2022年电镀重金属废水治理技术的现状及展望 .docx

《2022年电镀重金属废水治理技术的现状及展望 .docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年电镀重金属废水治理技术的现状及展望 .docx（15页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选学习资料 - - - - - - - - - 电镀重金属废水治理技术的现状及展望【时间： 2022-11-18 】【字体： 大 中 小】【打印】【保藏】【关闭】摘要：介绍了电镀重金属废水各种治理技术化学沉淀、氧化仍原处理、溶剂萃取分别、吸附法、膜分别技术、离子交换处理法、生物处理技术的现状,并提出了治理技术的进展趋势；概述：电镀是利用化学和电化学方法在金属或在其它材料表面镀上各种金属；电镀技术广泛应用于机器制造、轻工、电子等行业；电镀废水的成分特别复杂,除含氰CN 废水和酸碱废水外,重金属废水是电镀业潜在危害性极大的废水类别；依据重金属废水中所含重金属元素进行分类,一般可以分为含铬 Cr

2、废水、含镍Ni 废水、含镉 Cd 废水、含铜 Cu 废水、含锌 Zn 废水、含金Au 废水、含银 Ag 废水等；电镀废水的治理在国内外普遍受到重视,研制出多种治理技术,通过将有毒治理为无毒、有害转化为无害、回收珍贵金属、水循环使用等措施排除和削减重金属的排放量；随着电镀工业的快速进展和环保要求的日益提高,目前,电镀废水治理已开头进入清洁生产工艺、总量掌握和循环经济整合阶段,资源回收利用和闭路循环是进展的主流方向；1 电镀重金属废水治理技术的现状名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1.1 化学沉淀化学沉淀法是使废水中呈

3、溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法,包括中和沉法和硫化物沉淀法等； 1.1.1 中和沉淀法在含重金属的废水中加入碱进行中和反应,使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以分别；中和沉淀法操作简洁,是常用的处理废水方法；实践证明在操作中需要留意以下几点 1 ：1中和沉淀后,废水中如 pH 值高,需要中和处理后才可排放；2 废水中经常有多种重金属共存,当废水中含有Zn、Pb、Sn、Al 等两性金属时, pH 值偏高,可能有再溶解倾向,因此要严格掌握 pH值,实行分段沉淀； 3 废水中有些阴离子如：卤素、氰根、腐植质等有可能与重金属形成络合物,因此要在中和之前需经过预处理；4 有些颗

4、粒小,不易沉淀,就需加入絮凝剂帮助沉淀生成； 1.1.2 硫化物沉淀法加入硫化物沉淀剂使废水中重金属离子生成硫化物沉淀除去的方法；与中和沉淀法相比,硫化物沉淀法的优点是：重金属硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低,而且反应的pH 值在 79 之间,处理后的废水一般不用中和；硫化物沉淀法的缺点是2：硫化物沉淀物颗粒小,易形成胶体；硫化物沉淀剂本身在水中残留,遇酸生成硫化氢气体,产生二次污染；为了防止二次污染问题,英名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 国学者讨论出了改进的硫化物沉淀法,即在需处理的废水中有挑选性的加入硫化

5、物离子和另一重金属离子 该重金属的硫化物离子平稳浓度比需要除去的重金属污染物质的硫化物的平稳浓度高 ；由于加进去的重金属的硫化物比废水中的重金属的硫化物更易溶解,这样废水中原有的重金属离子就比添加进去的重金属离子先分别出来,同时防止有害气体硫化氢生成和硫化物离子残留问题；1.2 氧化仍原处理1.2.1 化学仍原法电镀废水中的 Cr 主要以 Cr6+离子形状存在,因此向废水中投加仍原剂将 Cr 6+ 仍原成微毒的 Cr 3+后,投加石灰或 NaOH产生CrOH 3 沉淀分别去除；化学仍原法治理电镀废水是最早应用的治理技术之一,在我国有着广泛的应用,其治理原理简洁、操作易于把握、能承担大水量和高浓

6、度废水冲击；依据投加仍原剂的不同,可分为 FeSO4 法、NaHSO3 法、铁屑法、 SO2 法等；应用化学仍原法处理含Cr 废水,碱化时一般用石灰,但废渣多；用 NaOH,就污泥少,但药剂费用高,处理成本大,这是化学仍原法 的缺点；名师归纳总结 1.2.2 铁氧体法第 3 页,共 13 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 铁氧体技术是依据生产铁氧体的原理进展起来的；在含 Cr 废水中加入过量的 FeSO4,使 Cr6+仍原成 Cr3+, Fe2+ 氧化成 Fe3+,调剂 pH 值至 8 左右,使 Fe 离子和 Cr 离子产生氢氧化物沉淀；通入空气搅拌

