达9 6 2 2 ，c u 2 + 、z n 2 + 的去除率分别可达到 9 9 8 6 、9 9 1 3 。处理一吨电镀废水的能耗为1 9 2k w h m 3 ，总的运行费用比传统 电絮凝法处理电镀废水的研究 的烧碱中和酸水费用有所降低。 3 通过电源技术的改进，用脉冲电絮凝对电镀废水处理的实验结果表明，脉 冲电絮凝不仅能达到直流电絮凝的处理效果，而且与直流电絮凝相比，脉冲电絮 凝表现出良好的防极板钝化和节能的效果，能耗下降了3 5 ，提高了电能利用率。 在最佳工艺条件为：占空比为0 7 ，脉冲频率为4 0 0h z ，电流密度2 5a d m 2 ，初 始p h 值为6 ，极距1c m ，对电镀废水处理2 0m i n 时，c ，去除率可达9 6 2 ，c u “、 z n 2 + 的去除率分别可达到9 9 3 、9 7 1 。 关键词：直流电絮凝；脉冲电絮凝；电镀废水；重金属离子；去除率 n a b s t r a c t w i t ht h eh i g hd e v e l o p m e n to fi n d u s t r ya n da d v a n c e dm a n u f a c t u r i n g ，t h es i z eo ft h e e l e c t r o p l a t i n gb u s i n e s s a r eg r o w i n gb i g g e ra n db i g g e r e l e c t r o p l a t i n gw a s t e w a t e r a c c o u n t sf o ra b o u t1 0p e r c e n to ft h et o t a li n d u s t r i a lw a s t e w a t e re m i s s i o n s ，o fw h i c h o n l y l e s st h a n5 0p e r c e n to ft h ew a s t e w a t e ra r et r e a t e de f f e c t i v e l yb e f o r eb e i n g d i s c h a r g e d e l e c t r o p l a t i n gw a s t e w a t e ri st h em a i nh e a v ym e t a lp o l l u t a n ts o u r c e ，w h i c h c o n t a i n sl o t so fh e a v ym e t a l s ，s u c ha sc r 6 + ，c u 2 + ，z n 2 + a n ds oo n t h e s eh e a v ym e t a l s h a v eh i g ht o x i c i t ya n da r ed e g r a d e dd i f f i c u l t l y i tw i l lp o s eag r e a tt h r e a tt oe n v i r o n m e n t a n dh u m a nh e a l t hi fn o tt r e a t e dp r o p e r l y a t p r e s e n t ，v a r i o u st e c h n i q u e s h a v eb e e n e m p l o y e d f o r t h et r e a t m e n to f e l e c t r o p l a t i n gw a s t e w a t e rb yd o m e s t i ca n d o v e r s e a s s c h o l a r s ，i n c l u d i n gc h e m i c a l m e t h o d ，i o n e x c h a n g em e t h o d ，b i o l o g i c a lm e t h o d ，a n ds oo n a l t h o u g ht h e s em e t h o d s a r es h o w nt ob eq u i t ee f f e c t i v ei nt r e a t i n ge l e c t r o p l a t i n gw a