专利名称：一种电镀废水的处理方法
技术领域：
本发明属于废水处理技术领域，尤其涉及电镀废水的净化处理方法。
背景技术：
电镀行业是工业废水排放大户，据不完全统计，全国每年排放的电镀废水达40亿m3，约占废水总排放量的10％。电镀废水中含有大量有毒、有害物质，如铬、镉、铅、镍等重金属、表面活性剂及电镀溶剂(如苹果酸、柠檬酸、芳香醛)等有机污染物(CODCr为180～260mg/L)[1]。如其中的重金属排入河流、湖泊、海洋，或进入土壤环境中，会被生物富集并通过食物链最终进入人体，严重危害人体健康。同时，电镀废水中所含的表面活性剂会造成水体起泡、产生毒性，降低水体的复氧速率和充氧程度，导致水质恶化，影响水生生物的生存，降低水体自净能力。此外，表面活性剂能乳化水体中其它污染物，增大其溶解度，影响环境中污染物的迁移转化及生态效应。因此，建立高效多功能的电镀废水处理方法对保护生态环境和人类健康有很重要的意义。目前常见的电镀废水处理方法有化学法、反渗析法、离子交换法、生物法等[2]。这些方法存在工艺复杂、能耗大、成本高、占地面积大、运转费用高等问题。例如，化学沉淀处理工艺能去除电镀废水中大部分重金属，但不能有效去除表面活性剂及其它有机污染物，导致出水CODCr不能达排标放，而生化法用于中小型电镀废水处理的技术还不很成熟，因此，迫切需要开发一种新型实用可靠的处理技术，解决电镀废水重金属和CODCr不能全面达标排放的难题。
膨润土是一种以蒙脱石(Montmorillonite)为主要矿物的粘土岩。目前，国内对膨润土在废水处理方面的应用，通常是通过改性膨润土来合成有机膨润土并吸附处理有机废水。该方法首先必要合成有机膨润土，然后将其用于废水吸附处理，工艺流程复杂、耗时、耗能，且不能有效去除废水中的重金属；吸附处理过程中，由于改性后膨润土表面疏水性增强，导致固-液分离困难，影响出水浊度，不利于膨润土污泥的回收利用。针对以上不足，利用膨润土对金属离子和表面活性剂的交换吸附作用，同时去除电镀废水中的重金属和表面活性剂，生成的有机无机-复合膨润土能去除废水中存在的其它有机污染物，由此实现电镀废水重金属和CODCr的全面达标。
袁守军等.化学氧化-沉淀法处理电镀废水.环境工程，2005，23(3)22-23. 李峥等.微电解法处理电镀废水.安全与环境工程，2003，10(3)35-37.
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低、应用范围广的电镀废水的处理方法。
方法的步骤如下(1)在每升电镀废水中加入0.001g～0.01g阳离子表面活性剂；(2)加入0.25g～5g天然膨润土，搅拌反应0.5～2小时，沉降分离即可。
所述的废水为含有Zn2+、Cu2+、Ni2+、Cr(VI)等重金属同时含有少量有机污染物的废水。阳离子表面活性剂为烷基碳数在10以上的长链季铵盐型阳离子表面活性剂为十烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵或十八烷基三甲基氯化铵。
天然膨润土的粒径为50～200目。
本发明的优点和积极效果本发明的净化方法所采用的吸附剂为天然矿物，原料易得。我国膨润土资源十分丰富，居世界首位，总储量大于70亿吨，膨润土矿遍布全国23个省，大型矿床20多个。处理过程中，利用膨润土对金属离子和表面活性剂的吸附作用，同时去除废水中的重金属和表面活性剂，生成有机-无机复合膨润土，并去除废水中存在的其它有机污染物，实现电镀废水重金属和CODCr全面达标。另外，经过简单处理，使用过的膨润土能够重复利用。
具体实施例方式
