李艷鴿 李 健

（河南清波環(huán)境工程有限公司，河南 鄭州 450000）

試探究離子交換法治理重金屬電鍍廢水及發(fā)展動(dòng)態(tài)

李艷鴿 李 健

（河南清波環(huán)境工程有限公司，河南 鄭州 450000）

隨著全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的提出，要求各行各業(yè)改進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展方式，建設(shè)綠色環(huán)保節(jié)約型社會(huì)。其中，應(yīng)用離子交換法治理重金屬電鍍廢水備受社會(huì)各界的關(guān)注，本文就近幾年出現(xiàn)的沸石、離子交換樹(shù)脂、離子交換纖維等離子交換材料的發(fā)展以及離子交換法治理重金屬電鍍廢水的各種技術(shù)和各種組合處理技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展?fàn)顟B(tài)做簡(jiǎn)單敘述。

離子交換法 重金屬 電鍍廢水 綜合治理

一、研究背景

自新中國(guó)建立以來(lái)，我國(guó)的各方面建設(shè)都取得了顯著地效果，特別是改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的建設(shè)速度明顯加快，尤其是重工業(yè)方面的成就突出。但是與此同時(shí)也引發(fā)了相關(guān)的問(wèn)題，其中，電鍍廢水的問(wèn)題較為嚴(yán)重，我國(guó)政府在1994年曾經(jīng)將重金屬電鍍列為25種限制發(fā)展的行業(yè)之一。因此，電鍍行業(yè)都在在不斷進(jìn)行科學(xué)研究研發(fā)，開(kāi)拓新技術(shù)、新工藝，同時(shí)，人們也都在致力于如何更好地治理電鍍廢水的技術(shù)應(yīng)用研究。而離子交換法正是由于自身的特點(diǎn)，適合處理濃度較低而排放量大的重金屬電鍍廢水，這種方法已經(jīng)在電鍍廢水處理中已得到了極為廣泛的應(yīng)用。近些年來(lái)，人們逐漸意識(shí)到了世界的資源有限，若要增強(qiáng)自身的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)就必須要加強(qiáng)資源的循環(huán)利用和再生，而離子交換法恰恰就是使得重金屬電鍍廢水實(shí)現(xiàn)循環(huán)再生的有效途徑和方法。所以，加大離子交換法研究的力度是十分必要的，這是實(shí)現(xiàn)我國(guó)技術(shù)創(chuàng)新與突破的一個(gè)重要環(huán)節(jié)和關(guān)鍵步驟，同時(shí)，也是堅(jiān)持貫徹黨的十八大精神中堅(jiān)持建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的具體體現(xiàn)和重要舉措。

二、廢水的主要成分及一般的治理方法

通常情況下，電鍍廢水的成分是十分復(fù)雜的，一般有十幾種甚至幾十種成分和多種元素，其中有氰和常見(jiàn)的酸堿元素、鉻元素、鎳元素、鎘元素、銅離子、鋅元素、銀離子等，這些重金屬元素都會(huì)嚴(yán)重影響甚至污染排放水域的水質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致大片的水生生物死亡，所以說(shuō)重金屬?gòu)U水是電鍍行業(yè)中潛在的危害性極大的廢水類(lèi)別之一。從電鍍生產(chǎn)工藝可將電鍍廢水分為前處理廢水、鍍層漂洗廢水、后處理廢水以及廢鍍液、廢退鍍液等四類(lèi)。從氫離子的濃度高低出發(fā)又可以分為兩類(lèi)，即電鍍廢水有的呈堿性，但也有呈酸性的。按照相關(guān)的法律規(guī)定，要求各電鍍企業(yè)和廠家排放的廢水必須達(dá)到政府規(guī)定的排放指標(biāo)，而通常鍍貴重金屬的廠家也都會(huì)進(jìn)行金屬回收，在排放污水中的金屬元素也做回收利用。鍍金屬的主要取決于加工的物品和數(shù)量，但通常電鍍水中的處理方法有以下幾種：

化學(xué)沉淀法：化學(xué)沉淀法是將廢水中溶解的重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)槌恋砦锏姆椒ǎ偻ㄟ^(guò)過(guò)濾的方法將重金屬?gòu)乃蟹蛛x出來(lái)，該方法包括中和沉法和硫化物沉淀法等。中和沉淀法是將電鍍廢水中的金屬離子和氫氧根離子結(jié)合，以不容物的形式分離出來(lái)，這種方法由于操作性極高，易于學(xué)習(xí)，所以應(yīng)用范圍十分廣泛；硫化物沉淀法與化學(xué)沉淀法原理相似，但是相比較而言，處理后的廢水呈中偏堿性，不需要在進(jìn)行中和，但是沉淀過(guò)程中可能會(huì)形成膠體而產(chǎn)生二次污染。相反，螯合沉淀法無(wú)二次污染，出水穩(wěn)定性好，達(dá)標(biāo)效果好，設(shè)備要求較低，便于實(shí)施，只是費(fèi)用相比較其他方法較高。

另外，氧化還原處理方法也是一種不錯(cuò)的高效的處理方法，包括化學(xué)還原法、鐵氧化法以及電解法?；瘜W(xué)還原用于法治理電鍍廢水是最早應(yīng)用的治理技術(shù)之一，在我國(guó)有著較為廣泛的應(yīng)用，其治理原理簡(jiǎn)單、可操作性高、容易掌握、能承受大量的高濃度廢水沖擊。在這里需要特別提出的是，電解法電解法處理廢水在我國(guó)早已有著廣泛的應(yīng)用，具有效率高、無(wú)二次污染、所沉淀的重金屬可回收利用等諸多優(yōu)點(diǎn)整體綜合效益十分可觀。近年來(lái)，電解法的相關(guān)設(shè)備以及技術(shù)也有著日新月異的發(fā)展。