s t e w a t e r , t h e r ea r es t i l l p r o b l e m ss u c ha sh u g e i n v e s t m e n t ，l o wt r e a t m e n te f f i c i e n c y , c a u s i n gd i r e c tp o l l u t i o n ， n o t m e e t i n gw i t ht h ed i s c h a r g es t a n d a r da n ds oo n t h ee l e c t r oc o a g u l a t i o nh a st h e m e r i t so fs i m p l ei n s t a l l a t i o n ，s m a l la r e a ，e a s yt oo p e r a t e ，l e s si n v e s t i g a t i o na n dah i g h d e g r e eo fa u t o m a t i c ，w h i c hh a sb e e ns u c c e s s f u l l yu s e dt od e a l w i t hv a r i o u sw a s t e w a t e r s i ti sak i n do ft h ep o t e n t i a lw a s t e w a t e rt r e a t m e n tt e c h n o l o g y i nt h i sp a p e r ，e l e c t r oc o a g u l a t i o nw a su s e dt ot r e a tm i x e de l e c t r o p l a t i n gw a s t e w a t e r c o n t a i n i n gh e a v ym e t a li o n s ，i n v e s t i g a t i n gi n f l u e n c i n gf a c t o r s ，t r e a t m e n te f f e c t ，p o l e p l a t ep a s s i v a t i o na n de n e r g y - s a v i n gs i t u a t i o nb yt h et r e a t m e n to fd c a n dp u l s ee l e c t r o c o a g u l a t i o n ，r e s p e c t i v e l y t h em a i nr e s e a r c hc o n t e n ta n d r e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： t h ec o n d i t i o n so fc o m b i n e di n f l u e n c eo fd ce l e c t r oc o a g u l a t i o nt r e a t i n ge l e c t r o c o a g u l a t i o nw a s t e w a t e ru n d e rl a b o r a t o r yc o n d i t i o n sh a v e b e e no p t i m i z e d ：c u r r e n t1 8a ( c u r r e n td e n s i t y3 8a d m 2 ) ，i n i t i a lp h5 ，t h ed i s t a n c eb e t w e e nt h ee l e c t r o d ep l a t e s1 0 m m ，t i m e3 0 m i n ，r e m o v a le f f i c i e n c yo fc r 6 + a n dz n 2 + a r e9 9 ，9 8 5 r e s p e c t i v e l y t h e s e q u e n c eo fe f f e c tf a c t o ro fc r 6 + w a s ：c u r r e n t t i m e p o l a rd i s t a n c e i n