電鍍工藝廢氣治理綜述

張亞甜， 梁 闊， 朱 林， 劉 聰， 張 雷

（首都航天機械有限公司， 北京 100076）

引言

電鍍生產工藝過程中會產生種類多樣的工藝廢氣，主要包括鉻酸霧廢氣、含氰化物廢氣、含氟廢氣、硫酸霧廢氣、氯化氫廢氣、氮氧化物廢氣和堿性廢氣。其中鍍件前處理的酸洗去銹、堿洗除油會產生大量酸堿廢氣；鍍鉻、鉻酸陽極化以及陽極化、磷化填充過程中產生大量鉻酸霧廢氣；含氰電鍍過程中產生氰化物廢氣；化學法退除不良鍍層時產生酸性或堿性廢氣。

電鍍廢氣對環境和人類健康造成巨大威脅，須及時處理處置，從末端控制和治理角度考慮，各類廢氣污染物的控制一般從控制廢氣污染物逸出量和采取凈化治理設施兩方面采取措施。

1 控制廢氣污染物逸出量

在一些工藝槽溶液中投加一些表面活性劑，利用表面活性劑的發泡性，達到抑制酸霧等污染物的逸出量，也可在溶液表面加入一層塑料空心球起到阻擋酸霧逸出的作用。

1.1 酸洗霧的抑制

鋼鐵件的酸洗通常采用鹽酸和硫酸，銅件的酸洗多采用硝酸與硫酸的混合酸，對于酸洗產生的酸霧，在不影響操作時，可以在槽液表面加入一層塑料空心球起到阻擋酸霧逸出的作用。

對于加溫的硫酸槽液，由于溶液的粘度較大且溫度較高，加入少量十二烷基硫酸鈉，利用酸洗時產生的氫氣及其攪拌作用，能在溶液表面產生較厚的泡沫，從而起到較好的抑制酸霧作用。

室溫環境下用鹽酸退鋅、退鎘鍍層時，由于會產生較多氣泡，攪拌作用較強，因此加入少量十二烷基硫酸鈉也可起到較好的抑制酸霧作用。

在用混酸對銅件進行酸洗或進行工件退銅、退鎳處理時，會產生大量氮氧化物，此時在溶液中投加少量尿素，可起到化學抑制作用。

1.2 鉻酸霧的抑制

鍍鉻的電流效率低，在生產過程中產生大量氫氣和氧氣。由于鍍液的表面張力大，氫氣氣泡和氧氣氣泡逸出時帶有大量能量，液面破裂時，把液膜劇烈地撕裂分散成極細的霧飛濺到大氣環境中。在鍍鉻槽液加溫過程中，會有溶液蒸發，此時帶出大量鉻酸，形成鉻酸霧。鉻酸霧的抑制通常在槽液表面加一層耐鉻酸的聚乙烯或聚氯乙烯空心塑料球，起到抑制鉻霧的作用。此法用于鍍硬鉻時較有效，對于頻繁進出槽的裝飾性鍍鉻效果不好。

2 電鍍工藝廢氣凈化處理

按污染物的性質，凈化處理設備大致分為三類，即鉻酸霧凈化處理裝置、含氰廢氣凈化處理裝置和酸性廢氣凈化處理裝置。

2.1 鉻酸霧凈化處理裝置

鉻酸具有比重大、揮發性小、容易凝聚的特點，一般采用網格式凈化器對鉻酸霧凈化，該凈化器由8～12層有菱形網孔的厚0.5 mm的硬聚氯乙烯塑料板縱橫交錯平鋪而成。

當鉻酸液滴隨槽邊抽風罩收集進入排風管尚未達到凈化器中過濾網格柵時，由于凈化器箱體截面積比風管截面積大，氣流速度降低，已經因碰撞而變化的鉻酸液滴在重力作用下不能繼續前進而從氣流中分離出來。剩余鉻酸廢氣經過濾網格柵時，被分散并經過許多狹窄彎曲的通道，增加了相互碰撞變大的機會，此時在吸附與重力作用下，細小的鉻霧滴附著在網格表面，并不斷凝聚變大凝成液滴，最后從網格上降落下來。分離出來的鉻酸沿排液管流入集液箱，按危險廢物儲存并由資質單位處置。凈化后的氣體經風機達標排放，凈化裝置示意見圖1。

