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离子交换法处理电镀废水的工艺研究

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离子交换法处理电镀废水的工艺研究作者：张惠灵杨瑾卢雪丽来源：《湖北农业科学》2014年第11期摘要:采用Dowex R32弱酸型阳离子树脂对含铜电镀废水进行处理,对单柱、双柱并联及串联运行方式的吸附效果,以及对污染物的解吸进行了系统研究。

结果表明,在相同处理能力下,串联运行优于单柱和并联运行。

在pH 为4,流速为10 BV/h的条件下,单柱吸附容量33.0 g/L,并联吸附容量31.9 g/L,串联吸附容量37.5 g/L;用质量分数为5%的硫酸作为解吸剂,解吸率可达92.1%;浓度较低的解吸液可作为套用液进行解吸,以提高后续解吸液的浓度。

关键词:电镀废水;离子交换;解吸铜中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:0439-8114(2014)11-2542-05Electroplating Wastewater by Ion-exchangeZHANG Hui-ling,YANG Jin,LU Xue-li(College of Resources and Environmental Engineering, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081,China)Abstract:Dowex R32 resin was used to treat copper-containing electroplating wastewater. The adsorption effects of single column, parallel column, series column and the desorption of pollution were studied. The results showed that under the same processing capacity, series column operation was better than single and parallel column operation. Under the condition of pH 4, flow rate of 10 BV/h, adsorption capacity of single column, parallel column and series ion-exchange column can reached 33.0 g/L,31.9 g/L and 37.5 g/L,respectively. When 5% H2SO4 was used as the desorbent, the rate of the desorption was up to 92.1%. Desorption solution of lower concentration can be used as paraphrase liquid to improve concentration of desorption solution.Key words: electroplate wastewater; ion-exchange; desorption of copper电镀是一种利用化学或电化学方法在物体表面镀上金属的工艺,生产过程中会产生大量的电镀废水。

据不完全统计,电镀厂每年排放的废水量占全国城市和工业污水总量的10%,已经成为了全球污染较为严重的工业之一[1,2]。

而在电镀工艺中除了镀铜件外,镀铜层往往还需要作为其他镀层金属的底层,因此,含铜电镀废水在电镀废水中占了较大比例。

铜是人体及动植物必需的一种微量元素,但当其含量超过某一临界值时就会对人体及动植物生长起到毒害作用[3]。

根据《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)的要求,水中铜的浓度必须低于0.5 mg/L。

因此,寻求一种节能高效的方法处理含铜电镀废水对改善环境具有重要的意义。

离子交换法作为一种新型、高效、节能的处理技术,具有操作简单、出水效果好、无二次污染等特点[4,5]。

它是利用含有特殊官能团的树脂与废水进行吸附反应,水中的铜离子与树脂上的自由移动离子相互交换,从而实现废水的净化处理。

废水经离子交换树脂处理后,树脂中富集的大量铜可经酸洗后得到解吸液,易于后续处理回收铜,具有一定的经济效益。

目前,关于离子交换法处理电镀废水的研究大多采用单柱运行方式,为此,试验分别采用单柱、并联和串联3种不同运行方式处理含铜电镀废水,探索离子交换法处理废水的新工艺。

1材料与方法1.1材料试验用水:取自福建某电镀厂镀铜清洗槽废水(C(Cu2+)=600 mg/L,pH 2.06),废水中的成分是硫酸铜。

试验树脂:Dowex R32弱酸型阳离子树脂。

试验仪器:TAS-990型原子吸收分光光度计(上海精密科学仪器有限公司);PHS-25型pH计(奥豪斯仪器有限公司);FA2004N型电子天平(上海机密科学仪器有限公司)。

试验试剂:盐酸、硫酸、氢氧化钠均为分析纯,试验用水均为去离子水。

1.2树脂预处理新树脂中常含有一些金属离子和有机物,在反应时会进入溶液中,影响树脂对废水的处理效果。

因此,新树脂在试验前需要进行预处理:将树脂放于烧杯中,加入两倍体积的饱和NaCl溶液,浸泡 20 h后,用去离子水洗至干净;再加入两倍体积的5% HCL溶液浸泡树脂4 h,放尽酸液,用去离子水将树脂洗至中性备用。

1.3方法1.3.1静态吸附将一定量的废水用氢氧化钠溶液分别调至不同的pH并置于锥形瓶中,加入一定量的树脂,静态吸附24 h后取样测定溶液中Cu2+的浓度。

利用公式(1)、(2)计算不同pH值下的Cu2+吸附容量Q和吸附率E。

Q=(1)E=×100%(2)式中:C0为吸附前溶液中Cu2+浓度(mg/L);Ce为吸附后溶液中Cu2+浓度(mg/L);V为溶液的体积 (L);Vr为树脂的体积(mL)。