i t i a lp h ；t h e s e q u e n c eo f e f f e c tf a c t o ro fz n 2 + w a s ：c u r r e n t i n i t i a lp h p o l a rd i s t a n c e t i m e i na c t u a li n d u s t r i a lp r o d u c t i o na p p l i c a t i o n s ，t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t so fd ce l e c t r o c o a g u l a t i o nt r e a t i n ge l e c t r oc o a g u l a t i o nw a s t e w a t e rs h o wt h a te n e r g yc o n s u m p t i o no f u n i p o l a rt y p ei sl o w e rt h a nb i p o l a rt y p e ，b u tt h e i rr e m o v a le f f i c i e n c i e s h a v en og r e a t i i i 电絮凝法处理电镀废水的研究 d i f f e r e n c e m e a n w h i l e ，u n i p o l a rt y p ec a nn o te x i s tt h ep r o b l e mo fl e a k a g ec u r r e n t t h e r e m o v a le f f i c i e n c yw a sm o s te f f e c t i v ew h e nt h ep hw a sk e p tb e t w e e n6a n d7 w h e n t h ei n i t i a lp he x c e e d8 ，t h er e m o v a le f f i c i e n c yo fc h r o m i u mi o nd e c l i n e d t h er e m o v a l e f f i c i e n c yo fm e t a li o n si n c r e a s e dw i t ht i m er i s i n g t h eb e s tr e a c t i o nc o n d i t i o nw a s ： p o l a rp l a t ew a su n i p o l a rc o n n e c t i o n ，c u r r e n td e n s i t y3 8a d m z ，i n i t i a lp h6 ，t h ed i s t a n c e b e t w e e nt h ee l e c t r o d ep l a t e s1 0m m ，t i m e6 0m i n ，r e m o v a le f f i c i e n c yo fc r 6 + ，c u 2 + a n d z n 2 + a r e9 6 2 2 ，9 9 8 6 ，9 9 1 3 r e s p e c t i v e l y , e n e r g yc o n s u m p t i o nw a s1 9 2k w h m 3 o p e r a t i n gc o s ti sl o w e rt h a nc a u s t i cs o d an e u t r a l i z a t i o nm e t h o d t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t so fp u l s ee l e c t r oc o a g u l a t i o nt r e a t i n ge l e c t r oc o a g u l a t i o n w a s t e w a t e rs h o wt h a tp u l s ee l e c t r oc o a g u l a t i o nc a ne q u a ld ce l e c t r oc o a g u l a t i o ni ni t s t r