試探究離子交換法治理重金屬電鍍廢水及發展動態

李艷鴿 李 健

（河南清波環境工程有限公司，河南 鄭州 450000）

試探究離子交換法治理重金屬電鍍廢水及發展動態

李艷鴿 李 健

（河南清波環境工程有限公司，河南 鄭州 450000）

隨著全面協調可持續發展的提出，要求各行各業改進生產發展方式，建設綠色環保節約型社會。其中，應用離子交換法治理重金屬電鍍廢水備受社會各界的關注，本文就近幾年出現的沸石、離子交換樹脂、離子交換纖維等離子交換材料的發展以及離子交換法治理重金屬電鍍廢水的各種技術和各種組合處理技術的應用及發展狀態做簡單敘述。

離子交換法 重金屬 電鍍廢水 綜合治理

一、研究背景

自新中國建立以來，我國的各方面建設都取得了顯著地效果，特別是改革開放以來，我國的建設速度明顯加快，尤其是重工業方面的成就突出。但是與此同時也引發了相關的問題，其中，電鍍廢水的問題較為嚴重，我國政府在1994年曾經將重金屬電鍍列為25種限制發展的行業之一。因此，電鍍行業都在在不斷進行科學研究研發，開拓新技術、新工藝，同時，人們也都在致力于如何更好地治理電鍍廢水的技術應用研究。而離子交換法正是由于自身的特點，適合處理濃度較低而排放量大的重金屬電鍍廢水，這種方法已經在電鍍廢水處理中已得到了極為廣泛的應用。近些年來，人們逐漸意識到了世界的資源有限，若要增強自身的競爭優勢就必須要加強資源的循環利用和再生，而離子交換法恰恰就是使得重金屬電鍍廢水實現循環再生的有效途徑和方法。所以，加大離子交換法研究的力度是十分必要的，這是實現我國技術創新與突破的一個重要環節和關鍵步驟，同時，也是堅持貫徹黨的十八大精神中堅持建設資源節約型、環境友好型社會的具體體現和重要舉措。

二、廢水的主要成分及一般的治理方法

通常情況下，電鍍廢水的成分是十分復雜的，一般有十幾種甚至幾十種成分和多種元素，其中有氰和常見的酸堿元素、鉻元素、鎳元素、鎘元素、銅離子、鋅元素、銀離子等，這些重金屬元素都會嚴重影響甚至污染排放水域的水質，嚴重時會導致大片的水生生物死亡，所以說重金屬廢水是電鍍行業中潛在的危害性極大的廢水類別之一。從電鍍生產工藝可將電鍍廢水分為前處理廢水、鍍層漂洗廢水、后處理廢水以及廢鍍液、廢退鍍液等四類。從氫離子的濃度高低出發又可以分為兩類，即電鍍廢水有的呈堿性，但也有呈酸性的。按照相關的法律規定，要求各電鍍企業和廠家排放的廢水必須達到政府規定的排放指標，而通常鍍貴重金屬的廠家也都會進行金屬回收，在排放污水中的金屬元素也做回收利用。鍍金屬的主要取決于加工的物品和數量，但通常電鍍水中的處理方法有以下幾種：

化學沉淀法：化學沉淀法是將廢水中溶解的重金屬轉變為沉淀物的方法，再通過過濾的方法將重金屬從水中分離出來，該方法包括中和沉法和硫化物沉淀法等。中和沉淀法是將電鍍廢水中的金屬離子和氫氧根離子結合，以不容物的形式分離出來，這種方法由于操作性極高，易于學習，所以應用范圍十分廣泛；硫化物沉淀法與化學沉淀法原理相似，但是相比較而言，處理后的廢水呈中偏堿性，不需要在進行中和，但是沉淀過程中可能會形成膠體而產生二次污染。相反，螯合沉淀法無二次污染，出水穩定性好，達標效果好，設備要求較低，便于實施，只是費用相比較其他方法較高。

另外，氧化還原處理方法也是一種不錯的高效的處理方法，包括化學還原法、鐵氧化法以及電解法。化學還原用于法治理電鍍廢水是最早應用的治理技術之一，在我國有著較為廣泛的應用，其治理原理簡單、可操作性高、容易掌握、能承受大量的高濃度廢水沖擊。在這里需要特別提出的是，電解法電解法處理廢水在我國早已有著廣泛的應用，具有效率高、無二次污染、所沉淀的重金屬可回收利用等諸多優點整體綜合效益十分可觀。近年來，電解法的相關設備以及技術也有著日新月異的發展。