1.3.2静态解吸将已经吸附饱和的树脂用去离子水洗净后,分别加入一定量的盐酸溶液和硫酸溶液,解吸24 h后取样测定解吸液中Cu2+浓度。

并利用公式(3)计算解吸率,确定最佳解吸剂。

=×100% (3)式中:V1为解吸液体积(L);C1为解吸后溶液中Cu2+浓度(mg/L)。

1.3.3动态试验单独试验:准确量取60 mL树脂湿法装入离子交换柱,将废水调至所需pH,控制不同的流速进行单柱试验。

根据《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)要求,设定0.5 mg/L 作为穿透点,确定最佳流速。

双柱试验:分别量取30 mL树脂装入柱1和柱2中,在单柱试验确定的最佳流速下进行串并联试验。

串并联试验与单柱试验使用树脂总量相同,单位时间处理水量相同。

Cu2+浓度采用原子火焰吸收分光光度法进行测定。

1.3.4动态解吸将已经吸附饱和的树脂柱用去离子水洗净,将解吸剂以一定流速流经离子交换柱,测定解吸液浓度。

浓度较低的解吸液作为套用液在后续解吸中使用,并测定解吸液浓度的变化。

1.4试验流程试验利用重力原理,废水从高位水箱流入离子交换柱,通过流量计控制试验流速。

单柱和并联运行出水达到穿透浓度即停止试验。

串联运行柱1吸附饱和后进行再生,废水经由柱2处理,再生后的柱1可串联于柱2后继续进行吸附,直至柱2吸附饱和(图1)。

树脂吸附饱和后用去离子水洗净后通入解吸剂进行解吸。

2结果与分析2.1吸附试验结果2.1.1静态试验取2 mL树脂,放入盛有80 mL含铜电镀废水的锥形瓶中,用氢氧化钠溶液将废水pH分别调至2、3、4、5,在Cu2+浓度为600 mg/L,吸附时间24 h的条件下,考察不同pH 对Cu2+去除率的影响,结果见图2。

由图2可知,随着pH的升高Cu2+的去除率先增大后减小,在pH=4时去除率最高可达97.9%。

可见,过高或过低的pH都不利于树脂对Cu2+的吸附。

这是由于树脂对Cu2+去除率的大小主要取决于树脂表面结构[6~8]。

在pH较低时,溶液中的H+含量较高,占据了树脂表面的活性位置,使树脂本身的活性基团只有部分电离,降低了树脂的活性,因此Cu2+去除率相对较低。

随着pH的升高Cu2+去除率逐渐增加,但当pH>4时树脂对Cu2+的亲和力逐渐降低,去除率开始呈下降趋势。

同时考虑到pH的增大会导致Cu2+发生水解反应,因此后续试验将pH设定为4。

2.1.2单柱试验用量筒量取60 mL树脂,湿法装柱。

将pH为4,初始Cu2+浓度为600 mg/L的废水,分别以8、10、12、14 BV/h的流速重力自流通过树脂柱,并每隔一定时间取样测定Cu2+浓度。

图3为流速与吸附容量和穿透时间之间的关系曲线图。

由图3可以看出,树脂的穿透时间随着流速的增大而逐渐缩短。

由公式(1)可以算出,流速为8、10、12、14 BV/h时的吸附容量分别为34.6、33.0、29.1、28.1 g/L。

可见流速越小穿透时间越长,吸附量越大。

这是由于流速较小时,废水可以和树脂在离子交换柱内充分接触,从而吸附容量大;流速逐渐增大时,废水在离子交换柱内停留时间变短,树脂还来不及全部吸附废水就已经流出,从而吸附容量有所减少。

虽然流速增大后吸附容量逐渐减少,但穿透所用时间也大大缩短。

因此,试验选用10 BV/h流速为宜,穿透时间较短,且吸附容量在30 g/L以上。

2.1.3并联试验用量筒分别量取30 mL树脂,湿法装入柱1和柱2。

根据“2.1.2”试验得出流速为10 BV/h时吸附效果较好,并联试验单位时间处理水量与单柱相同,因此亦采用10 BV/h的流速。

试验条件: pH=4,v=10 BV/h ,C(Cu2+)=600 mg/L,废水通过重力作用自流通过树脂柱,并每隔一定时间取样测定Cu2+浓度。

图4为并联运行时穿透曲线图。

由图4可以看出,吸附时间200 min内出水中未检出铜离子,200 min后树脂吸附量减小,出水浓度逐渐增大至穿透,穿透时间为319 min,柱1和柱2共处理水量3 190 mL。