e a t m e n te f f e c t s c o m p a r e dw i t hd ce l e c t r oc o a g u l a t i o n ，p u l s ee l e c t r oc o a g u l a t i o nc a n r e d u c ee n e r g yc o n s u m p t i o n3 5 ，e l i m i n a t et h ea n o d i cp a s s i v ef i l m se f f e c t i v e l ya n d i n c r e a s et h e i rp o w e re f f i c i e n c y t h eb e s tr e a c t i o nc o n d i t i o nw a s ：d u t yf a c t o r0 7 ，p u l s e f r e q u e n c y4 0 0h z ，i n i t i a lp h6 ，t h ed i s t a n c eb e t w e e nt h ee l e c t r o d ep l a t e s1 0m m ，t i m e 2 0 m i n ，r e m o v a le f f i c i e n c yo fc r 6 + ，c u 2 + a n dz n 2 + a r e9 6 2 ，9 9 3 ，9 7 1 r e s p e c t i v e l y k e yw o r d s ：d ce l e c t r o c o a g u l a t i o n ；p u l s e e l e c t r o c o a g u l a t i o n ；e l e c t r o p l a t i n g w a s t e w a t e r ；h e a v ym e t a li o n ；r e m o v a le f f i c i e n c y i v 江苏大学硕士学位论文 目录 第一章绪论1 1 1 电镀废水的环境影响1 1 - 2 电镀废水的来源、性质及危害2 1 2 1电镀废水的来源2 1 2 2 电镀废水的性质。3 1 2 3 电镀废水的危害3 1 3 电镀废水治理概况及主要治理方法。4 1 3 1 电镀废水治理概况4 1 3 2电镀废水的主要治理方法5 1 4 电絮凝技术的研究现状1 0 1 4 1 电絮凝技术机理。1 0 1 4 2 电絮凝技术在水处理中的应用。1 3 1 4 3电絮凝技术的特点1 4 1 4 4 电絮凝技术的发展方向1 4 1 5 课题研究目的和意义1 5 1 6 研究内容1 6 第二章实验装置设计和实验参数测定。1 7 2 1 材料与方法1 7 2 1 1 实验试剂1 7 2 1 2 实验仪器1 7 2 1 3 实验用水。1 7 2 2 实验装置1 7 2 2 1 实验装置要求一1 7 2 2 2 实验装置设计1 7 2 3c r 6 + 、c u 2 + 及z n 2 + 浓度的测定1 9 2 3 1c r 6 + 浓度的测定1 9 2 3 2z n 2 + 、c u 2 + 浓度的测定。2 0 2 4 本章小结2 1 第三章直流电絮凝处理电镀废水的研究2 2 3 1 实验的组织和方法2 2 3 1 1 实验目的一2 2 3 1 2 实验水样2 2 v 电絮凝法处理电镀废水的研究 3 1 3 实验方法2 2 3 2 实验室内多因素的综合影响研究2 4 3 2 1 正交实验设计及实验结果2 4 3 2 2 实验结果分析2 5 3 2 3 优化实验2 9 3 3 工业应用中的研究3 0 3 3 1电极连接方式的影响3 0 3 3 2 初始p h 值的影响。3 2 3 3 3电絮凝时间的影响。3 3 3 3 4 经济技术分析3 4 3 4 本章小结3 6 第四章脉冲电絮凝处理电镀废水的研究3 8 4 1 脉冲电絮凝原理3 8 4 2 实验的组织和方法3 9 4 2 1实验目的3 9 4 2 2 实验水样4 0 4 2 3 实验方法4 0 4 3 实验结果与讨论4 0 4 3 1 占空比的影响4 0 4 3 2 脉冲频率的影响4 1 4 3 3 初始p h 值的影响4 2 4 3 4 电流密度的影响4 2 4 3 5电絮凝时间的影响4 3 4 3 6 正交实验设计。