膜分离技术处理电镀废水的应用及其发展前景

摘要：电镀废水可以经过处理之后实现循环利用，文章对膜分离技术的相关概念进行阐述，并且对近期国内外的膜分离技术发展现状进行叙述，介绍了膜分离技术在电镀废水中的具体应用，旨在为电镀废水的处理提供理论依据。

关键词：膜分离技术；电镀废水；处理技术；工业生产；环境污染 文献标识码：A

中图分类号：X703 文章编号：1009-2374（2017）06-0053-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.027

工业是一个国家的支柱产业，工业发展过程中会对环境产生严重污染，电镀行业是全球三大污染工业之一，在电镀废水中，含有大量的重金属离子、氰化物等，其中一些属于致癌、致突变的剧毒物质，对人类会造成严重的危害，当废水排入水中，还会对水体产生污染，使得水体毒化，对生活在其中的鱼类和其他生物造成极其严重的威胁。虽然电镀废水对环境以及人类的危害严重，但是电镀废水中有一些价值较高的金属，可以回收利用。当前对电镀废水进行处理的技术主要有集中，比如化学沉淀、氧化还原、离子交换、电解法等，随着该行业研究的不断深入，一些其他的方法也逐渐应用在电镀废水的处理过程中，比如铁氧体法、膜分离技术、吸附法、生物法等新技术，在电镀废水处理过程中应用这些新技术，可以提高废水的回收效率，减少直接排放废水带来的污染。其中膜分离技术是一种高效率的回收技术，实用性较高，是当前发展前景最好的一种新技术。

1 膜分离技术的特点

膜分离技术指的是通过膜对各种物质进行过滤和分类的技术，膜能够对不同的物质进行选择性透过，可以完成物质的分离、提纯以及浓缩。膜分离技术是一种物理技术，无相变、低能耗，其效率较高，而且能够实现节能目的，其处理过程易于控制，不会对外界产生污染，根据待分离的物质的大小，可以将膜分离技术分为微滤、超滤、纳滤和反渗透。微滤对于电镀液的预过滤比较适用，超滤则主要应用在电泳漆的回收过程中，纳滤和反渗透在化学处理的后处理以及工艺纯水的制备过程中使用比较广泛。借助膜技术对电镀生产过程中的重金属漂洗水进行分离和浓缩，可以对其中的金属离子进行回收，同时还能实现对水资源的回收利用，使得漂洗水中的金属和水之间可以形成闭路循环。当前，膜分离技术在电镀水的处理过程中有十分广泛的应用，各国都在积极加强对这种技术的研究和开发。

2 膜分离技术在电镀水处理中的应用现状

有学者在电镀镍漂洗水的处理过程中采用膜分离技术，通过对漂洗水进行浓缩以及回用发现，这种技术在电镀液中应用是可行的，膜分离技术可以对其中的镍离子进行有效地截留，其中截留率大于99%。在实验中选取的镍离子浓度为145mg/L，经过膜分离技术浓缩之后，浓缩液中的镍离子浓度达到50g/L，而其余的透过液经过处理之后还能回收利用。这种工艺对于金属液中的金属和水都能利用，但是由于采用两级反渗透，其消耗的能源较多，投资也比较大。

在膜分离技术中，膜是很关键的物质，膜的过滤效果会对金属液的处理效果产生直接影响，有的学者以异丙醇为主要原料，经酸解、除醇、干燥和烧结过程，制成了陶瓷超滤膜，在外界施用大约0.2MPa的压力，在此压力下进行超滤分离，并且经过沉淀处理，最终得到电镀废水上的清澈液体。实验结果表明，膜的通过量会不断下降，而且下降速度比较快，比如开始过滤10分钟左右，膜的通过率大约为2.61立方米，而开始70分钟之后，膜的通透率变为0.5立方米。经过沉淀之后，电镀水中的金属离子主要以络合、配合物的形式存在，可以通过孔径比较小的陶瓷超滤膜从而被截留。其中金属铜的去除率达到70%，金属铬的去除率大约为10%，在透过液中，铜、铬、镍的浓度分别是0.0663mg/L、0.0051mg/L和0.0763mg/L。

