CN102154681B - 一种净化六价铬电镀废液的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电镀废液处理领域，公开了一种净化六价铬电镀废液的方法。本发明所述方法包括：电镀废液以5-6BV/h流速通过含磺酸基团的强酸性大孔聚合物树脂进行净化。本发明还提供了一种净化六价铬电镀废液的装置，包括电镀液贮槽、入口与电镀液贮槽出口连通的电镀废液贮槽、入口与电镀废液贮槽出口连通且由含磺酸基团的强酸性大孔聚合物树脂和外壳组成的吸附塔，所述吸附塔的出口与电镀液贮槽入口连通。本发明所述方法和装置无需稀释和浓缩步骤即可完成处理六价铬电镀废液，并达到较高的回用率，减少了铬电镀废液对环境和人类的危害，可以广泛应用于电镀工艺领域。
Description
技术领域
本发明涉及电镀废液处理领域，具体涉及一种净化六价铬电镀废液的方法和装置。
背景技术
电镀是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层另一种金属膜的工艺，能够对待镀制品起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。根据采用镀层金属的不同，电镀分为铬电镀、铜电镀、镍电镀等，其中铬电镀以其卓越的性能被广泛应用。
在我国，铬电镀普遍为六价铬电镀。电镀时，以铬金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的制品做阴极，H2CrO4为电镀液，形成电流后，铬金属的阳离子向阴极移动，在待镀制品表面被还原形成镀层。然而，在电镀铬的过程中，电镀液不可避免的会从生产工序中带来其他金属阳离子杂质，例如铁、铜、锌、铬(三价铬)等金属阳离子，此外阳极材料会随时间推移而发生溶解，也会产生金属阳离子杂质。这些金属阳离子杂质的积累，严重影响了电镀工艺，降低了电镀品质。因此，长时间使用电镀液后必须排出部分电镀废液并补充新的电镀液或重新配制电镀液。
无论重新配制电镀液还是定期排出部分电镀废液并补充新的电镀液，都会面临处理电镀废液的问题。铬电镀废液中含有高浓度铬酸，而其中的六价铬离子毒性很高。如果水中六价铬离子的含量超过0.1mg/L的浓度，就会对人体产生毒性作用。此外，六价铬离子对皮肤有严重的刺激性，能造成皮肤溃疡，长期摄入会引起扁平上皮癌、肉瘤和腺癌等疾病。同时，六价铬离子的废水、废物不能自然降解，易对环境造成持续性污染。
传统六价铬电镀废液的处理方法，如化学沉淀法、化学还原法等，无法使铬酸中六价铬离子回收利用，只能使其生成氢氧化铬除去，造成了资源浪费。同时，传统处理方法不能进行彻底处理，给环境带来极大危害。中国专利CN101580957A公开了“铬镀液及其废液的净化回用方法和装置”，该专利通过离子交换吸附对铬废液进行吸附处理，达到回用再利用的目的。但是，该方法在进行离子交换吸附的前后需要分别进行铬废液的稀释以及回用液的浓缩，增加了处理工艺中的能耗。此外，该方法中电镀液的回用率为95％，仍然不能最大限度的回用电镀液。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种净化六价铬电镀废液的方法和装置，使得该方法无需稀释和浓缩步骤即可完成处理铬电镀废液，并达到较高的回用率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种净化六价铬电镀废液的方法，包括：
电镀废液以5-6BV/h流速通过含磺酸基团的强酸性大孔聚合物树脂进行净化。
