膜工艺在电镀废水处理工程中的应用

膜工艺在电镀废水处理工程中的应用

黄运

东莞市绿意环保工程有限公司广东东莞523000

摘要：作为一种新型分离技术，膜工艺在工业中的应用不断增加，尤其应用于电镀废水处理工程时，膜分离技术因其功耗低、易操作、体积小和分离效率高等优点可明显提高资源回收率，增加经济效益。本文综合论述了膜分离技术特点，并分别介绍了纳滤、超滤、微滤、反渗透和电渗析等常见膜分离技术在废水处理工程中的应用，加深了对膜工艺的认识，对实践操作起到一定的指导作用。

关键词：膜工艺；电镀；废水处理

电镀是目前世界上主要工业污染之一，电镀产生的废水中含有大量的铜、镍及镉等重金属，容易导致癌症或器官发生畸变，对环境和人类生存造成严重的影响。由于环境问题越来越严峻，国家逐步提高了电镀废水的处理标准，以往采用的氧化还原法、沉淀法、电解法及离子交换法等传统工艺已经达不到现行的处理标准。电镀技术在人类生活中应用如此广泛，如何处理电镀废水是人们亟需解决必要问题之一。近年来，随着膜工艺的不断发展，其在工业上的应用也逐渐成熟，利用膜具有选择透过性的特点，可有效过滤出电镀废水中大量有毒物质，使废液达到回用水标准。

1.膜工艺概述

膜是一种具有选择性分离功能的新型材料。它可以在不发生相变并且无辅助添加剂的情况下，对材料进行分子层面上的分离。膜分离过程是一种物理过程，利用溶液两侧条件的不同，提供给溶质分子驱动力穿梭于渗透膜之间。该过程无杂质引入，可实现分离的绿色环保。另外，利用膜的选择透过性还可以实现料液不同组分的分离、纯化和浓缩。由于其分离效率高、效果好及设备操作简单等特点，使其在工业废水的处理中显出较强的优势。根据推动力的不同，膜分离工艺可分为如下几种：

（1）当浓度差和电化学反应作为驱动力时，该过程为液体膜分离；

（2）当电位差为驱动力时，该过程为电渗析；

（3）当压力差为驱动力时，该过程可分为纳滤、超滤、微滤和反渗透。

不同膜分离过程在废水资源处理中起到不同的作用，可根据其不同特点优化废水处理工艺，实现资源回收与效益最大化。在电镀废水处理工程中，由于废水中主要污染物是一些剧毒的重金属离子或氰化物离子，膜分离技术可以在保证分离效果的前提下，降低处理成本，实现利益最大化。但应注意的是，膜工艺虽然可以提高电镀废水处理工程的效率，但也存在如下几个弊端：

（1）制备成本高，膜作为一种新型材料，制备成本较高会限制膜工艺的广泛应用；

（2）使用寿命有限，部分渗透膜的耐腐蚀性有限，这会限制膜工艺在含有强酸等电镀腐蚀废液中的应用；

（3）由于溶质分子较大或废水中掺有杂质，渗透膜极易吸收溶质分子在其表面生成凝胶层，从而阻塞溶质例子的继续进出。

根据不同膜工作条件，综合其使用优缺点实现金属粒子的浓缩与回收，这对电镀废水处理工业具有重要意义，对环境保护与资源优化起到非常重要的影响。

2.膜分离技术在电镀废水处理中的应用

2.1纳滤膜的应用

纳滤膜分离是一种压力驱动的膜分离过程，相比其它压力驱动膜出现较晚。该膜的驱动压力介于反渗透和超滤所用值之间，纳滤膜的孔径属于纳米尺寸，仅在几纳米左右，在电镀废水处理中具有较好的应用。傅前君等人采用NF90号纳滤膜对含铜离子电镀废水进行处理，结果发现，废液中铜离子残余量不到1%，出水中铜离子浓度很低，可以达到回收用水标准；采用FilmtecNF纳滤膜对电镀废水进行处理时，通过调控不同PH值，可实现对废液中金属镍离子截留量的控制，如在PH值调控在2.4和3.2时，可分别除去95.3%和%94的镍离子；DK型纳滤膜在除去94.7%铬离子的同时还能除去82.8%的铜离子，表现出很好的兼容与适应性。

