电镀废水除铜镍铬等重金属工艺选择

日期: 2024-04-12 14:08:15|浏览: 61|编号: 47032

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电镀废水除铜镍铬等重金属工艺选择

电镀废水中含有铜、镍等金属物质,具有较高的回收价值。 因此,为了减少环境污染,提高电镀企业经济效益,一般对电镀废水进行回收处理,回收金属铜、镍等。从目前的情况来看,电镀废水的处理方案比较成熟,处理效果也较好。是比较满意的。 下面介绍常用的处理方案和基本步骤。

目前,常规的重金属废水处理方法有化学沉淀法、吸附法、生物法等,主要原理是将重金属转化为沉淀或其他形式,很容易对环境造成二次污染。 例如,有些工程项目使用试剂处理电镀废水,处理效果良好,但成本较高。

近年来,电化学法和离子交换法作为重金属废水处理技术备受关注。 具有电解、絮凝、气浮、氧化还原、微电解、精密处理等功能。 这些功能在废水处理中通常同时执行。 电解反应的原理主要有电凝聚、电氧化还原、电浮选等。

其中电氧化和电浮选分别用于处理有机废水和含有微小固体颗粒的废水以及油类污染; 电还原是利用电子将高价金属离子还原成低价金属离子或金属沉淀物,因此该功能在重金属废水处理中具有重要意义。 现场应用广泛; 而电絮凝的原理是,当直流电流通过时,可溶性铁、铝等阳极失去电子,形成金属阳离子Fe2+和A13+,与溶液中的OH-结合,形成金属氢氧化物胶体絮凝剂,这不仅是可有效去除电镀废水中的重金属离子,降低废水中的含盐量。

1含重金属电镀废水来源及分类

含重金属电镀废水主要是电镀过程中多余或不规范操作产生的废液以及清洗镀件或设备产生的废液。 水质复杂,控制难度大。 除含有铬、镍、铜、锌等重金属离子外,还有氰化物、有机物等污染物。 根据目前电镀行业的发展,含重金属电镀废水按所含主要重金属物质分类如下。

(1)含铬废水:铬基废水主要含有铬(VI)及少量其他重金属离子;

(2)含镍废水:主要污染物为镍离子、悬浮物等物质;

(3)含铜废水:主要含有铜离子或络合铜离子;

(4)重金属混合废水:主要含有铬等重金属离子、氰化物和悬浮物。

2 电化学处理含重金属电镀废水

2.1 电化学处理含铬电镀废水

电镀废水中含有大量的铬,主要以高价态存在,如-和CrO42-。 许多研究[4-6]采用铁碳微电解或铁屑内电解处理含铬电镀废水。 当pH值和停留时间最佳时,Cr6+去除率高达99%以上,出水可满足排放标准。 刘政等. 采用钛铁双阳极电絮凝技术去除电镀废水中的铬(VI),铬(VI)的去除率可达96.57%。

当采用电化学和生物方法相结合时,Cr6+的去除率较好,同时还可去除废水中的有机污染物。 例如,采用微电解/电解-生物法组合工艺时,微电解/电解法相当于废水的预处理,铬(VI)的去除率可达90%以上。 进入后续生化流程后,Cr6+去除率高达99.9%,去除效果明显。

单一电化学方法对含铬电镀废水的处理效果明显,与生物方法结合后处理效果更佳,并能有效降低运行成本,具有进一步推广价值。

2.2 含镍电镀废水的电化学处理

在电镀工业中,镍电镀因其耐蚀、耐磨、可焊等特点而得到广泛应用,因此其工业量仅次于表面镀锌。

含镍电镀废水如果不经处理直接排放,不仅会对环境造成严重污染,危害人体健康,还会造成资源浪费。 目前,含镍电镀废水的处理方法与大多数工业废水处理方法相同,大致可分为物理化学法、化学法、生物法或各方法的组合。 杨健[11]通过实验探讨了微电解处理高浓度含镍电镀废水的效果。 镍去除率可达64.09%,有利于后续处理。

刘存海等. 采用絮凝与电解联合工艺对宝鸡长岭集团电镀车间含镍废水进行研究。 处理后,出水镍离子浓度降低至0.365mg/L,出水低于国家标准0.5mg/L。 因此,将传统絮凝工艺与电化学方法相结合处理含镍电镀废水,可以直接达到废水标准,并降低运行成本。

2.3 电化学处理含铜电镀废水

在电镀行业中,镀铜常作为镀铬、镀镍等其他重金属表层的底层,使得含铜电镀废水十分常见。

采用电化学方法处理含铜电镀废水时,还可直接回收铜。 陈浩等. 采用流化床电极处理低浓度硫酸铜废水。 田等人。 利用电解研究了Cu2+离子在不锈钢电极上的还原特性。 张等人。 采用循环伏安法研究酸性环境下Cu2+离子的电沉积动力学行为,使出水达到排放标准。 朱友春利用磁电解技术处理含铜工业废水,发现不仅能有效处理工业废水中的污染物,还能进一步回收阴极上致密、均匀的金属铜。

