专利名称：内循环电镀工艺及专用组合设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及内循环电镀工艺及该工艺的专用组合设备。
背景技术：
电镀是现代材料表面处理的重要手段之一，属基础工业。传统的电镀生产工艺是 容易造成重金属污染的，也是当今工业污染治理的重要对象。通常高质量的多层电镀工艺都是将完成本镀种电镀后的工件浸入漂洗槽进行漂 洗，漂洗过的工件热经蒸馏水洗后才进入下一镀种镀槽继续电镀，以避免镀液交叉污染和 保证镀件质量；蒸馏水污染后进行更换，漂洗水在完成漂洗后排出，并按主成分特点进行 分类，先行破氰、六价铬还原等几种处理，然后再一起汇集入含重金属废水池进行PH值调 整，在碱性条件下将重金属氢氧化物凝聚沉淀分离，最后过滤压干成重金属污泥，而将重金 属分离达标后的废水排放。这种常规的处理方法虽然能够达到国家环保治理要求，可以合 法生产，但是却还有不足之处第一，废水混杂后虽经处理可达到国家排放标准，但却很难 被重复用于电镀漂洗工艺，因为其杂质含量远远超出电镀工艺用水的纯度要求，不得不排 放，造成了水资源流失和一定的污染；第二，各种重金属虽然绝大部份都能通过处理被集中 于污泥之中，但因污泥中的重金属含量混杂，难以有效利用，如果储存不当还会造成二次污 染；第三，热蒸馏水还需专门的设备和管道供应；因而该常规的工艺方法还末从根本上经 济合理地解决电镀污染和资源高耗问题。近年来也有人发明用膜法对电镀废水中的重金属进行回收利用，但是那些方法都 是将废水处理与电镀生产流程相分离的，因为单纯用膜分离法回收浓缩重金属所能达到的 极限浓度(20克/升左右)离电镀生产用的电镀液金属浓度含量还有五倍左右的差距，以 电镀镍废水为例，现有最先进的技术是用三级膜处理，使回收浓缩镍离子的极限含量达到 20克/升左右，而正常的电镀镍的镍离子浓度在100克/升左右，两者相差约5倍，这就迫 使现有的电镀废水重金属回收处理流程与电镀生产流程相分离，因为该方法不能有效跨越 五倍左右的浓度差距；其次，在现有的重金属回收技术方案中都只重视金属的回收而没有 重视水的回收利用和动态平衡问题，因而无法形成闭路循环生产。
发明内容
本发明是针对现有技术存在的问题，将电镀生产过程中镀液(包括重金属)和水 的回收与电镀生产工艺流程紧密结合，成为一体，即从电镀过程中镀液被工件带出在水中 浓度扩散的规律出发，结合电镀过程的工艺要求，形成一套符合电镀工艺要求并与电镀工 件流程相对应的用水闭循环和镀液闭循环系统，从而真正实现电镀污水零排放的绿色生产 目标，并且结合电镀工艺特点充分合理利用能源，达到节能生产的要求。为达到上述目的，本发明提供的内循环电镀工艺，其内容如下漂洗槽排出液进行 膜处理，产生的符合条件的淡水返送至漂洗槽作为漂洗用水，产生的浓水进行加热蒸发浓 缩，加热蒸发产生的蒸汽对镀槽内的镀液进行加热，产生的符合条件的浓缩液送至镀槽补充镀液，蒸汽冷凝后的冷凝水送至蒸馏水洗槽作为清洗用热蒸馏水，蒸馏水洗槽出水送至 漂洗槽。具有上述设置的内循环电镀工艺，通过膜处理得到的淡水作为第一回用水源用于 电镀工件漂洗，通过对蒸汽冷凝水的收集作为第二回用水源解决电镀生产用蒸馏水来源问 题，继而将蒸馏水洗用后的水用于漂洗用水。由于蒸汽冷凝后产生的冷凝水还会保留有一 定的余温，利用这个余温，也就是热蒸馏水，还能增强蒸馏水对工件的清洗效果。