一种由硫酸铜电镀废水制备去离子水的零排放在线处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种由硫酸铜电镀废水制备去离子水的零排放在线处理及回用工艺， 属于工业废水处理技术领域。
【背景技术】
[0002] 电镀废水处理工艺有很多，诸如：物理吸附法、离子交换法、蒸发浓缩法、化学沉淀 法、氧化还原法、生化处理法、膜分离法，等等。电镀废水成份不同，处理方法亦不相同，只要 适用，可以采用上述方法中的某一种单独进行处理，亦可采用上述方法中的几种组合进行 处理。
[0003] 常见的废水处理工艺是运用组合方法实行二段式末端集中处理电镀废水。电镀车 间按照规定的管路分别将电镀废水排入六价铬废水池、氰化物废水池、综合废水池。第一段 的处理是利用还原剂将六价铬废水池中的六价铬还原成三价铬、用氧化剂将氰化物废水池 中的氰根离子氧化成无害的二氧化碳和氮气，然后排入综合废水调节池，与其它废水汇合 成为综合废水。第二段处理综合废水，在综合废水调节池中调整PH值后，依次经过沉淀、絮 凝、压滤、回调、生化去C0D和活性炭脱色，成为达到排放标准的可排放水。
[0004] 为了节约水资源、实现电镀废水的回收利用，近些年来又在上述二段法的基础上 增加了以膜分离技术和离子交换技术为基础的中水回用装置，形成了所谓的三段法工艺。 常见的综合废水处理及中水回用工艺流程如下：
[0005] 综合废水一综合废水调节池一沉淀池一絮凝池一压滤系统一调节池一生化处理 系统一活性炭吸附系统一过滤池一反渗透膜处理系统一浓水排放、纯水进入离子交换处理 系统进一步纯化一纯水回收利用。
[0006] 无论是二段法工艺还是三段法工艺，主流都是采用末端集中电镀废水处理的模式 (如申请号为200910055677. 4和申请号为200910066905. 8的文献）。因为废水成份过于 复杂，废水处理量过大，很难处理彻底，处理后残留的不同成份之间仍然可能发生化学反应 等原因，这种末端集中处理模式存在以下难题：处理成本高，处理后水质很难达到排放标准 的要求，存在二次污染的风险，重金属资源回收困难，中水回用成本过于昂贵，回收水质很 难达到电镀用水水质标准，以及中水回用率最多只能达到60%~80%。
[0007] 相对于末端集中处理模式，单一废水处理模式因为废水成份比较单一、废水处理 量较小，从理论上分析应该可以很好地解决末端集中处理模式的上述难题，因此成为了近 年来电镀废水处理与回收利用领域研究的热点。单一废水处理模式的核心是根据电镀废水 的化学组成，针对性的进行废水处理回用和有用物质如铜和镍等的回收处理。
[0008] US6162361A、CN102336481A、CN203498176U、CN202754870U 以及 CN201874981A 等 是一些以膜分离技术为基础的专利技术，虽然较好的克服了末端集中处理模式的部分缺 点，但依然存在系统复杂、处理成本高、废水回收利用率不高、蒸发浓缩能耗大等缺陷。尤其 是通过膜分离装置产出的纯水，其电导率最低只能达到5μ s/cm，如果不进行进一步的纯化 处理，这样的水质根本不能满足高品质电镀的水质要求。
[0009] CN101717136A、CN103374743A、CN201660466U 以及申请号为 200810219643. X 的专 利中公开了一些循环利用的技术，但是，上述各专利公开的技术都存在一些不足，在线处理 后的水质还不能满足电镀工艺要求，即无法实现真正意义上的循环利用。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的之一在于提供一种硫酸铜电镀废水处理工艺，该工艺的产出水是电 导率很低、纯度很高的去离子水，其水质完全可以满足电镀工艺要求。
[0011] 本发明的目的之二在于提供一种由硫酸铜电镀废水制备去离子水的零排放在线 处理及回用工艺，该工艺的废水处理系统与电镀系统在线结合，形成一个水闭路循环，从而 实现电镀废水的零排放循环利用。
[0012] 本发明通过以下技术方案实现上述目的：
[0013] 一种硫酸铜电镀废水处理工艺，包括如下步骤：
[0014] 1)用活性炭与离子交换树脂组合吸附硫酸铜电镀废水中的有机物；
[0015] 2)用离子交换树脂吸附步骤1)中得到的废水中的重金属离子；
[0016] 3)采用离子交换法制备纯水的工艺将已去除有机物和重金属离子的电镀废水净 化成去离子水。
[0017] 硫酸铜电镀废水是通过工件将酸铜电镀液带入到清洗槽中和清洗水混合后形成 的，主要含有硫酸铜、硫酸、氯离子和微量的酸铜光亮剂等污染成份。
