电镀应用广泛，络合重金属废水处理成环保难点，传统沉淀法去除难度大

电镀应用广泛，络合重金属废水处理成环保难点，传统沉淀法去除难度大

近年来，由于新的进展，电镀的应用和大量螯合剂的使用最为广泛，从而产生了新的变化趋势，不仅废水排放量发生了很大的变化，而且螯合剂的种类也不断增加，废水成分也越来越复杂。

络合重金属废水由于金属种类繁多、处理难度大，一直是环保领域的难题和热点问题。与游离重金属离子相比，络合重金属不再以单一重金属离子的形式存在，而是与柠檬酸、EDTA、酒石酸、氨等物质形成稳定的螯合物。例如镀镍工艺一般采用中强或较弱的络合剂，羟基羧酸使用较多。

重金属离子与络合剂会形成稳定的螯合物，不易形成氢气或硫化物沉淀，因此传统的化学沉淀法无法有效去除废水中的重金属离子，去除较为困难。为此，对现有的复杂重金属废水处理技术进行全面的比较、总结和归纳，希望为复杂电镀废水处理技术方案的优化选择及处理技术研究的深入开展提供参考。

1、复杂电镀废水的来源

复杂的电镀废水中含有大量的重金属离子，如果不经处理直接排入水体，将对生态环境造成极大的破坏。化学镀工艺产生的重金属废水多数含有大量的络合剂，因此传统的化学沉淀法无法有效去除化学镀废水中的金属离子，使得复杂的化学镀废水成为电镀废水中典型的处理难点。

2、电镀废水中重金属的危害

重金属污染已成为威胁人类发展的重大环境问题，电镀废水的危害主要体现在以下几个方面：

（1）废水中含有的重金属是持久性污染物。

重金属进入水体不易分解，但在微生物的作用下会发生转化，造成二次污染。如无机汞在微生物的作用下会形成毒性更大的甲基汞，增加其危害性。

（2）重金属具有生物累积特性。

复合重金属废水中的污染物不可生物降解、毒性强，并且可通过食物链在生物体内积累并致癌。

（3）重金属有三种特性。

“血铅超标”事件在国内引起广泛关注，血铅污染严重影响人们的身体健康和下一代的生活，水俣病、痛痛病等也危害着人类的健康。

由于电镀行业对重金属污染物排放要求较高，络合重金属离子的去除比游离重金属离子的去除更困难，普通的碱中和沉淀法很难达到国家电镀废水排放标准。

3 复杂重金属废水处理方法

现有的处理复杂重金属废水的方法可分为三类：

一是除去络合剂，然后沉淀出重金属离子。

二是强化螯合剂，使重金属离子形成稳定系数更强的沉淀，将重金属离子从原来的络合物中置换出来，形成沉淀去除重金属。具体方法有硫化物沉淀法、螯合物沉淀法（重金属捕获法）、云藻干燥氧化法、铁氧体法等。

三是将废水中的重金属在不改变其化学形态的情况下进行吸附分离。具体方法有吸附法、离子交换法等。

（1）物理方法

1.蒸发浓缩法

蒸发浓缩采用热蒸发处理电镀重金属废水，工艺成熟简单，不需要化学试剂，无二次污染，可回收水或有价值的重金属，具有良好的环境效益和经济效益。但由于能耗高、运行成本高、杂质干扰资源回收等问题，尚需研究，限制了其应用。

一般来说，电镀行业处理重金属废水的蒸发浓缩法经常与其他方法联合使用。

2.吸附法

吸附是利用吸附材料将溶液中的金属转移到吸附剂中的一种方法。吸附有两种类型：物理吸附和化学吸附。

吸附方法之间最大的区别在于吸附剂的选择，常用的吸附材料有活性炭、壳聚糖、沸石等。

活性炭具有良好的吸附能力，去除金属的能力强，但处理成本较高，且活性炭不易再生。

壳聚糖分子中含有羟基、氨基等活性基团，与重金属离子有较强的结合能力，对重金属有良好的吸附效果。

目前，已有不少学者开始研究一些天然或合成材料作为吸附剂。实际应用中，吸附难以回收，吸附后的材料需再次处理，增加了处理成本。加之大多数吸附剂价格昂贵，限制了吸附的发展。未来的发展只能从新型、廉价、性能好的吸附剂入手。

3.离子交换法

离子交换是利用离子交换材料上的可交换离子与废水溶液中具有相同电性质的离子进行交换，去除水中有害离子的处理方法。

常用的离子交换材料有腐殖酸类物质、离子交换树脂、黄原酸酯、离子交换纤维等，其中最常用的是离子交换树脂。

常用的离子交换树脂有阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、离子交换纤维、螯合树脂、腐殖酸树脂等。

离子交换树脂具有吸附和交换双重功能，对重金属离子的处理效果很好，可以回收废水中的重金属离子，但不适宜处理高浓度的重金属废水。

由于树脂价格昂贵、易老化、再生困难、使用寿命短，增加了处理成本，这也是该方法不能广泛应用的原因。

（2）化学法

1.硫化物沉淀法

硫化物沉淀法是向复合重金属废水中加入S2-（如硫化钠），生成溶解度很低（如CUS，CUS的溶度积为6.3×10-36，比一般的络合物小得多）的硫化物沉淀，去除重金属的处理方法。