这样本发 明不仅实现了各种洗用水和电镀液的闭路循环使用，而且充分利用加热蒸发浓缩时所产生 的蒸汽热能，实现了能源的二次利用，其产生的蒸馏水也得到了充分利用，从而真正达到了 电镀生产节能无排放的目的。其中，符合条件指的是膜处理产生的淡水其符合漂洗槽中漂 洗用水要求和浓缩液的离子浓度和镀液的例子浓度基本一致。另外，蒸汽对镀液的加热应 是通过载体进行，比如置于镀液中的管道，只要能杜绝水蒸汽或者其冷凝产生的水滴渗透 到镀液中，不对镀液存在稀释作用即可。本工艺优选设置为漂洗槽排出液进行多级膜处理，其中第X级膜处理产生的浓 水进行第X+1级膜处理，产生的淡水重新进行第X-I级膜处理，且第一级膜处理产生的淡水 送至漂洗槽作为漂洗用水，最后一级膜处理产生的浓水进行蒸发浓缩处理，其中X为大于 等于2的正整数。具有上述设置的内循环电镀工艺，从淡水中离子浓度的考虑出发，将漂洗槽排出 液充分进行膜处理，分离出可回用淡水，增加水资源的回用率。其中，如果只有漂洗槽排出 液只进行一级膜处理，则浓水直接进行蒸发浓缩处理，淡水进入到漂洗槽；如果是进行二级 膜处理，则第一级膜处理出来的浓水进行第二级膜处理，淡水进入到漂洗槽，第二级膜处理 出来的浓水进行蒸发浓缩处理，淡水重新进行第一级膜处，以此类推。另外，需要说明的是， 这里所指的浓水和淡水是对每一级膜处理后产生的两类离子浓度存在差别的液体的指称， 浓水是指离子浓度相对较高的液体，淡水是指离子浓度相对较低的液体，显然，各级膜处理 后其浓水之间或淡水之间都会存在差异，且第一级膜处理产生的淡水是符合漂洗槽用水要 求的。本工艺进一步优选设置为膜处理产生的浓水进行负压加热蒸发浓缩。具有上述设置的内循环电镀工艺，通过气压的下降降低了浓水的沸点，使浓水沸 腾汽化形成蒸汽更迅速，同时蒸汽也更容易液化形成蒸馏水。本工艺进一步优选设置为所述第一次膜处理的处理方法为电渗析处理或者反渗 透处理，第二次膜处理开始，其处理方法均为电渗析处理；膜处理产生的浓水采用电加热或 者蒸汽加热进行蒸发浓缩处理。具有上述设置的内循环电镀工艺，充分考虑到了各方面要求，减少了工艺的成本 且优化了处理效果，使工艺更实用。其中，如果只存在一级膜处理，则选用电渗析或者反渗 透处理。本发明同时还提供了 一种与上述工艺配套的专用组合设备，包括至少一个蒸馏水 洗槽、至少一个洗进水口与蒸馏水洗槽洗出口连通的漂洗槽、至少一个镀槽，其特征在于 还包括至少一组进水口与漂洗槽洗出水口连通的膜处理器、至少一个与膜处理器出水口连 通且通过镀液回流管与镀槽连通的蒸发浓缩器、至少一个与蒸发浓缩器蒸汽出口连通且置 于镀槽中的镀槽换热器以及至少一个与镀槽换热器出口连通的蒸馏冷凝水罐，所述的蒸馏冷凝水罐与蒸馏水洗进口通过冷凝水管道连通，其中，每组膜处理器均设有浓水出水口和 淡水出水口，浓水出水口设有浓水管与后组膜处理器的进水口连通，淡水出水口设有淡水 管与前组膜处理器的进水口连通，且第一组膜处理器的淡水出水口设有淡水回流管与漂洗 槽洗进水口连通，最后一组膜处理器的浓水出水口设有浓水流通管与蒸发浓缩器连通。具有上述设置的内循环电镀工艺专用组合设备，漂洗槽排出液进入膜处理器，膜 处理器淡水回流到漂洗槽，浓水进入蒸发浓缩器进行蒸发浓缩处理，浓缩液回流到镀槽中， 蒸汽进入镀槽换热器对镀槽的镀液进行加热，蒸汽冷凝后的冷凝水收集到蒸馏冷凝水罐 中，回用到蒸馏水洗槽，蒸馏水洗槽出水进入漂洗槽，这样就实现了漂洗水和电镀液的闭路 循环使用，各个装置通过管道有机连接，环环相扣，整个设备的设置非常合理紧凑。