沉淀/吸附法在電鍍廢水重金屬處理中的應用

郭小義

（中航光電科技股份有限公司，河南洛陽 471003）

電鍍被廣泛用于工業制造領域中，其應用電化學法來處理改性金屬材料的表面，進而改變其化學性能、物理性能和外觀等，最終獲得理想材料。然而，電鍍廢水存在分布廣、總量大和污染面寬等特點，且含有較多重金屬，一旦未按要求嚴格處理，其中所含重金屬則會在排入池塘、河道的過程中，造成用水污染現象，進而產生極大危害。因此，將沉淀/吸附法應用到電鍍廢水重金屬處理中，能有效吸附、去除其中的重金屬，從而達到有效去除的效果。

1 沉淀/吸附法概述

目前，電鍍廢水處理的工藝有很多，常見的包括吸附法、膜分離法和沉淀法等。其中，沉淀法能實現電鍍廢水重金屬離子有效去除的目標，吸附法能實現電鍍廢水重金屬或重金屬絡合物有效去除的目標。由于電鍍廢水的成分極為復雜，若單一選擇某一處理方法，則無法達到顯著成效。而沉淀/吸附法則能綜合沉淀法、吸附法優勢，從而有效提高電鍍廢水重金屬處理的效果。沉淀/吸附法可達到顯酸性物質、顯堿性物質中和反應的目的，生成新物質；可在電鍍廢水通過沉淀法去除大部分重金屬的基礎上，放入特殊化學物質，讓其中殘留重金屬或重金屬絡合物以新物質的形態析出。

2 電鍍廢水重金屬處理現狀分析

電鍍是融合制造業中基礎工藝和表面化學處理技術的一種新型技術，在現代化的工業體系及高端技術中起著重要的作用，其應用領域極為廣泛，包括五金工具、機械制造、造船、通信、航天航空和石油化工等。在各行業持續發展的形勢下，環境污染程度呈現出了持續加深的趨勢。因此，為了規范我國電鍍行業的發展，實現產業結構健康、持續升級的目標，相關部門制定并出臺了電鍍廢水重金屬處理的相關規定，且很多企業在處理電鍍廢水重金屬的過程中也遵循了相關條例。如在建設電鍍項目時，應選擇與國家、地方的功能主體規劃區、土地規劃利用、城市規劃、環境規劃相符的區域開展建設工作，為提高電鍍廢水重金屬處理的效果奠定堅實基礎。同時，在防治電鍍廢水重金屬處理中水污染等相關問題時，應盡量回用鎘、鎳、銅、鉻等清洗廢水和工段廢水中產生的重金屬，進而切實降低重金屬對環境的污染程度。就現階段而言，電鍍行業在處理電鍍廢水中鎘、鎳、銅、鉻等重金屬時，普遍通過化工工藝創新的方法來滿足排放的標準，從而改善傳統沉淀法中成本高和污泥量大等問題，降低危廢污泥的處置成本和藥劑消耗，進而高效利用資源。

3 沉淀/吸附法在電鍍廢水重金屬處理中的應用

3.1 實驗材料和方法

（1）儀器和試劑。儀器：燒杯、攪拌子、玻璃棒、離心管、pH計、離心機、攪拌器和原子吸收分光光度計。試劑：NiSO4、CuSO4、NaCl、鹽酸、NaOH、EDTA、去離子水和吸附劑。

（2）方法。配制CuSO4、NiSO4濃度50mg/L的溶液，EDTA-Ni、EDTA-Cu混合的溶液10mg/L，以此作為模擬的電鍍廢水。在轉速、室溫為300r/min條件下，對pH進行調節。經攪拌、靜置和離心之后，取出上清液，選擇原子吸收分光光度計來測定其中重金屬濃度，計算去除率?？紤]到沉淀法在去除重金屬的絡合物方面存在一定局限，則可借助吸附法，在改變溫度（圖1 溫度對重金屬絡合物去除影響）、吸附劑增加量（圖2 吸附劑質量對重金屬絡合物去除影響）和吸附時間（圖3 吸附時間對重金屬絡合物去除影響）基礎之上，獲取較為良好的條件進行吸附。

圖1 溫度對重金屬絡合物去除影響

圖2 吸附劑質量對重金屬絡合物去除影響

圖3 吸附時間對重金屬絡合物去除影響

3.2 應用原理

電鍍廢水pH在3-12，均可應用沉淀/吸附法處理廢水重金屬，并取得良好處理效果?？稍陬A處理時調節pH至最佳沉淀范圍，使氫氧根迅速與電鍍廢水 中 的 Cr3+、Hg2+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Mn2+、Cd2+、Pb2+等重金屬離子發生反應，生成不溶水的金屬沉淀，再加入少量無機或有機絮凝劑，形成絮狀的沉淀，進而達到重金屬去除目標。之后加入適量吸附劑，讓重金屬沉淀物完全沉淀，并降低出水SS，從而確保出水透明、清澈。

