电镀废水处理与回用：技术综述及新材料应用

电镀废水处理与回用：技术综述及新材料应用

电镀废水的处理和回用对于节约水资源、保护环境起着至关重要的作用。本文综述了各种电镀废水处理技术的优缺点，以及一些新材料在电镀废水处理中的应用。

01 化学沉淀法

化学沉淀法是通过将化学物质放入废水中去除重金属，将溶解的重金属转化为不溶于水的化合物沉淀，然后将它们从水中分离出来。

化学沉淀法因其操作简单、技术成熟、成本低、能够同时去除废水中的多种重金属等优点，在电镀废水处理中得到了广泛的应用。

1）.碱性沉淀法

碱性沉淀法是将NaOH、石灰、碳酸钠等碱性物质加入废水中，通过形成溶解度较小的氢氧化物或碳酸盐沉淀，使重金属脱去。这种方法具有成本低、操作简单的优点，目前被广泛采用。

但是，碱性沉淀法的污泥产率大，会产生二次污染，而且出水的pH值高，因此需要调节pH值。NaOH在工程中被广泛使用，因为它产生的污泥量相对较少且易于回收利用。

2）.硫化物沉淀法

硫化物沉淀法是在废水中加入硫化物（如Na2S、NariS等），形成溶解度积小于氢氧化物的沉淀物，出水pH为7~9，无需调节pH值即可排放。

但硫化物沉淀颗粒较小，需要添加絮凝剂辅助沉淀，增加了处理成本。硫化物在酸性溶液中还会产生有毒的HS气体，这具有实际局限性。

3）.铁氧体法

铁氧体法是根据铁氧体生产原理发展起来的，使废水中的各种重金属离子形成铁氧体晶体并一起沉淀，从而净化废水。该方法主要是通过向废水中加入硫酸亚铁，经还原、沉淀、絮凝后最终生成铁氧体，因其设备简单、成本低、沉降快、处理效果好等优点而得到广泛应用。

通过铁氧体法测定了pH值和硫酸亚铁用量对重金属离子去除量的影响，确定镍、锌、铜离子的最佳絮凝pH值分别为8.00~9.80、8.00~10.50和10.00，亚铁离子与它们的摩尔比为2~8，而六价铬的最佳还原pH为4.00~5.50， 最佳絮凝pH为8.00~10.50，最佳投料比为20。流出物镍含量小于0.5mg/L，总铬含量小于1.0mg/L，锌含量小于1.0mg/L，铜含量小于0.5mg/L，符合《电镀污染物排放标准》（-2008）中“表2”的要求。

化学沉淀的局限性

随着废水达标的提高，传统的单一化学沉淀法难以经济高效地处理电镀废水，往往与其他工艺结合使用。

对Ni含量约为/L的高浓度含镍电镀废水采用铁氧体-（一种具有物理吸附和离子交换功能的材料）联合工艺处理：首先用铁氧体法控制pH至11.0，pH控制在Fe/Fe。摩尔比为O.55，FeSO4·7H2O/Ni质量比为21，在搅拌15min的条件下反应温度为35°C，流出物中Ni的平均浓度从4212.5mg/L下降到6.8mg/L，去除率达到99.84%。再采用处理，在投加量为1.5g/L、pH=6.5、温度为35 °C的条件下，Ni去除率可达96.48%，出水中Ni浓度为0.24mg/L，达到-2008年“表2”标准。

含有螯合重金属的废水采用先进的化学沉淀法处理，螯合物经零价铁和双氧水降解，再通过碱析出重金属离子，既能去除镍离子（去除率高达98.4%），又能降低COD化学需氧量。

02 氧化还原法

1）.化学氧化

化学氧化的作用在含氰电镀废水的处理中尤为明显。该方法将废水中的氰离子（CN1）氧化为氰酸盐（CNO-），再将氰酸盐（CNO-）氧化成二氧化碳和氮气，可以完全解决氰化物污染问题。

常用的氧化剂包括氯氧剂、氧气、臭氧、双氧水等，其中碱性氯化反应应用最为广泛。在初始pH为3.5、H202/FeSO4摩尔比为3.5：1、H202投加量为5.0g/L、反应时间为60min的最优条件下，氰化物去除率可达93%，总氰化物浓度可降至0_3mg/L。

