电镀废水处理技术研究现状及其发展趋势

摘要：由于电镀废水中含有各种重金属离子，危害性巨大，必须对电镀废水进行处理，严格控制电镀废水的污染。针对各种电镀废水的性质，国内通常采用物理法、化学法、和生物法进行处理，本文对这些处理方法进行分析，并讨论了电镀废水处理技术的发展趋势。

关键词：电镀废水处理；化学法；物理法；生物法

引言

通过对金属表面进行电镀处理可以提升其外观的观赏性，同时也是对建筑表面的一种保护，但是随之而来的电镀废水污染问题一直困扰着人们，大量的有害物质存在与电镀废水中，不经处理就排放会对生态环境造成严重的破坏，因此加大对电镀废水处理技术的研究刻不容缓。

一、电镀废水的来源

电镀废水主要来源是在电镀生产过程中的镀件清洗用水、镀液过滤用水、钝化废水、镀件酸洗废水、刷洗地坪和极板的废水以及由于操作或管理不善引起的“跑、冒、滴、漏”产生的废水，另外还有废水处理过程中自用水的排放以及化验室的排水等。电镀废水的性质主要决定于化学清洗液和电镀液的性质，一般可分为四类，分别为含氰废水、含铬废水、酸性废水和碱性废水。废水中主要的污染物质均为各种金属离子，其次是酸类和碱类物质，有些电镀液还使用了颜料等其他物质，这些物质大部分是有机物

二、电镀废水的危害

电镀废水中的污染物较为复杂，水质成分不易控制，但总的来讲，可分为重金属离子废水、酸碱废水及含油脂类废水等，表现的成分却常常是同时含有多种污染物。其中有毒有害的物质有镉、铅、铬、镍、锡、锌、酸、碱、悬浮物、石油类物质、含氮化合物、表而活性剂及磷酸盐等。另外，目前采用氰化电镀工艺的厂家，其电镀废水中含有大量的氰化物。电镀废水未经处理排放，会污染饮用水和工业用水，对生态环境产生危害；酸碱废水会破坏水中微生物的生存环境，影响正常水源的酸碱度；含氰废水毒性很大，微量就能致人死亡；重金属离子属于致癌、致畸或致突变的剧毒物质，如果大量含有重金属离子的电镀废水不经处理直接排放，会通过食物链，在人体内富集而导致严重的健康问题，其中铬、锡和铜可导致肺癌；Cr（IV）的毒性较锡次之，但人体若大量摄人能够引起急性中毒，长期摄人也能引起慢性中毒；镍和铅在人体内有蓄积作用，长期摄人会引起慢性中毒。锡、铬、铅及铝四种物质均为国家一类有害物质，铜、锌毒性相对较小，是国家二类有害物质。

三、电镀废水处理技术

3.1 化学方法

化学方法就是向废水中投加化学药剂，通过化学反应改变废水中污染物的化学性质，使其转变成无害或易于与水分离的物质从废水中除去的处理工艺。从近几十年的国内外电镀废水处理技术发展趋势来看，电镀废水有80％采用化学法处理，化学法处理电镀废水，是目前国内外应用最广泛的电镀废水处理技术，技术上较为成熟。

化学法包括铁氧体法、氧化还原法、沉淀法等，是一种传统和应用广泛的处理电镀废水方法，具有投资少，处理成本低，操作简单等特点，适用于各类电镀金属废水处理。但化学法的最大不足之处在于生产用水不能回收利用，浪费水资源且占用较大的场地。

（1）铁氧体法

铁氧体法是根据生产铁氧体的原理发展起来的处理方法该法处理重金属废水能一次脱除多种金属离子，尤其适用于混合重金属电镀废水的一次性处理，具有设备简单投资少，操作方便等特点，同时形成的污泥有较高的化学稳定性，容易进行微分离和脱水处理。此法在国内电镀业中应用较广，不适于大量废水处理，存在着处理后盐度高，而且不能处理含汞和络合物废水的缺点。

（2）化学氧化法

该方法主要用在含氰废水的处理。常用的氧化剂有氯系氧化剂、氧气、臭氧、过氧化氢等。该工艺是在碱性条件下，用氧化剂把游离氰离子以及与金属络合的氰离子氧化成氮气和二氧化碳。该方法能够彻底消除氰化物的污染问题，但是其出水水质较差，且不能回用。在处理混合废水时，易造成二次污染，而且通用氧化剂还有供货和毒性的问题有待于解决。

（3）化学还原法

该方法主要用在含铬废水的处理，其原理是用还原剂把毒性很大的Cr6+还原成毒性较低的Cr3+，然后利用中和沉淀法除去废水中的Cr3+。常用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸盐、铁屑、二氧化硫等。使用铁屑法处理电镀含铬该方法的优点是处理后水能达到排放标准，并能回收利用氢氧化铬，设备操作比较简单，但铬污泥如存放不妥易引起二次污染。应用化学还原法处理含铬废水，碱化时一般用石灰，但废渣多；用NaOH或Na2CO3，则污泥少，但药剂费用高，处理成本大，这是化学还原法的缺点。

（4）化学沉淀法

化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法。该法是一种较为成熟实用的电镀废水处理技术，且处理成本低，便于管理，处理后废水能达到排放标准。同时可以回收铬酸，复生碳酸钡。但钡盐来源、沉淀物分离以及污泥的二次污染尚须进一步解决。