7、并加入氢氧化物不断反应,形成铬铁氧体；其典型工艺有间歇式和连续式；铁氧体法形成的污泥化学稳固性高,易于固液分别和脱水；铁氧体法除能处理含Cr 废水外,特殊适用于含重金属离子的电镀混合废水；我国应用铁氧体法已经有几十年历史,处 理后的废水能达到排放标准,在国内电镀工业中应用较多；铁氧体法具有设备简洁、投资少、操作简便、不产生二次污染等优点；但在形成铁氧体过程中需要加热 高,处理后盐度高,而且有不能处理含 约 70 摄氏度 ,能耗较 Hg 和络合物废水的缺点； 1.2.3 电解法电解法处理含 Cr 废水在我国已经有二十多年的历史,具有去除率高、无二次污染、所沉淀的重金属可回收利用等优点；大约有30

8、 多种废水溶液中的金属离子可进行电沉积；电解法是一种比较成熟的处理技术,能削减污泥的生成量,且能回收Cu、Ag、Cd 等金属,已应用于废水的治理；不过电解法成本比较高,一般经浓缩后 再电解经济效益较好；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 近年来,电解法快速进展,并对铁屑内电解进行了深化讨论,利用铁屑内电解原理研制的动态废水处理装置对重金属离子有很好 的去除成效；另外,高压脉冲电凝系统High Voltage Electrocagulation System 为当今世界新一代电化学水处理设备,对表面处理、涂装废水以及电

9、镀混合废水中的 Cr 、Zn 、Ni 、Cu、Cd、CN-等污染物有显著的治理成效；高压脉冲电凝法比传统电解法电流效率提高20%30%；电解时间缩短 30%40%；节约电能达到 30%40%；污泥产生量少；对重金属去除率可达 96%一 99%3 ； 1.3 溶剂萃取分别溶剂萃取法 4 是分别和净化物质常用的方法；由于液一液 接触,可连续操作,分别成效较好；使用这种方法时,要挑选有较 高挑选性的萃取剂,废水中重金属一般以阳离子或阴离子形式存 在,例如在酸性条件下,与萃取剂发生络合反应,从水相被萃取到 有机相,然后在碱性条件下被反萃取到水相,使溶剂再生以循环利 用；这就要求在萃取操作时留意挑选水相

10、酸度；尽管萃取法有较大 优越性,然而溶剂在萃取过程中的流失和再生过程中能源消耗大,使这种方法存在肯定局限性,应用受到很大的限制；名师归纳总结 1.4 吸附法第 5 页,共 13 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 吸附法是利用吸附剂的特殊结构去除重金属离子的一种有效 方法；利用吸附法处理电镀重金属废水的吸附剂有活性炭、腐植 酸、海泡石、聚糖树脂等；活性炭装备简洁,在废水治理中应用广 泛,但活性炭再生效率低,处理水质很难达到回用要求,一般用于 电镀废水的预处理；腐植酸类物质是比较廉价的吸附剂,把腐植酸做成腐植酸树脂用以处理含Cr 、含 Ni 废水已有胜利

11、体会；有相关讨论说明,壳聚糖及其衍生物是重金属离子的良好吸附剂,壳聚糖树脂交联后,可重复使用 10 次,吸附容量没有明显降低 5 ；利用改性的海泡石治理重金属废水对 Pb 2+、Hg 2+、Cd 2+ 有很好的吸附能力,处理后废水中重金属含量显著低于污水综合排放标准；另有文献报道蒙脱石也是一种性能良好的粘土矿物吸附剂,铝锆柱撑蒙脱石在酸性条件下对 Cr 6+的去除率达到 99%,出水中 Cr 6+含量低于国家排放标准,具有实际应用前暑 6 ；1.5 膜分别技术膜分别法是利用高分子所具有的挑选性来进行物质分别的技术,包括电渗析、反渗透、膜萃取、超过滤等；用电渗析法处理电镀工业废水,处理后废水组成

12、不变,有利于回槽使用；含 Cu 2+、Ni 2+、Zn 2+、Cr 6+等金属离子废水都相宜用电渗析处理,已有成套设备；反渗透法已大规模用于镀Zn 、Ni 、Cr 漂洗水和混合重金属废水处理；采纳反渗透法处理电镀废水,已处理水可以回用,实现 闭路循环；液膜法治理电镀废水的讨论报道很多,有些领域液膜法名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 已由基础理论讨论进入到初步工业应用阶段,如我国和奥地利均用 乳状液膜技术处理含 Zn 废水,此外也应用于镀 Au 废液处理中 7；膜萃取技术是一种高效、无二次污染的分别技术,该项技术 在

