沉淀/吸附法在电镀废水重金属处理中的应用

郭小义

（中航光电科技股份有限公司，河南洛阳 471003）

电镀被广泛用于工业制造领域中，其应用电化学法来处理改性金属材料的表面，进而改变其化学性能、物理性能和外观等，最终获得理想材料。然而，电镀废水存在分布广、总量大和污染面宽等特点，且含有较多重金属，一旦未按要求严格处理，其中所含重金属则会在排入池塘、河道的过程中，造成用水污染现象，进而产生极大危害。因此，将沉淀/吸附法应用到电镀废水重金属处理中，能有效吸附、去除其中的重金属，从而达到有效去除的效果。

1 沉淀/吸附法概述

目前，电镀废水处理的工艺有很多，常见的包括吸附法、膜分离法和沉淀法等。其中，沉淀法能实现电镀废水重金属离子有效去除的目标，吸附法能实现电镀废水重金属或重金属络合物有效去除的目标。由于电镀废水的成分极为复杂，若单一选择某一处理方法，则无法达到显著成效。而沉淀/吸附法则能综合沉淀法、吸附法优势，从而有效提高电镀废水重金属处理的效果。沉淀/吸附法可达到显酸性物质、显碱性物质中和反应的目的，生成新物质；可在电镀废水通过沉淀法去除大部分重金属的基础上，放入特殊化学物质，让其中残留重金属或重金属络合物以新物质的形态析出。

2 电镀废水重金属处理现状分析

电镀是融合制造业中基础工艺和表面化学处理技术的一种新型技术，在现代化的工业体系及高端技术中起着重要的作用，其应用领域极为广泛，包括五金工具、机械制造、造船、通信、航天航空和石油化工等。在各行业持续发展的形势下，环境污染程度呈现出了持续加深的趋势。因此，为了规范我国电镀行业的发展，实现产业结构健康、持续升级的目标，相关部门制定并出台了电镀废水重金属处理的相关规定，且很多企业在处理电镀废水重金属的过程中也遵循了相关条例。如在建设电镀项目时，应选择与国家、地方的功能主体规划区、土地规划利用、城市规划、环境规划相符的区域开展建设工作，为提高电镀废水重金属处理的效果奠定坚实基础。同时，在防治电镀废水重金属处理中水污染等相关问题时，应尽量回用镉、镍、铜、铬等清洗废水和工段废水中产生的重金属，进而切实降低重金属对环境的污染程度。就现阶段而言，电镀行业在处理电镀废水中镉、镍、铜、铬等重金属时，普遍通过化工工艺创新的方法来满足排放的标准，从而改善传统沉淀法中成本高和污泥量大等问题，降低危废污泥的处置成本和药剂消耗，进而高效利用资源。

3 沉淀/吸附法在电镀废水重金属处理中的应用

3.1 实验材料和方法

（1）仪器和试剂。仪器：烧杯、搅拌子、玻璃棒、离心管、pH计、离心机、搅拌器和原子吸收分光光度计。试剂：NiSO4、CuSO4、NaCl、盐酸、NaOH、EDTA、去离子水和吸附剂。

（2）方法。配制CuSO4、NiSO4浓度50mg/L的溶液，EDTA-Ni、EDTA-Cu混合的溶液10mg/L，以此作为模拟的电镀废水。在转速、室温为300r/min条件下，对pH进行调节。经搅拌、静置和离心之后，取出上清液，选择原子吸收分光光度计来测定其中重金属浓度，计算去除率。考虑到沉淀法在去除重金属的络合物方面存在一定局限，则可借助吸附法，在改变温度（图1 温度对重金属络合物去除影响）、吸附剂增加量（图2 吸附剂质量对重金属络合物去除影响）和吸附时间（图3 吸附时间对重金属络合物去除影响）基础之上，获取较为良好的条件进行吸附。

图1 温度对重金属络合物去除影响

图2 吸附剂质量对重金属络合物去除影响

图3 吸附时间对重金属络合物去除影响

3.2 应用原理

电镀废水pH在3-12，均可应用沉淀/吸附法处理废水重金属，并取得良好处理效果。可在预处理时调节pH至最佳沉淀范围，使氢氧根迅速与电镀废水 中 的 Cr3+、Hg2+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Mn2+、Cd2+、Pb2+等重金属离子发生反应，生成不溶水的金属沉淀，再加入少量无机或有机絮凝剂，形成絮状的沉淀，进而达到重金属去除目标。之后加入适量吸附剂，让重金属沉淀物完全沉淀，并降低出水SS，从而确保出水透明、清澈。