4 4 4 3 7 脉冲电絮凝消除钝化的效果4 6 4 3 8 脉冲电絮凝的节能效果4 6 4 4 本章小结4 8 第五章结论与展望5 0 5 1 结论5 0 5 2 建议及展望5 1 参考文献。5 2 致谢5 6 在学期间发表的论文。5 7 v i 江苏大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1电镀废水的环境影响 我国的水资源匮乏，总量不足，时空分布不均匀，人均淡水资源拥有量2 2 0 0 m 3 ，为全球人均拥有量的1 4 t 1 1 。据统计，我国污水、废水排放量每天约为1 1 0 8m 3 之多，其中城市生活废水约占4 0 ，工业废水占6 0 ，水环境污染问题极其严重。 中国目前因为环境污染一年要损失g d p 的8 。1 2 ，大约1 4 0 0 亿美元，全国大约 6 亿人口饮用的是受到不同程度污染的水。在中国七大水系中，有五个水系超过 7 0 的水体不适合人饮用【2 1 。造成这些水体受污染的主要污染源为工业废水、农药、 生活污水以及各种固、气体废弃物等，其中工业废水的危害最为严重。 随着工业化及先进制造业的高度发展，电镀行业也进入了较好的发展时期。 电镀在工业上通用性强、使用面广，几乎所有的工业部门都有电镀厂【3 1 。据统计， 全国电镀点已经发展到近2 0 0 0 0 个，水资源的消耗也随之增加。按平均每个电镀 点每天用水2 0 0m 3 推算，全国年排放废水将超过1 0 亿m 3 。电镀废水9 0 以上来 自于镀件的清洗过程，目前电镀清洗用水的重复利用率很低，水的肆意浪费现象 十分普遍【4 】。 电镀行业产生的废水具有持久性、毒性大、污染严重等特点，这些废水中含 有大量的重金属离子，这些金属包括c r 、c u 、z n 等【5 】o 这些废水排入水体后，使 水体受到污染，其中的金属离子或它们的化合物被水生生物吸收，并逐步在人类 食物链中富集和累积，危及水生动植物的生长，影响水产养殖，使农用水源受污 染，将破坏农田土壤，毁坏庄稼。这些重金属离子一旦进入环境后不能被生物降 解，大多数参与食物链循环，并最终转移进入动物和人体内，使重金属等其它有 毒物在人体内不断积累，破坏生物体正常生理代谢活动，引发各种急慢性疾病， 危害人体健康，轻者造成慢性中毒，重者引起死亡【6 - 8 1 。随着人类对重金属的开采、 冶炼、加工等生产活动的日益增多，产生的重金属废水不论是从数量上还是从种 类上都大大增加。据不完全统计，我国目前的废水排放总量为4 3 9 5 亿m 3 ，超过 环境容量的8 2 ，其中含重金属的废水约占6 0 左右【9 】，造成了不少重金属进入生 态系统，引起了严重的环境污染和资源浪费。因此，能否有效地处理电镀废水， 废水，主要是由滴漏的镀液以及在过滤前后冲洗过滤介质、过滤机、镀槽等所排 放的水所产生的。老化报废的镀液、清理镀槽时排出的残液、受污染严重的废弃 槽液和退镀液主要会形成废镀液，而这部分废液的浓度都很高，如果不经处理直 2 江苏大学硕士学位论文 接排放，会对环境造成严重的污染。电镀车间的“跑、冒、滴、漏 大部分是由 于管理不善所引起的，这部分废水一般与冲刷设备、地坪等冲洗废水一并考虑处 理，其量的大小与各单位管理水平和车间的装备有关。 1 2 2 电镀废水的性质 由于镀件功能要求不同，镀种、镀液组分种类繁多，相应的带入电镀废水中 的污染物也就变得较为复杂，使得电镀废水的水质复杂、成分不易控制。但总的 来讲，电镀废水中的主要污染物为各种金属离子，常见的有铬、锌、铜等重金属 离子，其次是酸类和碱类物质，如硫酸、盐酸、硝酸和碳酸钠等。另外，目前采 用氰化电镀工艺的厂家，其电镀废水中含有大量的氰化物。 1 2 3 电镀废水的危害 电镀废水的重金属，除少量是人体必须的元素，其它重金属在排入水体后， 对环境污染人类危害很大。重金属难以被降解和破坏，只能转移其存在位置和转 变其物理化学形态，在自然界中没有自净和生物降解能力。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，水生动植物、 陆生农作物都有这种现象，然后通过生物链进入人体，在某些器官中积蓄起来构 成慢性中毒，严重危害人体健康。因此，人们对重金属废水的治理越来越重视。 就电镀废水来说，其中的重金属离子主要是铬、铜、锌等。 铬在电镀行业中使用较多，主要来源于镀铬、钝化、阳极化和退镀等工序镀 件的清洗。