離子交換法

　　離子交換法是利用離子交換劑對廢水中的有害物質(zhì)進行交換分離，常用的離子交換劑有腐殖酸物質(zhì)、沸石、離子交換樹脂、離子交換纖維等。離子交換的運行操作包括交換、反洗、再生、清洗四個步驟。

　　此方法具有操作簡單、可回收利用重金屬、二次污染小等特點，但離子交換劑成本，再生劑耗量大。

　　研究強酸性離子交換樹脂對含鎳廢水的處理工藝條件及鎳回收方法。結(jié)果表明：pH為6～7有利于強酸性陽離子交換樹脂對鎳離子的去除。離子交換除鎳的適宜溫度為30，適宜流速為15BV/h(即每小時l5倍樹脂床體積)。適宜的脫附劑為10%鹽酸，脫附液流速為2BV/h。前4.6BV脫附液可回用于配制電鍍槽液，平均鎳離子質(zhì)量濃度達18.8g/L。

　　Mei.1ingKong等研究了CHS—l樹脂對cr(VI)的吸附能力，發(fā)現(xiàn)Cr(VI)在低濃度時，樹脂的交換吸附率是由液膜擴散和化學反應控制的。CHS一1樹脂對Cr(VI)的佳吸附pH為2～3，在298K下其飽和吸附能力為347.22mg/g。CHS一1樹脂可以用5%的氫氧化鈉溶液和5%氯化鈉溶液來洗脫，再生后吸附能力沒有明顯的下降。

　　使用鈦酸酯偶聯(lián)劑將1一Fe203與丙烯酸甲酯共聚，在堿性條件下進行水解，制備出磁性弱酸陽離子交換樹脂NDMC一1。

　　通過對重金屬Cu的吸附研究發(fā)現(xiàn)，NDMC—l樹脂粒徑較小、外表面積大，因而具有較快的動力學性能。

　　蒸發(fā)濃縮法

　　蒸發(fā)濃縮法是通過加熱對電鍍廢水進行蒸發(fā)，使液體濃縮達到回用的效果。一般適用于處理含鉻、銅、銀、鎳等重金屬濃度的廢水，用其處理濃度低的重金屬廢水時耗能大，不經(jīng)濟。

　　在處理電鍍廢水中，蒸發(fā)濃縮法常常與其他方法一起使用，可實現(xiàn)閉路循環(huán)，效果不錯，比如常壓蒸發(fā)器與逆流漂洗系統(tǒng)聯(lián)合使用。蒸發(fā)濃縮法操作簡單，技術成熟，可實現(xiàn)循環(huán)利用，但是濃縮后的干固體處置費用大，制約了它的應用，目前一般只作為輔助處理手段。

　　生物處理技術

　　生物處理法是利用微生物或者植物對污染物進行凈化，該方法運行成本低，污泥量少，無二次污染，對于水量大的低濃度電鍍廢水來說是不二之選。生物法主要包括生物絮凝法、生物吸附法、生物化學法和植物修復法。

　　1.生物絮凝法

　　生物絮凝法是一種利用微生物或微生物產(chǎn)生的代謝物進行絮凝沉淀來凈化水質(zhì)的方法。微生物絮凝劑是一類由微生物產(chǎn)生并分泌到細胞外、具有絮凝活性的代謝物，能使水中膠體懸浮物相互凝聚、沉淀。

　　生物絮凝劑與無機絮凝劑和合成有機絮凝劑相比，具有處理廢水安無毒、絮凝效果好、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點，但其存在活體生物絮凝劑不易保存，生產(chǎn)成本等問題，限制了它的實際應用。目前大部分生物絮凝劑還處在探索研究階段。

