銅鎳化學鍍廢水的處理試驗

郭靜楠

（忻州市環境監測站， 山西 忻州 034000）

電鍍廢水是指在電鍍過程中電鍍車間產生的所有廢水[1]。電鍍廢水水質復雜，不同電鍍工藝形成不同成分的電鍍廢水。電鍍工藝分電解鍍和化學鍍（無電解鍍）[2]，其中，普通電解鍍廢水中含有各種重金屬離子，化學鍍廢水中除含有重金屬離子，還含有絡合物如EDTA、甲醛等。電鍍廢水中重金屬離子具有毒性，且屬于“持久性”及“三致性”污染物，對人體的危害很大[3]。電鍍廢水若不妥善處理，會嚴重威脅人類的生存發展。為此，本文以銅鎳化學鍍廢水為研究對象，探討其處理方法與效果。

1 試驗試劑、儀器及分析方法

1.1 試驗試劑

本試驗所用的主要試劑有硫酸、硫酸亞鐵、氯化鐵、氫氧化鈉等，其純度（濃度）、生產廠家（來源）及用途具體如表1所示。

表1 主要的實驗試劑

1.2 儀器設備

本試驗所用的主要儀器有恒溫水浴鍋、原子吸收分光光度計、數字pH計、磁力攪拌器、光催化反應儀等，其型號及生產廠家具體如表2所示。

表2 主要的試驗所用儀器設備

1.3 分析方法

本實驗所用的檢測分析方法參照《水和廢水監測分析方法》，具體檢測分析方法如表3所示[4]。

表3 主要的試驗分析方法

2 螯合劑沉淀試驗

影響螯合劑沉淀試驗的因素有螯合劑種類及添加的量、反應pH值等。通過試驗，具體影響結果如下：

2.1 反應pH值對銅鎳去除率的影響

分別取100 mL低濃度電鍍廢水于6個250 mL燒杯中，調節 pH 值為 7.0、8.0、9.0、10.0、11.0、12.0，加入5 mL螯合劑XJ-18，并通過MS7-H550-Pro磁力攪拌器攪拌靜置1 h，取上清液測銅鎳離子濃度。結果如圖1所示。

圖1 pH值對螯合劑法銅鎳去除率的影響

由圖1可知，在pH值處于7~10之間時，隨著pH值的不斷增大，化學鍍廢水中銅鎳的去除率不斷增大，且銅去除率的增加更快；在pH值處于10~12之間時，隨著pH值的不斷增大，銅去除率變化不大，鎳去除率反而有略微下降的趨勢。總體看來，在pH值=10.0時，銅鎳去除率最大，分別約為96%和83%；相比較而言，螯合劑XJ-18對于銅離子的去除率較高，對于鎳離子的去除一般[1，2]。

2.2 螯合劑添加量對銅鎳去除率的影響

低濃度廢水的pH值為10.0左右，恰好處于螯合劑沉淀試驗的最佳pH值參數。本次實驗分別取100 mL低濃度電鍍廢水于6個250 mL燒杯中，再分別向燒杯加入2.5 mL、5.0 mL、7.5 mL和10.0 mL的螯合劑，并通過MS7-H550-Pro磁力攪拌器攪拌靜置一小時，取上清液測銅鎳離子濃度。結果如圖2所示。

圖2 螯合劑添加量對銅鎳去除率的影響

由圖2可知，對于銅的去處而言，當螯合劑添加量在2.5~5 mL時，隨著螯合劑添加量不斷增加，銅的去除率不斷上升；當螯合劑添加量在5~10 mL時，隨著螯合劑添加量不斷增加，銅的去除率變化不大；在螯合劑添加量大于5.0 mL時，銅去除率能達到99%以上。對于鎳的去處而言，當螯合劑添加量在2.5~10 mL時，隨著螯合劑添加量不斷增加，鎳的去除率不斷上升，由80%的去除率上升為90%左右。總體看來，螯合劑對于銅的去除率較高，而對于鎳的去除效果一般，即使不考慮巨大的試劑成本，將螯合劑的增加量增加到10 mL，處理后的鎳離子仍未達到排放標準[3,4]。

3 鐵氧體試驗

鐵氧體試驗pH值為10.0左右，所采用的添加劑七水硫酸亞鐵、六水氯化鐵及過氧化氫。其中，以是否加入過氧化氫分為氧化型鐵氧體法和中和型鐵氧體法。

取100mL電鍍廢水于250mL燒杯中，加入FeSO4·7H2O、FeCl3·6H2O 及 H2O2，保持水浴 65℃，機械攪拌1 h后靜置，取上清液測銅鎳離子濃度。結果如表4所示。

表4 銅鎳離子去除鐵氧體試驗結果

3.1 處理效果分析

由表 4 可知，整體看來，試驗序號 1、2、3、4、5 鐵氧體法，對于銅鎳化學鍍廢水中銅離子的處理效果，大大好于對鎳離子的處理效果。具體來看，中和型鐵氧體法隨著添加劑添加量的降低，對較低濃度化學鍍廢水中銅鎳離子的去除率逐漸降低，可能是添加劑不夠，導致反應不充分的結果；氧化型鐵氧體法在H2O2添加量一定的情況下，隨著添加劑Fe SO4·7H2O添加量的增加，對較高濃度化學鍍廢水中銅鎳離子的去除率略微升高。同時，高濃度水樣經過氧化型鐵氧體法處理后，處理效果較好，可作為銅鎳化學鍍廢水的預處理方法。

3.2 經濟分析

由表4可知，從試驗序號1、2、3中和型鐵氧體法的成本來看，添加試劑較高時，雖然對銅鎳離子的去除效果相對較好，但成本較高，高達59.39元/m3；略微降低添加試劑的量，雖然對銅鎳離子的去除率有所降低，但大大降低了處理成本，為36.54元/m3；繼續降低添加試劑的量，對銅鎳離子的去除率會大大降低，而且處理成本卻沒有變化，仍為36.54元/m3。即采用中和型鐵氧體法處理較低濃度的化學鍍廢水，可添加適量添加劑，以達到處理效果和經濟性的雙重優點。

從試驗序號4、5氧化型鐵氧體法的成本來看，氧化型的成本雖然也高，但可以大大降低廢水中銅鎳離子的濃度，對于高濃度電鍍廢水來說，兼有處理效果和經濟性優點。因此，從經濟性來看，也可以選用氧化型鐵氧體法為高濃度電鍍廢水的預處理方法。

4 結論

由以上分析可知，科的如下結論：

1）螯合劑沉淀試驗表明，在pH=10.0時，銅鎳去除率最大，分別約為96%和83%；在螯合劑添加量大于5.0 mL時，銅去除率能達到99%以上，鎳去除率能達到80%以上，可以選擇螯合劑添加量為5.0 mL。

2）鐵氧體試驗表明，對于銅鎳化學鍍廢水中銅離子的處理效果，大大好于對鎳離子的處理效果；采用中和型鐵氧體法處理較低濃度的化學鍍廢水，可添加適量添加劑，以達到處理效果和經濟性的雙重優點；高濃度水樣經過氧化型鐵氧體法處理后，處理效果較好，也較為經濟，可作為高濃度化學鍍廢水的預處理方法。