电镀废水处理及重金属监测技术研究进展.pdf
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1、皮革技术-25-电镀废水处理及重金属监测技术研究进展徐海军(河南省商丘生态环境监测中心,河南 商丘 476000)摘要:本文对电镀工艺产生的重金属废水检测技术的研究进展进行了分析和探讨,介绍了电镀工业的重要性及废水污染状况,并对新型沉淀法、氧化还原破络法、吸附法等电镀废水处理工艺进行了介绍,比较了不同工艺的差别。同时,对电镀废水中重金属的监测技术进行了探讨和分析,介绍了主要的重金属监测技术,如X射线荧光光谱法、激光诱导击穿光谱法、酶抑制法、生物传感器法等最新研究成果,以期为电镀行业重金属废水治理和监测提供一定参考。关键词:电镀废水;重金属废水处理;重金属监测技术中图分类号:TS5 文献标志码:
2、A DOI:10.20025/ki.CN10-1679.2023-16-08Research Progress of Electroplating Wastewater Treatment and Heavy Metal Monitoring TechnologyXu Haijun(Henan Shangqiu Ecological Environment Monitoring Center,Shangqiu,476000,China)Abstract:The research progress of detection technology for wastewater containing
3、 heavy metals generated in electroplating processes was analyzed and discussed,the importance of the electroplating industry and the situation of wastewater pollution were introduced.the new sedimentation method,oxidation-reduction breaking adsorption method and other electroplating wastewater treat
4、ment processes were introduced,and the differences between different processes were compared.At the same time,the monitoring technologies of heavy metals in electroplating wastewater are discussed and analyzed,and the latest research results of major heavy metal monitoring technologies,such as X-ray
5、 fl uorescence spectrometry,Laser-induced breakdown spectroscopy,enzyme inhibition,biosensor,etc.are introduced,provide a certain reference for the treatment and monitoring of heavy metal wastewater in the electroplating industry.Key words:electroplating wastewater;heavy metal wastewater treatment;h
6、eavy metal monitoring technology 引言电镀产品广泛应用于多个行业,我国几乎每个城市都有电镀企业,电镀行业在国民经济发展中具有重要地位。电镀行业会产生大量的电镀废水,电镀废水是一类含有重金属、有机污染物的废水,其成分非常复杂,且对环境的影响非常大。由于其成分复杂、处理难度大,电镀废水处理成为相关科研部门研究的热点。本文对电镀废水处理技术,以及电镀废水中重金属监测技术的研究进展进行了分析,以期尽可能提高电镀废水重金属去除技术的应用研究水平,进而降低其对环境的污染。1电镀行业的重要性及污染形势电镀是利用电化学原理,在金属或非金属制品上涂覆一层金属薄膜,以改善其物理和化