其存在形态有c r 2 + 、c r 3 + 、c r 6 + 三种，二价铬的化合物一般认为是无毒 的，三价铬次之，六价铬毒性最强，尤其六价铬的毒性比三价铬大1 0 0 。1 0 0 0 倍【1 3 - 1 6 】， 而电镀废水中的铬主要以六价铬的形式存在。六价铬对人体皮肤、呼吸系统以及 对内脏都有伤害。铬化合物可以通过消化道、呼吸道、皮肤和粘膜侵入身体，引起 恶心、呕吐、鼻炎、喉炎、皮炎、湿疹等，长期作用下，可以引起贫血、肺气肿、 支气管扩张等病症【1 7 , 1 8 】。 铜在电镀行业中使用量较多，镀液中主要以硫酸铜、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。铜对人体造血、细胞生长 以及某些酶的活动及内分泌腺功能均有影响，皮肤接触铜化合物，可发生皮炎和 湿症，在接触高浓度铜化合物时可发生皮肤坏死。水中含铜量达o 0 1m g d m 3 时， 3 电絮凝法处理电镀废水的研究 对水体自净有明显抑制作用【1 9 l ，超过5m g d m 3 会产生异味，超过1 5m g d m 3 就无 法饮用。铜对低等生物和农作物的毒性较大，浓度达0 1 0 2 m g l 即可使鱼类死亡。 铜对水体白净有较严重的影响，浓度为0 1m g l 时，水中的生化耗氧过程明显受 到抑制【2 0 l 。 锌在电镀行业是使用最多的金属之一。锌对鱼类和其它水生生物的毒性比对 人和温血动物大许多倍。锌在土壤中富集会导致在植物体内富集，这种富集不仅 对植物，而且对食用该植物的人和动物都有危害。过量的锌会引起急性肠胃炎症 状，如恶心、呕吐、腹痛，同时伴有头晕、周身无力等【2 1 】。用含锌废水灌溉农田， 对小麦生长影响较大，会造成小麦出苗不齐，植株矮小，叶片萎黄。 1 3 电镀废水治理概况及主要治理方法 1 3 1电镀废水治理概况 纵观我国电镀废水的治理历史，大致可分为以下五个阶段【2 2 , 2 3 】：2 0 世纪5 0 年 代末，我国电镀废水的治理刚刚起步，处理的主要对象为氰化物和六价铬，主要 着眼于废水的化学法处理技术；第二阶段，即2 0 世纪6 0 年代至7 0 年代中期，电 镀三废污染的问题开始引起重视，人们开始研究各种处理方法对于酸碱废水和其 他重金属离子废水的治理，但仍处于单纯的防害排放阶段；第三阶段，即2 0 世纪 7 0 年代中期至8 0 年代初，大多数镀种的废水都已有了比较有效的处理方法，常用 的电镀废水处理方法包括化学处理法、电解法、离子交换法、反渗透法及电渗析 法等。其中离子交换法、薄膜蒸发浓缩法在全国范围内大量推广使用，反渗透法、 电渗析法【2 4 】也已进入工业化使用，废水中有用物质的回收和水的重复利用技术也 有了长足的进展；第四阶段，即2 0 世纪8 0 年代至9 0 年代，开始以防为主，源头 治理，研究从根本上控制污染的技术，并且各种多元组合防治技术的研究亦取得 了可喜的成果；第五阶段，2 0 世纪9 0 年代至今，随着我国对电镀废水处理的要求 越来越高，出于环境保护和提高资源利用率的考虑，要求获得浓度较高的浓缩液， 以便返回镀槽回用，并且水和金属都应得到回收利用，因此废水处理系统应实现 闭路循环；另一方面，为了防止杂质的积累，保证镀件的金属附着性能、光洁度 和亮度等指标，电镀工艺本身要求回用的镀件清洗水通常要达到去离子水的水质。 从而使得电镀质量、经济效益和社会效益都能得到良好保证。基于以上两方面， 4 江苏大学硕士学位论文 电镀废水治理由工艺改革、闭路循环和回收利用进一步向综合防治方向发展，己 经进入了综合防治与总量控制阶段，自动控制相结合的资源回用和多元化组合处 理的技术成为电镀废水治理的发展主流。 1 3 2 电镀废水的主要治理方法 1 3 2 1 化学法 化学法【2 5 】是在废水中投加些化学药剂，通过化学反应改变废水中污染物的化 学性质，使其变成易于与水分离的物质或无害物质，再进一步从废水中除去的处 理方法。目前，电镀废水的化学处理方法主要包括以下几种。 ( 1 ) 化学氧化法 在电镀废水治理中，化学氧化法主要应用于含氰废水的处理，即用氧化剂把氰 根离子氧化破坏而除去。其中，碱性氯化法应用最广。此法是在碱性条件下，用 氯系氧化剂将氰离子最终氧化成无毒的二氧化碳和氮气。该方法能够彻底地解决 氰化物的污染问题。 ( 2 ) 化学还原法 化学还原法是最早应用治理电镀废水的技术之一，可用于铜、汞等金属离子的 回收，主要用于含铬废水的处理。