电镀配位废水处理的研究进展及工程实例

林梓河, 宋卫锋

（广东工业大学环境科学与工程学院,广东广州 510006）

电镀配位废水处理的研究进展及工程实例

林梓河, 宋卫锋

（广东工业大学环境科学与工程学院,广东广州 510006）

针对配位废水处理难度大的特点,介绍了处理该废水较为前沿的研究成果及工程实例,希望能为工程实际提供基础性依据,同时为配位废水的处理提供借鉴。

配位废水;处理技术;工程实例

0 前言

配位废水主要来源于电镀行业生产过程中产生的废液。为了保证镀液的稳定性、使用寿命和镀层质量,在镀液中加入了很多的配位剂、稳定剂、加速剂、p H值缓冲剂等有机物。这些物质与Cu2+,Ni2+具有极强的配位性,容易形成非常稳定的配位物[1-2],给废水的处理带来很大的困难,同时,对环境和人体健康有很大的危害。对于配位废水的处理,目前常用的方法主要有四大类:化学沉淀法[3]、氧化还原化法[4]、生化法[5]及其他方法[6]。本文以低成本、高效率为基本出发点,介绍了近几年研究者在处理配位废水方面的研究成果,另外总结一些成熟的工程实践工艺,希望能为工程实际提供基础性依据,也给配位废水的处理提供借鉴。

1 配位废水的来源及危害

1.1 配位废水的来源

配位废水的主要来源为沉铜线的铜枪、除油液清洗水,镀铜线的除油、微蚀液清洗水,刻蚀线的碱性刻蚀液清洗水,镶金线的除油、铰金抽液清洗水以及防氧化线的除油、防氧化液清洗水等。这部分清洗水不但含有配位剂,还含有大量的铜、锡、铅、金、镍等金属离子。

1.2 配位废水的危害

配位废水中含有配位剂,如果不彻底处理,会污染环境,人类、动植物过多接触会带来病变,引起公害。

2 配位废水处理的研究进展

配位废水处理难度大、处理效果不明显、成本高等问题一直未能得到很好地解决。近几年,研究人员经过不懈努力,取得了一定的成绩。

2.1 硫化钠沉淀法

戴文灿等[7]用硫化钠沉淀+浮选法处理配位废水。结果表明:采用硫化沉淀+浮选处理电镀废水的效果优于中和沉淀+浮选处理的。硫化沉淀+浮选处理时,捕收剂在沉淀物表面发生的吸附主要为化学吸附,结合牢固,搅拌时不易打散,使金属离子的去除率高;同时还可以去除石油类等有机物。但S2-的质量浓度必须准确的控制,一旦S2-过量将会产生恶臭,造成二次污染[6],同时在处理过程中还会产生大量对人体有害的物质。

2.2 硫酸亚铁法

张志军等[8]通过投加硫酸亚铁形成沉淀去除重金属离子,得出当废水中Cu2+的质量浓度为57.6 mg/L,Ni2+的质量浓度为42.0 mg/L时,分别投加15 mg/L和12.5 mg/L的硫酸亚铁,控制p H值在8.5～9.5,Cu2+,Ni2+的去除率分别达到最大值99.60%和93.13%。目前较多研究表明[9-11]:该方法处理效果明显,但仍存在不足之处,如加药量较大,产生的污泥较多。

2.3 重金属捕集法

重金属捕集剂是一种水溶性的、能与多种重金属离子形成稳定不溶物的螯合物,因此利用重金属捕集剂与重金属离子结合形成更稳定的螯合物,沉淀去除Cu2+。修莎等[12]合成新型捕集剂XL9处理电镀废水。结果表明:处理p H值为2.05,Cu2+的质量浓度为584.79 mg/L的废水,可无需调节p H值直接投加10 mL捕集剂,搅拌反应3 min,静置后其上层清液中Cu2+的质量浓度为0.24 mg/L,去除率达到99.96%,完全达到国家排放标（GB 8978-1996）。在p H值为3～10的范围内,投加0.20 mL捕集剂,对含Cu2+的质量浓度为4.16 mg/L的废水的去除率可达到94.95%以上,其出水中Cu2+的质量浓度小于0.5 mg/L,达到国家排放标准。廖冬梅等[13]研究了利用环境友好型的有机硫药剂 TMT处理含铜氨配位离子废水的影响因素。结果表明:TMT能与Cu2+强力鳌合并沉淀,处理含铜氨配位离子废水的效果好,出水中Cu2+的质量浓度很低,不会对环境造成二次污染。利用重金属捕集剂处理配位铜废水,操作简便,但重金属捕集剂一般价格较高,所以采用该方法处理的成本较高。