本发明净化处理机理为膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的粘土岩。蒙脱石是一种含水的层状硅酸盐矿物，由两层硅氧四面体片夹一层铝氧八面体片组成。硅氧四面体片中有一定量的Si4+被Al3+取代，铝氧八面体片中也可有1/6～1/3的Al3+被Mg2+、Fe2+等取代。这种不等价的类质同相替换使得晶层产生永久性负电荷。晶层负电性主要通过静电引力吸附的K+、Na+、Ca2+等层间阳离子来平衡，这些层间阳离子具有可交换性。另外，蒙脱石晶体边缘破键，在pH＞7时端面带负电荷，也可吸附少量阳离子。正是由于蒙脱石矿物的这些特性，使膨润土可用于处理含重金属离子的废水。有机阳离子同样可以置换膨润土层间的无机阳离子，生成的有机膨润土具有疏水性，有机碳含量提高，对水中疏水性有机污染物的去除能力显著增强。特别是在季铵盐阳离子表面活性剂和膨润土发生离子交换后，膨润土吸附有机污染物的能力比天然膨润土提高几十至几百倍。由于电镀废水中存在少量的表面活性剂，可以和天然膨润土片层间的Ca2+，Na+等阳离子发生交换吸附反应，生成的有机膨润土对电镀废水中其它有机污染物有很强的吸附能力。且膨润土颗粒带电，可以和表面活性剂相互作用形成絮体，从而促进沉降分离，因此大大提高了出水水质。本发明的处理方法应用十分广泛，对不同类型的电镀废水均具有良好的处理效果。
利用本发明的方法，采用天然膨润土样品，对含电镀工序中常用添加剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)、柠檬酸和Zn2+、Cd2+等重金属的废水进行处理试验，效果良好。所用天然膨润土样品经自然干燥、破碎、筛分等预处理后备用。实验所用试剂均为分析纯，所用水为去离子水。实验所用仪器主要有AAnalyst 700型原子吸收分光光度计(Perkin Elmer)、DHZ-DA型恒温振荡器、Biofuge P.R.离心机和TOC-V CPH型总有机碳分析仪(岛津)等。
重金属和CTMAB的去除率y＝((C0-Ce)/C0)×100％式中y代表去除率；C0和Ce分别代表初始和最终染料的浓度。
实施例1对含柠檬酸和重金属Zn2+废水的实验研究在2L锥形瓶中加入1L模拟电镀废水，其中主要成分为柠檬酸和Zn2+浓度分别为2mg/L和50mg/L，加入0.01g十六烷基三甲基溴化铵和2g粒经为50目的膨润土。然后放入恒温振荡器内，在25℃，200rpm条件下振荡0.5小时，取出后离心分离，测定上清液中剩余CODCr浓度和剩余的Zn2+浓度。对CODCr和Zn2+去除率均达到90％以上。
将吸附后的膨润土在氮气保护下，500℃灼烧，得到黑色粉末，再用于废水的净化处理，CODCr去除率达到85％。结果表明，经简单处理的膨润土可以多次使用。
实施例2在2L锥形瓶中加入1L采自浙江瑞安陈岙电镀中心的废水，该废水初始CODCr为185mg/L，含有Cr(VI)、CN-、Cu2+等重金属，加入1g粒经为100目的膨润土和0.001g十六烷基三甲基溴化铵。放入恒温振荡器内，在25℃，200rpm条件下振荡2小时，取出后离心分离，分析上清液中污染物的浓度，废水中CODCr的去除率大于75％，Cr(VI)、CN-、Cu2+去除率均大于90％。操作简单，效果好。
实施例3对含十六烷基三甲基溴化铵、柠檬酸和重金属Cu2+废水的实验研究在2L锥形瓶中加入1L模拟电镀废水，其中主要成分为十六烷基三甲基溴化铵、柠檬酸和Zn2+浓度分别为0.1mg/L、2mg/L和50mg/L，加入0.01g十六烷基三甲基氯化铵和2.5g粒经为50目的膨润土。然后放入恒温振荡器内，在25℃，200rpm条件下振荡2小时，取出后离心分离，测定上清液中剩余CODCr浓度和剩余的Cu2+浓度。对CODCr和Cu2+去除率分别达到95％和90％以上。
实施例4在2L锥形瓶中加入1L采自浙江瑞安陈岙电镀中心的废水，该废水初始CODCr为185mg/L，含有Cr(VI)、CN-、Cu2+等重金属，加入0.25g粒经为50目的膨润土和0.01g十四烷基三甲基溴化铵。放入恒温振荡器内，在25℃，200rpm条件下振荡2小时，取出后离心分离，分析上清液中污染物的浓度，废水中CODCr的去除率大于75％，Cr(VI)、CN-、Cu2+去除率均大于90％。操作简单，效果好。
实施例5在2L锥形瓶中加入1L采自浙江瑞安陈岙电镀中心的废水，该废水初始CODCr为185mg/L，含有Cr(VI)、CN-、Cu2+等重金属，加入0.25g粒经为50目的膨润土和0.001g十四烷基三甲基氯化铵。放入恒温振荡器内，在25℃，200rpm条件下振荡2小时，取出后离心分离，分析上清液中污染物的浓度，废水中CODCr的去除率大于75％，Cr(VI)、CN-、Cu2+去除率均大于90％。操作简单，效果好。