　　生物絮凝劑可以分為以下三類：

　　(1) 直接利用微生物細胞作為絮凝劑，如一些細菌、放線菌、真菌、酵母等。

　　(2) 利用微生物細胞壁提取物作為絮凝劑。微生物產(chǎn)生的絮凝物質(zhì)為糖蛋白、黏多糖、蛋白質(zhì)等分子物質(zhì)，如酵母細胞壁的葡聚糖、-乙酰葡萄糖胺、絲狀真菌細胞壁多糖等都可作為良好的生物絮凝劑。

　　(3) 利用微生物細胞代謝產(chǎn)物的絮凝劑。代謝產(chǎn)物主要有多糖、蛋白質(zhì)、脂類及其復合物等。

　　近年來報道的生物絮凝劑主要為多糖類和蛋白質(zhì)類，前者有ZS一7、ZL—P、H12、DP。152等，后者有MBF—W6、NOC—l等。陶穎等]利用假單胞菌Gx4—1胞外聚物制得的絮凝劑對cr()進行了絮凝吸附研究。

　　其研究結(jié)果表明，在適宜條件下Or()的去除率可達51%。研究枯草芽孢桿菌NX一2制備的生物絮凝劑v一聚谷氨酸(T-PGA)對電鍍廢水的處理效果，實驗證明，T-PGA能有效地去除Cr3+、Ni等重金屬離子。

　　2.生物吸附法

　　生物吸附法是利用生物體自身的化學結(jié)構(gòu)或成分特性來吸附水中的重金屬，然后通過固液分離，從水中分離出重金屬。

　　可以從溶液中分離出重金屬的生物體及其衍生物都叫做生物吸附劑。生物吸附劑主要有生物質(zhì)、細菌、酵母、霉菌、藻類等。該方法成本低，吸附和解析速率快，易于回收重金屬，具有選擇性，前景廣闊。

　　研究各種因素對枯草芽胞桿菌吸附電鍍廢水中Cd效果的影響，結(jié)果表明：pH為8、吸附劑用量為10g/L(濕重)、攪拌轉(zhuǎn)數(shù)為800r/min、吸附時間為10min的條件下，廢水中鎘的去除率達93%以上。

　　吸附鎘后的枯草芽胞桿菌細胞膨大，色澤變亮，細胞之間相互粘連。Cd2+與細胞表面的鈉進行了離子交換吸附。

　　殼聚糖是一種堿性天然分子多糖，由海洋生物中甲殼動物提取的甲殼素經(jīng)過脫乙?；幚矶玫?，可以有效地去除電鍍廢水中的重金屬離子。

　　通過乳化交聯(lián)法制備了磁性二氧化硅納米顆粒組成的殼聚糖微球，然后用乙二胺和縮水甘油基三甲基氯化反應的季銨基團改性，所得生物吸附劑具有很的耐酸性和磁響應。

　　用它來去除酸性廢水中的cr(VI)，在pH為2.5、溫度為25的條件下，大吸附能力為233.1mg/g，平衡時間為40～120min[取決于初始Cr(VI)的濃度。使用0.3mol/LNaOH和0.3mol/LNaC1的混合液進行吸附劑再生，解吸率達到95.6%，因此該生物吸附劑具有很的重復使用性。

　　3.生物化學法

　　生物化學法是指微生物直接與廢水中的重金屬進行化學反應，使重金屬離子轉(zhuǎn)化為不溶性的物質(zhì)而被去除。

　　從電鍍廢水中篩選分離出3株可以效降解自由氰根的菌種，在佳條件下可以將80mg/L的CN一去除到0.22mg/L。研究發(fā)現(xiàn)，有許多可以將cr(VI)還原成低毒cr(III)的微生物，如無色桿菌、土壤細菌、芽孢桿菌、脫硫弧菌、腸桿菌、微球菌、硫桿菌、假單胞菌等，其中除了大腸桿菌、芽孢桿菌、硫桿菌、假單胞菌等可以在好氧條件下還原Cr(VI)，其余大部分菌種只能在厭氧條件下還原cr(VI)。

