隨著經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的提高，電鍍產(chǎn)品的需求與日劇增，而電鍍廢水中含有大量的重金屬等污染物質(zhì)，如果不加以處理，任意排放，勢必對環(huán)境及人類產(chǎn)生嚴重危害，因此，研究電鍍廢水的處理是一個熱點問題。

關(guān)鍵詞: 電鍍廢水；處理技術(shù)；研究進展

電鍍是金屬表面的美容師，可在各種基礎(chǔ)材料上獲得各種基礎(chǔ)性、裝飾性和防護性良好的金屬鍍膜，其產(chǎn)品無處不在。因此，電鍍在國民經(jīng)濟中有著舉足輕重的地位。據(jù)統(tǒng)計，2006 年，中國約有電鍍廠15 000個，每年排出的電鍍廢水約為40 × 108 m3［1］，電鍍廢水成分復(fù)雜，除含有氰化物和酸堿廢水外，其所含的重金屬毒性巨大，電鍍廢水處理包括銅、鋅、鉻、鎳、鉛、鉑、金、銀等。這些金屬一經(jīng)排放，進入環(huán)境中不能被生物降解，電鍍廢水處理往往是參與食物鏈循環(huán)，并最終在生物體內(nèi)積累，破壞生物體正常生理代謝活動，危害人類健康，另外，實現(xiàn)對電鍍廢水中貴重金屬的回收也具有重要經(jīng)濟價值。因此，研究電鍍廢水處理技術(shù)具有重要意義。發(fā)展電鍍廢水處理技術(shù)，不僅可以節(jié)約水資源，回收重金屬，還能有效地解決電鍍廢水對水體的污染和人體的危害，保護生態(tài)環(huán)境和人體健康。

1 ·電鍍廢水處理技術(shù)

目前，處理電鍍廢水的主要技術(shù)有化學(xué)沉淀法、離子交換法、吸附、膜過濾、電化學(xué)處理技術(shù)等［2］。

1． 1 化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法是電鍍廢水處理中，較為經(jīng)濟有效的方法，因其技術(shù)成熟、操作管理簡單，可同時去除電鍍廢水中多種金屬，因此得到廣泛的應(yīng)用。向污水中投加化學(xué)藥劑，使原來污水中的重金屬離子轉(zhuǎn)化為不溶于水的重金屬化合物，進而沉淀使其與污水分離，從而達到去除的目的，如氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體法等。

1． 1． 1 氫氧化物沉淀法

氫氧化物沉淀法是最常使用的化學(xué)沉淀法。該工藝具有操作簡單、成本低、PH 容易控制等優(yōu)點。它通過向廢水中投加堿性沉淀劑，使廢水中的重金屬生成不溶于水的氫氧化物沉淀，從而分離去除，其采用的石灰、碳酸鈉等試劑來源廣泛、價格低。

盡管如此，氫氧化物沉淀法的使用也有其自身的局限性。存在著在使用過程中產(chǎn)生了大量的污泥，易造成二次污染; 需額外投加化學(xué)藥劑; 對氫氧化物溶積常數(shù)較大的重金屬需要調(diào)節(jié)pH 至11 ～12，而排放時又要調(diào)回6 ～ 9，增加處理成本等缺點。

1． 1． 2 硫化物沉淀法

硫化物沉淀也是去除水中重金屬離子的一種有效方法，常用的硫化物有Na2S、NaHS、H2S 等。在一定pH 范圍內(nèi)，硫化物沉淀法適用與否，取決于硫化物的溶度積，金屬離子的價態(tài)和濃度等，對溶液pH 的調(diào)節(jié)能選擇性地析出溶度積較小的金屬硫化物［3］。

硫化物沉淀法有許多優(yōu)點: 金屬形成的硫化物沉淀往往比氫氧化物溶解度更小; 適應(yīng)的pH 范圍更寬; 硫化物沉淀法處理重金屬的成本隨濃度的變化較小等。但其應(yīng)用也有一些局限性: 使用硫化物沉淀過程有潛在的危害，重金屬離子大多存在于酸性廢水中，使用硫化物會導(dǎo)致有毒的H2S 氣體產(chǎn)生; 硫化物沉淀容易形成膠體沉淀，分離困難。

1． 1． 3 鐵氧體法

鐵氧體沉淀法是根據(jù)生產(chǎn)鐵氧體的原理發(fā)展而來，使廢水中的各種金屬離子形成鐵氧體晶粒一起沉淀析出，使水得到凈化，同時形成沉淀后，可通過磁力分離，能達到好的分離效果。它通常在廢水中加入鐵鹽或亞鐵鹽，在堿性條件下加熱攪拌，加入適量添加劑，最終形成鐵氧體。重金屬離子通過吸附、包裹和夾帶的作用，取代鐵氧體晶格中的Fe2 + 或Fe3 + 的位置，形成復(fù)合鐵氧體，鐵氧體通式為FeO·Fe2O3。