实施例6在2L锥形瓶中加入1L采自浙江瑞安陈岙电镀中心的废水，该废水初始CODCr为185mg/L，含有Cr(VI)、CN-、Cu2+等重金属，加入0.2g粒经为50目的膨润土和0.01g十二烷基三甲基氯化铵。放入恒温振荡器内，在25℃，200rpm条件下振荡2小时，取出后离心分离，分析上清液中污染物的浓度，废水中CODCr的去除率大于75％，Cr(VI)、CN-、Cu2+去除率均大于90％。操作简单，效果好。
实施例7在2L锥形瓶中加入1L采自浙江瑞安陈岙电镀中心的废水，该废水初始CODCr为185mg/L，含有Cr(VI)、CN-、Cu2+等重金属，加入1g粒经为50目的膨润土和0.001g十二烷基三甲基氯化铵，在25℃，200rpm条件下振荡0.5小时，取出后离心分离，分析上清液中污染物的浓度，废水中CODCr的去除率大于75％，Cr(VI)、CN-、Cu2+去除率均大于90％。操作简单，效果好。
实施例8对含柠檬酸和重金属Ni2+废水的实验研究在2L锥形瓶中加入1L模拟电镀废水，其中主要成分为柠檬酸和Ni2+浓度分别为4mg/L和50mg/L，加入0.01g十四烷基三甲基氯化铵和2.5g粒经为50目的膨润土。然后放入恒温振荡器内，在25℃，200rpm条件下振荡2小时，取出后离心分离，测定上清液中剩余CODCr浓度和剩余的Ni2+浓度。对CODCr和Ni2+去除率分别达到95％和90％以上。
实施例9对含柠檬酸和重金属Ni2+废水的实验研究在2L锥形瓶中加入1L模拟电镀废水，其中主要成分为柠檬酸和Cu2+浓度分别为4mg/L和50mg/L，加入0.01g十烷基三甲基氯化铵和2.5g粒经为50目的膨润土。然后放入恒温振荡器内，在25℃，200rpm条件下振荡2小时，取出后离心分离，测定上清液中剩余CODCr浓度和剩余的Cu2+浓度。对CODCr和Cu2+去除率分别达到95％和85％以上。
实施例10对含柠檬酸和重金属Ni2+废水的实验研究在2L锥形瓶中加入1L模拟电镀废水，其中主要成分为柠檬酸和Ni2+浓度分别为4mg/L和50mg/L，加入0.001g十烷基三甲基氯化铵和0.25g粒经为50目的膨润土。然后放入恒温振荡器内，在25℃，200rpm条件下振荡2小时，取出后离心分离，测定上清液中剩余CODCr浓度和剩余的Ni2+浓度。对CODCr和Ni2+去除率分别达到95％和80％以上。
权利要求
1.一种电镀废水的处理方法，其特征在于方法的步骤如下(1)在每升电镀废水中加入0.001g～0.01g阳离子表面活性剂；(2)加入0.25g～5g天然膨润土，搅拌反应0.5～2小时，沉降分离即可。
2.根据权利要求1所述的一种电镀废水的处理方法，其特征在于所述的阳离子表面活性剂为季铵盐表面活性剂。
3.根据权利要求2所述的一种电镀废水的处理方法，其特征在于所述的季铵盐类表面活性剂为烷基碳数在10以上的长链型阳离子表面活性剂。
4.根据权利要求2所述的一种电镀废水的处理方法，其特征在于所述的烷基碳数在10以上的长链型阳离子表面活性剂为十烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵或十八烷基三甲基氯化铵。
5.根据权利要求1所述的一种电镀废水的处理方法，其特征在于所述天然膨润土的粒径为50～200目。
全文摘要
本发明公开了一种电镀废水的处理方法。方法的步骤如下(1)在每升电镀废水中加入0.001g～0.01g阳离子表面活性剂；(2)加入0.25g～5g天然膨润土，搅拌反应0.5～2小时，沉降分离即可。本发明的优点和积极效果本发明的净化方法所采用的吸附剂为天然矿物，原料易得。我国膨润土资源十分丰富，居世界首位，总储量大于70亿吨，膨润土矿遍布全国23个省，大型矿床20多个。处理过程中，利用膨润土对金属离子和表面活性剂的吸附作用，同时去除废水中的重金属和表面活性剂，生成有机—无机复合膨润土，并去除废水中存在的其它有机污染物，实现电镀废水重金属和COD
文档编号C25D21/16GK1865161SQ20061005042
公开日2006年11月22日 申请日期2006年4月19日 优先权日2006年4月19日
发明者朱利中, 雷乐成, 马建锋 申请人:浙江大学