3.2 物理法

物理方法主要是对废水中悬浮的污染物质进行分离，在进行处理过程中并不会使物质的化学性质改变。

（1）蒸发浓缩法

所谓的蒸发浓缩回收法主要是采用蒸发的方式处理重金属电镀废水，使其溶液得以不断的浓缩，最终对其进行回收和利用。蒸发浓缩法一般在对含镍离子、银离子、铜离子和铬离子进行处理的时候比较适用。在电镀工业中往往选择蒸发浓缩处理法与其他方法连用的方式对重金属废水进行处理，其能够确保闭路循环的实现，属于一种非常成功的组合。采用蒸发浓缩法对电镀重金属废水进行处理具有十分简单成熟的工艺，而且不需要任何的化学试剂，所以并不会出现二次污染，可以对其中有价值的重金属进行回用，因此其环境效益和经济效益都非常高。然而因为其具有较高的操作费用和较大的能耗，因此只是将其用作一种辅助处理的方式。

（2）反渗透法

反渗透法具有十分简单的原理，其作为一种浓缩分离技术，主要是通过半透膜实施高压过滤，尤其是在对镀镉、镀铜、镀锌和镀镍废水进行处理的时候非常适用。其主要的特点就是全部采用物理操作的方式，回用或者综合利用产生于运转过程中的一部分浓缩液，在漂洗中回用稀液，除此之外并不会出现其他废弃物。

3.3 生物法

生物处理技术主要是通过生物有机物或其代谢产物与重金属离子的相互作用达到净化废水的目的，是一种处理电镀废水的高新技术。具有简便实用，过程控制简单，污泥量少，二次污染少，高效益等优点。随着微生物的研究进展，生物处理金属日益受到人们的重视，采用生物技术处理电镀废水呈现发展势头。

（1）生物吸附法

生物体借助化学作用吸附金属离子称为生物吸附，凡具有从溶液中分离金属能力的物体或生物体制备的衍生物称为生物吸附剂。生物吸附剂主要是菌体、藻类及一些提取物。微生物对重金属的吸附机理取决于许多物理、化学因素，如光、温度、pH、重金属浓度及化学形态、其他离子、螯合剂的存在和吸附剂的预处理等。生物吸附技术治理重金属污染具有一定的优势，在低浓度条件下，生物吸附剂可以选择性地吸附其中的重金属，受水溶液中钙、镁离子的干扰影响较小。该方法处理效率高，运行费用低，无二次污染，可有效地回收一些贵重金属。但是生物成长环境不容易控制，往往会因水质的变化而大量中毒死亡。

（2）生物絮凝法

利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。微生物絮凝剂是由微生物自身产生的、具有高效絮凝作用的天然高分子物质，它的主要成分是糖蛋白、黏多糖、纤维素、蛋白质和核酸等。对微生物絮凝剂引起絮凝的机理目前较为普遍接受的是架桥作用稀土元素在电镀中的应用。该机理认为絮凝剂大分子表面具有较高电荷或较强的亲水性和疏水性，能与颗粒通过离子键、氢键和范得华力同时吸附多个胶体颗粒，在颗粒间产生架桥现象，形成一种网状三维结构而沉淀下来，从而表现出絮凝台离开后，升降门自动落下。操作人员对升降门进行控制和操作，并在确保工作安全的前提下自动运行冲压线。控制系统中工业机器人与压机之间的安全信号以及所有的紧急停止报警信号都是连锁在安全的PLC系统中的，并且通过PLC的程序对其进行转换互锁控制。

3.4 工业机器人在冲压自动化生产线应用中的模拟仿真系统

为合理布置生产线、缩短现场调试安装周期，利用工业机器人的离线编程功能，对工业机器人的工作速度、运动轨迹和有效负载等进行仿真，仿真可避免现场的系统干涉及节拍不合理，能够提高生产线的可靠性和安全性。

四、结束语

随着科学技术的不断发展，冲压技术的不断进步，工业机器人在冲压自动化生产线中广泛的应用，代替了工人单调重复的劳动条件，提高了生产效率和工作效率，对产品的生产质量也有很大的提高，工业机器人已经成为提高生产效率、生产质量以及经济效益的重要设备，是汽车制造中必不可少的设备。采用工业机器人形成的冲压自动化生产线不仅提高了自动化水平，降低了生产成本，而且极大地提高了生产效率和生产效益。

参考文献：

[1]ABB全套机器人自动化系统诠释“物、服务与人互联“[J].自动化博览.2015（12）

[2]冲压自动化生产线中的工业机器人应用[J].樊晓晨.科技创新导报.2016（01）

[3]工业机器人在冲压自动化生产线中的应用[J].陈立新，郭文彦.机械工程与自动化.2010（03）

[4]自动化生产线中CCLINK总线技术及工业机器人通讯[J].杨秀文.自动化技术与应用.2015（07）

[5]半桥壳自动冲压生产线的研制[J].伍英，周旭，吴祖国.制造技术与机床.2015（11）

[6]机器人冲压自动化生产线的构成及技术特点[J].和瑞林，刘吉辉，苗金钟.金属加工（热加工）.2012（05）