專利名稱：一種電鍍廢水的處理方法
技術領域：
本發明屬于廢水處理技術領域，尤其涉及電鍍廢水的凈化處理方法。
背景技術：
電鍍行業是工業廢水排放大戶，據不完全統計，全國每年排放的電鍍廢水達40億m3，約占廢水總排放量的10％。電鍍廢水中含有大量有毒、有害物質，如鉻、鎘、鉛、鎳等重金屬、表面活性劑及電鍍溶劑(如蘋果酸、檸檬酸、芳香醛)等有機污染物(CODCr為180～260mg/L)[1]。如其中的重金屬排入河流、湖泊、海洋，或進入土壤環境中，會被生物富集并通過食物鏈最終進入人體，嚴重危害人體健康。同時，電鍍廢水中所含的表面活性劑會造成水體起泡、產生毒性，降低水體的復氧速率和充氧程度，導致水質惡化，影響水生生物的生存，降低水體自凈能力。此外，表面活性劑能乳化水體中其它污染物，增大其溶解度，影響環境中污染物的遷移轉化及生態效應。因此，建立高效多功能的電鍍廢水處理方法對保護生態環境和人類健康有很重要的意義。目前常見的電鍍廢水處理方法有化學法、反滲析法、離子交換法、生物法等[2]。這些方法存在工藝復雜、能耗大、成本高、占地面積大、運轉費用高等問題。例如，化學沉淀處理工藝能去除電鍍廢水中大部分重金屬，但不能有效去除表面活性劑及其它有機污染物，導致出水CODCr不能達排標放，而生化法用于中小型電鍍廢水處理的技術還不很成熟，因此，迫切需要開發一種新型實用可靠的處理技術，解決電鍍廢水重金屬和CODCr不能全面達標排放的難題。
膨潤土是一種以蒙脫石(Montmorillonite)為主要礦物的粘土巖。目前，國內對膨潤土在廢水處理方面的應用，通常是通過改性膨潤土來合成有機膨潤土并吸附處理有機廢水。該方法首先必要合成有機膨潤土，然后將其用于廢水吸附處理，工藝流程復雜、耗時、耗能，且不能有效去除廢水中的重金屬；吸附處理過程中，由于改性后膨潤土表面疏水性增強，導致固-液分離困難，影響出水濁度，不利于膨潤土污泥的回收利用。針對以上不足，利用膨潤土對金屬離子和表面活性劑的交換吸附作用，同時去除電鍍廢水中的重金屬和表面活性劑，生成的有機無機-復合膨潤土能去除廢水中存在的其它有機污染物，由此實現電鍍廢水重金屬和CODCr的全面達標。
袁守軍等.化學氧化-沉淀法處理電鍍廢水.環境工程，2005，23(3)22-23. 李崢等.微電解法處理電鍍廢水.安全與環境工程，2003，10(3)35-37.

發明內容
本發明的目的是提供一種成本低、應用范圍廣的電鍍廢水的處理方法。
方法的步驟如下(1)在每升電鍍廢水中加入0.001g～0.01g陽離子表面活性劑；(2)加入0.25g～5g天然膨潤土，攪拌反應0.5～2小時，沉降分離即可。
所述的廢水為含有Zn2+、Cu2+、Ni2+、Cr(VI)等重金屬同時含有少量有機污染物的廢水。陽離子表面活性劑為烷基碳數在10以上的長鏈季銨鹽型陽離子表面活性劑為十烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基溴化銨、十烷基三甲基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨、十四烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨或十八烷基三甲基氯化銨。
天然膨潤土的粒徑為50～200目。
本發明的優點和積極效果本發明的凈化方法所采用的吸附劑為天然礦物，原料易得。我國膨潤土資源十分豐富，居世界首位，總儲量大于70億噸，膨潤土礦遍布全國23個省，大型礦床20多個。處理過程中，利用膨潤土對金屬離子和表面活性劑的吸附作用，同時去除廢水中的重金屬和表面活性劑，生成有機-無機復合膨潤土，并去除廢水中存在的其它有機污染物，實現電鍍廢水重金屬和CODCr全面達標。另外，經過簡單處理，使用過的膨潤土能夠重復利用。
具體實施例方式
