電鍍廢水后處理中有機(jī)物是如何產(chǎn)生的?
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電鍍生產(chǎn)是以增強(qiáng)金屬制品的耐蝕性和美觀性為目的,利用化學(xué)和電化學(xué)的方法,使金屬表面形成各種氧化膜,或在 金屬、其它材料上鍍上各種金屬。電鍍廠分布廣,每年排放的電鍍廢水達(dá)4Gm3,它的排放量約占工業(yè)廢水總排放量的10%。其排放的的廢水有毒有害,酸堿度 大、重金屬含量高且還含有較大量的難降解有機(jī)物,對(duì)環(huán)境污染特別嚴(yán)重。未經(jīng)處理達(dá)標(biāo)的電鍍廢水排入河道、池塘,滲入地下,不但會(huì)危害環(huán)境,而且會(huì)污染飲用 水和工業(yè)用水。 1·電鍍廢水有機(jī)污染物的來(lái)源 電鍍生產(chǎn)線(xiàn)的廢水主要產(chǎn)生于于電鍍生產(chǎn)過(guò)程中的鍍件 清洗、鍍液過(guò)濾、廢鍍液、退鍍等,以及由于操作或管理不善引起的“跑、冒、滴、漏”;另外還有刷洗極板水、地面、設(shè)備沖洗水、通風(fēng)冷凝水、廢氣噴淋塔廢水 或洗滌的一部分廢水等。電鍍廢水中有機(jī)污染物(如各型表面活性劑、EDTA、檸檬酸、酒石酸、乙醇胺、乙二醇、硫脲、苯磺酸、香豆素、炔二醇等)的來(lái)源主 要有3個(gè)方面:電鍍前處理工藝部分、電鍍工藝部分、電鍍后處理工藝部分。表1為電鍍污水中有機(jī)污染物的比例。從表1看出,電鍍廢水中的有機(jī)污染物主要來(lái)源 于鍍前處理部分,而電鍍工藝本身所占比例較少。
1.1 電鍍前處理中有機(jī)物的產(chǎn)生 電鍍鍍前處理其目的是為了在后面的電鍍中得到良好的 鍍層而進(jìn)行表面整平、除油脫脂、侵蝕等工藝過(guò)程。其產(chǎn)生的污染物為非離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑及其它部分助劑(如緩蝕劑等)、礦物油及蠟油類(lèi) 等有機(jī)物類(lèi)污染物,其水質(zhì)為酸性或堿性。表面整平過(guò)程沖刷的污水中主要的污染物包括懸浮物及少量重金屬離子、總氮及COD。除油脫脂過(guò)程主要是去除工件上 附著的動(dòng)植物油和礦物油。其主要的方法包括有機(jī)溶劑除油、化學(xué)除油、電化學(xué)除油等[5]。有機(jī)溶劑除油過(guò)程中常用的有機(jī)溶劑包括汽油、煤油、苯、二甲苯、 丙酮、三氯乙烯、四氯乙烯、四氯化碳及酒精等。化學(xué)除油是普遍使用的除油方法,它是指利用油污中的動(dòng)植物油的皂化作用及乳化作用將其從零件上除去的過(guò)程。 皂化反應(yīng)就是油脂與除油液中的堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成成肥皂的過(guò)程。礦物油是靠乳化作用而除去的,乳化劑是一種表面活性物質(zhì)。電化學(xué)除油,是在堿性溶液中零件 為陽(yáng)極或陰極,在直流電的作用下將零件表面的油脂除去。依靠電解的作用可以強(qiáng)化除油效果,能使油脂徹底除凈。侵蝕分為一般侵蝕和弱侵蝕兩種,前者主要用于 去除零件表面油和銹蝕產(chǎn)物,而后者主要去除金屬工件表面的薄層氧化物。侵蝕過(guò)程中帶來(lái)了少量的COD及總氮污染物,且對(duì)廢水的pH值具有較大的影響。 1.2 電鍍過(guò)程中有機(jī)物的產(chǎn)生 電鍍過(guò)程中產(chǎn)生有機(jī)物的廢水主要來(lái)于電鍍工序的清洗 水,主要含有濃度較高的各種金屬離子,而其中的有機(jī)物則主要是電鍍液中添
加的各種光亮劑,這些光亮劑一般均為多組分混合高分子有機(jī)化合物。由于所鍍物質(zhì)的 不同,采用的電鍍液也不一樣,下面介紹常見(jiàn)的電鍍液中的有機(jī)物含量及種類(lèi)。 氰化鍍銅工藝是以氰化物作為絡(luò)合劑,鍍液為強(qiáng)堿性, 其中主要有氰化亞銅、、酒石酸鉀鈉、硫氰酸鉀及少量的氫氧化鈉、碳酸鈉及硫酸錳等,主要有機(jī)物為酒石酸鉀鈉。全光亮酸性鍍銅是一種具有高整平全光亮 的強(qiáng)酸性鍍銅工藝。鍍液主要成分由硫酸銅和硫酸組成。所用的有機(jī)添加劑可分為光亮劑和表面活性劑兩類(lèi)。焦磷酸鹽鍍銅是一種以焦磷酸鉀為絡(luò)合劑的弱堿性鍍銅 工藝,其鍍液的主要成分為焦磷酸銅鹽和焦磷酸鉀鹽的絡(luò)合劑。化學(xué)鍍銅主要用于非導(dǎo)體材料的金屬化處理。化學(xué)鍍銅經(jīng)常采用甲醛作為還原劑,其鍍液中的其他成 分還包括硫酸銅、酒石酸鉀鈉、EDTA鈉鹽、氫氧化鈉、甲醇及亞鐵氰化鉀等。