2.4 电解法

电解法是一种常规的含铜废水处理工艺,但由于传统的平板电极表面积较小,受操作电流的限制且处理量小,尤其是在电导率低时,电流效率不高,造成回收成本高,残余Cu2+的质量浓度大等问题,因而影响了电解回收的推广使用[14-15]。针对存在的弊端,郝学奎等[16]采用扩展阴极法对酸性稀溶液中Cu2+的回收处理进行了研究。结果表明:扩展阴极法与常规的板式电解法相比,Cu2+的去除率提高了38%,能耗降低了20%,电解废水的p H值适用范围在1～4之间,且处理废水量大。练文标[17]用铁屑内电解法处理印刷线路板配位废水,能有效地破除配位剂对重金属的配位,使 Cu2+的去除率达99.8%以上,COD的去除率为25%左右,处理后的出水中Cu2+达标排放,处理效果好、费用低。

2.5 生物法

利用微生物吸附、吸收和转化等作用处理印刷线路板配位废水已成环保科技工作者广泛关心的热点问题,已有文献报道该方法已应用到实际工程中[18]。在国外,Tucker等[19]通过实验研究发现Scenedesmus Inerassatulus这种微藻不仅可以去除废水中的游离态金属离子,对于配位态金属离子的去除更加有效。例如:在 EDTA配位铜中,该种藻类对于金属的鳌合性要远远强于EDTA的配位能力。

2.6 离子浮选法

离子浮选法是利用表面活性剂在气-液界面上所产生的吸附现象,使离子与表面活性剂形成不溶性的沉淀物,并附着在气泡上实现浮选分离。戴文灿等[20]进行离子浮选法处理电镀废水的研究,当cA∶cMe=（2.5～3.0）∶1,p H 值为 8.5～9.0,金属离子的浓度不高于0.000 1 mol/L时,离子浮选对Cd2+,Zn2+,Fe2+,Cu2+,Ni2+均有很高的去除率,Cd2+,Zn2+,Fe2+,Ni2+,Cu2+残余的质量浓度最低分别为0.05,0.20,0.22,0.28和0.33 mg/L,处理后的电镀废水各污染物的质量浓度均达到排放标准。

3 工程实际处理工艺

3.1 生物法

利用微生物处理配位废水。首先将配位废水进行预处理,使配位物的质量浓度降至微生物可以承受的范围,在厌氧条件下,微生物能降解破坏这些配位物,使Cu2+释放出来并与在厌氧条件下生成的S2-结合生成CuS沉淀,且微生物细胞外聚合物也具有吸附Cu2+的作用。实际工程经验表明[18]:经过硫酸亚铁法预处理后的印刷线路板配位废水中,COD的质量浓度为300～400 mg/L,Cu2+的质量浓度为l～2 mg/L;经过厌氧法处理后,出水中 COD的质量浓度一般为120～200 mg/L,Cu2+的质量浓度低于0.5 mg/L;再经好氧降解处理,出水中残留的COD的质量浓度可以达到《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）中的一级标准。通过定期排泥,可减少铜在系统中的积累,不仅达到了去除Cu2+的目的,还有效降低了出水中的COD的质量浓度。生化法处理工艺流程,如图1所示。

图1 生物法工艺流程

3.2 化学法

化学法,即:通过投加一系列的药剂,达到去除Cu2+的目的。深圳华发电子股份有限公司配位废水处理工程[21]通过投加重金属捕集剂（DTCR）去除Cu2+,效果明显。其工艺流程,如图2所示。

图2 化学法工艺流程

该废水处理工程于2002年6月投入运行以来,设施运转正常,处理效果良好,出水水质稳定达标。

4 结语

针对配位废水处理难度大的问题,研究者提出了大量的处理方法,但大多数方法仍处于实验研究阶段,未能推广到实际工程中。另外,随着国家环保法规的日益严格,废水的处理问题是每个生产企业的艰巨任务。科研人员应在降低处理成本、推进其工程化应用方面加强研究攻关,以促进配位废水处理技术水平的完善与提高。

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Research Progress in Treatment of Electroplating Complex Wastewater and Engineering Cases

LIN Zi-he, SONG Wei-feng

（College of Environmental Science and Engineering,Guangdong University of Technology,Guangzhou 510006,China）

According to the fact that it is very difficult to treat complex wastewater,some cutting-edge research achievements and engineering cases in treating such wastewater are presented,hoping to provide a fundamental basis for engineering practice,and also offer references to the treatment of complex wastewater.

complex wastewater;treatment technology;engineering case

X 7

A

1000-4742（2011）05-0003-03

2010-11-01