申请日2018.02.05
公开(公告)日2018.07.31
IPC分类号C02F9/04; C02F103/16
摘要
本发明公开了一种基于还原反应的电镀废水静态处理工艺，包括以下步骤：步骤一：调节废水pH值;步骤二：一次氧化;步骤三：再次调节废水pH值;步骤四：加入絮凝剂;步骤五：二次氧化;步骤六：步骤五获得的上清液回收利用或排放，步骤二、步骤四、步骤五获得的沉淀物于105℃下烘干24h，干燥后的大颗粒沉淀物进行粉碎处理后装袋。本发明能够在次氯酸钠效果最佳的pH下进行还原反应，通过絮凝剂最佳的pH下反应以增加沉淀大小;能够通过浸渍‑烧结法获得的活性炭进行二次氧化还原，确保上清液达到排放要求。
权利要求书
1.一种基于还原反应的电镀废水静态处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：调节废水pH值：用10%浓度的硫酸溶液或4%浓度的氢氧化钠溶液调节废水的pH值为6;
步骤二：一次氧化：以30mg/L的比例加入次氯酸钠，机械搅拌20min～30min，空气搅拌20min～30min，过滤沉淀物，得到上清液;
步骤三：再次调节废水pH值：用10%浓度的硫酸溶液或4%浓度的氢氧化钠溶液调节溶液的pH值为8-9;
步骤四：加入絮凝剂：以200～300mg/L的比例加入絮凝剂，机械搅拌15min～20min，静置反应时间为1.5h，过滤沉淀物，得到上清液;
步骤五：二次氧化：加入浸渍-烧结法获得的活性炭进行催化还原;去除沉淀后的液体加入活性炭进行二次氧化还原，静置反应时间为3h，过滤沉淀物，得到上清液;
步骤六：步骤五获得的上清液回收利用或排放，步骤二、步骤四、步骤五获得的沉淀物于105℃下烘干24h，干燥后的大颗粒沉淀物进行粉碎处理后装袋。
2.如权利要求1所述的一种基于还原反应的电镀废水静态处理工艺，其特征在于：所述步骤四中的絮凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)的混合液，混合液中各组分比例为20:20:1。
3.如权利要求1所述的一种基于还原反应的电镀废水静态处理工艺，其特征在于：所述步骤五中的活性炭粒度为4～20目，活性炭为果壳炭、木质炭、煤质炭中的一种。
4.如权利要求1所述的一种基于还原反应的电镀废水静态处理工艺，其特征在于：所述步骤五中的浸渍-烧结法获得活性炭的步骤包括：
步骤一：活化：活性炭洗净，浸泡在8%的氢氧化钠溶液中24h后取出，洗净至pH呈中性;浸泡在8%的盐酸溶液中24h后取出，洗净至pH呈中性;自然晾干，置于100℃烘箱中干燥12h;
步骤二：配制浸渍溶液：主活性成分与辅助活性成分的比例为(10:1)～(25:1)进行配制;所述主活性成分为硝酸锰、硝酸镍、硝酸铜的混合液，混合液中各组分比例为(20～25)：(1～2)：(5～10);所述辅助活性成分为硝酸钴、硝酸铈、硝酸铁的混合液，混合液中各组分比例为(0～0.5)：1：(0～2);
步骤三：制备催化剂：将活化后的活性炭浸渍在浸渍溶液中24h后取出，常温常压下自然晾干，置于100℃烘箱中干燥12h后取出;将活性炭置于马弗炉中烧结-固化2h，自然冷却。
说明书
一种基于还原反应的电镀废水静态处理工艺
【技术领域】
本发明涉及电镀废水的技术领域，特别是基于还原反应的电镀废水静态处理工艺的技术领域。
【背景技术】
