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电镀工艺废气治理综述

北极星大气网  来源:现代工业经济和信息化  作者:张亚甜 梁阔等  2020/4/30 14:03:59  我要投稿  
所属频道: 大气治理  关键词:废气治理 废气污染 铬酸雾

北极星大气网讯:摘要:介绍了电镀生产工艺过程中产生废气污染物的种类以及末端减少污染物排放的基本途径,分析了各类污染物的常用净化处理方法与应用实例,供开展电镀工艺废气治理的人员交流探讨。

引言

电镀生产工艺过程中会产生种类多样的工艺废气,主要包括铬酸雾废气、含氰化物废气、含氟废气、硫酸雾废气、氯化氢废气、氮氧化物废气和碱性废气。其中镀件前处理的酸洗去锈、碱洗除油会产生大量酸碱废气;镀铬、铬酸阳极化以及阳极化、磷化填充过程中产生大量铬酸雾废气;含氰电镀过程中产生氰化物废气;化学法退除不良镀层时产生酸性或碱性废气。

电镀废气对环境和人类健康造成巨大威胁,须及时处理处置,从末端控制和治理角度考虑,各类废气污染物的控制一般从控制废气污染物逸出量和采取净化治理设施两方面采取措施。

1 控制废气污染物逸出量

在一些工艺槽溶液中投加一些表面活性剂,利用表面活性剂的发泡性,达到抑制酸雾等污染物的逸出量,也可在溶液表面加入一层塑料空心球起到阻挡酸雾逸出的作用。

1.1 酸洗雾的抑制

钢铁件的酸洗通常采用盐酸和硫酸,铜件的酸洗多采用硝酸与硫酸的混合酸,对于酸洗产生的酸雾,在不影响操作时,可以在槽液表面加入一层塑料空心球起到阻挡酸雾逸出的作用。

对于加温的硫酸槽液,由于溶液的粘度较大且温度较高,加入少量十二烷基硫酸钠,利用酸洗时产生的氢气及其搅拌作用,能在溶液表面产生较厚的泡沫,从而起到较好的抑制酸雾作用。

室温环境下用盐酸退锌、退镉镀层时,由于会产生较多气泡,搅拌作用较强,因此加入少量十二烷基硫酸钠也可起到较好的抑制酸雾作用。

在用混酸对铜件进行酸洗或进行工件退铜、退镍处理时,会产生大量氮氧化物,此时在溶液中投加少量尿素,可起到化学抑制作用。

1.2 铬酸雾的抑制

镀铬的电流效率低,在生产过程中产生大量氢气和氧气。由于镀液的表面张力大,氢气气泡和氧气气泡逸出时带有大量能量,液面破裂时,把液膜剧烈地撕裂分散成极细的雾飞溅到大气环境中。在镀铬槽液加温过程中,会有溶液蒸发,此时带出大量铬酸,形成铬酸雾。铬酸雾的抑制通常在槽液表面加一层耐铬酸的聚乙烯或聚氯乙烯空心塑料球,起到抑制铬雾的作用。此法用于镀硬

铬时较有效,对于频繁进出槽的装饰性镀铬效果不好。

2 电镀工艺废气净化处理

按污染物的性质,净化处理设备大致分为三类,即铬酸雾净化处理装置、含氰废气净化处理装置和酸性废气净化处理装置。

2.1 铬酸雾净化处理装置

铬酸具有比重大、挥发性小、容易凝聚的特点,一般采用网格式净化器对铬酸雾净化,该净化器由8~12 层有菱形网孔的厚0.5 mm 的硬聚氯乙烯塑料板纵横交错平铺而成。

当铬酸液滴随槽边抽风罩收集进入排风管尚未达到净化器中过滤网格栅时,由于净化器箱体截面积比风管截面积大,气流速度降低,已经因碰撞而变化的铬酸液滴在重力作用下不能继续前进而从气流中分离出来。剩余铬酸废气经过滤网格栅时,被分散并经过许多狭窄弯曲的通道,增加了相互碰撞变大的机会,此时在吸附与重力作用下,细小铬雾滴附着在网格表面,并不断凝聚变大凝成液滴,最后从网格上降落下来。分离出来的铬酸沿排液管流入集液箱,按危险废物储存并由资质单位处置。净化后的气体经风机达标排放,净化装置示意见图1。