利用金屬离子络合物的性质进行电镀废水膜分离试验，该实验的流程如图1所示：

该实验中，聚丙烯酸钠是络合剂，采用该物质对含有铜离子的电镀废水进行处理，其中液体的pH值对铜离子在废水中的存在形态有很大的影响，产生络合反应的前提是液体的pH值要大于6，在试验中将液体的pH值调节到2～3，就可以使得铜离子从络合物中释放出来。研究还表明，在解络反应之前，有一个超滤过程，随着液体中的体积浓度因子不断增大，废水中的铜离子和聚丙烯酸钠的浓度也会不断增大，而且还会影响膜的通透性，使得通量下降。但是，铜离子和聚丙烯酸钠之间形成的络合物是比较稳定的，超滤膜对铜离子的截留率不会改变，同时，解络反应之后，超滤回收的聚丙烯酸钠与原始的聚丙烯酸钠具有相似的效果。这种工艺对电镀废水中的铜离子的回收率可以达到96%之多，同时，经过处理之后排放的水，铜的含量较低，其浓度小于1.0mg/L，满足外界环境对废水的排放要求。

另一组学者采用纳滤对含有铬例子的废水进行实验，具体的实验装置如图2所示：

微滤器的孔径很小，为5μm，纳滤膜为NF90-2540型卷式纳滤膜，切割分子量为300。实验结果表明，纳滤膜能够对电镀废水中的铬离子进行有效地处理，其去除率能够达到98%，经过过滤之后的液体，铬的浓度低于0.5mg/L，可以达到排放标准，同时还能用于对镀件的漂洗。铬溶液的浓度对膜的截留率的影响不大，但是过滤液中的铬离子的浓度会随着铬溶液浓度的增加而上升，而且液体的pH值也会对铬的截留效果产生显著的影响。

外国学者也对膜分离进行深入研究，其中有学者研究了膜处理电镀镍废水过程中pH值对分离过程的影响。研究结果表明，如果过滤方式为超滤，对于超滤膜而言，当液体的pH小于3.68时，基本不能对金属离子进行截留，但是随着pH值的不断上升，其截留率会发生改变，当pH值为6.6的时候，截留率会达到98.7%。对于反渗透膜而言，如果电镀废水中含有弱酸根离子，当电镀废水的pH值较低的时候，透过液的pH值要比原液高，当pH值达到6.6的时候，透过液的pH值比原液低，当原液的pH值为6的时候，透过液和原液的pH值相等，随着原液的pH值不断升高，膜的通量会降低。

3 膜分离技术在国内的应用情况

从20世纪70年代开始，我国开始有工厂应用膜分离技术处理电镀镍废水和回收镍，经过20多年的发展，在本世纪初，膜分离技术才开始大规模、广泛的使用，有公司利用膜分离技术回收电镀泡沫镍废水中的镍和水。此后越来越多公司开始采用膜分离技术进行电镀废水处理，比如宁波科宁达工业有限公司、宁波光华电池有限公司、长沙力元新材料股份有限公司等，对膜分离技术的应用都比较多。比如长沙力元新材料股份有限公司是全国知名的连续化带状泡沫镍生产厂家，其产量在全世界都处于领先地位，但是在电镀生产过程中，产生了很多含镍废水，长沙力元膜分离项目，就是对该公司电镀废水中的镍离子进行分离处理的工程，一开始该公司采用化学处理法进行处理，产生的效果不好，而且排放的废水中镍离子的浓度依旧比较高，还产生了较多的含镍污泥，对环境的污染愈发严重，随着膜分离技术的应用，其废水排放中的金属离子含量降低，而且经过处理之后的水资源也可以利用。经过处理之后，回收水中的总溶解固体量小于10mg/L，成為质量较优的电镀工艺用水。运行过程中，基本达到行业生产标准和环境排放

要求。

4 结语

综上所述，电镀行业是工业生产中的一个重要行业，在电镀生产过程中会产生很多电镀废水，废水直接排放会对环境造成严重污染，给人们的健康带来威胁，在排放废水之前应该要加以处理。传统的处理方式是化学沉淀处理，这种方法会产生其他的沉淀污染，而且过滤效果不好。膜分离技术可以从金属溶液中分离出各种重金属离子，将重金属离子和水溶液分开利用，对很多电镀水中的价值较高的金属都能实现高效回收，所以膜分离技术可以促进电镀行业的可持续发展，实现清洁生产。

参考文献

[1] 吴耀荣.膜分离技术在电镀废水处理中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（31）.

[2] 黄华锋.探讨膜分离技术在电镀废水处理及金属回收中的应用[J].中国化工贸易，2015，（31）.

[3] 熊道毅，王硕煜，丁贵军.膜分离技术在电镀废水处理中的应用进展[J].科技展望，2016，（20）.

作者简介：张有会（1979-），女，河北石家庄人，广东新大禹环境科技股份有限公司中级工程师，硕士，研究方向：污水处理。

（责任编辑：黄银芳）