电镀作为重要的表面工程技术，是利用电化学方法对金属和非金属表面进行装饰、保护及获取某些新的性能的一种工艺过程。由于电镀可对金属表面做美容处理，其可在各种基材上获取装饰性、功能性和防护性较好的金属薄膜。因此，电镀行业能为各行各业服务，如冶金、车辆、军工、电器、航天等，是不可缺少的行业之一，并且也没有被其他技术全方面取代的趋势，而是在不断发展新技术和新工艺。目前，我国的电镀工业规模、产量及产值都已经步入世界电镀大国的行列，电镀工业已成为我国重要的加工行业，是现代工业体系中不可缺少的重要组成部分。根据2003年的统计，我国大约有电镀厂15000个，主要集中在东南沿海和大工业城市。我国的电镀企业30%分布在机械业，20%分布在轻工制造业、还有20%分布在电子行业，其余部分分布于航天、航空及仪器和仪表等高端行业。从镀种所占比例来看，镀锌约占45～50%，镀铜、镍以及铬约占30%，转化膜约占15%，在电子产品中镀铅、锡和金约5%。因此，电镀行业在我国与其他制造业联系紧密，已经成为各制造业的前提产业之一，在我国国民经济建设中占据着重要地位。
同时电镀也是当今全球三大污染工业之一、当今重大水污染工业源之一，是名副其实的污染大户、用水大户。早期，由于各种因素的影响，全国两百多个电镀工业园区中的大部分在建立前均缺少科学的规划和管理。电镀厂点、电镀废水排放点不够规范和集中，且大多数排放点的废水都达不到国家排放标准。截止至目前，我国电镀企业总数已破2万家，正规的生产线也日益增多，达50万条以上，电镀废水总量惊人，每年可以突破40亿立方米，约占国内废水排放总量的10%,占工业废水排放总量的20%。以浙江省为例，2010年电镀企业共有1472家，年排放废水约0.44亿立方米，规模小、产值少、管理水平低，很多电镀企业难以做到废水排放到稳定达标。镀锌是最普遍的镀种，占电镀生产能力的45%～50%，其次是镀铜、镀镍和镀铬，占30%。电镀行业每年消耗锌10万吨、镍13万吨、铜10万吨和铬酸酐8万吨，分别占到全国工业消耗量的2%、30%、1.4%及80%。
电镀废水不仅排放量大而且种类繁多，给治理带来新一轮的严峻考验。电镀行业的废水成份与其他行业产生的单一污染物不同，它多而杂，且有的比较顽固难以处理。重金属、酸、碱、氰化物等污染物常常混迹于电镀废水中。是否能积极妥善处理及处理效果如何将直接影响到周边的环境和水资源、稀有金属等保护和回收。对此，电镀行业电镀废水的污染防治和达标处理一直受到我国政府部门的高度关注，近年来倡导使用先进的电镀生产工艺，同时也提倡资源重新回收利用和生产水的回用，以减少水和资源消耗，达到降低废水和有毒污染物的排放量的目的，推动电镀行业朝绿色方向发展。尽管如此，根据近年来的统计结果表明，我国电镀行业排放的电镀废水大约有50%还没得到很好的治理。因此，电镀废水的有效治理依然是每个电镀企业面临的一个关键问题。
目前,国内大多企业对电镀废水的治理多采用物理和化学的处理方法,如离子交换法、物理化学法等。这些方法虽然对处理废水有明显效果,但是也存在较多的弊端,如离子交换法再生时排出的酸碱和重金属污染物造成二次污染,采用物理化学法处理电镀废水,因为添加各种化学药剂和产生大量含重金属离子的污泥,也造成了二次污染。在国外,目前最先进的电镀废水处理技术是膜分离技术,该技术也是当今公认的最先进的化工分离技术,主要被应用于海水淡化领域,在电镀领域国外已取得很大成效。如日本、意大利和德国等国的大多数电镀企业都是采用膜分离技术处理电镀废水并回收镍、铜、三价铬和水资源。国内的电镀行业对膜分离技术是从2000年起开始探索应用,由于电镀废水的成分复杂,处理很难达标,尤其COD难以降解,会对膜造成很大的损害。