通常是用还原剂把毒性很大的六价铬还原成毒 性较低的三价铬，然后利用中和沉淀法除去污水中的三价铬离子。现在电镀厂经 常采用的是硫酸亚铁一石灰法处理含铬废水【矧。但是也有报道，利用发电厂的废 弃物粉煤灰代替石灰粉，可以达到以废治废的目的【2 7 1 。反应式如下： c r 2 0 7 + 6 f e 2 + + 1 4 h + - - 2 c r 3 + + 6 f e “+ 7 h 2 0 2 c r 3 + + 3 0 h 。- - , - c r ( o h ) 3l 应用化学还原法处理后的出水能够达标排放，并能回收利用氢氧化铬，但是如 果找不到综合利用出路存放铬污泥，容易引起二次污染。 ( 3 ) 化学沉淀法 化学沉淀法是通过向废水中投加沉淀剂，使重金属被沉淀而除去。按照使用沉 淀剂的不同可分为硫化物沉淀法、铁氧体沉淀法、铬酸盐沉淀法等【2 8 1 。国外对电 镀废水的治理9 0 以上使用化学法，我国约有4 0 的电镀厂采用此法【2 9 】。 铬酸盐沉淀法处理后出水清澈透明、工艺简单，但是是钡盐的来源少、沉淀分 离难，且引进了二次污染物钡离子刚。反应机理为： 5 废水 图1 3 铁氧体法处理含铬废水流程图 f i g 1 3t h ef l o wc h a r to ff e r r i t ep r o c e s sf o rt r e a t m e n to fc h r o m i u mc o n t a i n i n gw a s t e w a t e r 该方法的处理效果较好、投资少、设备简单、可使废水中多种金属离子净化到 排放标准。但是需要耗亚铁、碱与热能，运行费用较高、工序复杂，管理不便， 6 江苏大学硕士学位论文 不适用于大水量废水处理。 化学沉淀法【3 2 】能使出水水质澄清，实现达标排放，处理成本低，并且管理方便， 是一种经济又有效的方法。但是化学沉淀法处理电镀废水后形成的镀污泥，具有 不稳定、易积累、易流失的特点，如果任意堆放，不及时处理将引起严重的二次 污染。目前对于电镀污泥还没有一个科学安全的处置方法，其中很大部分是通过 随环卫垃圾一起排放或自行转移处理。电镀污泥中含有一定数量的难以降解的有 害重金属，如果污泥随处堆放，污泥中的铜、锌和铬的这些重金属在雨水淋溶作 用下，将沿着污泥土壤农作物进行迁移，会引起地表水、土壤、地下水的次生污 染，甚至危及生物链造成严重的危害。 1 3 2 2 物理法 物理法足利用物理作用分离废水中主要呈悬浮状态的污染物质，在处理过程 中不改变物质的化学性质。目前应用于电镀废水治理的物理法主要有以下几种。 ( 1 ) 蒸发浓缩法 蒸发浓缩法采用的设备主要是蒸发器，利用了空气动力学和流体力学的基本 原理，通过蒸发手段减少镀液中的水分，从而达到浓缩镀液的目的。一般用于处 理含铬、铜、银及镍离子废水。但此方法能耗大、操作费用高、资源回收等问题， 使应用受到限制，现在蒸发浓缩法单独使用的不多，而电镀工业上主要是与其它 方法联用处理重金属废水【3 3 】。 ( 2 ) 活性炭法 活性炭法【3 4 , 3 5 】是处理电镀废水的一种经济有效的方法，主要用于含铬、含氰 废水的处理。它利用了活性炭的物理、化学吸附以及氧化还原等作用，除去废水 中的有毒有害物质。国内从7 0 年代开始，有不少单位进行了活性炭对六价铬的吸 附、还原作用的研究。活性炭对六价铬的吸附和还原作用随废水p h 值的变化而转 移。在p h 值为4 6 5 时，六价铬以h c r 0 4 - 及c r 0 4 2 - 离子形态被活性炭吸附；在酸 性条件下，六价铬被活性炭还原成三价铬，几乎不被活性炭吸附。实践证明，采用 吸附还原联用处理，含铬废水处理后完全达到国家排放标准，吸附过程的排入水 可回收循环使用，其工艺流程如图1 - 4 所示。 该方法投资少、活性炭消耗少、占地面积小、操作容易、效果稳定、回收铬 方法简单、处理后废水可循环使用且处理效果较好。但活性炭吸附速度较慢，吸 7 电絮凝法处理电镀废水的研究 附容量较小、再生程序比较复杂麻烦。在处理含铬废水时，活性炭法适用于低铬 酐镀铬、低浓度钝化的废水，适于处理有害浓度较高的废水。 图1 4 吸附一还原联用处理含铬废水t 艺流程 f i g 1 4t h ef l o wc h a r to fa d s o r p t i o na n dr e d u c t i o np r o c e s sf o rt r e a t m e n to fc h r o m i u mc o n t a i n i n g w a s t e w a t e r ( 3 ) 膜分离法 膜分离法【3 6 】是以选择性透过膜为分离介质，原料侧组分在膜两侧推动力下选 择性透过膜，以达到分离、除去有害组分的目的。