电镀重金属废水处理技术的现状及展望.pdf

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1、电镀重金属废水处理技术的现状及展望 摘要：介绍了电镀重金属废水各种治理技术化学沉淀、氧化复原处理、溶剂萃取别离、吸附法、膜别离技术、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开展趋势。关键词：电镀 重金属废水 治理技术概述：电镀是利用化学和电化学方法在金属或在其它材料外表镀上各种金属。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非常复杂，除含氰废水和酸碱废水外，重金属废水是电镀业潜在危害性极大的废水类别。根据重金属废水中所含重金属元素进行分类，一般可以分为含铬废水、含镍废水、含镉废水、含铜废水、含锌废水、含金废水、含银废水等。电镀废水的治理在国内外普遍受到重视，研制出

2、多种治理技术，通过将有毒治理为无毒、有害转化为无害、回收贵重金属、水循环使用等措施消除和减少重金属的排放量。随着电镀工业的快速开展和环保要求的日益提高，目前，电镀废水治理已开始进入清洁生产工艺、总量控制和循环经济整合阶段，资源回收利用和闭路循环是开展的主流方向。1.电镀重金属废水治理技术的现状1.1化学沉淀化学沉淀法是使废水中呈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参加碱进行中和反响，使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以别离。中和沉淀法操作简单，是常用的处理废水方法。实践证明在操作中需要注意以下几点：中和沉

3、淀后，废水中假设值高，需要中和处理后才可排放；废水中常常有多种重金属共存，当废水中含有、等两性金属时，值偏高，可能有再溶解倾向，因此要严格控制值，实行分段沉淀；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；有些颗粒小，不易沉淀，那么需参加絮凝剂辅助沉淀生成。1.1.2硫化物沉淀法参加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，而且反响的值在 之间，处理后的废水一般不用中和。硫化物沉淀法的缺点是：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

4、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，英国学者研究出了改进的硫化物沉淀法，即在需处理的废水中有选择性的参加硫化物离子和另一重金属离子 该重金属的硫化物离子平衡浓度比需要除去的重金属污染物质的硫化物的平衡浓度高。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别离出来，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氧化复原处理 1.2.1 化学复原法 电镀废水中的主要以离子形态存在，因此向废水中投加复原剂将复原成微毒的后，投加石灰或产生沉淀别离去除。化学复原法治理电镀废水是最早应用的治理技术之一，在我国

5、有着广泛的应用，其治理原理简单、操作易于掌握、能承受大水量和高浓度废水冲击。根据投加复原剂的不同，可分为法、法、铁屑法、法等。应用化学复原法处理含废水，碱化时一般用石灰，但废渣多；用或，那么污泥少，但药剂费用高，处理本钱大，这是化学复原法的缺点。1.2.2 铁氧体法铁氧体技术是根据生产铁氧体的原理开展起来的。在含废水中参加过量的，使复原成氧化成，调节值至 左右，使离子和离子产生氢氧化物沉淀。通入空气搅拌并参加氢氧化物不断反响，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定性高，易于固液别离和脱水。铁氧体法除能处理含废水外，特别适用于含重金属离子的电镀混合废水。我国应用铁氧

6、体法已经有几十年历史，处理后的废水能到达排放标准，在国内电镀工业中应用较多。铁氧体法具有设备简单、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 约，能耗较高，处理后盐度高，而且有不能处理含和络合物废水的缺点。1.2.3 电解法电解法处理含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。电解法是一种比拟成熟的处理技术，能减少污泥的生成量，且能回收、等金属，已应用于废水的治理。不过电解法本钱比拟高，一般经浓缩后再电解经济效益较好。近年来，电解法迅速开展，并对铁屑内电解进行了深入研究，利用铁

7、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效果。另外，高压脉冲电凝系统为当今世界新一代电化学水处理设备，对外表处理、涂装废水以及电镀混合废水中的、等污染物有显著的治理效果。高压脉冲电凝法比传统电解法电流效率提高；电解时间缩短；节省电能到达；污泥产生量少；对重金属去除率可达一。1.3 溶剂萃取别离溶剂萃取法是别离和净化物质常用的方法。由于液一液接触，可连续操作，别离效果较好。使用这种方法时，要选择有较高选择性的萃取剂，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响，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

8、求在萃取操作时注意选择水相酸度。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，使这种方法存在一定局限性，应用受到很大的限制。1.4 吸附法吸附法是利用吸附剂的独特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。活性炭装备简单，在废水治理中应用广泛，但活性炭再生效率低，处理水质很难到达回用要求，一般用于电镀废水的预处理。腐植酸类物质是比拟廉价的吸附剂，把腐植酸做成腐植酸树脂用以处理含、含废水已有成功经验。有相关研究说明，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，可重复使用次，吸附容量没有明显