据调查，除了个别的国有企业，就只有外商投资企业在投资建设电镀企业时，配套的工艺能够达到国际先进水平，其他的电镀企业的经营方式都非常粗放，配套的工艺也是落后过时的，且存在较多的问题。一方面过时落后的生产设备以人工或半人工操作为主，自动化水平低，导致电镀品质不好。另一方面分散的电镀企业多为家庭作坊式的小型企业，分布非常分散，缺少现代化企业管理理念，盈利少，缺少持续投资提升的能力。
当前，国内外电镀行业发展程度不一。与国外相比，我国电镀行业仍有很长一段路要走，具体表现为:
(1)资源利用率仍有很大的提升空间。我国电镀企业多数镀种的金属原料利用率低于国外水平。
(2)电镀废水处理有待进一步优化。重金属排放量大，给企业增加无形的处理负担。实际操作中，大多数废水排放达不到国家排放标准，一些原材料利用不够彻底却被简单处理，这不仅导致有毒物质直接接触环境，污染水体，而且给人们的生产生活造成不可挽回的影响。
(3)因工艺技术、生产设备等因素的影响，各镀种的单位耗水量较大，电镀生产的成本与效益不成正比。据调查，我国电镀每平方米的镀件耗水量大于0.3吨，约为国外单位耗水量的10倍左右。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种基于还原反应的电镀废水静态处理工艺，能够在次氯酸钠效果最佳的pH下进行还原反应，通过絮凝剂最佳的pH下反应以增加沉淀大小;能够通过浸渍-烧结法获得的活性炭进行二次氧化还原，确保上清液达到排放要求。
为实现上述目的，本发明提出了一种基于还原反应的电镀废水静态处理工艺，包括以下步骤：
步骤一：调节废水pH值：用10%浓度的硫酸溶液或4%浓度的氢氧化钠溶液调节废水的pH值为6;
步骤二：一次氧化：以30mg/L的比例加入次氯酸钠，机械搅拌20min～30min，空气搅拌20min～30min，过滤沉淀物，得到上清液;
步骤三：再次调节废水pH值：用10%浓度的硫酸溶液或4%浓度的氢氧化钠溶液调节溶液的pH值为8-9;
步骤四：加入絮凝剂：以200～300mg/L的比例加入絮凝剂，机械搅拌15min～20min，静置反应时间为1.5h，过滤沉淀物，得到上清液;
步骤五：二次氧化：加入浸渍-烧结法获得的活性炭进行催化还原;去除沉淀后的液体加入活性炭进行二次氧化还原，静置反应时间为3h，过滤沉淀物，得到上清液;
步骤六：步骤五获得的上清液回收利用或排放，步骤二、步骤四、步骤五获得的沉淀物于105℃下烘干24h，干燥后的大颗粒沉淀物进行粉碎处理后装袋。
作为优选，所述步骤四中的絮凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)的混合液，混合液中各组分比例为20:20:1。
作为优选，所述步骤五中的活性炭粒度为4～20目，活性炭为果壳炭、木质炭、煤质炭中的一种。
作为优选，所述步骤五中的浸渍-烧结法获得活性炭的步骤包括：
步骤一：活化：活性炭洗净，浸泡在8%的氢氧化钠溶液中24h后取出，洗净至pH呈中性;浸泡在8%的盐酸溶液中24h后取出，洗净至pH呈中性;自然晾干，置于100℃烘箱中干燥12h;
步骤二：配制浸渍溶液：主活性成分与辅助活性成分的比例为(10:1)～(25:1)进行配制;所述主活性成分为硝酸锰、硝酸镍、硝酸铜的混合液，混合液中各组分比例为(20～25)：(1～2)：(5～10);所述辅助活性成分为硝酸钴、硝酸铈、硝酸铁的混合液，混合液中各组分比例为(0～0.5)：1：(0～2);
