硫酸鹽鍍銅：酸性含銅電鍍廢水的處理

    現(xiàn)將貴州大學(xué)化工學(xué)院葛麗穎等對(duì)酸性含銅電鍍廢水處理研究結(jié)果介紹如下。

    化學(xué)法處理電鍍廢水具有技術(shù)成熟、投資小、處理成本低、適應(yīng)性強(qiáng)、管理方便、自動(dòng)化程度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，加上砂濾能使出水水質(zhì)澄清，達(dá)標(biāo)排放，不失為既經(jīng)濟(jì)又有效的一種方法。

    (1)試驗(yàn)

①儀器與試劑。721型可見分光光度計(jì)(上海欣茂儀器有限公司)，JJ-1型精密電動(dòng)攪拌器(蘇州威爾實(shí)驗(yàn)用品有限公司)，PHS-3C型精密酸度計(jì)(上海大普儀器有限公司)，氫氧化鈉(分析純)，聚丙烯酸鈉，聚丙烯酰胺，聚乙烯醇。

②試驗(yàn)水樣。試驗(yàn)水樣取自貴陽(yáng)市083系統(tǒng)宇光分公司電鍍車間酸性含銅廢水。

    ③試驗(yàn)方法。移取400mL試驗(yàn)水樣于500mL燒杯中，加入一定量的氫氧化鈉溶液，攪拌一定時(shí)間后，加入一定量的絮凝劑，沉降，靜置過濾。經(jīng)分光光度法檢測(cè)濾液中銅離子的質(zhì)量濃度，計(jì)算廢水中銅離子的去除率。

    (2)結(jié)果與討論

    ①pH值對(duì)銅去除效果的影響。pH值對(duì)銅去除效果有最直接的影響。試驗(yàn)水樣中Cu²⁺的質(zhì)量濃度為367mg／L，攪拌時(shí)間4min，在室溫下進(jìn)行。配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的氫氧化鈉。改變氫氧化鈉加入量，以調(diào)節(jié)廢水pH值，試驗(yàn)結(jié)果如圖3—1所示。圖1是在試驗(yàn)過程中用氫氧化鈉溶液來調(diào)節(jié)廢水pH值，測(cè)得的pH值與沉淀過濾后濾液中銅的質(zhì)量濃度的關(guān)系曲線。

圖1 pH值與濾液中銅的質(zhì)量濃度的關(guān)系

    從圖1可以看出，剛開始反應(yīng)時(shí)，隨著溶液pH值的增加，其濾液中銅的質(zhì)量濃度變化較小，當(dāng)溶液pH=5．6～8．5時(shí)，濾液中銅的質(zhì)量濃度變化很大。當(dāng)溶液pH值達(dá)到8．5左右時(shí)，濾液中銅的質(zhì)量濃度小于lmg／L。隨著溶液pH值的繼續(xù)增加，當(dāng)pH>11．3左右時(shí)，濾液中銅的質(zhì)量濃度又逐漸增大，變化較小，同時(shí)沉淀顏色由淺藍(lán)色變?yōu)樯钏{(lán)色。當(dāng)pH>13．5后，濾液中銅隨著pH值的增加繼續(xù)增大且變化較大。②攪拌時(shí)間對(duì)銅去除率的影響。固定水樣中Cu²⁺的質(zhì)量濃度為367mg／L，加入氫氧化鈉溶液，控制廢水pH值為8．5，改變攪拌時(shí)間，結(jié)果如圖2所示。

圖2攪拌時(shí)間對(duì)銅去除率的影響

    從圖2中可以看出，氫氧化鈉中和沉淀銅離子的速率較快，在攪拌時(shí)間2min以內(nèi)，銅去除率高達(dá)99．78％。隨著攪拌時(shí)間的增加，銅去除率隨之有所增加，但變化較小，因此攪拌時(shí)間對(duì)銅去除率影響不大，考慮到攪拌時(shí)間包括加堿及反應(yīng)時(shí)間，故取攪拌時(shí)間4min即可。