并且每 组膜处理器产生的浓水就能通过浓水管依次进行处理，淡水则通过淡水管回流重新进行上 一次膜处理。其中，如果只有一组膜处理器的话，膜处理器浓水出水口就直接通过浓水流 通管将浓水排入到蒸发浓缩器中，淡水出水口就直接通过淡水回流管将淡水排入到漂洗槽 中。另外，需要说明的是，这里所指的浓水和淡水是对每一级膜处理后产生的两类离子浓度 存在差别的液体的指称，浓水是指离子浓度相对较高的液体，淡水是指离子浓度相对较低 的液体，显然，各级膜处理后其浓水之间或淡水之间都会存在差异。本发明专用组合设备进一步设置为所述的蒸馏冷凝水罐还连通设置有形成蒸馏 冷凝水罐、镀槽换热器及蒸发浓缩器负压条件的真空泵。具有上述设置的内循环电镀工艺专用组合设备，通过真空泵对蒸馏冷凝水罐进行 抽气操作，因为各部件均为连通状态，因此镀槽换热器和蒸发浓缩器也同时处于负压状态， 这样就形成了负压加热蒸发浓缩，使蒸发浓缩器中的浓水更容易汽化形成蒸汽，同时蒸汽 也更容易液化，在蒸馏冷凝水罐中形成蒸馏水。当然，真空泵也可以连接在镀槽换热器或蒸 发浓缩器上，但其效果均不如本发明选择佳。本发明专用组合设备优选设置为所述的第一组膜处理器为电渗析处理器或者反 渗透水处理器，从第二组膜处理器开始，膜处理器为电渗析处理器。具有上述设置的内循环电镀工艺专用组合设备，利用反渗透水的高效处理，将淡 水最大限度回收利用，再结合电渗析处理，使漂洗槽排出液得到多次回收，利用充分。本发明专用组合设备再进一步优选设置为所述的蒸发浓缩器为耐压耐腐蚀的电 加热一体式蒸发器。具有上述设置的内循环电镀工艺专用组合设备，能最大限度节省制造成本，同时 更方便膜处理产生的浓水的加热蒸发浓缩。本发明专用组合设备再进一步设置为所述的浓水流通管设有浓水泵和浓水阀， 所述的冷凝水管道设有冷凝水泵和冷凝水阀、所述的镀液回流管设有镀液回流阀。具有上述设置的内循环电镀工艺专用组合设备，就能通过各个阀门和水泵控制管 道的通断和液体的运行，能实现实时控制操作。下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步介绍。
图1为本发明内循环电镀工艺专用组合设备结构示意图。
具体实施例方式实施例1漂洗槽排出液共进行一级反渗透膜处理，产生的符合条件的淡水返送至漂洗槽作 为漂洗用水，产生的浓水进行加热蒸发浓缩，加热方法选择电加热，加热蒸发产生的蒸汽对 镀槽内的镀液进行加热，产生的符合条件的浓缩液送至镀槽补充镀液，蒸汽冷凝后的冷凝 水送至蒸馏水洗槽作为清洗用热蒸馏水，蒸馏水洗槽出水送至漂洗槽，这样构成了一个闭 路循环。实施例2漂洗槽排出液共进行两级膜处理，第一级为反渗透膜处理，第二级为电渗析膜处 理，将第一级膜处理产生的符合条件的淡水返送至漂洗槽作为漂洗用水，产生的浓水进行 第二级膜处理，第二级膜处理产生的淡水返送进行第一级膜处理，浓水进行加热蒸发浓缩， 加热方法选择蒸汽加热，同时采用负压加热蒸发，加热蒸发产生的蒸汽对镀槽内的镀液进 行加热，产生的符合条件的浓缩液送至镀槽补充镀液，蒸汽冷凝后的冷凝水送至蒸馏水洗 槽作为清洗用热蒸馏水，蒸馏水洗槽出水送至漂洗槽，这样构成了一个闭路循环。