本發明凈化處理機理為膨潤土是一種以蒙脫石為主要成分的粘土巖。蒙脫石是一種含水的層狀硅酸鹽礦物，由兩層硅氧四面體片夾一層鋁氧八面體片組成。硅氧四面體片中有一定量的Si4+被Al3+取代，鋁氧八面體片中也可有1/6～1/3的Al3+被Mg2+、Fe2+等取代。這種不等價的類質同相替換使得晶層產生永久性負電荷。晶層負電性主要通過靜電引力吸附的K+、Na+、Ca2+等層間陽離子來平衡，這些層間陽離子具有可交換性。另外，蒙脫石晶體邊緣破鍵，在pH＞7時端面帶負電荷，也可吸附少量陽離子。正是由于蒙脫石礦物的這些特性，使膨潤土可用于處理含重金屬離子的廢水。有機陽離子同樣可以置換膨潤土層間的無機陽離子，生成的有機膨潤土具有疏水性，有機碳含量提高，對水中疏水性有機污染物的去除能力顯著增強。特別是在季銨鹽陽離子表面活性劑和膨潤土發生離子交換后，膨潤土吸附有機污染物的能力比天然膨潤土提高幾十至幾百倍。由于電鍍廢水中存在少量的表面活性劑，可以和天然膨潤土片層間的Ca2+，Na+等陽離子發生交換吸附反應，生成的有機膨潤土對電鍍廢水中其它有機污染物有很強的吸附能力。且膨潤土顆粒帶電，可以和表面活性劑相互作用形成絮體，從而促進沉降分離，因此大大提高了出水水質。本發明的處理方法應用十分廣泛，對不同類型的電鍍廢水均具有良好的處理效果。
利用本發明的方法，采用天然膨潤土樣品，對含電鍍工序中常用添加劑十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)、檸檬酸和Zn2+、Cd2+等重金屬的廢水進行處理試驗，效果良好。所用天然膨潤土樣品經自然干燥、破碎、篩分等預處理后備用。實驗所用試劑均為分析純，所用水為去離子水。實驗所用儀器主要有AAnalyst 700型原子吸收分光光度計(Perkin Elmer)、DHZ-DA型恒溫振蕩器、Biofuge P.R.離心機和TOC-V CPH型總有機碳分析儀(島津)等。
重金屬和CTMAB的去除率y＝((C0-Ce)/C0)×100％式中y代表去除率；C0和Ce分別代表初始和最終染料的濃度。
實施例1對含檸檬酸和重金屬Zn2+廢水的實驗研究在2L錐形瓶中加入1L模擬電鍍廢水，其中主要成分為檸檬酸和Zn2+濃度分別為2mg/L和50mg/L，加入0.01g十六烷基三甲基溴化銨和2g粒經為50目的膨潤土。然后放入恒溫振蕩器內，在25℃，200rpm條件下振蕩0.5小時，取出后離心分離，測定上清液中剩余CODCr濃度和剩余的Zn2+濃度。對CODCr和Zn2+去除率均達到90％以上。
將吸附后的膨潤土在氮氣保護下，500℃灼燒，得到黑色粉末，再用于廢水的凈化處理，CODCr去除率達到85％。結果表明，經簡單處理的膨潤土可以多次使用。
實施例2在2L錐形瓶中加入1L采自浙江瑞安陳岙電鍍中心的廢水，該廢水初始CODCr為185mg/L，含有Cr(VI)、CN-、Cu2+等重金屬，加入1g粒經為100目的膨潤土和0.001g十六烷基三甲基溴化銨。放入恒溫振蕩器內，在25℃，200rpm條件下振蕩2小時，取出后離心分離，分析上清液中污染物的濃度，廢水中CODCr的去除率大于75％，Cr(VI)、CN-、Cu2+去除率均大于90％。操作簡單，效果好。
實施例3對含十六烷基三甲基溴化銨、檸檬酸和重金屬Cu2+廢水的實驗研究在2L錐形瓶中加入1L模擬電鍍廢水，其中主要成分為十六烷基三甲基溴化銨、檸檬酸和Zn2+濃度分別為0.1mg/L、2mg/L和50mg/L，加入0.01g十六烷基三甲基氯化銨和2.5g粒經為50目的膨潤土。然后放入恒溫振蕩器內，在25℃，200rpm條件下振蕩2小時，取出后離心分離，測定上清液中剩余CODCr濃度和剩余的Cu2+濃度。對CODCr和Cu2+去除率分別達到95％和90％以上。
實施例4在2L錐形瓶中加入1L采自浙江瑞安陳岙電鍍中心的廢水，該廢水初始CODCr為185mg/L，含有Cr(VI)、CN-、Cu2+等重金屬，加入0.25g粒經為50目的膨潤土和0.01g十四烷基三甲基溴化銨。放入恒溫振蕩器內，在25℃，200rpm條件下振蕩2小時，取出后離心分離，分析上清液中污染物的濃度，廢水中CODCr的去除率大于75％，Cr(VI)、CN-、Cu2+去除率均大于90％。操作簡單，效果好。
實施例5在2L錐形瓶中加入1L采自浙江瑞安陳岙電鍍中心的廢水，該廢水初始CODCr為185mg/L，含有Cr(VI)、CN-、Cu2+等重金屬，加入0.25g粒經為50目的膨潤土和0.001g十四烷基三甲基氯化銨。放入恒溫振蕩器內，在25℃，200rpm條件下振蕩2小時，取出后離心分離，分析上清液中污染物的濃度，廢水中CODCr的去除率大于75％，Cr(VI)、CN-、Cu2+去除率均大于90％。操作簡單，效果好。
