混凝吸附法处理电镀废水

李金 雄师波

摘要：电镀废水是一种重污染性、排放量大的污水，随着水资源短缺，电镀行业规模扩大，污染物排放标准日益严格，迫切要求电镀废水的治理和循环利用。本文着重阐述了处理电镀废水的混凝机理和水处理剂。

关键词：电镀废水；混凝；水处理剂

一、概况

电镀是利用化学和电化学方法在金属或在其它材料表面镀上各种金属。电镀技术广泛应用于机器制造、电子等行业。电镀过程由于使用了大量强酸、碱、重金属溶液等有毒有害化学品，因而是我国重污染性工业行业之一。随着电镀行业污染物排放标准的实施，大幅提高了污染物排放的控制要求；水资源短缺也要求水的循环利用，因此企业需采用更先进的工艺、更清洁的生产技术和更有效的污染治理措施才能适应新形式下我国电镀产业的发展政策。

二、混凝机理

（一）压缩双电层

胶团双电层[1]的构造决定了在胶粒表面处反离子的浓度最大，随着胶粒表面向外的距离越大则反离子浓度越低，最终与溶液中离子浓度相等。当向溶液中投加电解质，使溶液中离子浓度增高，则扩散层的厚度减小。当两个胶粒互相接近时，由于扩散层厚度减小，ξ电位降低，斥力减小，即溶液中离子浓度高的胶间斥力比离子浓度低的要小。胶粒间的吸力不受水相组成的影响，但由于扩散层减薄，它们相撞时的距离减小，相互间的吸力增大。可见其排斥与吸引的合力由斥力为主变成以吸力为主（排斥势能消失），胶粒得以迅速凝聚。

（二）吸附电中和

吸附电中和作用指粒表面对异号离子，异号胶粒或链状离分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，由于这种吸附作用中和了它的部分电荷，减少了静电斥力，因而容易与其它颗粒接近而互相吸附。

（三）吸附架桥作用

吸附架桥作用机理主要是指高分子物质与胶粒的吸附与桥连。可以理解成两个大的同号胶粒中间由于有一个异号胶粒而连接在一起。高分子絮凝剂具有线性结构，拥有能与胶粒表面某些部位起作用的化学基团，当高聚合物与胶粒接触时，基团能与胶粒表面产生特殊的反应而相互吸附，而高聚合物分子的其余部分则伸展在溶液中，可以与另一个表面有空位的胶粒吸附，这样聚合物就起了架桥连接的作用。

（四）沉淀物网捕机理

当金属盐（如硫酸铝或氯化铁）或金属氧化物和氢氧化物（如石灰）作凝聚剂时，当投加量大得足以迅速沉淀金属氢氧化物或金属碳酸盐时，水中的胶粒可被这些沉淀物在形成时所网捕。当沉淀物是带正电荷在中性和酸性pH范围内时，沉淀速度可因溶液中存在阴离子而加快。此外水中胶粒本身可作为这些金属氧氧化物沉淀物形成的核心，所以凝聚剂最佳投加量与被除去物质的浓度成反比，即胶粒越多，金属凝聚剂投加量越少。

三、混凝剂

（一）聚丙烯酰胺（PAM）

PAM是一种线型高分子聚合物，易溶于水，几乎不溶于苯、乙醚、酯类、丙酮等一般有机溶剂，其水溶液几近透明的粘稠液体，属非危险品，无毒、无腐蚀性，固体PAM有吸湿性，PAM在应力作用下表现出非牛顿流动性：

（1）由于其具有极性基因—酰胺基，易于借其氢健的作用在泥沙颗粒表面吸附；

（2）因其有很长的分子链，大数量级的长链在水中有巨大的吸附表面积，故絮凝作用好，能利用长链在颗粒之间架桥，形成大颗粒的絮凝体，加速沉降；

（3）借助于聚丙烯酰胺的絮凝——助凝，在净水处理的泥凝过程中可能发生双电离压缩，使颗粒聚集穩定性降低；

（4）由于分子链固定在不同颗粒的表面上，各个固相颗粒之间形成聚合桥。

（二）壳聚糖

壳聚糖分子中含有大量的氨基和羟基，因此可发生水解、羟甲基化、磺化、氧化、络合、缩合等反应，从而使化学改性易于进行。改性的结果可使壳聚糖变为水溶性物质，广泛应用于有效分离废水中的胶体和分散剂、回收蛋白质、净化饮用水、处理饮料、回收金属等领域。

壳聚糖是一种白色无定型、半透明的片状固体，不溶于水和有机溶剂，可溶于稀酸（如甲酸、乙酸、盐酸），但在强酸中溶解，分子会发生降解。壳聚糖是直链型的高分子聚合物，由于分子中存在游离氨基，在稀酸溶液中被质子化，从而使壳聚糖分子链上带有大量正电荷，成为一种典型的阳离子絮凝剂，它兼有电中和絮凝和吸附絮凝的双重作用，即高分子链上的阳离子活性基团与带负电荷的胶体微粒相互吸引，降低中和胶体微粒的表面电荷，同时压缩了微粒的扩散层而使胶体微粒脱稳，并借助高分子链的吸附黏结和架桥作用而产生絮凝沉降[2]。

由于废水当中会存在一些微小的胶体和无机颗粒物，当用混凝处理无法去除这些微小的细颗粒时，经常会用吸附剂来去除这些污染物。

（三）吸附剂

1、吸附作用机理

吸附法处理电镀废水是利用吸附剂的独特结构去除废水中的重金属离子。吸附法因其操作简单、投资少、处理效果好而越来越受到重视[3]。当吸附质到其表面后，表面张力减小。从而能有效地从气体或液体中吸附其中某些成分的固体物质。

2、吸附类型：

（1）物理吸附：吸附剂和吸附质之间的分子引力产生的吸附。

（2）化学吸附：吸附剂与吸附质之间由于化学键力发生了化学作用。

（3）离子交换吸附：靠静电引力吸附质离子聚集在吸附剂表面的带电点上，同时放出等当量的同号离子。

3、活性炭

活性炭是一种黑色粉状，粒状或丸状的无定形具有多孔的碳，主要成分为碳，具有较大的表面积，有很强的吸附性能，能在它的表面上吸附气体、液体或胶态固体；对于气体、液体，吸附物质的质量可接近于活性炭本身的质量。

四、结论

在新的产业政策形势下，只有不断借助创新的技术工艺，改革处理工艺，采用以上的这3种水处理剂按照一定的比例进行混合来制取复合型絮凝剂，它能克服使用单一絮凝剂的许多不足，适应范围广，对低浓度或高浓度水质、有色废水、多种工业废水都有良好的净水效果，脱污泥性好，pH使用范围大。才能适应新形式下国家环境保护政策对电镀产业的要求，实现电镀行业的发展壮大。

参考文献：

[1]李道荣.水处理概论[M].北京：化学工业出版社，2005.

[2]孙小平，杨守焕，张菊.壳聚糖絮凝剂在废水处理中的应用研究进展[J].科技信息， 2008，18：375-376.

[3]王亚东，张林生.电镀废水处理技术的研究进展.安全与环境工程，2008，15 （3）.