电镀废水处理技术研究进展

摘要：电镀废水中含有大量有害物质，若不经处理直接排放，则会危害生态系统以及人类的身体健康。综述电镀废水的来源、危害以及电镀废水处理技术，重点阐述化学法、物理法、物理化学法、生物法在处理电镀废水过程中的应用情况，并对未来电镀废水的处理技术进行展望。

关键词：电镀废水；重金属离子；处理技术

中图分类号：TQ153 文献标识码：A 文章编号：1008-9500（2024）07-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.07.048

Research Progress of Electroplating Wastewater Treatment Technology

SHI Haifeng， ZHOU Jiapan， LIU Feifei， WANG Xiangyun， GUO Zhe

（College of Chemistry and Chemical Engineering， Changji University， Changji 831100， China）

Abstract： Electroplating wastewater contains a large amount of harmful substances， and if discharged directly without treatment， it will harm the ecosystem and human health. This article summarizes the sources， hazards， and treatment technologies of electroplating wastewater， with a focus on the application of chemical， physical， physicochemical， and biological methods in the treatment of electroplating wastewater. It also provides prospects for future electroplating wastewater treatment technologies.

Keywords： electroplating wastewater; heavy metal ions; treatment technology

近年来，随着工业化进程的加快，工业废水排放量逐年增加。为保护生态环境，我国不断完善工业废水监管制度。电镀常用于金属材料的化学防护，通常采用电化学法对材料表面进行修饰、涂层、防护等，使其获得新的外观及特定的理化性质，在制造业占据重要地位。电镀废水的处理问题限制了电镀行业的发展，如何高效地处理废水成为当前电镀行业研究的重要方向。

1 电镀废水的来源及危害

1.1 电镀废水的来源

随着经济的快速发展，电镀行业进入高速发展期。目前，电镀行业已经成为制造业的重要组成部分，电镀工艺广泛应用于机械、工业制造等领域[1]。电镀废水分为镀件清洗水、电镀废液、设备冷却水及其他废水等。

1.2 电镀废水危害

电镀废水中主要含有Cr6+、Pb2+、Zn2+及Ni2+等重金属[2]。电镀废水中的铬离子经常以Cr6+的形态存在，且易溶解与转移，具有致癌性。过量的Cr6+进入人体，可能会引发呼吸道疾病，如鼻炎、气管炎等，严重时甚至会诱导细胞组织发生癌变。过量的Zn2+进入人体后，一旦超过人体机制的处理能力，会引发急性肠胃炎等疾病。过量的Cu2+会损伤肝、胆等，进而导致人体新陈代谢功能紊乱。过量的Ni2+进入人体后会影响心脏、大脑的正常运转，从而引发一些恶性疾病[3-4]。Pb2+及其化合物都是有害物质，进入人体会导致头痛、记忆力衰退等症状。

2 电镀废水处理技术

电镀废水具有污染大、难处理、治理成本高等特点，目前采用的治理手段主要有化学法、物理法、物理化学法及生物法等。

2.1 化学法

2.1.1 沉淀法

中和沉淀法和硫化物沉淀法是最常用的两种方法。其中，中和沉淀法一般以石灰和氢氧化钠作为沉淀剂，其关键是调节废水的pH。硫化物沉淀法通常采用硫化物与金属离子反应，使其形成沉淀，达到处理电镀废水的目的，常用Na2S、NaHS等作为沉淀剂。与中和沉淀法相比，硫化物沉淀法不需要调节pH，但是最后生成的沉淀依旧属于污染物[5]。因此，一般配合使用两种方法，既满足了溶液的pH需求，又解决了硫化物沉淀法产生的污染物。黄敏[6]采用两种方法处理电镀废水，电镀废水中的Cu2+含量降至0.43 mg/L，COD含量降至41.27 mg/L。沉淀法能够较为有效地去除电镀废水中的重金属离子，降低其含量，且成本低、操作简单，但会产生大量污泥，影响生产，且产生的污泥往往需要额外进行处理。

2.1.2 还原法

还原法通过向电镀废水中加入还原剂，将高价重金属离子还原成微毒的低价重金属离子。在处理电镀废水的过程中，重金属铬离子不仅毒性极大而且较难生成沉淀。电镀废水中的铬主要为Cr6+，采用还原法能够将Cr6+还原成Cr3+，在降低毒性的同时还能使Cr3+和OH-反应生成沉淀。孙玉凤等[7]分别采用NaHSO3、Na2SO3、Na2S2O5作为还原剂处理电镀废水，发现Na2S2O5的去除效果最好。该方法操作简单，去除效果好，但是产生污泥量大，存在二次污染的风险。

2.1.3 氧化法

氧化法是利用氧化剂的氧化性与电镀废水中的污染物反应，使污染物形成简单的有机物或稳定的无机物，再使其与水体分离的一种污水处理技术。吴阳[8]采用芬顿法处理电镀废水中的重金属离子，经过大量试验发现去除Cu2+、Ni2+的最佳条件区间。氧化法操作简单、易于控制而且可选择的氧化剂种类繁多，但氧化剂的价格较高，生产效率较低。采用氧化法处理氰化物时一定要调控好pH值，避免氰化物处理不完全产生二次污染。