實施例6在2L錐形瓶中加入1L采自浙江瑞安陳岙電鍍中心的廢水，該廢水初始CODCr為185mg/L，含有Cr(VI)、CN-、Cu2+等重金屬，加入0.2g粒經為50目的膨潤土和0.01g十二烷基三甲基氯化銨。放入恒溫振蕩器內，在25℃，200rpm條件下振蕩2小時，取出后離心分離，分析上清液中污染物的濃度，廢水中CODCr的去除率大于75％，Cr(VI)、CN-、Cu2+去除率均大于90％。操作簡單，效果好。
實施例7在2L錐形瓶中加入1L采自浙江瑞安陳岙電鍍中心的廢水，該廢水初始CODCr為185mg/L，含有Cr(VI)、CN-、Cu2+等重金屬，加入1g粒經為50目的膨潤土和0.001g十二烷基三甲基氯化銨，在25℃，200rpm條件下振蕩0.5小時，取出后離心分離，分析上清液中污染物的濃度，廢水中CODCr的去除率大于75％，Cr(VI)、CN-、Cu2+去除率均大于90％。操作簡單，效果好。
實施例8對含檸檬酸和重金屬Ni2+廢水的實驗研究在2L錐形瓶中加入1L模擬電鍍廢水，其中主要成分為檸檬酸和Ni2+濃度分別為4mg/L和50mg/L，加入0.01g十四烷基三甲基氯化銨和2.5g粒經為50目的膨潤土。然后放入恒溫振蕩器內，在25℃，200rpm條件下振蕩2小時，取出后離心分離，測定上清液中剩余CODCr濃度和剩余的Ni2+濃度。對CODCr和Ni2+去除率分別達到95％和90％以上。
實施例9對含檸檬酸和重金屬Ni2+廢水的實驗研究在2L錐形瓶中加入1L模擬電鍍廢水，其中主要成分為檸檬酸和Cu2+濃度分別為4mg/L和50mg/L，加入0.01g十烷基三甲基氯化銨和2.5g粒經為50目的膨潤土。然后放入恒溫振蕩器內，在25℃，200rpm條件下振蕩2小時，取出后離心分離，測定上清液中剩余CODCr濃度和剩余的Cu2+濃度。對CODCr和Cu2+去除率分別達到95％和85％以上。
實施例10對含檸檬酸和重金屬Ni2+廢水的實驗研究在2L錐形瓶中加入1L模擬電鍍廢水，其中主要成分為檸檬酸和Ni2+濃度分別為4mg/L和50mg/L，加入0.001g十烷基三甲基氯化銨和0.25g粒經為50目的膨潤土。然后放入恒溫振蕩器內，在25℃，200rpm條件下振蕩2小時，取出后離心分離，測定上清液中剩余CODCr濃度和剩余的Ni2+濃度。對CODCr和Ni2+去除率分別達到95％和80％以上。
權利要求
1.一種電鍍廢水的處理方法，其特征在于方法的步驟如下(1)在每升電鍍廢水中加入0.001g～0.01g陽離子表面活性劑；(2)加入0.25g～5g天然膨潤土，攪拌反應0.5～2小時，沉降分離即可。
2.根據權利要求1所述的一種電鍍廢水的處理方法，其特征在于所述的陽離子表面活性劑為季銨鹽表面活性劑。
3.根據權利要求2所述的一種電鍍廢水的處理方法，其特征在于所述的季銨鹽類表面活性劑為烷基碳數在10以上的長鏈型陽離子表面活性劑。
4.根據權利要求2所述的一種電鍍廢水的處理方法，其特征在于所述的烷基碳數在10以上的長鏈型陽離子表面活性劑為十烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基溴化銨、十烷基三甲基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨、十四烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨或十八烷基三甲基氯化銨。
5.根據權利要求1所述的一種電鍍廢水的處理方法，其特征在于所述天然膨潤土的粒徑為50～200目。
全文摘要
本發明公開了一種電鍍廢水的處理方法。方法的步驟如下(1)在每升電鍍廢水中加入0.001g～0.01g陽離子表面活性劑；(2)加入0.25g～5g天然膨潤土，攪拌反應0.5～2小時，沉降分離即可。本發明的優點和積極效果本發明的凈化方法所采用的吸附劑為天然礦物，原料易得。我國膨潤土資源十分豐富，居世界首位，總儲量大于70億噸，膨潤土礦遍布全國23個省，大型礦床20多個。處理過程中，利用膨潤土對金屬離子和表面活性劑的吸附作用，同時去除廢水中的重金屬和表面活性劑，生成有機—無機復合膨潤土，并去除廢水中存在的其它有機污染物，實現電鍍廢水重金屬和COD
文檔編號C25D21/16GK1865161SQ20061005042
公開日2006年11月22日 申請日期2006年4月19日 優先權日2006年4月19日
發明者朱利中, 雷樂成, 馬建鋒 申請人:浙江大學