試探究離子交換法治理重金屬電鍍廢水及發(fā)展動態(tài)

李艷鴿 李 健

（河南清波環(huán)境工程有限公司，河南 鄭州 450000）

試探究離子交換法治理重金屬電鍍廢水及發(fā)展動態(tài)

李艷鴿 李 健

（河南清波環(huán)境工程有限公司，河南 鄭州 450000）

隨著全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的提出，要求各行各業(yè)改進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展方式，建設(shè)綠色環(huán)保節(jié)約型社會。其中，應(yīng)用離子交換法治理重金屬電鍍廢水備受社會各界的關(guān)注，本文就近幾年出現(xiàn)的沸石、離子交換樹脂、離子交換纖維等離子交換材料的發(fā)展以及離子交換法治理重金屬電鍍廢水的各種技術(shù)和各種組合處理技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展?fàn)顟B(tài)做簡單敘述。

離子交換法 重金屬 電鍍廢水 綜合治理

一、研究背景

自新中國建立以來，我國的各方面建設(shè)都取得了顯著地效果，特別是改革開放以來，我國的建設(shè)速度明顯加快，尤其是重工業(yè)方面的成就突出。但是與此同時也引發(fā)了相關(guān)的問題，其中，電鍍廢水的問題較為嚴(yán)重，我國政府在1994年曾經(jīng)將重金屬電鍍列為25種限制發(fā)展的行業(yè)之一。因此，電鍍行業(yè)都在在不斷進(jìn)行科學(xué)研究研發(fā)，開拓新技術(shù)、新工藝，同時，人們也都在致力于如何更好地治理電鍍廢水的技術(shù)應(yīng)用研究。而離子交換法正是由于自身的特點(diǎn)，適合處理濃度較低而排放量大的重金屬電鍍廢水，這種方法已經(jīng)在電鍍廢水處理中已得到了極為廣泛的應(yīng)用。近些年來，人們逐漸意識到了世界的資源有限，若要增強(qiáng)自身的競爭優(yōu)勢就必須要加強(qiáng)資源的循環(huán)利用和再生，而離子交換法恰恰就是使得重金屬電鍍廢水實(shí)現(xiàn)循環(huán)再生的有效途徑和方法。所以，加大離子交換法研究的力度是十分必要的，這是實(shí)現(xiàn)我國技術(shù)創(chuàng)新與突破的一個重要環(huán)節(jié)和關(guān)鍵步驟，同時，也是堅(jiān)持貫徹黨的十八大精神中堅(jiān)持建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的具體體現(xiàn)和重要舉措。

二、廢水的主要成分及一般的治理方法

通常情況下，電鍍廢水的成分是十分復(fù)雜的，一般有十幾種甚至幾十種成分和多種元素，其中有氰和常見的酸堿元素、鉻元素、鎳元素、鎘元素、銅離子、鋅元素、銀離子等，這些重金屬元素都會嚴(yán)重影響甚至污染排放水域的水質(zhì)，嚴(yán)重時會導(dǎo)致大片的水生生物死亡，所以說重金屬廢水是電鍍行業(yè)中潛在的危害性極大的廢水類別之一。從電鍍生產(chǎn)工藝可將電鍍廢水分為前處理廢水、鍍層漂洗廢水、后處理廢水以及廢鍍液、廢退鍍液等四類。從氫離子的濃度高低出發(fā)又可以分為兩類，即電鍍廢水有的呈堿性，但也有呈酸性的。按照相關(guān)的法律規(guī)定，要求各電鍍企業(yè)和廠家排放的廢水必須達(dá)到政府規(guī)定的排放指標(biāo)，而通常鍍貴重金屬的廠家也都會進(jìn)行金屬回收，在排放污水中的金屬元素也做回收利用。鍍金屬的主要取決于加工的物品和數(shù)量，但通常電鍍水中的處理方法有以下幾種：

化學(xué)沉淀法：化學(xué)沉淀法是將廢水中溶解的重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)槌恋砦锏姆椒?，再通過過濾的方法將重金屬從水中分離出來，該方法包括中和沉法和硫化物沉淀法等。中和沉淀法是將電鍍廢水中的金屬離子和氫氧根離子結(jié)合，以不容物的形式分離出來，這種方法由于操作性極高，易于學(xué)習(xí)，所以應(yīng)用范圍十分廣泛；硫化物沉淀法與化學(xué)沉淀法原理相似，但是相比較而言，處理后的廢水呈中偏堿性，不需要在進(jìn)行中和，但是沉淀過程中可能會形成膠體而產(chǎn)生二次污染。相反，螯合沉淀法無二次污染，出水穩(wěn)定性好，達(dá)標(biāo)效果好，設(shè)備要求較低，便于實(shí)施，只是費(fèi)用相比較其他方法較高。

另外，氧化還原處理方法也是一種不錯的高效的處理方法，包括化學(xué)還原法、鐵氧化法以及電解法?；瘜W(xué)還原用于法治理電鍍廢水是最早應(yīng)用的治理技術(shù)之一，在我國有著較為廣泛的應(yīng)用，其治理原理簡單、可操作性高、容易掌握、能承受大量的高濃度廢水沖擊。在這里需要特別提出的是，電解法電解法處理廢水在我國早已有著廣泛的應(yīng)用，具有效率高、無二次污染、所沉淀的重金屬可回收利用等諸多優(yōu)點(diǎn)整體綜合效益十分可觀。近年來，電解法的相關(guān)設(shè)備以及技術(shù)也有著日新月異的發(fā)展。

