CN100396627C

CN100396627C - 一种纳滤法处理电镀废水的清洁生产方法

Info

Publication number: CN100396627C
Application number: CNB2006100961339A
Authority: CN
Inventors: 孙余凭; 王昕彤
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2006-09-20
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2026-09-20
Also published as: CN1935678A

Abstract

一种纳滤法处理电镀废水的清洁生产方法，属于电镀废水治理技术领域。本发明包括预处理和纳滤浓缩工艺，二价离子的截留率大于99%，料液可浓缩至17000mg/L，浓缩液回用于电镀槽。浓缩过程中87.5%的透过液中二价离子浓度小于1.0mg/L，9.62%的透过液中二价离子浓度小于2.3mg/L，这两部分的透过液可直接回用于漂洗槽，2.88%的透过液中二价离子浓度小于15mg/L，可与料液混合进料。本发明真正意义上做到电镀废水完全回用，实现了零排放的清洁生产工艺；采用新型纳滤膜处理电镀漂洗水，即使在较高的浓缩比下，仍保持较高的膜通量，具有流程简单、投资小、操作费用低、物料分配合理的特点，尤其适用于电镀镍工业应用。

Description

一种纳滤法处理电镀废水的清洁生产方法

技术领域

一种纳滤法处理电镀废水的清洁生产方法，属于电镀废水治理技术领域。本发明采用型纳滤膜，一步法处理浓缩电镀废水。透过液完全回用于漂洗槽，浓缩液直接回用于电镀槽，完全回收了水资源和重金属资源，真正意义上做到过程零排放的清洁生产工艺。

背景技术

在电镀镍工业漂洗过程中会产生大量的含镍废水，Ni²⁺能与多种无机物、有机物络合生成溶于水的盐，对人体产生危害，对水生物也有明显的毒害作用。同时，如果这些含镍废水中的镍能有效地富集，漂洗液就有可能被回收再利用。我国污水综合排放标准(GB8978-2005)规定Ni²⁺的最高容许排放浓度为1.0mg/L。目前处理与回收重金属的主要方法有：化学还原沉淀、吸附、微电解、蒸发以及离子交换等方法[[1]Hatfield T L，Kleven T L，Pierce D T.Electrochemical remediation of metal-bearing waste waters.Part 1：Copperremoval form simulated drainage waters[J].Journal of Applied Electrochemical，1996，26：567-574.[2]屠振密，黎德育，李宁，潘莉，张景双.化学镀镍废水处理的现状和进展[J].电镀与环保，2003，23(2)：1-5.[3]唐娜娜，马少健.废弃物料中钴、镍的回收[J].有色矿冶，2005，21(7)：113-114.]，这些传统的工艺中存在如下问题：(1)需要大剂量的化学物质；(2)消除了直接再回收利用重金属离子的可能性；(3)需要处理的污泥含有大量的有机物和重金属，形成新的固体污染物，处理时也是相当困难的。

近年来，采用膜分离技术处理电镀废水得到广泛的研究，尤其是纳滤(NF)技术，自问世以来一直受到了人们的极大关注，并迅速得到广泛的应用[[4]Petersen R J.Composite reverse osmosis and nanofiltration membrane[J].J MembrSci，1993，83：81.[5]Rautenbach R，Groschl A.Separation potential ofnanofiltration membranes[J].Desalination，1990，77：73-84.]。纳滤膜在应用中具有以下显著特点：(1)物理截留或截留筛分效应，能有效地截留较小的溶解组分；(2)荷电性[[6]Wang X L，Tsuru T，Nakao S，et al.Electrolytetransport through nanofiltration membranes by the Space-charge model and thecomparison with Teorell-Meyer-Sievers model[J].J Membr Sci，1995，103：117-133.]，即选择性截留，对单价离子的截留率较低(40％～80％)[[7]丁桓如，杜方正，王礼海.膜技术在我国电厂水处理中的应用现状和前景[J].上海电力学院学报，2002，18(3)：271.]，对二价及多价离子的截留率则较高，所以可以截留住大部分重金属离子，实现重金属离子的富集，可代替传统工程中的脱盐、浓缩等多个步骤，故比较经济；(3)与反渗透相比操作压力低，透过流率大[[8]Xu Y Z，Lebrun R E.Comparison of nanofiltration properties of twomembranes using electrolyte and non-electrolyte solutes[J].Desalination，1999，122：95-106.]。(4)与蒸发法或其他有“相”变的处理方法相比，膜法对电镀废水的处理过程，没有“相”变，因而能耗低；(5)纳滤法处理设备占地面积小，设备紧凑，易自控，可连续操作。