本发明设备的最佳实施例是选择适应较高流速的四极四段式电渗析器作为第一 组膜处理器，即一级膜处理器3，同样选择四极四段式电渗析器作为第二组膜处理器，即二 级膜处理器4且只设置两组膜处理器，这样已经达到了电镀废水的处理要求，选择耐压耐 腐蚀的电加热蒸发器作为蒸发浓缩器5，选择耐压耐腐蚀的曲线形换热器作为镀槽换热器 7 ；逆流漂洗槽2的洗进水口 22和蒸馏水洗槽1的洗出口 12连通，逆流漂洗槽2的出水口 21与一级膜处理器3的进水口 33连通，一级膜处理器3的淡水出水口 31设有淡水回流管 311与逆流漂洗槽2的洗进水口 22连通，浓水出水口 32设有浓水管321与二级膜处理器4 进水口 41连通，二级膜处理器4的淡水出水口 43设有淡水管431与一级膜处理器3的进 水口 33连通，浓水出水口 42设有浓水流通管421与蒸发浓缩器5连通，蒸发浓缩器5设有 镀液回流管51与镀槽6连通，蒸发浓缩器5的蒸汽出口与镀槽换热器7连通，镀槽换热器7 是置于镀槽6中以能对镀液通过蒸汽进行加热，镀槽换热器7的出口与蒸馏冷凝水罐8连 通，且该蒸馏冷凝水罐8设有冷凝水管道81与蒸馏水洗槽1的洗进口 11连通，这样构成热 蒸馏水的利用，同时在浓水流通管421中设置有浓水泵4211和浓水阀4212，镀液回流管51 中设置有镀液回流阀511，冷凝水管道81设置有冷凝水泵811和冷凝水阀812，这样形成各 个装置之间液体的通断控制，且各个装置整体构成电镀生产的内循环式工艺，同时，本实施 例中还在蒸馏冷凝水罐8的罐体上设置一个真空泵9以形成蒸发浓缩器5、镀槽换热器7和 蒸馏冷凝水灌8及上述部件之间的管道的负压条件。其中，一级膜处理3可以采用四组并 联式反渗透膜处理器。整个设备运行时(考虑到蒸馏水洗槽1的清洗是不同镀种之间的切换工序，因此 从漂洗槽2开始说明)，先将逆流漂洗槽2中的逆流漂洗排水从洗出水口 21引入一级膜处 理器3进水口 33，由一级膜处理器3进行第一次膜处理，将一级膜处理获得的淡水通过淡水 回流管311回至逆流漂洗槽2的洗进水口 22作为第一回用水源用于电镀工件漂洗；将一级 膜处理获得的浓水通过浓水管321引入二级膜处理器4进水口 41，由二级膜处理器4进行 二级膜处理；将二级膜处理后出来的淡水通过淡水出水口 43的淡水管431回至一级膜进水 口 33，再进入一级膜处理器3进行再处理；而将二级膜处理后出来的浓水通过设于与浓水出水口 42连通的浓水流通管421上的浓水泵4211和浓水阀4212注入蒸发浓缩器5仲进行 加热蒸发浓缩；蒸发浓缩器5用加热器52加热，加热器52选择电加热式，其将浓缩液加热 至沸腾产生蒸汽，用管道将该蒸汽导入镀槽换热器7，对镀槽6内的镀液进行加热，以使镀 液满足工作温度要求，(例如镀镍、碱性镀铜、镀铬等都需要将镀液加热)，通过镀槽换热 器7换热后，将蒸汽冷凝水收集于蒸馏冷凝水罐8，积水到一定量时用冷凝水泵811将其以 适当的流量送至蒸馏水槽洗进口 11，进入蒸馏水洗槽1，作为第二回用水源解决电镀生产 用热蒸馏水来源问题，将清洗用后的水通过蒸馏水槽1洗出口 12送至逆流漂洗槽1的洗进 水口 22，用于漂洗；在蒸发浓缩器5中被浓缩至接近电镀液浓度的浓缩液通过镀液回流管 51上的镀液回流阀511回到镀槽6;这样本发明不仅实现了漂洗水和电镀液的闭路内循环 使用，而且充分利用蒸发浓缩液时所产生的蒸汽热能，通过镀槽换热器实现了能源的二次 利用，其产生的热蒸馏水也得到了充分利用，从而真正达到了电镀生产节能无排放的目的。
