电镀废水处理中重金属去除的核心步骤与技术详解

电镀废水处理中重金属去除的核心步骤与技术详解

预处理：分类收集与水质调节

分类管网隔离

含铬（Cr⁶⁺）、含氰（CN⁻）、含镍（Ni²⁺）等废水必须单独收集，避免混合形成难降解络合物（如氰铜络离子 [Cu (CN)₄]²⁻）。

水质水量调节

通过调节池（容积按 8-12 小时废水量设计）均匀水质，防止重金属离子提前沉淀；根据污染物类型调节 pH：

含铬废水调至 pH 2-3，便于 Cr⁶⁺还原；

含氰废水调至 pH 10-11，防止 HCN 挥发。

重金属去除核心工艺（按污染物类型分类）

（一）铬（Cr⁶⁺/Cr³⁺）去除

还原沉淀法（传统工艺）

原理：用焦亚钠（Na₂S₂O₅）将 Cr⁶⁺还原为 Cr³⁺，再调 pH 至 8-9 生成 Cr (OH)₃沉淀。

控制参数：还原阶段 pH=2-3，还原剂投加量为 Cr⁶⁺的 3 倍，反应时间≥30 分钟。

纳米材料强化技术（新型工艺）

纳米零价铁（nZVI）还原：nZVI 与 Cr⁶⁺发生电子转移反应，速率比传统还原剂快 3 倍，产物 Cr³⁺可通过磁分离快速回收。

案例：某电镀厂用 nZVI 处理含铬废水，Cr⁶⁺去除率从传统工艺的 92% 提升至 99.5%。

（二）物（CN⁻）去除

碱性氯化法（经典工艺）

两级氧化：

一级氧化（pH 10-11）：ClO⁻将 CN⁻氧化为 CNO⁻（毒性降低 90%）；

二级氧化（pH 8-9）：CNO⁻进一步氧化为 CO₂和 N₂。

药剂投加：Cl⁻与 CN⁻质量比为 3:1，总反应时间≥60 分钟。

电解氧化法（高效无药剂）

通过阳极产生 ClO⁻和・OH 自由基，直接氧化 CN⁻，破氰效率≥99%，且无药剂残留，适用于高浓度含氰废水（CN⁻＞100mg/L）。

（三）镍（Ni²⁺）去除

氢氧化物沉淀法（基础工艺）

调 pH 至 10-11，生成 Ni (OH)₂沉淀，但需注意：

若废水中含络合剂（如柠檬酸），需先破络（如芬顿氧化）再沉淀；

出水 Ni²⁺浓度通常≥1mg/L，难以满足严格标准（如 GB 21900 要求≤0.5mg/L）。

螯合树脂吸附 + 膜分离（深度处理）

螯合树脂：选用亚氨基二乙酸型树脂，对 Ni²⁺选择性吸附，出水 Ni²⁺≤0.1mg/L；

RO 膜回收：吸附饱和后用酸洗脱，洗脱液经 RO 膜浓缩，可回收 NiSO₄晶体（纯度≥99%）。

（四）综合重金属（Cu²⁺、Zn²⁺、Ag⁺等）去除

硫化物沉淀法（高浓度适用）

投加 Na₂S 或 NaHS，生成 CuS、ZnS 等硫化物沉淀（溶度积比氢氧化物低 10-100 倍），适用于重金属浓度＞100mg/L 的废水。

注意事项：需控制 S²⁻投加量，避免过量生成 H₂S 气体，同时后续需用 FeCl₃去除残留 S²⁻。

纳米螯合剂 + 超滤（高效低泥）

纳米螯合剂（如巯基化 SiO₂）与重金属形成水溶性螯合物，通过超滤膜（截留分子量 10-100kDa）分离，去除率≥99.9%，污泥量比传统沉淀法减少 60%。

络合态重金属的破络预处理

电镀废水中约 70% 的重金属以络合态存在（如 Cu-EDTA、Ni - 柠檬酸），需先破络才能有效去除：

化学氧化破络

芬顿试剂（Fe²⁺+H₂O₂）：在 pH 3-5 条件下，・OH 自由基破坏络合剂结构，使重金属离子游离，适用于 EDTA、酒石酸盐等络合物。

案例：处理含 Cu-EDTA 废水时，芬顿破络后 Cu²⁺去除率从 40% 提升至 95%。

电解破络

利用阳极氧化产生 ClO⁻或活性氧，直接分解络合剂，同时降低 COD，适用于高浓度络合废水（如 PCB 电镀线）。

深度处理：微量重金属去除

离子交换法

选用强酸阳离子树脂（如 001×7）去除 Cu²⁺、Ni²⁺，强碱阴离子树脂（如 201×7）去除 CrO₄²⁻，出水重金属浓度≤0.01mg/L，适用于回用场景。

膜分离技术

UF+RO 组合：超滤截留胶体态重金属，反渗透膜截留离子态重金属，出水可回用于电镀槽液配制，水回用率达 70%-80%。

污泥处理与重金属回收

分类脱水

含铬污泥（Cr³⁺）、含镍污泥（Ni²⁺）需单独脱水（含水率≤80%），送危废处理厂通过火法冶炼（如熔融还原）或湿法浸出（如浸出）回收金属。

资源回收案例

含镍污泥经酸浸 - 萃取 - 电沉积，可得到纯度 99.9% 的金属镍，回收率≥95%；

含铬污泥通过碱熔 - 水浸 - 电解，可回收 Cr₂O₃用于冶金行业。

工艺选择关键原则

污染物形态：游离态重金属优先用沉淀法，络合态需先破络；

浓度梯度：高浓度（＞100mg/L）用硫化物沉淀或电解法，低浓度（＜10mg/L）用离子交换或膜法；

成本控制：化学沉淀法投资低但污泥量大，膜法 / 树脂法成本高但可回收资源，需结合排放标准（如 GB 21900）和回用需求优化。

通过 “分类破络 - 精准去除 - 资源回收” 的全流程设计，电镀废水中的重金属可实现高效去除与循环利用，同时降低二次污染风险。