　　R.S.Laxman等發(fā)現(xiàn)灰色鏈霉菌能在24～48h內(nèi)把cr(VI)還原成cr(III)，并能夠?qū)r(III)顯著地吸收去除。中科院成都生物研究所的李福、吳乾菁等從電鍍污泥、廢水及下水道鐵管內(nèi)分離篩選出35株菌種，并獲得了SR系列復合功能菌，該功能菌具有效去除Cr(VI)和其他重金屬的功效，并在此基礎上進行了工程應用，取得較好的效果。

　　4.植物修復法

　　植物修復法是利用植物的吸收、沉淀、富集等作用來處理電鍍廢水中的重金屬和有機物，達到治理污水、修復生態(tài)的目的。

　　該方法對環(huán)境的擾動較少，有利于環(huán)境的改善，而且處理成本低。人工濕地在這方面起著重要的作用，是一種發(fā)展前景廣闊的處理方法。

　　李氏禾是一種可富集金屬的水生植物，在去除水中重金屬方面具有很大的。在人工濕地種植了李氏禾，用以處理含鉻、銅、鎳的電鍍廢水，使它們的含量分別降低了84.4%、97.1%和94_3%。當水力負荷小于0.3m/(m2·d1時，出水中的重金屬濃度符合電鍍污染物排放標準的要求;當進水鉻、銅和鎳的濃度為5、10和8mg/L時，仍能達標排放。

　　可見用李氏禾處理中低濃度的電鍍廢水是可行的。質(zhì)量平衡表明，鉻、銅和鎳大部分保留在人工濕地系統(tǒng)的沉積物中。

　　吸附法

　　吸附法是利用比表面積大的多孔性材料來吸附電鍍廢水中的重金屬和有機污染物，從而達到污水處理的效果。

　　活性炭是使用早、廣的吸附劑，可以吸附多種重金屬，吸附容量大，但是活性炭價格昂貴，使用壽命短，需要再生且再生費用不低。一些天然廉價材料，如沸石、橄欖石、嶺土、硅藻土等，也具有較好的吸附能力，但由于各種原因，幾乎沒有得到工程應用。

　　以沸石作為吸附劑處理電鍍廢水，發(fā)現(xiàn)在靜態(tài)條件下，沸石對鎳、銅和鋅的吸附容量分別達到5.9、4.8和2.7mg/g.先以磁性生物炭去除電鍍廢水中的Cr(vI)，

　　然后通過外部磁場分離，使得cr(VI)的去除率達到97.11%。而在10rain的磁選后，濁度由4075NTU降至21.8NTU。其研究還證實了吸附過程后，磁性生物炭仍保留原來的磁分離性能。近年來又研制開發(fā)了一些新型吸附材料，如文中提到的生物吸附劑以及納米材料吸附劑。

　　納米技術是指在1～100nm尺度上研究和應用原子、分子現(xiàn)象，由此發(fā)展起來的多學科交叉、基礎研究與應用緊密聯(lián)系的科學技術。納米顆粒由于具有常規(guī)顆粒所不具備的納米效應，因而具有更的催化活性。

　　納米材料的表面效應使其具有的表面活性、表面能和的比表面積，所以納米材料在制備性能吸附劑方面表現(xiàn)出巨大的。雷立等l采用溫和水熱法一步快速合成了鈦酸鹽納米管(TNTs)，并應用于對水中重金屬離子Pb(II)、cd(II)和Cr(III)的吸附。

　　結(jié)果表明：pH=5時，初始濃度分別為200、100和50mg/L的Pb(II)、Cd(II)和Cr(III)在TNTs上的平衡吸附量分別為513.04、212.46和66.35mg/L，吸附性能優(yōu)于傳統(tǒng)吸附材料。納米技術作為一種效、節(jié)能環(huán)保的新型處理技術，得到人們的廣泛認同，具有很大的發(fā)展。