鐵氧體法的主要優(yōu)點是硫酸亞鐵貨源廣、價格低、處理設(shè)備簡單、處理后水能達到達標排放、污泥不會引起二次污染; 缺點是試劑投量大，產(chǎn)生的污泥量大，污泥制作鐵氧體時技術(shù)條件較難控制，消耗熱能較多，處理成本也較高，不適用于大量廢水處理。

1． 1． 4 化學(xué)沉淀與其他方法結(jié)合

化學(xué)沉淀與其他方法結(jié)合來處理電鍍廢水也被證實是切實有效的方法。Ghosh ［4］等利用電化學(xué)和化學(xué)沉淀結(jié)合的方法來處理人造纖維廢水中的COD( 2 400 mg /L) 和Zn2 + ( 32 mg /L) ，使用石灰沉淀時，當(dāng)pH 處于9 ～ 10 時，取得了88% 的COD 和99% ～ 99. 3% Zn2 + 的去除率。

也有一些化學(xué)沉淀與離子交換結(jié)合法的報道。Papadopoulos ［5］等比較了僅用離子交換去除Ni2 + 和使用離子交換－ 化學(xué)沉淀聯(lián)合方法處理Ni2 + ，他發(fā)現(xiàn)前者Ni2 + 的去除率達到74. 8%，而后者達到了94. 2% ～ 98. 3%，有了明顯的提高?？梢?，在使用化學(xué)沉淀法時適當(dāng)結(jié)合其它處理技術(shù)能有效地實現(xiàn)重金屬的削減。

1． 2 離子交換法

利用離子交換樹脂( 或是其他材料合成的離子交換劑) 對重金屬離子進行置換，去除重金屬離子達到純化的目的。此法操作簡單，便捷，殘渣穩(wěn)定，無二次污染。

最常見的陽離子交換樹脂是帶有磺酸基( －SO3H) 的強酸型交換樹脂和帶有羧酸基( － COOH)的弱酸型交換樹脂。酸性磺酸基和羧酸基可以和重金屬離子發(fā)生交換。隨著含重金屬溶液通過離子交換柱，金屬離子與陽離子交換柱發(fā)生交換。

除了合成樹脂，天然沸石，比如廉價和吸附量大的硅酸鹽礦物質(zhì)也被用于去除溶液中的重金屬離子。很多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在不同的實驗條件下，沸石均展現(xiàn)出良好的陽離子交換能力。

離子交換法在處理含銅，鎳，鋅廢水及處理貴重金屬廢水均有廣泛應(yīng)用。其中處理貴重金屬廢水，回收貴重金屬能夠取得較大的經(jīng)濟效益。

用離子交換法處理電鍍廢水，出水水質(zhì)好，可實現(xiàn)對有用物質(zhì)的回收，其缺點是當(dāng)離子交換樹脂耗盡時，需要使用化學(xué)藥劑實現(xiàn)再生，再生過程可引起嚴重的二次污染，且價格昂貴。

1． 3 吸附法

主要是利用吸附劑的獨特結(jié)構(gòu)去除重金屬離子的一種方法。利用固體物質(zhì)的多孔性，讓水中的一種或多種重金屬離子被吸附到固體表面從而得到去除。常用的吸附劑主要有活性炭、硅藻土、沸石和活性氧化鋁等。不同的吸附劑有著不同的吸附機理，主要有物理吸附和化學(xué)吸附兩種，有的吸附劑在吸附的同時，還可以發(fā)揮絮凝的功效。

1． 3． 1 碳類吸附劑

活性炭( AC) 是使用最廣泛的吸附劑，活性炭的吸附主要靠表面發(fā)達的空隙結(jié)構(gòu)，吸附過程基本上屬于物理吸附，是目前水處理中應(yīng)用最廣的吸附劑之一?；钚蕴坑兄煌笮〉目讖?，許多實驗表明，當(dāng)活性炭的孔徑為被吸附分子的3 ～ 4 倍時，最有利于吸附。

與其它廉價吸附劑相比，活性炭的價格偏高，這就影響了它在水處理中的應(yīng)用和推廣。此外，由于活性炭制備工藝不同，以及水質(zhì)不同，使得其對水中污染物的去除效果差異很大。因此，降低活性炭的制備成本，改進預(yù)處理技術(shù)成為技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵。但不可否認活性炭在水處理方面的優(yōu)勢是巨大的，隨著科學(xué)的進步和人們生活水平的提高，環(huán)境意識加強和水資源的緊缺，都將促進活性炭的發(fā)展。