13、金属萃取方面有很大进展；1.6 离子交换处理法离子交换处理法是利用离子交换剂分别废水中有害物质的方 法,应用的离子交换剂有离子交换树脂、沸石等等,离子交换树脂 有凝胶型和大孔型；前者有挑选性,后者制造复杂、成本高、再生 剂耗量大,因而在应用上受到很大限制；离子交换是靠交换剂自身 所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子通过离子交换来 实现的；推动离子交换的动力是离子间浓度差和交换剂上的功能基 对离子的亲和才能,多数情形下离子是先被吸附,再被交换,离子 交换剂具有吸附、交换双重作用；这种材料的应用越来越多,如膨 润土 11,它是以蒙脱石为主要成分的粘土,具有吸水膨胀性好、比表面积大、较强的吸

14、附才能和离子交换才能,如经改良后其吸附 及离子交换的才能更强；但是却较难再生,自然沸石在对重金属废水的处理方面比膨润土具有更大的优点：沸石9 是含网架结构的铝硅酸盐矿物,其内部多孔,比表面积大,具有特殊的吸附和离子交换才能；讨论说明 10,沸石从废水中去除重金属离子的机理,多数情形下是吸附和离子交换双重作用,随流速增加,离子交换将取代吸附作用占主要位置；如用NaCl 对自然沸石进行预处理可提名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 高吸附和离子交换才能；通过吸附和离子交换再生过程,废水中重金属离子浓度可浓缩提高30 倍；沸

15、石去除铜,在NaCl 再生过程中,去除率达 97%以上,可多次吸附交换,再生循环,而且对铜的 去除率并不降低；1.7 生物处理技术由于传统治理方法有成本高、操作复杂、对于大流量低浓度 的有害污染难处理等缺点,经过多年的探究和讨论,生物治理技术 日益受到人们的重视；随着耐重金属毒性微生物的讨论进展,采纳 生物技术处理电镀重金属废水出现蓬勃进展势头,依据生物去除重 金属离子的机理不同可分为生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法 以及植物修复法；1.7.1 生物絮凝法生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉 淀的一种除污方法；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

16、物；一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维 素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成,分子中含有多种官能 团,能使水中胶体悬浮物相互凝结沉淀；至目前为止,对重金属有 絮凝作用的约有十几个品种,生物絮凝剂中的氨基和羟基可与Cu2+、 Hg2+、Ag+、Au2+等重金属离子形成稳固的鳌合物而沉淀下来；应用微生物絮凝法处理废水安全便利无毒、不产生二次污染、名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 絮凝成效好,且生长快、易于实现工业化等特点；此外,微生物可 以通过遗传工程、驯化或构造出具有特殊功能的菌株；因而微生物 絮凝法具有宽阔的应用前景

17、；1.7.2 生物吸附法生物吸附法是利用生物体本身的化学结构及成分特性来吸附 溶于水中的金属离子,再通过固液两相分别去除水溶液中的金属离 子的方法；利用胞外聚合物分别金属离子,有些细菌在生长过程中 释放的蛋白质,能使溶液中可溶性的重金属离子转化为沉淀物而去 除；生物吸附剂具有来源广、价格低、吸附才能强、易于分别回收 重金属等特点,已经被广泛应用；1.7.3 生物化学法生物化学法指通过微生物处理含重金属废水,将可溶性离子 转化为不溶性化合物而去除；硫酸盐生物仍原法是一种典型生物化 学法；该法是在厌氧条件下硫酸盐仍原菌通过异化的硫酸盐仍原作用,将硫酸盐仍原成H2S,废水中的重金属离子可以和所产生的

18、H2S 反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而被去除,同时 H2SO4的仍原作用可将 SO4 2为 S 2使废水的 pH 值上升；因很多重金属离子氢氧化物的离子积很小而沉淀；有关讨论说明,生物化学法处理名师归纳总结 含 Cr6+为 30 40mg/L的废水去除率可达99.67% 第 9 页,共 13 页99.97%11；有人仍利用家畜粪便厌氧消化污泥进行矿山酸性废- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 水重金属离子的处理,结果说明该方法能有效去除废水中的重金属；赵晓红等人 12用脱硫肠杆菌 SRV 去除电镀废水中的铜离子,在铜质量浓度为246.8mg/L的溶液