7、学性能,如耐磨性、反光性、导电性、抗氧化、耐腐蚀性能等。电镀技术在工业、化工、机械、电子、航空、航天等各个行业中得到了广泛应用。我国电镀行业自起步发展至今,仍保持着传统的粗放型生产模式,耗费了大量的工业资源,发展水平与国外的电镀企业相比还有很大差距。相关研究显示,我国单位镀层的用水量是国外的10倍以上。电镀废水是一种分布广泛、规模大、水量大、难以治理的工业废水,其中的有毒有害物质对环境的危害不容忽视,是当今世界上污染最严重的三大产业之一。在工业废水中,电镀废水占比在10%左右,而不达标的污水比例高达50%左右。电镀工艺一般分为三个工序,即镀前酸洗(利用硫酸、盐酸等对镀件进行清洗,去除铁锈等)、
8、碱洗(利用氢氧化钠、氯化铵等对镀件进行清洗,去除镀件表面的油污等)、镀后洗(去除镀液以及残留重金属、钝化液等)三个工序,由于电镀工艺比较复杂,电镀溶液中含有氰化物、重金属离子、有机物等,所以在各个阶段都会产生大量废水,这些废水中含有镉、铬、镍、铅、铜、锌、锰、氰化物、氟化物、酸、碱、悬浮物、磷酸盐、石油类物质、表面活性剂和氮化物等1-2。另外,为了增加电镀镀层厚度及稳定度等,常常加入其他钝化剂和稳定剂,致使电镀废水成分更加复杂。2电镀废水重金属去除技术的应用研究2.1新型沉淀法常规的沉淀方法是通过与重金属离子发生化学反应,使重金属离子产生沉淀,从而达到去除重金属的目的,同时也会产生重金属浸渍,
9、进而产生有毒的硫化氢气体。目前,不少电镀企业仍然采用传统的沉淀工艺,但大部分都面临升级、改造等问题。目前已有学者提出了一种新的沉淀法,它不但可以有效改善重金属的脱除率,还可以减少药物用量及污泥的产出量。取代传统的沉淀法,该法将靶体中的重金属离子与配位剂进行 作者简介:徐海军(1977-),男,本科,工程师,研究方向:生态环境监测。皮革技术-26-置换,形成较稳定的配合物,然后加入碱或其它化学试剂进行沉淀。如铜、镍、铅等重金属离子与羧酸配合物的配合比,可以取代铜、镍、铅离子,并经调碱后沉淀去除3。另外,还可以利用大分子或高分子类重金属捕收剂,捕捉电镀废水中的金属离子,然后通过PAM等絮凝剂迅速沉
10、淀,从而达到高效的重金属脱除效果。常用的捕收剂分子中含有多种杂化极性物质,如氮、硫、氧等,其中以二硫胺基甲酸盐类化合物最为突出。但在酸性环境中,大部分捕收剂对重金属的吸附性能不强,且易降解、水溶性差、使用量大。目前,络合沉淀技术正朝着大容量、耐酸碱、免助凝的方向发展,并取得了良好的去除效果。2.2氧化还原破络法近几年,研究人员利用氧化还原法对金属络合废水进行了相关去除技术的研究,将其分为两大类:重金属还原法和配合剂氧化破络法。重金属的还原破络是利用铁屑、零价铁、阴极等方法将重金属的络合物还原成金属并沉淀4。其中有人利用废铁屑和活性碳构成内电解槽,对铜-EDTA络合废水进行了处理,结果表明,当铁
11、、铜质量比为3:1时,在40分钟之内,铜()的还原率为90.86%。还有研究人员用硫酸亚铁和碱制得结构Fe(),从而使铜()还原成铜+、铜0,最后进行共沉淀去除。配合剂氧化破络法是将配合物氧化、分解,使重金属离子被排出,再以其它方式进行脱除。但是本方法不适用于高浓度无机磷,只适合有机复合电镀废水的处理。近年来,光芬顿、类芬顿、光电催化氧化、超声氧化、等离子氧化等新技术得到了快速发展,并逐渐发展成为治理有机氧化金属络合废水的主要研究方向。利用光/电催化技术可以促进光生电子的分离,从而得到更多的自由基,同时还能激活H2O2和过硫酸盐。传统的氧化和分解技术都能在一定程度上解决金属络合物的问题,但是目
12、前的电镀工艺中,使用的大部分配位剂都是具有较高氧化电位的小分子有机羧酸类化合物,所以提高氧化效率和降低运行成本是该技术的发展方向。2.3吸附法吸附法是目前水处理中最常见的一种方法,它利用功能性基团改性的多孔物质,通过固液分离,达到对水体的彻底净化,具有清洁、低耗、可循环利用等优点。该技术的关键是其与污染物的结合性能。在无氰电镀废水中,除了存在靶重金属和配位剂的络合态离子外,还存在多种配位剂、常规无机盐以及某些有机物。电镀废水中的重金属离子含量较低,含量为几十毫克/升或几百 毫克/升,具有一定的循环利用价值。许多研究发现,多胺基,亚氨基乙酸基,DTC基,吡啶基,氨基磷酸等具有很好的螯合能力,并且
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