電鍍廢水處理及銅粉回收新技術
摘要：評述了目前我國電鍍廢水處理的主要方法,介紹了AAT-888處理劑處理電鍍含銅酸、堿廢水及回收銅粉的新工藝。
關鍵詞：電鍍廢水處理,銅粉回收,螯合
0前言
電鍍行業大量使用劇毒的氰化物、六價鉻及鎳、鎘、鋅、銅、錫、金、銀等重金屬,其排放的廢水對環境和人體造成巨大危害。治理有害物質,變廢為寶,將資源有效回收,實現清潔生產與資源回用意義重大。一個中等規模的塑料電鍍廠,通常每天排放廢水約1500,t其中含銅螯合物的廢水約240,t含銅非螯合物的廢水約600,t若以含銅量50mg/L計算,每天排出的銅量達42kg。
電鍍廢水中含有較強的螯合劑,可與重金屬離子形成非常穩定的螯合物,用普通的堿難以將金屬離子沉淀出來,需用特殊方法才能除去金屬離子,達到廢水處理的目的[1~3]。
以下將綜述目前電鍍廢水處理的主要方法,并介紹一種適于螯合與非螯合、單一與混合的各種含銅酸、堿廢液廢水處理與銅粉回收的新工藝。
1電鍍廢水處理方法
1.1化學沉淀法
化學沉淀法是目前應用最普遍的廢水處理方法,常用分流-綜合2段處理,其流程見圖1。常用的沉淀劑有氫氧化鈉、硫化鈉、石灰和碳酸鈣。不同的金屬離子形成氫氧化物的最佳pH值不同,某一金屬離子形成氫氧化物的最佳pH值可能是另一金屬重新溶解的條件。因此,用堿沉淀法處理廢水的有效性并不很高,而且形成的氫氧化物沉淀遇酸時還會再溶解,從而造成二次污染。為了克服這一缺點,國內已開始生產高分子重金屬捕集沉淀劑(DTCR)。DTCR是由多個二硫代氨基甲酸鹽作為螯合基團的高分子聚合物,分子量為10~15萬,能與多種金屬離子形成非常穩定的不溶性沉淀,處理后的排出水中重金屬含量低于0.5mg/L,完全符合國家排放標準,而且可以一次除盡多種重金屬離子,所形成的沉渣遇酸不會再分解,無二次污染,也不會像硫化物遇酸形成污染環境的硫化氫氣體[2,4]。DTCR沉淀法的主要缺點是處理費用高,DTCR運輸與保存困難,形成的污泥難以利用,貴重金屬難以回收利用。DTCR沉淀法處理混合電鍍廢水的流程見圖2,其與堿沉淀法的對比見表1。
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1.2離子交換法
離子交換法處理重金屬廢水具有占地少、不需對廢水進行分類處理等優點。離子交換樹脂有陽離子和陰離子交換樹脂2種。陰離子交換樹脂可用來回收氰化鍍金、銀中的金銀和焦磷酸鹽鍍銅中的銅;陽離子交換樹脂,尤其是弱酸型陽離子交換樹脂(如鈉型丙烯酸樹脂)適于重金屬離子的回收,對單一金屬離子回收時,可以返槽使用,目前在回收鍍鎳液與化學鍍鎳液的鎳離子中已有應用。對于混合型重金屬廢水,陽離子交換樹脂也有很好的去除效果,去除陰、陽離子后的水可以回用,但回收的濃廢液無法直接回用,需用化學法進行處理。如對含有鎳、銅、鐵等金屬離子和氰的混合廢水,需要用“三床”(強酸型陽離子床-弱堿性陰離子床-強堿性陰離子床)離子交換法處理。當廢水通過強酸性陽離子交換柱時,各種配位陰離子被吸附,然后用堿再生,之后廢水再通過強堿性陰離子樹脂柱時,氰根和其他陰離子又被吸附,用堿再生。經“三床”樹脂柱處理的水可以直接回用,而陽、陰離子樹脂的洗出液要用氯氣破壞氰化物,再用石灰或堿沉淀重金屬,所得沉渣也無法直接利用,加上樹脂的處理量小,只能處理低濃度廢水,而且樹脂價格高,投資費用大,工藝操作也較復雜,不便于控制管理。因此,離子交換法作為輔助處理方法應用較多,直接處理廢水的并不多。
1.3電解法
電解法主要用于單一金屬濃廢液的處理。如將電鍍鎳的廢液放入電解槽中,以不溶性的氧化鉛作陽極,不銹鋼作陰極,在2~4A/dm2的電流密度下進行電解,廢水中的有機物被陽極氧化而分解,鎳則以金屬鎳形式在陰極析出,從陰極剝下的鎳具有很高的純度,可以直接回收或銷售。
電解法也適用于濃的含銅廢液,如酸性光亮鍍銅液、堿性印制板銅氨蝕刻液或酸性氯化銅蝕刻液,約有95%的銅可以從陰極析出,從不銹鋼陰極上剝下的銅板可以直接銷售。
電解法的主要缺點是難以處理稀的重金屬廢水,濃的含銅或鎳的廢液經電解后,銅、鎳含量仍超過排放標準,無法直接排放。
2電鍍含銅酸、堿廢液廢水銅粉回收新工藝
堿性化學鍍銅(含EDTA、酒石酸鹽配合物)、堿性無氰鍍銅(含HEDP、焦磷酸鹽、檸檬酸、酒石酸配合物)和酸性光亮鍍銅廢水中含大量的銅,可以使用AAT-888處理劑處理,同時將廢液廢水中的銅以銅粉形式回收。這種處理方法既簡便又實用,解決了電鍍廢水處理的難關,很有推廣使用的價值,在國內尚未報道。