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2.2 含氰废气净化处理装置

氰化镀槽中的化学药品在投加到镀槽后形成络合物溶液,如氰化镀锌槽液中的溶液含Na2ZnO2、Na2Zn(CN)4,在电解液中离解为Zn2+ 和CN-,电镀时,Zn2+ 被阴极吸引,在工件上放电上镀工件,溶液中的CN- 少量随镀槽抽风带入大气中。在空气中有二氧化碳存在时,镀槽内存在如下反应:

2NaCN+H2O+CO2→Na2CO3+2HCN↑

氰化氢属于剧毒物质,不仅对环境产生影响,更对操作人员人身健康造成威胁,要引起足够重视,一定要及时妥善处理处置。

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含氰废气目前一般采用湿法吸收,吸收液为NaOH、NaClO 溶液(净化装置示意见图2)。反应原理如下:

CN-+ClO-→CNO-+Cl- .

废气通过槽边吸风罩收集后进入抽风筒,再进入废气净化器,与设置在净化器内的喷淋液充分接触反应,净化后的气体经风机达标排放。喷淋液酸碱值须保持在10 以上,在喷淋液循环使用过程中,要对酸碱值每天监测,定期配备新的喷淋液,失效的喷淋液排入含氰废水管道,送入废水处理站进行进一步处理。

2.3 其它酸性废气净化装置

酸性废气的净化处理常用液体吸收法和干式吸附法。液体吸收法是通过喷淋吸收,处理率能达到90%,但该方法产生的污水存在二次污染,废水还需要进一步处理,且需要专人操作。相比较液体吸收法,干式吸附法目前在企业中应用更加广泛,某单位新研制的吸附材料对硫酸雾、氯化氢、氮氧化物、氢氟酸等废气就有很好的净化效果,对混合酸废气亦可净化。该吸附剂对废气的净化是一个多功能的综合作用,除了物理吸附外,还有化学吸附、粒子吸附、催化作用等。吸附剂主要成分为钙的碱性氧化物、硅的氧化物、铝的氧化物和活性碳(净化装置示意见图3)。

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酸性废气通过净化装置中的干式吸附剂吸附床,酸雾被吸附剂吸附并发生化学反应,酸性气体被转化为钙盐,碱性气体最终被转化为氮气,净化后的气体经风机达标排放。酸性吸附剂在吸收酸前呈弱碱性,吸附饱和后形成的无害钙盐被固定在吸附剂结构中,不需要再生,吸附饱和后的废弃吸附剂的pH 值和游离氟离子经过了国家环保监测中心的检测,对环境无二次污染。

3 应用案例

某大型国有企业电镀车间,有镀铬、氰化镀锌、氰化镀铜、镀镍、不锈钢酸洗等工序,生产过程中产生铬酸雾、氰化物、氟化氢、硫酸雾、氯化氢、氮氧化物等污染物。车间安装了2 套铬酸雾净化装置、1套氰化物净化装置和3 套酸性废气净化装置,其中酸性废气净化装置采用干式吸附法。运行2 年后,经现场采样监测,废气中的铬酸雾、氰化物、氟化氢、硫酸雾、氯化氢、氮氧化物等污染物全部满足北京市大气污染物排放标准(DB11/501———2017)。车间对废气处理设施定期维修保养,并请有资质的监测单位对各个废气排放口定期监测,及时掌握废气排放状态,杜绝废气未达标排放(近两年监测数据如表1 所示)。

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4 结语

电镀工业是国民经济中重要的加工行业,但也是污染严重的行业,在新的环保形势下,电镀工业面临巨大挑战。各级环保局不断加大环境整治力度,地方排放标准越来越严格以及处罚力度持续加大,不少中小电镀企业已关停。面对史上最大的环保压力,剩下的电镀企业必须提高环保意识,积极增加环保投入,及时采用最新技术,有效处理电镀废气,实现达标排放。

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