電鍍重金屬廢水治理技術的現(xiàn)狀及展望

樂金卓

電鍍廢水的成分非常復雜，除含氰（CN-）廢水和酸堿廢水外，重金屬廢水是電鍍業(yè)潛在危害性極大的廢水類別。根據(jù)重金屬廢水中所含重金屬元素進行分類，一般可以分為含鉻（Cr）廢水、含鎳（Ni）廢水、含鎘（Cd）廢水、含銅（Cu）廢水、含鋅（Zn）廢水、含金（Au）廢水、含銀（Ag）廢水等。電鍍廢水的治理在國內外普遍受到重視，研制出多種治理技術，通過將有毒治理為無毒、有害轉化為無害、回收貴重金屬、水循環(huán)使用等措施消除和減少重金屬的排放量。隨著電鍍工業(yè)的快速發(fā)展和環(huán)保要求的日益提高，目前，電鍍廢水治理已開始進入清潔生產工藝、總量控制和循環(huán)經濟整合階段，資源回收利用和閉路循環(huán)是發(fā)展的主流方向。

概述

電鍍是利用化學和電化學方法在金屬或在其它材料表面鍍上各種金屬。電鍍技術廣泛應用于機器制造、輕工、電子等行業(yè)。

1電鍍重金屬廢水治理技術的現(xiàn)狀

1.1化學沉淀

化學沉淀法是使廢水中呈溶解狀態(tài)的重金屬轉變?yōu)椴蝗苡谒闹亟饘倩衔锏姆椒?，包括中和沉法和硫化物沉淀法等?/p>

1.2氧化還原處理

1.2.1 化學還原法

電鍍廢水中的Cr主要以Cr6+離子形態(tài)存在，因此向廢水中投加還原劑將Cr6+還原成微毒的Cr3+后，投加石灰或NaOH產生Cr（OH）3沉淀分離去除。化學還原法治理電鍍廢水是最早應用的治理技術之一，在我國有著廣泛的應用，其治理原理簡單、操作易于掌握、能承受大水量和高濃度廢水沖擊。根據(jù)投加還原劑的不同，可分為FeSO4法、NaHSO3法、鐵屑法、SO2法等。

應用化學還原法處理含Cr廢水，堿化時一般用石灰，但廢渣多；用NaOH或Na2CO3，則污泥少，但藥劑費用高，處理成本大，這是化學還原法的缺點。

1.2.2 鐵氧體法

鐵氧體技術是根據(jù)生產鐵氧體的原理發(fā)展起來的。在含Cr廢水中加入過量的FeSO4，使Cr6+還原成Cr3+，F(xiàn)e2+氧化成Fe3+，調節(jié)pH值至8左右，使Fe離子和Cr離子產生氫氧化物沉淀。通入空氣攪拌并加入氫氧化物不斷反應，形成鉻鐵氧體。其典型工藝有間歇式和連續(xù)式。鐵氧體法形成的污泥化學穩(wěn)定性高，易于固液分離和脫水。鐵氧體法除能處理含Cr廢水外，特別適用于含重金屬離子的電鍍混合廢水。我國應用鐵氧體法已經有幾十年歷史，處理后的廢水能達到排放標準，在國內電鍍工業(yè)中應用較多。

鐵氧體法具有設備簡單、投資少、操作簡便、不產生二次污染等優(yōu)點。但在形成鐵氧體過程中需要加熱（約70oC），能耗較高，處理后鹽度高，而且有不能處理含Hg和絡合物廢水的缺點。

另外，高壓脈沖電凝系統(tǒng)（High Voltage Electrocagulation System）為當今世界新一代電化學水處理設備，對表面處理、涂裝廢水以及電鍍混合廢水中的Cr、Zn、Ni、Cu、Cd、CN-等污染物有顯著的治理效果。高壓脈沖電凝法比傳統(tǒng)電解法電流效率提高20%—30%；電解時間縮短30%—40%；節(jié)省電能達到30%—40%；污泥產生量少；對重金屬去除率可達96%一99%[3]。

1.3 溶劑萃取分離

溶劑萃取法[4]是分離和凈化物質常用的方法。由于液一液接觸，可連續(xù)操作，分離效果較好。使用這種方法時，要選擇有較高選擇性的萃取劑，廢水中重金屬一般以陽離子或陰離子形式存在，例如在酸性條件下，與萃取劑發(fā)生絡合反應，從水相被萃取到有機相，然后在堿性條件下被反萃取到水相，使溶劑再生以循環(huán)利用。這就要求在萃取操作時注意選擇水相酸度。盡管萃取法有較大優(yōu)越性，然而溶劑在萃取過程中的流失和再生過程中能源消耗大，使這種方法存在一定局限性，應用受到很大的限制。