将两柱并联时,每柱中的树脂层高度相对于单柱时减少了1/2,传质层高度较短。

因此单位时间处理水量相同时,穿透时间较短,同时处理水量也随之减少。

2.1.4串联试验用量筒分别量取30 mL树脂,湿法装入柱1和柱2。

通过“2.1.2”试验得出流速为10 BV/h时吸附效果较好,因此串联试验亦采用10 BV/h的流速,单位时间处理水量与单柱相同。

试验条件: pH=4,v=10 BV/h ,C(Cu2+)=600 mg/L,废水通过重力作用自流通过树脂柱,并每隔一定时间取样测定Cu2+浓度。

图5为串联联运行时穿透曲线图。

由图5可以看出,串联运行时柱1吸附125 min时开始穿透,219 min吸附饱和;柱2吸附280 min时开始穿透,375 min吸附饱和。

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电镀槽废液处置方案

电镀槽废液处置方案

电镀槽废液处置方案背景电镀工业是国民经济中的重要部门，电镀液不仅是电镀工艺的重要组成部分，也是电镀工艺中的“麻烦之源”。

电镀液使用寿命的延长，必然导致电镀液中有害物质及其浓度的逐步增加，直接导致废液的污染越来越严重。

传统废液处理方法从传统角度考虑，对于电镀槽废液处理，通常采用的方法有：中和法、沉淀法、离子交换法和膜分离法等。

这些传统方法虽然能够有效控制电镀废液的危害物，但也存在着一些不足，例如：1.这些方法需要投入大量的人力、物力、财力成本，无法达到经济节能环保的要求。

2.废液处理过程产生了二次污染（如中和法中需要加入中和试剂）。

3.处理效果难以满足环保标准，部分危害物难以处理，甚至可能处置成危险废物。

新型废液处理技术针对上述传统处理方法存在的不足，随着科学技术的发展，逐渐发展出了一批具有完全不同处理思路的技术，例如:1. 微生物处理技术微生物处理废水（MICP）技术是最近10几年发展起来的一种先进的废水处理技术，MICP技术通过设备培养微生物群，利用微生物代谢效应降解废水中的有害物质。

优点：1.处理费用低，无需添加任何外源化学试剂。

2.微生物处理能力强，能够同时处理多种化学物质，效果稳定。

缺点：1.在应用该技术的时候，需要非常多的颗粒生物固定化剂。

2.微生物有一定的适应性，适用范围有限。

2. 超声波处理技术超声波应用在废弃物处理中已经有将近二十年，节能环保被越来越多的人所关注。

优点：1.能够削减能源消耗，设备更加节能高效。

2.过程中无需使用化学试剂。

缺点：1.噪声污染问题，对工业园区周边产生噪声影响。

2.处理时间相对较长。

3. 高级氧化技术高级氧化技术（AOPs）利用活性物质与废水接触进行去除有害物质和氧化废弃物的过程。

AOPs技术旨在利用一系列基于氧化/还原反应的化学过程来降解大分子有机化合物。

优点：1.应用广泛，可在各类电镀废水中进行处理。

2.处理效率和速度很高。

缺点：1.AOPs 不适用于大部分电镀废水的处理。

电镀重金属废水处理技术

电镀重金属废水处理技术

电镀重金属废水处理技术电镀重金属废水处理技术有很多种，比方化学沉淀、中和沉淀法、硫化物沉淀法、化学复原法、铁氧化法、电解法、溶剂萃取分别、吸附法、膜分别技术、离子交换处理法和生物处理技术等。

一、化学沉淀化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法，包括中和沉法和硫化物沉淀法等。

二、中和沉淀法在含重金属的废水中参加碱进展中和反响，使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以分别。

中和沉淀法操作简洁，是常用的处理废水方法。

实践证明在操作中需要留意以下几点：(1)中和沉淀后，废水中假设pH 值高，需要中和处理后才可排放;(2)废水中常常有多种重金属共存，当废水中含有Zn、Pb、Sn、Al 等两性金属时，pH 值偏高，可能有再溶解倾向，因此要严格掌握pH 值，实行分段沉淀;(3) 废水中有些阴离子如：卤素、氰根、腐植质等有可能与重金属形成络合物，因此要在中和之前需经过预处理;(4)有些颗粒小，不易沉淀，则需参加絮凝剂关心沉淀生成。

三、硫化物沉淀法参加硫化物沉淀剂使废水中重金属离子生成硫化物沉淀除去的方法。

与中和沉淀法相比，硫化物沉淀法的优点是：重金属硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低，而且反响的 pH 值在7—9 之间，处理后的废水一般不用中和。

硫化物沉淀法的缺点是：硫化物沉淀物颗粒小，易形成胶体;硫化物沉淀剂本身在水中残留，遇酸生成硫化氢气体，产生二次污染。

为了防止二次污染问题，英国学者争论出了改进的硫化物沉淀法，即在需处理的废水中有选择性的参加硫化物离子和另一重金属离子(该重金属的硫化物离子平衡浓度比需要除去的重金属污染物质的硫化物的平衡浓度高)。