1． 3． 2 低成本吸附劑

活性炭一直是最常用的吸附劑，但相對昂貴。尋找低成本和容易獲得的去除重金屬離子的吸附劑已成為一個主要的研究重點。到目前為止，研究的低成本吸附劑數(shù)以百計，包括農(nóng)業(yè)廢棄物、工業(yè)副產(chǎn)品、天然物質(zhì)等。研究人員研究的吸附劑具體包括木質(zhì)素、硅藻土、單斜磁黃鐵礦、褐煤、自然沸石、粘土、高嶺石和泥炭等。

1． 3． 3 生物吸附劑

近年來，生物吸附劑以其低成本、處理效果好等優(yōu)點受到人們的青睞。典型的生物吸附劑來自于三大來源: 非活體生物質(zhì)，比如樹皮; 藻類生物; 微生物質(zhì): 細菌、真菌和酵母菌。目前，對生物吸附劑的研究主要集中在藻類和菌體，它們都具有巨大的比表面積，因此吸附容量很大。

生物吸附法目前是一項處理重金屬離子廢水污染的新技術(shù)，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點: ( 1) 投資少，運行費用低，無二次污染; ( 2) 處理效率高，且在低濃度下，金屬可以被選擇性地去除; ( 3) pH 值和溫度條件范圍寬( 40℃ ～ 90℃) : ( 4) 可有效地回收一些重金屬。但不利的是，這些研究仍然在理論的實驗的階段，此外，吸附劑的后續(xù)分離會有困難。

1． 4 膜分離法

膜分離法是利用高分子所具有的選擇性進行物質(zhì)分離的技術(shù)，包括反滲透、超濾、納濾等，因膜孔徑和耐壓性能不同，分別處理含不同顆粒大小雜質(zhì)的廢水。

1． 4． 1 超濾

超濾( UF) 是以壓力為推動力的膜分離技術(shù)之一，它可以在較低的壓力差下去除水中的溶解性和膠狀態(tài)物質(zhì)。因為超濾膜的孔徑大于以水合離子或者低分子復(fù)合物狀態(tài)存在的金屬離子，這些離子可以很容易地通過超濾膜。為了更好的提高重金屬離子的去除效率，相繼出現(xiàn)了膠束增強超濾( MEUF)和聚合物增強超濾( PEUF) 。

1980 年，MEUF 首次應(yīng)用于處理水溶液中的溶解性有機污染物和多價的金屬離子。MEUF 被證實是去除水中重金屬離子的一種有效的分離技術(shù)。這種分離技術(shù)基于向水中投加表面活性劑，當(dāng)水溶液中表面活性劑的濃度超過了臨界膠束濃度，表面活性劑分子會聚集成膠團，可以結(jié)合金屬形成大的金屬－ 表面活性劑結(jié)構(gòu)，這種包含金屬離子的膠束因孔徑遠大于超濾膜孔徑，因此可以被截留下來，而其他未被捕獲的物質(zhì)可以很容易地通過超濾膜。金屬離子去除率的高低還受金屬離子和表面活性劑的濃度、pH、離子強度和膜的參數(shù)的影響。

PEUF是利用可溶的聚合物來復(fù)合金屬離子，形成可以被超濾膜攔截的大分子物質(zhì)，之前的研究主要集中在尋找合適的聚合物來絡(luò)合金屬，包括聚丙烯酸、聚乙烯亞胺、二乙氨乙基和腐植酸等。

超濾的優(yōu)勢包括較高的去除率和選擇性，但它目前仍處于研究階段，并未能實際應(yīng)用于工業(yè)中。

1． 4． 2 反滲透

反滲透( ＲO) 工藝使用一個半透膜，允許正在純化的流體通過，而拒絕污染物通過。ＲO 是能廣泛去除水中溶解性物質(zhì)的技術(shù)之一， 20% 的海水淡化使用該技術(shù)，該技術(shù)也廣泛應(yīng)用于化學(xué)和環(huán)境工程。研究者在使用乙二胺四乙酸二鈉，銅和鎳離子被ＲO 工藝成功去除，去除率達到99. 5%。

ＲO 的主要缺點是由于泵送壓力產(chǎn)生的高能耗以及膜的恢復(fù)。使用反滲透去除重金屬早已有研究，但到目前為止還沒有被廣泛使用。

1． 4． 3 納濾

納濾介于超濾和反滲透工藝之間，納濾能有效地去除鎳、鉻、銅、砷等廢水，納濾操作簡單、可靠，能源消耗相對較低，污染物去除效率高。

納濾離子的截留率可能不如反滲透高，但與反滲透相比，納濾膜具有操作壓力低、出水效率高、耐壓密性、耐酸堿性及選擇透過性等方面具有中性膜不具有的優(yōu)勢，所以在工業(yè)化和處理各類工業(yè)廢水的過程中為了取得更好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，納濾技術(shù)正在受到越來越多的關(guān)注。

