关键词：电镀废水处理；重金属离子；去除技术
电镀综合废水（以下称为混排废水）水质复杂，成分不易控制，其中含有铬、镉、镍、铜、锌、金、银等重金属离子和氰化物、络合剂、光亮剂、表面活性剂等污染物质，若电镀车间混排废水未经处理直接排放自然水体，将会对生态环境造成极为严重的危害。因混排废水成分复杂，各类污染物因子之间还会相互结合成稳定化合物，特别是重金属离子一旦被其他污染因子络合，将大大增加处理难度[1]。基于此，本文选择电镀混排废水处理中重金属离子的去除技术进行探讨，为日后需要进行电镀废水处理工艺设计的有关方面提供重要经验。
1材料及方法
1.1试验仪器和试剂
仪器：AA7000原子吸收分光光度计；电子天平；751GD型分光光度计；pH计（PHS-3C型）；电磁加热搅拌器（MY3000-6B）；ORP计；抽滤装置；烧杯；10cm滤纸
试剂：氢氧化钠（分析纯）；次氯酸钠（分析纯）；亚硫酸钠（分析纯）；硫化钠（分析纯）；重铬酸钾（基准纯）；二苯碳酰二肼（分析纯）；盐酸（质量分数为37%）；浓硫酸（质量分数为98%）；聚丙烯酰胺（工业级）。
1.2试验方法
电镀废水取自某大型电镀厂，实验采用强氧化性剂NaClO在碱性条件下破氰，破氰后的电镀废水中采用絮凝沉淀方法，铬、铜、镍三种重金属分离。分别量取1000mL电镀混排废水于5个烧杯中，用氢氧化钠（1mol/L）调节pH分别为8、9、10、11、12和13，加入10.88gNaClO（按废水含氰3.4mg/L计算），置于电磁加热搅拌器上以120r/min转速搅拌10min后，用原子吸收分光光度法测定水样中的CN-浓度。对于含铬废水采用亚硫酸钠在酸性条件下还原，然后调节其至碱性条件下，加入聚丙烯酰胺絮凝沉淀[2]。对于含铜废水，由于原水中铜离子浓度不是很高，直接调节pH为碱性，沉淀去除。
1.3试验结果计算方式
（1）目标离子去除率（F）
式中：ρ3和ρ4分别为还原前、后的目标离子的浓度，单位为mg/L。
2试验过程与讨论
2.1电镀混排废水水质分析
电镀混排废水取自某电镀园区废水分类收集池，主要包括铜、镍、总铬、六价铬、氰化物等污染物，浓度分布及排放指标见表1。
表1电镀废水水质情况
2.2破氰工艺的最佳处理条件
两级破氰工艺的原理是：一级破氰，在碱性条件下利用次氯酸盐（ClO-）将氰化物氧化成氰酸盐，反应式如下：
CN-+ClO-+H2O=CNCl+2OH-
CNCl+2OH-=CNO-+Cl-+H2O
总反应式为：CN-+ClO-=CNO-+Cl-
二级破氰，在弱碱性条件下利用次氯酸盐（ClO-）将氰酸盐CNO-进一步被氧化成二氧化碳和氮气，实现完全破除氰化物，反应式如下：
2CNO-+3ClO-=CO2+N2+3Cl-+CO32-
试验采用碱性条件下加入NaClO进行两级破氰，理论投药量为CN-：NaClO=1：7.15（质量比），考虑到药剂的纯度和部分失效，试验中将投药量定为CN-：NaClO=1：8，即一、二级破氰投药量分别为CN-：NaClO=1：3.2（一级）、CN-：NaClO=1：4.8（二级）。通过原子吸收分光光度法测定水样中的CN-浓度，并计算CN-的去除率，结果见图1。
图1pH对一级破氰效果的影响
从图1中可以看出，破氰效果先是随着pH的上升而增大，当pH大于10后，破氰效果便趋于平缓，pH为10时，氰的去除率可达96.4%。这是因为开始OH-是影响破氰的主要因素，但随着OH-浓度的增大，电镀液中的CN-已经完全变为CO2和N2。笔者认为：pH对电镀废水破氰反应相当关键，碱性条件明显优于酸性条件，在酸性条件下反应速度较慢，出水浓度难以达标，而随着碱性的增强，出水浓度迅速减小，当pH≥9时，一级反应氰去除率可近似达到100%（原水质量最高不超过150mg/L），且pH值越高反应时间越短，处理效果越好
分别取上述经一级破氰的电镀混排废水，用稀硫酸（1mol/L）调节pH分别为6、7、8、9、10和11，加入16.32gNaClO（按废水含氰3.4mg/L计算），置于电磁加热搅拌器上以120r/min转速搅拌10min后，用原子吸收分光光度法测定水样中的CNO-浓度，并计算CNO-的去除率，结果见图2。当pH≥7时，二级反应氰酸盐去除率开始升高，当pH=8时，氰酸盐去除率可近似达到100%，但当pH＞8时，氰酸盐去除率开始下降明显，反应时间延长，处理效果较差。
图2pH对二级破氰效果的影响
2.3还原六价铬及去除总铬的最佳处理条件
2.3.1pH对混排废水六价铬还原效果的影响
分别量取上述经破氰处理后的混排废水于6个1000mL烧杯中，用盐酸调节pH分别为1、2、3、4、5和6，置于电磁加热搅拌器上以120r/min转速搅拌10min后，加入300mg亚硫酸钠，反应15min后，用原子吸收分光光度法测得水样中Cr6+的浓度，并计算Cr6+的还原率，结果如图2所示。
图2pH对Cr6+还原效果的影响