此外還有溶劑萃取分離、吸附法、膜分離技術(shù)、生物處理技術(shù)、生物絮凝法、生物化學(xué)法、生物吸附法等，在此不做詳細(xì)的介紹，之后會以離子交換處理法做較為詳細(xì)的敘述。

三、換處理法治理重金屬電鍍污水

離子交換法的發(fā)展歷史相對較短，主要原因是上世紀(jì)以來，人們才逐漸認(rèn)識到物質(zhì)是由原子組成的，而原子又可以細(xì)分為質(zhì)子和中子，甚至一些物質(zhì)的基本組成微粒是以離子化合物形式存在的。其中，離子交換法的成功應(yīng)用主要?dú)w功于離子交換劑的發(fā)展，自二十世紀(jì)初沸石應(yīng)用于水的軟化至今，離子交換劑的種類和成分都已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，上世紀(jì)中期英國人合成的離子交換樹脂廣受歡迎，而近幾年，纖維在離子交換劑中的應(yīng)用和研究也是受到很多的關(guān)注，多種多樣的離子交換劑更是層出不窮，為電鍍行業(yè)的重金屬電鍍部分的發(fā)展注入了源源不斷的動力和十足強(qiáng)勁的活力。

所謂的離子交換處理法就是利用上面所說的離子交換劑將廢水中有害物質(zhì)進(jìn)行有效分離的方法，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中經(jīng)常應(yīng)用的離子交換劑有離子交換樹脂、沸石等等。

沸石作為水處理劑已經(jīng)有將近一百年的歷史，起初應(yīng)用十分廣泛，但是隨著社會的發(fā)展和進(jìn)步，人們對交換劑提出了更高、更多的要求。而沸石在一些方面則明顯不如新興的一些交換劑材料。沸石是含網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽礦物，由于其內(nèi)部多孔，比表面積大，因此具有獨(dú)特的吸附能力和離子交換能力。人們經(jīng)過長期的研究和應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，沸石去除廢水中重金屬離子的基本原理。在大多數(shù)情況下，去除重金屬離子是沸石的吸附作用和離子交換雙重作用的結(jié)果，但是隨著流速增加，吸附作用將逐漸減弱，而離子交換將取代吸附作用占據(jù)主要地位。倘若用氯化鈉溶液對天然沸石進(jìn)行預(yù)處理，則可以大大地提高其吸附和離子交換能力。在一般情況下，經(jīng)過吸附和離子交換再生過程的廢水中含重金屬離子濃度可以大幅度提高。尤其是在沸石去除銅過程中以及在NaCl再生過程中，去除率高達(dá)97%以上，可多次吸附交換，再生循環(huán)。而且在整個過程中，沸石對銅的去除率并不降低。總的來說，沸石可以用于多種重金屬電鍍廢水的處理，且處理效果不錯，但是，對于濃度較高的重金屬廢水的處理效果有限，，適用于大量的電鍍廢水處理，在我國已經(jīng)有了許多成功的應(yīng)用及經(jīng)驗(yàn)，然而沸石所學(xué)的化學(xué)處理技術(shù)等在我國一些地區(qū)仍舊還有一些問題，需要技術(shù)人員的進(jìn)一步研究和解決。

上世紀(jì)出現(xiàn)的離子交換法主要是利用離子交換樹脂中含有的交換離子同電鍍廢水中的某些離子進(jìn)行交換，并將其從廢水中除去，從而使廢水得到凈化的方法。我國現(xiàn)有的離子交換樹脂技術(shù)期起先是由于國家重視科學(xué)技術(shù)發(fā)展而從外國引進(jìn)的。但是隨著我國工業(yè)化的進(jìn)一步建設(shè)和工業(yè)污染的加重，我國技術(shù)人員對此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，因此，這項(xiàng)技術(shù)在上世紀(jì)七十年代得到了長足的發(fā)展，目前已成為我國處理重金屬電鍍廢水和回收某些重要金屬的有效手段之一，也是實(shí)現(xiàn)電鍍廢水中重金屬再循環(huán)的一個重要環(huán)節(jié)和步驟。

離子交換法盡管有較多的優(yōu)點(diǎn)，但是該技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和操作管理較為復(fù)雜，一般財(cái)力和發(fā)展水平有限的中小型企業(yè)往往由于不能及時檢查和維修或者管理中存在的弊端而無法達(dá)到預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益，只有在大型的企業(yè)中才能看到該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。

離子交換樹脂有凝膠型和大孔型兩種，前者具有較好的選擇性，而后者由于具有制造工藝復(fù)雜、成本高、再生劑耗量大等缺點(diǎn)，因而在實(shí)際中的應(yīng)用上收到的限制諸多。除此之外還有粘土和離子交換纖維等等。

總之，離子交換法處理重金屬電鍍污水中占據(jù)著舉足輕重的地位，多種離子交換技術(shù)的組合和改進(jìn)，對原有的污水處理技術(shù)都是一種挑戰(zhàn)。隨著各種技術(shù)的成熟和不斷的發(fā)展，傳統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制和處理方法都會有所改變，廢水處理將從原先單一的處理方式向著多元方向發(fā)展。離子交換法已經(jīng)逐漸顯示出其獨(dú)有的競爭優(yōu)勢，運(yùn)作成本也在不斷下降，相信在不久的將來，離子交換法會得到更加廣泛的應(yīng)用。

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1007-6344（2015）03-0273-01