    ③溫度對(duì)銅去除率的影響。固定水樣中Cu²⁺的質(zhì)量濃度為367mg／L，控制廢水pH值為8．5、攪拌時(shí)間4min，改變反應(yīng)溫度，結(jié)果如圖3所示。

圖3溫度對(duì)銅去除率的影響

    由圖3可以看出，隨著溫度的升高，銅去除率呈下降趨勢(shì)，但銅去除率變化較小。因此，溫度對(duì)氫氧化鈉處理含銅廢水的影響不大，故選擇室溫下進(jìn)行廢水處理。

    ④絮凝劑對(duì)固液分離的效果。由于所得到的氫氧化銅沉淀顆粒微細(xì)而疏松，沉淀時(shí)間較長(zhǎng)，lh后上清液中仍有細(xì)小顆粒未能沉降至底部，上層清液未完全澄清透明，且上層清液稍加攪拌，沉淀又會(huì)上浮，影響上層清液的排放和沉淀的效果。因此，需選取合適的絮凝劑，使沉淀顆粒增大，加速沉淀速度，縮短沉淀時(shí)間。

    試驗(yàn)選取三種高分子絮凝劑：聚丙烯酰胺(PAM)，聚丙烯酸鈉(PAAS)，聚乙烯醇(PVA)。這三種有機(jī)絮凝劑不與沉淀發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，有利于沉淀。

    將廢水加堿中和沉淀后，分別加入一定量的絮凝劑(均配制質(zhì)量濃度為0．5g／L)，再傾人500mL量筒內(nèi)，觀察其沉淀高度。考察加入絮凝劑后沉降時(shí)間與沉淀高度關(guān)系，得到如圖4～圖6所示曲線。

    由圖4可以看出，當(dāng)加入質(zhì)量濃度為0．5g／L的PAM3．5mL時(shí)，沉淀百降最快，且最終沉淀高度最低。但在試驗(yàn)過程中觀察其沉降過程，其生成的絮狀體易破碎，致使有

圖4 PAM對(duì)沉降時(shí)間與沉淀高度的影響

部分絮體漂浮在上層清液中，久久不能沉降，因此加入PAM2．5mL時(shí)絮凝沉降效果好。

圖5 PAAS對(duì)沉降時(shí)間與沉淀高度的影響

    從圖3-5可以看出，當(dāng)加入質(zhì)量濃度為0．5g／L的PAASl．5mL時(shí)，以及圖3-6表明，當(dāng)加入質(zhì)量濃度為0．5g／L的PVA2．5mL時(shí)，絮凝沉降效果最好。

    綜合考慮，當(dāng)加入質(zhì)量濃度為0．5g／L的聚丙烯酸鈉1．5mL時(shí)，沉降速度最快，且絮體較為密實(shí)，顯示較好的穩(wěn)定性，利于固液分離，其絮凝沉降效果最好。

    (3)結(jié)論  

    ①對(duì)酸性含銅電鍍廢水，其處理效果最優(yōu)條件為：控制pH值為8．5，攪拌時(shí)間4min，處理后的廢水中銅離子的質(zhì)量濃度顯著低于國(guó)標(biāo)規(guī)定的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

    ②加入高分子有機(jī)絮凝劑聚丙烯酸鈉，可顯著提高沉降速度，顆粒明顯增大，利于后期對(duì)銅的回收。與一般處理廢水所選用有機(jī)絮凝劑與無機(jī)絮凝劑混合投加絮凝效果相比較，本試驗(yàn)考慮到后期回收銅，故只選用有機(jī)絮凝劑。雖然聚丙烯酸鈉的單價(jià)較常用有機(jī)絮凝劑聚丙烯酰胺高，但其用量少，且沉淀效果優(yōu)于聚丙烯酰胺。綜合來看，選用聚丙烯酸鈉作為處理酸性含銅電鍍廢水的絮凝劑，效果較優(yōu)。