電鍍配位廢水處理的研究進展及工程實例
摘要: 針對配位廢水處理難度大的特點,介紹了處理該廢水較為前沿的研究成果及工程實例,希望能為工程實際提供基礎性依據(jù),同時為配位廢水的處理提供借鑒。
0前言
配位廢水主要來源于電鍍行業(yè)生產過程中產生的廢液。為了保證鍍液的穩(wěn)定性、使用壽命和鍍層質量,在鍍液中加入了很多的配位劑、穩(wěn)定劑、加速劑、pH值緩沖劑等有機物。這些物質與Cu2+,Ni2+具有極強的配位性,容易形成非常穩(wěn)定的配位物[1-2],給廢水的處理帶來很大的困難,同時,對環(huán)境和人體健康有很大的危害。對于配位廢水的處理,目前常用的方法主要有四大類:化學沉淀法[3]、氧化還原化法[4]、生化法[5]及其他方法[6]。本文以低成本、高效率為基本出發(fā)點,介紹了近幾年研究者在處理配位廢水方面的研究成果,另外總結一些成熟的工程實踐工藝,希望能為工程實際提供基礎性依據(jù),也給配位廢水的處理提供借鑒。
1 配位廢水的來源及危害
1.1 配位廢水的來源
配位廢水的主要來源為沉銅線的銅槍、除油液清洗水,鍍銅線的除油、微蝕液清洗水,刻蝕線的堿性刻蝕液清洗水,鑲金線的除油、鉸金抽液清洗水以及防氧化線的除油、防氧化液清洗水等。這部分清洗水不但含有配位劑,還含有大量的銅、錫、鉛、金、鎳等金屬離子。
1.2配位廢水的危害
配位廢水中含有配位劑,如果不徹底處理,會污染環(huán)境,人類、動植物過多接觸會帶來病變,引起公害。
2 配位廢水處理的研究進展
配位廢水處理難度大、處理效果不明顯、成本高等問題一直未能得到很好地解決。近幾年,研究人員經過不懈努力,取得了一定的成績。
2.1硫化鈉沉淀法
戴文燦等[7]用硫化鈉沉淀十浮選法處理配位廢水。結果表明:采用硫化沉淀十浮選處理電鍍廢水的效果優(yōu)于中和沉淀十浮選處理的。硫化沉淀十浮選處理時,捕收劑在沉淀物表面發(fā)生的吸附主要為化學吸附,結合牢固,攪拌時不易打散,使金屬離子的去除率高;同時還可以去除石油類等有機物。但 S2-的質量濃度必須準確的控制,一旦S2-過量將會產生惡臭,造成二次污染[6],同時在處理過程中還會產生大量對人體有害的物質。
2.2硫酸亞鐵法
張志軍等[8]通過投加硫酸亞鐵形成沉淀去除重金屬離子,得出當廢水中Cu2+的質量濃度為57.6 mg/L,Ni2+的質量濃度為42.O mg/L時,分別投加15mg/L和12.5 mg/L的硫酸亞鐵,控制pH值在8.5~9.5,Cu2+,Ni2+的去除率分別達到最大值99.60%和93.13%。目前較多研究表明[9-11]:該方法處理效果明顯,但仍存在不足之處,如加藥量較大,產生的污泥較多。
2.3重金屬捕集法
重金屬捕集劑是一種水溶性的、能與多種重金屬離子形成穩(wěn)定不溶物的螯合物,因此利用重金屬捕集劑與重金屬離子結合形成更穩(wěn)定的螯合物,沉淀去除Cu2+。修莎等[12]合成新型捕集劑XL9處理電鍍廢水。結果表明:處理pH值為2.05,Cu2+的質量濃度為584.79 mg/L的廢水,可無需調節(jié)pH值直接投加10 mL捕集劑,攪拌反應3 min,靜置后其上層清液中Cu2+的質量濃度為0.24mg/L,去除率達到99.96%,完全達到國家排放標(GB 8978-1996)。在pH值為3~10的范圍內,投加0.20 mL捕集劑,對含Cu2+的質量濃度為4.16 mg/L的廢水的去除率可達到94.95%以上,其出水中Cu2+的質量濃度小于0.5 mg/L,達到國家排放標準。廖冬梅等[13]研究了利用環(huán)境友好型的有機硫藥劑TMT處理含銅氨配位離子廢水的影響因素。結果表明: TMT能與Cu2+強力鰲合并沉淀,處理含銅氨配位離子廢水的效果好,出水中Cu2+的質量濃度很低,不會對環(huán)境造成二次污染。利用重金屬捕集劑處理配位銅廢水,操作簡便,但重金屬捕集劑一般價格較高,所以采用該方法處理的成本較高。
2.4電解法