1． 5 電化學(xué)處理法

電化學(xué)方法是利用金屬的電化學(xué)性質(zhì)，在直流電作用下去除廢水中的金屬離子，是處理含有高濃度電沉積金屬廢水的一種有效方法。電化學(xué)法處理效率高，便于回收利用。但該法的缺點是電化學(xué)方法初始投資高，供電貴，使它們還沒有廣泛地被使用。然而，隨著日益嚴格的污水排放標準，全球在過去的二十年已經(jīng)恢復(fù)了它的重要性。成熟的電化學(xué)技術(shù)包括電絮凝、電浮選和電沉積。

1． 5． 1 電絮凝

電絮凝就是通過可溶性陽極發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)，在電極表面附近直接連續(xù)的產(chǎn)生金屬陽離子而進入廢水溶液內(nèi)部，這些陽離子經(jīng)過水解、聚合作用，可生成多核氫基絡(luò)合物和氫氧化物，作為絮凝劑對水中懸浮物及有機物進行凝聚處理。

1． 5． 2 電浮選

電浮選是一個固液分離過程，通過水的電解產(chǎn)生氫氣和氧氣等微小氣泡，使污染物漂浮在水體上加以去除，在重金屬的去除中有廣泛的應(yīng)用。Belkacem［6］使用鋁電極的電浮選方法來澄清污水，他們得到了一些重金屬，如鐵，鎳，銅，鋅，鉛和鎘的最佳優(yōu)化參數(shù)，得到了重金屬的去除率都達到99%。

1． 5． 3 電沉積

電沉積通常應(yīng)用于廢水中重金屬的回收，這是一個不存在殘余物的“清潔”技術(shù)。Oztekin andYazicigil［7］發(fā)現(xiàn)在合適的條件下，電沉積是回收金屬的一個有效方法，他們研究了從含有復(fù)雜螯合劑( EDTA，次氮基三乙酸和檸檬酸) 的水溶液中回收重金屬，結(jié)果表明至少回收了40% 的金屬，當(dāng)金屬是銅時，回收率能達到90%。

2· 電鍍廢水處理技術(shù)的評價

雖然所有的電鍍廢水處理技術(shù)可去除重金屬，它們有自己的固有優(yōu)點和局限性。

化學(xué)沉淀法操作簡單，處理成本低，故成為電鍍廢水中去除的傳統(tǒng)法。然而，化學(xué)沉淀法適合于處理高濃度的重金屬離子廢水，在重金屬離子濃度低時，效率不高，并且化學(xué)沉淀法并不經(jīng)濟，產(chǎn)生大量污泥處理困難。

離子交換法廣泛應(yīng)用于金屬離子廢水，盡管如此，當(dāng)離子交換樹脂耗盡時，需要使用化學(xué)藥劑再生且再生過程可引起嚴重的二次污染，價格昂貴，尤其是處理大量濃度低的重金屬離子，所以不能大規(guī)模應(yīng)用。吸附被公認為是處理低濃度重金屬離子廢水的比較好的方法，活性炭( AC) 的高價格限制了它的使用。目前正在開發(fā)許多低成本的吸附劑來測試去除重金屬離子，吸附效率取決于吸附劑的種類，生物吸附被認為是比較有前景的新過程。

膜過濾法可以有效地去除重金屬，但問題在于成本高、過程復(fù)雜、膜污染，低通量限制了它的使用。

電化學(xué)法被認為是可以快速去除重金屬且可良好控制并只需少量化學(xué)試劑的方法，它具有良好的收益還原率，產(chǎn)生污泥量少。盡管如此，電化學(xué)方法初始投資高，供電貴，這限制了它的發(fā)展。

3· 結(jié)語

電鍍廢水污染是影響全球的一個環(huán)境問題，為了滿足日益嚴格的環(huán)境標準，許多處理技術(shù)，比如化學(xué)沉淀，絮凝，吸附，離子交換和膜過濾等，已經(jīng)成為處理重金屬的可行技術(shù)。其中，離子交換，吸附和膜過濾是處理電鍍廢水目前研究較多的方向，離子交換已被廣泛地應(yīng)用于廢水中重金屬離子的去除，低成本的吸附劑和生物吸附劑被認為是一種有效和經(jīng)濟的處理低濃度重金屬離子廢水物質(zhì)，膜過濾可以高效的去除重金屬。