CN106587472B - 一种含钯电镀废水的资源化回收利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含钯电镀废水的资源化方法，包括清洗水电回收和重金属回收两方面。首先用保安过滤器去除废水中的颗粒杂质，去除杂质后的含钯电镀废水经纳滤膜进一步处理，纳滤膜出水分为产水和浓水两路，产水进入反渗透膜系统进一步去除废水中的溶解盐和钯离子，经纳滤膜和反渗透膜系统处理后的浓水进入低温真空蒸发浓缩装置进一步蒸发浓缩，经浓缩的废水进入光电催化装置，通过紫外光的催化和电化学氧化的作用，去除废水中有机污染物。同时回收废水中的贵重金属钯。本发明可以回收含钯废水中90％以上的清洗水以及几乎所有的钯离子。既高效的回收了资源，又避免了环境污染，具有很高的经济效益和环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及电镀废水回收利用技术领域，具体是涉及一种含钯电镀废水的资源化回收利用方法。
背景技术
含钯废水主要来自于电子生产过程中的活化和钝化。目前含钯废水的处理方法主要有化学沉淀法、还原法、电解法和树脂吸附法。化学沉淀法一般是向废水中投加大量的硫代尿素、氯化铵等化学药剂，与废水中的钯形成化学沉淀。将沉淀物过滤、洗涤、干燥后，通过高温灼烧的方法制得粗钯，然后通过进一步处理制得钯。还原法主要是向废水中投加甲酸等还原剂与废水中的钯反应，形成金属钯沉淀。但还原法回收的钯颗粒小，不易回收，溶液中的其他金属也容易被还原沉淀，钯的纯度低。离子交换法一般利用阴离子交换树脂吸附浓缩废水中的钯，洗脱后用沉淀法或还原法回收再生液中的钯，离子交换法去除效率高、出水水质好、可浓缩废水中的钯，但树脂再生频繁，操作运行费用和维护费用高。
电解法是利用电极的作用，将废水中的有机物在阳极氧化降解，同时废水中的钯离子在阴极还原沉积。与其它回收方法相比，电解法处理效率高、钯离子回收彻底、钯的电极电位高，利用电解法回收钯不会引入其他杂质。二氧化钛具有良好的光催化活性，在紫外光照射下可以产生羟基自由基氧化去除电镀废水中的络合物。利用二氧化钛的光催化氧化作用降解有机污染物，已经成为水污染控制的研究热点。光电催化技术可以结合电解法和光催化技术的优势，另外外加电场可以对紫外光照射的二氧化钛电极施加阳极偏压，减少电子-空穴的复合率，提高光电催化效率；电镀废水中的重金属离子还可以在电场的作用下向阴极转移，并在阴极高效还原，从而达到回收贵重金属，降低污染的目的。
目前含钯电镀废水的处理主要以钯的回收和达标排放为主，但电镀过程中会产生大量的清洗废水，如果能有效的回收其中的水资源，可作为电镀企业重要的第二水源，减少企业的用水量同时降低企业废水的排放量。
发明内容
本发明的目的是使含钯电镀废水中的金属和清洗水得到高效回收。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种含钯电镀废水的资源化回收利用方法，包括清洗水回收及贵重金属钯的回收，具体包括以下步骤：
1)含钯电镀废水分类收集或直接与电镀清洗槽连接，不与其它重金属废水混合；
2)含钯电镀废水首先经过保安过滤器过滤，其过滤孔径为0.1～5um，去除废水中的颗粒杂质，减轻对后续组合膜处理系统的污染；
3)进入由纳滤膜和反渗透膜组成的组合膜处理系统进行处理：电镀废水经增压泵增压至5bar以上，进入纳滤膜进行初步分离，通过纳滤膜截留废水中的大分子有机物、络合物以及废水中80％以上的溶解盐离子，产水通过增压泵增压至20bar以上输送到反渗透膜进一步去除废水中所有的离子，使产水不含金离子以及其他离子，产水电导率低于40us/cm，进入回用水箱，经反渗透膜处理，可回收废水中70％以上的清洗水；