　　光催化技術

　　光催化處理技術具有選擇性小、處理效率、降解產(chǎn)物徹底、無二次污染等特點。

　　光催化的是光催化劑，常用的有TiO2、ZnO、WO3、SrTiO3、SnO2和Fe2O3。其中TiO2具有化學穩(wěn)定性好、無毒、兼具氧化和還原作用等諸多特點。TiO：在受到一定能量的光照時會發(fā)生電子躍遷，產(chǎn)生電子一空穴對。

　　光生電子可以直接還原電鍍廢水中的金屬離子，而空穴能將水分子氧化成具有強氧化性的OH自由基，從而把很多難降解的有機物氧化成為COz、H：0等無機物，被認為是有前途、有效的水處理方法之一。

　　以懸浮態(tài)的TiO2為催化劑，在紫外光的作用下對絡合銅廢水進行光催化反應。結(jié)果表明：當TiO2投加量為2g/L，廢水pH=4時，在300W壓汞燈照射下，載入60mL/min的空氣反應40rain，對120mg/LEDTA絡合銅廢水中Cu(II)與COD的去除率分別達到96.56%和57.67%。實施了“物化一光催化一膜”處理電鍍廢水的工程實例，出水COD去除率達到70%以上，同時TiO2光催化劑可重復使用。

　　膜法的引入可大大提水質(zhì)，使處理后水質(zhì)達到中水回用標準，提了電鍍廢水的資源化利用率，回用率達到85%以上，大大節(jié)約了成本。然而光催化技術在實際應用中受到了很多的限制，如重金屬離子在光催化劑表面的吸附率低，催化劑的載體不成熟，遇到色度大的廢水時處理效果大幅下降，等等。不過光催化技術作為效、節(jié)能、清潔的處理技術，將會有很大的應用前景。

　　重金屬捕集劑

　　重金屬捕集劑又叫重金屬螯合劑，它能與廢水中的大部分重金屬離子產(chǎn)生強烈的螯合作用，生成的分子螯合鹽不溶于水，通過分離就可以去除廢水中的重金屬離子。

　　重金屬捕集劑處理后的重金屬廢水中剩余的重金屬離子濃度大部分都能達到國家排放標準。以二硫代氨基甲酸鹽重金屬離子捕集劑XMT探討了不同因素對Cu的捕集效果，對Cu去除率在99%以上，出水Cu濃度小于0.05mg/L，出水遠低于GB21900-2008的“表3”標準。

　　選取3種市售重金屬捕集劑對實際電鍍廢水中的Cu2+、Zn2+、Ni進行同步深度處理，發(fā)現(xiàn)三聚硫氰酸三鈉(簡稱TMT)對Cu的去除效果為顯著，投加量少且效果穩(wěn)定，但對Ni的去除效果較差。甲基取代的二硫代氨基甲酸鈉(以Me2DTC表示)的適用性強，對3種重金屬離子均具有良好的去除效果，可達到GB21900-2008中的“表3”排放標準，且在DH=9.70時處理效果佳。至于乙基取代的二硫代氨基甲酸鈉(Et2DTC)，對Ni的去除效果不佳。

　　重金屬捕集劑因效、低能、處理費用相對較低等特點而有很大的實用性。

　　結(jié)語

　　電鍍廢水成分復雜，應盡量分工段處理。在選擇處理方法時，應充分考慮各種方法的優(yōu)缺點，加強各種水處理技術的綜合應用，形成組合工藝，揚長避短。

　　重金屬具有很大的回收且毒性大，在電鍍廢水處理過程中應多使用重金屬回收利用的工藝，盡可能地減少排放。

　　基于化學沉淀法污泥產(chǎn)量大，電化學法能耗，膜分離技術的膜組件造價且易受污染等諸多問題，就現(xiàn)有電鍍廢水處理技術而言，應向著節(jié)能、效、無二次污染的方向改進。

　　同時可與計算機技術相結(jié)合，實現(xiàn)智能化控制。還可結(jié)合材料學、生物學等學科，開發(fā)出更適合處理電鍍廢水的新型材料。