化学沉淀法处理电镀废液中重金属的实验研究

张更宇，张冬冬

(吉林市环境监测站,吉林省吉林市 132012)

化学沉淀法处理电镀废液中重金属的实验研究

张更宇，张冬冬*

(吉林市环境监测站,吉林省吉林市 132012)

汽车工业的快速发展产生了大量的重金属含量较高的电镀废液，采用氟化钠和氢氧化钙为沉淀剂，去除汽车电镀废液中的重金属。考察了氟化钠投加量、氢氧化钙投加量，pH、反应温度及反应时间对重金属去除效果的影响。研究表明，溶液pH 为8.0、温度为20℃时，向50mL废磷化液中投加0.42g的氟化钠和1.85g氢氧化钙反应1h后，锌、锰、镍三种重金属的去除率分别达到99.8%、99.5%、99.7%。处理后的废水满足《污水综合排放标准》(GB8978-2012)的二级标准要求。

电镀废液；重金属；化学沉淀

众所周知，电镀行业排放的电镀废水中通常含有大量的重金属离子，如锌、镍、锰等[1]。目前国内电镀废水处理方法多种多样，并各有优势，其中主要的方法有化学法、离子交换法、膜分离法(反渗析、电渗析、扩散渗析、液膜法、超滤法)、萃取法、电解法、生物法等[2-3]，其中化学法具有成本低、技术成熟、见效快的特点，在电镀废液处理领域具有独特优势[4]。本文利用化学沉淀法处理汽车电镀废液，选用氟化钠和氢氧化钙为沉淀剂，将废液中的重金属离子以及磷元素进行沉淀处理，以使其达到国家允许的排放标准。

1 材料与方法

1.1 实验试剂与仪器

验试剂与仪器见表1、2。

表1 所用仪器

表2 所用试剂

表2(续)

1.2 实验废水

试验废液取自长春一汽污水处理厂未处理的汽车电镀废液，经过分析，其主要成分浓度为：锰离子：102.6mg/L，镍离子：488.6mg/L，锌离子：69.4mg/L。

1.3 实验方法

锌镍锰：火焰原子吸收分光光度法。

2 结果与讨论

2.1 氟化钠投加量对重金属去除的影响

取5份50mL汽车电镀废液置于烧杯中，分别加入0.07g氟化钠+1.85g氢氧化钙、0.105g氟化钠+1.85g氢氧化钙、0.21g氟化钠+1.85g氢氧化钙、0.42g氟化钠+1.85g氢氧化钙、0.63g氟化钠+1.85g氢氧化钙，反应60min后，将沉淀过滤，取上清液利用火焰原子吸收分光光度法测量锌离子、锰离子、镍离子的浓度。

图1 氟化钠与重金属去除率

由图1可知，在氢氧化钙投加量为1.85g时，在50mL汽车电镀废液中加入0.07g至0.63g的氟化钠，随着氟化钠投加量的增大，汽车电镀废液中的锌的去除率基本不变；锰的去除率先减小后增大；镍的去除率呈增大趋势。当氟化钠的投加量达0.42g后，汽车电镀废液中重金属的去除率锌达到100%、锰达到99.87%、镍达到99.95%。

2.2 氢氧化钙投加量对重金属去除的影响

取5份50mL汽车电镀废液置于烧杯中，分别加入0.42氟化钠+0.617g氢氧化钙、0.42g氟化钠+0.925g氢氧化钙、0.42g氟化钠+1.85g氢氧化钙、0.42g氟化钠+2.25g氢氧化钙、0.42g氟化钠+2.75g氢氧化钙，温度在20℃时反应60min后，将沉淀过滤，取上清液测重金属离子锌、锰、镍的浓度。

由图2可知，在氟化钠投加量为0.42g时，在50mL汽车电镀废液中加入0.617g至2.75的氢氧化钙，随着氢氧化钙投加量的增大，汽车电镀废液中的锌离子去除率变化不大；锰离子去除率先减小后增大；镍离子去除率逐渐增大。当氢氧化钙的投加量达1.85g后，汽车电镀废液中锌离子的去除率达到99.96%；锰离子去除率99.89%；镍离子去除率99.85%。

图2氢氧化钙投加量与重金属去除率

2.3 pH对重金属去除的影响

取5份50mL汽车电镀废液置于烧杯中，分别将1.85g氢氧化钙+0.42g氟化钠加入汽车电镀废液中，缓和均匀后，用10%HCl和10%NaOH将溶液pH值分别调节到8、9、10、11、12。调节完成后在20℃下反应1h。将沉淀过滤后，取上清液测定溶液中锌离子、锰离子、镍离子浓度。