4)纳滤膜和反渗透膜浓水进入蒸发浓缩器，所述蒸发浓缩器为低温真空蒸发浓缩装置，其运行压力控制在3～5kPa，蒸发温度控制在20～30℃，通过蒸发浓缩器蒸发后形成的冷凝水进入回用水箱，回收40-90％的清洗水，同时将电镀废水中钯的浓度提高6-10倍；
5)采用光电催化装置同步去除废水中的有机物和回收贵重金属金：经步骤4)蒸发浓缩后的电镀废水中加入0.01-0.03％的非离子表面活性剂，选用二氧化钛作为光催化电极，阴极和阳极之间靠近阳极处设有阳离子交换膜，选用紫外光为光源，电流密度为0.6～1.0mA/cm2，紫外光波长为250nm～310nm，功率为98W，光电催化反应时间为1～1.2h，在阳极光电的催化氧化去除废水中的有机物，在阴极还原回收废水中的金属钯。经光电催化反应后，可回收废水中99％以上的金属钯，产水COD低于60mg/L。
进一步地，所述的保安过滤器还包括反冲洗系统，反冲洗系统的工作频率为3～5次/小时，通过反冲洗可以提高过滤效率。
进一步地，所述的低温真空蒸发装置，包括真空系统和冷凝系统，其操作温度为22℃，能耗低，在真空条件下蒸发，蒸发效率高。
进一步地，所述非离子表面活性剂为烷基醇酰胺型非离子表面活性剂，通过非离子表面活性剂改善电镀废水的表面活性，促进光催化和电化学氧化作用。
进一步地，所述阳离子交换膜为钠型磺酸型阳离子交换膜，通过阳离子交换膜可以提高钯在阳极的富集速度，提高钯回收效率。
进一步地，所述光电催化装置工作时操作pH在5～10范围内，阴极电位为Ec＝-1.0V～-1.3V，阳极电位为2～8V。
本发明的有益效果是：
本发明首先用保安过滤器去除废水中的颗粒杂质，去除杂质后的含钯电镀废水经纳滤膜进一步处理。纳滤膜出水分为产水和浓水两路。纳滤膜可截留废水中的有机络合物、80％以上的溶解盐及钯离子。产水进入反渗透膜系统进一步去除废水中的溶解盐和钯离子，使产水达到回用标准后，注入回用水箱。经纳滤膜和反渗透膜系统处理后，可回收废水中50％以上的水资源。没有透过纳滤膜和反渗透膜的浓水进入低温真空蒸发浓缩装置进一步蒸发浓缩，一方面提高废水中钯离子的含量，另一方面通过冷凝水蒸气进一步回收废水中的清洗水资源。经低温真空蒸发进一步浓缩的废水，进入光电催化装置，通过紫外光的催化和电化学氧化的作用，去除废水中有机污染物。同时废水中的钯离子在外电场的作用下向阴极转移并在阴极还原成为一层可剥离的金属层，从而使废水中的贵重金属钯得到高效的回收。整个工艺流程简洁、高效，用于含钯电镀废水的处理，可以回收含钯废水中90％以上的清洗水以及几乎所有的钯离子，在高效的回收废水中的钯和清洗水的同时，无需添加其他药剂，处理成本低，无二次污染，具有很高的经济效益和环境效益。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示的一种含钯电镀废水的资源化回收利用方法，包括清洗水回收及贵重金属钯的回收，具体包括以下步骤：
1)含钯电镀废水分类收集或直接与电镀清洗槽连接，不与其它重金属废水混合；
2)含钯电镀废水首先经过保安过滤器过滤，其过滤孔径为0.1um，去除废水中的颗粒杂质，减轻对后续组合膜处理系统的污染；再通过保安过滤器的反冲洗系统进行反冲洗，反冲洗系统的工作频率为3次/小时，通过反冲洗可以提高过滤效率。