现有技术中，需要对电镀废液进行稀释才进行离子交换吸附，主要是由于铬酸具有强氧化性、强酸性，如果直接进行吸附就会氧化、腐蚀吸附介质，使吸附效果大大降低。而本发明优选采用朗盛德国有限公司生产的Lewatit K2620，它是一类球珠态、拥有磺酸基团的强酸性大孔聚合物树脂，主要应用于汽油添加剂MTBE、ETBE和TAME的生产，以及酚烷基化、烯的水化、酯化、醚化、较大极性和非极性分子的缩合和烷基化，但是在处理铬电镀废液方面的应用未见公开。本树脂具有活化了的反应中心一磺酸基团，提高了其酸度和反应活性，其大孔结构促进了阳离子向反应中心的传输，高的交联度与其紧密的球状结构使之具有高的化学性质和机械稳定性。以上结构特性使得其在处理电镀废液时，无需稀释即可抵抗铬酸的强氧化性和强酸性，并且具有很高的吸附活性。
此外，本发明通过流量计使所述电镀废液通过吸附介质的流速为5-6BV/h，因为流速过大或过小均不能达到最佳的吸附效果。流速过大，电镀废液与吸附介质接触的时间就会缩短，使吸附介质无法充分吸附电镀废液中的金属阳离子杂质；而流速过小，吸附塔内的电镀废液就无法处于同一平面上，造成塔内压力的不均衡，各部分流速不相同，进而引起塔内吸附介质发生搅动，出现空隙，最终使电镀废液中的部分金属阳离子杂质无法接触到吸附介质，影响吸附效果。
本发明通过试验检测吸附效果，结果表明锌、铜、铁、铬等金属阳离子含量减少了80％以上，达到电镀液回用标准，电镀液回用率达到98％以上。
本发明所述方法还包括树脂再生步骤，当本发明所述树脂吸附饱和后，用8％硫酸以2BV/h流速通过含磺酸基团的强酸性大孔聚合物树脂。本发明可通过电子监测设备或常规人工监测手段判断树脂饱和状态，这些监测方法是本领域技术人员所熟知的。
此外，本发明还提供一种净化六价铬电镀废液的装置，其组成和连接关系参见图1，由图1可知本发明所述装置包括电镀液贮槽、入口与电镀液贮槽出口连通的电镀废液贮槽、入口与电镀废液贮槽出口连通且由含磺酸基团的强酸性大孔聚合物树脂和外壳组成的吸附塔，所述吸附塔的出口与电镀液贮槽入口连通，所述连通的管道上均设有阀门和气泵，所述阀门为一通阀门或两通阀门，所述电镀废液贮槽和吸附塔连通的管道上还设有流量计，吸附塔和电镀液贮槽连通的管道上还设有监测仪。其中，吸附塔优选用Lewatit K2620吸附介质。
作为优选，本发明所述装置还包括出口与吸附塔入口连通的硫酸槽、入口与吸附塔出口连通的废水处理装置，所述连通的管道上均设有气泵和阀门，所述阀门为一通阀门或两通阀门。
其中，作为进一步优选，所述硫酸槽和电镀废液贮槽通过两通阀门共同与吸附塔入口连通，所述废液处理装置和电镀液贮槽通过两通阀门共同与吸附塔出口连通。
本发明所述装置可通过人工控制，也可通过连接到PLC控制系统进行全自动控制。
由以上技术方案可知，本发明所述方法和装置无需稀释和浓缩步骤即可完成处理六价铬电镀废液，并达到较高的回用率，减少了铬电镀废液对环境和人类的危害，可以广泛应用于六价铬电镀工艺领域。
附图说明
图1所示为本发明所述净化六价铬电镀废液的装置示意图；
其中，1所示为电镀液贮槽，2所示为一通阀门，3、5、8、11、14所示为气泵，4所示为电镀废液贮槽，6所示为流量计，7、13所示为两通阀门，9所示为硫酸槽，10所示为吸附塔，12所示为监测仪，15所示为废液处理装置；
在此说明，附图只是说明本发明装置的组成和连接关系，以便更好地理解本发明，并不对其各组成部分的空间位置加以限制。
具体实施方式：
本发明公开了一种净化六价铬电镀废液的方法和装置，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及装置已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种净化六价铬电镀废液的方法和装置进行详细说明。