電解法是一種常規(guī)的含銅廢水處理工藝,但由于傳統(tǒng)的平板電極表面積較小,受操作電流的限制且處理量小,尤其是在電導率低時,電流效率不高,造成回收成本高,殘余Cu2+的質量濃度大等問題,因而影響了電解回收的推廣使用[14-15]。針對存在的弊端,郝學奎等[16]采用擴展陰極法對酸性稀溶液中 Cu2+的回收處理進行了研究。結果表明:擴展陰極法與常規(guī)的板式電解法相比,Cu2+的去除率提高了38%,能耗降低了20%,電解廢水的pH值適用范圍在1~4之間,且處理廢水量大。練文標[17]用鐵屑內電解法處理印刷線路板配位廢水,能有效地破除配位劑對重金屬的配位,使Cu2+的去除率達99.8%以上,COD的去除率為25%左右,處理后的出水中Cu2+達標排放,處理效果好、費用低。
2.5 生物法
利用微生物吸附、吸收和轉化等作用處理印刷線路板配位廢水已成環(huán)??萍脊ぷ髡邚V泛關心的熱點問題,已有文獻報道該方法已應用到實際工程中[18]。在國外,Tucker等[19]通過實驗研究發(fā)現(xiàn) Scenedesmus Inerassatulus這種微藻不僅可以去除廢水中的游離態(tài)金屬離子,對于配位態(tài)金屬離子的去除更加有效。例如:在EDTA配位銅中,該種藻類對于金屬的鰲合性要遠遠強于EDTA的配位能力。
2.6離子浮選法
離子浮選法是利用表面活性劑在氣一液界面上所產生的吸附現(xiàn)象,使離子與表面活性劑形成不溶性的沉淀物,并附著在氣泡上實現(xiàn)浮選分離。戴文燦等[20]進行離子浮選法處理電鍍廢水的研究,當 CA:CMe=(2.5~3.0):1,pH值為8.5~9.O,金屬離子的濃度不高于0.0001 mol/L時,離子浮選對 Cd2+,Zn2+,F(xiàn)e2+,Cu2+,Ni2+均有很高的去除率, Cd2+,Zn2+,F(xiàn)e2+,Ni2+,Cu2+殘余的質量濃度最低分別為0.05,0.20,0.22,0.28和0.33 mg/L,處理后的電鍍廢水各污染物的質量濃度均達到排放標準。
3 工程實際處理工藝
3.1 生物法
利用微生物處理配位廢水。首先將配位廢水進行預處理,使配位物的質量濃度降至微生物可以承受的范圍,在厭氧條件下,微生物能降解破壞這些配位物,使Cu2+釋放出來并與在厭氧條件下生成的 S2-結合生成CuS沉淀,且微生物細胞外聚合物也具有吸附Cu2+的作用。實際工程經驗表明[18]:經過硫酸亞鐵法預處理后的印刷線路板配位廢水中,COD的質量濃度為300~400 mg/L,Cu2+的質量濃度為1~2 mg/L;經過厭氧法處理后,出水中COD的質量濃度一般為120~200 mg/L,Cu2+的質量濃度低于0.5 mg/L;再經好氧降解處理,出水中殘留的COD的質量濃度可以達到《污水綜合排放標準》(GB 8978-1996)中的一級標準。通過定期排泥,可減少銅在系統(tǒng)中的積累,不僅達到了去除Cu2+的目的,還有效降低了出水中的COD的質量濃度。生化法處理工藝流程,如圖1所示。
3.2化學法
化學法,即:通過投加一系列的藥劑,達到去除 Cu2+的目的。深圳華發(fā)電子股份有限公司配位廢水處理工程[21]通過投加重金屬捕集劑(DTCR)去除 Cu2+,效果明顯。其工藝流程,如圖2所示。該廢水處理工程于2002年6月投入運行以來,設施運轉正常,處理效果良好,出水水質穩(wěn)定達標。
4結語
針對配位廢水處理難度大的問題,研究者提出了大量的處理方法,但大多數(shù)方法仍處于實驗研究階段,未能推廣到實際工程中。另外,隨著國家環(huán)保法規(guī)的日益嚴格,廢水的處理問題是每個生產企業(yè)的艱巨任務??蒲腥藛T應在降低處理成本、推進其工程化應用方面加強研究攻關,以促進配位廢水處理技術水平的完善與提高。
參考文獻:
[1]馬小隆,劉曉東,周廣柱。電鍍廢水處理存在的問題及解決方案[J].山東科技大學學報:自然科學版,2005,24(1):107—111.