[0018] 根据本发明，在步骤1)中，所述有机物主要是指酸铜光亮剂中的有机物。所述酸 铜光亮剂的主要成分为染料、聚醚表面活性剂、聚二硫二丙烷磺酸钠、聚二硫二丙烷硫酸钠 和取代硫脲等有机物中的几种的组合。为了延长后续树脂的再生周期和使用寿命，需要在 进行后续处理前将这些有机物清除干净。申请人研究发现，活性炭对其中的染料和/或聚 醚表面活性剂这类有机物的吸附非常充分，而对聚二硫二丙烷磺酸钠、聚二硫二丙烷硫酸 钠和取代硫脲等这类成份的吸附量很小，反之，离子交换树脂对后一类有机物的吸附性能 非常优异，而对前一类有机物的吸附能力非常有限，刚好和活性炭形成非常好的互补。因 此，本发明采用活性炭吸附床和树脂吸附床的组合来吸附硫酸铜电镀废水中的有机物。
[0019] 根据本发明，在步骤1)中，优选的，先采用活性炭吸附去除染料、和/或聚醚表面 活性剂等有机物，再采用离子交换树脂吸附聚二硫二丙烷磺酸钠、聚二硫二丙烷硫酸钠和 取代硫脲等有机物。原因在于，为了防止某些有机物污染离子交换树脂，降低效率。
[0020] 根据本发明，在步骤1)中，所述离子交换树脂选自大孔碱性离子交换树脂。可以 是一种大孔强碱性离子交换树脂，也可以是一种大孔弱碱性离子交换树脂，优选大孔强碱 性离子交换树脂，比如：Lew.atit? VP 〇C 1071、AmberWe*'' XAD4、Purolite? A 860 等。 当树脂吸附床达到吸附饱和时，利用已经熟知的工艺，如用NaOH溶液，即可完成对树脂的 再生。
[0021] 根据本发明，在步骤2)中，所述的用于吸附重金属离子的离子交换树脂选自阳离 子交换树脂或/和螯合型离子交换树脂。更优选的，所述阳离子交换树脂为弱酸型阳离子 交换树脂，比如聚丙烯酸离子交换树脂；更优选的，所述螯合型离子交换树脂是含有亚氨基 二醋酸基等官能团的螯合树脂。还更优选的，上述离子交换树脂为钠型树脂。
[0022] 根据本发明，在步骤3)中，所述的采用离子交换法制备纯水的工艺将已去除有机 物和重金属离子的电镀废水纯化为去离子水，是通过以下步骤实现的：A)将已去除有机物 和重金属离子的电镀废水中的所有非H +阳离子全部转化成H+;B)将所有非0H阴离子全部 转换成0H，并和H+就地结合生成水。或者，是通过以下步骤实现的：A'）将已去除有机物 和重金属离子的电镀废水中的所有非0H阴离子全部转换成OH ;B'）将所有非H+阳离子全 部转化成H+，并和0H就地结合生成水。
[0023] 本发明优选的方案，所述的步骤A)或B'）中是采用阳离子树脂在阳床中将所有非 H+阳离子如Na+等进行吸附处理并置换成H+。
[0024] 本发明优选的方案，所述的步骤B)或A'）中是采用阴离子树脂在阴床中将所有非 0H阴离子如S0 42、C1等进行吸附处理并置换成0H。
[0025] 现有技术中已知的离子交换法制备纯水的阳床树脂和阴床树脂，都可以用做本工 艺的阳床树脂和阴床树脂。
[0026] 所述阴床树脂为凝胶类强碱性阴离子交换树脂。
[0027] 为了进一步改善水质、延长再生周期，可以在阳床和阴床之后增加一个混床。现有 技术中已知的离子交换法制备纯水的混床树脂，均可用作本工艺的混床树脂。
[0028] 根据本发明，硫酸铜电镀废水的在线废水处理工艺的流程如下：
[0029] 步骤1):用活性炭与离子交换树脂组合吸附硫酸铜电镀废水中的有机物。具体而 言，所述吸附所去除的有机物为硫酸铜电镀废水中的酸铜光亮剂残留物等有机物。
[0030] 如前所述，所述酸铜光亮剂的主要成分为染料和/或聚醚表面活性剂等，另外还 含有少量的聚二硫二丙烷磺酸钠或者聚二硫二丙烷硫酸钠和取代硫脲等成份。活性炭对如 聚二硫二丙烷磺酸钠、聚二硫二丙烷硫酸钠和取代硫脲等这类成份的吸附量很小；反之，离 子交换树脂对经离解或部分离解后表现出负离子特性的有机物吸附性能非常优异，对于不 离解和难离解的有机物，其吸附力非常有限，刚好和活性炭形成非常好的互补。因此，本发 明采用活性炭吸附床和树脂吸附床的组合来吸附酸铜电镀废水中的酮酸光亮剂等有机物。
[0031] 相对于常规离子交换树脂而言，聚二硫二丙烷硫酸钠和取代硫脲等这类有机物 分子比较大，考虑到再生时容易解吸附，缩短再生时间，本发明优选的用于树脂吸附床的 离子交换树脂是大孔碱性离子交换树脂。如八11^6^^6'；1<)"04、1^外3?1_1；)￥?〇〇1〇71、 Purolite? A 860 等
[0032] 当树脂吸附床达到吸附饱和时，按照已经熟