此外還有溶劑萃取分離、吸附法、膜分離技術、生物處理技術、生物絮凝法、生物化學法、生物吸附法等，在此不做詳細的介紹，之后會以離子交換處理法做較為詳細的敘述。

三、換處理法治理重金屬電鍍污水

離子交換法的發展歷史相對較短，主要原因是上世紀以來，人們才逐漸認識到物質是由原子組成的，而原子又可以細分為質子和中子，甚至一些物質的基本組成微粒是以離子化合物形式存在的。其中，離子交換法的成功應用主要歸功于離子交換劑的發展，自二十世紀初沸石應用于水的軟化至今，離子交換劑的種類和成分都已經發生了很大的變化，上世紀中期英國人合成的離子交換樹脂廣受歡迎，而近幾年，纖維在離子交換劑中的應用和研究也是受到很多的關注，多種多樣的離子交換劑更是層出不窮，為電鍍行業的重金屬電鍍部分的發展注入了源源不斷的動力和十足強勁的活力。

所謂的離子交換處理法就是利用上面所說的離子交換劑將廢水中有害物質進行有效分離的方法，在現實生產中經常應用的離子交換劑有離子交換樹脂、沸石等等。

沸石作為水處理劑已經有將近一百年的歷史，起初應用十分廣泛，但是隨著社會的發展和進步，人們對交換劑提出了更高、更多的要求。而沸石在一些方面則明顯不如新興的一些交換劑材料。沸石是含網架結構的鋁硅酸鹽礦物，由于其內部多孔，比表面積大，因此具有獨特的吸附能力和離子交換能力。人們經過長期的研究和應用發現，沸石去除廢水中重金屬離子的基本原理。在大多數情況下，去除重金屬離子是沸石的吸附作用和離子交換雙重作用的結果，但是隨著流速增加，吸附作用將逐漸減弱，而離子交換將取代吸附作用占據主要地位。倘若用氯化鈉溶液對天然沸石進行預處理，則可以大大地提高其吸附和離子交換能力。在一般情況下，經過吸附和離子交換再生過程的廢水中含重金屬離子濃度可以大幅度提高。尤其是在沸石去除銅過程中以及在NaCl再生過程中，去除率高達97%以上，可多次吸附交換，再生循環。而且在整個過程中，沸石對銅的去除率并不降低?？偟膩碚f，沸石可以用于多種重金屬電鍍廢水的處理，且處理效果不錯，但是，對于濃度較高的重金屬廢水的處理效果有限，，適用于大量的電鍍廢水處理，在我國已經有了許多成功的應用及經驗，然而沸石所學的化學處理技術等在我國一些地區仍舊還有一些問題，需要技術人員的進一步研究和解決。

上世紀出現的離子交換法主要是利用離子交換樹脂中含有的交換離子同電鍍廢水中的某些離子進行交換，并將其從廢水中除去，從而使廢水得到凈化的方法。我國現有的離子交換樹脂技術期起先是由于國家重視科學技術發展而從外國引進的。但是隨著我國工業化的進一步建設和工業污染的加重，我國技術人員對此項技術進行了深入的研究，因此，這項技術在上世紀七十年代得到了長足的發展，目前已成為我國處理重金屬電鍍廢水和回收某些重要金屬的有效手段之一，也是實現電鍍廢水中重金屬再循環的一個重要環節和步驟。

離子交換法盡管有較多的優點，但是該技術的系統設計和操作管理較為復雜，一般財力和發展水平有限的中小型企業往往由于不能及時檢查和維修或者管理中存在的弊端而無法達到預期的經濟效益，只有在大型的企業中才能看到該項技術的應用。

離子交換樹脂有凝膠型和大孔型兩種，前者具有較好的選擇性，而后者由于具有制造工藝復雜、成本高、再生劑耗量大等缺點，因而在實際中的應用上收到的限制諸多。除此之外還有粘土和離子交換纖維等等。

總之，離子交換法處理重金屬電鍍污水中占據著舉足輕重的地位，多種離子交換技術的組合和改進，對原有的污水處理技術都是一種挑戰。隨著各種技術的成熟和不斷的發展，傳統的運行機制和處理方法都會有所改變，廢水處理將從原先單一的處理方式向著多元方向發展。離子交換法已經逐漸顯示出其獨有的競爭優勢，運作成本也在不斷下降，相信在不久的將來，離子交換法會得到更加廣泛的應用。

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1007-6344（2015）03-0273-01