此外還有溶劑萃取分離、吸附法、膜分離技術(shù)、生物處理技術(shù)、生物絮凝法、生物化學(xué)法、生物吸附法等，在此不做詳細(xì)的介紹，之后會(huì)以離子交換處理法做較為詳細(xì)的敘述。

三、換處理法治理重金屬電鍍污水

離子交換法的發(fā)展歷史相對(duì)較短，主要原因是上世紀(jì)以來(lái)，人們才逐漸認(rèn)識(shí)到物質(zhì)是由原子組成的，而原子又可以細(xì)分為質(zhì)子和中子，甚至一些物質(zhì)的基本組成微粒是以離子化合物形式存在的。其中，離子交換法的成功應(yīng)用主要?dú)w功于離子交換劑的發(fā)展，自二十世紀(jì)初沸石應(yīng)用于水的軟化至今，離子交換劑的種類(lèi)和成分都已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，上世紀(jì)中期英國(guó)人合成的離子交換樹(shù)脂廣受歡迎，而近幾年，纖維在離子交換劑中的應(yīng)用和研究也是受到很多的關(guān)注，多種多樣的離子交換劑更是層出不窮，為電鍍行業(yè)的重金屬電鍍部分的發(fā)展注入了源源不斷的動(dòng)力和十足強(qiáng)勁的活力。

所謂的離子交換處理法就是利用上面所說(shuō)的離子交換劑將廢水中有害物質(zhì)進(jìn)行有效分離的方法，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中經(jīng)常應(yīng)用的離子交換劑有離子交換樹(shù)脂、沸石等等。

沸石作為水處理劑已經(jīng)有將近一百年的歷史，起初應(yīng)用十分廣泛，但是隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，人們對(duì)交換劑提出了更高、更多的要求。而沸石在一些方面則明顯不如新興的一些交換劑材料。沸石是含網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽礦物，由于其內(nèi)部多孔，比表面積大，因此具有獨(dú)特的吸附能力和離子交換能力。人們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究和應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，沸石去除廢水中重金屬離子的基本原理。在大多數(shù)情況下，去除重金屬離子是沸石的吸附作用和離子交換雙重作用的結(jié)果，但是隨著流速增加，吸附作用將逐漸減弱，而離子交換將取代吸附作用占據(jù)主要地位。倘若用氯化鈉溶液對(duì)天然沸石進(jìn)行預(yù)處理，則可以大大地提高其吸附和離子交換能力。在一般情況下，經(jīng)過(guò)吸附和離子交換再生過(guò)程的廢水中含重金屬離子濃度可以大幅度提高。尤其是在沸石去除銅過(guò)程中以及在NaCl再生過(guò)程中，去除率高達(dá)97%以上，可多次吸附交換，再生循環(huán)。而且在整個(gè)過(guò)程中，沸石對(duì)銅的去除率并不降低?？偟膩?lái)說(shuō)，沸石可以用于多種重金屬電鍍廢水的處理，且處理效果不錯(cuò)，但是，對(duì)于濃度較高的重金屬?gòu)U水的處理效果有限，，適用于大量的電鍍廢水處理，在我國(guó)已經(jīng)有了許多成功的應(yīng)用及經(jīng)驗(yàn)，然而沸石所學(xué)的化學(xué)處理技術(shù)等在我國(guó)一些地區(qū)仍舊還有一些問(wèn)題，需要技術(shù)人員的進(jìn)一步研究和解決。

上世紀(jì)出現(xiàn)的離子交換法主要是利用離子交換樹(shù)脂中含有的交換離子同電鍍廢水中的某些離子進(jìn)行交換，并將其從廢水中除去，從而使廢水得到凈化的方法。我國(guó)現(xiàn)有的離子交換樹(shù)脂技術(shù)期起先是由于國(guó)家重視科學(xué)技術(shù)發(fā)展而從外國(guó)引進(jìn)的。但是隨著我國(guó)工業(yè)化的進(jìn)一步建設(shè)和工業(yè)污染的加重，我國(guó)技術(shù)人員對(duì)此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，因此，這項(xiàng)技術(shù)在上世紀(jì)七十年代得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，目前已成為我國(guó)處理重金屬電鍍廢水和回收某些重要金屬的有效手段之一，也是實(shí)現(xiàn)電鍍廢水中重金屬再循環(huán)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)和步驟。

離子交換法盡管有較多的優(yōu)點(diǎn)，但是該技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和操作管理較為復(fù)雜，一般財(cái)力和發(fā)展水平有限的中小型企業(yè)往往由于不能及時(shí)檢查和維修或者管理中存在的弊端而無(wú)法達(dá)到預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益，只有在大型的企業(yè)中才能看到該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。

離子交換樹(shù)脂有凝膠型和大孔型兩種，前者具有較好的選擇性，而后者由于具有制造工藝復(fù)雜、成本高、再生劑耗量大等缺點(diǎn)，因而在實(shí)際中的應(yīng)用上收到的限制諸多。除此之外還有粘土和離子交換纖維等等。

總之，離子交換法處理重金屬電鍍污水中占據(jù)著舉足輕重的地位，多種離子交換技術(shù)的組合和改進(jìn)，對(duì)原有的污水處理技術(shù)都是一種挑戰(zhàn)。隨著各種技術(shù)的成熟和不斷的發(fā)展，傳統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制和處理方法都會(huì)有所改變，廢水處理將從原先單一的處理方式向著多元方向發(fā)展。離子交換法已經(jīng)逐漸顯示出其獨(dú)有的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，運(yùn)作成本也在不斷下降，相信在不久的將來(lái)，離子交換法會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。

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1007-6344（2015）03-0273-01