1.4 吸附法

吸附法是利用吸附劑的獨特結構去除重金屬離子的一種有效方法。利用吸附法處理電鍍重金屬廢水的吸附劑有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖樹脂等。活性炭裝備簡單，在廢水治理中應用廣泛，但活性炭再生效率低，處理水質很難達到回用要求，一般用于電鍍廢水的預處理。腐植酸類物質是比較廉價的吸附劑，把腐植酸做成腐植酸樹脂用以處理含Cr、含Ni廢水已有成功經驗。有相關研究表明，殼聚糖及其衍生物是重金屬離子的良好吸附劑，殼聚糖樹脂交聯(lián)后，可重復使用10次，吸附容量沒有明顯降低[5]。利用改性的海泡石治理重金屬廢水對Pb2+、Hg2+、Cd2+有很好的吸附能力，處理后廢水中重金屬含量顯著低于污水綜合排放標準。另有文獻報道蒙脫石也是一種性能良好的粘土礦物吸附劑，鋁鋯柱撐蒙脫石在酸性條件下對Cr6+的去除率達到99%，出水中Cr6+含量低于國家排放標準，具有實際應用前暑[6]。

1.5 膜分離技術

膜分離法是利用高分子所具有的選擇性來進行物質分離的技術，包括電滲析、反滲透、膜萃取、超過濾等。用電滲析法處理電鍍工業(yè)廢水，處理后廢水組成不變，有利于回槽使用。含Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr6+等金屬離子廢水都適宜用電滲析處理，已有成套設備。反滲透法已大規(guī)模用于鍍Zn、Ni、Cr漂洗水和混合重金屬廢水處理。采用反滲透法處理電鍍廢水，已處理水可以回用，實現(xiàn)閉路循環(huán)。液膜法治理電鍍廢水的研究報道很多，有些領域液膜法已由基礎理論研究進入到初步工業(yè)應用階段，如我國和奧地利均用乳狀液膜技術處理含Zn廢水，此外也應用于鍍Au廢液處理中[7]。膜萃取技術是一種高效、無二次污染的分離技術，該項技術在金屬萃取方面有很大進展。

2 電鍍重金屬廢水治理技術展望

隨著全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施，循環(huán)經濟和清潔生產技術越來越受到人們關注。電鍍重金屬廢水治理從末端治理已向清潔生產工藝、物質循環(huán)利用、廢水回用等綜合防治階段發(fā)展。未來電鍍重金屬廢水治理將突出以下幾個方面：

（1）貫徹循環(huán)經濟、重視清潔生產技術的開發(fā)與應用；提高電鍍物質、資源的轉化率和循環(huán)使用率；從源頭上削減重金屬污染物的產生量，并采用全過程控制、結合廢水綜合治理、最終實現(xiàn)廢水零排放。

（2）電鍍重金屬廢水的處理技術很多，其中生物技術是具有較大發(fā)展?jié)摿Φ募夹g，具有成本低、效益高、不造成二次污染等優(yōu)點。隨著基因工程、分子生物學等技術的發(fā)展和應用，具有高效、耐毒性的菌種不斷培育成功，為生物技術的廣泛應用提供了有利條件。對于已經污染的、范圍大的外環(huán)境，可采用植物修復技術治理，在治污的同時，不僅美化了環(huán)境，還可以獲得一定的經濟效益。

（3）綜合一體化技術是未來電鍍廢水治理技術的熱點。電鍍廢水種類繁多，各種電鍍工藝差異很大，僅使用一種廢水治理方法往往有其局限性，達不到理想的效果。因此，綜合多種治理技術特點的一體化技術應運而生。

3 結束語

綜上所述，雖然化學法、物理化學法、生物化學法都可以治理和回收廢水中的重金屬，但通過生物化學法處理重金屬污水成本低、效益高、容易管理、不給環(huán)境造成二次污染、有利于生態(tài)環(huán)境的改善。但生物化學法也有一定的局限性，無論是植物還是微生物，一般都具有選擇性，只吸取或吸附一種或幾種金屬，有的在重金屬濃度較高時會導致中毒，從而限制其應用。盡管如此生物化學法的研究和發(fā)展仍有廣闊前景，許多學者通過基因工程、分子生物學等技術應用，使生物具有更強的吸附、絮凝、整治修復能力。我們應該充分利用自然界中的微生物與植物的協(xié)同凈化作用，并輔之以物理或化學方法，尋找凈化重金屬的有效途徑。