图3 pH值与重金属去除率

由图3可知，在氢氧化钙投加量为1.85g时，在50mL汽车电镀废液中调节pH值从8至12，随着pH值的增大，汽车电镀废液中的锰和镍的去除率基本不变；锌的去除率逐渐减小。当pH值为8时，汽车电镀废液中重金属的去除率锌达到100%、锰达到99.87%、镍达到99.93%。

锌离子与氢氧根离子形成氢氧化锌沉淀，但随着pH值的升高氢氧化锌与氢氧根会继续反应，生成偏锌酸钠和水，导致锌离子的去除率下降。

2.4 反应温度对重金属去除的影响

在不同温度下对汽车电镀废液进行处理。实验所选定的温度分别调到-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃后反应60min，将沉淀过滤，取试管中的上清液，测定溶液中重金属含量变化。

图4 反应温度与重金属去除率

从图4可以看出，锌离子、锰离子、镍离子去除率随着反应温度增加有微小变化，这可能是在反应过程中，反应由沉淀溶解平衡既勒夏特列原理：当温度升高时，由于反应是放热反应，故反应向逆方向进行，故降低温度有利于重金属的去除。但总体上来说反应温度对汽车电镀废液中重金属的去除效果的影响不大。此方案在低温、常温、高温下均能达到去除标准，符合国家排放标准。综合重金属的去除效果和节约成本上考虑，故选择最佳的反应温度为20℃。

2.5 反应时间对重金属去除的影响

不同的反应时间对汽车电镀废液中重金属的去除效果也有较大的影响。为了确定最佳反应时间，温度为20℃下，氢氧化钙投加量为1.85g，氟化钠投加量0.42g，pH值为8时，分别在20min、40min、60min、80min、120min反应时间后对汽车电镀废液中锌离子、锰离子、镍离子浓度进行测定。

通过图5可以看出，在反应时间为60min时锌离子的去除率达到最高，之后锌离子的去除率不再增加；锰离子去除率变化不大；镍离子去除率变化不大。原因为氢氧化锌微溶于水。综上所述，去除汽车电镀废液中重金属的最佳反应时间为60min。

图5 反应时间与重金属去除率

3 结论

当反应时间为60min，反应温度为20℃，pH值为8，氢氧化钙投药量为1.85g，氟化钠投药量为0.42g时，锌离子、锰离子、镍离子的去除率均达到99%以上，符合我国污水综合排放标准(GB8978-2002)二级标准重金属最高允许排放浓度限值规定。

[1] 王冬梅,何颖霞,许菡,等. 白腐真菌处理含重金属电镀废水[J]. 电镀与精饰,2015,37(8):43-46.

[2] 李 娇.化学沉淀法处理电镀废水的实验研究[D]. 湖南:湖南大学环境科学与工程学院,2010.

[3] 金艳青,周培培,祁高月,等. 金属制品电镀废水的处理及回用工程[J].水处理技术,2015,41(8):132-135.

[4] Lewis A E. Review of metal sulphide precipitation[J].Hydrometallurgy,2010,104:222-234.

(本文文献格式：张更宇，张冬冬.化学沉淀法处理电镀废液中重金属的实验研究[J].山东化工，2016，45(16)：215-216，220.)

Experimental Study on the Treatment of Heavy Metal in Electroplating Wastewater by Chemical Precipitation Method

ZhangGengyu,ZhangDongdong*

(Jilin City Environmental Motoring station, Jilin 132012, China)

The rapid development of automobile industry produced large amounts of high heavy metal wastewater. Use sodium fluoride and calcium hydroxide as precipitant to removal the heavy metal of the electroplating wastewater. Effects of sodium fluoride dosage, calcium hydroxide dosage, the pH, reaction temperature and reaction time were investigated by removal effect of heavy metal. The study showed that the appropriate condition was pH 8.0, the temperature 20℃, to 50mL waste electroplating wastewater dosing 0.42g sodium fluoride and 1.85g calcium hydroxide reaction 1h, Zinc, manganese and nickel removal rates were 99.8%, 99.5% and 99.7%. The treated wastewater meet the "integrated wastewater discharge standard"(GB8978-2012) secondary standard requirements.

electroplating wastewater; heavy metal; chemical precipitation

2016-05-31

张更宇(1988—)，硕士，研究方向环境监测与治理；通讯作者：张冬冬(1985—)，吉林市人，Email：15843203701@163.com。

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1008-021X(2016)16-0215-02