目前利用膜分离方法处理电镀生产废水的方法，如中国专利申请号为03157655.9的“电镀废水处理零排放的膜分离方法”，披露一种电镀废水治理的方法，该方法将经过预处理的电镀废水再经过一级纳滤，纳滤后得到的浓缩水经过二级苦咸水反渗透膜继续浓缩，浓缩水最后经过三级海水反渗透膜分离浓缩，并提供一个电镀镍废水处理的实例，经过整个系统在常温下操作，将电镀镍废水浓缩了100倍左右。该技术克服了传统方法的不足，但对于工业应用来说操作复杂，生产成本高，工艺繁琐。

所以，本发明采用一步纳滤膜法处理浓缩电镀废水，具有工艺简单，投资小，生产成本低，可完全回收水和重金属离子资源，达到过程零排放的清洁生产工艺。

发明内容

本发明目的意在克服现有技术的不足，提供一种利用新的一步纳滤法处理浓缩电镀废水的方法，既可节约电镀行业水资源，又可以充分利用重金属，消除对环境造成的污染和降低电镀行业的生产成本，实现电镀行业的清洁生产。

本发明基于纳滤技术的应用，其理论依据在于：(1)物理截留或截留筛分效应，能有效地截留较小的溶解组分；(2)荷电性，即选择性截留，对单价离子的截留率较低(40％～80％)，对二价及多价离子的截留率则较高(90％以上)，所以可以截留住大部分金属离子，实现金属离子的富集。

本发明的技术方案，该方法为：

1)、电镀废水的预处理

先用过滤器(包括布袋过滤器、纤维过滤器、微滤、砂滤等)滤除阳极泥及碎片颗粒杂质；接着用活性碳吸附过滤废水中的有机物；再用超滤膜滤除废水中的悬浮物。

2)、纳滤膜浓缩分离

将经过预处理的废水用截留相对分子质量80Da～120Da的TFC

-S型纳滤膜进行浓缩分离，操作压力为1.4MPa～2.6MPa(最佳为1.8MPa～2.2MPa)，对于二价离子的浓度小于或等于30mg/L的料液，达到浓缩600倍，至二价离子的浓度为17700mg/L，浓缩液回到电镀槽使用；对二价离子的截留率大于99％，87.5％质量的透过液中二价离子浓度小于1.0mg/L，9.62％质量的透过液中二价离子浓度小于2.3mg/L，透过液可以作为漂洗水回用，2.88％质量的透过液中二价离子浓度小于15mg/L，与料液混合进入纳滤处理。所处理的电镀废水为电镀金属离子价键为2或3的废水，如电镀Ni²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺或Cr³⁺的废水。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、由于该纳滤膜的截留相对分子质量达到120Da，所以基本可以截留全部有机物，并且经过验证，其可以截留大于99％的二价离子；操作过程中，无需添加化学物质，没有相变；透过液可以完全回用，不会造成二次污染；并且流程简单、投资少、设备占地小、操作费用低。

2、系统采用纳滤的方法，可以将电镀镍废水浓缩600倍，浓缩液直接回到电镀槽，透过液作为漂洗水回用，为电镀行业提供了一种废弃化学品回收，生产废水回用的清洁生产工艺，减少了生产对环境的污染，实现电镀废水的零排放。