2）.化学还原法

化学还原法主要用于电镀废水处理中的含六价铬废水。其方法是在废水中加入还原剂（如FeSO、、、SO2、铁粉等），使六价铬还原为三价铬，然后加入石灰或氢氧化钠进行沉淀分离。上述铁氧体法也可以归类为化学还原法。

该方法的主要优点是技术成熟、操作简单、处理量大、投资少、工程应用效果好，但污泥量大会产生二次污染。以硫酸亚铁为还原剂，处理含总铬量为7O~80mg/L的80t/d电镀废水，出水中总铬小于1.5mg/L，处理费用为3.1元/t，具有较高的经济效益。

以焦亚硫酸钠为还原剂处理含六价铬含量为80mg/L，pH值为6~7的电镀废水，出水中六价铬浓度小于0.2mg/L。

03 电化学法

这

电化学法是指在电流的作用下，通过氧化还原、分解、沉淀、气浮等一系列反应，去除废水中的重金属离子和有机污染物。

该方法的主要优点是去除率快，配合金属环节可完全中断，重金属易回收利用，占地面积小，污泥量少，但板材消耗快，耗电量大，对低浓度电镀废水的去除效果不好， 并且只适用于中小型电镀废水处理。

电化学方法主要包括电絮凝法、磁电解法、内电解法等。

电絮凝法是以铁板或铝板为阳极，电解时产生Fe2+、Fe或Al，随着电解，溶液的碱度增加，形成Fe（OH）2、Fe（OH）3或AI（OH）3，通过絮凝和沉淀去除污染物。

近年来，高压脉冲电絮凝法逐渐取代了传统的电絮凝法，不仅克服了板材钝化的问题，而且电流效率提高了20%~30%，电解时间缩短了30%~40%，节省了电能30%~40%，产生污泥少，重金属去除率高达96%~99%。

Cu2、Ni2、CN1和COD的去除率分别达到99.80%、99.70%、99.68%和67.45%。

电絮凝通常与其他方法结合使用，采用电絮凝法和臭氧氧化法处理电镀废水，以铁、铝为板材，出水中六价铬、铁、镍、铜、锌、铅、TOC（总有机碳）和COD的去除率分别为99.94%、100.00%、95.86%、98.66%、99.97%、96.81%、93.24%和93.43%， 分别。

近年来，内电解法受到广泛关注。内部电解法利用原电池原理，一般在废水中加入铁粉和碳颗粒，以废水为电解质介质，通过氧化还原、置换、絮凝、吸附、共沉淀等反应的综合作用，一次可去除多种重金属离子。

该方法不需要电能，处理成本低，污泥量少。通过静态实验研究了铁碳微电解对模拟电镀废水中COD和铜离子的去除效果，去除率分别达到59.01%和95.49%。然而，使用微电解柱的连续流动研究结果表明，14 d后微电解流出物的COD去除率仅为10%~15%，铜的去除率降至45%~50%，表明需要定期更换或再生填料。

04 膜分离技术

膜分离技术主要包括微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）、电渗析（ED）、液膜（Lv）等，这些技术利用膜的选择性渗透性来分离和去除污染物。

该方法去除效果好，可实现重金属回收和废水回用，占地面积小，无二次污染，是一项很有前途的技术，但膜成本高，容易被污染。分析

了膜技术在电镀废水处理中的应用及效果，结果表明，采用常规废水处理工艺和膜生物反应器（MBR）工艺相结合，处理后的电镀废水水质达到达标排放。电镀综合废水经超滤净化和RO、NF海水淡化膜一体化工艺处理后，水质达到回用水标准，RO和NF采水电导率分别小于100gS/cm和/cm，COD分别约为5mg/L和10mg/L。镀镍冲洗废水通过RO膜后，镍的浓度高达25倍，实现了镍的回收，RO采出水水质达到回用标准。

投资和运行成本分析表明，RO镍浓缩的设备成本在项目运行一年以上后仍能收回。

液膜法不是使用传统的固相膜，而是在液体中悬浮一层薄薄的乳液颗粒，是一种类似于溶剂萃取的新型分离技术，包括膜的制作、分离、净化和破乳过程。

美籍华人李念志（. 李博士发明了乳液膜分离技术，该技术兼具提取和渗透的优点，结合了提取和反向提取两步。乳液膜法还具有传质效率高、选择性好、二次污染少、节能、基础设施投入少等特点，对电镀废水中重金属的处理和循环利用具有良好的效果。