权利要求
一种内循环电镀工艺，其特征在于漂洗槽排出液进行膜处理，产生的符合条件的淡水返送至漂洗槽作为漂洗用水，产生的浓水进行加热蒸发浓缩，加热蒸发产生的蒸汽对镀槽内的镀液进行加热，产生的符合条件的浓缩液送至镀槽补充镀液，蒸汽冷凝后的冷凝水送至蒸馏水洗槽作为清洗用热蒸馏水，蒸馏水洗槽出水送至漂洗槽。
2.根据权利要求1所述的内循环电镀工艺，其特征在于漂洗槽排出液进行多级膜处 理，其中第χ级膜处理产生的浓水进行第X+1级膜处理，产生的淡水重新进行第X-I级膜处 理，且第一级膜处理产生的淡水送至漂洗槽作为漂洗用水，最后一级膜处理产生的浓水进 行蒸发浓缩处理，其中X为大于等于2的正整数。
3.根据权利要求1所述的内循环电镀工艺，其特征在于膜处理产生的浓水进行负压 加热蒸发浓缩。
4.根据权利要求1或2或3所述的内循环电镀工艺，其特征在于所述第一次膜处理的 处理方法为电渗析处理或者反渗透处理，第二次膜处理开始，其处理方法均为电渗析处理。
5.根据权利要求4所述的内循环电镀工艺，其特征在于膜处理产生的浓水采用电加 热或者蒸汽加热进行蒸发浓缩处理。
6.一种上述工艺的专用组合设备，包括至少一个蒸馏水洗槽、至少一个洗进水口与蒸 馏水洗槽洗出口连通的漂洗槽、至少一个镀槽，其特征在于还包括至少一组进水口与漂 洗槽洗出水口连通的膜处理器、至少一个与膜处理器出水口连通且通过镀液回流管与镀槽 连通的蒸发浓缩器、至少一个与蒸发浓缩器蒸汽出口连通且置于镀槽中的镀槽换热器以及 至少一个与镀槽换热器出口连通的蒸馏冷凝水罐，所述的蒸馏冷凝水罐与蒸馏水洗进口通 过冷凝水管道连通，其中，每组膜处理器均设有浓水出水口和淡水出水口，浓水出水口设有 浓水管与后组膜处理器的进水口连通，淡水出水口设有淡水管与前组膜处理器的进水口连 通，且第一组膜处理器的淡水出水口设有淡水回流管与漂洗槽洗进水口连通，最后一组膜 处理器的浓水出水口设有浓水流通管与蒸发浓缩器连通。
7.根据权利要求6所述的专用组合设备，其特征在于所述的蒸馏冷凝水罐还连通设 置有形成蒸馏冷凝水罐、镀槽换热器及蒸发浓缩器负压条件的真空泵。
8.根据权利要求6或7所述的专用组合设备，其特征在于所述的第一组膜处理器为 电渗析处理器或者反渗透水处理器，从第二组膜处理器开始，膜处理器为电渗析处理器。
9.根据权利要求8所述的专用组合设备，其特征在于所述的蒸发浓缩器为耐压耐腐 蚀的电加热一体式蒸发器。
10.根据权利要求9所述的专用组合设备，其特征在于所述的浓水流通管设有浓水泵 和浓水阀，所述的冷凝水管道设有冷凝水泵和冷凝水阀、所述的镀液回流管设有镀液回流 阀。
全文摘要
本发明涉及内循环电镀工艺，其内容如下漂洗槽排出液进行膜处理，产生的符合条件的淡水返送至漂洗槽作为漂洗用水，产生的浓水进行加热蒸发浓缩，加热蒸发产生的蒸汽对镀槽内的镀液进行加热，产生的符合条件的浓缩液送至镀槽补充镀液，蒸汽冷凝后的冷凝水送至蒸馏水洗槽作为清洗用热蒸馏水，蒸馏水洗槽出水送至漂洗槽。本发明克服了现有技术的不足，充分实现了电镀工艺中废水的再次和水的循环利用，从而真正达到了电镀生产节能无排放的目的。
文档编号C25D21/16GK101906653SQ201010242929
公开日2010年12月8日 申请日期2010年7月29日 优先权日2010年7月29日
发明者胡扬五 申请人:温州市工业科学研究院