实施例1：
当检测到电镀液贮槽1中Fe3+浓度超过8g/L、Cu2+浓度超过5g/L、Zn2+浓度超过3g/L或Cr3+浓度超过6g/L时，由PLC控制系统打开一通阀门2，启动气泵3将电镀废液送入到电镀废液贮槽4，启动气泵5、流量计6和两通阀门7，将电镀废液以5.5BV/h流速送入吸附塔10处理，同时开启气泵11和两通阀门13将处理后的电镀净化液送回之电镀液贮槽。
当监测仪显示电镀净化液中金属阳离子杂质浓度达到预设值时(即Fe3+浓度8g/L、Cu2+浓度5g/L、Zn2+浓度3g/L、Cr3+浓度6g/L)，关闭气泵11和两通阀门13，控制气泵5将塔内和管道内残留的电镀废液送回之电镀废液贮槽4，然后关闭气泵5，控制两通阀门7打开硫酸槽9一端，用气泵8将8％的硫酸送至吸附塔10中再生，同时控制两通阀门13打开废液处理装置15一端，用气泵14将再生后的废液送至废液处理装置15，当检测到再生后的废液与8％的硫酸成分相同时停止再生，关闭所有阀门和气泵，完成一个工作周期。
实施例2：
取某电镀厂电镀老化母液2m3置于电镀液贮槽，采用分光光度法测得HCrO4 -、Fe3+，Ni2+，Zn2+、Cr3+的含量，具体结果见表1。
本实施例选用Lewatit K2620吸附介质，按照实施例1所述方法对其进行处理，处理后再次检测HCrO4 -、Fe3+，Ni2+，Zn2+、Cr3+的含量，结果见表2.
表1处理前各离子浓度(单位：g/L)
表2处理后各离子浓度(单位：g/L)
由表1和表2结果可知，HCrO4 -回用率达到98％以上(计算公式为处理后HCrO4 -浓度/处理前HCrO4 -浓度×100％)，其他杂质金属阳离子显著减少，减少80％以上，而作为电镀液添加剂的SO4 2-、SiF6 2-损失较少。表明本发明所述方法和装置能够无需稀释和浓缩步骤即可完成处理六价铬电镀废液，并达到较高的回用率，且对其他添加剂成分无明显影响。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种净化六价铬电镀废液的方法，其特征在于，包括：
电镀废液以5-6BV/h流速通过含磺酸基团的强酸性大孔聚合物树脂进行净化，所述含磺酸基团的强酸性大孔聚合物树脂为Lewatit K2620。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，还包括树脂再生步骤，具体为：
用8%硫酸以2BV/h流速通过含磺酸基团的强酸性大孔聚合物树脂。
3.一种净化六价铬电镀废液的装置，其特征在于，包括电镀液贮槽、入口与电镀液贮槽出口连通的电镀废液贮槽、入口与电镀废液贮槽出口连通且由含磺酸基团的强酸性大孔聚合物树脂和外壳组成的吸附塔，所述吸附塔的出口与电镀液贮槽入口连通，所述连通的管道上均设有阀门和气泵，所述阀门为一通阀门或两通阀门，所述电镀废液贮槽和吸附塔连通的管道上还设有流量计，吸附塔和电镀液贮槽连通的管道上还设有监测仪；
其中，所述含磺酸基团的强酸性大孔聚合物树脂为Lewatit K2620。
4.根据权利要求3所述装置，其特征在于，还包括出口与吸附塔入口连通的硫酸槽、入口与吸附塔出口连通的废水处理装置，所述连通的管道上均设有气泵和阀门，所述阀门为一通阀门或两通阀门。
5.根据权利要求4所述装置，其特征在于，所述硫酸槽和电镀废液贮槽通过两通阀门共同与吸附塔入口连通。
6.根据权利要求4或5所述装置，其特征在于，所述废液处理装置和电镀液贮槽通过两通阀门共同与吸附塔出口连通。
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