步骤三：制备催化剂：将活化后的活性炭浸渍在浸渍溶液中24h后取出，常温常压下自然晾干，置于100℃烘箱中干燥12h后取出;将活性炭置于马弗炉中烧结-固化2h，自然冷却。
本发明的有益效果：本发明能够在次氯酸钠效果最佳的pH下进行还原反应，通过絮凝剂最佳的pH下反应以增加沉淀大小;能够通过浸渍-烧结法获得的活性炭进行二次氧化还原，确保上清液达到排放要求。
本发明的特征及优点将通过实施例进行详细说明。
【具体实施方式】
本发明，包括以下步骤：
步骤一：调节废水pH值：用10%浓度的硫酸溶液或4%浓度的氢氧化钠溶液调节废水的pH值为6;
步骤二：一次氧化：以30mg/L的比例加入次氯酸钠，机械搅拌20min～30min，空气搅拌20min～30min，过滤沉淀物，得到上清液;
步骤三：再次调节废水pH值：用10%浓度的硫酸溶液或4%浓度的氢氧化钠溶液调节溶液的pH值为8-9;
步骤四：加入絮凝剂：以200～300mg/L的比例加入絮凝剂，机械搅拌15min～20min，静置反应时间为1.5h，过滤沉淀物，得到上清液;
步骤五：二次氧化：加入浸渍-烧结法获得的活性炭进行催化还原;去除沉淀后的液体加入活性炭进行二次氧化还原，静置反应时间为3h，过滤沉淀物，得到上清液;
步骤六：步骤五获得的上清液回收利用或排放，步骤二、步骤四、步骤五获得的沉淀物于105℃下烘干24h，干燥后的大颗粒沉淀物进行粉碎处理后装袋。
具体的，所述步骤四中的絮凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)的混合液，混合液中各组分比例为20:20:1。
具体的，所述步骤五中的活性炭粒度为4～20目，活性炭为果壳炭、木质炭、煤质炭中的一种。
具体的，所述步骤五中的浸渍-烧结法获得活性炭的步骤包括：
步骤一：活化：活性炭洗净，浸泡在8%的氢氧化钠溶液中24h后取出，洗净至pH呈中性;浸泡在8%的盐酸溶液中24h后取出，洗净至pH呈中性;自然晾干，置于100℃烘箱中干燥12h;
步骤二：配制浸渍溶液：主活性成分与辅助活性成分的比例为(10:1)～(25:1)进行配制;所述主活性成分为硝酸锰、硝酸镍、硝酸铜的混合液，混合液中各组分比例为(20～25)：(1～2)：(5～10);所述辅助活性成分为硝酸钴、硝酸铈、硝酸铁的混合液，混合液中各组分比例为(0～0.5)：1：(0～2);
步骤三：制备催化剂：将活化后的活性炭浸渍在浸渍溶液中24h后取出，常温常压下自然晾干，置于100℃烘箱中干燥12h后取出;将活性炭置于马弗炉中烧结-固化2h，自然冷却。
本发明工作过程：
本发明一种基于还原反应的电镀废水静态处理工艺在工作过程中，次氯酸钠在pH为6时的效果最佳，因而预先调整pH值;而絮凝剂则在弱碱性或碱性环境下的效果最佳，也提前调整pH值。经过一次氧化还原和絮凝剂沉淀后的上清液基本纯净，但难以确保达到排放要求，故而进行活性炭的去除;活性炭作为载体，上面浸渍了活性成分;活化时的8%的氢氧化钠溶液为了使得活性炭吸附足够的钠离子，方便后期活性物质的吸附交换，而盐酸作为竞争吸附剂，有利于后期活性物质均匀地分布在活性炭上。
本发明，能够在次氯酸钠效果最佳的pH下进行还原反应，通过絮凝剂最佳的pH下反应以增加沉淀大小;能够通过浸渍-烧结法获得的活性炭进行二次氧化还原，确保上清液达到排放要求。