3.3 应用优势

在电镀废水重金属处理中应用沉淀/吸附法，具备工艺简单、设备投资小、管理便捷、出水水质优、自动程度高等优势，且能切实满足排放的标准，积极响应减排的政策。同时，沉淀/吸附法选择制革污泥为吸附剂，可在达到90%以上重金属去除目标的同时，实现节能、达标排放的目标。另外，沉淀/吸附法所应用的设备为上下重叠的模式，可有效降低废水处理所需面积，并保持稳定pH，在进行无害化、安全化处理的同时，实现迅速沉降目标。

3.4 应用数据

数据统计结果显示，目前，电镀废水每年的排放量可达4亿t，主要集中于广东、江浙等区域。电镀废水除含有酸碱废水、氰废水之外，还含有很多重金属，如Zn、Cd、Au、Ag、Ni、Cr等，对环境影响极为恶劣。就电镀废水常规处理而言，包括电解法、反渗法、絮凝法、沉淀法和离子交换法等，但均存在一定不足和局限，从而加大了电镀废水处理的难度。如某一制革企业，每次加工生皮1t就会产生约150kg的污泥，每年的污泥量约在0.42万t，常见的堆放、焚烧、填埋等方式，不仅会占用宝贵资源，而且会造成环境的二次污染现象。如果利用制革污泥作为电镀废水重金属处理的吸附剂，不但可以变废为宝，还可以提高电镀废水处理的效果。

3.5 实施方式

①在100t经采用沉淀法处理后的电镀废水中（0.68mg/L的 Cu、3.04mg/L的 Zn、2.07mg/L的Ni、7.38mg/L的Cr）加入20kg含水率50%湿制的皮革污泥。②保持50r/min速度进行搅拌，持续1h，静置。③沉淀之后，在污水网管中排入上清液，对污泥进行脱水、压缩。④处理后上清液中的重金属均有明显下降，Cu为0.01mg/L、Zn为1.97mg/L、Ni为0.05mg/L、Cr为0.04mg/L，以符合电镀废水排放标准（去除步骤如图4所示）。皮革污泥因有机物较为丰富，纤维素的含量在27%～44%，粗蛋白的含量在30%～50%，且蛋白质、硫蛋白等天然的胶体颗粒有机物极高，是废水重金属优良的螯合剂或络合剂，其吸附容量较商业型吸附剂高。电镀废水重金属去除步骤见图4。

图4 电镀废水重金属去除步骤

3.6 研究综述

①应用NaOH将pH调至12时，室温下进行8min搅拌后静置约40min，可实现Ni2+、Cu2+去除率为95%的目标。分析热失重结果可知，吸附剂可有效吸附电镀废水中的重金属络合物，增加吸附的时间，提高吸附剂的质量，实现EDTA-Ni、EDTA-Cu去除率为99.5%的目标。②皮革污泥内腐植酸成分吸附电镀废水重金属形式为螯合吸附、离子交换型吸附，其对Cu2+、Ni2+、Cd2+、Pb2+四种离子吸附能力较好，吸附的饱和量分别为45.54、23.58、43.55、262.5mg/g。

3.7 应用可行性

在电镀废水重金属处理中，沉淀/吸附法的应用过程有预处理、检测、过滤过程、吸附过程、离子交换、滤料再生等。其中，过滤过程、吸附过程和离子交换的过程为一体，主要选择一体型吸附剂为滤料，通过吸附剂和电镀废水充分接触的方式，达到充分接触、交换完全的目标，且可根据电镀废水重金属的含量回用、再生吸附剂，不仅便于管理，而且应用周期长。在应用沉淀/吸附法之后，无需对原有的处理工艺进行改变，可在便捷操作的同时，完全去除废水中重金属和悬浮物，降低COD含量，进而切实解决电镀废水重金属的污染问题，在有效控制处理各项成本的同时，降低废水重金属处理的成本。

4 结束语

电镀废水重金属处理是提高电镀等相关企业生产安全性能、促进自身健康发展的有效途径。沉淀/吸附法在医药工业、养殖场等高浓度废水重金属处理中起着重要作用，是提高重金属处理效果的重要方式。因此，在绿色化学等相关理念不断深入的背景下，相关企业应加大对电镀废水重金属处理的重视程度，将沉淀/吸附法充分应用到电镀废水重金属处理中，有效提高重金属去除率，为自身持续发展提供有力保障。