19、,当 pH 为 4.0时,去除率达 99.12% ； 1.7.4 植物修复法 13植物修复法是指利用高等植物通过吸取、沉淀、富集等作用降 低已有污染的土壤或地表水的重金属含量,以达到治理污染、修复 环境的目的；植物修复法是利用生态工程治理环境的一种有效方 法,它是生物技术处理企业废水的一种延长；利用植物处理重金属,主要有三部分组成：（1）利用金属积存植物或超积存植物从废水中吸取、沉淀或富集有毒金属；（2）利用金属积存植物或超积存植物降低有毒金属活性,从而可削减重金属被淋滤到地下或通过空气载体扩散：（ 3）利用金属积存植物或超积存植物将土壤中或水中的重金属萃取出来,富集并输送到植物根部可收割部分

20、和植物地上枝条部分；通过收成或移去已积存和富集了重金属植物的枝条,降低土壤或水体中的重金属浓度；在植物修复技术中能利用的植物有藻类、草本植物、木本植物等；藻类净化重金属废水的才能,主要表现在对重金属具有很强的吸附力 14,利用藻类去除重金属离子的讨论已有大量报道15；褐藻对 Au 的吸取量达 400 mg/g,在肯定条件下绿藻对Cu、Pb、La 、Cd、Hg 等重金属离子的去除率达80%90%,马尾名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 藻、鼠尾藻对重金属的吸附虽然不及绿海藻,但仍具有较好的去除 才能；草本植物净化重金

21、属废水的应用已有很多报道；凤眼莲是国 际上公认和常用的一种治理污染的水生漂浮植物,它具有生长迅 速,既能耐低温、又能耐高温的特点,能快速、大量地富集废水中 Cd、Pb、Hg、Ni 、Ag、Co、Cr 等多种重金属；有关讨论发觉 16凤眼莲对钴和锌的吸取率分别高达97%和 80%；此外,仍有很多草本植物具有净化作用,如喜莲子草、水龙、刺苦草、浮萍、印度芥菜等；木本植物具有处理量大、净化成效好、受气候影响小、不易造成二次污染等等优点,受到人们广泛关注；同时对土壤中 Cd、Hg等有较强的吸附积存作用,由胡焕斌等 17 试验结果说明：芦苇和池杉对重金属 Pb 和 Cd 都有较强富集才能；2 电镀重金属

22、废水治理技术展望随着全球可连续进展战略的实施,循环经济和清洁生产技术越来越受到人们关注；电镀重金属废水治理从末端治理已向清洁生产工艺、物质循环利用、废水回用等综合防治阶段进展；将来电镀重金属废水治理将突出以下几个方面： 1 贯彻循环经济、重视清洁生产技术的开发与应用；提高电镀物质、资源的转化率和循环使用率；从源头上削减重金属污染物名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 的产生量,并采纳全过程掌握、结合废水综合治理、最终实现废水 零排放； 2 电镀重金属废水的处理技术很多,其中生物技术是具有较 大进展潜力的技术,具有成本

23、低、效益高、不造成二次污染等优 点；随着基因工程、分子生物学等技术的进展和应用,具有高效、耐毒性的菌种不断培养胜利,为生物技术的广泛应用供应了有利条 件；对于已经污染的、范畴大的外环境,可采纳植物修复技术治 理,在治污的同时,不仅美化了环境,仍可以获得肯定的经济效 益； 3 综合一体化技术是将来电镀废水治理技术的热点；电镀废 水种类繁多,各种电镀工艺差异很大,仅使用一种废水治理方法往 往有其局限性,达不到抱负的成效；因此,综合多种治理技术特点 的一体化技术应运而生； 3 终止语综上所述,虽然化学法、物理化学法、生物化学法都可以治理 和回收废水中的重金属,但通过生物化学法处理重金属污水成本 低、

24、效益高、简洁治理、不给环境造成二次污染、有利于生态环境 的改善；但生物化学法也有肯定的局限性,无论是植物仍是微生 物,一般都具有挑选性,只吸取或吸附一种或几种金属,有的在重 金属浓度较高时会导致中毒,从而限制其应用；尽管如此生物化学名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 法的讨论和进展仍有宽阔前景,很多学者通过基因工程、分子生物 学等技术应用,使生物具有更强的吸附、絮凝、整治修复才能；我 们应当充分利用自然界中的微生物与植物的协同净化作用,并辅之 以物理或化学方法,查找净化重金属的有效途径；名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 13 页