由于加进去的重金属的硫化物比废水中的重金属的硫化物更易溶解，这样废水中原有的重金属离子就比添加进去的重金属离子先分别出来，同时防止有害气体硫化氢生成和硫化物离子残留问题。

四、氧化复原处理1、化学复原法电镀废水中的Cr 主要以Cr6+离子形态存在，因此向废水中投加复原剂将Cr6+复原成微毒的 Cr3+后，投加石灰或NaOH 产生 Cr(OH)3 沉淀分别去除。

电镀废水处理论文

电镀废水处理论文

前言据了解，我国的电镀工厂大约有一万多家，每年排放的电镀废水约40亿m2.含Cr（VI）废水是电镀行业的主要废水来源之一。

Cr（VI）具有强毒性，是国际抗癌眼睛中心和美国毒理学组织公布的致癌物，具有明显的致癌作用，Cr （VI）化合物在自然界不能被微生物分解，具渗透前移性较强，对人体有强烈的致敏作用。

因此，对含Cr（VI）电镀废水的妥善处理，是电镀行业中一个必须解决的环境问题。

电镀行业是通用性强、使用面广、跨行业、跨部门的重要加工工业和工艺性生产技术。

由于电镀行业使用了大量强酸、强碱、重金属溶液，甚至包括镉、氰化物、铬酐等有毒有害化学品，在工艺过程中排放了污染环境和危害人类健康的废水、废气和废渣，已成为一个重污染行业。

除了少部分国有大型企业、三资企业及新建的正规专门电镀厂拥有国际先进水平的工艺设施，大多数中小型企业仍然使用简陋而陈旧的设备，操作方式以手工操作为主。

我国电镀行业存在的主要问题有：（1）厂点多、规模小，专业化程度低。

（2）装备水平低。

表现在一方面缺少机械装备，以手工操作为主；另一方面是技术装备水平不高，自动化程度低，可靠性差，产品质量部稳定。

（3）管理水平较低，经济效益较差。

（4）电镀污染治理水平低，有效治理率低。

（5）经营粗放，原材料利用率低。

一大部分甚至绝大部分宝贵的原材料流失并变成了污染物。

在清洁生产审计中调查的10条电镀加工线中，平均用水量为0.82t/m2，是国外的10倍。

鉴于铬污染的严重危害性，污水综合处理排放标准规定总铬与Cr（VI）的最高允许排放溶度分别为1.5mg/L和0.5mg/L。

在控制排放溶度与总量的同时，发展高效、经济的水处理工艺成为研究的热点。

目前，国内外许多研究者对高盐废水作了许多研究，对于含Cr（VI）电镀废水的处理主要采用化学还原法、电解法、微生物法、萃取法等。

化学法是当前应用最广泛的一种方法，主要有化学还原法和化学沉淀法。

但由于在实际运作中，投料量和PH值较难控制，如果控制不当，可能造成处理效果不佳，如果投料过量，浪费资源，成本不但增加，而且出手COD也会增加，还易形成[Cr2(OH)2SO3]2+络离子，加碱亦难沉淀；如果投料不足，则Cr（VI）还原不充分，出水Cr（VI）还原不充分，出水中Cr（VI）含量不达标。

离子交换法处理含铬废水

离子交换法处理含铬废水

离子交换法处理含铬废水摘要：含铬废液pH＝3-4时，流量为10BV/h时，采用双阴离子交换柱串联全饱和工艺处理回收含六价铬废水，出水能满足国家排放标准，穿透体积大。

利用阳离子交换树脂柱除去再生液中的钠离子，去除率可达到83%，纯化后的含六价铬溶液能再次投入使用。

关键词：六价铬；离子交换；回收Abstract: The pH of Cr6 +wastewater was 3-4, flow rate was 10BV/h. Two negatively charged ion-exchange resin columns were serialized and saturated to recover Cr6+ wastewater. The permeability was high and processed water could meet national discharge standards. Then positively charged ion-exchange resin was employed to remove Na+ in the recovered water, and 83% of Na+ could be removed. After that the purified Cr6+solution could be reused.Keywords:Cr6+ ；ion-exchange ；recovery铬是环境污染及影响人类健康的有害元素之一。

六价铬为食入性毒物，饮水中超标400倍时，会发生口角糜烂、腹泻、消化紊乱等症状，引起呼吸急促，咳嗽及气喘，短暂的心脏休克，肾脏、肝脏、神经系统和造血器官的毒性反应等，更可能造成遗传性基因缺陷，并对环境有持久危险性。

六价铬一般分离方法有离子交换树脂、电渗析、电解氧化还原法、还原沉淀法、石灰絮凝和吸附法等几种手段。

本文研究了六价铬在阴、阳离子交换树脂柱上的行为和分离条件，提出以离子交换为主的废水中铬形态分离及分析的系统流程，并研究了对六价铬的纯化和回收。