9、降低。利用改性的海泡石治理重金属废水对、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的去除率到达，出水中含量低于国家排放标准，具有实际应用前暑。1.5 膜别离技术膜别离法是利用高分子所具有的选择性来进行物质别离的技术，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，处理后废水组成不变，有利于回槽使用。含、等金属离子废水都适宜用电渗析处理，已有成套设备。反渗透法已大规模用于镀、漂洗水和混合重金属废水处理。采用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

10、水的研究报道很多，有些领域液膜法已由根底理论研究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废水，此外也应用于镀废液处理中。膜萃取技术是一种高效、无二次污染的别离技术，该项技术在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别离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。前者有选择性，后者制造复杂、本钱高、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能力，

11、多数情况下离子是先被吸附，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，它是以蒙脱石为主要成分的粘土，具有吸水膨胀性好、比外表积大、较强的吸附能力和离子交换能力，假设经改进后其吸附及离子交换的能力更强。但是却较难再生，天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：沸石是含网架结构的铝硅酸盐矿物，其内部多孔，比外表积大，具有独特的吸附和离子交换能力。研究说明，沸石从废水中去除重金属离子的机理，多数情况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地位。假设用对天然沸石进行预处理可提高吸附和离子交换能力。通过吸附和离子交换再生过程，废

12、水中重金属离子浓度可浓缩提高倍。沸石去除铜，在再生过程中，去除率达以上，可屡次吸附交换，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本钱高、操作复杂、对于大流量低浓度的有害污染难处理等缺点，经过多年的探索和研究，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研究进展，采用生物技术处理电镀重金属废水呈现蓬勃开展势头，根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

13、物。一般由多糖、蛋白质、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聚沉淀。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、等重金属离子形成稳定的鳌合物而沉淀下来。应用微生物絮凝法处理废水平安方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好，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广阔的应用前景。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，再通过固液两相别离去除水溶液中的金属离子的方法。利用胞外聚合物别离金属离

14、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、吸附能力强、易于别离回收重金属等特点，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。硫酸盐生物复原法是一种典型生物化学法。该法是在厌氧条件下硫酸盐复原菌通过异化的硫酸盐复原作用，将硫酸盐复原成，废水中的重金属离子可以和所产生的反响生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而被去除，同时的复原作用可将转化为而使废水的值升高。因许多重金属离子氢氧化物的离子积很小而沉淀。有关研 究 说 明，生 物 化 学 法 处 理 含浓 度

15、 为的 废 水 去 除 率 可 达。有人还利用家畜粪便厌氧消化污泥进行矿山酸性废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。赵晓红等人用脱硫肠杆菌去除电镀废水中的铜离子，在铜质量浓度为的溶液，当为时，去除率达。1.7.4 植物修复法植物修复法是指利用高等植物通过吸收、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，以到达治理污染、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伸。利用植物处理重金属，主要有三局部组成：利用金属积累植物或超积累植物从废水中吸取、沉淀或富集有毒金属；利用金属积累植物或超积累植物降低有毒金属活性

16、，从而可减少重金属被淋滤到地下或通过空气载体扩散：利用金属积累植物或超积累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局部和植物地上枝条局部。通过收获或移去已积累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能力，主要表现在对重金属具有很强的吸附力，利用藻类去除重金属离子的研究已有大量报道。褐藻对的吸收量达，在一定条件下绿藻对、等重金属离子的去除率达，马尾藻、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能力。草本植物净化重金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

17、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，能迅速、大量地富集废水中、等多种重金属。有关研究发现凤眼莲对钴和锌的吸收率分别高达和。此外，还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、净化效果好、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、等有较强的吸附积累作用，由胡焕斌等试验结果说明：芦苇和池杉对重金属和都有较强富集能力。2.电镀重金属废水处理技术展望随着全球可持续开展战略的实施，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

18、综合防治阶段开展。未来电镀重金属废水治理将突出以下几个方面：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的产生量，并采用全过程控制、结合废水综合治理、最终实现废水零排放。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开展潜力的技术，具有本钱低、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开展和应用，具有高效、耐毒性的菌种不断培育成功，为生物技术的广泛应用提供了有利条件。对于已经污染的、范围大的外环境，可采用植物修复技术治理，在治污的同时，不仅美化了环境，还可以获得一定的经济效益。综合一体化技术是未来电镀废水

19、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，达不到理想的效果。因此，综合多种治理技术特点的一体化技术应运而生。3.结束语综上所述，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本钱低、效益高、容易管理、不给环境造成二次污染、有利于生态环境的改善。但生物化学法也有一定的局限性，无论是植物还是微生物，一般都具有选择性，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。尽管如此生物化学法的研究和开展仍有广阔前景，许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、整治修复能力。我们应该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，寻找净化重金属的有效途径。