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一种锌-镍合金电镀废水处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明所述的锌‑镍合金电镀废水处理工艺，采用电催化氧化技术对锌‑镍合金电镀废水进行预处理，高效破络，使得络合态的金属离子变成游离态，继而在阴极还原成单质态金属。为确保出水可以达到《电镀污染物排放标准》（GB 21900—2008）中表3的排放要求，进一步投加适量重金属捕集剂、絮凝剂和混凝剂沉淀废水中剩余的金属离子。本发明可高效去除锌‑镍合金电镀废水中的污染物，具有药剂投加量少、污泥产生量少，能耗低等特点，有较好的市场应用前景。

Description

一种锌-镍合金电镀废水处理工艺
技术领域
本发明涉及电镀废水处理技术领域，尤其是一种锌-镍合金电镀废水的处理工艺。
背景技术
合金电镀是近年来新兴的一种表面处理技术，合金镀层一般含有两种或两种以上金属镀层，相比于传统的单金属镀层具有耐磨、耐腐蚀、耐高温、硬度高、致密度高、可焊性强、便于机械加工、美观等特点。其中，锌-镍合金是一种发展较快的新型防护性合金镀层，已广泛应用于轻工家电、汽车、航空航天等领域。
然而对于锌-镍合金电镀，为保证这两种电势相差较大的金属在镀层中的共沉积及稳定性，电镀过程中通常需要投加特定的络合剂。常用的络合剂主要包括氨基羧酸类、羟基羧酸类、脂肪族胺类、醇胺类、多胺类、多元醇化合物等。由于这些络合剂的添加锌离子和镍离子呈络合状态，使得锌-镍合金电镀废水的处理难度大大增加，用常规的沉淀法处理锌-镍合金电镀废水通常无法达标排放。
公告号为CN104961273B的中国发明专利公开了“一种碱性锌-镍合金电镀废水的处理方法”，利用双氧水破坏碱性锌-镍合金电镀废水中的脂肪族胺类强络合剂，然后投加重金属捕集剂（二甲基二硫代氨基甲酸钠）去除废水中残留的锌、镍等重金属离子。尽管该专利可以实现锌-镍合金电镀废水达标排放，但存在处理时间长、药剂投加量大等缺陷。
因此，如何实现高效破络，进而保证重金属达标排放，是当前锌-镍合金电镀废水处理领域的一大难点。
发明内容
为了克服现有锌-镍合金电镀废水处理技术反应时间长、效率不高、药剂投加量大等缺陷，本发明提供一种锌-镍合金电镀废水处理工艺，采用电催化氧化技术预处理破络，释放金属离子，然后依次投加重金属捕集剂、混凝剂，使得释放出的金属离子得以有效去除，包括以下步骤：
（1）将锌-镍合金电镀废水的pH值调至3~8，然后将废水送入电催化氧化反应器中，控制反应器电流密度10~30 mA/cm2，反应2~4 h。
（2）向步骤（1）得到的废水投加重金属捕集剂，投加量为废水中重金属质量的4~6倍，重金属捕集剂与废水中的Zn2+、Ni2+螯合，形成不溶于水的沉淀颗粒。
（3）向步骤（2）得到的废水投加絮凝剂和混凝剂，使得颗粒聚集沉淀。
其中，步骤（1）所述的电催化氧化反应器，配有催化性能的金属氧化物电极，可通过电化学过程产生具有强氧化能力的羟基自由基（·OH）或其它自由基和基团攻击锌-镍合金电镀废水中的络合剂等污染物，破络，释放金属离子。阳极材料为Ti/PbO2或Ti/IrO2/PbO2或BDD或Ti/SnO2或Ti/TiO2或Ti/IrO2，阴极材料为不锈钢或石墨。
其中，步骤（3）所述的絮凝剂的质量浓度为0.1%的聚丙烯酰胺（PAM）水溶液，混凝剂质量浓度为5%的聚合氯化铝（PAC）水溶液。
本发明的有益效果是，本发明所述的锌-镍合金电镀废水处理工艺，采用电催化氧化技术对锌-镍合金电镀废水进行预处理，高效破络，使得络合态的金属离子变成游离态，继而在阴极还原成单质态金属。为确保出水可以达到《电镀污染物排放标准》（GB 21900—2008）中的排放要求，进一步投加适量重金属捕集剂、絮凝剂和混凝剂沉淀废水中剩余的金属离子。本发明可高效去除锌-镍合金电镀废水中的污染物，具有药剂投加量少、污泥产生量少，能耗低等特点，有较好的市场应用前景。
附图说明