3)进入由纳滤膜和反渗透膜组成的组合膜处理系统进行处理：电镀废水经增压泵增压至5.2bar，进入纳滤膜进行初步分离，通过纳滤膜截留废水中的大分子有机物、络合物以及废水中80％以上的溶解盐离子，产水通过增压泵增压至23bar输送到通过反渗透膜进一步去除废水中所有的离子，使产水不含金离子以及其他离子，产水电导率低于40us/cm，进入回用水箱，经反渗透膜处理，可回收废水中70％以上的清洗水；
4)纳滤膜和反渗透膜浓水进入蒸发浓缩器，所述蒸发浓缩器为低温真空蒸发浓缩装置，包括真空系统和冷凝系统，能耗低，在真空条件下蒸发，蒸发效率高，其运行压力控制在3kPa，蒸发温度控制在20℃，通过蒸发浓缩器蒸发后形成的冷凝水进入回用水箱，回收40％的清洗水，同时将电镀废水中钯的浓度提高6倍；
5)采用光电催化装置同步去除废水中的有机物和回收贵重金属金：经步骤4)蒸发浓缩后的电镀废水中加入0.01％的烷基醇酰胺型非离子表面活性剂，改善电镀废水的表面活性，促进光催化电解；选用二氧化钛作为光催化电极，阴极和阳极之间靠近阳极处设有钠型磺酸型阳离子交换膜，通过阳离子交换膜可以提高钯在阳极的富集速度，提高钯回收效率；光电催化装置工作时操作pH在5.0，阴极电位为Ec＝-1.0V，阳极电位为2V；选用紫外光为光源，电流密度为0.6mA/cm2，紫外光波长为250nm，功率为98W，光电催化反应时间为1h，在阳极光电的催化氧化去除废水中的有机物，在阴极还原回收废水中的金属钯。经光电催化反应后，产水COD低于60mg/L。
通过本实施例方法对镀金漂洗废水进行处理后，清洗水回收率为91.3％，金回收率为99.14％。
实施例2：
如图1所示的一种含钯电镀废水的资源化回收利用方法，包括清洗水回收及贵重金属钯的回收，具体包括以下步骤：
1)含钯电镀废水分类收集或直接与电镀清洗槽连接，不与其它重金属废水混合；
2)含钯电镀废水首先经过保安过滤器过滤，其过滤孔径为2.5um，去除废水中的颗粒杂质，减轻对后续组合膜处理系统的污染；再通过保安过滤器的反冲洗系统进行反冲洗，反冲洗系统的工作频率为4次/小时，通过反冲洗可以提高过滤效率。
3)进入由纳滤膜和反渗透膜组成的组合膜处理系统进行处理：电镀废水经增压泵增压至5.5bar，进入纳滤膜进行初步分离，通过纳滤膜截留废水中的大分子有机物、络合物以及废水中80％以上的溶解盐离子，产水通过增压泵增压至26bar输送到通过反渗透膜进一步去除废水中所有的离子，使产水不含金离子以及其他离子，产水电导率低于40us/cm，进入回用水箱，经反渗透膜处理，可回收废水中70％以上的清洗水；
4)纳滤膜和反渗透膜浓水进入蒸发浓缩器，所述蒸发浓缩器为低温真空蒸发浓缩装置，包括真空系统和冷凝系统，能耗低，在真空条件下蒸发，蒸发效率高，其运行压力控制在4kPa，蒸发温度控制在22℃，通过蒸发浓缩器蒸发后形成的冷凝水进入回用水箱，回收65％的清洗水，同时将电镀废水中钯的浓度提高8倍；
5)采用光电催化装置同步去除废水中的有机物和回收贵重金属金：经步骤4)蒸发浓缩后的电镀废水中加入0.02％的烷基醇酰胺型非离子表面活性剂，改善电镀废水的表面活性，促进光催化电解；选用二氧化钛作为光催化电极，阴极和阳极之间靠近阳极处设有钠型磺酸型阳离子交换膜，通过阳离子交换膜可以提高钯在阳极的富集速度，提高钯回收效率；光电催化装置工作时操作pH在7.5，阴极电位为Ec＝-1.15V，阳极电位为5V；选用紫外光为光源，电流密度为0.8mA/cm2，紫外光波长为280nm，功率为98W，光电催化反应时间为1.1h，在阳极光电的催化氧化去除废水中的有机物，在阴极还原回收废水中的金属钯。经光电催化反应后，产水COD低于60mg/L。
通过本实施例方法对镀金漂洗废水进行处理后，清洗水回收率为93.3％，金回收率为99.25％。
实施例3：