圖1 鉻酸霧凈化裝置示意圖

2.2 含氰廢氣凈化處理裝置

氰化鍍槽中的化學藥品在投加到鍍槽后形成絡合物溶液，如氰化鍍鋅槽液中的溶液含Na2ZnO2、Na2Zn（CN）4，在電解液中離解為 Zn2+和 CN-，電鍍時，Zn2+被陰極吸引，在工件上放電上鍍工件，溶液中的CN-少量隨鍍槽抽風帶入大氣中。在空氣中有二氧化碳存在時，鍍槽內存在如下反應：

氰化氫屬于劇毒物質，不僅對環境產生影響，更對操作人員人身健康造成威脅，要引起足夠重視，一定要及時妥善處理處置。

圖2 含氰廢氣凈化裝置示意圖

含氰廢氣目前一般采用濕法吸收，吸收液為NaOH、NaClO溶液（凈化裝置示意見圖2）。反應原理如下：

廢氣通過槽邊吸風罩收集后進入抽風筒，再進入廢氣凈化器，與設置在凈化器內的噴淋液充分接觸反應，凈化后的氣體經風機達標排放。噴淋液酸堿值須保持在10以上，在噴淋液循環使用過程中，要對酸堿值每天監測，定期配備新的噴淋液，失效的噴淋液排入含氰廢水管道，送入廢水處理站進行進一步處理。

2.3 其它酸性廢氣凈化裝置

酸性廢氣的凈化處理常用液體吸收法和干式吸附法。液體吸收法是通過噴淋吸收，處理率能達到90%，但該方法產生的污水存在二次污染，廢水還需要進一步處理，且需要專人操作。相比較液體吸收法，干式吸附法目前在企業中應用更加廣泛，某單位新研制的吸附材料對硫酸霧、氯化氫、氮氧化物、氫氟酸等廢氣就有很好的凈化效果，對混合酸廢氣亦可凈化。該吸附劑對廢氣的凈化是一個多功能的綜合作用，除了物理吸附外，還有化學吸附、粒子吸附、催化作用等。吸附劑主要成分為鈣的堿性氧化物、硅的氧化物、鋁的氧化物和活性碳（凈化裝置示意見圖 3）。

圖3 酸性廢氣凈化裝置示意圖

酸性廢氣通過凈化裝置中的干式吸附劑吸附床，酸霧被吸附劑吸附并發生化學反應，酸性氣體被轉化為鈣鹽，堿性氣體最終被轉化為氮氣，凈化后的氣體經風機達標排放。酸性吸附劑在吸收酸前呈弱堿性，吸附飽和后形成的無害鈣鹽被固定在吸附劑結構中，不需要再生，吸附飽和后的廢棄吸附劑的pH值和游離氟離子經過了國家環保監測中心的檢測，對環境無二次污染。

3 應用案例

某大型國有企業電鍍車間，有鍍鉻、氰化鍍鋅、氰化鍍銅、鍍鎳、不銹鋼酸洗等工序，生產過程中產生鉻酸霧、氰化物、氟化氫、硫酸霧、氯化氫、氮氧化物等污染物。車間安裝了2套鉻酸霧凈化裝置、1套氰化物凈化裝置和3套酸性廢氣凈化裝置，其中酸性廢氣凈化裝置采用干式吸附法。運行2年后，經現場采樣監測，廢氣中的鉻酸霧、氰化物、氟化氫、硫酸霧、氯化氫、氮氧化物等污染物全部滿足北京市大氣污染物排放標準（DB11/501——2017）。車間對廢氣處理設施定期維修保養，并請有資質的監測單位對各個廢氣排放口定期監測，及時掌握廢氣排放狀態，杜絕廢氣未達標排放（近兩年監測數據如表1所示）。

表1 電鍍工藝廢氣凈化裝置排放口污染物排放質量濃度 mg·m-3

4 結語

電鍍工業是國民經濟中重要的加工行業，但也是污染嚴重的行業，在新的環保形勢下，電鍍工業面臨巨大挑戰。各級環保局不斷加大環境整治力度，地方排放標準越來越嚴格以及處罰力度持續加大，不少中小電鍍企業已關停。面對史上最大的環保壓力，剩下的電鍍企業必須提高環保意識，積極增加環保投入，及時采用最新技術，有效處理電鍍廢氣，實現達標排放。