电镀络合废水破络合后处理工艺优化.pdf
电镀废水后处理工艺优化 络合破除 近年来，我国汽车、电子工业发展迅速，表面处理技术得到广泛应用，伴随而来的是大量的电镀废水。电镀过程会产生大量的铜、镍、锌等重金属毒性污染物，成分复杂。电镀生产过程中加入大量的稳定剂、络合剂、光亮剂，如EDTA-Na、柠檬酸盐（NaCHO）、3657铵盐、乳酸等，这些物质会与Cu2+、Ni2+形成稳定的络合物，给处理带来困难，并对环境造成危害。目前工程中采用较多的传统化学处理工艺有化学中和、化学沉淀、化学氧化、化学还原等，单一的氧化还原或沉淀方法无法达到处理效果。 工程实践中，电镀废水处理工艺广泛采用酸性氧化络合破除-沉淀法，且大多选择酸性氧化剂次氯酸钠，但次氯酸钠氧化络合破除在pH 6～8时使用较少，且效果较差。对于中性pH值络合废水处理工艺，氧化剂双氧水在pH值为6～8时络合破除效果理想。本文探讨双氧水络合破除-沉淀法的工艺操作参数，对于简化处理工艺、节省运行成本、指导工程实践具有重要意义。1实验部分1.1实验装置及过程试验采用烧杯试验，试验设备采用六联搅拌器、6个1L烧杯。
络合物废水处理工艺：络合物废水原水（pH值为6～8）经双氧水氧化打断络合物后进入pH调节池，依次加入硫化钠、硫酸亚铁、PAC、PAM，经斜管沉淀池去除重金属。工艺流程见图1。1.2试验水质原水取深圳某电镀园区五类电镀废水络合物废水，水质见表1。处理后水质达到2008年《电镀污染物排放标准》中表2的要求，即p（总铜）0.5mg/L，p（总镍）0.5mg/L。 1.3 试验方法 (1)络合破除氧化剂选择试验 选取次氯酸钠和过氧化氢两个浓度梯度，在原水pH值下进行络合破除30min，用氢氧化钠调节pH值至10.0，反应20min，然后加入200mg/L硫化钠溶液，加入硫酸亚铁，调节转速为300r/min，加入混凝剂PAC，搅拌30s，调节转速为100r/min，加入絮凝剂PAM，搅拌10min，调节转速为50r/min，搅拌10min，静置沉淀30min。取上清液测定铜、镍、锌三种金属离子浓度。 (2)单因素影响试验及正交试验。首先对过氧化氢投加量、氧化分解时间、pH值、硫化钠投加量四个因素进行单因素影响试验。 在原水pH值下，加入一定量的双氧水（因素C），设定分解时间（因素D），用氢氧化钠调节pH值到一定值（因素A），反应20min。然后加入一定量的硫化钠溶液（因素B），加入硫酸亚铁。混凝沉淀过程与试验方法（1）相同。
取上清液测定铜、镍、锌金属离子的浓度。在研究单因素效应试验时，对该因素设定一定的变化梯度，其余三个因素取固定值进行效应分析。根据以上单因素试验的分析结果，选取适当的三个水平，组成4因素3水平正交试验，试验的A、B、C、D均取相应值。步骤与单因素效应试验相同。1.4 分析方法铜、镍的分析方法参考标准法。2 结果与讨论2.1 氧化分解氧化剂的选择取1.0L复杂废水样品于1.0L烧杯中，加入以下用量的氧化剂：次氯酸钠（10%）1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5mL； 双氧水（10%）0.24、0.36、0.48、0.60、0.72、0.84mL。原水pH值在7.4左右。结果如图2、图3所示。由图2、图3可知，随着氧化剂加入量的增加，次氯酸钠破络合条件下残余铜、镍离子浓度逐渐降低。双氧水破络合条件下加入量为0.23～0.68 mL/L时，铜、镍离子浓度逐渐降低，加入量为0.68～0.81 mL/L时，离子浓度有略有升高的趋势。其原因可能是双氧水过量，过量双氧水分解产生的氧气上浮，不利于矾花的沉淀，影响处理效果。 由于过氧化氢具有较好的氧化和破络效果，因此选择过氧化氢进行破络。