如图1所示的一种含钯电镀废水的资源化回收利用方法，包括清洗水回收及贵重金属钯的回收，具体包括以下步骤：
1)含钯电镀废水分类收集或直接与电镀清洗槽连接，不与其它重金属废水混合；
2)含钯电镀废水首先经过保安过滤器过滤，其过滤孔径为5um，去除废水中的颗粒杂质，减轻对后续组合膜处理系统的污染；再通过保安过滤器的反冲洗系统进行反冲洗，反冲洗系统的工作频率为5次/小时，通过反冲洗可以提高过滤效率。
3)进入由纳滤膜和反渗透膜组成的组合膜处理系统进行处理：电镀废水经增压泵增压至6bar，进入纳滤膜进行初步分离，通过纳滤膜截留废水中的大分子有机物、络合物以及废水中80％以上的溶解盐离子，产水通过增压泵增压至28bar输送到通过反渗透膜进一步去除废水中所有的离子，使产水不含金离子以及其他离子，产水电导率低于40us/cm，进入回用水箱，经反渗透膜处理，可回收废水中70％以上的清洗水；
4)纳滤膜和反渗透膜浓水进入蒸发浓缩器，所述蒸发浓缩器为低温真空蒸发浓缩装置，包括真空系统和冷凝系统，能耗低，在真空条件下蒸发，蒸发效率高，其运行压力控制在5kPa，蒸发温度控制在30℃，通过蒸发浓缩器蒸发后形成的冷凝水进入回用水箱，回收90％的清洗水，同时将电镀废水中钯的浓度提高10倍；
5)采用光电催化装置同步去除废水中的有机物和回收贵重金属金：经步骤4)蒸发浓缩后的电镀废水中加入0.03％的烷基醇酰胺型非离子表面活性剂，改善电镀废水的表面活性，促进光催化电解；选用二氧化钛作为光催化电极，阴极和阳极之间靠近阳极处设有钠型磺酸型阳离子交换膜，通过阳离子交换膜可以提高钯在阳极的富集速度，提高钯回收效率；光电催化装置工作时操作pH在10.0，阴极电位为Ec＝-1.3V，阳极电位为8V；选用紫外光为光源，电流密度为1.0mA/cm2，紫外光波长为310nm，功率为98W，光电催化反应时间为1.2h，在阳极光电的催化氧化去除废水中的有机物，在阴极还原回收废水中的金属钯。经光电催化反应后，产水COD低于60mg/L。
通过本实施例方法对镀金漂洗废水进行处理后，清洗水回收率为93.8％，金回收率为99.37％。
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，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 (2)
1.一种含钯电镀废水的资源化回收利用方法，其特征在于，包括清洗水回收及贵重金属钯的回收，具体包括以下步骤：
1)含钯电镀废水分类收集或直接与电镀清洗槽连接，不与其它重金属废水混合；
2)含钯电镀废水首先经过保安过滤器过滤，其过滤孔径为0.1～5um，去除废水中的颗粒杂质；
3)进入由纳滤膜和反渗透膜组成的组合膜处理系统进行处理：通过纳滤膜截留废水中的大分子有机物、络合物以及废水中约80％以上的溶解盐离子，通过反渗透膜进一步去除废水中所有的离子，使产水不含钯离子以及其他离子，产水电导率低于40us/cm，进入回用水箱；
4)纳滤膜和反渗透膜浓水进入蒸发浓缩器，所述蒸发浓缩器为低温真空蒸发浓缩装置，其运行压力控制在3～5kPa，蒸发温度控制在20～30℃，通过蒸发浓缩器蒸发后形成的冷凝水进入回用水箱，回收40-90％的清洗水，同时将电镀废水中钯的浓度提高6-10倍；
5)采用光电催化装置同步去除废水中的有机物和回收贵重金属钯：经步骤4)蒸发浓缩后的电镀废水中加入0.01-0.03％的非离子表面活性剂，选用二氧化钛作为光催化电极，阴极和阳极之间靠近阳极处设有阳离子交换膜，选用紫外光为光源，电流密度为0.6～1.0mA/cm2，紫外光波长为250nm～310nm，功率为98W，光电催化反应时间为1～1.2h，在阳极光电的催化氧化去除废水中的有机物，在阴极还原回收废水中的金属钯；