2.1.4 电化学法

电化学法具有清洁无污染、设备占地面积小等优点，已广泛用于处理含有大量重金属离子的电镀废水。该法在安全清洁的同时，对于电镀废水中的污染物离子具有良好的去除效果。邱素丹等[9]分析了单一电化学法和“电解+”联合处理法在处理含Cu2+电镀废水时不同影响因素对Cu2+去除率及回收率的影响。电化学法具有可回收重金属离子、能够进行高效生产、不会造成二次污染的优势，但存在能耗高、成本高等不足。

2.2 物理法

2.2.1 浓缩结晶法

浓缩结晶法通过加热电镀废水从而蒸发废水中的水分，废水因减量而被浓缩，废水中的重金属、氯化物等污染成分会留在废液中，从而达到处理污水的目的。蒸发浓缩法更适用于含有重金属和盐类的废水，对于含有有机污染物的废水处理效果不理想。高佳佳[10]详细对比了不同蒸发器的耗能及产出，提出蒸发浓缩法更适用于处理含有重金属和盐类的废水。但该方法存在高耗能和高成本等缺点，一般作为辅助方法协助处理电镀废水。

2.2.2 反渗透法

反渗透法利用半透膜的高分子选择性处理电镀废水。张耀辉等[11]采用“超滤-反渗透-纳滤”工艺处理电镀废水，排出废水中的Ni2+浓度远低于车间镀镍漂洗水。目前，该法主要用于分离电镀废水中的重金属离子，但半透膜的寿命有限，需要定时更换，且易引起处理槽内的杂质堆积，从而影响连续生产。

2.3 物理化学法

2.3.1 离子交换法

离子交换法主要利用离子树脂与电镀废水中的重金属离子选择性交换，进而达到降低电镀废水中重金属离子含量的目的。离子交换剂是离子交换法的核心，一般包括离子交换树脂、黏土、淀粉等。ZHANG等[12]采用介孔离子交换树脂处理电镀废水，取得较好的效果。理论上，离子交换法中的原料可以再生并重复使用，经济环保。但需要具备良好的工艺条件和生产环境，否则易出现树脂更换频繁、处理效果不稳定、成本增加等问题。

2.3.2 膜分离法

膜分离法利用外界提供的能量使选择性半透膜两侧产生压差，以压差作为动力富集并分离电镀废水中的重金属离子及污染物。膜分离技术能够准确、高效、安全地分离电镀废水中的重金属离子及污染物，但膜的表面易受污染物影响，需要定时更换，且膜的生产成本较高，严重制约了该技术的大范围应用。

2.4 生物法

生物法利用微生物和污染物之间的互利共生关系将有机物降解成无机物，从而达到去除电镀废水中重金属离子及污染物的目的。生物体具有吸附、络合、絮凝、富集等作用，能够净化重金属铬、氮、磷等。HU等[13]利用硫酸盐还原细菌处理电镀废水中的重金属离子，在最佳工艺条件下可以完全去除电镀废水中的重金属离子Ni2+。生物法具有处理量大、处理效果好、运行成本低及无二次污染等优点，但微生物菌株可能发生变异，并且培养菌株的成本较高，还需要进一步培养筛选，不易保存。

3 结论

电镀废水含有大量有害物质，若不妥善处理会危害生态系统及人类的身体健康。因此，加强对电镀相关企业的排污监管尤为重要，企业需要根据实际情况采取最合适的方式处理电镀废水，达到国家排放标准后再排放。加强对电镀废水传统技术的优化，开发新技术，实现污水减量化、有价组分资源化、废水深度净化及近零排放是今后发展的重点方向。

参考文献

1 石中砚.炭膜及耦合技术处理电镀废水的研究[D].大连：大连理工大学，2020：23.

2 徐海军.电镀废水处理及重金属监测技术研究进展[J].皮革制作与环保科技，2023（16）：25-27.

3 黄杏媛.电镀废水污染物的危害及处理方法[J].科技创新与应用，2021（24）：123-125.

4 马若男，余广彬.电镀废水污染物的危害及处理方法[J].皮革制作与环保科技，2023（2）：136-138.

5 赵云霞，杨子轩，毕廷涛，等.电镀废水处理技术研究现状及展望[J].电镀与涂饰，2021（15）：1215-1224.

6 黄 敏.Na2S沉淀与混凝沉淀组合工艺处理电镀废水的研究[J].电镀与环保，2018（2）：51-54.

7 孙玉凤，赵春英，赵 平.还原法处理含铬电镀废水的工艺研究[J].电镀与精饰，2012（5）：43-46.

8 吴 阳.电芬顿法处理络合铜镍电镀废水试验研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2017：52.

9 邱素丹，林依璇，陈茂琳，等.电化学处理电镀废水中铜的研究进展[J].广东石油化工学院学报，2023（6）：23-28.

10 高佳佳.蒸发浓缩法处理工业废水探讨和研究[J].区域治理，2021（10）：168-169.

11 张耀辉，周 亮，徐 军，等.UF-RO-NF应用于电镀镍漂洗废水回用中试研究[J].污染防治技术，2020（1）：13-15.

12 ZHANG S C，NING S Y，LIU H F，et al.

Preparation of ion-exchange resin via in-situ polymerization for highly selective separation and continuous removal of palladium from electroplating wastewater[J].Separation and Purification Technology，2021（1）：117670.

13 HU K，XU D，CHEN Y.An assessment of sulfate reducing bacteria on treating sulfate-rich metal-laden wastewater from electroplating plant - ScienceDirect[J]. Journal of Hazardous Materials，2020，393：122376.