3.3 應用優勢

在電鍍廢水重金屬處理中應用沉淀/吸附法，具備工藝簡單、設備投資小、管理便捷、出水水質優、自動程度高等優勢，且能切實滿足排放的標準，積極響應減排的政策。同時，沉淀/吸附法選擇制革污泥為吸附劑，可在達到90%以上重金屬去除目標的同時，實現節能、達標排放的目標。另外，沉淀/吸附法所應用的設備為上下重疊的模式，可有效降低廢水處理所需面積，并保持穩定pH，在進行無害化、安全化處理的同時，實現迅速沉降目標。

3.4 應用數據

數據統計結果顯示，目前，電鍍廢水每年的排放量可達4億t，主要集中于廣東、江浙等區域。電鍍廢水除含有酸堿廢水、氰廢水之外，還含有很多重金屬，如Zn、Cd、Au、Ag、Ni、Cr等，對環境影響極為惡劣。就電鍍廢水常規處理而言，包括電解法、反滲法、絮凝法、沉淀法和離子交換法等，但均存在一定不足和局限，從而加大了電鍍廢水處理的難度。如某一制革企業，每次加工生皮1t就會產生約150kg的污泥，每年的污泥量約在0.42萬t，常見的堆放、焚燒、填埋等方式，不僅會占用寶貴資源，而且會造成環境的二次污染現象。如果利用制革污泥作為電鍍廢水重金屬處理的吸附劑，不但可以變廢為寶，還可以提高電鍍廢水處理的效果。

3.5 實施方式

①在100t經采用沉淀法處理后的電鍍廢水中（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%濕制的皮革污泥。②保持50r/min速度進行攪拌，持續1h，靜置。③沉淀之后，在污水網管中排入上清液，對污泥進行脫水、壓縮。④處理后上清液中的重金屬均有明顯下降，Cu為0.01mg/L、Zn為1.97mg/L、Ni為0.05mg/L、Cr為0.04mg/L，以符合電鍍廢水排放標準（去除步驟如圖4所示）。皮革污泥因有機物較為豐富，纖維素的含量在27%～44%，粗蛋白的含量在30%～50%，且蛋白質、硫蛋白等天然的膠體顆粒有機物極高，是廢水重金屬優良的螯合劑或絡合劑，其吸附容量較商業型吸附劑高。電鍍廢水重金屬去除步驟見圖4。

圖4 電鍍廢水重金屬去除步驟

3.6 研究綜述

①應用NaOH將pH調至12時，室溫下進行8min攪拌后靜置約40min，可實現Ni2+、Cu2+去除率為95%的目標。分析熱失重結果可知，吸附劑可有效吸附電鍍廢水中的重金屬絡合物，增加吸附的時間，提高吸附劑的質量，實現EDTA-Ni、EDTA-Cu去除率為99.5%的目標。②皮革污泥內腐植酸成分吸附電鍍廢水重金屬形式為螯合吸附、離子交換型吸附，其對Cu2+、Ni2+、Cd2+、Pb2+四種離子吸附能力較好，吸附的飽和量分別為45.54、23.58、43.55、262.5mg/g。

3.7 應用可行性

在電鍍廢水重金屬處理中，沉淀/吸附法的應用過程有預處理、檢測、過濾過程、吸附過程、離子交換、濾料再生等。其中，過濾過程、吸附過程和離子交換的過程為一體，主要選擇一體型吸附劑為濾料，通過吸附劑和電鍍廢水充分接觸的方式，達到充分接觸、交換完全的目標，且可根據電鍍廢水重金屬的含量回用、再生吸附劑，不僅便于管理，而且應用周期長。在應用沉淀/吸附法之后，無需對原有的處理工藝進行改變，可在便捷操作的同時，完全去除廢水中重金屬和懸浮物，降低COD含量，進而切實解決電鍍廢水重金屬的污染問題，在有效控制處理各項成本的同時，降低廢水重金屬處理的成本。

4 結束語

電鍍廢水重金屬處理是提高電鍍等相關企業生產安全性能、促進自身健康發展的有效途徑。沉淀/吸附法在醫藥工業、養殖場等高濃度廢水重金屬處理中起著重要作用，是提高重金屬處理效果的重要方式。因此，在綠色化學等相關理念不斷深入的背景下，相關企業應加大對電鍍廢水重金屬處理的重視程度，將沉淀/吸附法充分應用到電鍍廢水重金屬處理中，有效提高重金屬去除率，為自身持續發展提供有力保障。