[2] Kumiawan T A,Chan G Y S,Lo W H,et al. Physico chemicaltreatment techniques for wastewater laden with heavy metals [J]. Chemjcal Engineering Journal,2006,118(2):83-98.
[3]王璞,閔小波,柴立元。含鎘廢水處理現(xiàn)狀及其生物處理技術的進展[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2006,32(8):14-17.
[4]邱廷省,成先雄,郝志偉,等,含鎘廢水處理技術現(xiàn)狀及發(fā)展 [J].四川有色金屬,2002(4):38-41.
[5]代淑娟,魏德洲,自立梅。生物吸附-沉降法去除電鍍廢水中鎘[J].中國有色金屬學報,2008,18(10):1945-1950.
[6]陳文松,寧尋安。配位銅廢水處理技術[J]水處理技術,2008,34(6):1-3.
[7]戴文燦,孫水裕,陳濤。沉淀浮選法處理電鍍廢水的試驗研究[J]有色金屬:選礦部分,2009(5):17-20.
[8]張志軍,張春宇,楊麗芳,等,混凝一微濾法處理含銅、鎳電鍍廢水試驗研究[J].工業(yè)水處理,2010,30(5):64-66.
[9]羅耀宗。銅氨配位離子廢水的處理[J].甘肅環(huán)境研究與監(jiān)測,1997,10(2):34-35.
[10]吳吳。利用硫酸亞鐵凈化堿氨蝕刻廢水[J].沈陽大學學報,2000,12(4):39-42.
[11]彭義華,配位銅廢水預處理技術探討[J].重慶環(huán)境科學,2003,25(5):31-32,35.
[12]修莎,周勤,黃志勇。重金屬捕集劑XL9對含銅電鍍廢水處理 效果的研究[J].環(huán)境工程學報,2009,3(10):1812-1815.
[13]廖冬梅,羅運柏。用TMT處理含銅氨絡合物廢水的研究[J].中國給水排水,2006,22(9):315-319.
[14]陳靜生,周家義,中國水環(huán)境重金屬研究[Ml.北京:中國環(huán)境出版社,1988.
[15]朱亦仁。環(huán)境污染治理技術[M].北京:中國環(huán)境科學出版社,1996:127-150.
[16]郝學奎,王三反,擴展陰極法處理含銅廢水的研究[J].工業(yè)用水與廢水,2002,33(5):24-26.
[17]練文標。鐵屑內電解法處理PCB線路板絡合廢水的研究與應用[J].廣州環(huán)境科學,2007,12(4):1-3.
[18]賴日坤,李超偉,淺析PCB廢水中絡合態(tài)銅的處理方法[J].中國環(huán)保產業(yè),2007(6):46-48.
[19] Tucker M D, Barton L L, Thomson B M,etal. Treatment of waste containing EDTA by chemical oxidation [J]. Waste Management,1999,19(7):477-482.
[20]戴文燦,陳濤,孫水裕,等,離子浮選法處理電鍍廢水實驗研究[J].環(huán)境工程學報,2010,4(6):1349-1352.
[21]謝東方。印制電路板廢水處理技術應用實踐[J].安全與環(huán)境程,2005,12(1):42-45.
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