2.1工藝特點
(1)具有極強的破壞金屬螯合物的功能,可以從EDTA化學鍍銅液中分離出EDTA和銅粉;
(2)除銅率可達99%以上,除銅后的廢水中Cu2+濃度低于1mg/L,除銅效果優于其他方法;
(3)可處理高、低濃度廢液,也可將高、低濃度廢液混合處理;
(4)濾出的銅粉干燥后含銅量達80%~90%,可直接銷售或用于制造粉末冶金的銅零件;
(5)除銅后的濾液,加堿至pH值為8.0~9.0,沉淀出的氫氧化物沉渣可以作為堿來中和含銅酸性廢水,從而節約大量的堿,變廢為寶,同時也免去壓濾處理,使固體廢棄物減少50%~70%。
2.2處理條件
AAT-888處理粉劑用量 溶液含銅量(g/L)的1.0~2.5倍
AAT-1EDTA分離劑50~60mL/L
溫度 室溫
pH值 1.8~2.2
時間5~20min
攪拌 連續強烈攪拌
槽體 塑料或鋼鐵
2.3處理流程
2.3.1EDTA化學鍍銅廢液
AAT-888處理EDTA化學鍍銅廢液的步驟如下,流程見圖3:
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(1)在處理槽中注入2/3體積的EDTA化學鍍銅廢液與廢水,用AAT-1EDTA分離劑調pH值至2.0,此時EDTA析出,過濾收集EDTA;
(2)按濾液中銅含量(g/L)的1.0~2.5倍在連續攪拌條件下加入AAT-888處理劑;
(3)繼續攪拌10~20min,打入板框壓濾機過濾,收集析出的銅粉進行干燥處理;
(4)將板框壓濾機濾出的濾液打入另一處理槽,加氫氧化鈉溶液至pH值為8.0~9.0,再加適量絮凝劑,攪拌20~30min,形成氫氧化物沉淀漿料,可以用作酸性廢水的中和劑,上清液經活性炭處理,若達標即可排放,若不能達標則混入其他廢水繼續處理。
2.3.2堿性無氰鍍銅廢液
HEDP堿性無氰鍍銅、檸檬酸鹽堿性無氰鍍銅、檸檬酸鹽-灑石酸鹽堿性無氰鍍銅、焦磷酸鹽堿性鍍銅以及各種市售專用堿性無氰鍍銅廢液均可用與EDTA化學鍍銅廢液相同的處理方法進行處理和銅粉回收,只是調整pH值至2.0時可用硫酸分離劑。
2.3.3酸性光亮鍍銅廢液
AAT-888處理酸性光亮鍍銅廢液的步驟如下:
(1)在處理槽中注入2/3體積的光亮酸銅廢液與廢水,用氫氧化鈉或處理中形成的氫氧化物沉淀漿料調節溶液pH值至2.0;
(2)按廢液中銅含量(g/L)的1.0~2.5倍在連續攪拌條件下加入AAT-888處理劑;
(3)攪拌10~30min,當溶液中出現大量粉紅色銅粉時,繼續攪拌10~20min,將溶液打入布袋或板框壓濾機過濾,收集析出的銅粉進行干燥處理;
(4)將板框壓濾機濾出的濾液打入另一處理槽,加氫氧化鈉溶液至pH值8.0~9.0,再加適量絮凝劑,攪拌20~30min,形成氫氧化物沉淀漿料,可以用作酸性廢水的中和劑返回使用,而上清液經活性炭吸附處理達標后即可排放。
2.3.4印制板酸堿含銅廢水
酸性光亮鍍銅液與堿性鍍銅液或堿性化學鍍銅液混合后一起處理,AAT-888處理酸性光亮鍍銅液與堿性無氰鍍銅液的流程與處理EDTA化學鍍銅液的基本相同。酸堿含銅廢水不管是否螯合,都可用此法進行聯合處理。
3結語
AAT-888處理法可以處理螯合的或非螯合的單一廢液或高濃度廢液,也可同時處理混合的酸、堿含銅廢液,回收銅粉,使廢水處理與資源回收有機結合,使污泥數量大為減少,廢水處理成本大幅下降,大大促進了電鍍廠清潔生產的積極性。
參考文獻
[1]方景禮.強螯合物廢水的處理方法I———治理螯合物廢水的有效技術與方法[J].電鍍與涂飾,2007,26(9):33~38.
[2]方景禮.強螯合物廢水的處理方法II———螯合沉淀法處理混合電鍍廢水[J].電鍍與涂飾,2007,26(10):43~47.
[3]方景禮.強螯合物廢水的處理方法III———紫外光氧化分解法處理螯合物廢水[J].電鍍與涂飾,2007,26(11):31~35.
[4]蔣建國,王偉,趙翔龍,等.重金屬螯合劑在廢水治理中的應用研究[J].環境科學,1999(1):15~18.[編輯:鄭霞]
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