3、经本发明方法处理后，电镀镍废水中水的总回用率大于99％，重金属资源的回收率大于99％。

附图说明

图1工艺流程框图。

图2工艺装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

图1所示为本发明实施例的工艺流程，如图1所示，包括预处理、纳滤膜分离、浓缩液和透过液回用。

实施例1 处理电镀Ni²⁺废水

1、预处理

首先将Ni²⁺的浓度为30mg/L的电镀镍废水经过5μm布袋过滤器，将废水中的阳极泥、碎片等的大悬浮杂质滤去；接着采用活性碳吸附法吸附废水中的大部分有机物，减轻有机物对膜组件的污染；再经过超滤装置，在0.1MPa下对废水进一步分离，除去废水中细小的悬浮物，从而起到保护膜元件、延长其使用寿命的作用。

2、纳滤膜分离

经过预处理后的废水由增压泵、多级泵在2.0MPa压力下进入纳滤膜浓缩装置进行分离，该纳滤膜为美国KOCH公司生产的TFC-S型纳滤膜，孔径为纳米级，其相对分子质量截留范围为80(道尔顿)，纳滤膜表面荷正电，对不同电荷和不同价态的离子具有不同的Donnan电位，纳滤膜的独有的表面特征和孔径决定了其独特的性能。其对一价离子截留率较低，而对二价离子具有较高的截留率，即对不同价态的金属离子具有选择性截留。本系统采用的纳滤膜在2.0MPa压力，对氯化钠的截留率较低，只有20％左右，而对二价离子的截留率可高达99％以上。大部分的氯化钠透过膜元件，而Ni²⁺被截留浓缩，所以浓缩后的溶液可以直接回到电镀槽作生产用。也可用蒸发法回收重金属盐，或用电解法回收重金属。纳滤膜比反渗透膜压力低、通量大、投资小。为了减轻膜面的污染，延长膜的使用寿命，定期对装置进行清洗，通量恢复状况良好。经过纳滤系统后，废水被浓缩600倍左右，Ni²⁺浓度达到17700mg/L，对Ni²⁺的截留率大于99％，87.5％质量的透过液中Ni²⁺浓度小于1.0mg/L，9.62％质量的透过液中的Ni²⁺浓度小于2.3mg/L，这两部分透过液可以全部回用于电镀漂洗水。2.88％质量的透过液中的Ni²⁺浓度小于15mg/L，可与料液混合处理。

本发明实施例的方法具有一定的参照性。如对于其它二价或三价金属离子的电镀废水直接适用，如电镀Zn²⁺、Cu²⁺或Cr³⁺的废水。

实施例2处理电镀Cr³⁺废水

1、预处理

首先将Cr³⁺的浓度为70mg/L的电镀铬废水进行预处理，操作同实施例1。

2、纳滤膜分离

经过预处理后的废水由增压泵、多级泵在1.6MPa压力下进入纳滤膜浓缩装置进行分离，用TFC

-S型纳滤膜进行纳滤浓缩，经过处理后，浓缩液中Cr³⁺浓度达到18000mg/L，对Cr³⁺的截留率大于99％，90％以上的透过液可以回用于电镀漂洗水，其余的透过液中的Cr³⁺浓度在5～15mg/L，可与料液混合处理。

Claims

1.一种纳滤法处理电镀废水的清洁生产方法，其特征是：

1)、电镀废水的预处理

先用过滤器滤除阳极泥及碎片颗粒杂质；接着用活性碳吸附过滤废水中的有机物；再用超滤膜滤除废水中的悬浮物；

2)、纳滤膜浓缩分离

将经过预处理的废水用截留相对分子质量80Da～120Da的纳滤膜进行浓缩分离，操作压力为1.4MPa～2.6MPa，对于二价离子的浓度小于或等于30mg/L的料液，达到浓缩600倍，至二价离子的浓度为17700mg/L，浓缩液回到电镀槽使用；对二价离子的截留率大于99％，87.5％质量的透过液中二价离子浓度小于1.0mg/L，9.62％质量的透过液中二价离子浓度小于2.3mg/L，透过液作为漂洗水回用，2.88％质量的透过液中二价离子浓度小于15mg/L，与料液混合进入纳滤处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是纳滤膜浓缩分离的操作压力为1.8MPa～2.2MPa。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所处理的电镀废水为电镀金属离子价态为2或3的废水。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征是所处理的电镀废水为电镀Ni²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺或Cr³⁺的废水。