所述的保安过滤器还包括反冲洗系统，反冲洗系统的工作频率为3～5次/小时，通过反冲洗可以提高过滤效率；
所述的低温真空蒸发装置，包括真空系统和冷凝系统，其操作温度为22℃，能耗低，在真空条件下蒸发，蒸发效率高；
所述非离子表面活性剂为烷基醇酰胺型非离子表面活性剂；
所述阳离子交换膜为钠型磺酸型阳离子交换膜；
所述光电催化装置工作时操作pH在5～10范围内，阴极电位为Ec＝-1.0V～-1.3V，阳极电位为2～8V；
首先用保安过滤器去除废水中的颗粒杂质，去除杂质后的含钯电镀废水经纳滤膜进一步处理；纳滤膜出水分为产水和浓水两路；纳滤膜可截留废水中的有机络合物、80％以上的溶解盐及钯离子；产水进入反渗透膜系统进一步去除废水中的溶解盐和钯离子，使产水达到回用标准后，注入回用水箱；经纳滤膜和反渗透膜系统处理后，回收废水中50％以上的水资源；没有透过纳滤膜和反渗透膜的浓水进入低温真空蒸发浓缩装置进一步蒸发浓缩，一方面提高废水中钯离子的含量，另一方面通过冷凝水蒸气进一步回收废水中的清洗水资源；经低温真空蒸发进一步浓缩的废水，进入光电催化装置，通过紫外光的催化和电化学氧化的作用，去除废水中有机污染物；同时废水中的钯离子在外电场的作用下向阴极转移并在阴极还原成为一层可剥离的金属层，从而使废水中的贵重金属钯得到回收。
2.一种含钯电镀废水的资源化回收利用方法，其特征在于包括清洗水回收及贵重金属钯的回收，具体包括以下步骤：
1)含钯电镀废水分类收集或直接与电镀清洗槽连接，不与其它重金属废水混合；
2)含钯电镀废水首先经过保安过滤器过滤，其过滤孔径为0.1um，去除废水中的颗粒杂质，减轻对后续组合膜处理系统的污染；再通过保安过滤器的反冲洗系统进行反冲洗，反冲洗系统的工作频率为3次/小时，通过反冲洗可以提高过滤效率；
3)进入由纳滤膜和反渗透膜组成的组合膜处理系统进行处理：电镀废水经增压泵增压至5.2bar，进入纳滤膜进行初步分离，通过纳滤膜截留废水中的大分子有机物、络合物以及废水中80％以上的溶解盐离子，产水通过增压泵增压至23bar输送到反渗透膜，通过反渗透膜进一步去除废水中所有的离子，使产水不含钯离子以及其他离子，产水电导率低于40us/cm，进入回用水箱，经反渗透膜处理，可回收废水中70％以上的清洗水；
4)纳滤膜和反渗透膜浓水进入蒸发浓缩器，所述蒸发浓缩器为低温真空蒸发浓缩装置，包括真空系统和冷凝系统，能耗低，在真空条件下蒸发，蒸发效率高，其运行压力控制在3kPa，蒸发温度控制在20℃，通过蒸发浓缩器蒸发后形成的冷凝水进入回用水箱，回收40％的清洗水，同时将电镀废水中钯的浓度提高6倍；
5)采用光电催化装置同步去除废水中的有机物和回收贵重金属钯：经步骤 4)蒸发浓缩后的电镀废水中加入0.01％的烷基醇酰胺型非离子表面活性剂，改善电镀废水的表面活性，促进光催化电解；选用二氧化钛作为光催化电极，阴极和阳极之间靠近阳极处设有钠型磺酸型阳离子交换膜，通过阳离子交换膜可以提高钯在阳极的富集速度，提高钯回收效率；光电催化装置工作时操作pH在 5.0，阴极电位为Ec＝-1.0V，阳极电位为2V；选用紫外光为光源，电流密度为 0.6mA/cm2，紫外光波长为250nm，功率为98W，光电催化反应时间为1h，在阳极光电的催化氧化去除废水中的有机物，在阴极还原回收废水中的金属钯；经光电催化反应后，产水COD低于60mg/L。
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