但由于金属电沉积电解还原电位和传质过程的影响,电解法在处理含铜电镀废水时存在处理时间长、处理效率低、能耗高等缺点,限制了推广该方法在该领域的应用。 为了提高治疗效果,王刚等人。 [17]耦合两种电化学方法处理含铜废水。 处理效果明显优于单独的微电解和电解方法,并能促进反应快速进行。

2.4 重金属混合电镀废水的电化学处理

电镀废水水质复杂。 通常不仅含有一种重金属,而且多种重金属离子共存。 马红芳采用铁屑内电解处理混合重金属电镀废水。 出水Cr6+含量小于0.5mg/L,其他金属离子均满足排放标准。 。

谭超雄等人采用单一电絮凝处理含铜、铬两种重金属的电镀废水,发现在相同参数下,Cu的去除效果优于Cr。 张挑兰等. 采用电絮凝-活性炭纤维吸附法处理重金属混合电镀废水,重金属离子去除率达到99.97%以上。

黄山环境监测站和黄山环境工程公司采用“微电解-中和-混凝沉淀”工艺处理含Cr6+、Ni2+、Cu2+电镀废水,日排放量20吨。 总投资25万元,处理费用1.5元/吨。 广东石油化工设计院采用微电解电化学法处理惠州市某电镀厂废水。 Q=80m3/d项目总投资26万元,处理费用约1.05元/t。

当电化学法与其他方法联合处理重金属混合电镀废水时,处理成本直接从3~10元/t降低到2元/t左右,处理成本显着降低。 从成本和运行成本来看,电化学方法具有广泛的推广和应用价值。

3 现有问题

随着近几十年来政府对环境保护的重视和水处理技术的快速发展和推广,电化学处理技术已广泛应用于各种工业废水行业,特别是电镀废水行业。 然而,随着电化学方法的深入研究表明,该技术仍然存在一定的问题限制了其推广。 主要包括以下几个方面:

(1)电化学法对不同重金属的处理效果不同,适用条件(pH值、电极板间距、电极板等)也不同,因此对重金属混合电镀废水的处理存在限制;

(2)单独采用电化学方法处理含重金属电镀废水时,虽然处理效果良好,但处理能耗较高,导致运行成本增加;

(3)由于电极板的限制,大多数电化学处理技术仍处于中试阶段,尚未在工程项目中广泛应用。

2 离子交换法在工业中的应用

起初,天然沸石用于生产软水,后来发展到制备合成沸石和磺化煤。 离子交换技术最重要的发展是1935年英国人BA Adams和EL 关于用苯酚和甲醛合成有机离子交换树脂的报告。1939年德国一家化学公司首次推出工业化生产的离子交换树脂,其品牌名称是。 1945年以后,苯乙烯磺酸型强酸性阳树脂和强碱性、弱碱性阴树脂研究成功。 这些都是凝胶树脂。 1962年,性能更好的MR型大孔树脂问世。 热再生树脂发明于20世纪70年代。 离子交换技术越来越多地应用于工业、农业、医学和科学研究中。

离子交换树脂的特点:

1、离子交换树脂是一类具有官能团的网络结构的高分子化合物。 它由不溶性三维网络骨架、与骨架连接的官能团以及带有相反电荷的耐火聚合物的官能团组成。 交换离子由三部分组成。

2、多数制成颗粒状,也有制成纤维或粉末状的。 树脂颗粒的粒径一般在0.3~1.2mm范围内,大多数在0.4~0.6mm之间。

3、机械强度(牢度)高,化学性能稳定,正常情况下使用寿命长。

4、不溶于水和一般溶剂。

5、离子交换树脂可分为阳离子交换树脂、阴离子交换树脂和两性离子交换树脂。

离子交换树脂的工作原理:

离子交换过程中,水中的阳离子(如Na+、Ca2+、K+、Mg2+、Fe3+等)在阳离子交换树脂上与H+进行交换。 水中的阳离子转移到树脂上,树脂上的H+交换到水中。 水中的阴离子(如Cl-、HCO3-等)在阴离子交换树脂上与OH-进行交换。 水中的阴离子转移到树脂上,树脂上的OH-交换到水中。 而H+与OH-结合生成水,从而达到海水淡化的目的。

离子交换机理:化学吸附

4结论与展望

随着《国家电镀行业污染物排放标准》(-2008年)的颁布,电镀行业废水中重金属的排放要求提高了。 为了满足现有的排放标准并应对未来日益严格的排放趋势,传统的处理技术无法满足排放要求,需要进行深度处理。 然而,这大大增加了处理成本,并导致资源的严重浪费。 从长远发展来看,重金属电镀废水中的重金属回收不仅可以避免环境污染,而且可以促进循环经济的发展,是从根本上减少对环境影响的重要环节。