从图2中可以看出，当pH=1时，Cr6+浓度最低，而当pH=6时，Cr6+的浓度最高，同时从图2中也可以看出，在pH=1和pH=2时，六价铬的去除率相差不大，从节约药剂降低成本出发，选择pH=2为Cr6+的最佳还原pH值[3]。
2.3.2亚硫酸钠投加量对含铬废水还原效果的影响
分别量取1000mL经破氰处理后的混排废水于5个烧杯中，用盐酸调节pH至2，在电磁加热搅拌器上以120r/min的搅拌速度搅拌10min后，再分别向破氰分离后的含铬废水中加入100、200、300、400和500mg亚硫酸钠，反应15min后，用原子吸收分光光度法测得水样中Cr6+的浓度，并计算Cr6+的还原率，结果如图3所示。
图3还原剂投加量对Cr6+还原效果的影响
从图3中可以看出，随着亚硫酸钠投加量的增加，Cr6+的还原率迅速升高，当亚硫酸钠的投加量为300mg时，Cr6+的还原率达到最大，为91.4%，还原后废水中Cr6+浓度为1.5mg/L，之后缓慢降低，所以选用300mg作为亚硫酸钠的最佳用量[4]。
2.3.3絮凝剂投加量对含铬废水沉淀效果的影响
分别量取1000mL经破氰处理和六价铬还原的混排废水于5个烧杯中，用NaOH（1mol/L）调节pH至7-8，待有沉淀生成时分别加入聚丙烯酰胺的量为1、2、3、4和5g，搅拌10min后，静置1h。取其上清液用原子吸收分光光度计测量Cr6+的浓度，并计算其去除率，结果如图4所示。
图4絮凝剂投加量对含铬废水沉淀的影响
从图4中可以看出，随着絮凝剂投加量的增加，Cr6+的去除率随之上升，当絮凝剂的投加量超过3g时，Cr6+的去除率趋于稳定，这是因为，絮凝剂只能起到加速下沉的作用，当絮凝剂的投加量超过一定值时，废水中的Cr6+几乎完全沉淀，再加入过量的絮凝剂对Cr6+去除率效果不明显。聚丙烯酰胺投加量为3g/L时，Cr6+的去除率为87.0%，废水中的Cr6+浓度为0.095mg/L，达到电镀废水排放标准表3规定的限值。
2.4去除铜镍离子的最佳处理条件
2.4.1pH对铜镍废水沉淀效果的影响
分别量取1000mL已破氰处理及分离铬离子后的废水于5个烧杯中，用氢氧化钠分别调节pH至7、8、9、10和11，分别加入聚丙烯酰胺3g，搅拌10min，静置，过滤，取上清液测定Cu2+、Ni2+的去除率，结果如图5所示。结果表明，开始随pH的增大，Cu2+、Ni2+的去除率增加，当pH超过9时，增加pH，Cu2+的去除率便趋于平缓。此时，废水中的Cu2+浓度降至为0.259mg/L，Cu2+的去除率为97.65%。当pH超过11时，Ni2+的去除率便趋于平缓，废水中的Ni2+浓度降至为0.098mg/L，此时Ni2+的去除率为98.85%，
图5pH对铜镍废水沉淀的影响
2.4.2絮凝剂投加量对含铜废水去除效果的影响
分别量取1000mL破氰分离后的废水于5个烧杯中，用氢氧化钠分别调节pH至9，搅拌10min，静置，过滤，取上清液分别加入聚丙烯酰胺为1、2、3、4和5g，再搅拌10min，再静置，再过滤，取上清液测定Cu2+的去除率，结果如图6所示。结果表明，随着絮凝剂投加量的增加，Cu2+的去除率随之上升，当絮凝剂的投加量超过2g/L时，Cu2+的去除率为79.6%，废水中的Cu2+浓度为0.318mg/L，接近表3排放标准。
取分离铜离子后的废水继续试验，氢氧化钠分别调节pH至11，搅拌10min，静置，过滤，取上清液分别加入聚丙烯酰胺为1、2、3、4和5g，再搅拌10min，再静置，再过滤，取上清液测定Ni2+的去除率，结果如图7所示。结果表明，随着絮凝剂投加量的增加，Ni2+的去除率随之上升，当絮凝剂的投加量超过2g/L时，Ni2+的去除率为90.6%，废水中的Cu2+浓度为0.156mg/L，接近表3排放标准。
图6絮凝剂投加量对铜镍废水沉淀的影响
3结论
综上所述，电镀废水若未经处理便排放，其所含的重金属离子将会对环境造成严重的破坏。研究得出，最佳破氰条件为：pH=10，破氰率可达96.4%，废水中的CN-浓度降为0.122mg/L；Cr6+的最佳还原条件为：pH=2，亚硫酸钠投加量=300mg/L，还原率可达91.4%；Cr6+的最佳沉淀条件为：pH=2，聚丙烯酰胺的投加量为3g/L，去除率可达87.0%，废水中的Cr6+浓度降为0.195mg/L；Cu2+的最佳沉淀条件为：pH=9，聚丙烯酰胺的投加量为2g/L，去除率可达79.6%，废水中的Cu2+浓度降为0.318mg/L。经过处理后，CN-、Cr6+和Cu2+的出水浓度均达到行业排放标准，从而减轻对环境的污染。
参考文献：
[1]王方.回收重金属废水用电去离子技术研究进展[J].工业水处理.2008（12）.
[2]苗立永、员玉良、王铮.FeS流化床处理电镀废水中重金属离子的试验研究[J].工业水处理.2008（09）.
[3]高融，顾宏，林振锋，等.全膜法处理回用电镀清洗废水[J].工业水处理，2011（6）：80-89
[4]卫凯，王震.电镀废水危害与处理[J].北方环境.2011（09）