2.2超滤膜的应用

在电镀废水中，有些金属离子会与溶液中阴阳离子结合形成高分子量的络合物，采用超滤膜可对络合离子进行有效地截留，从而处理重金属电镀废水。若溶液中不存在络合离子，金属元素任然以离子形式存在，超滤膜对其截留效果会大大降低。可以在电镀废液中掺杂一些络合材料，再采用超滤膜进行过滤除杂。陈桂娥等人在废液中添加聚丙烯酸钠，废液中的金属锡离子可与其形成大分子量的络合物，采用超滤膜进行过滤，可达到95.2%的离子截留量，经浓缩的重金属锡也可容易实现回收利用。

2.3微滤膜的应用

根据成膜材料的不同，微滤膜可以分为有机高分子膜和无机膜，有机高分子膜可分为天然高分子膜和合成高分子膜；无机膜可分为陶瓷膜和金属膜。微孔滤膜的孔径比较均匀，所以可以用来进行高精度的过滤，控制通过滤膜的粒子尺寸，具有很高的可靠性；微滤膜厚度小，表面孔隙率高，具有较高的粒子截留能力，而且对过滤介质的吸附能力小，可以有效减少物料损失。

2.4反渗透膜的应用

反渗透膜的孔径比较小，介于微滤膜与纳滤膜之间，能够有效地除去废液中的微生物、胶体、有机物及溶解盐类等。其原理是在过滤时提供高于溶液渗透压的作用，在此条件下，水分子可以通过反渗透膜而其他物质不能透过，从而使得水和其中杂质粒子分离开来。该系统具有耗能低、工艺简单、无污染和操作简便等优点。尤其应用于电镀废水处理时，采用反渗透膜可获得回水量超过75%且基本不含金属离子的循环水。

2.5电渗析的应用

电渗析是在电场作用下，控制溶质中带电的粒子透过半透膜而迁移的方法。其在制备纯水和环境保护中具有非常大的意义。目前电镀废液处理工艺中，电渗析膜分离的方法主要分为倒极电渗析、填充床电渗析、中高温电渗析和双极膜电渗析。电镀镍漂洗水是电镀工作中经常产生的废液，对其回收处理具有很大的经济效益。采用大孔型树脂对该废液进行填充床电渗析膜处理，反应结束后，金属镍离子在水中的浓度降低到了0.01mg/L以下。

2.6多种膜的综合应用

多种膜的综合利用又被称为膜集成工艺，这是将多种具有不同分离功效的膜经分析整理，组合成具有特定功效或普遍适用功效的系统。这种集成系统，是在综合各部分膜效应的基础上，发挥最大工作效益，该系统功能全面，明显优于单一膜件的工作能力。将纳滤膜与反渗透膜进行有序组装，可有效提高回水利用率。马楫将DOW公司的抗污染反渗透膜与海德公司的聚酰胺抗污染纳滤膜进行组合集成，在保证纳滤膜对废液具有95%重金属除去率的情况下，反渗透膜可达到99%的脱盐率；楼永通采用三级膜集成技术对电镀漂洗液进行回收处理，第一级采用纳滤膜，第二，三级均采用反渗透膜，实验结果表明镍离子的截留量能达到99%以上；宁波某大型电镀企业采用超滤（UF）净化、一段反渗透（RO）浓缩和两段纳滤（NF）浓缩的组合工艺，提高了回水质量，降低了能源损耗；WenruiZuo等人采用微滤-电渗析-纳滤的集成工艺对电镀废液进行处理，最终得到了重金属离子浓度低于0.01mg/L的可利用回收水。

3.结语

电镀工作中会产生不同类型的废水，根据废水处理的规定要求，选择相应透析膜或者将不同透析膜组合来进行工作应用，设计并建造合理的废水处理工艺，实现废水的循环和重金属的回收利用，可以较大化实现电镀工业废水的资源再利用和利益最大化。随着国家对污染物排放标准的不断改进，人们对膜分离机理研究的不断深化和新型膜材料的不断研发，膜工艺在电镀废水处理工程中的应用会越来越广泛。

参考文献：

[1]李纯茂等.膜分离技术在重金属废水处理中的应用研究[J].三峡环境与生态，2009（1）

[2]梁志荣等.O3/UV氧化法处理电镀含氰废水的试验研究[J].污染防治技术，2005（1）

[3]傅前君.纳滤处理含铜废水的试验和经济性分析[J].环境科学与管理，2009（2）

[4]陈为裕等．海带工业废水的好氧膜生物反应器处理研究[J].海洋环境科学，2011（3）

[5]楼永通等.膜分离技术在镀镍漂洗废水回收中的应用Ⅰ漂洗水的预浓缩[J].电镀与环保，2001（5）