为实现这一目标,电化学方法可与生物方法或物化方法相结合,降低能耗,提高处理效果,达到废水处理和重金属回收的双重目的; 因此,重点是开发低成本电极板和多维电极。 化学反应器以及选择最佳工艺组合降低能耗已成为当前重点研发方向,如:沉淀池+离子交换树脂工艺组合

第一步——沉淀池预处理

沉淀池预处理的主要目的是通过自然沉淀或离心沉淀的方式将电镀废水中的金属残渣沉淀出来,以利于下一步的处理。 一方面,需要用泵将电镀厂产生的废水输送至处理厂的沉淀池。 由于废水呈酸性,因此要求输送管道和泵具有较强的耐酸腐蚀能力。 而且要保证管道的密封性能,防止废水泄漏污染环境; 另一方面,废水进入沉淀池后,一般采用自然沉淀法进行沉降。 虽然这种方法消耗的能量较少,但沉降速度相对较慢。 当电镀废水处理压力较高时,一般采用离心沉淀法。 该方法的优点是处理速度较快,沉降后的金属泥浆可独立进入排泥通道。

第二步——综合废水反应池处理

金属污泥沉降完全完成后,得到的废水基本处于澄清状态。

此时,打开阀门,将废水排入下一个处理池——废水综合反应池。 废水中的铬、铜、镍等主要元素的沉淀,主要是通过添加化学品来实现的。

首先,含氰废水进行氰化物破坏反应,去除氰化物。 含铬废水经过还原反应去除六价铬。 最后将含氰废水混合在一起,均匀调节PH沉淀。 根据反应池废水总量,计算出所需的药剂用量。 首先,它避免了处理过的药物的浪费。 其次,省去了过量用药的治疗步骤,从而降低了治疗成本。 投药后,废水中的六价铬离子会与过硫代硫酸钠发生反应,将六价铬离子还原为三价,以利于下一步沉淀。 为了加快反应效率,应采用搅拌装置对废水进行搅拌。 废水变绿后,表示还原反应已大致完成,可进入下一步处理; 其次,调节废水的PH值。 一般情况下,为了节省成本和提高调节效果,一般采用生石灰作为pH调节药物。 同样,在投喂前,也应计算好生石灰的用量。 一般情况下,废水的pH值可调节至8.5~9.4,因为在此值范围内,三价铬离子、铁离子和铝离子三种主要金属离子能有效沉淀为氢氧化物。 通过沉淀作用沉降于池底; 最后,沉降处理完成后,需要再次测定废液中的金属离子含量和pH值。 如果金属离子含量仍然较高,则需要延长沉淀反应时间,并将pH值调节至弱碱性状态。

第三步——斜板沉降板沉降

在沉淀反应处理过程中,金属离子并非全部以沉淀物的形式直接沉降到反应槽底部,大部分以絮凝体的形式存在于溶液中。 因此,溶液需要通过倾斜的沉降板。 这种沉降板一般与水平面成20°左右的夹角。 板上布满了各种大小的孔。 每个孔都有一个由塑料制成的刺状物体,用于“钩住”絮状沉积物。 。 同时,为了增强沉降效果,常在沉降板的上层添加一些氯化钙作为沉降剂。 本步骤得到的沉淀泥通过专用管道输送至沉淀处理车间,溶液进入无阀过滤器。

步骤4——过滤器过滤处理

经过初步沉降和斜板沉降处理后,溶液中仍混有少量絮状沉淀。

因此,需要将溶液输送至无阀过滤器进行过滤。 过滤器一般具有相对致密的滤网,可以捕获细小的沉积物颗粒。 处理后的溶液还需进一步检测有害物质含量。 如果符合国家排放标准,则可以排放。 同时,过滤后的沉淀物也被送往污泥处理车间。 这样,电镀废水的基本预处理就完成了。

步骤5-深加工-树脂工艺

常见的度胜90特别适合阳离子重金属的去除。 这种树脂可以从 pH 值较低的水中去除金属,是一种经济有效的方法。 调节pH值到合适的范围以去除金属,但保持在6以下,以防止形成金属氧化物和氢氧化物沉淀。该树脂对镍有较高的亲和力,选择性顺序如下:铜、铅、镍、锌、钴、铬、铁、锰、钠

树脂优点

1、处理精度:各种废水中重金属含量可达0.02ppm,远低于国家标准;

2、吸附容量大,对铜的饱和吸附容量可达56g/l。

3、可对低浓度废水进行深度处理,浓缩比可解决低浓度废水处理问题;

4、模块化组件形式,自动化程度高,操作简单。

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