图1为本发明锌-镍合金电镀废水处理工艺的流程图。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面通过以下实施例对本发明作进一步具体的阐述，但不可理解为对本发明的限定，对于本领域的技术人员根据上述发明内容所作的一些非本质的改进与调整，也视为落在本发明的保护范围内。
实施例1
实验以某锌-镍合金电镀漂洗水为处理对象，原水含锌66.7 mg/L， 含镍16.5 mg/L，pH10.2，采用本工艺实施的过程为：
（1）测得原水pH为10.2，呈碱性，为提高电催化氧化电极析氧电位，减少析氧副反应的发生，先将废水pH预调节至6.0，然后将废水送入电催化氧化反应器中，控制电流密度10mA/cm2，反应3 h。电催化氧化反应器的阳极材料为Ti/IrO2/PbO2，阴极材料为石墨。电催化氧化高效破络，使得络合态的金属离子变成游离态，继而在阴极还原成单质态金属，去除水体中大部分金属离子。经电催化氧化处理后，测得水质为锌7.36 mg/L，镍1.62 mg/L。
（2）为进一步去除废水中的金属离子，使得出水满足《电镀污染物排放标准》（GB21900—2008）表3的排放标准，向步骤（1）得到的废水投加重金属捕集剂，重金属捕集剂投加量为废水中重金属离子质量的5倍。
（3）向步骤（2）得到的废水投加质量浓度为0.1%的PAM水溶液和质量浓度为5%的PAC水溶液，使得重金属捕集剂捕捉到的Zn2+、Ni2+从废水中沉淀分离。
经过上以上工艺处理后的出水水质为锌0.42 mg/L，镍0.03 mg/L，pH 6.8，出水满足《电镀污染物排放标准》（GB 21900—2008）表3的排放标准（锌＜1.0 mg/L，镍＜0.1 mg/L）。
实施例2
实验以某锌-镍合金电镀漂洗水为处理对象，原水含锌90.3 mg/L， 含镍25.5 mg/L，pH9.8，采用本工艺实施的过程为：
（1）测得原水pH为9.8，呈碱性，为提高电催化氧化电极析氧电位，减少析氧副反应的发生，先将废水pH预调节至6.0，然后将废水送入电催化氧化反应器中，控制电流密度30 mA/cm2，反应3 h。电催化氧化反应器的阳极材料为Ti/PbO2，阴极材料为不锈钢。电催化氧化高效破络，使得络合态的金属离子变成游离态，继而在阴极还原成单质态金属，去除水体中大部分金属离子。经电催化氧化处理后，测得废水中的锌10.5 mg/L，镍2.6 mg/L。
（2）为进一步去除废水中的金属离子，使得出水满足《电镀污染物排放标准》（GB21900—2008）表3的排放标准，向步骤（1）得到的废水投加重金属捕集剂，重金属捕集剂投加量为废水中重金属离子质量的5倍。
（3）向步骤（2）得到的废水投加质量浓度为0.1%的PAM水溶液和质量浓度为5%的PAC水溶液，使得重金属捕集剂捕捉到的Zn2+、Ni2+从废水中沉淀分离。
经过上以上工艺处理后的出水水质为锌0.57 mg/L，镍0.048 mg/L，pH 7.1，出水满足《电镀污染物排放标准》（GB 21900—2008）表3的排放标准（锌＜1.0 mg/L，镍＜0.1mg/L）。

Claims (3)

1.一种锌-镍合金电镀废水处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将锌-镍合金电镀废水的pH值调至5.5~6.5，然后将废水送入电催化氧化反应器中，控制反应器电流密度10~30 mA/cm2，反应2~4 h；
（2）向步骤（1）得到的废水投加重金属捕集剂，投加量为废水中重金属质量的4~6倍；
（3）向步骤（2）得到的废水投加絮凝剂和混凝剂。
2.根据权利要求1所述的一种锌-镍合金电镀废水处理工艺，其特征在于，步骤（2）中所述的电催化氧化反应器的阳极材料为Ti/PbO2或Ti/IrO2/PbO2或BDD或Ti/SnO2或Ti/TiO2或Ti/IrO2，阴极材料为不锈钢或石墨。
3.根据权利1所述的一种锌-镍合金电镀废水处理工艺，其特征在于，步骤（3）中所述的絮凝剂的质量浓度为0.1%的聚丙烯酰胺（PAM）水溶液，所述的混凝剂质量浓度为5%的聚合氯化铝（PAC）水溶液。
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