2.2 单因素试验结果与分析 2.2.1 双氧水投加量的影响 在pH=10、硫化钠投加量300 mg/L、氧化分解时间30 min的条件下，考察双氧水投加量对铜、镍离子去除效果的影响，结果如图4所示。由图4可知，随着双氧水投加量的增加，铜、镍离子浓度明显下降，当双氧水投加量达到0.34 mL/L时，残留铜、镍离子浓度分别为0.39、0.38 mg/L，处理结果达标，因此，双氧水投加量为0.34 mL/L。 2.2.2氧化分解时间的影响在pH值为10、硫化钠投加量300 mg/L、双氧水投加量0.34 mL/L条件下，考察氧化分解时间对铜、镍离子去除的影响，结果如图5所示。由图5可知，随着反应时间的增加，残余铜离子浓度先明显下降而后趋于平缓，拐点在40 min；随着反应时间的增加，残余镍离子浓度缓慢下降。考虑减少水力停留时间、节省土地等综合因素，取氧化分解时间40 min。 2.2.3硫化钠投加量的影响在pH值为10、双氧水投加量0.34mL/L、氧化分解时间为40min的条件下，考察硫化钠投加量对铜、镍离子去除的影响，结果如图6所示。
由图6可知，随着硫化钠投加量的增加，残余铜离子浓度明显下降，当硫化钠投加量为250mg/L时，残余铜离子浓度为0.45mg/L，处理结果达标。当硫化钠投加量为50～300mg/L时，残余镍离子浓度达标，因此硫化钠投加量为250mg/L。2.2.4 pH值的影响在双氧水0.34mL/L、氧化分解时间40min、硫化钠250mg/L条件下，考察pH值对铜、镍离子去除的影响，结果如图7所示。由图7可知，随着pH值的增加，残余铜离子浓度缓慢下降并达标，随着pH值的增加，残余镍离子浓度明显下降。 当pH值达到10.5时,残余镍离子浓度为0.31mg/L,处理达标。因此pH值取10.5。2.3正交试验为确定复杂废水处理工艺的最佳工艺条件,考察pH值(A)、硫化钠添加量(B)、双氧水添加量(C)、氧化及络合破除时间(D)对处理效果的影响,设计了4因素3水平的正交试验。试验确定的因素及水平如表2所示,正交试验结果如表3所示。从表3可以看出,正交试验过程中处理后铜、镍离子浓度波动较大,处理后残余铜、镍离子浓度随着4个因素的变化而在标准浓度线上下波动。 因此，应同时分析水样中铜和镍的去除效果，确定该工艺的最佳控制条件。
2.4正交试验数据分析正交试验极差分析结果见表4、表5。对于铜的极差分析结果显示，硫化钠加入量是四个因素中最重要的影响因素，其次是pH值、氧化分解时间、双氧水加入量。对于镍的极差分析结果显示，pH值是最主要的影响因素，其次是硫化钠加入量、双氧水加入量、氧化分解时间。对于铜和镍的极差分析可知，本试验最佳工艺条件组合为ABCD，即最佳处理工艺条件组合为：双氧水加入量0.34mL/L、分解时间为40min、pH值调为10.5、硫化钠加入量250mg/L。3结论（1）复杂废水pH值为6～8时，双氧水氧化分解效果优于次氯酸钠。 （2）复杂废水处理工艺中影响铜离子去除的因素显著性排序为：B ADC，因素B对试验结果影响非常显著。影响镍离子去除的因素显著性排序为：ABCD，因素A对试验结果影响非常显著。最佳处理工艺条件组合为：原水pH值为6～8，双氧水投加量0.34mL/L，络合破胶时间40min，络合破胶后pH值调节至10.5，硫化钠投加量250mg/L。本试验方法为复杂废水处理的实际运行提供了可靠的依据。