在電鍍廢水中，由于鍍件類型和工藝選擇的差異,使得電鍍廢水成分復雜,水質變化很大,其中主要包含了大量的重金屬離子、難降解的有機物以及劇毒物質(如CN-)等。本文主要介紹了Fenton氧化法在去除電鍍廢水COD中的應用。
一、電鍍廢水中COD的產生
一個完整的電鍍工藝過程可以分為三個階段:前處理、電鍍和后處理。下圖為電鍍工藝各階段有機物產生比例。
(一)前處理過程中COD的產生
鍍件類型及工藝選擇直接關系到前處理過程中有機物的產生。電鍍之前,需要對鍍件進行表面整飾、除蠟、除油、酸洗、活化等處理,以確保鍍件表面清潔。由于大多數電鍍廠采用乳化除蠟和除油,使得前處理所產生的廢水中含有大量的表面活性劑和助劑,這些物質都是高分子有機物。
(二)電鍍過程中COD的產生
電鍍過程本身所產生的有機物很少,主要來自于添加的各種光亮劑。這些光亮劑本身都是高分子有機物,一部分在電鍍處理時分解進入鍍層,一部分殘留在鍍液中,還有一部分在清洗鍍件時帶入清洗水中。電鍍所產生的廢水量大,但COD相對較低且穩(wěn)定。雖然電鍍過程中產生的COD不高,但由于其成分復雜,又含有很多難降解物質,給生化處理帶來負面影響。
(三)后處理過程中COD的產生
鍍件在電鍍之后還要進行一些后處理。對于生產中的不合格產品,還需進行退鍍。這一階段常使用苯并三氮唑、間硝基苯磺酸鈉及氰化鈉等。后處理所產生的廢水中COD變化大,但是產生的廢水量不大。
二、Fenton氧化法
電鍍廢水中有機物的濃度高,成分復雜,很多都是難降解物質,可生化性差。對于這類廢水用一般的生物法很難處理,且普通的氧化劑的氧化能力也難以滿足要求。高級氧化法的提出正好解決了這一難題。其基本原理是產生具有強氧化性的羥基自由基,氧化分解有機物。羥基自由基可以同時氧化多種有機物的混合物,且具有不產生二次污染、容易控制、反應速率快等特點。常用的高級氧化法有臭氧氧化、濕式氧化、Fenton氧化及超聲波氧化等。本文主要介紹了Fenton氧化法在電鍍廢水處理中的應用。
(一)反應機理
1894年,英國人Fenton發(fā)現(xiàn)Fe2+/H2O2體系可以氧化多種有機物[3-4]。Fenton氧化法的實質是Fe2+與H2O2發(fā)生鏈式反應,產生具有強氧化性的羥基自由基,其降解有機物的過程如下[3]:Fe2++H2O2→Fe3++·OH+OH-(1)
Fe3++H2O2→Fe2++HO2·+H+(2)
Fe2++·OH→Fe3++OH-(3)
Fe3++HO2→·Fe2++O2+H+(4)
HO2·+H2O2→O2+H2O+·OH(5)
RH+·OH→R·+H2O(6)
R·+Fe3+→R++Fe2+(7)
R++O2→ROO+→CO2+H2O(8)
由上述反應過程可知:Fe2+與H2O2發(fā)生鏈式反應,產生的羥基自由基將有機物氧化脫氫,而脫氫后的基團進一步被穩(wěn)定為二氧化碳和水,以達到去除COD的目的。
(二)影響因素
(1) pH值
pH值影響Fe2+的存在形式,Fe2+只有在酸性條件下才能起到催化H2O2產生羥基自由基的作用。通常認為,pH值在2～4時,催化效果較好。
(2) cFe2+∶cH2O2
羥基自由基的產生原因是Fe2+的催化作用,如果沒有Fe2+存在,H2O2很難分解產生羥基自由基。Fe2+的濃度過低,催化效果差;過高,Fe2+易被氧化成Fe3+,既降低了氧化效果又使得色度增加。隨著Fe2+的濃度的增加,COD的去除率先增大后降低。所以合適的配比直接影響到處理效果。
(3) 溫度
研究表明:當溫度為30℃時,羥基自由基的活性最大,COD的去除率達到最大值;溫度降低,COD的去除率降低;而當溫度超過60℃時,不利于反應的進行。
(4) H2O2的投加方式
若H2O2的投加總量不變,采用分批投加的方式可以提高處理效果。分批投加時,cFe2+∶cH2O2的比值較大,有利于羥基自由基的產生。
(5) 時間
在反應初始階段,COD的去除率隨著時間的增加而增大;一定時間后去除率達到最大值;此后繼續(xù)增加時間,去除率基本保持不變。
三、其他方法
目前對于電鍍廢水的處理,還可以采用生化法、生化法是先通過投加混凝劑,去除廢水中的重金屬離子,然后在厭氧池中依靠微生物的作用分解有機物。前處理所產生的廢水中存在著大量的高分子有機物,可生化性差,這就給生化法帶來了難度。且生化法抗沖擊負荷能力差,對水質水量的變化適應性差,風險較大。微波化學法是利用微波提供能量,配合投加化學藥劑,廢水中的有機物一部分直接氧化,一部分在微波的作用下迅速分解。此方法中一般以氯氣為氧化劑,而要獲得較好的處理效果,就必須增大氯氣的使用量,往往導致出水中余氯較高,容易產生二次污染。物化法是通過加入酸堿調節(jié)廢水的pH值,促使有機物和重金屬離子沉淀,過濾后在濾液中繼續(xù)加入氧化劑,以去除剩余的有機物。這種方法的藥劑投加量很大。具體聯(lián)系污水寶或參見http://m.northcarolinalenders.com更多相關技術文檔術文檔。
四、結論
隨著電鍍工業(yè)的快速發(fā)展和環(huán)保要求的不斷提高,電鍍廢水的處理已變得越來越重要。電鍍廢水中有機物去除的難點在于其成分復雜、濃度高以及生物降解難。Fenton氧化法產生的強氧化性羥基自由基可以有效地處理這類廢水。(何豫川)