一般情况下硫化物沉淀的溶度积比氢氧化物沉淀的溶度积小几个数量级，而且金属硫化物即使在酸性溶液中也不易溶解。

硫化物沉淀法具有成本低、操作简单等优点，主要用于高浓度复杂重金属废水的预处理。

但也存在以下问题：硫化物沉淀物颗粒较小，易形成胶体，不易分离；

沉淀物在空气中易被氧化，遇酸易分解，带来一系列环境问题；

硫化物沉淀物本身也会残留在水中，硫化钠、硫氢化钠等无机硫化物与HCL、H2SO4等酸性物质接触时，会产生大量的硫化氢气体，造成二次污染。

雷鸣等采用NA2S沉淀法处理含EDTA的模拟重金属废水，在含有0.02 mol/L Na2S的模拟废水中，0.02 mol/L Na2S可以基本去除重金属镉、铜、铅。

2.螯合沉淀法

螯合沉淀（或称重金属捕获）是近年来迅速发展的一种重金属处理方法。

它是利用螯合剂或重金属清除剂在常温下与废水中的Cu2+、Ni2+、Pb2+、Zn2+、Cr3+等重金属离子发生反应，生成不溶于水的螯合盐，再加入少量的有机或无机絮凝剂，形成絮状沉淀，从而去除水中的重金属离子。

市场上销售的产品一般可分为DTCR（二硫代氨基甲酸盐）和TMT（三硫代三嗪三钠盐）两大系列，螯合沉淀法具有处理效率高、污泥量少、与重金属离子结合牢固稳定、不产生二次污染等优点，是一种有效的电镀重金属废水深度净化工艺。

3. 铁氧体法

铁氧体是一类具有一定晶体结构的复合氧化物，具有较高的磁导率和电阻率，是一种重要的磁介质，不溶于水、酸、碱和盐溶液。

铁氧体法分为沉淀中和法、氧化法、常温铁氧体法和GT-铁氧体法。铁氧体法处理重金属电镀废水主要是在含有重金属离子的电镀废水中加入铁盐或亚铁盐，在一定条件下形成铁氧体。

在铁氧体形成过程中，各重金属离子通过吸附、包覆、夹带等作用，取代铁氧体晶格中Fe2+或Fe3+的位置，形成复合铁氧体沉淀，从而净化废水。其形成过程如下：

铁酸盐法处理重金属废水具有处理设备简单、投资少(硫酸亚铁来源广泛)、底泥可回收利用等优点；但产生污泥量较大，制备铁酸盐时技术条件较难控制。

4.氧化法

试剂催化氧化是H2O2在Fe2+催化作用下分解，产生具有很高氧化还原电位（2.80v）的羟基自由基，羟基自由基可以氧化重金属络合物，使络合物断裂，络合物断裂后重金属变成游离的重金属离子，此时加入碱沉淀，即可除去重金属。

反应过程为铁离子与H2O2反应生成高活性羟基自由基，氧化分解有机污染物，反应过程如下

式中，R为金属原子。

该氧化反应条件比较温和，反应速度快，但也存在H2O2消耗量大，适用pH值范围较小（一般pH值在3.5以下）等缺点。

5.光催化氧化法

光催化氧化技术是利用光能催化活性物质，氧化或还原水中的重金属离子，从而净化废水的一种环境友好的水处理技术。

光催化过程反应迅速、污染小；常用的光催化剂有TiO2、SnO2、Fe2O3、ZnO等，其中TiO2研究最为广泛，具有良好的催化热力学和动力学优势。

TiO2光催化去除重金属离子的机理如下：

（1）光生电子直接还原金属离子；

（2）间接还原为低价态，如Cr6+还原为Cr3+；

(3)低价金属离子氧化为高价离子。近年来，光催化处理重金属废水得到了广泛的应用。

光催化法以其能耗低、无毒、选择性好、常温常压、快速高效等优点受到越来越重视。

(3)生化法

重金属废水生化处理主要通过生物代谢活动对废水中的重金属及其衍生物进行静电吸附、酶催化转化、络合、絮凝等作用，使重金属离子沉淀到污泥中，所需微生物主要为人工培养的复合菌。

生化法具有适应性强、设备简单、投资少等优点，但功能菌丝体繁殖速度慢，去除效果不十分理想，且需严格控制微生物的培养条件。

4. 视图

化学法、物理法和生物化学法在处理复杂电镀废水时各有其优点，但在实际应用中也存在各自的缺点和缺陷。

化学沉淀法设备简单，操作方便，但价格昂贵，且产生大量泥浆；氧化法需用大量氧化剂，试剂成本高；铁氧体法产生大量泥浆；

吸附法需考虑吸附剂的再生与更新；

离子交换法还需要考虑离子交换树脂的频繁再生。

因此单一方法处理复杂重金属废水并不是最好的选择，多种方法的优化组合对于复杂重金属废水的处理应该有更大的发展前景。