另外,數(shù)年前國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)了HEDP、檸檬酸一酒石酸以及三乙醇胺鍍銅,其中 HEDP鍍銅適于鋼鐵件的直接鍍銅,而一般的焦磷酸鹽鍍銅液則不適用。 電鍍鎳漂洗廢水中的有機(jī)污染物主要來(lái)源于電鍍液中添加的各種光亮劑、整平劑以及其他功能的添加劑這些有機(jī)添加劑不僅是環(huán)境污染物,還會(huì)給后續(xù)的廢水回用和金屬回收工藝帶來(lái)不良影響。 鍍鉻的電鍍液中有機(jī)物種類(lèi)較少,主要為醋酸以及醋酸鹽類(lèi)物質(zhì)。 印刷線(xiàn)路板電鍍過(guò)程中添加的藥劑包括各種酸堿及甲醛、酒石酸鉀鈉、EDTA二鈉及各種光亮劑、添加劑等。其水中的污染物除
濃度極高的重金屬離子(主要是銅離子)外還有濃度較高的氨氮及一部分COD和磷酸鹽等。 除此之外,很多合金電鍍及貴重金屬電鍍工藝,其電鍍 工藝五花八門(mén),廢水中也包含了大量的重金屬離子及絡(luò)合有機(jī)物、光亮劑等。不過(guò),總的說(shuō)來(lái)電鍍過(guò)程產(chǎn)生的漂洗水的COD值并不高,但又由于其成分比較復(fù)雜, 不同的工藝采用的電鍍液也不相同,給特征污染物的確定帶來(lái)了難度,進(jìn)而給生化帶來(lái)了一定的影響。 1.3 電鍍后處理中有機(jī)物的產(chǎn)生 電鍍后處理過(guò)程是指工件在鍍上金屬鍍層之后對(duì)其進(jìn)行 的清潔、干燥、包裝、拋光、鈍化、光澤處理、浸表面活性劑脫水處理或者為增加防腐性而采取的化學(xué)抗腐蝕處理。有時(shí)為了鍍件表面的穩(wěn)定,也常涂抹一層抗暗或 抗蝕的有機(jī)膜。這部分廢水有機(jī)物濃度不高,而且這部分廢水占電鍍廢水的比例很低,因此電鍍后處理廢水中有機(jī)物并不是電鍍廢水有機(jī)物中關(guān)注的重點(diǎn)。 2·電鍍廢水有機(jī)物的治理方法 電鍍廢水的組成成分復(fù)雜,其處理技術(shù)多種多樣。但總 的來(lái)講可分為4類(lèi),即化學(xué)法?如還原沉淀法、化學(xué)破氰法、化學(xué)沉淀法、化學(xué)還原法、化學(xué)氧化法、中和法、腐蝕電池法、化學(xué)氣浮法等)、物理法?如蒸發(fā)濃縮 法、反滲透法等)、物理化學(xué)法?如活性炭吸附法、溶氣氣浮法、液膜法、離子交換法、萃取法、電解還原法、電滲透法等)、生化法?如微生物法、活性炭-生物 膜法等)。目前以成本較低、技術(shù)比較成熟的化學(xué)法為主,同時(shí)
適當(dāng)輔以其它處理方法。國(guó)外對(duì)電鍍的治理90%上使用化學(xué)方法,我國(guó)約有40%以上采用此方 法。 現(xiàn)階段綜合電鍍廢水的治理缺乏實(shí)用經(jīng)濟(jì)的工藝。傳統(tǒng)的處理方法難以降解電鍍廢水中的有機(jī)污染物,下面為幾種較有效去除電鍍廢水中有機(jī)物的方法。 2.1 強(qiáng)化混凝法 混凝法去除有機(jī)物的主要機(jī)理為:混凝劑水解生成氫氧 化物絮體對(duì)天然有機(jī)物吸附而將其去除,天然有機(jī)物與混凝劑離子反應(yīng)形成不溶性的絡(luò)合物(鋁或鐵的腐殖酸鹽和富里酸鹽)。由于混凝過(guò)程形成的絮體對(duì)大分子有 機(jī)污染物物理吸附作用較強(qiáng),從而達(dá)到部分去除大分子有機(jī)物的效果,而對(duì)小分子有機(jī)物則由于其物理吸附作用相對(duì)較弱,去除作用要差一些。 美國(guó)環(huán)保局認(rèn)為強(qiáng)化混凝和顆粒活性炭吸附是控制 DBPS前驅(qū)物最好的可利用技術(shù),而且將強(qiáng)化混凝列為控制天然有機(jī)物的最佳方法。強(qiáng)化混凝通過(guò)增加混凝劑投加量、調(diào)節(jié)pH、改良混凝劑、改善水力條件、投 加氧化劑或助凝劑來(lái)最大限度地提高去除有機(jī)物的效果。研究表明,采用強(qiáng)化混凝的有機(jī)物去除率比常規(guī)處理提高近1倍。 對(duì)不同的污染物而言,影響混凝效果的因素是有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量、電性以及溶解性。董秉直等考察了強(qiáng)化混凝處理時(shí)各相對(duì)分子質(zhì)量區(qū)間內(nèi)的有機(jī)物去除情況, 從中獲得小相對(duì)分子質(zhì)量有機(jī)物的去除對(duì)有機(jī)物的去除效果有很大的影響,并得知最大限度的去除小相對(duì)分子質(zhì)量有機(jī)物的最佳pH值。
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