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(fù)雜,水質(zhì)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(zhì)(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(yīng)用。
一、電鍍廢水中cod的產(chǎn)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(chǎn)生比例。
(一)前處理過程中cod的產(chǎn)生
鍍件類型及工藝選擇直接關(guān)系到前處理過程中有機物的產(chǎn)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(shù)電鍍廠采用乳化除蠟和除油,使得前處理所產(chǎn)生的廢水中含有大量的表面活性劑和助劑,這些物質(zhì)都是高分子有機物。
(二)電鍍過程中cod的產(chǎn)生
電鍍過程本身所產(chǎn)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(chǎn)生的廢水量大,但cod相對較低且穩(wěn)定。雖然電鍍過程中產(chǎn)生的cod不高,但由于其成分復(fù)雜,又含有很多難降解物質(zhì),給生化處理帶來負面影響。
(三)后處理過程中cod的產(chǎn)生
鍍件在電鍍之后還要進行一些后處理。對于生產(chǎn)中的不合格產(chǎn)品,還需進行退鍍。這一階段常使用苯并三氮唑、間硝基苯磺酸鈉及化鈉等。后處理所產(chǎn)生的廢水中cod變化大,但是產(chǎn)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(fù)雜,很多都是難降解物質(zhì),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。氧化法的提出正好解決了這一難題。其基本原理是產(chǎn)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(chǎn)生二次污染、容易控制、反應(yīng)速率快等特點。常用的氧化法有臭氧氧化、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(yīng)用。
(一)反應(yīng)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(zhì)是fe2+與h2o2發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng),產(chǎn)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(yīng)過程可知:fe2+與h2o2發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng),產(chǎn)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(chǎn)生羥基自由基的作用。通常認(rèn)為,ph值在2～4時,催化效果較好。
(2) cfe2+∶ch2o2
羥基自由基的產(chǎn)生原因是fe2+的催化作用,如果沒有fe2+存在,h2o2很難分解產(chǎn)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(dāng)溫度為30℃時,羥基自由基的活性zui大,cod的去除率達到zui大值;溫度降低,cod的去除率降低;而當(dāng)溫度超過60℃時,不利于反應(yīng)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(chǎn)生。
(5) 時間
在反應(yīng)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zui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(chǎn)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(zhì)水量的變化適應(yīng)性差,風(fēng)險較大。微波化學(xué)法是利用微波提供能量,配合投加化學(xué)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lv氣為氧化劑,而要獲得較好的處理效果,就必須增大lv氣的使用量,往往導(dǎo)致出水中余氯較高,容易產(chǎn)生二次污染。物化法是通過加入酸堿調(diào)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。
四、結(jié)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(fù)雜、濃度高以及生物降解難。fenton氧化法產(chǎn)生的強氧化性羥基自由基可以有效地處理這類廢水。