它主要包括【3 7 】反渗透、电渗析、 超滤法等。反渗透法【3 8 】是在反渗透装置中，利用在对废水施加较高压力时，作为 溶剂的水透过特种半透膜而溶质难以透过的原理，从而实现水和金属的分离。电 渗析法【3 9 】足利用选择性通过某种阳、阴离子的阳、阴离子交换膜，在直流电场作 用下，以电位差为推动力，阴阳离子定向运动并利用离子交换膜的选择透过性， 将浓缩液和稀净液分别引出，从而使废水得到净化。反渗透和电渗析法可使浓缩 液回收于镀槽，实现废水的循环使用且废水处理效果好。但处理费用高，不适用于 处理大量的废水。超滤法也是在静压差推动下进行溶质分离的膜过程。膜分离法 不仅能够回收金属、净化废水，而且具有设备简单、能量转化率高、分离效率高、 无二次污染等优点。它是一项很有前途的分离技术。但是目前反渗透膜的强度与 寿命短、投资大、运行费用高、膜易被废水中的污染物质和有机质堵塞、处理水 量小，使其应用受到很大的限制。 1 3 2 3 物理化学法 物理化学方法是通过物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法。主要包 括气浮法、离子交换法等。 ( 1 ) 气浮法 8 江苏大学硕士学位论文 气浮法【加】是向水中通入的空气在一定压力下达到饱和，由于压力的突然降低， 水中的空气产生微小气泡，与细小的悬浮物之间粘附，形成浮选体，利用气泡上 浮到水面，以进行气浮的废水处理方法。目前，气浮法主要应用于电镀含铬废水 的处理。其原理是在酸性条件下，用硫酸亚铁还原六价铬；在碱性条件下，絮凝 体由无数的微细气泡作用浮出水面，从而使水质变清。其工艺流程如图1 5 所示。 气浮法是一种高效、快速的分离技术，不仅可去除重金属氢氧化物，而且可 以去除悬浮物、乳化油、表面活性剂等【4 1 1 。但是采用气浮法处理含有n i - h + 和大量表 面活性剂的废水时，达不到好的处理效果，不适宜处理重金属离子浓度大于3 0 4 0 m g l 的电镀混合废水，而且出水盐分和油脂含量高，不能回用。 渣 出水 图1 5 气浮法处理含铬废水工艺流程 f i g 1 5t h ef l o wc h a r to fg a sf l o a m t i o np r o c e s sf o rt r e a t m e n to fc h r o m i u mc o n t a i n i n gw a s t e w a t e r ( 2 ) 离子交换法 离子交换法【4 2 】是利用离子交换树脂中的交换离子同电镀废水中的某些离子进 行交换来处理废水的方法。离子交换过程一般可认为是被处理废水中的离子扩散 到树脂表面的液膜层，然后由树脂表面扩散到可交换离子附近进行交换。从树脂 上被交换下来的离子，通过树脂内部微孔扩散到树脂表面，最后通过薄膜扩散到 被处理的废水中。离子交换法的工艺流程如图1 6 所示。 水 - q 出水 电镀废水 预 交 处 换 桂 - - q 反浇卜一再生卜_ 一清洗 理 图1 6 离子交换法的工艺流程 f i g 1 6t h ef l o wc h a ro fi o ne x c h a n g em e t h o d 9 电絮凝法处理电镀废水的研究 在电镀工业上，离子交换技术使用最普遍的是树脂法。目前，国内普遍采用 离子交换法处理含镍、含铬、合锌等电镀废水，并且与其他一些工艺流程组合使 用。离子交换法不仅可以去除难以分离的重金属离子，使废水得到较高的净化， 而且还可以从含有多种金属离子的废水中，选择性的回收贵重金属。但这种方法 技术难度大、运行费用比较高、再生液需要进一步处理，只适用于处理适用于金 属浓度低，金属回收价值高、水量大的电镀废水。一般的中小型企业往往由于管 理、维修等不善而达不到预期的效果【4 3 1 。 1 3 2 4 生物法 生物法【删处理电镀废水是依靠人工培养的一种具有酶的催化转化、静电吸附、 絮凝、包藏共沉淀等作用的功能菌，通过功能菌的作用，使废水中的六价铬还原 为三价铬，然后三价铬，锌，铜等二价离子被菌体吸附和络合，经固液分离使出 水达标排放。 生物法是治理电镀废水的高新生物技术，适用于大，